CN201752148U

CN201752148U - Led灯电源突波能量吸收转移装置

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Publication number: CN201752148U
Application number: CN2010202183790U
Authority: CN
Inventors: 廖顺安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2020-06-08

Abstract

本实用新型一种LED灯电源突波能量吸收转移装置，主要是包括：一交直流转换供电电路，具有一交流输入端及一直流输出端；一大能量突波抑制单元，与交直流转换供电电路的交流输入端串接相连，其内部至少具有二平行电感、多个突波保护元件及一电容所组成；以及，一LED灯，一端设有灯体，一端设有出线，以连接设于交直流转换供电电路的直流输出端上；由此，能增强LED灯的突波防御力，而大幅减少电磁波侵袭及遭受雷击突波的破坏，有效延长正常的使用寿命。

Description

LED灯电源突波能量吸收转移装置

技术领域

本实用新型是关于一种LED灯电源突波能量吸收转移装置的技术领域范畴，尤指其组成的装置可有效将突波能量吸收转移，使LED灯可避免突波干扰而故障，以发挥完善保护的效果。

背景技术

LED灯因具低消耗功率节省能源的优点，只要将110V-220V的AC电源降压、应用半导体元件完成整流与滤除涟波工作，产生DC 3V-12V工作电压与数100mA工作电流即可推动LED，使其正常运作。故LED灯已逐渐取代了传统灯泡或灯管，成为新一代节能省电的照明设备。

传统的LED驱动电路都是采线性供电，直接使用变压器来降压，再经桥式整流电容滤波来达成交流转直流以驱动LED灯点亮的目的，其中变压器构成的电路最大的缺点是体积过于庞大，且电源转换的效率差，同时又容易伴随产生高热的问题。

较先进的LED灯驱动电路则采切换式电源供应，即脉冲波宽调变(PulseWidth Modulator，PWM)电源控制的技术，其优点是电路体积小、转换效率高、空载时耗电小、重量轻、可直接使用交流市电供电做直流输出，然而该种驱动电路相当的脆弱，非常容易受到电力上的瞬间突波高压影响，产生大电流而导致后端的驱动元件或LED灯的损坏，这种情形尤其以设在屋外的LED路灯遭受到突波侵袭损坏最为严重。

现有的屋外LED路灯设备皆采用高架方式建置，并采用单相二线式供电(即由电线杆的地线与火线供电)，但推动LED的低工作电压与低工作电流的电源线路半导体元件，不具备突波干扰免疫能力足以防制大能量的突波；当雷雨时所发生的雷击闪络突波(Lightning Flash Surge，LFS)或电力公司开关操作所产生的电力开关突波(Power Switching Surge，PSS)经常造成LED电源线路半导体元件故障。

而且屋外LED路灯因采用高架方式建置、维修更换必须使用高空作业车，让工程人员处于高空作业，故维修更换实在相当不便。如果屋外LED路灯的电源线路半导体元件的突波干扰免疫能力不足，则LED路灯因突波干扰而故障的频率必然提高，除了造成维修成本增加，还会影响到整个工程品质。

事实上，有关AC电源的突波干扰抑制在ANSI/IEEE C62.41标准中着有规定，对于屋外用电设施必须有能力承受1.2/50μSec，10kV、8/20μSec，5kA组合突波(Combination wave)的冲击。然而，对此要求，现有LED灯驱动电路过去所采用的突波残存电压(Surge remnant voltage)抑制技术，对于仅能承受50A突波电流的半导体元件而言，不论是并联方式或串联方式皆无法有效达到突波能量转移效果，这才是让LED路灯的电源线路半导体元件在突波干扰免疫能力保护上始终受到限制无法提升的真正主因。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种LED灯电源突波能量吸收转移装置，其有鉴于上述现有LED灯的电源线路半导体元件的突波干扰免疫能力不足所衍生的各项缺点，及户外LED灯所述如何处理1.2/50μSec，10kV、8/20μSec，5kA组合突波冲击，才能不受干扰，经不断努力研究开发与实际经过1.2/50μSec，10kV、8/20μSec，5kA组合突波冲击测试后，终于完成本实用新型。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种LED灯电源突波能量吸收转移装置，其包括：

一交直流转换供电电路，具有一交流输入端及一直流输出端，在所述交流输入端与直流输出端之间，至少接设有变压器、桥式整流器、稳压元件及电容，将交流电整流成直流电输出；

一大能量突波抑制单元，与所述交直流转换供电电路的交流输入端串接相连，其内部至少具有二平行电感、多个突波保护元件及电容所组成；以及，

一LED灯，一端设有灯体，一端设有出线，以连接设于所述交直流转换供电电路的直流输出端上。

较佳的实施方式中，所述大能量突波抑制单元的细部组成，是在所述二平行电感的前后两端呈交差配置连接设有前述二突波保护元件，用以吸收一定比率的突波能量，而所述前述电容则串接设于所述二平行电感之后；另外，在所述二只平行电感的前后两端，与进一步所设地线之间配置具有相同规格的前述四只突波保护元件。

较佳的实施方式中，所述大能量突波抑制单元前端串接一突波保护元件、及一气体放电管，以构成两阶突波抑制结构。

较佳的实施方式中，所述交直流转换供电电路及大能量突波抑制单元分设于相同电路板或不同电路板上再以插脚或跳线相连，并同设于一外护壳体中，所述外护壳体包括：一凹型上盖及其对组的底盘，组成的外护壳体两端各具有一出线孔。

较佳的实施方式中，所述交直流转换供电电路，为切换式供电电路，进一步包括：一PWM振荡控制单元，串接于前述变压器一次侧输入端及一反馈及过载保护单元，连接设于前述变压器二次侧，其中所述PWM振荡控制单元由一PWM功率因数控制IC1、一场效晶体管Q1及一光耦合器的接收端PC1A所组成；所述反馈及过载保护单元，由一电压比较电路IC2及光耦合器的发送端PC1B所组成，并连接至直流输出端，保护后端的LED灯。

较佳的实施方式中，所述LED灯为一户外LED路灯。

由此，能增强LED灯(尤其是户外的LED路灯)的突波防御力，而大幅减少流入的突波能量，降低突波残存电压，并将突波能量以电压形态进行转换，以突波能量处理为手段，将突波瞬间能量吸收后，在数个AC电源周期中，释放回AC电源波形，在AC电源微幅上升的过程中将突波能量消除，使进入LED灯的电源线路半导体元件的残存突波能量几乎消失，达到完全的保护效果，避免LED灯遭受电磁波或雷击突波侵袭的破坏，有效延长正常的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的方块图；

图2是本实用新型采用线性式交直流转换供电的电路图；

图3是本实用新型采用交换式交直流转换供电的电路图；

图4是本实用新型设于同一电路板的平面外观图；

图5是本实用新型设有单一外护壳体的立体外观图；

图6是本实用新型分设于不同电路板的方块图；

图7是本实用新型分设于不同电路板的应用例图。

附图标记说明：10-交直流转换供电电路；11-交流输入端；12-直流输出端；13、13’-变压器；14、14’-桥式整流器；15、15’-稳压元件；16、16’-电容；17-PWM振荡控制单元；18-反馈及过载保护单元；20-大能量突波抑制单元；21-电感；22-突波保护元件；23-电容；24-地线；25-突波保护元件；26-突波保护元件；27-气体放电管；30-屋外LED路灯；31-灯体；32-出线；40-电路板；45-电路板；50-外护壳体；51-上盖；52-底盘；53-出线孔。

具体实施方式

为使贵审查委员方便了解本新型的内容，及所能达成的功效，兹配合图示列举具体实施例，详细说明如下：

请参阅图1～3所示，本实用新型一种LED灯电源突波能量吸收转移装置，主要包括有至少一交直流转换供电电路10、一大能量突波抑制单元20、及一LED灯30，(图示中为一LED路灯，但实际应用并不以此为限)；其中，

所述交直流转换供电电路10，具有一交流输入端11及一直流输出端12，而基本上于交流输入端11与直流输出端12之间，可接设线性式或切换式供电电路均可，若采用线性式供电电路其至少包含：变压器13、桥式整流器14、稳压元件15(如稳压IC或齐纳二极管)及电容16等(如图2)，以便将交流电整流成直流电输出。而采用切换式供电电路，则除了包含：桥式整流器14’、变压器13’、稳压元件15’及电容16’等之外，还进一步包含PWM振荡控制单元17及一反馈及过载保护单元18(如图3)。其中，

所述PWM振荡控制单元17主要由一PWM功率因数控制IC1、一场效晶体管Q1及一光耦合器的接收端PC1A所组成，所述场效晶体管Q1是串接于所述T1变压器13’的一次侧输入端，所述PWM功率因数控制IC1是接受光耦合器的接收端PC1A的接收讯号控制输出一振荡讯号至所述场效晶体管Q1，用以驱动T1变压器13’的二次侧输出端输出高频振荡方波。

所述反馈及过载保护单元18，连接设于前述变压器二次侧，主要由一电压比较电路IC2及光耦合器的发送端PC1B所组成，并连接至直流输出端12，用以比较直流输出端12是否过载(低于额定电压)或发生高压输出(超出额定电压)，以保护后端的LED灯30，当有过载发生时，所述电压比较电路IC2会侦测输出电压低于额定电压，通过光耦合器的发送端PC1B反馈至光耦合器的接收端PC1A，控制所述PWM振荡控制单元17停止振荡，直到输出电压回到额定电压时，继续振荡输出稳定的直流电压。

而所述大能量突波抑制单元20，是设与交直流转换供电电路10的交流输入端11串接相连，其内部至少具有二平行电感21、多个突波保护元件22及一电容23所组成；其中所述二平行电感21是供突波能量暂存，并将突波能量转换成电压形态；在二平行电感21的前后两端呈交差配置连接设有二突波保护元件22，用以吸收一定比率的突波能量；而所述电容23则串接设于二平行电感21之后，用以将突波能量转换的电压作充放控制；另外在二只平行电感21的前后两端，与地线24之间分别配置连接四只相同规格的突波保护元件25，使装置对于由地线24耦合的突波能具有等电位效果。

实施时，还可进一步在大能量突波抑制单元20的二只平行电感21前端串接一突波保护元件26、及一气体放电管27(gas Tube)，以构成两阶突波抑制结构，提升突波抑制效果。

所述LED灯30，一端设有灯体31，一端设有出线32，以连接设于交直流转换供电电路10的直流输出端12上。

由此，如图1所示，可将大能量突波抑制单元20及交直流转换供电电路10，以串联方式设在LED灯30对外出线32与市电之间，增强LED灯30(尤其是户外的LED路灯)的突波防御力，而大幅减少流入的突波能量，降低突波残存电压，将突波能量以电压形态进行转换，并消除、降低突波释放能量时所产生的电磁脉冲波。以突波能量处理为手段，将突波瞬间能量吸收后，在数个AC电源周期中，释放回AC电源波形，在AC电源微幅上升的过程中将突波能量消除，使进入电源线路半导体元件的残存突波能量几乎消失，其成品并实际经过1.2/50μSec，10kV、8/20μSec，5kA组合突波冲击测试后，确实可达到完全的保护效果，避免LED灯30遭受电磁波或雷击突波侵袭的破坏，有效延长正常的使用寿命，故可避免现有屋外LED路灯因设计不善又架高安装于屋外，容易损坏造成维修不便及增加成本的问题。

另外，本实用新型制造时可具有各种不同实施态样，譬如，图4、5可将交直流转换供电电路10及大能量突波抑制单元20同设于一电路板40上，再装设于一外护壳体50内，其是包括一凹型上盖51及其对组的底盘52，且所述组成的外护壳体50两端各具有一出线孔53，以便交流输入端11与直流输出端12外拉接线用与LED灯30的出线32相连接。

或如图6、7所示，本实用新型制造时亦可将交直流转换供电电路10及大能量突波抑制单元20分设于二不同电路板40、45上，居中再插pin或跳线相连，而且两电路板40、45可同装设于一外护壳体50内，所述组成的外护壳体50两端同样各具有一出线孔53，以便交流输入端11与直流输出端12外拉接线用与LED灯30的出线32相连接。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种LED灯电源突波能量吸收转移装置，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述LED灯电源突波能量吸收转移装置，其特征在于，所述大能量突波抑制单元的细部组成，是在所述二平行电感的前后两端呈交差配置连接设有前述二突波保护元件，用以吸收一定比率的突波能量，而所述前述电容则串接设于所述二平行电感之后；另外，在所述二只平行电感的前后两端，与进一步所设地线之间配置具有相同规格的前述四只突波保护元件。

3.根据权利要求2所述LED灯电源突波能量吸收转移装置，其特征在于，所述大能量突波抑制单元前端串接一突波保护元件、及一气体放电管，以构成两阶突波抑制结构。

4.根据权利要求1、2或3所述LED灯电源突波能量吸收转移装置，其特征在于，所述交直流转换供电电路及大能量突波抑制单元分设于相同电路板或不同电路板上再以插脚或跳线相连，并同设于一外护壳体中，所述外护壳体包括一凹型上盖及其对组的底盘，组成的外护壳体两端各具有一出线孔。

5.根据权利要求4所述LED灯电源突波能量吸收转移装置，其特征在于，所述交直流转换供电电路，为切换式供电电路，进一步包括：一PWM振荡控制单元，串接于前述变压器一次侧输入端及一反馈及过载保护单元，连接设于前述变压器二次侧，其中所述PWM振荡控制单元由一PWM功率因数控制IC1、一场效晶体管Q1及一光耦合器的接收端PC1A所组成；所述反馈及过载保护单元，由一电压比较电路IC2及光耦合器的发送端PC1B所组成，并连接至直流输出端，保护后端的LED灯。

6.根据权利要求4所述LED灯电源突波能量吸收转移装置，其特征在于，所述LED灯为一户外LED路灯。