一种防灯组过压和欠压工作的装置和照明设备的制作方法

本实用新型涉及照明控制技术领域，特别是涉及一种防灯组过压和欠压工作的装置和照明设备。

背景技术：

随着照明领域的迅速发展，LED路灯、LED隧道灯、LED厂房灯等大功率照明灯具已被广泛应用，如今LED节能产品在道路照明的改造上得到了政府及使用方的认可与青睐，大大促进了LED道路照明的发展。但在LED道路照明、LED工厂照明等实际使用中可以发现，诸多道路照明电源实际应用状况不乐观，LED路灯安装在户外，雷击是一个非常大的危险，轻则导致LED路灯损坏，重则引起火灾和人员伤亡，对社会财产产生巨大的损失；工厂照明也会存在超大电机设备的启停，在电网上产生非常大的电压波动，往往有超过350V的尖峰脉冲，将LED灯具电源损坏。对LED电源故障的实地勘测综合分析看，失效品多发生在雷区、水域、空旷、在建工厂、在建道路等地方。城市中的LED路灯，主要为雷击过电压损坏。由于灯具安装接地效果不好，造成防雷效果差，影响电源的正常工作；空中的闪电发射的是一光谱的无线电波，架空的道路灯具和供电线路，是良好的接受天线。这一瞬时差模干扰电压也可达到数百伏至3000多伏，这一电压往往会击穿电子设备的电源电路的电气间隙，同样会损坏驱动电路。因此LED路灯的防雷设计，是一个系统工程，需要从供电电网、系统接地到用电设备等全方面进行防雷设计。

在老线路改造LED道路照明的过程中，出现过很多工程事故，因为线路老化，导致零线接触不好，或者断开。在加上三相电压不平衡由此出现相电压飘高现象，实际工程中出现过300V以上的相电压，导致整条线路LED路灯损毁现象；还有一种就是施工工地铺设电缆过小，导致末端电压过低，损坏灯具的现象，实际针对这种工程故障，仅仅是防雷功能，是无法避免灯具损毁的，防雷器可以避免瞬时的脉冲高电压，脉冲电压时间非常短。而如何提供一种解决长时间过电压、欠电压、以及脉冲浪涌电压烧毁负载的方法是当前本领域技术人员所需要克服的难题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种防灯组过压和欠压工作的装置和照明设备，用于解决现有道路照明设备中只具防雷功能而无法提供一种解决长时间过电压、欠电压、以及脉冲浪涌电压烧毁负载的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种防灯组过压和欠压工作的装置，所述装置包括：AD采样模块，用于数字采样获取向灯组供电的电源的电压信号；控制模块，用于对所述电压信号进行过压和欠压判断：若所述电压信号的电压值保持第一预设时长的大于第一预设值，或者所述电压信号的电压值保持第二预设时长的小于第二预设值，则控制断开所述电源为所述灯组供电；若所述电压信号的电压值保持第三预设时长的大于等于第二预设值且小于等于第一预设值，则控制接通所述电源为所述灯组供电。上述装置可以在出现欠压或者过压情况时，有效断开电源为灯组供电，从而有效保护灯组避免过压或欠压对灯组所造成的损坏。

作为上述装置的优选实施方式，其还包括一用于获取安全电源电压信号的电源电压信号获取电路单元，输入连接于所述电源，输出连接于所述AD采样模块。

作为上述装置的优选实施方式，所述电源电压信号获取电路单元包括顺次连接的电压转换电路、电压放大电路及整流滤波电路。

作为上述装置的优选实施方式，所述电压转换电路由限流电阻111a、第一电阻111c和电压互感器111b构成，电压互感器111b的原边连接在电源两端上，限流电阻111a串联于电源的正极输入线路上，在电压互感器111b的副边两端并联第一电阻111c。

进一步地，所述电压放大电路可以由运算放大器112c、第二电阻112a、第三电阻112b及第四电阻112d构成，其中，运算放大器112c的正相输入端通过第二电阻112a连接在电压互感器111b的副边的一端上，运算放大器112c的反相输入端通过第三电阻112b连接在电压互感器111b的副边另一端上，在运算放大器112c的反相输入端和输出端之间还连接有第四电阻112d，同时运算放大器112c还连接于一工作电源和接地。

进一步地，所述整流滤波电路可以由二极管113b、第五电阻113c和电容113d构成，其中，二极管113b正极连接于运算放大器112c的输出端，二极管113b的负极依次连接第五电阻113c的一端和电容113d的正极，第五电阻113c的另一端和电容113d的负极共同接地。

进一步地，在所述二极管113b的正极和所述接地之间并联一稳压电阻113a，

作为上述装置的优选实施方式，所述控制模块为一可编程逻辑控制器。

最后，本实用新型还提供一种照明设备，包括灯组和上述防灯组过压和欠压工作的装置。

如上所述，本实用新型具有以下有益效果：现实生活中，每年由雷击、过电压产生的损失约2亿人民币，而且照明灯具每年45％的递增率，损失将更加巨大，本实用新型可以有效避免在安装及使用过程中出现的长时间过电压损毁照明灯具或其他负载现象；以及恶劣工地供电超低电压损坏照明灯具或其他负载现象；以及实际使用中出现的雷击浪涌损毁灯具或其他负载现象，为照明灯具或其他负载加入了一个强大的防火墙；当过电压发生的时候，关闭供电电压的输出；电压恢复正常后，又自动恢复供电，从而可以有效保护照明灯具，以降低照明灯具的故障率，并可以有效降低故障所引起的财产损失。

附图说明

图1为本实用新型一种防灯组过压和欠压工作的方法的实现流程图。

图2为本实用新型一种防灯组过压和欠压工作的装置的一实施原理图。

图3为本实用新型一种防灯组过压和欠压工作的装置的另一实施原理图。

图4为本发中电源电压信号获取电路单元在一实施例中的电路原理图。

图5为图4电源电压信号获取电路单元中电压转换电路中限流电阻的一实施原理图。

图6为本实用新型提供的一种开关电路的电路原理图。

图7为本实用新型一种防灯组过压和欠压工作的装置的又一实施原理图。

附图标号说明

100 防灯组过压和欠压工作的装置

110 电源电压信号获取电路单元

111 电压转换电路

112 电压放大电路

113 整流滤波电路

120 AD采集模块

130 控制模块

S10～S40 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

本实施例将提供一种防灯组过压和欠压工作的方法，如图1所示，下面将对该方法的具体实现步骤或者过程进行详细说明。

步骤S10，数字采样获取向灯组供电的电源的电压信号。

在具体实施中，灯组在电源的驱动下才可以正常工作，不过如果用于向灯组的提供电力的电源的电压在超过一定的电压范围或者低于一定的电压范围，则可能会对灯组造成损坏，这是本实用新型或许要克服的问题。现有技术中，往往只采用设置有过压保护，而并不涉及欠压保护的技术考虑。

此外，本步骤S10中通过数字采样的方式来获取电压信号，以便于后续步骤的进行。因为现有技术中为灯组提供电力的电源所输出的电信号为模拟信号，其是不能直接用于进行后续的过压和欠压判断。

步骤S20，对所述电压信号进行过压和欠压判断。

在本步骤中，通过对灯组提供电力的电压信号同时进行欠压和过压情况的判断，相比现有技术中只进行过压判断的情况，本实施例的技术方案更为可靠和更具实用性，其具体的判断步骤包括：

步骤S201，若所述电压信号的电压值保持第一预设时长的大于第一预设值，则执行步骤S30，本步骤S201为过压判断，与现有技术不同的是，本步骤并不是在判断电压信号的电压值超过某一正常电压值时就立刻断开为灯组供电(即执行步骤S30)，而是在电源的电压信号超过安全电压(即第一预设值)一定时长(即第一预设时长)以后再断开为灯组供电，从而可以避免电压在极端频繁变换的情况下灯组频繁的断开，以此保证灯组的使用寿命和工作的稳定性；

步骤S202，若所述电压信号的电压值保持第二预设时长的小于第二预设值，则执行步骤S30，本步骤S202为欠压判断，同理，本步骤同样设置有第二预设时长来保证电压信号在出现短暂欠压时而不用断开为灯组供电，从而可以避免电压在极端频繁变换的情况下灯组频繁的断开，以此保证灯组的使用寿命和工作的稳定性；

在具体实施中，步骤S201和步骤S202只是给出了判断成功的情况，实际中还可以能判断失败，即所述电压信号的电压值不能保持第一预设时长的大于第一预设值或者所述电压信号的电压值不能保持第二预设时长的小于第二预设值，那么说明还达不到欠压和过压的情况，故保证正常工作即可，也重新返回步骤S20继续执行即可，或者执行步骤S203(后面会详细说明)。

步骤S203，若所述电压信号的电压值保持第三预设时长的大于等于第二预设值且小于等于第一预设值，则执行步骤S40，本步骤主要用于电压信号的恢复正常工作或者保持正常工作的情况；与现有技术所不同的是，本步骤并不是在电压信号恢复正常时立即接通为灯组供电，而是要在电压信号恢复正常工作至一段时间后才会为灯组供电，这样可以保证在电压信号频繁变换时灯组不用相应频繁开断，从而提高灯组工作的稳定性，以及灯组的使用寿命。

在具体实施中，当然也存在判断结果为：所述电压信号的电压值不能保持第三预设时长的大于等于第二预设值且小于等于第一预设值，此时，则可能出现了步骤S201或步骤S202其中一种情况，那么此时灯组保持的是断开状态，因此只要返回步骤S20继续判断即可；而如果没有出现步骤S201或步骤S202的情况，那么此时灯组保持的是接通的状态，因此，也只要返回步骤S20继续判断即可。由于这种情况并非本实施例所关心的，故这里不做赘述。

需要理解的是，上述步骤S201至步骤S203之间的执行关系并无严格的顺序要求，步骤S201、步骤S202、步骤S203可以进行组合排列形成任意一有序执行关系(例如：步骤S201、步骤S203、步骤S202，步骤S202、步骤S201、步骤S203等等)，也可以同时并列执行上述步骤S201、步骤S202、步骤S203。在具体实施中，一般的优选实施方式为相执行步骤S201和步骤S202(当然二者可以任意先后执行也可以同时执行)，再执行步骤S203，因为实施例的目的在于检测过压和欠压的情况，在出现欠压和过压时采取相应的措施(即步骤S30)，之后再执行步骤S20-步骤S203，直到电压恢复正常。

步骤S30，则控制断开所述电源为所述灯组供电，并返回步骤S10。

步骤S40，则控制接通所述电源为所述灯组供电，并返回步骤S10。

在具体实施中，第一预设值和第二预设值一般对应为灯组正常工作电压的最大电压值和最小电压值，换言之，灯组具有一个可供其正常工作的电压范围，如果为该灯组提供电力的电源的电压超过了该电压范围(包括过压和欠压)，则灯组就存在损坏的风险。而第一预设时长、第二预设时长及第三预设时长可以所选灯组耐压能力来定，一般地，过压的持续时长要短于欠压的时长，例如，第一预设时长可以为100ms，而第二预设时长可以为500ms，此外，第三预设时长不能短于第一预设时长和第二预设时长，例如，第三预设时长可以为500ms。

实施例2

本实施例将提供一种用于实现上述实施例1中防灯组过压和欠压工作的方法的装置，请参见图2，本实施例提供一种防灯组过压和欠压工作的装置100，包括AD采集模块120和控制模块130，其中，AD采集模块120用于数字采样获取向灯组供电的电源的电压信号；控制模块130用于对所述电压信号进行过压和欠压判断：若所述电压信号的电压值保持第一预设时长的大于第一预设值，或者所述电压信号的电压值保持第二预设时长的小于第二预设值，则控制断开所述电源为所述灯组供电；若所述电压信号的电压值保持第三预设时长的大于等于第二预设值且小于等于第一预设值，则控制接通所述电源为所述灯组供电。

在具体实施中，AD采集模块120可以采用现成的AD模块集成芯片来作为实施的实体，当然，也可以采用AD电路来作为实施的实体。

在具体实施中，控制模块130可以采用可编程逻辑控制器来作为实施的实体，具体的，例如可以选用单片机。需要理解的是，如果所采用的单片机中本身集成有AD模块，那么可以将该AD模块来作为本实施例中AD采集模块120的实施实体。

在具体实施中，灯组的实际应用实体可以为路灯等室外照明装置，为其供电的电源一般为市电，例如220V的家用电或者380V工业用电。因此，并不能直接将电源接入AD采集模块120来进行直接的数字信号采集，而需要获取到安全电源信号来作为处理对象。

具体地，请参见图3，可以在AD采集模块120之前设置一电源电压信号获取电路单元110，通过该电源电压信号获取电路单元110来连接在电源上来获取一安全的电源电压信号。具体的，再见图4，该电源电压信号获取电路单元110可以由顺次连接的电压转换电路111、电压放大电路112及整流滤波电路113来构成实现，其中，电压转换电路111用于将电源信号转换为安全电压/电流信号，电压放大电路112用于将安全电压/电流信号放大至合适的范围以便于后续处理，而整流滤波电路113则是用于将为交流信号的安全电压/电流信号转为直流信号，以便于后续处理。

更为具体的，请结合图4，电压转换电路111可以由一电压互感器111b来实现，更为具体的，可以为电流型的电压互感器，将电压互感器111b的初级(也称原边)连接在电源两端上，其中，在电源的正极输入线路上串联一限流电阻111a来使电压互感器111b初级的额定电流为A1，从而在电压互感器111b的次级(也称副边)产生一相应的电流A2。A1和A2的具体大小可以由所选用的电压互感器111b的额定转换比来决定。

进一步地，请参见图5，上述限流电阻111a可以通过两个电阻并联组来构成，即可以将电阻R1和电阻R2并联形成第一电阻并联组，将电阻R3和电阻R4并联形成第二电阻并联组，再将第一电阻并联组的其中一并联节点连接于第二电阻并联组中的其中一并联节点上，从而构成一个限流电阻111a。这样可以通过阻值较小的电阻的组合来实现较大阻值电阻的功能，更利于实际电阻器件的选择和电阻器件在电路板上的集成。此外，可以在电压互感器111b 的副边两端并联第一电阻111c，将电压互感器111b的次级产生的电流信号转换为电压信号。

具体的，再结合图4，电压放大电路112可以通过一运算放大器112c来构成一放大电路并将其连接于电压转换电路111上，如图，将运算放大器112c的正相输入端通过一用于匹配的电阻112a连接在电压互感器111b的副边的一端上，运算放大器112c的反相输入端通过一用于匹配的电阻112b连接在电压互感器111b的副边另一端上，此外，在运算放大器112c的反相输入端和输出端之间还连接有一用于调配放大比例的第四电阻112d，运算放大器112c还连接一工作电源和接地，具体的，该工作电源可以为5V的电源电压。通过上述运算放大器112c及外部器件的配合连接可构成一个标准放大电路。

在优选的实施电路中，可以在运算放大器112c的正相输入端所接第二电阻112a前端和运算放大器112c的反相输入端所接第三电阻112b前端之间并联一电容C1，以及还可以在运算放大器112c的输出端和接地之间并联一电容C2，用于防止外界信号干扰。

具体地，再结合图4，整流滤波电路113可以由一二极管113b、第五电阻113c和电容113d构成，其中，二极管113b正极连接于电压放大电路112的输出端(即运算放大器112c的输出端)，二极管113b的负极依次连接电阻113c的一端和电容113d的正极，而第五电阻113c的另一端和电容113d的负极共同接地(即上述运算放大器112c所连接的接地)，通过上述结构可以实现对运算放大器112c输出的电压信号的整流和滤波，以便后续进行数字采样。

在优选的实施电路中，还可以在二极管113b的正极和所述接地之间并联一稳压电阻113a，用于稳定经运算放大器112c放大所输出的电压信号。

通过上述图4所给出的实施电路，可以直接从电源上来获取得到安全的电源电压信号，将该电源电压信号输入相应的AD采集模块120和控制模块130中进行处理，即通过AD采集模块120进行数字采样得到电源的电压信号，再由控制模块130来执行上述实施例1中所给出的方法来实现对电源过压和欠压的判断，并依据判断结果由控制模块130来输出控制信号控制电源断开/接通为灯组供电。

进一步地，控制模块130输出的控制信号来控制电源断开/接通为灯组供电可以通过一开关电路来实现。更为具体地，可以参见图6，开关电路可以通过一光电耦合器U1、三极管Q1和继电器K1来实现，即将光电耦合器U1输入端连接在控制模块130上，并将光电耦合器U1的输出端连接至三极管Q1的基极端，并将继电器K1的控制端连接在三极管Q1的集电极(具体可以根据所选三极管类型决定)，这样控制模块130会根据判断结果来输出PWM脉冲信号来触发光电耦合器U1工作，进而再触发三极管Q1驱动继电器K1断开或接通开关来实现控制电源断开/接通为灯组供电。由于开关电路的类型很多，以上所给电路结构仅为一种优选实施方式，且通过上述描述足以使本领域技术人员理解和能够实施本实施例的目的，故不再赘述。

在具体实施中，请参见图7，还可以设置一电源模块，通过将电源模块连接在电源上来转换获取一供所述控制模块130以及电源电压信号获取电路单元110工作的工作电源。

在具体实施中，还可以在电源电压信号获取电路单元110之前设置连接一防雷电路模块，用于防止雷雨天气雷电对电路造成损坏。

在具体实施中，可以将本实施例2中的一种防灯组过压和欠压工作的装置100应用至室外的照明设备中，例如路灯，从而实现对现有路灯的有效保护。

综上所述，本实用新型可以有效避免在安装及使用过程中出现的长时间过电压损毁照明灯具或其他负载的现象；以及恶劣工地供电超低电压损坏照明灯具或其他负载的现象，为照明灯具或其他负载加入了一个强大的防火墙，当过电压或欠电压发生的时候，可以有效关闭电源供电电压的输出；电压恢复正常后，又自动恢复供电，而且在关闭和回复供电时充分考虑了照明灯具中灯组本身的过压工作性能和欠压工作性能，可以有效提高灯组的使用寿命，降低照明灯具的故障率，有效降低财产损失。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。