本實用新型涉及照明控制技術領域，特別是涉及一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置和照明設備。

背景技術：

隨著照明領域的迅速發(fā)展，LED路燈、LED隧道燈、LED廠房燈等大功率照明燈具已被廣泛應用，如今LED節(jié)能產品在道路照明的改造上得到了政府及使用方的認可與青睞，大大促進了LED道路照明的發(fā)展。但在LED道路照明、LED工廠照明等實際使用中可以發(fā)現，諸多道路照明電源實際應用狀況不樂觀，LED路燈安裝在戶外，雷擊是一個非常大的危險，輕則導致LED路燈損壞，重則引起火災和人員傷亡，對社會財產產生巨大的損失；工廠照明也會存在超大電機設備的啟停，在電網上產生非常大的電壓波動，往往有超過350V的尖峰脈沖，將LED燈具電源損壞。對LED電源故障的實地勘測綜合分析看，失效品多發(fā)生在雷區(qū)、水域、空曠、在建工廠、在建道路等地方。城市中的LED路燈，主要為雷擊過電壓損壞。由于燈具安裝接地效果不好，造成防雷效果差，影響電源的正常工作；空中的閃電發(fā)射的是一光譜的無線電波，架空的道路燈具和供電線路，是良好的接受天線。這一瞬時差模干擾電壓也可達到數百伏至3000多伏，這一電壓往往會擊穿電子設備的電源電路的電氣間隙，同樣會損壞驅動電路。因此LED路燈的防雷設計，是一個系統工程，需要從供電電網、系統接地到用電設備等全方面進行防雷設計。

在老線路改造LED道路照明的過程中，出現過很多工程事故，因為線路老化，導致零線接觸不好，或者斷開。在加上三相電壓不平衡由此出現相電壓飄高現象，實際工程中出現過300V以上的相電壓，導致整條線路LED路燈損毀現象；還有一種就是施工工地鋪設電纜過小，導致末端電壓過低，損壞燈具的現象，實際針對這種工程故障，僅僅是防雷功能，是無法避免燈具損毀的，防雷器可以避免瞬時的脈沖高電壓，脈沖電壓時間非常短。而如何提供一種解決長時間過電壓、欠電壓、以及脈沖浪涌電壓燒毀負載的方法是當前本領域技術人員所需要克服的難題。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置和照明設備，用于解決現有道路照明設備中只具防雷功能而無法提供一種解決長時間過電壓、欠電壓、以及脈沖浪涌電壓燒毀負載的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供以下技術方案：

一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置，所述裝置包括：AD采樣模塊，用于數字采樣獲取向燈組供電的電源的電壓信號；控制模塊，用于對所述電壓信號進行過壓和欠壓判斷：若所述電壓信號的電壓值保持第一預設時長的大于第一預設值，或者所述電壓信號的電壓值保持第二預設時長的小于第二預設值，則控制斷開所述電源為所述燈組供電；若所述電壓信號的電壓值保持第三預設時長的大于等于第二預設值且小于等于第一預設值，則控制接通所述電源為所述燈組供電。上述裝置可以在出現欠壓或者過壓情況時，有效斷開電源為燈組供電，從而有效保護燈組避免過壓或欠壓對燈組所造成的損壞。

作為上述裝置的優(yōu)選實施方式，其還包括一用于獲取安全電源電壓信號的電源電壓信號獲取電路單元，輸入連接于所述電源，輸出連接于所述AD采樣模塊。

作為上述裝置的優(yōu)選實施方式，所述電源電壓信號獲取電路單元包括順次連接的電壓轉換電路、電壓放大電路及整流濾波電路。

作為上述裝置的優(yōu)選實施方式，所述電壓轉換電路由限流電阻111a、第一電阻111c和電壓互感器111b構成，電壓互感器111b的原邊連接在電源兩端上，限流電阻111a串聯于電源的正極輸入線路上，在電壓互感器111b的副邊兩端并聯第一電阻111c。

進一步地，所述電壓放大電路可以由運算放大器112c、第二電阻112a、第三電阻112b及第四電阻112d構成，其中，運算放大器112c的正相輸入端通過第二電阻112a連接在電壓互感器111b的副邊的一端上，運算放大器112c的反相輸入端通過第三電阻112b連接在電壓互感器111b的副邊另一端上，在運算放大器112c的反相輸入端和輸出端之間還連接有第四電阻112d，同時運算放大器112c還連接于一工作電源和接地。

進一步地，所述整流濾波電路可以由二極管113b、第五電阻113c和電容113d構成，其中，二極管113b正極連接于運算放大器112c的輸出端，二極管113b的負極依次連接第五電阻113c的一端和電容113d的正極，第五電阻113c的另一端和電容113d的負極共同接地。

進一步地，在所述二極管113b的正極和所述接地之間并聯一穩(wěn)壓電阻113a，

作為上述裝置的優(yōu)選實施方式，所述控制模塊為一可編程邏輯控制器。

最后，本實用新型還提供一種照明設備，包括燈組和上述防燈組過壓和欠壓工作的裝置。

如上所述，本實用新型具有以下有益效果：現實生活中，每年由雷擊、過電壓產生的損失約2億人民幣，而且照明燈具每年45％的遞增率，損失將更加巨大，本實用新型可以有效避免在安裝及使用過程中出現的長時間過電壓損毀照明燈具或其他負載現象；以及惡劣工地供電超低電壓損壞照明燈具或其他負載現象；以及實際使用中出現的雷擊浪涌損毀燈具或其他負載現象，為照明燈具或其他負載加入了一個強大的防火墻；當過電壓發(fā)生的時候，關閉供電電壓的輸出；電壓恢復正常后，又自動恢復供電，從而可以有效保護照明燈具，以降低照明燈具的故障率，并可以有效降低故障所引起的財產損失。

附圖說明

圖1為本實用新型一種防燈組過壓和欠壓工作的方法的實現流程圖。

圖2為本實用新型一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置的一實施原理圖。

圖3為本實用新型一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置的另一實施原理圖。

圖4為本發(fā)中電源電壓信號獲取電路單元在一實施例中的電路原理圖。

圖5為圖4電源電壓信號獲取電路單元中電壓轉換電路中限流電阻的一實施原理圖。

圖6為本實用新型提供的一種開關電路的電路原理圖。

圖7為本實用新型一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置的又一實施原理圖。

附圖標號說明

100 防燈組過壓和欠壓工作的裝置

110 電源電壓信號獲取電路單元

111 電壓轉換電路

112 電壓放大電路

113 整流濾波電路

120 AD采集模塊

130 控制模塊

S10～S40 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

實施例1

本實施例將提供一種防燈組過壓和欠壓工作的方法，如圖1所示，下面將對該方法的具體實現步驟或者過程進行詳細說明。

步驟S10，數字采樣獲取向燈組供電的電源的電壓信號。

在具體實施中，燈組在電源的驅動下才可以正常工作，不過如果用于向燈組的提供電力的電源的電壓在超過一定的電壓范圍或者低于一定的電壓范圍，則可能會對燈組造成損壞，這是本實用新型或許要克服的問題?，F有技術中，往往只采用設置有過壓保護，而并不涉及欠壓保護的技術考慮。

此外，本步驟S10中通過數字采樣的方式來獲取電壓信號，以便于后續(xù)步驟的進行。因為現有技術中為燈組提供電力的電源所輸出的電信號為模擬信號，其是不能直接用于進行后續(xù)的過壓和欠壓判斷。

步驟S20，對所述電壓信號進行過壓和欠壓判斷。

在本步驟中，通過對燈組提供電力的電壓信號同時進行欠壓和過壓情況的判斷，相比現有技術中只進行過壓判斷的情況，本實施例的技術方案更為可靠和更具實用性，其具體的判斷步驟包括：

步驟S201，若所述電壓信號的電壓值保持第一預設時長的大于第一預設值，則執(zhí)行步驟S30，本步驟S201為過壓判斷，與現有技術不同的是，本步驟并不是在判斷電壓信號的電壓值超過某一正常電壓值時就立刻斷開為燈組供電(即執(zhí)行步驟S30)，而是在電源的電壓信號超過安全電壓(即第一預設值)一定時長(即第一預設時長)以后再斷開為燈組供電，從而可以避免電壓在極端頻繁變換的情況下燈組頻繁的斷開，以此保證燈組的使用壽命和工作的穩(wěn)定性；

步驟S202，若所述電壓信號的電壓值保持第二預設時長的小于第二預設值，則執(zhí)行步驟S30，本步驟S202為欠壓判斷，同理，本步驟同樣設置有第二預設時長來保證電壓信號在出現短暫欠壓時而不用斷開為燈組供電，從而可以避免電壓在極端頻繁變換的情況下燈組頻繁的斷開，以此保證燈組的使用壽命和工作的穩(wěn)定性；

在具體實施中，步驟S201和步驟S202只是給出了判斷成功的情況，實際中還可以能判斷失敗，即所述電壓信號的電壓值不能保持第一預設時長的大于第一預設值或者所述電壓信號的電壓值不能保持第二預設時長的小于第二預設值，那么說明還達不到欠壓和過壓的情況，故保證正常工作即可，也重新返回步驟S20繼續(xù)執(zhí)行即可，或者執(zhí)行步驟S203(后面會詳細說明)。

步驟S203，若所述電壓信號的電壓值保持第三預設時長的大于等于第二預設值且小于等于第一預設值，則執(zhí)行步驟S40，本步驟主要用于電壓信號的恢復正常工作或者保持正常工作的情況；與現有技術所不同的是，本步驟并不是在電壓信號恢復正常時立即接通為燈組供電，而是要在電壓信號恢復正常工作至一段時間后才會為燈組供電，這樣可以保證在電壓信號頻繁變換時燈組不用相應頻繁開斷，從而提高燈組工作的穩(wěn)定性，以及燈組的使用壽命。

在具體實施中，當然也存在判斷結果為：所述電壓信號的電壓值不能保持第三預設時長的大于等于第二預設值且小于等于第一預設值，此時，則可能出現了步驟S201或步驟S202其中一種情況，那么此時燈組保持的是斷開狀態(tài)，因此只要返回步驟S20繼續(xù)判斷即可；而如果沒有出現步驟S201或步驟S202的情況，那么此時燈組保持的是接通的狀態(tài)，因此，也只要返回步驟S20繼續(xù)判斷即可。由于這種情況并非本實施例所關心的，故這里不做贅述。

需要理解的是，上述步驟S201至步驟S203之間的執(zhí)行關系并無嚴格的順序要求，步驟S201、步驟S202、步驟S203可以進行組合排列形成任意一有序執(zhí)行關系(例如：步驟S201、步驟S203、步驟S202，步驟S202、步驟S201、步驟S203等等)，也可以同時并列執(zhí)行上述步驟S201、步驟S202、步驟S203。在具體實施中，一般的優(yōu)選實施方式為相執(zhí)行步驟S201和步驟S202(當然二者可以任意先后執(zhí)行也可以同時執(zhí)行)，再執(zhí)行步驟S203，因為實施例的目的在于檢測過壓和欠壓的情況，在出現欠壓和過壓時采取相應的措施(即步驟S30)，之后再執(zhí)行步驟S20-步驟S203，直到電壓恢復正常。

步驟S30，則控制斷開所述電源為所述燈組供電，并返回步驟S10。

步驟S40，則控制接通所述電源為所述燈組供電，并返回步驟S10。

在具體實施中，第一預設值和第二預設值一般對應為燈組正常工作電壓的最大電壓值和最小電壓值，換言之，燈組具有一個可供其正常工作的電壓范圍，如果為該燈組提供電力的電源的電壓超過了該電壓范圍(包括過壓和欠壓)，則燈組就存在損壞的風險。而第一預設時長、第二預設時長及第三預設時長可以所選燈組耐壓能力來定，一般地，過壓的持續(xù)時長要短于欠壓的時長，例如，第一預設時長可以為100ms，而第二預設時長可以為500ms，此外，第三預設時長不能短于第一預設時長和第二預設時長，例如，第三預設時長可以為500ms。

實施例2

本實施例將提供一種用于實現上述實施例1中防燈組過壓和欠壓工作的方法的裝置，請參見圖2，本實施例提供一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置100，包括AD采集模塊120和控制模塊130，其中，AD采集模塊120用于數字采樣獲取向燈組供電的電源的電壓信號；控制模塊130用于對所述電壓信號進行過壓和欠壓判斷：若所述電壓信號的電壓值保持第一預設時長的大于第一預設值，或者所述電壓信號的電壓值保持第二預設時長的小于第二預設值，則控制斷開所述電源為所述燈組供電；若所述電壓信號的電壓值保持第三預設時長的大于等于第二預設值且小于等于第一預設值，則控制接通所述電源為所述燈組供電。

在具體實施中，AD采集模塊120可以采用現成的AD模塊集成芯片來作為實施的實體，當然，也可以采用AD電路來作為實施的實體。

在具體實施中，控制模塊130可以采用可編程邏輯控制器來作為實施的實體，具體的，例如可以選用單片機。需要理解的是，如果所采用的單片機中本身集成有AD模塊，那么可以將該AD模塊來作為本實施例中AD采集模塊120的實施實體。

在具體實施中，燈組的實際應用實體可以為路燈等室外照明裝置，為其供電的電源一般為市電，例如220V的家用電或者380V工業(yè)用電。因此，并不能直接將電源接入AD采集模塊120來進行直接的數字信號采集，而需要獲取到安全電源信號來作為處理對象。

具體地，請參見圖3，可以在AD采集模塊120之前設置一電源電壓信號獲取電路單元110，通過該電源電壓信號獲取電路單元110來連接在電源上來獲取一安全的電源電壓信號。具體的，再見圖4，該電源電壓信號獲取電路單元110可以由順次連接的電壓轉換電路111、電壓放大電路112及整流濾波電路113來構成實現，其中，電壓轉換電路111用于將電源信號轉換為安全電壓/電流信號，電壓放大電路112用于將安全電壓/電流信號放大至合適的范圍以便于后續(xù)處理，而整流濾波電路113則是用于將為交流信號的安全電壓/電流信號轉為直流信號，以便于后續(xù)處理。

更為具體的，請結合圖4，電壓轉換電路111可以由一電壓互感器111b來實現，更為具體的，可以為電流型的電壓互感器，將電壓互感器111b的初級(也稱原邊)連接在電源兩端上，其中，在電源的正極輸入線路上串聯一限流電阻111a來使電壓互感器111b初級的額定電流為A1，從而在電壓互感器111b的次級(也稱副邊)產生一相應的電流A2。A1和A2的具體大小可以由所選用的電壓互感器111b的額定轉換比來決定。

進一步地，請參見圖5，上述限流電阻111a可以通過兩個電阻并聯組來構成，即可以將電阻R1和電阻R2并聯形成第一電阻并聯組，將電阻R3和電阻R4并聯形成第二電阻并聯組，再將第一電阻并聯組的其中一并聯節(jié)點連接于第二電阻并聯組中的其中一并聯節(jié)點上，從而構成一個限流電阻111a。這樣可以通過阻值較小的電阻的組合來實現較大阻值電阻的功能，更利于實際電阻器件的選擇和電阻器件在電路板上的集成。此外，可以在電壓互感器111b 的副邊兩端并聯第一電阻111c，將電壓互感器111b的次級產生的電流信號轉換為電壓信號。

具體的，再結合圖4，電壓放大電路112可以通過一運算放大器112c來構成一放大電路并將其連接于電壓轉換電路111上，如圖，將運算放大器112c的正相輸入端通過一用于匹配的電阻112a連接在電壓互感器111b的副邊的一端上，運算放大器112c的反相輸入端通過一用于匹配的電阻112b連接在電壓互感器111b的副邊另一端上，此外，在運算放大器112c的反相輸入端和輸出端之間還連接有一用于調配放大比例的第四電阻112d，運算放大器112c還連接一工作電源和接地，具體的，該工作電源可以為5V的電源電壓。通過上述運算放大器112c及外部器件的配合連接可構成一個標準放大電路。

在優(yōu)選的實施電路中，可以在運算放大器112c的正相輸入端所接第二電阻112a前端和運算放大器112c的反相輸入端所接第三電阻112b前端之間并聯一電容C1，以及還可以在運算放大器112c的輸出端和接地之間并聯一電容C2，用于防止外界信號干擾。

具體地，再結合圖4，整流濾波電路113可以由一二極管113b、第五電阻113c和電容113d構成，其中，二極管113b正極連接于電壓放大電路112的輸出端(即運算放大器112c的輸出端)，二極管113b的負極依次連接電阻113c的一端和電容113d的正極，而第五電阻113c的另一端和電容113d的負極共同接地(即上述運算放大器112c所連接的接地)，通過上述結構可以實現對運算放大器112c輸出的電壓信號的整流和濾波，以便后續(xù)進行數字采樣。

在優(yōu)選的實施電路中，還可以在二極管113b的正極和所述接地之間并聯一穩(wěn)壓電阻113a，用于穩(wěn)定經運算放大器112c放大所輸出的電壓信號。

通過上述圖4所給出的實施電路，可以直接從電源上來獲取得到安全的電源電壓信號，將該電源電壓信號輸入相應的AD采集模塊120和控制模塊130中進行處理，即通過AD采集模塊120進行數字采樣得到電源的電壓信號，再由控制模塊130來執(zhí)行上述實施例1中所給出的方法來實現對電源過壓和欠壓的判斷，并依據判斷結果由控制模塊130來輸出控制信號控制電源斷開/接通為燈組供電。

進一步地，控制模塊130輸出的控制信號來控制電源斷開/接通為燈組供電可以通過一開關電路來實現。更為具體地，可以參見圖6，開關電路可以通過一光電耦合器U1、三極管Q1和繼電器K1來實現，即將光電耦合器U1輸入端連接在控制模塊130上，并將光電耦合器U1的輸出端連接至三極管Q1的基極端，并將繼電器K1的控制端連接在三極管Q1的集電極(具體可以根據所選三極管類型決定)，這樣控制模塊130會根據判斷結果來輸出PWM脈沖信號來觸發(fā)光電耦合器U1工作，進而再觸發(fā)三極管Q1驅動繼電器K1斷開或接通開關來實現控制電源斷開/接通為燈組供電。由于開關電路的類型很多，以上所給電路結構僅為一種優(yōu)選實施方式，且通過上述描述足以使本領域技術人員理解和能夠實施本實施例的目的，故不再贅述。

在具體實施中，請參見圖7，還可以設置一電源模塊，通過將電源模塊連接在電源上來轉換獲取一供所述控制模塊130以及電源電壓信號獲取電路單元110工作的工作電源。

在具體實施中，還可以在電源電壓信號獲取電路單元110之前設置連接一防雷電路模塊，用于防止雷雨天氣雷電對電路造成損壞。

在具體實施中，可以將本實施例2中的一種防燈組過壓和欠壓工作的裝置100應用至室外的照明設備中，例如路燈，從而實現對現有路燈的有效保護。

綜上所述，本實用新型可以有效避免在安裝及使用過程中出現的長時間過電壓損毀照明燈具或其他負載的現象；以及惡劣工地供電超低電壓損壞照明燈具或其他負載的現象，為照明燈具或其他負載加入了一個強大的防火墻，當過電壓或欠電壓發(fā)生的時候，可以有效關閉電源供電電壓的輸出；電壓恢復正常后，又自動恢復供電，而且在關閉和回復供電時充分考慮了照明燈具中燈組本身的過壓工作性能和欠壓工作性能，可以有效提高燈組的使用壽命，降低照明燈具的故障率，有效降低財產損失。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。