CN105764187A

CN105764187A - 具有两级雷电防护的led路灯供电系统

Info

Publication number: CN105764187A
Application number: CN201610167072.4A
Authority: CN
Inventors: 蒋家胜
Original assignee: Chengdu Ruiyi Information Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Ruiyi Information Technology Co Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-07-13

Abstract

本发明公开了一种具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，包括开关电源和防雷电路。防雷电路包括：第一压敏电阻的一端连接开关电源的输出端和第一电感的一端，第一压敏电阻的另一端连接第二压敏电阻的一端和第一气体放电管的一端，第二压敏电阻的另一端连接第二电感的一端，第一气体放电管的另一端连接第一TVS二极管的一端、第二TVS二极管的一端，第一TVS二极管的另一端连接第一电感的另一端、第三TVS二极管的一端以及驱动电路的输入端，第二TVS二极管的另一端连接第二电感的另一端、第三TVS二极管的另一端以及第二参考地线。本发明提供的LED路灯供电系统，可以提高防雷击浪涌的可靠性。

Description

具有两级雷电防护的LED路灯供电系统

技术领域

本发明涉及交通信号灯技术领域，具体涉及一种具有两级雷电防护的LED路灯供电系统。

背景技术

道路照明（roadlighting）是在道路上设置照明灯具，在夜间给车辆和行人提供必要的能见度。道路照明可以改善交通条件、减轻驾驶员疲劳，并有利于提高道路通行能力和保证交通安全，此外还可美化市容。随着城市建设的发展，城市照明建设越来越注重于城市的形象，道路照明和景观照明的要求和数量不断增加。发光二极管（LED，Light-emittingDiode）是近年来开发生产的一种新型光源，由于其具有耗电小（电流只有10毫安~20毫安）、亮度高（光强可达上万个毫坎德拉）、体积小（直径最小可达3毫米）、重量轻（一颗发光二极管仅重零点几克）、寿命长（平均寿命10万小时）等优点，现已逐步代替高压钠灯制作路灯。

图1是常见的LED路灯系统的结构示意图，所述LED路灯系统包括开关电源11、驱动电路12以及发光二极管灯组13。其中，所述开关电源11适于将交流电压转换为直流电压为所述驱动电路12供电；所述驱动电路12适于将直流电压转换为恒定电流；所述发光二极管灯组13适于在恒定电流的驱动下进行发光。由于LED路灯系统安装在户外，其架设位置较高，易受直击雷将内部电子元件打坏，因而供电的开关电源11的输入端通常设置有防雷模块。然而，所述开关电源11中的防雷模块仅能防止雷电引起的瞬态高压通过交流电源线损坏所述开关电源11中的电子器件，雷电引起的瞬态高压仍可能通过所述开关电源11和所述驱动电路12之间的直流电源线进入所述驱动电路12，造成所述驱动电路12中的电子元件损坏。

发明内容

本发明所要解决的是雷电引起的瞬态高压损坏LED路灯系统中的驱动电路的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，包括开关电源和防雷电路，所述防雷电路包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第一气体放电管、第一电感、第二电感、第一TVS二极管、第二TVS二极管以及第三TVS二极管；所述第一压敏电阻的一端连接所述开关电源的输出端和所述第一电感的一端，所述第一压敏电阻的另一端连接所述第二压敏电阻的一端和所述第一气体放电管的一端，所述第二压敏电阻的另一端连接所述第二电感的一端和第一参考地线，所述第一气体放电管的另一端连接所述第一TVS二极管的一端、所述第二TVS二极管的一端以及保护接地线，所述第一TVS二极管的另一端连接所述第一电感的另一端、所述第三TVS二极管的一端以及驱动电路的输入端，所述第二TVS二极管的另一端连接所述第二电感的另一端、所述第三TVS二极管的另一端以及第二参考地线。

可选的，所述开关电源包括依次连接的防雷模块、EMI电路、初级整流滤波电路、功率变换装置、次级整流滤波电路、采样电路、稳压环路以及PWM控制器，所述PWM控制器的输出端连接所述功率变换装置。

可选的，所述防雷模块包括第一保险丝、第三压敏电阻、第二气体放电管、第四压敏电阻、第五压敏电阻以及第三气体放电管；所述第一保险丝的一端连接火线，所述第一保险丝的另一端连接所述第三压敏电阻的一端和所述第五压敏电阻的一端，所述第三压敏电阻的另一端连接所述第二气体放电管的一端，所述第二气体放电管的另一端连接零线和所述第四压敏电阻的一端，所述第四压敏电阻的另一端连接所述第五压敏电阻的另一端和所述第三气体放电管的一端，所述第三气体放电管的另一端连接保护接地线。

可选的，所述第二气体放电管和所述第三气体放电管为陶瓷气体放电管。

可选的，所述防雷模块包括第二保险丝、第三保险丝、第四保险丝、第六压敏电阻、第七压敏电阻、第八压敏电阻以及第四气体放电管；所述第二保险丝的一端连接火线和所述第四保险丝的一端，所述第二保险丝的另一端连接所述第六压敏电阻的一端，所述第六压敏电阻的另一端连接所述第七压敏电阻的一端和所述第四气体放电管的一端，所述第七压敏电阻的另一端连接所述第三保险丝的一端，所述第三保险丝的另一端连接零线和所述第八压敏电阻的一端，所述第八压敏电阻的另一端连接所述第四保险丝的另一端，所述第四气体放电管的另一端连接保护接地线。

可选的，所述第四气体放电管为陶瓷气体放电管。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，通过在开关电源的输出端设置防雷电路，防止雷电引起的瞬态高压进入驱动电路而损坏驱动电路中的电子元件。防雷电路与开关电源中的防雷模块一起形成两级雷电防护，提高了LED路灯系统的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是常见的LED路灯系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统的结构示意图；

图3是本发明实施例的开关电源的结构示意图；

图4是本发明一种实施例的防雷模块的电路图；

图5是本发明另一种实施例的防雷模块的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

图2是本发明实施例的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统的结构示意图，所述具有两级雷电防护的LED路灯供电系统包括开关电源11和防雷电路21。所述开关电源11的具体结构和功能与现有技术中类似，在此不再赘述。所述防雷电路21连接在所述开关电源11的输出端，即所述开关电源11通过所述防雷电路21连接驱动电路12，所述防雷电路21包括第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2、第一气体放电管FD1、第一电感L1、第二电感L2、第一TVS二极管TVS1、第二TVS二极管TVS2以及第三TVS二极管TVS3。

具体地，所述第一压敏电阻的RV1一端连接所述开关电源11的输出端和所述第一电感L1的一端，所述第一压敏电阻RV1的另一端连接所述第二压敏电阻RV2的一端和所述第一气体放电管FD1的一端，所述第二压敏电阻RV2的另一端连接所述第二电感L2的一端和第一参考地线GND1，所述第一气体放电管FD1的另一端连接所述第一TVS二极管TVS1的一端、所述第二TVS二极管TVS2的一端以及保护接地线PGND，所述第一TVS二极管TVS1的另一端连接所述第一电感L1的另一端、所述第三TVS二极管TVS3的一端以及驱动电路12的输入端，所述第二TVS二极管TVS2的另一端连接所述第二电感L2的另一端、所述第三TVS二极管TVS3的另一端以及第二参考地线GND2。第一参考地线GND1为所述开关电源11的参考地线，所述第二参考地线GND2为所述驱动电路12的参考地线。

在所述开关电源11和所述驱动电路12之间无雷电引起的瞬态高压时，所述第一压敏电阻RV1和所述第二压敏电阻RV2呈现高阻状态，所述第一TVS二极管TVS1、所述第二TVS二极管TVS2以及所述第三TVS二极管TVS3处于截止状态，所述开关电源11产生的输出电压通过所述第一电感L1和所述第二电感L2为所述驱动电路12供电；在所述开关电源11和所述驱动电路12之间引入雷电引起的瞬态高压时，所述第一压敏电阻RV1和所述第二压敏电阻RV2的电阻减小，电源线上的瞬态高压通过所述第一压敏电阻RV1将所述第一气体放电管FD1击穿，第一参考地线GND1上的瞬态高压通过所述第二压敏电阻RV2将所述第一气体放电管FD1击穿，从而将雷电引起的瞬态高压通过保护接地线PGND泄放至大地，对所述驱动电路12进行保护。进一步，所述第一TVS二极管TVS1、所述第二TVS二极管TVS2以及所述第三TVS二极管TVS3用于对残压进行吸收，所述第一TVS二极管TVS1吸收电源线上的残压，所述第二TVS二极管TVS2吸收参考地线上的残压，所述第三TVS二极管TVS3吸收电源线和参考地线之间的残压，进一步提高LED路灯系统的可靠性。所述第一电感L2和所述第二电感L2起到延时的作用，用于保证压敏电阻比TVS管先动作。

图3是本发明实施例的开关电源11的结构示意图，所述开关电源包括依次连接的防雷模块31、EMI电路32、初级整流滤波电路33、功率变换装置34、次级整流滤波电路36、采样电路37、稳压环路38以及PWM控制器35，所述PWM控制器35的输出端连接所述功率变换装置34。其中，所述功率变换装置34包括变压器和功率开关管，所述次级整流滤波电路36的输出端为所述开关电源11的输出端，所述采样电路37和所述稳压环路38构成反馈支路，所述PWM控制器35用于控制功率开关管的导通和关断。所述开关电源11的结构与现有技术中类似，各个模块也都可以采用已有的电路，本实施例提供所述防雷模块31的具体电路。

图4是本发明一种实施例的所述防雷模块31的电路图，所述防雷模块31包括第一保险丝F1、第三压敏电阻RV3、第二气体放电管FD2、第四压敏电阻RV4、第五压敏电阻RV5以及第三气体放电管FD3。

具体地，所述第一保险丝F1的一端连接火线L，所述第一保险丝F1的另一端连接所述第三压敏电阻RV3的一端和所述第五压敏电阻RV5的一端，所述第三压敏电阻RV3的另一端连接所述第二气体放电管FD2的一端，所述第二气体放电管FD2的另一端连接零线N和所述第四压敏电阻RV4的一端，所述第四压敏电阻RV4的另一端连接所述第五压敏电阻RV5的另一端和所述第三气体放电管FD3的一端，所述第三气体放电管FD3的另一端连接保护接地线PGND。进一步，所述第二气体放电管FD2和所述第三气体放电管FD3可以为陶瓷气体放电管。

本实施例提供的所述防雷模块31，所述第三压敏电阻RV3和所述第二气体放电管FD2串联在火线L和零线N之间，用于钳位雷电在火线L和零线N之间引起的瞬态高压；所述第四压敏电阻RV4和所述第三气体放电管FD3串联后连接保护接地线PGND，用于泄放雷电在零线N上引起的瞬态高压；所述第五压敏电阻RV5和所述第三气体放电管FD3串联后连接保护接地线PGND，用于泄放雷电在火线L上引起的瞬态高压。本实施例的防雷模块31电路简单，能够进行共模和差摸全保护。

图5是本发明另一种实施例的所述防雷模块31的电路图，所述防雷模块31包括第二保险丝F2、第三保险丝F3、第四保险丝F4、第六压敏电阻RV6、第七压敏电阻RV7、第八压敏电阻RV8以及第四气体放电管FD4。

具体地，所述第二保险丝F2的一端连接火线L和所述第四保险丝F4的一端，所述第二保险丝F2的另一端连接所述第六压敏电阻RV6的一端，所述第六压敏电阻RV6的另一端连接所述第七压敏电阻RV7的一端和所述第四气体放电管FD4的一端，所述第七压敏电阻RV7的另一端连接所述第三保险丝F3的一端，所述第三保险丝F3的另一端连接零线N和所述第八压敏电阻RV8的一端，所述第八压敏电阻RV8的另一端连接所述第四保险丝F4的另一端，所述第四气体放电管FD4的另一端连接保护接地线PGND。进一步，所述第四气体放电管FD4可以为陶瓷气体放电管。

本实施例提供的所述防雷模块31，所述第八压敏电阻RV8连接在火线L和零线N之间，用于钳位雷电在火线L和零线N之间引起的瞬态高压；所述第二保险丝F2、所述第六压敏电阻RV6以及所述第四气体放电管FD4串联后连接保护接地线PGND，用于泄放雷电在火线L上引起的瞬态高压；所述第三保险丝F3、所述第七压敏电阻RV7以及所述第四气体放电管FD4串联后连接保护接地线PGND，用于泄放雷电在零线N上引起的瞬态高压。本实施例的防雷模块31电路简单，能够进行共模和差摸全保护。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，其特征在于，包括开关电源和防雷电路，所述防雷电路包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第一气体放电管、第一电感、第二电感、第一TVS二极管、第二TVS二极管以及第三TVS二极管；

所述第一压敏电阻的一端连接所述开关电源的输出端和所述第一电感的一端，所述第一压敏电阻的另一端连接所述第二压敏电阻的一端和所述第一气体放电管的一端，所述第二压敏电阻的另一端连接所述第二电感的一端和第一参考地线，所述第一气体放电管的另一端连接所述第一TVS二极管的一端、所述第二TVS二极管的一端以及保护接地线，所述第一TVS二极管的另一端连接所述第一电感的另一端、所述第三TVS二极管的一端以及驱动电路的输入端，所述第二TVS二极管的另一端连接所述第二电感的另一端、所述第三TVS二极管的另一端以及第二参考地线。

2.根据权利要求1所述的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，其特征在于，所述开关电源包括依次连接的防雷模块、EMI电路、初级整流滤波电路、功率变换装置、次级整流滤波电路、采样电路、稳压环路以及PWM控制器，所述PWM控制器的输出端连接所述功率变换装置。

3.根据权利要求2所述的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，其特征在于，所述防雷模块包括第一保险丝、第三压敏电阻、第二气体放电管、第四压敏电阻、第五压敏电阻以及第三气体放电管；

所述第一保险丝的一端连接火线，所述第一保险丝的另一端连接所述第三压敏电阻的一端和所述第五压敏电阻的一端，所述第三压敏电阻的另一端连接所述第二气体放电管的一端，所述第二气体放电管的另一端连接零线和所述第四压敏电阻的一端，所述第四压敏电阻的另一端连接所述第五压敏电阻的另一端和所述第三气体放电管的一端，所述第三气体放电管的另一端连接保护接地线。

4.根据权利要求3所述的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，其特征在于，所述第二气体放电管和所述第三气体放电管为陶瓷气体放电管。

5.根据权利要求2所述的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，其特征在于，所述防雷模块包括第二保险丝、第三保险丝、第四保险丝、第六压敏电阻、第七压敏电阻、第八压敏电阻以及第四气体放电管；

所述第二保险丝的一端连接火线和所述第四保险丝的一端，所述第二保险丝的另一端连接所述第六压敏电阻的一端，所述第六压敏电阻的另一端连接所述第七压敏电阻的一端和所述第四气体放电管的一端，所述第七压敏电阻的另一端连接所述第三保险丝的一端，所述第三保险丝的另一端连接零线和所述第八压敏电阻的一端，所述第八压敏电阻的另一端连接所述第四保险丝的另一端，所述第四气体放电管的另一端连接保护接地线。

6.根据权利要求5所述的具有两级雷电防护的LED路灯供电系统，其特征在于，所述第四气体放电管为陶瓷气体放电管。