电涌保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明描述了一种电涌保护装置，一种电子设备，一种电子设备的驱动器；以及一种提供免于电涌电流的保护的方法。
【背景技术】
[0002]基于节能发光二极管(LED)的照明解决方案变得更为普遍。然而已经观察到使用在一些LED照明解决方案中的LED面板(布置在散热器之上的LED串)的相对高的故障率。电流电涌被认为是很多故障的原因。已知的是共模的电流电涌为特定类型的LED驱动器所促成，在后者中跨越驱动器变压器的初级绕组和次级绕组布置有“Y-电容器”。这种变压器被要求用来提供用于LED的必需的DC操作电压和电流，并且Y-电容器用来降低电磁干扰(EMI)。在驱动器中的电流电涌的出现不能可靠地防止，并且因此电流电涌可以穿过Y-电容器并且进入LED面板中。通常的LED面板设计进一步促发了电涌电流损害，因为这大致上在LED的热焊盘和接地或地连接之间包括不可避免的寄生电容。在电流电涌期间，这些电容器开始充电，并且由于因为热焊盘电气连接到LED因此LED实际上存在于电涌电流路径中，峰值电流同样穿过LED并且可能对其造成毁坏。
[0003]已知的是在驱动器的初级侧和次级侧之间的通常的Y-电容器提供了用于从初级侧到次级侧的电涌电流的路径。一种避免LED损坏的方法是从驱动器的初级侧和次级侧之间拆分或者实际上去除Y-电容器。然而，Y-电容器是驱动器EMI阻尼系统的部分，并且拆分或者甚至去除这个电容器引入对驱动器的EMI性能的严重恶化。利用拆分的Y-电容器的解决方案可能导致EMI的严重增长，例如达到1倍。
[0004]另一种解决方案在于通过电容器来旁路通过每个个体的LED，因此电涌电流将采用通过旁路电容器而不是通过LED的路径。然而，向LED面板添加这个旁路电容器需要定制LED面板设计，其可能过分昂贵或者商业上不切实际。
[0005]已知两个解决方案提供了良好水平的电涌保护，但是与对灯具的其它性能标准或者实现成本造成负面影响的代价相关联。
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种避免了上述问题的LED发光电路。
【发明内容】
[0007]本发明的目的通过根据权利要求1的电涌-保护装置、通过根据权利要求9的电子设备、通过根据权利要求14的驱动器以及通过根据权利要求15的提供保护免于共模电涌电流的方法来实现。
[0008]根据本发明，用于电子设备的电涌保护装置包括热消散负载，其热连接到该热消散负载的散热器，该电涌保护装置包括与负载串联连接的至少一个高阻抗装置;与负载并联连接的至少一个低阻抗装置；以及布置为电气连接散热器和低阻抗装置的接地连接;其中高阻抗装置实现为阻止共模的电涌电流进入负载，并且低阻抗装置实现为激励共模的电涌电流旁路负载进入接地连接。
[0009]根据本发明的电涌保护装置的优势在于以相对简单且直接的方式，提供了可靠的电涌保护而没有减损设备设计的其他方面。例如，如果负载是LED照明单元，就可以使用廉价并且轻易获得的LED面板，因为不需要为面板中的每个LED包括旁路电容器。根据本发明的电涌保护装置的另一个优势在于其不涉及对驱动器的EMI阻尼系统的任何改变，因此使用了这种电涌保护装置的设备的EMI发射水平与基于在初级驱动器侧和次级驱动器侧之间的Y-电容器的已知类型的设备可相媲美，故而根据本发明的电涌保护装置为“EM1-中性的”。根据本发明的电涌保护装置可以并入用于负载的驱动器中；其可以并入负载中；或者其可以实现为分离模块。
[0010]通过将其添加到驱动器的输出，创新的电涌保护装置或者电涌保护电路有效地将电涌电流从LED板或面板重新导向到接地，并且利用了在散热器和接地之间的电气连接。这种接地连接一般被称为“功能地”(FE)。根据本发明的电涌保护装置通过有效地改变由共模电涌电流“所见”的负载板的阻抗而进行工作:其有效地增加了负载的串联阻抗(阻止了电涌电流进入负载)并且降低了负载的并联阻抗(为电涌电流提供了到接地的更容易的路径)。
[0011 ]根据本发明，电子设备包括具有多个安装在电路板之上并且热连接到负载的散热器的热消散组件;实现用于驱动负载的驱动器；以及这种电涌保护装置。
[0012]根据本发明的电子设备的优势在于负载的组件始终被保护免于电涌电流，因此根据本发明的电子设备可以确保相当高水平的设备可靠性，如果产品与高的消费者满意度相关联时，其是非常重要的考量。
[0013]根据本发明，驱动器实现用以驱动LED照明电路，该驱动器包括这种电涌保护装置，其被安排用于连接到LED照明电路。
[0014]根据本发明的驱动器的优势在于电涌保护装置可以并入到驱动器本身，因此当与各种不同类型的LED面板或板相结合使用时单一类型的驱动器可以提供可靠的电涌保护。
[0015]根据本发明，一种提供保护免于共模电涌电流通过电子设备的的方法，其中电子设备具有热连接到电路板的热扩散器的热消散负载，所述方法包括步骤:将至少一个高阻抗装置与负载串联连接;将至少一个低阻抗装置与负载并联连接;并且在散热器和低阻抗装置之间电气连接接地连接；由此共模电涌电流被高阻抗装置阻挡以免进入负载并且由低阻抗装置激励以旁路负载从而进入接地连接。
[0016]根据本发明方法的优势在于为电涌电流提供“安全”路径，并且这个安全路径有效地绕行热消散负载的组件。例如，这些组件可以是LED面板中的LED，并且由于LED并不位于电涌电流路径中，其将不会在终究不可避免的电流电涌通过设备的事故中被损坏。
[0017]从属权利要求和之后的描述特别公开了本发明的具有优势的实施例和特征。实施例的特征可以进行适当合并。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以同等地适用于其他权利要求类别。
[0018]热消散负载可以是任何在操作期间生成热的负载。在后面，但是并以任何方式对本发明进行限制，可以假设负载包括具有安装在电路板之上的热消散发光二极管(LED)的照明电路。等同的术语“LED板”以及“LED面板”可以在下面互换地使用。类似地，等同术语“接地”和“地”可以互换地使用。
[0019]在下面可以假设电子设备由驱动器驱动，该驱动器包括变压器和布置在变压器的初级绕组和次级绕组之间的用于抑制电磁干扰的装置。在本发明特别优选的实施例中，EMI抑制由在驱动器的初级侧和次级侧之间的Y-电容器提供。在下面还可以假设，同样不对本发明造成限制地，根据本发明的电子设备为包括一个或多个LED面板的设备，并且驱动器实现为将市电电源电压转换为LED面板所要求的必需的DC电压和电流。
[0020]LED封装或“密封的LED”通常包括一个或多个安装在可以处理热负载的金属芯印刷电路板(MCPCB)之上的LED芯片。金属芯印刷电路板的背板用作散热器。为了确保LED在操作过程中不会过热，LED封装通常还安装到在其自身的热扩散器上。热扩散器可以是具有通常大于LED封装的面积的金属板。优选地，“热销”在LED芯片和热扩散器之间延伸并且用作LED芯片和热扩散器之间的有效的热传送桥梁。通常，在LED电极中的一个和热扩散器之间形成电气连接，因此这些位于相同的电势并且热扩散器本身可以被认为是相对应的电极。LED面板通过顺序地将多个这种LED封装/热扩散器模块连接在由MCPCB给出的散热器之上来产生，例如通过将一个模块的热扩散器连接到下一个模块的LED阳极。然而，由于(LED封装的)热扩散器从MCPCB分离开一例如为薄塑料层一则创建了一个端子为热扩散器的金属并且另一个端子为MCPCB的金属基底即散热器的寄生电容。以这种方式，LED面板实际上呈现了 LED和寄生电容器的阶梯网络。当共模电涌电流通过驱动器时，寄生电容器开始充电，并且高电流流动通过LED，通常导致LED面板的故障。
[0021]优选地，低阻抗装置包括具有明显大于LED面板的总寄生电容的电容的电容器。优选地，低阻抗装置包括具有至少为LED面板的总寄生电容的十倍的总电容的电容器装置。这确保了电涌电流优选地流动通过低阻抗装置并且并不通过寄生电容且进入面板上的LED。
[0022]如上面所提及的，电涌保护装置可以实现为驱动器的一部分，作为负载的一部分或者作为独立的单元。在每种情况下，电涌保护装置连接在驱动器和负载之间，即在驱动器的(多个)输出端子和负载的(多个)输入端子之间。在下述中，术语“负负载连接器”应当被理解为意味着在“负”功率电源路径中的驱动器和负载之间的节点或者连接器，并且术语“负负载端子”将被理解为意味着负载的最终阴极，例如LED面板的最终阴极。类似地，术语“正负载连接器”可以被理解为意味着在“正”功率电源路径中的负载和驱动器之间的节点或者连接器，并且术语“正负载端子”将被理解为意味着LED面板的LED串的初始阳极。驱动器的负输出连接器可以连接到负负载连接器，而驱动器的正输出连接器可以连接到正负载连接器。
[0023]如上面所解释的，当LED的端子还电气连接到热扩散