一种用于led的防雷电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于LED的防雷电路，包括：转换电路、气体放电管、第一压敏元件和第二压敏元件；所述转换电路包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一输入端与火线连接，所述第二输入端与零线连接，所述输出端与LED负载连接；所述第二压敏元件连接在所述第一输入端和所述第二输入端之间；所述气体放电管和所述第一压敏元件串联在火线和零线之间；其中，所述第一压敏元件的阈值电压小于所述第二压敏元件的阈值电压；所述转换电路用于将火线与零线之间的电网电压转换成直流电供LED负载使用。该防雷电路既能有效保护转换电路和LED负载免受雷击损害，又能保证压敏元件自身的可靠性。
【专利说明】—种用于LED的防雷电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及防雷【技术领域】，特别是涉及一种用于LED的防雷电路。
【背景技术】
[0002]LED照明器件由于具有亮度高、功耗低、寿命长、启动快、不容易产生视觉疲劳等优点，越来越受到人们的关注，而且随着LED照明技术的进步，这些器件已经能够应用到越来越恶劣的室外环境中，当LED负载遭到雷击时，有可能因无法承受雷电的瞬间高压而造成失效，因此，对LED负载的防雷技术的研究就显得至关重要。
[0003]其中，压敏元件是LED照明器件的防雷技术中用到的一种典型元件，其电压和电流呈现出一种特殊的非线性关系:当压敏元件两端所加的电压低于阈值电压时，其电阻值接近无穷大，压敏元件内部几乎没有电流通过；当压敏元件两端所加的电压高于阈值电压时，压敏元件被迅速击穿，由高电阻状态转变为低电阻状态，流过压敏元件的电流迅速增大。将这种压敏元件应用到防雷电路中，能起到对转换电路和LED照明器件的保护作用。
[0004]参考图1，图1为现有技术中的一种用于LED的防雷电路示意图，其中，转换电路102能够将输入的交流电压转换为可供LED负载103使用的直流电，该转换电路102的输出端与LED负载103连接，两个输入端分别与火线L和零线N连接，压敏元件101连接在所述火线L和所述零线N之间。当没有雷击发生时，所述压敏元件101两端所加载的电压低于其本身的阈值电压，电阻无限大，因此所述压敏元件101不能导通；当雷击发生时，加载在所述压敏元件101两端的电压高于其阈值电压，使得所述压敏元件101能够迅速变为低阻状态，从而实现导通，大电流从所述压敏元件101中流过，从而保护所述转换电路102不受雷电瞬间高压的损害，从而对所述LED负载103形成了有效的保护。
[0005]然而，在如上所述的防雷电路中，存在明显的缺点:如果该电路选择的所述压敏元件101的阈值电压大于电网电压，则当所述LED负载103遭受雷击后，所述压敏元件上101的残压高，导致所述转换电路102承受的输入电压高于其正常工作电压，因此所述转换电路102容易遭到破坏，由此可见，该电路并不会对所述转换电路102和所述LED负载103形成有效的保护；而如果选择的所述压敏元件101的阈值电压小于或接近电网电压时，电网电压幅值的波动将会很容易误触发所述压敏元件101，导致所述压敏元件101导通，产生漏电流，这种由电网电压造成的误触发会导致所述压敏元件101加速老化，使其寿命变短，可靠性降低。
[0006]因此，如何为LED负载设计一种防雷电路，做到既能有效地保护转换电路和LED负载，又能保证压敏元件自身的可靠性，成为当前亟待解决的问题。
实用新型内容
[0007]为解决上述问题，本实用新型提供了一种防雷电路，既能有效保护转换电路和LED负载，又能保证压敏元件自身的可靠性。
[0008]本实用新型提供的一种防雷电路，包括:
[0009]转换电路、气体放电管、第一压敏元件和第二压敏元件；
[0010]所述转换电路包括第一输入端、第二输入端和输出端；
[0011]所述第一输入端与火线连接，所述第二输入端与零线连接，所述输出端与LED负载连接；
[0012]所述第二压敏元件连接在所述第一输入端和所述第二输入端之间；
[0013]所述气体放电管和所述第一压敏元件串联在所述火线和所述零线之间；
[0014]其中，所述第一压敏元件的阈值电压小于所述第二压敏元件的阈值电压；所述转换电路用于将所述火线与所述零线之间的所述电网电压转换成直流电供所述LED负载使用。
[0015]优选的，在上述防雷电路中，所述第一压敏元件和第二压敏元件为压敏电阻或TVS管。
[0016]优选的，在上述防雷电路中，所述TVS管为双向TVS管。
[0017]优选的，在上述防雷电路中，所述第二压敏元件的阈值电压大于电网电压。
[0018]优选的，在上述防雷电路中，所述气体放电管的阈值电压大于所述电网电压。
[0019]优选的，在上述防雷电路中，所述第一压敏元件的阈值电压小于或等于电网电压。
[0020]优选的，在上述防雷电路中，所述转换电路为AC/DC电路或交流直流转换器。
[0021 ] 优选的，在上述防雷电路中，所述转换电路还连接有接地线。
[0022]优选的，在上述防雷电路中，所述气体放电管和所述第一压敏元件共同封装在第一模块中，所述第二压敏元件和所述转换电路共同封装在第二模块中。
[0023]通过上述描述，本实用新型提供的防雷电路包括:转换电路、气体放电管、第一压敏元件和第二压敏元件；所述转换电路包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一输入端与火线连接，所述第二输入端与零线连接，所述输出端与LED负载连接；所述第二压敏元件连接在所述第一输入端和所述第二输入端之间；所述气体放电管和所述第一压敏元件串联在所述火线和所述零线之间；其中，所述第一压敏元件的阈值电压小于所述第二压敏元件的阈值电压；所述转换电路用于将所述火线与所述零线之间的所述电网电压转换成直流电供所述LED负载使用。
[0024]在本申请所述防雷电路中，当无雷击时，由于电网电压的波动达不到所述气体放电管和所述第一压敏元件的阈值电压之和，因此气体放电管处于断开的状态，电网电压完全加在所述气体放电管上，所述第一压敏元件不会有误触发的问题；当发生雷击时，由于所述第二压敏元件的响应速度大于所述气体放电管的响应速度，因此在雷击导致的浪涌电压开始加载在所述火线和所述零线上时，所述第二压敏元件首先被触发，使大电流从所述第二压敏元件中流过，起到有效箝位电压的作用，而当浪涌电压继续迅速增大到所述气体放电管两端电压超过其本身的阈值电压以后，所述气体放电管被击穿，由于击穿后的气体放电管残压很低，大部分的浪涌电压加在所述第一压敏元件两端，触发所述第一压敏元件，因所述第一压敏元件的阈值电压小于所述第二压敏元件的阈值电压，因此此时大电流从所述第一压敏元件中流过，又因为所述第一压敏元件的残压低，所以有效的保护了后级电路和所述LED负载。由此可见，本实用新型提供的防雷电路，既能对转换电路和LED负载形成有效保护，又能保证自身的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1为现有技术的用于LED的防雷电路示意图；
[0027]图2为本申请实施例的第一种用于LED的防雷电路示意图；
[0028]图3为本申请实施例的第二种用于LED的防雷电路示意图；
[0029]图4为本申请实施例的用于LED的防雷电路的封装示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]本申请实施例提供了一种用于LED的防雷电路，参考图2，图2为本申请实施例所提供的第一种用于LED的防雷电路的示意图。
[0032]在本实施例中，防雷电路包括第一压敏电阻201、气体放电管202、第二压敏电阻203、转换电路204，该防雷电路用于保护转换电路204和LED负载205不受雷击伤害。
[0033]所述转换电路204包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一输入端与火线L连接，所述第二输入端与零线N连接，所述输出端与LED负载205连接，所述转换电路用于将所述火线L与所述零线N之间的电网电压转换成直流电供所述LED负载205使用。
[0034]该转换电路204的作用是实现交流电和直流电之间的转换。一般情况下，火线和零线所传输的是交流电压，而驱动LED负载进行发光则需要用直流电，因此需要转换电路204将从电网输入的交流电压转换成直流电压或直流电流。转换电路204可以是AC/DC电路，也可以是交流直流转换器。所述转换电路204通过其第一输入端和第二输入端连接到电网中，实现交流电压的输入，然后通过一系列的转换，最终转换成直流电，通过其输出端输出到所述LED负载205中，实现对所述LED负载205的供电；且所述转换电路204根据实际情况可以具有功率因数校正功能。另外出于安全考虑，所述转换电路204还可以优选的与接地线PE相连接。
[0035]所述气体放电管202和所述第一压敏电阻201串联在所述火线和所述零线之间。
[0036]该气体放电管202的阈值电压可以优选为大于电网电压，这样就能充分地消除电网电压波动对第一压敏电阻201的影响，从而第一压敏电阻201的选择上就会有更大的空间，也就是说，此时就可以将第一压敏电阻201的阈值电压优选为小于或等于电网电压。当然，所述气体放电管202的阈值电压也可以小于或等于电网电压，只要保证气体放电管202的阈值电压与第一压敏电阻201的阈值电压之和大于电网电压，就可以实现对第一压敏电阻201的保护。另外需要说明的是，所述气体放电管201本身具有击穿后残压值只有几十伏的特征，其残压值完全可以忽略不计，因此，当电路经受雷击时，该串联支路两端的残压值基本上就等于第一压敏电阻201两端的残压值，而如上面所述，本申请中所述的第一压敏电阻201的阈值电压可以低于电网电压，因此不会对所述转换电路204和所述LED负载205造成损害。
[0037]所述第二压敏电阻203连接在所述第一输入端和所述第二输入端之间，所述第一压敏电阻201的阈值电压小于所述第二压敏电阻203的阈值电压。
[0038]本申请配置第二压敏电阻203的作用是在发生雷击的时候，当浪雷击导致的涌电压开始加载到所述火线和所述零线上时，由于所述第二压敏电阻203的响应时间为纳秒级，而所述气体放电管202的响应时间为微秒级，因此所述第二压敏电阻203首先被触发，使大电流从所述第二压敏电阻203中流过，起到有效箝位电压的作用，此时电路的输入电压还处于上升过程中，电压瞬时幅值并不高，因此输出电压也不高，从而能够保护后级电路和所述LED负载205不因高压而产生损伤。当加在火线和零线之间的浪涌电压继续升高，导致所述气体放电管202两端的电压超过其阈值电压时，所述气体放电管202被击穿而实现导通，被击穿后的所述气体放电管202两端电压仅为几十伏，而串联支路的大部分浪涌电压加在了所述第一压敏电阻201的两端。由于所述第一压敏电阻201的阈值电压小于所述第二压敏电阻203的阈值电压，此时所述第一压敏电阻201得到触发并且大电流从其中流过。当雷击结束后，浪涌电压逐渐降低，直到低于所述气体放电管202和所述第一压敏电阻201的阈值电压之和，所述气体放电管202和所述第一压敏电阻201均不再导通，此时由于所述第一压敏电阻201的残压小于或等于电网电压，因此不再对所述转换电路204和所述LED负载205产生损害。
[0039]需要说明的是，此处的第二压敏电阻203的阈值电压优选的要大于电网电压，目的是保证其可靠性，使其不至于因电网电压波动而频繁的误触发。
[0040]本申请实施例中的第一压敏元件和第二压敏元件均使用的是压敏电阻，而TVS管同样也能实现压敏电阻的功能，因此，本申请实施例还提供了第二种用于LED的防雷电路，参考图3，图3为本申请实施例提供的第二种用于LED的防雷电路的示意图。
[0041]在所述第二种用于LED的防雷电路中，利用第一双向TVS管301取代了上述实施例中的第一压敏电阻201，利用第二双向TVS管302取代了上述实施例中的第二压敏电阻203，其余部分完全不变，且工作原理和工作过程与上述实施例完全相同，在此不再赘述。
[0042]另外需要说明的是，图3的示意图采用的是双向TVS管，这只是采用TVS管的一个优选方案，本实施例还可以使用其他类型的TVS管，只要能实现压敏元件的功能即可。而且，本实施例还可以采用TVS管与压敏电阻相结合的方式实现防雷电路的功能。具体来说，在防雷电路中，采用一个TVS管与气体放电管组成串联电路后连接在火线和零线之间，再采用一个压敏电阻连接在转换电路的第一输入端和第二输入端之间；或者采用一个压敏电阻与气体放电管组成串联电路后连接在火线和零线之间，再采用一个TVS管连接在转换电路的第一输入端和第二输入端之间。在如上所述的两种防雷电路中，TVS管也可以优选为双向TVS管。
[0043]本申请的实施例还提供了一种用于LED的防雷电路的封装方式，参考图4，图4为一种用于LED的防雷电路的封装示意图。所述气体放电管202和所述第一压敏电阻201共同封装在第一模块401中，所述第二压敏电阻203和所述转换电路204共同封装在第二模块402中。按照如上面所述的方式进行封装以后，安装和维修的操作更为方便，能够提高工作效率。
[0044]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种用于LED的防雷电路，其特征在于，包括:转换电路、气体放电管、第一压敏元件和第二压敏元件； 所述转换电路包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一输入端与火线连接，所述第二输入端与零线连接，所述输出端与LED负载连接； 所述第二压敏元件连接在所述第一输入端和所述第二输入端之间； 所述气体放电管和所述第一压敏元件串联在所述火线和所述零线之间； 其中，所述第一压敏元件的阈值电压小于所述第二压敏元件的阈值电压；所述转换电路用于将所述火线与所述零线之间的所述电网电压转换成直流电供所述LED负载使用。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一压敏元件和第二压敏元件为压敏电阻或TVS管。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述TVS管为双向TVS管。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二压敏元件的阈值电压大于电网电压。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述气体放电管的阈值电压大于所述电网电压。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一压敏元件的阈值电压小于或等于电网电压。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述转换电路为AC/DC电路或交流直流转换器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电路，其特征在于，所述转换电路还连接有接地线。
9.根据权利要求1-7任一项所述的电路，其特征在于，所述气体放电管和所述第一压敏元件共同封装在第一模块中，所述第二压敏元件和所述转换电路共同封装在第二模块中。
【文档编号】H02H9/06GK204168529SQ201420638545
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】王义友, 熊代富, 徐迎春 申请人:英飞特电子（杭州）股份有限公司