CN202333785U - Led路灯驱动电源防雷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种LED路灯防雷装置，其特点是：在LED驱动电源的交流输入电源电路中的火线和零线之间设有第一级差模防雷保护电路及LED显示、在火线和地线之间设有第二级共模防雷保护电路、在零线和地线之间设有第三级共模防雷保护电路，在火线和零线之间设有第四级共模防雷保护+失效遥信告警电路，利用带干接点的温度保险丝，在压敏失效时产生一个常闭转常开的信号，向远程发出告警或指令。

Description

LED路灯驱动电源防雷装置

技术领域

本实用新型涉及保护LED路灯领域，具体地说，本实用新型涉及一种LED路灯驱动电源防雷装置。

背景技术

现代社会，节能环保已成为人了门越来越关注的话题，LED以安全性高、能耗少、适用性强、可多色发光、杭震、寿命长、环保、响应速度快等优点作为新型光源在照明领域的应用越来越广泛，LED路灯遭受到雷击的可能性较大，如不采取防雷措施，易导致LED路灯不能正常上作，甚至损坏或烧毁LED路灯，从而带来经济损失。近年来全国安装的LED路灯有相当一部分都出现了这类问题。

目前市面上的LED路灯在防雷方面，防雷保护器结构简单，大多采用在电源上加浪涌吸收电路，一般采用传统的真空放电管+压敏电阻防雷办法，防雷等级较低，一但遭遇雷击破坏后，自身不容易恢复，可使照明系统瘫痪，严重的可使相当长的路段照明失效，造成交通隐患，同时增加灯体的维修费用。防雷器损坏后还得请专业人员来更换整个避雷器，十分麻烦，不利推广使用。

氧化锌压敏电阻(简称MOV)，它以其优越的非线性伏安特性，广泛用作线路、设备及元器件的过电压保护和浪涌吸收元件。氧化锌压敏电阻虽有卓越的功能和作用，但是它在各种应力的作用下，总是会失效的，而它的失效模式，多为短路失效模式。当氧化锌压敏电阻遭受到脉冲电流重复作用会造成氧化锌压敏电阻的高阻的晶界层一个接一个地逐渐受到破坏，氧化锌压敏电阻的本体温度不断升高，随着温度的升高，又使得漏电流更加增大，会形成一种恶性循环，致使氧化锌压敏电阻形成高阻抗短路失效，最终都会使氧化锌压敏电阻发生短路。如果没有有效的迅速的保护措施，将失效了的氧化锌压敏电阻及时的从线路中脱离，会造成整个供电线路的短路事故，并引起着火或爆炸。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可避雷、高稳定性、高可靠性及具有显示、带遥信的LED路灯防雷装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种LED路灯防雷装置，其特点是：在LED驱动电源的交流输入电源电路中的火线和零线之间设有第一级差模防雷保护及发光二极管指示电路、在火线和地线之间设有第二级共模防雷保护电路、在零线和地线之间设有第三级共模防雷保护电路，在火线和零线之间设有第四级差模防雷保护及失效遥信告警电路，利用带干接点的温度保险丝，在压敏失效时产生一个常闭转常开的信号，向远程发出告警或指令。

所述LED路灯防雷装置(1)包括有交流输入电源电路中的火线(L)、零线(N)和地线(G)，火线(L)经PPTC器件(1)与带温度保护的第一氧化锌压敏电阻(3)与零线(N)相连接，组成第一级差模保护和氧化锌压敏电阻失效切除及LED显示电路；火线(L)经PTC电阻与带温度保护的第二氧化锌压敏电阻(6)通过放电管(12)与地线(G)相连接，组成第二级共模保护电路；零线(N)经PTC电阻与带温度保护的第三氧化锌压敏电阻(9)通过放电管(12)与地线(G)相连接，组成第三级共模保护电路；火线(L)经PTC电阻与带温度保护和带遥信控制的第四氧化锌压敏电阻(13)与零线(N)相连接，组成第四级共模保护和遥信电路；遥信输出通过节点(16)输出，通过四级保护电路后的输出接入LED驱动电源(18)的输入端，LED驱动电源(18)输出送入LED路灯灯模组提供直流工作电源。

所述LED路灯防雷装置(1)与LED路灯驱动电源(18)是分开的两部分，两部分通过连接端子进行连接，方便用户根据需要进行选择，同时方便维修、更换、安装。

本实用新型在受到遭遇雷击后不会受到破坏并能够自动恢复，所设计的浪涌吸收模块可实现ns级的动作速率、15-30KA瞬态μs级浪涌电源的保护能力，具有结构简单、价格低，使用安全可靠、可现场更换、维护方便等优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电路原理图。

图3为带温度保护的氧化锌压敏电阻正常工作LED显示图。

图4为带温度保护的氧化锌压敏电阻在受到浪涌电压侵入时的LED显示图。

图5为带温度保护的氧化锌压敏电阻在未受到浪涌电压侵入时的电流流向图。

图6为带温度保护的氧化锌压敏电阻在受到浪涌电压时的电流流向图。

图7为带温度保护的氧化锌压敏电阻在在MOV失效时的等效图。

图8为带温度保护的氧化锌压敏电阻遥信输出示意图。

具体实施方式

下面首先结合附图2和实施例对本实用新型作进一步说明。如图2所示LED路灯驱动电源防雷装置(1)，包括串接在电路中的PPTC器件(2)，传统保险丝作为过流保护，仅能保护一次，烧断了就需更换。而作为新型PPTC器件器件能在电流浪涌过大、温度过高时对电路起保护作用。在正常情况下，其阻值很小，损耗也很小，不影响电路正常工作；但若有过流(如短路)发生，其温度升高，它的阻值随之急剧升高，达到限制电流的作用，避免损坏电路中的元器件。当故障排除后，PPTC器件的温度自动下降，又恢复到低阻状态，因此选择PPTC器件是为了发挥它过流保护、自动复原双重功能。

在附图2中交流输入电源火线(L)与PPTC器件(2)的一端相连，PPTC器件(1)的另一端与带温度保护的第一氧化锌压敏电阻(3)与零线(N)相连接，组成第一级差模保护电路，金属氧化物压敏电阻器(MOV)，简称为压敏电阻器，它以其优越的非线性伏安特性，广泛用作线路、设备及元器件的过电压保护和浪涌吸收元件。MOV虽有卓越的功能和作用，但是它在各种应力的作用下，总是会失效的，而它的失效模式，多为短路失效模式。失效最终都会使MOV发生短路。如果没有有效的迅速的保护措施，将失效了的MOV及时的从线路中脱离，会造成整个供电线路的短路事故，并引起着火或爆炸。(3)就是带合金型温度保险丝的压敏电阻，(4)是合金型温度保险丝，(5)是氧化锌压敏电阻，它们组合在一起能避免因MOV劣化、失效产生过热而产生的火灾隐患。保护原理是这样的：温度保险丝(TCO)与氧化锌压敏电阻(MOV)串联在一起的，温度保险丝(TCO)需要承受的脉冲电流(应与MOV的最大承受电流值相当)，当氧化锌压敏电阻(MOV)达到某一温度时，温度保险丝(TCO)就迅速熔断，这样就切断了氧化锌压敏电阻(MOV)的电流通路，避免了氧化锌压敏电阻(MOV)的继续发热，这就能对氧化锌压敏电阻(MOV)的着火起到了防护作用。当氧化锌压敏电阻(MOV)的温度下降到某一数值后温度保险丝(TCO)复位。(17)是温度和氧化锌压敏电阻失效切除LED显示电路，在防雷装置处于正常工作状态时，交流电源从(L)输入，经过PPTC器件(2)、合金型温度保险丝(4)加到(17)温度和氧化锌压敏电阻失效切除LED显示电路上，经(17)中的二极管(D)整流、电阻(R)限流降压使得发光二极管(LED)亮，此时氧化锌压敏电阻(5)处于高阻状态，电流不会流过它。当受到雷击有脉冲大电流输入后，氧化锌压敏电阻(5)处于低阻阻状态，大电流经PPTC器件(2)、合金型温度保险丝(4)、氧化锌压敏电阻(5)到(N)，此时温度和氧化锌压敏电阻失效切除LED显示电路(17)无电流通过使得发光二极管(LED)熄灭。

在附图2中交流输入电源火线(L)与PPTC器件(2)的一端相连，PPTC器件(2)的另一端与带温度保护的第一氧化锌压敏电阻(3)与零线(N)相连接，组成第一级差模保护电路，同时PPTC器件(2)的另一端与带温度保护的第二氧化锌压敏电阻(6)通过放电管(12)与地线(G)相连接，与零线(N)相连接，组成第二级共模保护电路。当有雷击发生时，交流输入电源线在瞬间内感应到相当强度的脉冲电压和电流在经过第一级差模保护电路后通过带温度保护的第二氧化锌压敏电阻(6)中的(7)温度保险丝(TCO)、(8)氧化锌压敏电阻(MOV)再经过放电管(12)与地线(G)进行泄放，进一步缓解了脉冲电压和电流的强度。温度保险丝(TCO)(7)的作用仍然是对氧化锌压敏电阻(MOV)(8)进行保护，放电管(12)两端的电压高过其保护规格值时，其内部会出现短路现象，并吸收掉输入的过高压。

在附图2中交流输入电源零线(N)与带温度保护的第三氧化锌压敏电阻(9)相连，再通过放电管(12)与地线(G)相连接，它们组成了第三级共模保护电路，当有雷击发生时，交流输入电源线在瞬间内感应到相当强度的脉冲电压和电流在经过第一级差模保护电路后通过带温度保护的第三氧化锌压敏电阻(9)中的(10)温度保险丝(TCO)、(11)氧化锌压敏电阻(MOV)再经过放电管(12)与地线(G)进行泄放，再进一步缓解了脉冲电压和电流的强度。温度保险丝(TCO)(10)的作用仍然是对氧化锌压敏电阻(MOV)(11)进行保护，放电管(12)两端的电压高过其保护规格值时，其内部会出现短路现象，并吸收掉输入的过高压。

在附图2中交流输入电源火线(L)经过PPTC器件(2)后于带温度保护的第四氧化锌压敏电阻(13)相连，它们组成了差模保护电路。温度保险丝(TCO)(14)的作用仍然是对氧化锌压敏电阻(MOV)(15)进行保护，(16)是干接点，当氧化锌压敏电阻(MOV)(15)失效后，(16)干接点闭合，此信号用于遥信。

图3为带温度保护的氧化锌压敏电阻正常工作LED显示图，从图中可以看到在未受到浪涌电压侵入时电流从L端输入经PPTC器件从a流入b流出，此时氧化锌压敏电阻c呈现高阻电流则通过二极管D整流电阻R降压限流和发二极管LED流向N形成一个回路，LED发光。

图4为带温度保护的氧化锌压敏电阻在受到浪涌电压侵入时的LED显示图，从图中可以看到在浪涌电压作用下MOV从高阻状态转为低阻状态近似于短路，电流从L端输入经PPTC器件从a流入b流出，由于此时氧化锌压敏电阻c近似于短路所以电流通过MOV到N，发光二极管支路由于无电流通过则LED熄灭。

图5为带温度保护的氧化锌压敏电阻在未受到浪涌电压侵入时的电流流向图，在图中看到在交流正半周时电流从L出发经过负载(LED路灯驱动电源)回到N，在交流负半周时电流从N出发经过负载(LED路灯驱动电源)回到L。

图6为带温度保护的氧化锌压敏电阻在受到浪涌电压时的电流流向图，在图中可以看到在浪涌电流作用下氧化锌压敏电阻呈现低阻近似于短路，浪涌电流通过温度保险丝a经氧化锌压敏电阻b到N。

图7为带温度保护的氧化锌压敏电阻温度保护等效图，在前面曾经提到金属氧化物压敏电阻器(MOV)以其优越的非线性伏安特性，广泛用作线路、设备及元器件的过电压保护和浪涌吸收元件，但是它在各种应力的作用下，总是会失效的，而它的失效模式，多为短路失效模式，最终都会使MOV发生短路。如果没有有效的迅速的保护措施，将失效了的MOV及时的从线路中脱离，会造成整个供电线路的短路事故，并引起着火或爆炸。在图7中可以看到过电压所形成的很强大的脉冲电流流过压敏电阻b使其迅速发热，热量传送到温度保险丝a，当氧化锌压敏电阻b达到某一温度温度保险a就迅速熔断，压敏电阻b无电流流过其温度便不会继续上升。

图8为带温度保护的氧化锌压敏电阻遥信输出示意图。过电压所形成的很强大的脉冲电流流过压敏电阻b使其迅速发热，热量传送到温度保险丝a，当氧化锌压敏电阻b达到某一温度温度保险丝a就迅速熔断，此时干接点c由常闭转为常开，此干接点信号送入远程控制单元d，经过控制器处理可以输出光电报警信号，也可以通过远程进行发送。

Claims (6)

1.一种LED路灯防雷装置其特征在于(1)包括有交流输入电源电路中的火线(L)、零线(N)和地线(G)，火线(L)经PPTC器件(1)与带温度保护的第一氧化锌压敏电阻(3)与零线(N)相连接，组成第一级差模保护和氧化锌压敏电阻失效切除及LED显示电路；火线(L)经PTC电阻与带温度保护的第二氧化锌压敏电阻(6)通过放电管(12)与地线(G)相连接，组成第二级共模保护电路；零线(N)经PTC电阻与带温度保护的第三氧化锌压敏电阻(9)通过放电管(12)与地线(G)相连接，组成第三级共模保护电路；火线(L)经PTC电阻与带温度保护和带遥信控制的第四氧化锌压敏电阻(13)与零线(N)相连接，组成第四级差模保护和遥信电路；遥信输出通过节点(16)输出，通过四级保护电路后的输出接入LED驱动电源(18)的输入端，LED驱动电源(18)输出送入LED路灯灯模组(19)提供直流工作电源。

2.根据权利要求1所述LED路灯防雷装置,其特征在于PPTC器件(1)与LED路灯驱动电源(18)是分开的两部分，两部分通过连接端子进行连接。

3.根据权利要求1所述LED路灯防雷装置,其特征在于第一级差模保护是由带温度保护的第一氧化锌压敏电阻(3)组成。

4.根据权利要求1所述LED路灯防雷装置,其特征在于第二级共模保护电路是由带温度保护的第二氧化锌压敏电阻(6)和放电管(12)组成。

5.根据权利要求1所述LED路灯防雷装置,其特征在于第三级共模保护电路是由带温度保护的第三氧化锌压敏电阻(9)和放电管(12)组成。

6.根据权利要求1所述LED路灯防雷装置,其特征在于第四级差模保护电路是由带温度保护和带遥信控制的第四氧化锌压敏电阻(13)组成。 

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