一種用於led的防雷電路的製作方法
2023-09-21 12:35:30 1
一種用於led的防雷電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於LED的防雷電路，包括：轉換電路、氣體放電管、第一壓敏元件和第二壓敏元件；所述轉換電路包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端；所述第一輸入端與火線連接，所述第二輸入端與零線連接，所述輸出端與LED負載連接；所述第二壓敏元件連接在所述第一輸入端和所述第二輸入端之間；所述氣體放電管和所述第一壓敏元件串聯在火線和零線之間；其中，所述第一壓敏元件的閾值電壓小於所述第二壓敏元件的閾值電壓；所述轉換電路用於將火線與零線之間的電網電壓轉換成直流電供LED負載使用。該防雷電路既能有效保護轉換電路和LED負載免受雷擊損害，又能保證壓敏元件自身的可靠性。
【專利說明】—種用於LED的防雷電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及防雷【技術領域】，特別是涉及一種用於LED的防雷電路。
【背景技術】
[0002]LED照明器件由於具有亮度高、功耗低、壽命長、啟動快、不容易產生視覺疲勞等優點，越來越受到人們的關注，而且隨著LED照明技術的進步，這些器件已經能夠應用到越來越惡劣的室外環境中，當LED負載遭到雷擊時，有可能因無法承受雷電的瞬間高壓而造成失效，因此，對LED負載的防雷技術的研究就顯得至關重要。
[0003]其中，壓敏元件是LED照明器件的防雷技術中用到的一種典型元件，其電壓和電流呈現出一種特殊的非線性關係:當壓敏元件兩端所加的電壓低於閾值電壓時，其電阻值接近無窮大，壓敏元件內部幾乎沒有電流通過；當壓敏元件兩端所加的電壓高於閾值電壓時，壓敏元件被迅速擊穿，由高電阻狀態轉變為低電阻狀態，流過壓敏元件的電流迅速增大。將這種壓敏元件應用到防雷電路中，能起到對轉換電路和LED照明器件的保護作用。
[0004]參考圖1，圖1為現有技術中的一種用於LED的防雷電路示意圖，其中，轉換電路102能夠將輸入的交流電壓轉換為可供LED負載103使用的直流電，該轉換電路102的輸出端與LED負載103連接，兩個輸入端分別與火線L和零線N連接，壓敏元件101連接在所述火線L和所述零線N之間。當沒有雷擊發生時，所述壓敏元件101兩端所加載的電壓低於其本身的閾值電壓，電阻無限大，因此所述壓敏元件101不能導通；當雷擊發生時，加載在所述壓敏元件101兩端的電壓高於其閾值電壓，使得所述壓敏元件101能夠迅速變為低阻狀態，從而實現導通，大電流從所述壓敏元件101中流過，從而保護所述轉換電路102不受雷電瞬間高壓的損害，從而對所述LED負載103形成了有效的保護。
[0005]然而，在如上所述的防雷電路中，存在明顯的缺點:如果該電路選擇的所述壓敏元件101的閾值電壓大於電網電壓，則當所述LED負載103遭受雷擊後，所述壓敏元件上101的殘壓高，導致所述轉換電路102承受的輸入電壓高於其正常工作電壓，因此所述轉換電路102容易遭到破壞，由此可見，該電路並不會對所述轉換電路102和所述LED負載103形成有效的保護；而如果選擇的所述壓敏元件101的閾值電壓小於或接近電網電壓時，電網電壓幅值的波動將會很容易誤觸發所述壓敏元件101，導致所述壓敏元件101導通，產生漏電流，這種由電網電壓造成的誤觸發會導致所述壓敏元件101加速老化，使其壽命變短，可靠性降低。
[0006]因此，如何為LED負載設計一種防雷電路，做到既能有效地保護轉換電路和LED負載，又能保證壓敏元件自身的可靠性，成為當前亟待解決的問題。
實用新型內容
[0007]為解決上述問題，本實用新型提供了一種防雷電路，既能有效保護轉換電路和LED負載，又能保證壓敏元件自身的可靠性。
[0008]本實用新型提供的一種防雷電路，包括:
[0009]轉換電路、氣體放電管、第一壓敏元件和第二壓敏元件；
[0010]所述轉換電路包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端；
[0011]所述第一輸入端與火線連接，所述第二輸入端與零線連接，所述輸出端與LED負載連接；
[0012]所述第二壓敏元件連接在所述第一輸入端和所述第二輸入端之間；
[0013]所述氣體放電管和所述第一壓敏元件串聯在所述火線和所述零線之間；
[0014]其中，所述第一壓敏元件的閾值電壓小於所述第二壓敏元件的閾值電壓；所述轉換電路用於將所述火線與所述零線之間的所述電網電壓轉換成直流電供所述LED負載使用。
[0015]優選的，在上述防雷電路中，所述第一壓敏元件和第二壓敏元件為壓敏電阻或TVS管。
[0016]優選的，在上述防雷電路中，所述TVS管為雙向TVS管。
[0017]優選的，在上述防雷電路中，所述第二壓敏元件的閾值電壓大於電網電壓。
[0018]優選的，在上述防雷電路中，所述氣體放電管的閾值電壓大於所述電網電壓。
[0019]優選的，在上述防雷電路中，所述第一壓敏元件的閾值電壓小於或等於電網電壓。
[0020]優選的，在上述防雷電路中，所述轉換電路為AC/DC電路或交流直流轉換器。
[0021 ] 優選的，在上述防雷電路中，所述轉換電路還連接有接地線。
[0022]優選的，在上述防雷電路中，所述氣體放電管和所述第一壓敏元件共同封裝在第一模塊中，所述第二壓敏元件和所述轉換電路共同封裝在第二模塊中。
[0023]通過上述描述，本實用新型提供的防雷電路包括:轉換電路、氣體放電管、第一壓敏元件和第二壓敏元件；所述轉換電路包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端；所述第一輸入端與火線連接，所述第二輸入端與零線連接，所述輸出端與LED負載連接；所述第二壓敏元件連接在所述第一輸入端和所述第二輸入端之間；所述氣體放電管和所述第一壓敏元件串聯在所述火線和所述零線之間；其中，所述第一壓敏元件的閾值電壓小於所述第二壓敏元件的閾值電壓；所述轉換電路用於將所述火線與所述零線之間的所述電網電壓轉換成直流電供所述LED負載使用。
[0024]在本申請所述防雷電路中，當無雷擊時，由於電網電壓的波動達不到所述氣體放電管和所述第一壓敏元件的閾值電壓之和，因此氣體放電管處於斷開的狀態，電網電壓完全加在所述氣體放電管上，所述第一壓敏元件不會有誤觸發的問題；當發生雷擊時，由於所述第二壓敏元件的響應速度大於所述氣體放電管的響應速度，因此在雷擊導致的浪湧電壓開始加載在所述火線和所述零線上時，所述第二壓敏元件首先被觸發，使大電流從所述第二壓敏元件中流過，起到有效箝位電壓的作用，而當浪湧電壓繼續迅速增大到所述氣體放電管兩端電壓超過其本身的閾值電壓以後，所述氣體放電管被擊穿，由於擊穿後的氣體放電管殘壓很低，大部分的浪湧電壓加在所述第一壓敏元件兩端，觸發所述第一壓敏元件，因所述第一壓敏元件的閾值電壓小於所述第二壓敏元件的閾值電壓，因此此時大電流從所述第一壓敏元件中流過，又因為所述第一壓敏元件的殘壓低，所以有效的保護了後級電路和所述LED負載。由此可見，本實用新型提供的防雷電路，既能對轉換電路和LED負載形成有效保護，又能保證自身的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為現有技術的用於LED的防雷電路示意圖；
[0027]圖2為本申請實施例的第一種用於LED的防雷電路示意圖；
[0028]圖3為本申請實施例的第二種用於LED的防雷電路示意圖；
[0029]圖4為本申請實施例的用於LED的防雷電路的封裝示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0031]本申請實施例提供了一種用於LED的防雷電路，參考圖2，圖2為本申請實施例所提供的第一種用於LED的防雷電路的示意圖。
[0032]在本實施例中，防雷電路包括第一壓敏電阻201、氣體放電管202、第二壓敏電阻203、轉換電路204，該防雷電路用於保護轉換電路204和LED負載205不受雷擊傷害。
[0033]所述轉換電路204包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端；所述第一輸入端與火線L連接，所述第二輸入端與零線N連接，所述輸出端與LED負載205連接，所述轉換電路用於將所述火線L與所述零線N之間的電網電壓轉換成直流電供所述LED負載205使用。
[0034]該轉換電路204的作用是實現交流電和直流電之間的轉換。一般情況下，火線和零線所傳輸的是交流電壓，而驅動LED負載進行發光則需要用直流電，因此需要轉換電路204將從電網輸入的交流電壓轉換成直流電壓或直流電流。轉換電路204可以是AC/DC電路，也可以是交流直流轉換器。所述轉換電路204通過其第一輸入端和第二輸入端連接到電網中，實現交流電壓的輸入，然後通過一系列的轉換，最終轉換成直流電，通過其輸出端輸出到所述LED負載205中，實現對所述LED負載205的供電；且所述轉換電路204根據實際情況可以具有功率因數校正功能。另外出於安全考慮，所述轉換電路204還可以優選的與接地線PE相連接。
[0035]所述氣體放電管202和所述第一壓敏電阻201串聯在所述火線和所述零線之間。
[0036]該氣體放電管202的閾值電壓可以優選為大於電網電壓，這樣就能充分地消除電網電壓波動對第一壓敏電阻201的影響，從而第一壓敏電阻201的選擇上就會有更大的空間，也就是說，此時就可以將第一壓敏電阻201的閾值電壓優選為小於或等於電網電壓。當然，所述氣體放電管202的閾值電壓也可以小於或等於電網電壓，只要保證氣體放電管202的閾值電壓與第一壓敏電阻201的閾值電壓之和大於電網電壓，就可以實現對第一壓敏電阻201的保護。另外需要說明的是，所述氣體放電管201本身具有擊穿後殘壓值只有幾十伏的特徵，其殘壓值完全可以忽略不計，因此，當電路經受雷擊時，該串聯支路兩端的殘壓值基本上就等於第一壓敏電阻201兩端的殘壓值，而如上面所述，本申請中所述的第一壓敏電阻201的閾值電壓可以低於電網電壓，因此不會對所述轉換電路204和所述LED負載205造成損害。
[0037]所述第二壓敏電阻203連接在所述第一輸入端和所述第二輸入端之間，所述第一壓敏電阻201的閾值電壓小於所述第二壓敏電阻203的閾值電壓。
[0038]本申請配置第二壓敏電阻203的作用是在發生雷擊的時候，當浪雷擊導致的湧電壓開始加載到所述火線和所述零線上時，由於所述第二壓敏電阻203的響應時間為納秒級，而所述氣體放電管202的響應時間為微秒級，因此所述第二壓敏電阻203首先被觸發，使大電流從所述第二壓敏電阻203中流過，起到有效箝位電壓的作用，此時電路的輸入電壓還處於上升過程中，電壓瞬時幅值並不高，因此輸出電壓也不高，從而能夠保護後級電路和所述LED負載205不因高壓而產生損傷。當加在火線和零線之間的浪湧電壓繼續升高，導致所述氣體放電管202兩端的電壓超過其閾值電壓時，所述氣體放電管202被擊穿而實現導通，被擊穿後的所述氣體放電管202兩端電壓僅為幾十伏，而串聯支路的大部分浪湧電壓加在了所述第一壓敏電阻201的兩端。由於所述第一壓敏電阻201的閾值電壓小於所述第二壓敏電阻203的閾值電壓，此時所述第一壓敏電阻201得到觸發並且大電流從其中流過。當雷擊結束後，浪湧電壓逐漸降低，直到低於所述氣體放電管202和所述第一壓敏電阻201的閾值電壓之和，所述氣體放電管202和所述第一壓敏電阻201均不再導通，此時由於所述第一壓敏電阻201的殘壓小於或等於電網電壓，因此不再對所述轉換電路204和所述LED負載205產生損害。
[0039]需要說明的是，此處的第二壓敏電阻203的閾值電壓優選的要大於電網電壓，目的是保證其可靠性，使其不至於因電網電壓波動而頻繁的誤觸發。
[0040]本申請實施例中的第一壓敏元件和第二壓敏元件均使用的是壓敏電阻，而TVS管同樣也能實現壓敏電阻的功能，因此，本申請實施例還提供了第二種用於LED的防雷電路，參考圖3，圖3為本申請實施例提供的第二種用於LED的防雷電路的示意圖。
[0041]在所述第二種用於LED的防雷電路中，利用第一雙向TVS管301取代了上述實施例中的第一壓敏電阻201，利用第二雙向TVS管302取代了上述實施例中的第二壓敏電阻203，其餘部分完全不變，且工作原理和工作過程與上述實施例完全相同，在此不再贅述。
[0042]另外需要說明的是，圖3的示意圖採用的是雙向TVS管，這只是採用TVS管的一個優選方案，本實施例還可以使用其他類型的TVS管，只要能實現壓敏元件的功能即可。而且，本實施例還可以採用TVS管與壓敏電阻相結合的方式實現防雷電路的功能。具體來說，在防雷電路中，採用一個TVS管與氣體放電管組成串聯電路後連接在火線和零線之間，再採用一個壓敏電阻連接在轉換電路的第一輸入端和第二輸入端之間；或者採用一個壓敏電阻與氣體放電管組成串聯電路後連接在火線和零線之間，再採用一個TVS管連接在轉換電路的第一輸入端和第二輸入端之間。在如上所述的兩種防雷電路中，TVS管也可以優選為雙向TVS管。
[0043]本申請的實施例還提供了一種用於LED的防雷電路的封裝方式，參考圖4，圖4為一種用於LED的防雷電路的封裝示意圖。所述氣體放電管202和所述第一壓敏電阻201共同封裝在第一模塊401中，所述第二壓敏電阻203和所述轉換電路204共同封裝在第二模塊402中。按照如上面所述的方式進行封裝以後，安裝和維修的操作更為方便，能夠提高工作效率。
[0044]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種用於LED的防雷電路，其特徵在於，包括:轉換電路、氣體放電管、第一壓敏元件和第二壓敏元件； 所述轉換電路包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端；所述第一輸入端與火線連接，所述第二輸入端與零線連接，所述輸出端與LED負載連接； 所述第二壓敏元件連接在所述第一輸入端和所述第二輸入端之間； 所述氣體放電管和所述第一壓敏元件串聯在所述火線和所述零線之間； 其中，所述第一壓敏元件的閾值電壓小於所述第二壓敏元件的閾值電壓；所述轉換電路用於將所述火線與所述零線之間的所述電網電壓轉換成直流電供所述LED負載使用。
2.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述第一壓敏元件和第二壓敏元件為壓敏電阻或TVS管。
3.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述TVS管為雙向TVS管。
4.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述第二壓敏元件的閾值電壓大於電網電壓。
5.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述氣體放電管的閾值電壓大於所述電網電壓。
6.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述第一壓敏元件的閾值電壓小於或等於電網電壓。
7.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述轉換電路為AC/DC電路或交流直流轉換器。
8.根據權利要求1-7任一項所述的電路，其特徵在於，所述轉換電路還連接有接地線。
9.根據權利要求1-7任一項所述的電路，其特徵在於，所述氣體放電管和所述第一壓敏元件共同封裝在第一模塊中，所述第二壓敏元件和所述轉換電路共同封裝在第二模塊中。
【文檔編號】H02H9/06GK204168529SQ201420638545
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】王義友, 熊代富, 徐迎春 申請人:英飛特電子（杭州）股份有限公司