CN109274063A - 一种过欠压保护型led路灯电源防雷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过欠压保护型LED路灯电源防雷器，解决了现有技术中防雷器对电网波动应对措施不足，防雷器电路易老化的问题，通过采用包括内部电路结构和外部结构，所述外部结构包括外壳体、设置于外壳体输入端口、输出端口及工作指示灯；所述内部电路结构包括防雷保护电路、过欠压保护电路，防雷保护电路路采全保护模式，分别在各相线之间串联温度保险型压敏电阻，所述过欠压保护电路包括电源转换单元和过欠压保护单元，所述电源转换单元输入端与防雷保护电路输出端电性连接，电源转换单元与防雷保护电路之间的L、N相各串联有滤波电感，所述电源转换单元输出端与所述过欠压保护单元供电端电性连接的技术方案，适用于LED路灯的保护领域。

Description

一种过欠压保护型LED路灯电源防雷器

技术领域

本发明涉及防雷器技术领域，具体涉及一种过欠压保护型LED路灯电源防雷器。

背景技术

随着全球温室效应所引起的负面效应不断显现，世界上各个国家都把节能减排作为本国经济发展中所必须考虑的一个重要问题，我们国家节能减排规定要求和LED照明技术的发展，LED路灯同样得到了广泛应用，LED照明技术正是在此背景之下应运而生的一项新兴节能技术。目前LED照明产品已经应用到了日常生活中，随着LED的迅速发展。现在白光LED光源相比的传统光源具有寿命长、固体照明不易损坏、高光效、无汞环保、抗震等优点，未来将成为第三代光源，将带来照明领域的又一次革命。

但是由于雷击浪涌过电压、开关过电压和工频电压不稳定(过压和欠压)对LED路灯的安全造成重大威胁，致使LED路灯损坏情况时有发生，维护成本不断上升。因此，确保LED路灯的安全使用显得尤为重要。给LED路灯进行防雷保护成为必要措施，LED电源防雷器应运而生。但现有有技术中，绝大多数LED电源防雷器较多使用的防雷方法：在LED路灯驱动电源前端的火线与零线之间串联普通压敏电阻、在零线与地线之间串联放电管的方式(俗称1+1防雷保护电路)，将高压雷击引致大地进行泄放。此种方式存在两大问题：

1)由于普通压敏电阻由于老化失效和暂态过电压的原因会损坏发热、起火燃烧。

2)由于采用1+1保护模式，要求防雷器与LED路灯连接时两者之间必须火线与火线，零线与零线一一对应连接，没有防反接功能，一旦接反会损坏防雷器。这样给工程安装带来麻烦。

另外由于电网波动原因(供电线路本身的电压不稳定、电路负载工作电流大、供电线路存在短路、变压器容量不足或者出故障)出现的过电压和欠电压，如果不能及时切断LED路灯的供电，会引起LED路灯的损坏，而现有技术中，常规LED电源防雷器没有此项功能，因此，提供一种应对电网波动措施足，防老化效果好的过欠压保护型LED路灯电源防雷器是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对电网波动应对措施足，防老化效果好的过欠压保护型LED路灯电源防雷器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种过欠压保护型LED路灯电源防雷器，该电源防雷器包括内部电路结构和外部结构，所述外部结构包括外壳体、输入端口、输出端口以及工作指示灯，所述输入端口、输出端口设置于外壳体的两端，所述工作指示灯设置于外壳体的侧面；所述内部电路结构包括防雷保护电路、过欠压保护电路，所述防雷保护电路路采用L-N、L-PE、N-PE全保护模式，分别在各相线之间串联设置有温度保险型压敏电阻TMOV，限制电压，所述过欠压保护电路包括电源转换单元和过欠压保护单元，所述电源转换单元输入端与防雷保护电路输出端电连接，电源转换单元与防雷保护电路之间的L相和N相前后端各串联有滤波电感，所述电源转换单元输出端与所述过欠压保护单元供电端电连接，为过欠压保护电路提供工作电流，所述过欠压保护单元输入端与防雷保护电路输出端电连接，从防雷保护电路获得AC220V，内部辅助电源输入端由防雷保护后接入，通过降压，稳压，滤波，给信号处理电路供电，再通过分压给比较电路提供基准电压；信号处理部分交流电压信号通过电压互感器隔离降压，再由运算放大器整流后进行滤波再送给电压比较电路。电压比较电路通过电压反馈以及电压叠加原理，实现过压，欠压控制功能。控制执行单元采用触点抗浪涌继电器，负载标准达到TV-5。常规过欠压保护反应时间慢，切断后级电路时间达到3秒或者更长，甚至后级设备已经损坏开关电路仍未切断电源，而本产品关断时间快，转换时间小于500mS，更快更有效地保护后级设备。

上述方案中，为优化，进一步地，所述外壳体的边缘还设置有固定孔，所述固定孔设置数量为2-4个。

进一步地，所述外壳体为塑料外壳体，所述塑料外壳体的材质为尼龙PA66型塑料。

进一步地，所述输入端口、输出端口与外壳体连接处之间均设置有过线圈，所述过线圈为绝缘过线圈。

进一步地，所述输入端口、输出端口远离外壳体的一端均连接有连接导线，所述连接导线采用3*1.0mm²户外护套橡胶线。

进一步地，所述输出端口通过连接导线连接有输出线接头，所述输出线接头为M19型输出线带CSA母头。

进一步地，所述内部电路结构的封装方式均采用阻燃型硅胶灌封。

进一步地，所述电源转换单元与防雷保护电路之间的L相和N相前后端各串联的滤波电感数量为1-2个。

进一步地，所述继电器采用触点抗浪涌继电器，负载标准达到TV-5。

进一步地，所述电压互感器的使用，实现了快速有效地关断后级电源，关断时间小于500Ms.

进一步地，所述过欠压保护电路产生保护动作的高电压阈值为290Vac±3％，低电压阈值140Vac±3％；所述过欠压保护电路的恢复过电压阈值为275Vac±3％，恢复欠电压阈值160Vac±3％。

进一步地，所述过欠压保护电路单元(802)切断保护动作的切断时间小于500mS。

本发明的有益效果是：

效果一，本发明在防雷电路中采用L-N、L-PE、N-PE全保护模式，分别在各相线之间串联设置有温度保险型压敏电阻TMOV，解决了由于普通压敏电阻由于老化失效和暂态过电压的原因会损坏发热、起火燃烧的问题。

效果二，本发明主要是通过雷击浪涌保护电路，集共模保护和差模保护于一体，不仅能消除或减小相线和零线对地之间的雷击浪涌高电压，还能消除或者减小相线和零线之间的雷击浪涌高电压；该产品相对与常规产品，融入了退耦功能，为前级钳压提供足够的时间，并且能有效截止高频脉冲电压。大幅度降低输出端口雷电残压值，从而对LED路灯提供最大的保护。

效果三，本发明引入电网过欠压保护电路，对电网波动(供电线路本身的电压不稳定、电路负载工作电流大、供电线路存在短路、变压器容量不足或者出故障)引起的过电压和欠电压，或者郊区电网调度过程中出现的过电压和欠电压，以及LED上电瞬间产生的过电压和欠电压，产品能够及时切断LED路灯供电，避免因过压或者欠压引起LED路灯的损坏；当电网电压高于设置电压(高阀值)或者低于设置电压(低阀值)时，该产品可以切断LED路灯供电线路，LED路灯停止工作的同时电路自动提高低阀值或者降低高阀值，避免LED路灯在临界点不断开停，导致损坏。综上所述，本发明具有电网波动应对措施足，防老化效果好的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的外部结构示意图；

图2为本发明实施例的内部电路结构的防雷保护电路示意图；

图3为本发明实施例的内部电路结构的电源转换电路示意图；

图4为本发明实施例的内部电路结构的过欠压保护单元的电路示意图；

图中：

1-内部电路结构；2-外部结构；3-外壳体；4-输入端口；5-输出端口；6-工作指示灯；7-防雷保护电路；8-过欠压保护电路；9-固定孔；10-过线圈；11-连接导线；12-输出线接头；

801-电源转换电路，802-过欠压保护单元。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

如图1-图4所示，一种过欠压保护型LED路灯电源防雷器，该电源防雷器包括内部电路结构1和外部结构2，所述外部结构2包括外壳体3、输入端口4、输出端口5以及工作指示灯6，所述输入端口4、输出端口5设置于外壳体3的两端，所述工作指示灯6设置于外壳体3的侧面，具体如图1所示；

所述内部电路1结构包括防雷保护电路7、过欠压保护电路8，如图2所示，所述防雷保护电路7采用L-N、L-PE、N-PE全保护模式，分别在各相线之间串联设置有温度保险型压敏电阻TMOV，其直流导通电压：738～902V标称通流量In:5KA(8/20μs),最大通流量Imax:10KA(8/20μs)，限制电压低。温度保险型压敏电阻(TMOV)可防止压敏电阻由于老化失效和暂态过电压的原因引起发热起火，可主动切断防雷器与前端电源系统电路连接，防止防雷器出现燃烧而损坏LED路灯；

所述过欠压保护电路8包括电源转换单元801和过欠压保护单元802，如图3所示，所述电源转换单元输入端与防雷保护电路输出端电连接，电源转换单元与防雷保护电路之间的L相和N相前后端各串联有滤波电感，具有退耦功能，为前级钳压提供足够的时间，并且能有效截至高频脉冲电压。可大幅度降低输出端口雷电残压值，从而对终端设备提供最大的保护。通过电源转换部分将AC220V电源通过降压、整流、滤波、稳压、分压分别得到DC24V、DC8.2V直流电压，为后端过欠压保护电路提供工作电源。同时此电路具有过流保护功能；其过流熔断电流为10A，当电路中的电流超过10A时，自动切断电路，可保护后端设备LED路灯不受到过流而导致损坏；电源转换单元输出端与所述过欠压保护单元供电端电连接，为过欠压保护电路提供工作电流；

所述过欠压保护单元802输入端与防雷保护电路7输出端电连接，如图4所示，从防雷保护电路后端取得AC220V通过电阻限流、电压互感器UT1隔离降压后，通过四运算放大器IC1、三极管VT1、VT2、VT3和外围电阻、电容、二极管组成的过压、欠压保护电路，提供过压和欠压比较基准，对输入电源信号进行比较、放大处理后驱动继电器KA1动作来实现过压、欠压保护功能(当电网电压高于设置电压(高阀值290Vac±3％)或者低于设置电压(140Vac±3％)时，产品自动切断终端设备供电线路，产品工作指示灯熄灭，LED路灯停止工作。当电网电压处于设置电压(过压恢复值275Vac±3％)或者设置电压(欠压恢复值160Vac±3％)时，产品自动接通终端设备供电线路，产品工作指示灯点亮，LED路灯恢复工作)。

具体地，所述外壳体3的边缘还设置有固定孔9，所述固定孔9设置数量为2个，本发明通过固定孔对自身进行一个固定操作，从而使得本发明能够简易的操作，易于拆卸，也能一定程度上延长实用寿命，提高其使用效果。

具体地，所述外壳体3为塑料外壳体，所述塑料外壳体的材质为尼龙PA66型塑料，尼龙PA66型塑料，其阻燃等级达到UL-94V0级，是一种耐高温，阻燃性佳，绝缘性好的外壳材质，非常适合于本发明的外壳体。

具体地，所述输入端口4、输出端口5与外壳体3连接处之间均设置有过线圈10，所述过线圈10为绝缘过线圈，本发明通过在输入输出端口与外壳体之间设置过线圈，一方面是为了提高密封性，另一方面杜绝了连接导线随着时间会出现脱线，溜线的现象。

具体地，所述输入端口4、输出端口5远离外壳体3的一端均连接有连接导线11，所述连接导线11采用3*1.0mm²户外护套橡胶线，户外护套橡胶线(通过VDE+CCC+ROHS认证)，专用于户外照明连接，具有良好的防水、耐磨、阻燃性能。

具体地，所述输出端口5通过连接导线11连接有输出线接头12，所述输出线接头12为M19型输出线带CSA母头，输出线接头，防水接头CSA母头(M19)与LED路灯M19防水公头对接。

具体地，所述内部电路结构1的封装方式均采用阻燃型硅胶灌封，产品内部电子元器件通过阻燃型硅胶灌封，使其具有良好的隔热、阻燃、防水功能，使产品整体防护等级达到IP67。

具体地，所述电源转换单元801与防雷保护电路7之间的L相和N相前后端各串联的滤波电感数量为1个，这里实施例采用串联1个滤波电感。

具体地，所述过欠压保护电路802产生保护动作的高电压阈值为290Vac±3％，低电压阈值140Vac±3％；所述过欠压保护电路的恢复过电压阈值为275Vac±3％，恢复欠电压阈值160Vac±3％，产品的过压、欠压保护电路对电网波动，尤其郊区电网调度过程中出现的过电压和欠电压，产品能够及时切断终端设备供电，避免因过压或者欠压引起终端设备的损坏；当电网电压高于设置电压(高阀值)或者低于设置电压(低阀值)时，该产品可以切断终端设备供电线路，终端设备停止工作的同时电路自动提高低阀值或者降低高阀值，避免设备在临界点不断开停，损坏设备。

具体地，所述过欠压保护电路单元(802)切断保护动作的切断时间小于500mS，切断时间小于500mS，能够更好的保护到后级设备，以免造成损失。

具体实施方式：首先将本发明安装在LED路灯的进电端，体积较小，安装使用方便，本发明的输入端口连接市电，输出端口与LED路灯公头连接。正常状态下，市电进入防雷保护电路，没有异常，再进入电流转换电路，通过电源转换部分将AC220V电源通过降压、整流、滤波、稳压分别得到DC24V、DC12V、DC8.2V直流电压，即VCC24，VCC12，VCC，为后端过欠压保护单元的电路提供工作电源，欠压保护单元的电路导通，工作指示灯亮起，再进入LED路灯；若发生雷击或者国家电网的电网波动等异常情况，防雷保护电路路采用L-N、L-PE、N-PE全保护模式，分别在各相线之间串联设置有温度保险型压敏电阻TMOV，其直流导通电压738～902V，标称通流量In:5KA(8/20μs)，最大通流量Imax:10KA(8/20μs)，限制电压低；温度保险型压敏电阻(TMOV)可防止压敏电阻由于老化失效和暂态过电压的原因引起发热起火，可主动切断防雷器与前端电源系统电路连接，防止防雷器出现燃烧而损坏LED路灯，再着，电源转换电路其过流熔断电流为10A，当电路中的电流超过10A时，自动切断电路，可保护后端设备LED路灯不受到过流而导致损坏，过欠压保护单元的电路通过获取到防雷保护输出端的电流，再通过电阻限流、电压互感器UT1隔离降压后，通过四运算放大器IC1、三极管VT1、VT2、VT3和外围电阻、电容、二极管组成的过压、欠压保护电路，提供过压和欠压比较基准，对输入电源信号进行比较、放大处理后驱动继电器KA1动作来实现过压、欠压保护功能，一旦发生国家电网波动，(当电网电压高于设置电压(高阀值290Vac±3％)或者低于设置电压(140Vac±3％)时，产品自动切断终端设备供电线路，产品工作指示灯熄灭，LED路灯停止工作。当电网电压处于设置电压(过压恢复值275Vac±3％)或者设置电压(欠压恢复值160Vac±3％)时，产品自动接通终端设备供电线路，产品工作指示灯点亮，LED路灯恢复工作)，从而实现对LED路灯的一个全方位保护，安全系数高，使用效果良好，电网波动应对措施足，防老化效果好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，该电源防雷器包括内部电路结构(1)和外部结构(2)，所述外部结构(2)包括外壳体(3)、输入端口(4)、输出端口(5)以及工作指示灯(6)，所述输入端口(4)、输出端口(5)设置于外壳体(3)的两端，所述工作指示灯(6)设置于外壳体(3)的侧面；所述内部电路结构(1)包括防雷保护电路(7)、过欠压保护电路(8)，所述防雷保护电路(7)采用L-N、L-PE、N-PE全保护模式，分别在各相线之间串联设置有温度保险型压敏电阻TMOV，限制电压；所述过欠压保护电路(8)包括电源转换单元(801)和过欠压保护单元(802)，所述电源转换单元(801)输入端与防雷保护电路(7)输出端电连接，电源转换单元(801)与防雷保护电路(7)之间的L相和N相前后端各串联有滤波电感，所述电源转换单元(801)输出端与所述过欠压保护单元(802)供电端电连接，为过欠压保护电路(802)提供工作电流，所述过欠压保护单元(802)输入端与防雷保护电路(7)输出端电连接，从防雷保护电路(7)获得AC220V，通过电阻降压、电压互感器滤波后，再通过运算放大器、三极管和外围电阻、电容、二极管，从而组成过欠压保护单元(802)，提供过压和欠压比较基准阈值，对输入电源信号进行比较、放大处理后，实施动作来实现过压、欠压保护功能。

2.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述外壳体(3)的边缘还设置有固定孔(9)，所述固定孔(9)设置数量为2-4个。

3.根据权利要求2所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述外壳体(3)为塑料外壳体，所述塑料外壳体的材质为尼龙PA66型塑料。

4.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述输入端口(4)、输出端口(5)与外壳体(3)连接处之间均设置有过线圈(10)，所述过线圈(10)为绝缘过线圈。

5.根据权利要求1或4所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述输入端口(4)、输出端口(5)远离外壳体(3)的一端均连接有连接导线(11)，所述连接导线(11)采用3*1.0mm²户外护套橡胶线。

6.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述输出端口(4)通过连接导线(11)连接有输出线接头(12)，所述输出线接头(12)为M19型输出线带SCA母头。

7.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述内部电路结构(1)的封装方式均采用阻燃型硅胶灌封。

8.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述电源转换单元(801)与防雷保护电路(7)之间的L相和N相前后端各串联的滤波电感数量为1-2个。

9.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述过欠压保护电路(8)产生保护动作的高电压阈值为290Vac±3％，低电压阈值140Vac±3％；所述过欠压保护电路的恢复过电压阈值为275Vac±3％，恢复欠电压阈值160Vac±3％。

10.根据权利要求1所述的过欠压保护型LED路灯电源防雷器，其特征在于，所述过欠压保护电路单元(802)切断保护动作的切断时间小于500mS。