将led光源与电浪涌隔离的系统以及包括该系统的光源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种将发光二极管(light-emitting d1de，LED)光源与电浪涌(并且尤其是由闪电电击或者高压线路上的故障生成的浪涌)隔离并保护LED光源免受电浪涌损坏的方法和系统。
【背景技术】
[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众广为接受。然而，这些光源使用的精密电子元件对于高压浪涌的灵敏度远高于更加传统的电灯技术。
[0003]按照惯例，通过使用不同方式实施的闪电保护电路或设备来保护光源免受高压浪涌的损坏。
[0004]在由地上的闪电电击或者高压线路上的故障生成的异常条件下，电流能够流经大地并且在彼此相聚几百米的接地之间生成很高的电势差。此外，流经闪电电击的高密度电流通过感应耦合能够在光源的供电电缆上生成相对较高的共模电压。在闪电电击或者电力线路故障时可以使用能够具有非常不同的电势的不同接地点。
[0005]在差模下还能够生成浪涌。尤其是，在感应电击期间连接线的失衡或者在瞬变期间供电线路上传播的过电压能够引起浪涌。通常，通过设置在电源的两条线之间的适当的浪涌放电器(例如，气体放电管、金属氧化物变阻器、半导体瞬变抑制器等等)能够对该模式进行保护。在以合适的方式被连接而为闪电电击提供明确的通路，从而避免对器材造成任何破坏，这样的元件则允许提供有效保护。
[0006]因此，如上所述，多种机构能够产生高压电击，该高压电击相对于电力线路升高了局部地面电势或者相对于局部地面升高了电力线路。在这两种情况下，这样的电势差将对光源造成一定的电气限制。
[0007]在许多情况下，电子镇流器无法作为其初级侧和次级侧之间的完美隔离器。这主要是因为绕组之间的寄生电容或甚至是通常用在镇流器内的变压器的初级侧和次级侧之间的电磁兼容(electromagnetic compatibility, EMC)电容。额外地，LED电路并未与框架完美隔离，这是因为电气安全限制要求该框架内大约1500V。该框架通常经由保护地线连接或者由导电材料制成的灯柱自身被接地。
[0008]其结果是，当主线和连接有光源主体的接地之间存在高压电势差时，能够对驱动器或者LED生成破坏电流的干扰能够出现在LED驱动器和LED自身以及外壳框架内。
[0009]接地回路是典型浪涌的关键要素。为了保护光源，要求找到增大光源的主线路和框架之间的干扰电压的水平的方式，从而为电击提供一条更短的通路以从线路和接地之间退出。一种这样的方式是从主线路到地面之间提供一条短通路，其中，可靠的保护接地(Protective Earth, PE)连接可用在光源中，所述光源也就是根据IEC 60598-1规定的I类光源。在此情况下，PE连接能够被用于为电击提供到地面的短回路。在此情况下，金属氧化物变阻器(metal oxide varistor, MOV)设备能够被使用在每条线路与PE连接之间。
[0010]在无法使用PE的情况下，有时提供功能性接地。功能性接地能够是不具有安全相关功能的接地连接，或者是经由光源的金属框架以及装有光源的金属灯柱到接地的直接连接。在此情况下，由于电气安全的要求，不允许将MOV直接连接在线路和该功能性接地之间。某些解决方案使用了额外的气体放电保护器来实现II类光源要求的正确隔离，但是在出于安全而提供足够的隔离与允许电击从线路跃至地面之间总是相悖的。
[0011]在CN-A-201589156中对一种LED路灯进行了说明，其中，在LED电灯组外的散热主体上提供了一个闪电放电器。电力输入线经由闪电放电器被连接到电灯组上，闪电放电器与闪电接地线电连接。当发生闪电电击时，电击生成的高压电流被导向闪电放电器并随后经由闪电接地线导向地面。
[0012]在CN-A-2010127625中对一种具有至少两个驱动器的闪电保护LED路灯进行了说明，每个驱动器被连接到至少一个LED上并且拥有用于吸收浪涌脉冲的保护电路。至少一个次级驱动器设置有保护电路，以使得即便闪电电击造成驱动器中的一个损坏或者LED部分熄灭，路灯仍能够工作。在此情况下，由于要求驱动器的数量加倍以保证路灯在某一闪电电击事件之后仍能够工作，所以路灯的整体成本增加了。
[0013]而且，在以上描述的两个文件中，所公开的保护电路被用于保护直接的闪电电击而没有解决与高压涌浪相关的问题，该高压涌浪由间接的闪电电击以及所导致的相关的地面电势升高所生成，或者是高压电力线路的故障条件下的结果。当大量的电力进入大地时，地面电势升高。当很大量级的电流从接地系统进入大地时，不只接地系统的电势会升高，周围土地的电势也会升高。
[0014]其缺点在于，接地的光源的电势也容易升高，从而对光源内的电气元件和电子元件造成损坏，并尤其是，对诸如根据IEC 60598-1的II类光源之类的无法使用PE保护的光源内的电气元件和电子元件造成损坏。
【实用新型内容】
[0015]因此，本实用新型的目的在于基于以上考虑，提供一种将LED光源与电浪涌隔离并保护LED光源免受电浪涌损坏的有效技术方案。
[0016]根据本实用新型，提供了一种用于将LED光源与电浪涌隔离的系统，所述LED光源包括用于容纳装有LED的PCB的光源外壳、连接到所述PCB和所述LED上的散热器、连接到所述PCB上以驱动所述LED的LED驱动器以及连接到所述LED驱动器上的主电源；其中，所述系统包括加强隔离构件，所述加强隔离构件被设置在从所述光源外壳到地面的电通路内，从而将所述LED光源与地面隔离，所述隔离构件能够在存在闪电电击时经受高于电气安全所需的一般隔离要求的电压以保护所述光源。
[0017]在一个实施例中，所述加强隔离构件包括位于所述光源外壳与安装有所述光源外壳的灯柱之间的硬质材料。
[0018]在一个实施例中，所述硬质材料包括塑料。
[0019]在一个实施例中，所述硬质材料包括木材。
[0020]在一个实施例中，所述硬质材料包括至少5cm的长度。
[0021]在一个实施例中，所述加强隔离构件包括安装有所述光源外壳的隔离灯柱。
[0022]在一个实施例中，所述隔离灯柱包括纤维玻璃。
[0023]本发明的目的还在于提供一种光源，所述光源包括如上所述的系统。
[0024]在一个实施例中，光源通常为根据IEC 60598-1的11类光源。
【附图说明】
[0025]为了加深对本实用新型的理解，在此以示例方式参照附图，在附图中:
[0026]图1示出了可以生成浪涌的一种方式以及在电击前提下的不同地面电势的问题；
[0027]图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]图3示出了浪涌导致的电流能够流动的一种可能方式，也就是电流能够流经光源的散热器并随后流经框架；
[0029]图4示出了用于通过提供到地面的短通路来保护光源的基本电路图，在这种情况下可使用可靠的PE;
[0030]图5示出了根据本实用新型的第一方面的保护光源的一种方式；
[0031]图6示出了根据本实用新型的第二方面的保护光源的另一方式；以及
[0032]图7示出了根据本实用新型的第三方面的保护光源的再一方式。
【具体实施方式】
[0033]关于特定实施例并参照一定附图对本实用新型进行说明，但是本实用新型并不仅限于此。所述附图仅是示意性的且不具有限制性。在附图中，出于说明的目的，某些元件的尺寸可能被放大并且并未按照比例示出。
[0034]本申请中使用的术语“I类光源”所指的光源，其电击保护不仅依赖于基本绝缘，还包括了将可触导电部件连接到装置的固定线中的保护(接地)导体上的额外安全预防措施。由于此类连接的存在，可触导电部件在基本绝缘故障的情况下无法带电。
[0035]本申请中使用的术语“II类光源”所指的光源，其电击保护同样不仅依赖于基本绝缘，还包括额外的安全预防措施，诸如双重绝缘或者加强绝缘。这些光源并未提供基于装置条件的保护接地或者可靠性。
[0036]容易理解的是，尽管本实用新型的实施例是关于II类光源进行说明的，但是这些实施例并不仅限于II类光源。
[0037]图1示出了一个高-低压变压器外壳100的示意图，高-低压变压器外壳100被连接到多个光源110、120、130、140上以及高压电铁塔150上。如图所示，变压器、光源和高压电铁塔分别在105、115、125、