CN203589720U - Led光引擎的防雷保护模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防雷保护装置，所要解决的技术问题是提供LED光引擎的防雷保护模块。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：火线输入端通过第一电感与火线输出端相连，零线输入端通过第二电感与零线输出端相连；第一压敏电阻的一端与火线输入端相连，第一压敏电阻的另一端与第一气体放电管一端相连，第一气体放电管的另一端与第二压敏电阻一端相连，第二压敏电阻的另一端与零线输入端相连，第一气体放电管的又一端与地线输入端相连；第三压敏电阻的一端与火线输入端相连，其另一端通过第二气体放电管与零线输入端相接；第四压敏电阻的一端与火线输出端相连，其另一端通过第三气体放电管与零线输出端相连；适用于LED照明灯具。

Description

LED光引擎的防雷保护模块

技术领域

本实用新型涉及一种防雷保护装置，尤其是涉及一种LED光引擎的防雷保护模块。

背景技术

目前，整个照明行业既没有一套完整的防雷标准，也没有针对照明灯具产品做出专门的防雷防护。而在防雷行业中，对于电源防护部分也仅仅只有对三相、单相交流电的B级/C级防护，且无法将C级防护做到低残压、零续流，无法满足针对光引擎的完善的防雷保护。

具体而言，防雷行业中的B级防雷保护模块是需要在建筑物（片区）进端配电箱、配电盘等位置安装的防雷保护模块，用于雷击LPZOA区（直击雷非防护区）或LPZOB区（直击雷防护区）与LPZ1区（第一防护区）区界面处，通常安装在埋地穿管进线低压主配电柜处。C级防雷保护模块是需要在设备前级、单相交流市电输入端安装的防雷保护模块，用于雷击LPZOB区（直击雷防护区）或LPZ1区（第一防护区）与LPZ2区（第二防护区）区界面处，通常安装在被保护设备的进线端。

而SPD(Surge protection Device，浪涌保护器)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，可应用于户外用的交流输入LED照明设备的防雷保护，作为防止和减小由于外界（雷击、电磁辐射干扰等）或***内部（***拉合闸效应、感性及容性负载的启动和停止等）引起的浪涌脉冲过电压及过电流对***设备带来的危害。其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或***所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或***不受冲击而损坏。

热保护型压敏电阻（Thermally Protected MOV，简称TMOV）是在MOV（金属氧化物压敏电阻器，Metal Oxide Varistor）上增加一个TCO（温度保险丝）。TMOV共有4个管脚，两个较粗的是MOV管脚，两个较细的TCO的管脚。MOV与TCO串联相接，即TCO的一个引脚与MOV的一个管脚相连，而TCO的另一个管脚闲置或是为了起到指示功能，可与LED指示灯之类的器件相连。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种LED照明光引擎的防雷保护模块，本模块能够对LED户外照明光引擎起到有效的防雷保护，低残压且零续流。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：LED光引擎的防雷保护模块，包括火线输入端、零线输入端、地线输入端、火线输出端及零线输出端，还包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻、第四压敏电阻、第一气体放电管、第二气体放电管、第三气体放电管、第一电感及第二电感；

火线输入端通过第一电感与火线输出端相连，零线输入端通过第二电感与零线输出端相连；

第一压敏电阻的一端与火线输入端相连，第一压敏电阻的另一端与第一气体放电管的一端相连，第一气体放电管的另一端与第二压敏电阻的一端相连，第二压敏电阻的另一端与零线输入端相连，第一气体放电管的又一端与地线输入端相连；

第三压敏电阻的一端与火线输入端相连，第三压敏电阻的另一端通过第二气体放电管与零线输入端相接；

第四压敏电阻的一端与火线输出端相连，第四压敏电阻的另一端通过第三气体放电管与零线输出端相连。

压敏电阻最大的特点是当加在它上面的加载电压低于其阈值电压时，流过它的电流极小；当加载电压超过阈值时，其阻值变小，使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影响。因此压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护。

火线输出端与LED光引擎火线输入端相连，零线输出端与LED光引擎零线输入端相连，即为LED光引擎供电，保证LED光引擎能够导通。

气体放电管（GDT,gas discharge tube）实质是一种密封在陶瓷腔体中的放电间隙，腔体中充有惰性气体以稳定其放电电压，可防范用于各种电源及信号线的第一级雷击浪涌保护。

具体的，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻及第四压敏电阻都是金属氧化物压敏电阻。

金属氧化物压敏电阻（MOV，Metal Oxide Varistor）包含由氧化锌颗粒与少量气体金属氧化物或聚合物间隔构成的陶瓷块，夹于两金属片间。以其优越的非线性伏安特性，在浪涌保护领域应用十分广泛，并处于重要地位，稳定性高，成本低廉。

作为上述技术方案的优选方案，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻及第四压敏电阻都是热保护型压敏电阻。

由于MOV在工作时存在一定的漏电流，在持续电压作用下漏电流有增大的倾向，并且在大电流作用下，其性能更易发生劣化和失效。而且在劣化和失效时，通常产生大量的热量，MOV燃烧和爆裂的现象时有发生，必须有过热保护措施。因此考虑使用热保护型压敏电阻。热保护型压敏电阻（Thermally Protected MOV，简称TMOV）是在MOV（金属氧化物压敏电阻器，Metal Oxide Varistor）本体上增加一个TCO（温度保险丝）。TCO内阻很小，不但自身不发热，而且流过大电流时电压降很低。热耦合性好，能够灵敏地感受到MOV的温度升高；且由于TCO与MOV是互相串联的，当TCO受热断开时，就切断了MOV的供电通路，使MOV的温度不再升高，达到热保护的目的；同时，MOV失效的时候，会造成较大漏电流，而漏电流会熔断TCO，从而起到保护效果。

进一步的，还包括指示灯，第一热保护型压敏电阻的温度保险丝的另一管脚与第二热保护型压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相接，第二热保护型压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相接又与第三热保护型压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相接，第三热保护型压敏电阻的温度保险丝的另一管脚通过第一电阻与指示灯的正极相连，指示灯的负极又与第四热保护型压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相连。

本实用新型的有益效果是：采用两级抗浪涌保护电路，使用电感作为退耦元件，增强对LED光引擎的防雷保护；通过采用热保护型压敏电阻，使得本模块具有过热保护功能，可靠性好，使用寿命长，高通流能力，低压较低，相应速度快，便于更换及维护，且成本低廉，性能卓越，属于C类电源浪涌保护器。本实用新型适用于LED照明灯具。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

其中，L10为火线输入端，N10为零线输入端，L20为火线输出端，N20为零线输出端，PE为地线输入端，L1为第一电感，L2为第二电感，G1为第一气体放电管，G2为第二气体放电管，G3为第三气体放电管，TMOV1为第一热保护型压敏电阻，TMOV2为第二热保护型压敏电阻，TMOV3为第三热保护型压敏电阻，TMOV4为第四热保护型压敏电阻，LED1为指示灯，R1为第一电阻。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型的LED光引擎的防雷保护模块，包括火线输入端L10、零线输入端N10、地线输入端PE、火线输出端L20及零线输出端N20，还包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻、第四压敏电阻、第一气体放电管G1、第二气体放电管G2、第三气体放电管G3、第一电感L1及第二电感L2；

火线输入端L10通过第一电感L1与火线输出端L20相连，零线输入端N10通过第二电感L2与零线输出端N20相连；

第一压敏电阻的一端与火线输入端L10相连，第一压敏电阻的另一端与第一气体放电管G1的一端相连，第一气体放电管G1的另一端与第二压敏电阻的一端相连，第二压敏电阻的另一端与零线输入端N10相连，第一气体放电管G1的又一端与地线输入端相连；

第三压敏电阻的一端与火线输入端L10相连，第三压敏电阻的另一端通过第二气体放电管G2与零线输入端N10相接；

第四压敏电阻的一端与火线输出端L20相连，第四压敏电阻的另一端通过第三气体放电管G3与零线输出端N20相连。

实施例

本例中的第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻及第四压敏电阻都是热保护型压敏电阻，即TMOV。具体而言，即分别为：第一热保护型压敏电阻TMOV1、第二热保护型压敏电阻TMOV2、第三热保护型压敏电阻TMOV3及第四热保护型压敏电阻TMOV4。

TMOV作为浪涌保护器的标准元器件，既可作为一个独立的浪涌抑制器安装在设备里，又可以作为浪涌保护器（如SPD，TVSS）的元器件。TMOV的电气性能参数与常用的MOV参数完全一致。MOV与TCO串接，并不影响MOV的电气性能。

本例中第一热保护型压敏电阻TMOV1、第一气体放电管G1与第二热保护型压敏电阻TMOV2串联的第一支路中，能够分别实现火线输入端L10与地线输入端PE的隔离，以及零线输入端N10与地线输入端PE的隔离，是本例的关键防雷保护部分。通过使用热保护型压敏电阻能够对本模块形成过热保护。

在TMOV与GDT串联组合的电路中，GDT像是起着开关作用，当没有瞬态过电压作用时，它能够将TMOV与供电电压隔离开，没有施加工频电压，在TMOV中几乎无泄漏电流，可以有效解决TMOV中的漏电流不断增大的问题。如果单独把GDT使用在电源电路中，GDT会产生续流，然而，当把TMOV与GDT串接时，其间的TMOV就能够切断续流。

此外，以第三热保护型压敏电阻TMOV3与第二气体放电管G2串联的支路为第二支路，以第四热保护型压敏电阻TMOV4与第三气体放电管G3串联的支路为第三支路。

采用多个TMOV并联要比仅采用单个TMOV可靠，因为采用单个TMOV进行保护，一旦该TMOV失效，则被保护设备就将失去保护，而当采用几个TMOV并联保护后，在TMOV并联体中，如果一个被损坏，其他完好者仍可担负保护作用。且在应用于较大暂态过电流的保护场合时，多个TMOV并联可以给出较低的箝位电压，提高泄放暂态过电流的能力。同理，采取第一支路、第二支路及第三支路并联的方式，比单个支路可靠。

本例是两级防雷保护电路，是一种串联型交流电源浪涌保护器。具体而言：

前级：由第一支路形成两个个防护单元，作为火线输入端L10对地线输入端PE的差模保护，即形成火线对地线的差模保护。由第二支路组成的防护单元作为火线输入端L10对零线输入端N10的保护，即形成火线对零线的共模保护。由以上差模保护和共模保护的总和作为第一级防雷保护，实际是在电路中并联存在的。

由第一电感L1及第二电感L2作为退耦器件，使得LED光引擎的防雷保护模块的动作顺序有一定的时间差，并以退耦器件作为整个电路的两级分隔。在220VAC的工频市电下，第一电感L1及第二电感L2呈通路状态。所谓退耦，即防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。换言之，退耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。

后级：鉴于后续负载的特性即LED光引擎的特性，仅使用第三支路作为一个防护单元，用作差模保护，形成后级保护电路。

第一热保护型压敏电阻TMOV1的温度保险丝的另一管脚与第二热保护型压敏电阻TMOV2的温度保险丝的另一管脚相接，第二热保护型压敏电阻TMOV2的温度保险丝的另一管脚相接又与第三热保护型压敏电阻TMOV3的温度保险丝的另一管脚相接，第三热保护型压敏电阻TMOV3的温度保险丝的另一管脚通过第一电阻R1与指示灯LED1的正极相连，指示灯LED1的负极又与第四热保护型压敏电阻TMOV4的温度保险丝的另一管脚相连。此处利用指示灯LED1进行报警。LED1与各个温度保险丝也是串联的，当MOV正常工作时，指示灯亮，当MOV过温时，温度保险丝熔断，LED1熄灭。此外也可以利用声音报警单元或声音及灯光报警单元进行温度保险丝熔断时的报警工作。

当MOV过热的时候，其内部呈现短路状态，整个MOV变成一个良导体，而过大的电流在极短的时间内流经MOV及保险丝，从而引起保险丝熔断。因此指示灯LED1也会熄灭。

本防雷保护模块在出现故障时，器件具有过热脱扣保护功能，能够立即断开和电网的连接。

Claims (4)

1.LED光引擎的防雷保护模块，其特征在于，包括火线输入端、零线输入端、地线输入端、火线输出端及零线输出端，还包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻、第四压敏电阻、第一气体放电管、第二气体放电管、第三气体放电管、第一电感及第二电感； 

火线输入端通过第一电感与火线输出端相连，零线输入端通过第二电感与零线输出端相连； 

第一压敏电阻的一端与火线输入端相连，第一压敏电阻的另一端与第一气体放电管的一端相连，第一气体放电管的另一端与第二压敏电阻的一端相连，第二压敏电阻的另一端与零线输入端相连，第一气体放电管的又一端与地线输入端相连； 

第三压敏电阻的一端与火线输入端相连，第三压敏电阻的另一端通过第二气体放电管与零线输入端相接； 

第四压敏电阻的一端与火线输出端相连，第四压敏电阻的另一端通过第三气体放电管与零线输出端相连。 

2.如权利要求1所述的LED光引擎的防雷保护模块，其特征在于，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻及第四压敏电阻都是金属氧化物压敏电阻。 

3.如权利要求1所述的LED光引擎的防雷保护模块，其特征在于，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻及第四压敏电阻都是热保护型压敏电阻。 

4.如权利要求3所述的LED光引擎的防雷保护模块，其特征在于，还包括指示灯（LED1），热保护型压敏电阻包括金属氧化物压敏电阻和温度保险丝，热保护型压敏电阻的温度保险丝的一个管脚与其金属氧化物压敏电阻的一个管脚相连，第一压敏电阻的温度保险丝的另一管脚与第二压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相接，第二压敏电阻的温度保险丝的另一管脚又与第三压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相接，第三压敏电阻的温度保险丝的另一管脚通过第一电阻（R1）与指示灯（LED1）的正极相连，指示灯（LED1）的负极又与第四压敏电阻的温度保险丝的另一管脚相连。 

Images