CN111133247B - 浪涌保护灯具 - Google Patents

Abstract

公开了一种灯具（10），包括：外壳（20），具有金属部分（21），并包含电气部件布置，该电气部件布置包括印刷电路板（40），该印刷电路板具有承载至少一个光引擎的第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面；散热器（30），暴露在所述金属部分内，该散热器具有面向第二主表面的另一主表面；电绝缘层（50），位于另一主表面和第二主表面之间，并且具有延伸超出第二主表面和另一主表面中的每一个最小宽度（W）的边缘（51），所述边缘通过具有最小高度（H）的气隙与金属部分分开；以及至少一个电绝缘固定布置（90，100，110），延伸穿过印刷电路板和将印刷电路板固定到金属部分的电绝缘层。

Description

浪涌保护灯具

技术领域

本发明涉及一种灯具，诸如Ⅱ类灯具，其包括具有金属部分的外壳，并包含电气部件布置，该电气部件布置包括印刷电路板，该印刷电路板具有承载至少一个光引擎的第一主表面和用于该至少一个光引擎的热管理的散热器。

背景技术

灯具的设计（诸如室外灯具，例如街道照明、交通灯等）通常由标准规定，以确保这种灯具符合适用的健康和安全法规。这种灯具可以细分为以下几类。

Ⅰ类灯具，电气绝缘，并提供接地连接，以便保护例如在电绝缘失效的情况下变得带电的暴露的金属部分。

Ⅱ类灯具，其被设计成使得电击保护不仅仅依赖于基本的电绝缘。

Ⅲ类灯具，其电击保护依赖于所谓的安全超低电压（SELV）供电，其中不生成高于SELV（最大值50V AC RMS）的电压。

在灯具安装在电绝缘结构（例如木杆、绝缘安装线等）上的情况下，接地连接可能是不可行的，因此在这种情况下经常使用Ⅱ类灯具，例如当用固态照明（例如，基于LED的）灯具代替传统灯具时，例如为了减少对灯具的维护需求（由于基于固态照明的灯具的优异寿命特性）以及减少能源成本（由于这种灯具的优异能耗特性）。

不幸的是，许多灯具（并且尤其是Ⅱ类灯具）特别容易受到例如由诸如雷击的不可预见的放电引起的共模浪涌的影响，因为这种浪涌会对灯具的有源电路部件（例如一个或多个驱动电路和/或一个或多个光引擎）的寿命产生负面影响，这些有源电路部件可能会被这种浪涌损坏，从而可能需要维修或更换这些部件，这是不期望的，并且如果灯具安装在难以接近的位置，这种情况可能是特别麻烦的。这种共模浪涌例如可能由于灯具中寄生电容的存在而发生。例如，铜迹线和金属芯印刷电路板（MCPCB）的铝基板之间可能存在寄生电容，这可能在浪涌事件的情况中提供不期望的电路径。

因此，在这种灯具中，存在对某种形式的浪涌保护的需要。然而，广泛适用的灯具标准IEC 60598-1阻止在灯具内部使用过压保护设备以确保共模保护。KR 2012/0092843 A公开了一种用于LED照明设备的基板，该基板具有电磁屏蔽功能，以通过经由接地图案放电和旁通电磁能量来防止LED内部引线的损坏。然而，这不能用于二类灯具，因为这种灯具没有接地连接。

Ⅰ-Ⅱ类灯具的另一个示例在EP-A-3024302示出。在本文档中，一些分流元件用于将放电引导至地面。

对灯具（诸如Ⅱ类灯具）中的电气部件进行浪涌保护的一种可能的解决方案是在电气部件周围部署电绝缘材料，将这些部件与这种灯具的金属外壳分开。然而，实现期望电绝缘所需的这种电绝缘包封的厚度有损从耦合到MCPCB的散热器到外部世界的热传递，从而由于热应力而缩短了MCPCB上的LED的寿命。

发明内容

本发明寻求提供一种灯具，特别是Ⅱ类灯具，其具有抑制共模浪涌的设计，而不需要包围这种灯具的电气部件的电绝缘材料。

根据一个方面，提供了一种灯具，包括：外壳，具有金属部分并包含电气部件布置，该电气部件布置包括印刷电路板，该印刷电路板具有承载至少一个光引擎的第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面；散热器，暴露在所述金属部分内，该散热器具有面向第二主表面的另一主表面；电绝缘层，位于另一主表面和第二主表面之间，并且具有延伸超出第二主表面和另一主表面中的每一个最小宽度的边缘，所述边缘通过具有最小高度的气隙与金属部分分开；以及至少一个电绝缘固定布置，其延伸穿过印刷电路板和电绝缘层，将印刷电路板固定到金属部分。

本发明基于这样的认识，即PCB上的用于至少一个光引擎（例如至少一个LED）的散热器可以安装在外壳的金属部分内或者与外壳的金属部分集成，使得散热器的一部分（例如散热器的一个或多个冷却翅片的至少一部分）延伸超过外壳的金属部分，以便于至少一个光引擎的有效冷却。同时，为了保护电气部件布置、特别是PCB，以免其暴露于高达12 kV范围内的放电事件，诸如雷击，绝缘层位于散热器和PCB之间。更具体地说，发明人发现，如果散热器的面向PCB的表面不延伸超过PCB表面，并且绝缘层延伸超过PCB表面具有所定义的最小宽度的边缘，这与边缘和外壳的金属部分之间的具有所定义的最小高度的气隙相组合，以抑制边缘的主表面上发生的电场增强效应，则可以防止在这种放电事件期间在PCB和金属部分之间形成导电路径（例如爬电电流路径）。

最小宽度（W）优选至少与灯具的RMS工作电压的爬电距离相匹配，如设于瑞士日内瓦的国际电工委员会发布的IEC60598-1:2014标准中所定义的；参见本标准第11章。然而，为了排除环境条件变化等危及由电绝缘层提供的电绝缘的风险，其边缘的最小宽度可以是爬电距离和安全比例因子的乘积，该安全比例因子的值超过1，优选地，其中所述值在2-4的范围内。例如，安全比例因子可以是2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4.0。

当灯具的RMS操作电压在200-250 V的范围内时，例如为220 V、230 V或240 V，最小宽度（W）可以至少为5 mm，优选至少为8 mm。

为了有效抑制由外壳的金属部分上的电荷引起的跨电绝缘层边缘的电场增强，最小高度（H）优选在1-2 mm的范围内

为了确保绝缘层的足够的导热性，该层优选具有小于1毫米的厚度，诸如在100-400 μm范围内的厚度。为了保持绝缘层的期望电绝缘性质，该层可以由包括合适的介电常数的任何电绝缘材料制成。这种材料的示例包括聚酰亚胺膜或带，诸如杜邦公司生产的Kapton®，以及聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或带，诸如杜邦公司生产的Melinex®，然而也可以考虑其它材料。

在优选实施例中，灯具还包括一对连接到电气部件布置的电导体，其用于将电气部件布置连接到包括中性（N）和带电（L）端子的外部电源，其中外壳的金属部分被成形为使得金属部分包括与用于连接到外部电源的中性端子或带电端子的电导体相距最小距离的限定位置。这种限定位置限定外壳中的窄点，使得当灯具暴露于放电事件时，相关联的放电能够以受控的方式（即跨过该窄点）被路由到中性或带电端子，从而避免或至少降低灯具的电气部件暴露于不期望的共模浪涌的风险。

典型地，电气部件布置包括连接到该对电导体的驱动器。在这种情况下，印刷电路板可以包括金属芯，该金属芯具有到用于连接到外部电源的中性或带电端子的电导体的导电连接，所述连接为驱动器设旁路，使得任何浪涌立即从金属芯重定向到带电端子，从而绕过PCB上的驱动器和光引擎。

在特别有利的实施例中，每个固定布置包括安装在金属部分内（例如散热器内）的凹槽中的第一部件，以及固定在第一部件中并延伸穿过绝缘层和印刷电路板的第二部件，其中第一部件和第二部件中的至少一个由电绝缘材料制成，以确保固定布置电绝缘到这样的程度，即在前述放电事件期间，固定布置不提供从外壳的金属部分到PCB的导电路径。

第二部件可以具有延伸穿过绝缘层和印刷电路板的螺纹部分，该螺纹部分与第一部件接合，以便将PCB相对于散热器固定。因此，在组装灯具时，PCB可以以直接方式相对于散热器固定。例如，第一部件可以是螺纹的，使得第二部件可以是可以拧入第一部件的螺钉、螺栓等。可替代地，第二部件可以是螺纹销，并且第一部件可以是模制在螺纹销上的主体，其中固定布置还包括与螺纹销接合的锁定螺母。

为了机械稳定性，优选的是，第二部件由金属制成，在这种情况下，第一部件必须由电绝缘材料制成，诸如塑料材料，以便确保固定布置的电绝缘。可替代地，第二部件可以由电绝缘材料制成，例如可选地用电绝缘材料的刚性芯（诸如玻璃芯）加强的塑料第二部件，在这种情况下，第一部件可以由电绝缘材料或导电材料制成。例如，在这种布置中，第一部件可以形成外壳的金属部分（例如散热器）的集成部分。

在一些实施例中，第一部件具有面向外壳的金属部分的端面，其中在所述端面和金属部分之间存在间隙。这种间隙在电击穿方面引入了一个弱点，使得当浪涌事件发生时，该弱点将在任何其他绝缘材料之前被击穿，从而保护这些材料免于退化。

第一部件可以进一步包括面向绝缘层的接触表面，所述接触表面包括接触绝缘层的可变形部分。这确保了在将第一部件压靠在绝缘层上时，在第一部件和电绝缘层之间形成气密绝缘结，使得第一部件和电绝缘层充当单个电绝缘结构，这进一步降低了外壳暴露于的放电事件通过电绝缘层到达PCB和连接的电气部件的风险。

每个凹槽可以包括肋状表面和/或T形，用于将第一部件固定在凹槽中，以增加第一部件和凹槽之间的摩擦，从而降低第一部件在灯具正常使用期间意外从凹槽释放的风险，例如，当第一部件在灯具在这种正常使用期间可能暴露于的温度波动期间收缩时。

该灯具还可以包括透镜板，该透镜板覆盖印刷电路板的第一主表面上的至少一个光引擎，其中至少一个电绝缘固定布置进一步延伸穿过透镜板。这种透镜板例如可以存在于至少一个光引擎包括一个或多个LED的情况下，以便对这种LED的发光输出进行整形，这本身是众所周知的。

灯具的外壳可以具有任何合适的形状。例如，外壳可以包括与限定灯具的光出射窗的塑料或玻璃部件配合的金属部分，该部件可以以任何合适的方式适配到金属部分，例如铰接以允许进入灯具的内部。可替代地，金属部分可以包围电气部件布置，并且包括限定面向至少一个光引擎的光出射孔的边沿，所述边沿与印刷电路板的第二主表面在空间上分开至少10毫米的距离，以便防止在外壳的金属部分暴露于放电事件（诸如雷击）期间形成从边沿到PCB的电流放电路径。

在实施例中，光学透射板安装在所述光出射孔中，诸如透明玻璃板、透镜板、漫射板等，以使灯具的内部不受风雨影响，并且可选地进一步对灯具的光输出进行整形。可替代地，可以省略这种光学透射板，例如，在PCB上的至少一个光引擎上存在透镜板的情况下，在这种情况下，灯具可以进一步包括防风雨密封件，诸如从边沿延伸的橡胶密封件，以使灯具的电气部件布置不受风雨影响。

附图说明

参考附图，通过非限制性示例更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地描绘了根据示例性实施例的灯具的截面图；

图2示意性地描绘了根据另一示例性实施例的灯具的横截面图；

图3示意性地描绘了根据本发明实施例的灯具的一个方面的透视图；

图4示意性地描绘了根据示例实施例的灯具的一个方面的截面图；

图5示意性地描绘了根据另一示例实施例的灯具的一个方面的截面图；和

图6示意性地描绘了根据又一示例实施例的灯具的一个方面的截面图。

具体实施方式

应当理解，这些附图仅仅是示意性的，并且不是按比例绘制的。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

在本申请的上下文中，当提到金属时，应理解为在电导方面表现出金属性质的材料，并且因此不限于由元素金属组成的材料，而是可以包括金属合金，诸如钢、青铜、黄铜等，以及金属复合物，例如金属基复合材料。

在本申请中，当提到灯具时，应当理解，这可以是用于任何合适应用的灯具，例如室内或室外应用，尽管在优选实施例中，灯具被设计用于室外使用。所公开的灯具可以是任何类型的，例如Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类灯具，尽管在优选实施例中，该灯具是Ⅱ类灯具，如上所述，Ⅱ类灯具倾向于不接地，并且因此需要到电源的中性端子的调节连接，来用于管理该灯具所暴露于的共模浪涌。

图1示意性地描绘了根据本发明示例性实施例的灯具10的截面图。灯具10包括至少部分由金属制成的外壳20，即包括金属部分21。外壳20至少部分地限定灯具10的内腔，电气部件布置（即有源电气部件的布置）容纳在该内腔中。电气部件布置通常至少包括印刷电路板（PCB）40（或等效载体），印刷电路板40具有第一主表面42，第一主表面42承载至少一个光引擎45，光引擎45用于生成将由灯具10发射的光。在示例性实施例中，至少一个光引擎45包括空间分布在PCB 40的第一主表面42上的一个或多个LED，其中每个光引擎45包括一个或多个LED，例如每个单独的光引擎45的一簇LED。任何合适类型的LED都可以用于此目的。还应该理解，LED不一定是相同的；例如，同样可行的是，一个或多个光引擎45包括不同类型的LED，例如产生具有不同光谱成分的发光输出的LED，诸如不同颜色的发光输出或具有不同色温的白光发光输出，在这种情况下，这种不同LED可以是单独可控的，以控制灯具10的发光输出的光谱成分。

如本身众所周知的，诸如透镜板70的光学结构可以安装在PCB 40的第一主表面42上，以在该表面上对至少一个光引擎45的光输出进行整形。这种透镜板70可以由任何合适的材料制成，例如光学级聚合物，诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚（甲基丙烯酸甲酯）及其他、玻璃等，并且可以实现任何合适的透镜功能。在示例性实施例中，这种透镜板70可以用于将由一个或多个LED产生的朗伯发光分布转换成不同的发光分布，诸如高斯发光分布，尽管本领域技术人员将理解，这种透镜板可以实现实际上无穷数量的不同的光学功能，包括产生非对称发光分布的光学功能，以在灯具10照射的不同区域中生成不同的发光强度，如例如在室外应用中可能需要的，室外应用诸如是街道照明，其中可以以不同于人行道或其他行人区域的方式照射路面。

电气部件布置通常还包括控制器布置，该控制器布置包括驱动器60，该驱动器60被布置成控制PCB 40上的至少一个光引擎45。如本领域技术人员将容易理解的，这种控制器布置可以包括多个驱动器，并且还可以包括无线通信模块等，以接收例如来自遥控器的无线控制指令，来用于控制灯具10的发光输出，在这种情况下，驱动器60（或多个驱动器）通常响应无线通信模块。

电气部件布置（例如驱动器60）通常连接到一组电导体81、83、85，该组电导体用于将电气部件布置连接到外部（市电）电源，包括用于将电气部件布置连接到市电电源的带电端子L的第一电导体81和用于将电气部件布置连接到市电电源的中性端子N的第二电导体83。可以存在第三电导体85，其用于将电气部件布置连接到地，但是如前所述，在Ⅱ类灯具的情况下，这种连接可能不存在或不完整。电导体81、83、85可以采取任何合适的形状，例如引脚、插座、夹具、焊盘、导电轨等或者它们的任意组合。

灯具10可以进一步包括屏蔽元件41，该屏蔽元件41通常由导电材料制成，例如金属、金属合金、导电涂层等，并且该屏蔽元件41被布置成屏蔽PCB 40和安装在其上的至少一个光引擎45，以免它们暴露于共模浪涌现象，诸如击中灯具10的雷击。在PCB 40是金属芯PCB（MCPCB）的情况下，屏蔽元件41可以是PCB 40的金属芯，例如铝芯，或者可替代地，屏蔽元件41可以布置在PCB 40上，例如作为基本上或完全覆盖载体11的主表面的层。

在实施例中，屏蔽元件41通过导电连接47连接到第二电导体83，该导电连接47为电气部件布置的有源电路部件（例如驱动器60）设旁路。以这种方式，当灯具10连接到市电时，屏蔽元件41连接到市电源的中性端子N。在电浪涌事件期间，旁路连接47确保由屏蔽元件13收集的电荷基本上绕过有源电路部件（例如驱动器60），从而保护有源电路部件免受击穿或损坏。换句话说，屏蔽元件41在外壳20的金属部分21和市电源之间提供等电位联结，从而屏蔽外壳20内的有源电路部件免受浪涌事件的影响。

尽管该原理可以应用于包括一个或多个有源电路部件的任何类型的灯具10，但是该原理在包括一个或多个固态照明元件（例如LED）作为其光引擎45的灯具10中是特别有利的，因为这种光引擎特别容易受到暴露于与浪涌现象相关联的短高能脉冲的伤害。还应当理解，这种到市电电源的中性端的旁路连接47特别适用于Ⅱ类灯具10。在Ⅰ类灯具中，屏蔽元件41和/或旁路连接47可以省略，或者连接到第三电导体85，从而将屏蔽元件41连接到地。

灯具10还可以包括外壳20的金属部分21内的限定位置22，在该位置点处，外壳20的金属部分21在外壳20的金属部分21和第二电导体83上的点84之间或者在屏蔽元件41和限定位置22之间具有最小的距离，其中金属部分21的所有其他点或位置显示出距该点84或距屏蔽元件41的更大的距离。为了避免疑问，这指的是穿过灯具10的任何距离，其中空气是外壳20的金属部分21上的这种位置和点84或屏蔽元件41之间的介电介质。该最小距离限定了窄点P，该窄点P在外壳20的金属部分21和点84（或屏蔽元件41）之间产生电弧放电路径，使得当金属部分21或屏蔽元件41经受突然的电浪涌时（例如由于附近的雷击等），相关联的电荷跨窄点P从金属部分21传递到屏蔽元件41（反之亦然）。以这种方式，包括窄点P的屏蔽元件41充当用于从外壳20的金属部分21收集电荷的避雷针。

由窄点P限定的电弧放电路径可以具有任何合适的长度。在示例性实施例中，电弧放电路径具有至少6 mm的长度。可替代地，电弧放电路径可以具有至少1.6 mm的长度，以便使灯具10对于高达150 V的RMS市电电压符合灯具标准IEC 60598-1，或者电弧放电路径可以具有至少3 mm的长度，以便使灯具10对于高达250 V的RMS市电电压符合灯具标准IEC60598-1。应当理解，在不脱离本发明的教导的情况下，可以应用窄点P的其他间隙尺寸，例如由前述标准规定的间隙尺寸。特别地，窄点P可以具有对应于相关灯具标准所规定的最小间隙尺寸的任何尺寸。窄点P优选地位于外壳的一部分内，其中窄点P不干扰灯具10的有源部件、光学部件和/或塑料部件，使得在电弧放电事件期间跨窄点P生成的任何等离子体（例如金属蒸汽）不会显著污染这些部件。

灯具10还包括热耦合到PCB 40的外壳20的金属部分21内的散热器30，以便为安装在PCB 40的第一主表面42上的至少一个光引擎45提供热管理（冷却）。在第一组实施例中，散热器30形成外壳20的金属部分21的集成部分，尽管在替代实施例中，散热器30是安装在外壳20的金属部分21中的分立部件，在这种情况下，外壳20的金属部分21可以包括凹槽等，散热器30以任何合适的方式安装在凹槽等中。散热器30的至少一部分31（例如散热器30的冷却翅片）在远离PCB 40的方向上延伸超过外壳20的金属部分21，即，突出于金属部分21，以提供对PCB 40上的至少一个光引擎45的有效冷却。

散热器30通常由金属制成，以便确保散热器30的良好导热性。因此，需要保护PCB40免受包括散热器30的金属部分21所暴露于的共模浪涌事件的影响。为此，绝缘层50位于散热器30和PCB 40之间。下面将借助于图3更详细地解释这种布置。PCB 40和透镜板70（如果存在的话）通过延伸穿过PCB 40（和透镜板70，如果存在的话）以及穿过电绝缘层50的至少一个电绝缘固定布置附接到散热器30或外壳20的金属部分21的相邻区域。该至少一个电绝缘固定布置确保当外壳20的金属部分21（诸如散热器30）暴露于共模浪涌事件时，该浪涌不能通过固定布置行进并以这种方式到达PCB 40。仅仅为了清楚起见，在图1中没有示出至少一个电绝缘固定布置，但是将借助于图4-6更详细地解释其示例性实施例。

外壳20的金属部分21可以基本上包围外壳20内的电气部件布置，即外壳20可以基本上由金属部分21形成。在这种实施例中，金属部分21可以包括在外壳20中的限定光出射孔24的边沿23，其与PCB 40的第一主表面42相对，使得由PCB 40上的至少一个光引擎45生成的光可以通过孔24从灯具10出射。为了避免在外壳20的金属部分21的边沿23和PCB 40之间产生电弧放电路径，边沿23优选地与PCB 40和电绝缘层50之间的界面（即与PCB 40的第二主表面44）间隔至少10 mm，更优选地间隔至少13 mm，这将在下面借助于图3进一步详细描述。

如图1示意性所示，光学透射板25可以安装在孔24中，以便防止通过孔24进入灯具10的内部。这种光学透射板25可以是由任何合适的光学透明材料制成的透明板，诸如光学透明聚合物或玻璃，或者可替代地可以实现光学功能，诸如透镜功能、漫射器功能等。在光学透射板25实现透镜功能的情况下，这种透镜功能可以与透镜板70相组合，或者可替代地，透镜板70可以从灯具10中省略。光学透射板25可以以任何合适的方式安装到金属部分21的边沿23，例如使用橡胶密封件等来使孔24不受风雨影响。

可替代地，如图2中示意性描绘的，光学透射板24可以从灯具10中省略，在这种情况下，灯具10可以进一步包括从边沿23延伸的防风雨密封件29，以例如通过在边沿23和透镜板70之间延伸来使灯具10的内部不受风雨影响。在这种实施例中，透镜板70的存在确保防止带电部件（例如PCB 40上的一个或多个光引擎45）的直接接触。

然而，重申外壳20可以具有任何合适的形状，并且可以例如包括金属部分21以及一个或多个另外的部分，这些另外的部分中的至少一些与金属部分21对接，另外的部分例如为可以是光学透明的或者可以是漫射和/或可以包括一个或多个光学元件（例如透镜、准直器等）的光学透射的另外的部分，以便对由灯具10的外壳20内的（多个）光引擎45产生的发光输出进行整形。这种另外的部分可以以任何合适的方式相对于金属部分21固定，例如使用诸如螺钉、夹具等的紧固件。该另外的部分可以部分地附接到金属部分21，例如通过铰链机构，其允许该另外的部分旋转或摆动打开来进入灯具10的内部。诸如橡胶密封件的防水密封件（未示出）可以存在于金属部分21和另外的部分之间，以防止水进入到灯具10中，这在灯具10被意图用于室外用途的情况下是特别期望的。对于本领域技术人员来说，外壳20的许多其他设计变化将是显而易见的，并且应当理解，外壳20不限于本申请中明确描述的示例中的任一个。

图3示意性地描绘了根据本发明实施例的包括散热器30、电绝缘层50和PCB 40的堆叠的透视分解图。散热器30具有在接触区域52中接触电绝缘层50的主表面的主表面32，如从主表面32的拐角朝向接触区域52的虚线箭头所指示的。PCB 40的第二主表面44（即，与承载至少一个光引擎45的第一主表面42相对的主表面）在接触区域52中接触电绝缘层50的相对主表面，如从第二主表面44的拐角到接触区域52的虚线箭头所指示的。

换句话说，在优选实施例中，散热器30的主表面32和PCB 40的第二主表面44具有相同的尺寸和形状，并且以对齐的方式安装在电绝缘层50的相对侧上，使得当在垂直于电绝缘层50的主表面的投影中观看时，散热器30的主表面32的任何部分都没有延伸超过PCB40的第二主表面44的周界。这确保了电绝缘层50有足够大的部分延伸超过这些主表面，以抑制浪涌事件期间跨这些主表面的爬电电流的出现。可替代地，散热器30的主表面32可以具有任何形状，使得散热器30的该主表面可以安装在电绝缘层50上，使得当在垂直于电绝缘层50的主表面的投影中观看时，散热器30的主表面32的任何部分都没有延伸超过PCB 40的第二主表面44的周界。

电绝缘层50的尺寸被确定为使得具有宽度W的边缘51延伸超过与PCB 40的第二主表面44的接触区域52。该宽度W可以是恒定的宽度或者可以是可变的宽度。在这两种情况下，边缘51的最小宽度W至少为如设于瑞士日内瓦的国际电工委员会发布的IEC60598-1:2014标准所定义的灯具的RMS工作电压的爬电距离；参见本标准的第11章，特别是表11.1和11.2。

为了排除环境条件变化等危及由电绝缘层提供的电绝缘的风险，其边缘的最小宽度可以是爬电距离和具有超过1的值的安全比例因子的乘积。该值优选在2-4的范围内，以提供超过推荐爬电距离的安全容差。例如，安全比例因子可以是2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4.0，当然也可以考虑其他值。当灯具的RMS操作电压在200-250 V的范围内时，例如为220 V、230 V或240 V时，最小宽度（W）可以至少为5 mm，优选至少为8 mm。

这确保当在PCB 40的屏蔽元件（例如金属芯41）上存在电荷时，由在绝缘层50上滑动的电子形成的从PCB 40到外壳20的金属部分21的触摸电流不超过700 μA，从而防止在这种情况下触摸外壳20的金属部分21的人暴露于特别明显的电击。更一般地说，当散热器30的主表面32和PCB 40的第二主表面44中的一个大于另一个时，边缘W由两个表面中较大的一个限定。

由于电绝缘层50可以充当PCB 40和散热器30之间的热障，所以，为了限制其热阻，电绝缘层50优选具有小于1 mm的厚度。为了使这种电绝缘层50在共模浪涌事件的情况下在散热器30和PCB 40之间提供足够的电绝缘，电绝缘层50优选地由基本上气密的材料制成，以便防止电弧放电路径通过贯穿电绝缘层50的缺陷等中的空气形成。相反，如前所述，这种电弧放电路径可以跨窄点P形成，从而保护PCB 40和其上的部件以免暴露于这种浪涌事件。任何合适的电绝缘材料都可以被考虑用于电绝缘层50。这种合适材料的非限制性示例包括聚酰亚胺膜或带，诸如杜邦公司制造的Kapton®，和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或带，诸如杜邦公司制造的Melinex®，它们具有的优点是，在由这种材料制成的电绝缘层50的层厚度在100-400 μm范围内时，可以实现对高达约12 kV的共模浪涌事件的充分电绝缘，尽管当然也可以考虑其它材料。电绝缘层50优选由刚性材料制成，使得边缘51基本保持其形状。然而，电绝缘层50可能发生一些翘曲或下垂，特别是在边缘51包括如前所述的安全容差的情况下。

然而，如果电绝缘层50的边缘51与外壳20的金属部分21物理接触，则该金属部分21在充电时可能导致沿着边缘51的电场增强效应，这可能导致沿着该路径形成相当大的电流，这显然是不期望的。为此，电绝缘层50的边缘51与外壳20的金属部分21在空间上被高度H至少为1 mm的空气间隙（例如高度H在1-2 mm范围内的气隙）分开。这有效地抑制了这种电场增强效应。气隙可以与其他电绝缘材料相组合，以形成用于抑制这种电场增强效应的电介质堆叠，尽管在这种电介质堆叠中，仍然优选如上所述确定气隙的尺寸。

通过由这种相对薄的电绝缘层50将PCB 40与散热器30分开而将PCB40相对于散热器30附接的一个特别的优点在于，由于散热器30没有被电绝缘材料包围并且至少部分地暴露于外部世界（例如通过其延伸超过外壳20的金属部分21的部分31），所以实现了对PCB 40上的至少一个光引擎45的特别有效的热管理。然而，为了保持PCB 40对前述共模浪涌的鲁棒性，包括透镜板70（当存在时）的PCB 40需要使用电绝缘的固定布置来附接到散热器30和/或散热器30周围的金属部分21（在散热器30的主表面32具有比PCB 40的第二主表面44更小的面积的情况下）。

为此，提供了至少一个固定布置，并且通常是多个固定布置，其具有形成散热器30的一部分或者固定在散热器30的区域中或散热器周围的外壳20的金属部分21的区域中的第一部件，以及固定在第一部件中并延伸穿过电绝缘层50、PCB 40以及透镜板70（如果存在的话）的第二部件，其中第一部件和第二部件中的至少一个由电绝缘材料制成，诸如塑料材料，并且其尺寸被设计成使得当金属部分21暴露于前述共模浪涌事件时，电绝缘材料防止这种共模浪涌行进穿过固定布置并到达有源部件，诸如PCB 40上的至少一个光引擎45或电连接到PCB 40的任何部件。第二部件可以成形为使得第二部件在远离第一部件的末端包括头部，例如螺钉的头部等，该头部与PCB 40的第一主表面42或透镜板70接合，使得PCB 40和透镜板70（如果有的话）被相对于包括散热器30的外壳20的金属部分21固定，或者可替代地，第三部件（诸如锁定螺母等）与第二部件接合，以便将PCB 40和透镜板70（如果存在的话）相对于包括散热器30的外壳20的金属部分21固定。

图4示意性地描绘了这种电绝缘固定布置的第一示例性实施例，在该示例性实施例中，该电绝缘固定布置包括在散热器30的凹槽33内的由电绝缘材料（诸如塑料材料）制成的第一部件90，尽管如前所述，凹槽33同样可以形成在散热器30周围的外壳20的金属部分21的一部分中。该实施例中的第二部件100是延伸穿过PCB 40和电绝缘层50的金属螺钉，并且包括在其外表面上的螺纹102，该螺纹102与第一部件90的内表面上的螺纹92接合。在该实施例中，第一部件90是安装部件，其可以是可变形的，以便在凹槽33中实现单向适配。例如，凹槽33和第一部件90通常可以具有T形或允许第一部件90强制变形的任何其他合适的形状，使得第一部件90可以插入到凹槽33中，而凹槽33和第一部件90的形状使得只要没有相当大的力施加在第一部件90上，就可以防止第一部件90从凹槽33释放。以这种方式，确保了在灯具10的寿命期间提供机械稳定且耐用的固定布置。

由于这个原因，第二部件100（这里作为非限制性示例为螺钉）优选地由金属制成，因为塑料螺钉往往具有较差的机械稳定性，特别是当灯具10在使用期间暴露于大的温度范围时，这可能导致这种塑料螺钉过度收缩或膨胀，这可能导致PCB 40在这种固定布置失效时从散热器30释放。然而，众所周知，可以提供具有良好机械稳定性的诸如螺钉的电绝缘固定构件，例如具有诸如玻璃芯的加强芯的塑料螺钉，并且这种机械稳定的电绝缘固定构件同样可行，尽管金属固定构件可能使用起来更便宜。在第二部件100是电绝缘部件的情况下，第一部件90可以是导电的，并且集成到散热器30或外壳20的金属部分21的周围部分。例如，在这种情况下，凹槽33可以在其内表面上包括螺纹，以将第二部件100固定在凹槽33中。代替螺钉，第二部件100可替代地可以是与弹簧、夹具等接合的销，来用于将PCB 40和电绝缘层50相对于外壳20的金属部分21中的散热器30固定。

在电绝缘的第一部件90和金属的第二部件100的情况下，第一部件90的面向凹槽33的上部的部分（即远离电绝缘层50的部分）具有至少1.5 mm的最小厚度D1，以防止第一部件90在金属部分21（例如散热器30）暴露于先前描述的共模浪涌事件期间或当PCB 40变得带电时发生电击穿，例如在这种共模浪涌事件期间，以防止形成从PCB 40通过金属第二部件100到外壳20的电路径。出于同样的原因，第一部件90与电绝缘层50的接触表面具有至少2 mm的截面宽度D2

这种固定组件可以以任何合适的方式组装。例如，组装过程可以通过铣削或以其他方式形成凹槽33开始，之后可变形安装部件90被压入凹槽33中。接下来，形成包括电绝缘层50和PCB 40并且可选地包括透镜板70的堆叠，该堆叠包括与一个或多个凹槽33对齐的一个或多个通孔。通过将第二部件100延伸穿过这些通孔并将它们固定在凹槽33内的可变形安装部件90中，该堆叠随后被相对于包括散热器30的外壳20的金属部分21固定。

在PCB 40是MCPCB的情况下，可能期望确保沿着可变形的第一部件90从PCB 40到凹槽33的空气路径被密封，以进一步降低沿着这种空气路径形成电弧放电路径的风险。换句话说，可变形的第一部件90和电绝缘层50之间的界面优选制成为基本气密的。在图5示意性描绘的示例性实施例中，这可以通过提供可变形突起94来实现，例如可变形环等，其可以具有任何合适的形状，诸如朝向电绝缘层50的渐缩或尖头形状，当包括电绝缘层50和PCB40（并且可选地包括透镜板70）的堆叠在组装期间被第二部件100压靠在可变形的第一部件90上时，该可变形突起94变形，例如被压缩。应当理解，可变形的第一部件90和电绝缘层50之间的气密布置不一定限于该示例性实施例，并且这种气密布置可以以任何合适的方式实现。

图6示意性地描绘了这种电绝缘固定布置的另一示例性实施例，在该示例性实施例中，其包括在散热器30的凹槽33内的由电绝缘材料（诸如塑料材料）制成的第一部件90，尽管如前所述，凹槽33同样可以形成在散热器30周围的外壳20的金属部分21的一部分中。在该实施例中，第一部件90是模制在第二部件100上的塑料部件，这里是具有带螺纹的外表面102的金属销，其中第二部件100延伸穿过图6中以非限制性示例的方式呈现的电绝缘层50、PCB 40和透镜板70中的前述通孔，其中带螺纹的第三部件110（诸如锁定螺母）与带螺纹的第二部件100的远离第一部件90的部分接合，以将该堆叠相对于散热器30定位。重申的是，第二部件100不必须是带螺纹的部件，而是可以被设计成与弹簧、夹具等形式的第三部件110相互作用。由于这种固定布置本身是众所周知的，因此为了简洁起见，不再进一步详细解释。

为了将包覆成型的第一部件90机械地固定在凹槽33内，凹槽33的（多个）内侧表面可以包括一个或多个延伸到凹槽33中的肋或压纹35，使得在将包覆成型的第一部件90插入到凹槽33中时，这些肋或压纹35嵌入包覆成型的第一部件90内，从而将该部件固定到凹槽33中。这具有进一步的优点，即实现了凹槽33的侧壁和包覆成型的第一部件90之间的紧密相互作用，这提高了机械稳定性并降低了在包覆成型的第一部件90和凹槽33之间形成电弧放电路径的风险。

在实施例中，间隙37可能存在于包覆成型的第一部件90的上表面93和凹槽33的顶部之间，以允许包覆成型的第一部件90的膨胀，例如热膨胀或由包覆成型的第一部件90的吸水导致的膨胀，从而提高包括电绝缘层50、PCB 40和可选的透镜板70的堆叠的固定布置相对于散热器30的机械稳定性。

这种固定组件可以以任何合适的方式组装。例如，组装过程可以通过铣削或以其他方式形成凹槽33开始，之后，可变形安装部件90被模制在第二部件100上，并且所得结构被压入到凹槽33中。接下来，形成包括电绝缘层50和PCB 40并且可选地包括透镜板70的堆叠，该堆叠包括与一个或多个凹槽33对齐的一个或多个通孔。如前所述，通过将第二部件100延伸穿过这些通孔并将第三部件110（通过非限制性示例的方式，诸如锁定螺母）固定在每个第二部件100上，该堆叠随后相对于包括散热器30的外壳20的金属部分21被固定。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例，而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的单词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件来实现。在列举了几个构件的设备权利要求中，这些构件中的几个可以由同一个硬件项来实现。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (17)

1.一种灯具（10），包括：

外壳（20），具有金属部分（21），并包含电气部件布置，所述电气部件布置包括印刷电路板（40），所述印刷电路板具有承载至少一个光引擎的第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面；

散热器（30），暴露在所述金属部分内，所述散热器具有面向所述第二主表面的另一主表面；

电绝缘层（50），位于所述另一主表面和所述第二主表面之间，并且具有延伸超出所述第二主表面和所述另一主表面中的每一个最小宽度（W）的边缘（51），所述边缘通过具有最小高度（H）的气隙与所述金属部分分开；和

至少一个电绝缘固定布置（90，100，110），延伸穿过所述印刷电路板和所述电绝缘层，将所述印刷电路板固定到所述金属部分。

2.根据权利要求1所述的灯具，其中所述最小宽度（W）至少与所述灯具的RMS工作电压的爬电距离相匹配，如同在标准IEC605981:2014中所定义的那样。

3.根据权利要求2所述的灯具，其中所述最小宽度（W）是所述爬电距离和安全比例因子的乘积，所述安全比例因子的值超过1。

4.根据权利要求3所述的灯具，其中所述值在2-4的范围内。

5.根据权利要求2或3所述的灯具，其中当所述RMS操作电压在200-250 V的范围内时，所述最小宽度（W）至少为5 mm。

6.根据权利要求2或3所述的灯具，其中当所述RMS操作电压在200-250 V的范围内时，所述最小宽度（W）至少为8 mm。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的灯具，其中所述最小高度（H）在1-2 mm的范围内。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的灯具（10），还包括一对电导体（81，83），所述电导体连接到所述电气部件布置，用于将所述电气部件布置连接到包括中性（N）和带电（L）端子的外部电源，其中所述外壳（20）的所述金属部分（21）被成形为使得所述金属部分包括与所述电导体（81，83）中的一个相距最小距离的限定位置（22）。

9.根据权利要求8所述的灯具（10），其中所述电气部件布置包括连接到所述一对电导体（81，83）的驱动器（60），并且其中所述印刷电路板（40）包括金属芯（41），所述金属芯具有到所述电导体（81，83）中的一个的导电连接（47），所述连接为所述驱动器设旁路。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的灯具（10），其中每个固定布置包括安装在所述金属部分（21）内的凹槽（33）中的第一部件（90）和固定在所述第一部件中并延伸穿过所述电绝缘层（50）和所述印刷电路板（40）的第二部件（100），其中所述第一部件和所述第二部件中的至少一个由电绝缘材料制成。

11.根据权利要求10所述的灯具（10），其中所述第二部件（100）具有延伸穿过所述电绝缘层（50）和所述印刷电路板（40）的螺纹部分（102）。

12.根据权利要求11所述的灯具（10），其中所述第二部件（100）是螺纹销，并且所述第一部件（90）是模制在所述螺纹销上的主体，每个固定布置还包括与所述螺纹销接合的锁定螺母（110）。

13.根据权利要求10所述的灯具（10），其中至少所述第一部件（90）由电绝缘材料制成。

14.根据权利要求13所述的灯具（10），其中所述第一部件（90）具有面向所述金属部分（21）的端面（93），并且其中在所述端面和所述金属部分之间存在间隙（37）。

15.根据权利要求13或14所述的灯具（10），其中所述第一部件（90）包括面向所述电绝缘层（50）的接触表面，所述接触表面包括接触所述电绝缘层的可变形部分（94）。

16.根据权利要求10所述的灯具，其中每个凹槽（33）包括肋状表面（35）和/或T形，用于将所述第一部件（90）固定在所述凹槽中。

17.根据权利要求1-4中任一项所述的灯具（10），还包括覆盖所述印刷电路板（40）的所述第一主表面上的所述至少一个光引擎（45）的透镜板（70），其中所述至少一个电绝缘固定布置进一步延伸穿过所述透镜板。

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