“直擊要害”的LED防雷設(shè)計攻略

LED照明已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)照明成為照明市場的主導(dǎo)。由于照明領(lǐng)域的二次革命，照明效率上的進(jìn)步(每瓦更高流明)、二次光學(xué)元件(更好的鏡頭/反射鏡)、以及更強(qiáng)的熱耗散性能等LED照明技術(shù)層出不窮。然而，LED戶外照明在這前景一片大好的情況下依然存在諸多挑戰(zhàn)，雷擊就是一個重大威脅。

對于戶外LED照明，一個相當(dāng)大的威脅是在交流電源線路中發(fā)生的瞬態(tài)浪涌事件，其可能會對燈具造成損壞。一個LED燈含有電源轉(zhuǎn)換器件(AC/DC)、LED的驅(qū)動芯片、以及用于熱控的散熱器和優(yōu)化燈光質(zhì)量的光學(xué)器件。直接連接到交流電源(如120/220VAC)的一個LED燈具可能會因燈泡內(nèi)部元件或電路故障導(dǎo)致的短路和過載情況而損壞。除此之外，產(chǎn)生于燈泡外部的雷擊浪涌或負(fù)荷開關(guān)瞬態(tài)能夠造成電壓尖峰或環(huán)形波，給元件造成壓力并最終導(dǎo)致?lián)p壞，從而使燈泡報廢。鑒于LED燈泡的價值定位不僅僅是降低能源消耗，還有更長的使用壽命，在消除因電氣環(huán)境促使的現(xiàn)場故障中考慮瞬態(tài)電壓保護(hù)將是至關(guān)緊要的。

間接雷擊感應(yīng)浪涌

由于附近電氣設(shè)備的打開和關(guān)閉動作，在交流電源線路上可能會發(fā)生過壓瞬態(tài)浪涌。附近發(fā)生的雷擊也會在交流電源線路產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌，尤其是在室外環(huán)境中。 應(yīng)對感應(yīng)浪涌事件的技術(shù)

保護(hù)戶外LED照明免于感應(yīng)浪涌沖擊損害的方式是阻斷高電壓/電流瞬態(tài)干擾進(jìn)入照明燈具。因此可以在戶外LED照明應(yīng)用中采用一種浪涌保護(hù)器(SPD)來抑制浪涌能量并最大限度地減少對照明設(shè)備的浪涌沖擊。

對于SPD，有多種過電壓保護(hù)元件可用，包括金屬氧化物壓敏電阻(MOV)、氣體放電管(GDT)和瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管。這些元件被放置于通常具有高阻抗的交流電源線之間，在檢測到高電壓時會變?yōu)榈妥杩?。在低阻抗?fàn)顟B(tài)下，這些元件可以將浪涌能量轉(zhuǎn)移回到交流電源線，在浪涌事件后又回到高阻抗?fàn)顟B(tài)。在現(xiàn)有的技術(shù)中，MOV因其較高的浪涌能量處理能力和對瞬態(tài)電壓的快速響應(yīng)成為首選，在配電板的SPD保護(hù)中也得以廣泛應(yīng)用。因此MOV是戶外LED照明應(yīng)用中浪涌保護(hù)器件的最為適用的技術(shù)。

在一個室外燈具中并入一條強(qiáng)大的浪涌抑制電路能消除浪涌能量造成的破壞，從而提高照明設(shè)備的可靠性，最大程度地減少維護(hù)并提高使用壽命。一個能將過高的浪涌抑制到較低電壓水平的浪涌保護(hù)組件是保護(hù)LED燈具設(shè)施的最佳方式。

熱防護(hù)型MOV保護(hù)SPD的安全

金屬氧化物壓敏電阻(MOV)技術(shù)不僅價格便宜，而且是抑制電源中瞬態(tài)的一種非常有效的技術(shù)。在許多其他的應(yīng)用中，這種技術(shù)同樣有效，比如通常被放置于LED驅(qū)動器前面的浪涌保護(hù)器(SPD)模塊。

在經(jīng)歷一次大浪涌或多次小浪涌之后，MOV的性能會逐漸退化。這種退化導(dǎo)致金屬氧化物壓敏電阻泄漏電流增加，進(jìn)而使得MOV的溫度升高，即使是在120VAC/240VAC工作電壓的正常條件下。MOV相鄰的一個熱敏斷路器可以在金屬氧化物壓敏電阻持續(xù)退化至壽命終止?fàn)顟B(tài)時用以檢測其溫度的增加;這時，熱敏斷路器會打開電路，將性能退化的壓敏電阻從電路中去除，以防止災(zāi)難性故障。

為SPD而設(shè)的壽命終止/更換指示功能

當(dāng)MOV因臨時過電壓或過高的泄露電流而變得過熱時，熱敏斷路器可用來將金屬氧化物壓敏電阻從交流電路中去除。SPD因此停止其電涌抑制功能。所以應(yīng)考慮設(shè)計合適的指示功能，以便維修人員能夠知道SPD不能正常工作且需要更換。

照明設(shè)計人員可以根據(jù)他們的維護(hù)和包修策略從兩種主要類型的SPD模塊配置中進(jìn)行選擇。這些都是并聯(lián)和串聯(lián)的浪涌保護(hù)組件。

并聯(lián)連接：SPD模塊與負(fù)載并聯(lián)在一起。一個壽命終止的SPD模塊從電源上斷開的同時，AC/DC電源裝置保持通電狀態(tài)。照明依然處于工作狀態(tài)，但卻失去了抵抗電源裝置和LED模塊所面臨的下一次浪涌的防護(hù)功能。在一個并聯(lián)的SPD模塊中，可以通過使用一個能向維護(hù)技術(shù)人員指示SPD模塊狀態(tài)的小的發(fā)光二極管來起到更換指示的作用。可以選擇使用綠色發(fā)光二極管來指示SPD模塊在線，或者用紅色發(fā)光二極管來指示SPD模塊離線?；蛘撸鼡QSPD模塊的需要可以在SPD模塊壽命終止指示線連接至一個網(wǎng)絡(luò)智能照明系統(tǒng)的照明管理中心中遠(yuǎn)程顯示，而不是在每個燈具上都安裝LED指示。

串連連接：SPD模塊與負(fù)載串聯(lián)在一起，壽命終止的SPD模塊從電源上斷開的同時，也會使燈熄滅。燈具停電便可作為呼叫維修的指示。已斷開的SPD模塊不僅熄滅照明以作為更換的指示，同時使交流/直流電源裝置與之后的浪涌沖擊隔離開來。對這種配置的普遍偏好迅速增長，是因為在SPD模塊等待更換期間，照明設(shè)施仍然受到保護(hù)。與使用并聯(lián)浪涌保護(hù)器模塊的情況下需更換整個燈具相比，在串聯(lián)情況下僅更換SPD模塊的費用要低得多。

結(jié)語

LED技術(shù)所帶來的高效節(jié)能提升了戶外照明的價值。為了使LED照明設(shè)備能達(dá)到其預(yù)期壽命，應(yīng)在戶外LED照明中加入浪涌保護(hù)模塊，以防止因雷擊浪涌事件和其他電源線路浪涌造成的早期故障。安裝于LED電源裝置前端的浪涌保護(hù)模塊，為照明系統(tǒng)提供了有效的保護(hù)。但是，其可能會受到臨時過電壓威脅和因多次浪涌事件而疲勞的影響。放置于浪涌保護(hù)模塊中的熱敏斷路器提高了模塊的整體安全性，并能使模塊達(dá)到UL 1449和IEC 61643-11認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)浪涌保護(hù)模塊達(dá)到其使用壽命期限時，串聯(lián)的SPD模塊提供的是一種最為簡單的更換指示方式，即通過將燈具從電源上斷開，從而使燈熄滅。并聯(lián)的SPD模塊提供的是一種與發(fā)光二極管相連接的方式，對模塊是否在線做出提示。