將led光源與電浪涌隔離的系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種將發(fā)光二極管(light-emitting d1de，LED)光源與電浪涌(并且尤其是由閃電電擊或者高壓線路上的故障生成的浪涌)隔離并保護(hù)LED光源免受電浪涌損壞的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于LED的光源主要由于其固有的高效率和低功耗而被大眾廣為接受。然而，這些光源使用的精密電子元件對(duì)于高壓浪涌的靈敏度遠(yuǎn)高于更加傳統(tǒng)的電燈技術(shù)。
[0003]按照慣例，通過使用不同方式實(shí)施的閃電保護(hù)電路或設(shè)備來保護(hù)光源免受高壓浪涌的損壞。
[0004]在由地上的閃電電擊或者高壓線路上的故障生成的異常條件下，電流能夠流經(jīng)大地并且在彼此相聚幾百米的接地之間生成很高的電勢(shì)差。此外，流經(jīng)閃電電擊的高密度電流通過感應(yīng)耦合能夠在光源的供電電纜上生成相對(duì)較高的共模電壓。在閃電電擊或者電力線路故障時(shí)可以使用能夠具有非常不同的電勢(shì)的不同接地點(diǎn)。
[0005]在差模下還能夠生成浪涌。尤其是，在感應(yīng)電擊期間連接線的失衡或者在瞬變期間供電線路上傳播的過電壓能夠引起浪涌。通常，通過設(shè)置在電源的兩條線之間的適當(dāng)?shù)睦擞糠烹娖?例如，氣體放電管、金屬氧化物變阻器、半導(dǎo)體瞬變抑制器等等)能夠?qū)υ撃Ｊ竭M(jìn)行保護(hù)。在以合適的方式被連接而為閃電電擊提供明確的通路，從而避免對(duì)器材造成任何破壞，這樣的元件則允許提供有效保護(hù)。
[0006]因此，如上所述，多種機(jī)構(gòu)能夠產(chǎn)生高壓電擊，該高壓電擊相對(duì)于電力線路升高了局部地面電勢(shì)或者相對(duì)于局部地面升高了電力線路。在這兩種情況下，這樣的電勢(shì)差將對(duì)光源造成一定的電氣限制。
[0007]在許多情況下，電子鎮(zhèn)流器無法作為其初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的完美隔離器。這主要是因?yàn)槔@組之間的寄生電容或甚至是通常用在鎮(zhèn)流器內(nèi)的變壓器的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的電磁兼容(electromagnetic compatibility, EMC)電容。額外地，LED電路并未與框架完美隔離，這是因?yàn)殡姎獍踩拗埔笤摽蚣軆?nèi)大約1500V。該框架通常經(jīng)由保護(hù)地線連接或者由導(dǎo)電材料制成的燈柱自身被接地。
[0008]其結(jié)果是，當(dāng)主線和連接有光源主體的接地之間存在高壓電勢(shì)差時(shí)，能夠?qū)︱?qū)動(dòng)器或者LED生成破壞電流的干擾能夠出現(xiàn)在LED驅(qū)動(dòng)器和LED自身以及外殼框架內(nèi)。
[0009]接地回路是典型浪涌的關(guān)鍵要素。為了保護(hù)光源，要求找到增大光源的主線路和框架之間的干擾電壓的水平的方式，從而為電擊提供一條更短的通路以從線路和接地之間退出。一種這樣的方式是從主線路到地面之間提供一條短通路，其中，可靠的保護(hù)接地(Protective Earth, PE)連接可用在光源中，所述光源也就是根據(jù)IEC 60598-1規(guī)定的I類光源。在此情況下，PE連接能夠被用于為電擊提供到地面的短回路。在此情況下，金屬氧化物變阻器(metal oxide varistor, MOV)設(shè)備能夠被使用在每條線路與PE連接之間。
[0010]在無法使用PE的情況下，有時(shí)提供功能性接地。功能性接地能夠是不具有安全相關(guān)功能的接地連接，或者是經(jīng)由光源的金屬框架以及裝有光源的金屬燈柱到接地的直接連接。在此情況下，由于電氣安全的要求，不允許將MOV直接連接在線路和該功能性接地之間。某些解決方案使用了額外的氣體放電保護(hù)器來實(shí)現(xiàn)II類光源要求的正確隔離，但是在出于安全而提供足夠的隔離與允許電擊從線路躍至地面之間總是相悖的。
[0011]在CN-A-201589156中對(duì)一種LED路燈進(jìn)行了說明，其中，在LED電燈組外的散熱主體上提供了一個(gè)閃電放電器。電力輸入線經(jīng)由閃電放電器被連接到電燈組上，閃電放電器與閃電接地線電連接。當(dāng)發(fā)生閃電電擊時(shí)，電擊生成的高壓電流被導(dǎo)向閃電放電器并隨后經(jīng)由閃電接地線導(dǎo)向地面。
[0012]在CN-A-2010127625中對(duì)一種具有至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的閃電保護(hù)LED路燈進(jìn)行了說明，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器被連接到至少一個(gè)LED上并且擁有用于吸收浪涌脈沖的保護(hù)電路。至少一個(gè)次級(jí)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置有保護(hù)電路，以使得即便閃電電擊造成驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)損壞或者LED部分熄滅，路燈仍能夠工作。在此情況下，由于要求驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量加倍以保證路燈在某一閃電電擊事件之后仍能夠工作，所以路燈的整體成本增加了。
[0013]而且，在以上描述的兩個(gè)文件中，所公開的保護(hù)電路被用于保護(hù)直接的閃電電擊而沒有解決與高壓涌浪相關(guān)的問題，該高壓涌浪由間接的閃電電擊以及所導(dǎo)致的相關(guān)的地面電勢(shì)升高所生成，或者是高壓電力線路的故障條件下的結(jié)果。當(dāng)大量的電力進(jìn)入大地時(shí)，地面電勢(shì)升高。當(dāng)很大量級(jí)的電流從接地系統(tǒng)進(jìn)入大地時(shí)，不只接地系統(tǒng)的電勢(shì)會(huì)升高，周圍土地的電勢(shì)也會(huì)升高。
[0014]其缺點(diǎn)在于，接地的光源的電勢(shì)也容易升高，從而對(duì)光源內(nèi)的電氣元件和電子元件造成損壞，并尤其是，對(duì)諸如根據(jù)IEC 60598-1的II類光源之類的無法使用PE保護(hù)的光源內(nèi)的電氣元件和電子元件造成損壞。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]因此，本實(shí)用新型的目的在于基于以上考慮，提供一種將LED光源與電浪涌隔離并保護(hù)LED光源免受電浪涌損壞的有效技術(shù)方案。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種用于將LED光源與電浪涌隔離的系統(tǒng)，所述LED光源包括用于容納裝有LED的PCB的光源外殼、連接到所述PCB和所述LED上的散熱器、連接到所述PCB上以驅(qū)動(dòng)所述LED的LED驅(qū)動(dòng)器以及連接到所述LED驅(qū)動(dòng)器上的主電源；其中，所述系統(tǒng)包括加強(qiáng)隔離構(gòu)件，所述加強(qiáng)隔離構(gòu)件被設(shè)置在從所述光源外殼到地面的電通路內(nèi)，從而將所述LED光源與地面隔離，所述隔離構(gòu)件能夠在存在閃電電擊時(shí)經(jīng)受高于電氣安全所需的一般隔離要求的電壓以保護(hù)所述光源。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述加強(qiáng)隔離構(gòu)件包括位于所述光源外殼與安裝有所述光源外殼的燈柱之間的硬質(zhì)材料。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述硬質(zhì)材料包括塑料。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，所述硬質(zhì)材料包括木材。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述硬質(zhì)材料包括至少5cm的長(zhǎng)度。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，所述加強(qiáng)隔離構(gòu)件包括安裝有所述光源外殼的隔離燈柱。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述隔離燈柱包括纖維玻璃。
[0023]本發(fā)明的目的還在于提供一種光源，所述光源包括如上所述的系統(tǒng)。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，光源通常為根據(jù)IEC 60598-1的11類光源。
【附圖說明】
[0025]為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，在此以示例方式參照附圖，在附圖中:
[0026]圖1示出了可以生成浪涌的一種方式以及在電擊前提下的不同地面電勢(shì)的問題；
[0027]圖2示出了可以生成浪涌的另一方式，也就是在差模下生成浪涌；
[0028]圖3示出了浪涌導(dǎo)致的電流能夠流動(dòng)的一種可能方式，也就是電流能夠流經(jīng)光源的散熱器并隨后流經(jīng)框架；
[0029]圖4示出了用于通過提供到地面的短通路來保護(hù)光源的基本電路圖，在這種情況下可使用可靠的PE;
[0030]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面的保護(hù)光源的一種方式；
[0031]圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面的保護(hù)光源的另一方式；以及
[0032]圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面的保護(hù)光源的再一方式。
【具體實(shí)施方式】
[0033]關(guān)于特定實(shí)施例并參照一定附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明，但是本實(shí)用新型并不僅限于此。所述附圖僅是示意性的且不具有限制性。在附圖中，出于說明的目的，某些元件的尺寸可能被放大并且并未按照比例示出。
[0034]本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“I類光源”所指的光源，其電擊保護(hù)不僅依賴于基本絕緣，還包括了將可觸導(dǎo)電部件連接到裝置的固定線中的保護(hù)(接地)導(dǎo)體上的額外安全預(yù)防措施。由于此類連接的存在，可觸導(dǎo)電部件在基本絕緣故障的情況下無法帶電。
[0035]本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“II類光源”所指的光源，其電擊保護(hù)同樣不僅依賴于基本絕緣，還包括額外的安全預(yù)防措施，諸如雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣。這些光源并未提供基于裝置條件的保護(hù)接地或者可靠性。
[0036]容易理解的是，盡管本實(shí)用新型的實(shí)施例是關(guān)于II類光源進(jìn)行說明的，但是這些實(shí)施例并不僅限于II類光源。
[0037]圖1示出了一個(gè)高-低壓變壓器外殼100的示意圖，高-低壓變壓器外殼100被連接到多個(gè)光源110、120、130、140上以及高壓電鐵塔150上。如圖所示，變壓器、光源和高壓電鐵塔分別在105、115、125、