專(zhuān)利名稱(chēng)：用于led應(yīng)用的漏電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漏電保護(hù)裝置或斷路器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于LED 應(yīng)用的漏電保護(hù)裝置或斷路器。
背景技術(shù)：
LED照明弓丨擎近年來(lái)變得日益盛行。LED照明弓丨擎不僅提供了更長(zhǎng)的壽命，而且以低功耗工作，既節(jié)省能量，亦更為環(huán)保。LED可以應(yīng)用在很多領(lǐng)域，例如包括一般照明、室內(nèi)和室外的裝飾性照明、安全系統(tǒng)、以及替換諸如熒光燈和鹵素?zé)糁?lèi)的現(xiàn)有光源。為了增加在相同功率下的LED亮度(lm/W)，已經(jīng)有越來(lái)越多的研究正在進(jìn)行，并同時(shí)提出了許多驅(qū)動(dòng)方案。然而，對(duì)LED應(yīng)用的安全方面的關(guān)注相對(duì)較小。在實(shí)際使用中， 除了現(xiàn)有一般適用的安全認(rèn)證測(cè)試(這種測(cè)試必然需要復(fù)雜的集成控制器和/或感測(cè)模塊或元件)外，并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)為L(zhǎng)ED應(yīng)用而設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單但能夠確保在任何情況下LED產(chǎn)品都不會(huì)對(duì)使用者造成傷害的安全測(cè)試或措施，特別是當(dāng)LED產(chǎn)品用于替換現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施中使用的產(chǎn)品時(shí)。一個(gè)很好的例子是使用LED管(陣列)代替熒光管。因此，現(xiàn)實(shí)上需要開(kāi)發(fā)一種專(zhuān)用于LED應(yīng)用的新漏電保護(hù)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電子電路，所述電子電路包括(a)具有兩端并包括至少一個(gè)LED的LED陣列；(b)用于向所述LED陣列供應(yīng)電流的驅(qū)動(dòng)器；(c)連接至所述兩端中的一端的第一電流檢測(cè)模塊，所述第一電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)電流水平并且將所檢測(cè)到的基于所述電流水平之信號(hào)發(fā)送至所述驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述驅(qū)動(dòng)器包括邏輯單元，所述邏輯單元在從所述第一電流檢測(cè)模塊接收到一定信號(hào)時(shí)會(huì)停止電能供應(yīng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述電子電路還包括連接至所述兩端中的另一端之第二電流檢測(cè)模塊，所述第二電流檢測(cè)模塊能夠檢測(cè)電流水平并且能夠?qū)z測(cè)到的基于所述電流水平的信號(hào)發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述驅(qū)動(dòng)器根據(jù)分別從所述第一電流檢測(cè)模塊和所述第二電流檢測(cè)模塊接收的信號(hào)決定是否停止電能供應(yīng)。在--個(gè)實(shí)施方式中，所述電子電路是降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述電子電路是反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述電子電路是正激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)器是開(kāi)關(guān)型的。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)器是非開(kāi)關(guān)型的。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)器是線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述LED陣列與電力網(wǎng)隔離。
在--個(gè)實(shí)施方式中，所述LED陣列不與電力網(wǎng)隔離。
在所附權(quán)利要求中具體闡明表征本發(fā)明的各種新穎性特征，這些權(quán)利要求形成該公開(kāi)的一部分。為了更好地理解本發(fā)明、本發(fā)明的操作優(yōu)點(diǎn)以及通過(guò)使用本發(fā)明所達(dá)到的具體目的，將參照附圖和如下說(shuō)明，其中附圖和如下說(shuō)明圖示描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。


圖1描繪出了利用本發(fā)明的斷路器保護(hù)的LED陣列的一般結(jié)構(gòu)，所述斷路器具有單點(diǎn)電流檢測(cè)配置。圖2描繪出了本發(fā)明的具有兩點(diǎn)電流檢測(cè)配置之?dāng)嗦菲鳌D3描繪出了驅(qū)動(dòng)LED的示例性升壓(增壓)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用了本發(fā)明的具有兩點(diǎn)電流檢測(cè)配置的斷路器。圖4描繪出了以LED陣列替換熒光管時(shí)所使用的，具有本發(fā)明的斷路器之電路。圖5描繪出了表示在發(fā)生漏電時(shí)觸發(fā)保護(hù)的波形，Chl是LED電流，Ch2是APFC IC Ul的VCC電壓。
具體實(shí)施例方式圖1描繪出了利用本發(fā)明所制作的斷路器保護(hù)之LED陣列的基本結(jié)構(gòu)。該斷路器包括電流檢測(cè)元件和驅(qū)動(dòng)器。在該實(shí)施例中，交流輸入電壓通過(guò)橋式整流器之后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?，然后再通過(guò)驅(qū)動(dòng)器電路。驅(qū)動(dòng)器將電能輸送至通常采用恒流配置的LED陣列。流過(guò)LED 的電流通過(guò)從電流檢測(cè)元件/模塊接收控制信號(hào)來(lái)控制。所述電流檢測(cè)元件/模塊連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)LED電流并通常與LED陣列串聯(lián)布置。如果驅(qū)動(dòng)器根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)模塊的信號(hào)確定系統(tǒng)處于故障條件下，其將停止電能輸送并將電路斷開(kāi)。所使用的驅(qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)元件或模塊都是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。而選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)模塊來(lái)適應(yīng)本發(fā)明的具體應(yīng)用亦是在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能力之內(nèi)。圖2顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，其中斷路器具有兩點(diǎn)電流檢測(cè)配置。在一些現(xiàn)實(shí)生活環(huán)境中，例如當(dāng)替換LED管時(shí)，圖1中所示的實(shí)施方式可能不夠用，因?yàn)槠鋬H僅檢測(cè)陣列的一點(diǎn)之故障條件，但是用戶(hù)替換LED管時(shí)可能會(huì)接觸管的任何一端。如果在陣列的另一端發(fā)生故障，驅(qū)動(dòng)器可能不知道這種情況而繼續(xù)電能供應(yīng)，從而對(duì)電路和/或用戶(hù)造成損害。因此，本發(fā)明的特征為兩點(diǎn)電流檢測(cè)配置的實(shí)施方式之設(shè)計(jì)，可用于克服諸如上述之類(lèi)的情況下所遇到的困難。在LED陣列的兩端使用了兩個(gè)形式或電路結(jié)構(gòu)相同或不同的電流檢測(cè)模塊。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的邏輯單元從兩個(gè)檢測(cè)模塊接收信號(hào)，并且僅在兩個(gè)檢測(cè)器都傳回反映正常操作條件的信號(hào)時(shí)才允許電能供應(yīng)。這樣能確保當(dāng)LED陣列的任一側(cè)處于故障條件時(shí)電能供應(yīng)都將停止，以保護(hù)LED裝置和用戶(hù)。同樣，所使用的驅(qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)元件或模塊都是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。而選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)模塊來(lái)適應(yīng)本發(fā)明的具體應(yīng)用在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)。圖3是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)LED陣列的典型升壓(增壓)電路，該電路采用本發(fā)明的兩點(diǎn)電流檢測(cè)斷路器作為安全措施。該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以廣泛地應(yīng)用在大量串聯(lián)連接的LED 陣列，以致其總正向電壓高于輸入電壓的情形。因而輸入電壓必須增壓至更高電壓以點(diǎn)亮 LED。LED電流被感測(cè)并被反饋至PWM(脈寬調(diào)制)控制器，從而保持電流恒定。PWM控制器還從交流電壓接收信息以達(dá)致功率因數(shù)校正。電流檢測(cè)模塊A和B監(jiān)測(cè)流入和流出LED陣列的電流，將電流信息反饋給PWM控制器，該P(yáng)WM控制器在檢測(cè)到故障條件時(shí)立即停止電能傳輸，即切斷電路的電能供應(yīng)。在這種情況下，PWM控制器的作用亦變成包括本發(fā)明的斷路器之邏輯單元。圖4描繪出了在用LED陣列替換熒光管時(shí)使用本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施方式。該LED陣列包含140個(gè)LED，典型總正向電壓為460V?！癓H”和“LT”是在現(xiàn)實(shí)生活中用戶(hù)可能觸摸， 可能發(fā)生漏電流而對(duì)用戶(hù)造成傷害的地方。PWM控制器Ul是在市場(chǎng)上能夠輕易買(mǎi)到的有源功率因數(shù)校正(APFC) IC，諸如ST L6562。增壓電路由元件T1、Q2和D3組成。Tl是電感器。Q2是N溝道MOSFET，D3是超快恢復(fù)二極管或碳化硅二極管。所有這些元件或同等和替代料都可以容易地在市場(chǎng)上買(mǎi)到。Q2由APFC IC Ul控制開(kāi)啟和關(guān)閉(開(kāi)關(guān))。交流輸入電壓被轉(zhuǎn)換成相對(duì)恒定的直流電壓，并由電容器C2和C3維持。當(dāng)C2和C3上的輸出電壓大于LED陣列的總正向電壓時(shí)，LED將被點(diǎn)亮。由于LED 的特性，該電壓將被保持為相對(duì)恒定。流過(guò)LED的電流由電阻器R12監(jiān)測(cè)，并且由APFC IC Ul利用反饋網(wǎng)絡(luò)電阻器RlO和Rll以及電容器C4進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該實(shí)施例中，LED電流保持在50mA。電阻器R1、R2、R3、NPN三極管Ql和齊納二極管ZDl形成了啟動(dòng)模塊，向APFC IC Ul的電壓VCC提供電能，從而啟動(dòng)電路。之后，APFC IC Ul由電源模塊供應(yīng)，所述電源模塊由電阻器R7、R8、二極管D1、D2和電容器Cl組成。在該實(shí)施例中，APFC IC Ul的VCC電壓相對(duì)恒定地保持在15V。電阻器R4、R5、R6向APFC IC Ul提供了必要的交流電壓信息，以令有源功率因數(shù)校正正常操作。第一電流檢測(cè)模塊由電阻器R9、PDl和PD2形成。PDl和PD2是光耦合器的一部分。在該實(shí)施例中，所述光耦合器是PC817。如果在點(diǎn)“LH”發(fā)生漏電，則電流將流過(guò)PDl并因而開(kāi)啟PD2。如果電流正確地流過(guò)LED以及還流過(guò)R12，則在該實(shí)施例中為MMBT2222A的 NPN三極管Q3將被開(kāi)啟。如果在點(diǎn)“LT”發(fā)生漏電，Q3將被切斷。因此，PD1-PD2-Q3形成了邏輯“與”電路，以確保只有當(dāng)在兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都沒(méi)有發(fā)生漏電時(shí)，點(diǎn)“VS”的電壓才為低。 U2是比較器IC，在該實(shí)施例中，該比較器IC是TS321，在發(fā)生故障條件的情況下，U2的輸出電壓將是邏輯高，因而電壓Vb將大于2. 5V。當(dāng)電壓Vb大于2. 5V時(shí)，APFC IC Ul被禁止， 因此不會(huì)有任何電能會(huì)從輸入端傳輸至LED側(cè)。在如果任何一個(gè)LED變成開(kāi)路的情況下，輸出電壓將不能自動(dòng)地保持恒定并且連續(xù)地上升。為了不給用戶(hù)造成傷害，輸出電壓由電阻R13、R14和R15監(jiān)測(cè)。如果輸出電壓超過(guò)預(yù)定值(在該實(shí)施例中，該預(yù)定值為500V)，齊納二極管ZD2將觸發(fā)晶閘管X，并且導(dǎo)致 APFC IC Ul的VCC電壓變成零。這將使APFC IC Ul停止工作。只要輸出電壓高于預(yù)定值， 電路就保持?jǐn)嚅_(kāi)。圖5描繪出了表示在發(fā)生漏電時(shí)觸發(fā)保護(hù)的波形。在漏電之前，LED電流(Chl) 適當(dāng)恒定地保持在50mA，而APFC IC Ul的VCC電壓保持在15V (Ch2)。通過(guò)根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn) (例如UL 935)的測(cè)試程序引導(dǎo)，在電路操作時(shí)將500歐姆的電阻器連接至點(diǎn)“LH”來(lái)模擬漏電。在漏電之后，LED電流和APFC KUl的VCC電壓均變成零。電能傳輸立即停止。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，如以上實(shí)施的電路保護(hù)裝置可應(yīng)用于其他電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，諸如降壓變換器、反激變換器、正激變換器等。LED陣列與電力網(wǎng)隔離或不隔離都可應(yīng)用。另外，所述驅(qū)動(dòng)器不必是開(kāi)關(guān)型的，諸如線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器之類(lèi)的其他類(lèi)型也能夠采用該保護(hù)斷路器。 盡管已經(jīng)描述了并闡明了本發(fā)明的適用于其優(yōu)選實(shí)施方式的基本新穎特征，應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)圖示實(shí)施方式的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。本發(fā)明并不受上述實(shí)施方式的限制，這些實(shí)施方式僅僅是作為示例提供的，并且在所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍內(nèi)可以以各種方式進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種電子電路，所述電子電路包括(a)具有兩端并包括至少一個(gè)LED的LED陣列；(b)用于向所述LED陣列供應(yīng)電流的驅(qū)動(dòng)器；(c)連接至所述兩端中的一端的第一電流檢測(cè)模塊，所述第一電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)電流水平并且將所檢測(cè)到的基于所述電流水平之信號(hào)發(fā)送至所述驅(qū)動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述驅(qū)動(dòng)器包括邏輯單元，所述邏輯單元在從所述第一電流檢測(cè)模塊接收到一定信號(hào)時(shí)會(huì)停止電能供應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，所述電子電路還包括連接至所述兩端中的另一端之第二電流檢測(cè)模塊，所述第二電流檢測(cè)模塊能夠檢測(cè)電流水平并且能夠?qū)z測(cè)到的基于所述電流水平的信號(hào)發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子電路，其中所述驅(qū)動(dòng)器根據(jù)分別從所述第一電流檢測(cè)模塊和所述第二電流檢測(cè)模塊接收的信號(hào)決定是否停止電能供應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述電子電路是降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述電子電路是反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述電子電路是正激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述驅(qū)動(dòng)器是開(kāi)關(guān)型的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述驅(qū)動(dòng)器是非開(kāi)關(guān)型的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子電路，其中所述驅(qū)動(dòng)器是線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述LED陣列與電力網(wǎng)隔離。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述LED陣列不與電力網(wǎng)隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)LED裝置的電子電路，所述電子電路包括LED、用于向LED陣列供應(yīng)電流的驅(qū)動(dòng)器、以及一個(gè)或兩個(gè)電流檢測(cè)模塊，所述一個(gè)或兩個(gè)電流檢測(cè)模塊連接至LED陣列的一端或兩端，用于檢測(cè)電流水平并且將所檢測(cè)到關(guān)于電流水平的信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器會(huì)根據(jù)來(lái)自一個(gè)或兩個(gè)電流檢測(cè)模塊的反饋信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到在LED陣列的任一側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，立即斷開(kāi)電路。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102573203SQ201110306678
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者何銘泰, 陳祖盛 申請(qǐng)人:禧榮有限公司