CN204145859U - 灯串 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种灯串，包括多个灯串联组成的灯串联支路以及连接在灯串联支路与电源插头直接的保护电路。所述保护电路包括二极管整流桥、与所述多个灯串联连接的线路开关、采样电路以及用于在所述采样电压等于或大于一预设电压时控制所述线路开关断开的控制电路。所述控制电路具有一在实现对所述线路开关的开关状态控制的同时通过所述第一和第二电阻从二极管整流桥取电的输出端，该输出端连接线路开关的控制端。本实用新型的灯串仅包括一二极管整流桥、一开关、两个采样电阻和一在线路电流超过预设值时可关断所述开关的控制电路的保护电路，取代了在每个灯上并联电阻或二极管，电路结构更简单，灯串发热量及能耗均大大降低。

Description

灯串

技术领域

本实用新型涉及装饰用灯串，特别涉及一种具有过流保护功能的灯串。

背景技术

灯串被广泛地用于室内室外装饰，是节日庆祝的必备装饰品。灯串主要指串联在一个电回路中的多个灯，每个灯均具有灯珠、固定灯珠的灯座、及实现灯珠与导线电连接的连接座。灯珠可为钨丝灯或LED灯。多个灯之间通过两端固定有金属导电端子的导线段相互串联连接起来。这些导线段的导电端子从连接座底部插入连接座内与灯珠的灯脚电性连接，为灯珠供电。

为了防止固定灯珠的灯座从连接座上脱落后灯串断路失效，市场上出现了一种“聪明灯”，其在灯座上设置有绝缘材料制成的插片，连接座内设置有当插片插入时使金属导电端子电性隔离、当灯座拔出后使金属导电端子电性连接的弹性结构，有效避免灯珠脱离导致线路短路。当灯珠为钨丝灯时，为了防止灯珠因过电流而损坏时灯串断路失效，“聪明灯”的灯珠采用自带保险丝的灯珠，当遭遇过电流时保险丝可将灯珠的灯脚短路，有效避免灯珠损坏但仍在连接座内时线路断路。当“聪明灯”的灯珠为LED灯时，某些LED灯因过电流而损坏，但线路不会断路，但该损坏的一段基本呈短路状态，从而其余正常灯珠任然可点亮。然而，每当损坏或脱落一个灯珠，线路的总电阻即会降低，线路电流增大，当损坏或脱落的灯珠的数量达到一定数量，剩余灯珠的功率就会超过额定功率，易出现集体损坏甚至发生火灾的危险情况。为了避免这种情况的出现，现有“聪明灯”的每个灯珠上并联一个电阻或二极管或两者的组合，从而可采用不具有保险丝的灯珠，当灯珠脱落或损坏时，由电阻或二极管或两者的组合串联在电路中，防止其他正常灯珠的过压现象的发生。然而，在每个灯珠上并联一个电阻或二极管或其他元器件导致灯串的发热量、能量损耗及成本大大升高。因此，有必要提供一种改进的灯串。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种使用元器件少、在线路过电流或过压时会启动保护的灯串。

一种灯串，包括串联连接的多个灯，所述灯的结构的设计使得当灯的灯珠从灯串上脱落或灯珠烧掉时，灯串不断路，且分配至剩余正常工作的灯上的电压升高，其特征在于，所述多个灯组成的串联电路与电源输入端之间还连接有在所述多个灯组成的串联电路的线路电流等于或大于一预设值时电性隔离所述多个灯组成的串联电路和电源输入端的保护电路。所述保护电路包括：

用于将来自所述电源输入端的交流电转换为直流电的二极管整流桥，其正极输出端通过一第一电阻连接所述多个灯组成的串联电路的一端，其负极输出端接地；

线路开关，其与所述多个灯串联连接，其控制端通过一第二电阻与第一电阻和所述多个灯组成的串联电路的连接节点相连；

由第三电阻和第四电阻构成的、用于对所述线路电流进行采样并输出一采样电压的采样电路，其中第四电阻与所述多个灯串联连接，所述第三电阻的一端连接第四电阻的高电压端，第三电阻的另一端作为采样电路的输出端，且所述多个灯、线路开关和第四电阻组成的串联电路的另一端连接二极管整流桥的负极输出端；以及

用于在所述采样电压等于或大于一预设电压时控制所述线路开关断开的控制电路，其具有一在实现对所述线路开关的开关状态控制的同时通过所述第一和第二电阻从二极管整流桥取电的输出端，该输出端连接线路开关的控制端。

优选的，所述线路开关为NPN型三极管，其基极作为其控制端，其集电极与所述多个灯组成的串联电路的另一端相连，其发射极通过第四电阻与二极管整流桥的负极输出端相连。

优选的，所述控制电路包括：

一异常处理电路；

一可提供一基准电压的基准电压源；

一比较放大器，其一个输入端与所述采样电路的输出端相连，其另一输入端接入所述基准电压，其输出端连接所述异常处理电路；以及

一第一开关管，其第一端连接所述线路开关的控制端，其第二端接地，其控制端通过一触发器与异常处理电路相连。

优选的，所述第一开关管为NPN型三极管，其第一端为其集电极，其第二端为发射极，其控制端为基极。

作为一种实施方式，所述多个灯中的至少一部分中的每个灯均包括：

灯珠，其延伸出至少两个灯脚；

灯座，其包括用于收容所述灯珠下部的收容部、连接在收容部下端的导向块、以及从导向块下端向下延伸出的插片，所述至少两个灯脚从所述灯座侧壁上形成的线孔伸出；以及

中空的连接座，其内侧壁上设置有至少两个分隔设置的导电件；所述灯座可分离收容于所述连接座内，所述至少两个分隔设置的导电件分别与对应的灯脚电接触；

每个导电件均包括第一导电部和与第一导电部电连接的第二导电部；所述灯座可分离收容于所述连接座内，所述导电件的第一导电部与对应的灯脚电接触，所述插片将所述至少两个导电件的第二导电部隔开以实现电隔离；当所述灯座脱离连接座，所述至少两个导电件的第二导电部电连接。

优选的，所述灯珠为LED灯。

本实用新型的灯串采用了保护电路，当线路中脱落或烧坏的灯珠的数量达到一定数额，导致线路电流增大到一预设值时，保护电路切断线路供电，避免正常工作的灯珠烧掉或燃烧起火，避免造成进一步损失。当用户更换掉烧坏的灯珠或在缺少灯珠的灯上补充上灯珠后，灯串又可正常使用。所述保护电路仅包括一二极管整流桥、一开关、两个采样电阻和一在线路电流超过预设值时可关断所述开关的控制电路即可取代在每个灯上并联电阻或二极管，电路结构更简单，灯串发热量及能耗均大大降低。本实用新型特别适用于LED灯串。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中灯串的外部结构图。

图2为本实用新型一实施例的灯串中灯的结构原理图。

图3为本实用新型一实施例中灯串的电路结构原理图。

图4为图3中控制芯片的内部电路原理图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本实用新型灯串作进一步详细描述。

图1示出了本实用新型一实施例的串灯，该串灯包括由多个灯串联组成的两个串联支路，这两个串联支路并联连接在电源插头1的输出侧，每个灯串联支路上均连接一保护电路3。可以理解的，本实用新型串灯不仅限于包括两个灯串联支路，还可以包括一个或三个或三个以上，当包括多个灯串联支路时，多个灯串联支路并联连接，每个支路均设置一个保护电路3。保护电路3主要用于在对应的灯串联电路的线路电流等于或大于一预设值时电性隔离灯串联支路和电源插头3，从而保护剩余的正常灯珠。

每个保护电路3设置在一印刷线路板上，印刷线路板封装在一绝缘壳体内。该印刷线路板的一端设置一正极输入端和一负极输入端，线路板另一端设置一正极输出端和一负极输出端。从电源插头伸出的两条电线分别与线路板的正极输入端和一负极输入端相连。线路板的正极输入端和负极输入端相还分别引出一条电线与另一灯串联之路上的保护电路的印刷线路板的正极输入端和一负极输入端相连，以实现两条灯串联支路的并联。线路板的正极输出端和负极输出端分别与多个灯串联组成的串联支路的两端相连。具体的，绝缘壳体上开有线孔，从电源插头伸出的电线以及灯串联支路的电线从线孔插入绝缘壳体并被固定在印刷线路板上，并与线路板上相应的端子电性连接。

灯串联支路中的灯的结构的设计使得当灯的灯珠从灯串上脱落或灯珠烧掉时，灯串不断路，且分配至剩余正常工作的灯上的电压升高。特别的，灯珠采用LED灯。一实施例中，如图2所示，灯串联支路中的每个灯均包括一灯珠51、一收容灯珠51下部的灯座52以及一收容灯座52的连接座53。灯珠51上向下延伸出至少两个灯脚。灯座52包括用于收容灯珠下部的收容部、连接在收容部下端的导向块、以及从导向块下端向下延伸出的插片521。灯珠51的至少两个灯脚512从灯座侧壁上形成的线孔伸出，然后向上弯折，贴在收容部的外壁表面。连接座呈中空状，其内侧壁上设置有至少两个分隔设置的导电件54。灯座可分离收容于连接座内，至少两个分隔设置的导电件分别与对应的灯脚电接触。每个导电件均包括第一导电部和与第一导电部电连接的第二导电部。灯座收容于连接座内时，导电件的第一导电部与对应的灯脚电接触，插片将至少两个导电件的第二导电部隔开以实现电隔离。当灯座脱离连接座时，至少两个导电件的第二导电部电连接。

图3示出了本实用新型优选实施例中灯串的电路结构原理图。其中，保护电路包括二极管整流桥D1、第一电阻R1、第二电阻R2、线路开关Q1、由第三电阻R3和第四电阻R4构成的采样电路、以及由控制芯片U1及直流电容C1组成的控制电路。

二极管整流桥D1用于将来自电源插头的交流电转换为直流电，其正极输出端通过第一电阻R1连接灯串联电路的一端，其负极输出端接地。

本实施例中，线路开关Q1为NPN型三极管，其基极作为其控制端与控制电路相连，其集电极与灯串联电路的另一端相连，其发射极通过第四电阻R4与二极管整流桥D1的负极输出端相连。线路开关Q1的基极还通过第二电阻R2与第一电阻R1和灯串联电路的连接节点相连，从二极管整流桥D1取电。

第三电阻R3和第四电阻R4构成的采样电路用于对灯串联支路的线路电流进行采样并输出一采样电压。其中，第三电阻R3的一端连接第四电阻R4的高电压端，第三电阻R3的另一端作为采样电路的输出端与控制电路相连。

控制芯片U1具有一采样端FB、一接地端GND、一电源端VCC以及上述输出端OC。在控制芯片U1的外部，采样端FB与第三电阻R3的另一端相连，接地端GND接地，电源端VCC通过直流电容C1与接地端GND相连。

图4示出了一优选实施例中控制芯片U1的内部结构原理图。控制芯片U1主要包括一时钟震荡电路、一电源管理电路、一基准电压源UL、一比较放大器U2、一触发器U3和一第一开关管Q2。

其中，时钟震荡电路为芯片内部元件提供时钟信号，虽然图4中仅示出了时钟震荡电路与异常处理电路相连，但本领域技术人员应该明白，时钟震荡电路还为芯片中其他需要时钟信号的元件连接。电源管理电路与输出端OC相连，其通过输出端OC从二极管整流桥D1取电，为芯片内部电路，例如但不限于比较放大器U2、触发器U3、时钟震荡电路和电源端VCC供电，实现自供电功能。基准电压源UL用于提供一基准电压。比较放大器U2的正向输入端与采样端FB相连，其反向输入端接入基准电压，其输出端连接异常处理电路。异常处理电路通过触发器U3连接第一开关管Q2的控制端。第一开关管Q2的第一端连接输出端OC，其第二端连接接地端GND，以在采样电压大于或等于基准电压时导通，使输出端OC接地，以使线路开关Q1截止，断开灯串联支路的环路。优选的，第一开关管Q2采用NPN型三极管，其第一端为其集电极，其第二端为发射极，其控制端为基极。

工作中，当电源插头1插入插座，从市电网络取电，二极管整流桥D1将市电交流电整流为直流电，通过第一和第二电阻R1、R2驱动线路开关Q1导通，灯串联支路上电，灯串点亮。电流流经第四电阻R4，在其上产生一压降，控制芯片U1通过第三电阻R3对该压降进行采样获得一采样电压。比较放大器U2将该采样电压与基准电压源输出的基准电压进行比较。当采样电压小于基准电压时，第一开关管Q2不动作，OC端电压正常，灯串正常点亮。当采样电压等于或大于基准电压时，比较放大器U2输出反向，异常处理电路得到该反向的信号后，以不同时序分别送到触发器U3的R和S端，以将触发器U3的输出端电压锁定至高电平（大于或等于0.7V），从而第一开关管Q2导通，OC端被锁定至低电平（接地），线路开关Q1截止，灯串熄灭。可以理解的，通过合理地配置第四电阻R4、第三电阻R3及基准电压源的参数，可实现当灯串的灯珠脱落或烧掉的数量达到一定值使，比较放大器被触发，实现灯串断电熄灭的目的。

本实施例中，触发器U3采用RS触发器。可以理解的，当电路具有更多的，例如防雷击、电源保护等功能时，还可以采用其他类型的触发器。当比较放大器判断过压时的输出电平类型改变时，第一开关管也可以采用其他类型的开关管。

综上，本实用新型的灯串采用了保护电路，由于采用了基准电压源，使得控制十分精确，当线路中脱落或烧坏的灯珠的数量达到预设的数量，导致线路电流增大到一预设值时，保护电路切断线路供电，避免正常工作的灯珠烧掉或燃烧起火，避免造成进一步损失。当用户更换掉烧坏的灯珠或在缺少灯珠的灯上补充上灯珠后，灯串又可正常使用。保护电路仅包括一二极管整流桥、一开关、两个采样电阻、一直流电容和一芯片即可取代在每个灯上并联电阻或二极管，电路结构更简单，灯串成本、发热量及能耗均大大降低。保护电路没有采用受用寿命短的元器件，例如电解电容等，因此尤其适用于LED灯串。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (6)

1.一种灯串，包括串联连接的多个灯，所述灯的结构的设计使得当灯的灯珠从灯串上脱落或灯珠烧掉时，灯串不断路，且分配至剩余正常工作的灯上的电压升高，其特征在于，所述多个灯组成的串联电路与电源输入端之间还连接有在所述多个灯组成的串联电路的线路电流等于或大于一预设值时电性隔离所述多个灯组成的串联电路和电源输入端的保护电路；所述保护电路包括：

用于将来自所述电源输入端的交流电转换为直流电的二极管整流桥，其正极输出端通过一第一电阻连接所述多个灯组成的串联电路的一端，其负极输出端接地；

线路开关，其与所述多个灯串联连接，其控制端通过一第二电阻与第一电阻和所述多个灯组成的串联电路的连接节点相连；

由第三电阻和第四电阻构成的、用于对所述线路电流进行采样并输出一采样电压的采样电路，其中第四电阻与所述多个灯串联连接，所述第三电阻的一端连接第四电阻的高电压端，第三电阻的另一端作为采样电路的输出端，且所述多个灯、线路开关和第四电阻组成的串联电路的另一端连接二极管整流桥的负极输出端；以及

用于在所述采样电压等于或大于一预设电压时控制所述线路开关断开的控制电路，其具有一在实现对所述线路开关的开关状态控制的同时通过所述第一和第二电阻从二极管整流桥取电的输出端，该输出端连接线路开关的控制端。

2.根据权利要求1所述的灯串，其特征在于，所述线路开关为NPN型三极管，其基极作为其控制端，其集电极与所述多个灯组成的串联电路的另一端相连，其发射极通过第四电阻与二极管整流桥的负极输出端相连。

3. 根据权利要求1所述的灯串，其特征在于，所述控制电路包括：

一异常处理电路；

一可提供一基准电压的基准电压源；

一比较放大器，其一个输入端与所述采样电路的输出端相连，其另一输入端接入所述基准电压，其输出端连接所述异常处理电路；以及

一第一开关管，其第一端连接所述线路开关的控制端，其第二端接地，其控制端通过一触发器与异常处理电路相连。

4. 根据权利要求3所述的灯串，其特征在于，所述第一开关管为NPN型三极管，其第一端为其集电极，其第二端为发射极，其控制端为基极。

5. 根据权利要求3所述的灯串，其特征在于，所述多个灯中的至少一部分中的每个灯均包括：

灯珠，其延伸出至少两个灯脚；

灯座，其包括用于收容所述灯珠下部的收容部、连接在收容部下端的导向块、以及从导向块下端向下延伸出的插片，所述至少两个灯脚从所述灯座侧壁上形成的线孔伸出；以及

中空的连接座，其内侧壁上设置有至少两个分隔设置的导电件；所述灯座可分离收容于所述连接座内，所述至少两个分隔设置的导电件分别与对应的灯脚电接触；

每个导电件均包括第一导电部和与第一导电部电连接的第二导电部；所述灯座可分离收容于所述连接座内，所述导电件的第一导电部与对应的灯脚电接触，所述插片将所述至少两个导电件的第二导电部隔开以实现电隔离；当所述灯座脱离连接座，所述至少两个导电件的第二导电部电连接。

6. 根据权利要求5所述的灯串，其特征在于，所述灯珠为LED灯。