用于发光二极管的浪涌保护的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对发光二极管的浪涌保护，更具体地涉及在照明器中实施对这种二极管的浪涌保护。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)照明器经常承受来自不同来源的高浪涌电压。这些浪涌电压可以通过雷击、通过在将连接于与LED照明器相同的网络上的电感负载进行接通/切断的期间的瞬变现象、或通过重型工业机器产生。
[0003]此外，在一些情况下，浪涌电压可以通过静电电荷产生，该静电电荷积蓄在照明器体上并且能够设法经由照明器壳内的LEDs和LED驱动器放电到干线连接线。LED对高压浪涌特别敏感并且即使在LED驱动器没有明显损坏的情况下也可能被损坏。其结果是，由于LED的管芯被高压破坏，一组LED内即便不是全部也会有一些LED短路。
[0004]这种高浪涌电压可以为差模或共模中的任一种，在差模情况下，高压出现在干线电源上，即在干线电源的相线与中性线之间；在共模情况下，干线电源的相线和中性线两者经历相对于地线的高压瞬变。差模和共模浪涌的组合也是可能的。
[0005]为了保护照明器免于高浪涌电压，保护部件经常被设置在照明器的输入路径中，即设置在干线电源与驱动器之间，该驱动器被用于所连接的发光二极管模块，并且保护部件经常包括金属氧化物变阻器(metal oxide varistor, MOV)或气体放电管(gasdischarge tube，⑶T)或两者的组合。由于这些保护部件被连接在相线与中性线之间并吸收电流高达几kA的浪涌的能量，因此这些保护部件相对高效地克服了差模浪涌。由于驱动器最易受到差模浪涌的影响，因而这种保护部件用于对驱动器提供良好的保护。
[0006]然而，对于共模浪涌而言问题是不同的。根据设计照明器所依据的IEC保护等级的不同而存在两种情况。在I级照明器的情况下，保护接地(protective earth，PE)连接的存在使得保护部件能够被连接在相线与PE之间或被连接在中性线与PE之间。这些保护部件用于提供针对共模浪涌的良好保护。此外，当保护部件短路时，插入在输入端与保护部件之间的串联保险丝会切断电路。
[0007]在II级照明器的情况下，不存在PE连接，并且出于电气安全原因，在干线电源的相线和中性线与照明器外壳之间不允许任何连接。这意味着，对于II级照明器，只能使用不同的保护部件。尽管如此，这并不意味浪涌不能找到回到接地的可靠回路，这是由于回路无意间可以通过照明器的安装于与接地直接接触的金属杆上的金属框架或壳体提供。
[0008]在W0-A-2014/029772中，能够将雷击的电平维持在从照明器框架到接地的电气路径内的绝缘构件被提供用于将LED照明器与接地隔离。在没有返回电流的情况下，不会对照明器造成损坏。这在照明框架被安装于玻璃纤维或水泥杆上时是可能的，但是在照明框架安装于金属杆上时是难以实现的。
[0009]此外，考虑因静电高压对LED的潜在危险也是重要的，静电高压的建立可以是因为在雷雨期间高度带电云的存在导致照明器框架带电。在该情况下，也有利于避免LED与照明器框架之间的任何高压差。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是对作为对高浪涌电压最敏感的部件的LED提供浪涌保护。
[0011]本发明的另一个目的是提供一种低成本易执行的手段以针对共模浪涌和差模浪涌改进对照明器LED的保护。
[0012]根据本发明的一个方面，提供了一种浪涌保护装置，所述浪涌保护装置被配置为保护照明器，照明器包括:金属框架、至少一个发光二极管模块和至少一个驱动器，该至少一个发光二极管包括电路板，所述至少一个驱动器被配置为将干线电压转换以用于所述至少一个发光二极管模块，每个驱动器和每个发光二极管模块安装于框架上，每个驱动器和与该驱动器相关联的发光二极管模块之间有点连接，浪涌保护装置包括至少一个并联阻抗元件，所述至少一个并联阻抗元件位于电连接与框架之间，电连接位于每个驱动器和与该驱动器相关联的发光二极管模块之间，每个并联阻抗元件包括电容器、电阻器和基于半导体的部件中的至少一者。
[0013]通过在驱动器和该驱动器相关联的发光二极管模块之间的电连接与框架之间设置至少一个并联阻抗元件，由与浪涌而产生的高电流经由框架被重新引导至接地而不会影响发光二极管模块中的发光二极管。将领会的是，对发光二极管模块的LED+接线和LED-接线中的每一者设置至少一个并联阻抗元件。
[0014]有利地，通过使用电容器、电阻器和基于半导体的部件，能够提供可靠且相对廉价的解决方案以用于发光二极管模块和该发光二极管模块连接的的发光二极管的浪涌保护。具体地，通过使用电容器和电阻器，不存在电容器和电阻器持续工作的阈值，并且任何浪涌将分流到框架以及进而到接地。
[0015]在一个实施方式中，所述至少一个并联阻抗元件安装于所述至少一个发光二极管模块的所述电路板上。
[0016]在另一个实施方式中，所述至少一个并联阻抗元件位于驱动器与发光二极管模块之间的接线盒中。
[0017]在一个实施方式中，所述至少一个并联阻抗元件包括电容器。每个电容器包括具有预定的电气安全特性的X-电容器或Y-电容器任一者。所述电容器可以具有介于1nF与100nF之间的电容值。
[0018]在又一个实施方式中，所述至少一个并联阻抗元件包括电阻器。所述电阻器可以包括介于IMΩ与1MΩ之间的电阻值。
[0019]在又一个实施方式中，所述至少一个并联阻抗元件包括基于半导体的部件，基于半导体的部件具有低于发光二极管模块与框架之间的绝缘电压的触发电压。基于半导体的部件可以具包括齐纳二极管或半导体瞬变抑制器。
[0020]另外，至少一个串联阻抗元件可以位于所述至少一个驱动器与所述至少一个并联阻抗元件之间。
[0021]在一个实施方式中，所述至少一个串联阻抗元件包括电感器。
[0022]在又一个实施方式中，所述至少一个串联阻抗元件包括共模滤波器。共模滤波器可以包括两个耦合的电感器。
【附图说明】
[0023]为了更好地理解本发明，现将以示例的方式参照附图，在附图中:
[0024]图1示出典型的户外LED照明器的示意图；
[0025]图2类似于图1，但示出了差模浪涌经过照明器的传播；
[0026]图3类似于图1，但示出了共模浪涌经过照明器的传播；
[0027]图4示出了在照明器的输入端使用保护部件的示意布局；
[0028]图5类似于图1，但示出了用于根据本发明的LED元件的浪涌保护部件；
[0029]图6类似于图5，但示出了在浪涌电压的情况下流经浪涌保护部件的电流；以及
[0030]图7类似于图5，但示出了用于根据本发明的LED元件的另一浪涌保护部件。
【具体实施方式】
[0031]将针对【具体实施方式】并参照特定附图对本发明进行描述，但本发明并不限于此。所描述的附图仅是示意性的而非进行限制。在附图中，出于示例目的用，若干元件的尺寸可能放大而未按比例绘制。
[0032]照明器通常由通过安全接地(PE)接线连接于接地的金属框架组成。这是I级照明器的情况(IEC保护等级)。在照明器不配备有PE接线的情况下，照明器被称为II级装置。尽管如此，这并不意味着没有返回地面的可能，这是由于金属框架可以与金属杆接触，金属杆与地面的接触又相当好。然而，地面在提供电气安全方面不是如此可靠，却非常有利于返回浪涌电流。
[0033]首先参照图1，示出了典型的户外照明器100。照明器100包括金属框架110，LED驱动器120和LED模块130安装在金属框架110上。金属框架110具有透明或透镜部分140，透明或透镜部分140与LED模块130对准，从而由LED模块提供的光可以指向至要被照明器100照亮的适当范围或区域。
[0034]如文中使用的术语“金属框架”意在不仅指的是照明器外壳或壳体内的安装有照明器的部件的框架，也指的是照明器外壳或壳体。在许多实施方式中，金属框架包括照明器外壳或壳体。
[0035]LED驱动器120包括彼此绝缘的初级侧120A和次级侧120B (未示出)，初级侧连接到干线电源160，次级侧借助电气接线150、155连接到LED模块130，一个电气接线连接到LED+线(未示出)，另一个电气接线连接到LED-线(也未示出)。如所示，干线电源160具有相线160L和中性线160N。金属框架110正如以上所述的I级照明器的情况那样具有PE接线。