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    如何实现LED路灯核心部件的过电压保护

    过电压保护的重要性公共场所照明,特别是路灯照明,城市公共服务支出中占有很大比重。这不仅包括路灯工程的电费,还包括路灯的维修和更换费用。与传统光源相比,LED光源具有寿命长、保护频率低、输出光形状可控等优点,非常适合LED路灯等户外环境。特别是现,随着LED技术的发展和相关驱动技术的成熟,LED灯具的应用越来越广泛,被大众所接受。
    然而,现场的自然环境往往很差,就室内环境而言,现场应用中必须考虑不稳定电压。
    传统的路灯,如高压钠灯,需要几千伏的电压才能工作,因此对高压不太敏感。然而,LED元件及其配套驱动器都是低压器件,容易受到突发高压的影响。LED路灯应具有优秀的浪涌保护装置,至少能承受10000 v高压(带电/零线与地面之间)和6000 v高压(前线与零线之间)。
    高压攻击的原因
    以下因素可能导致高压攻击:
    (1)电源系统的切换。
    (2)修理时产生静电。
    (3)雷击电源线或LED路灯。
    (4)雷击附近区域时,会发生电流或电感耦合。
    电压略高于外加电压对LED影响不大,即使没有任何保护方法的LED模组也不会受到影响,但过高的电压频率会缩短LED灯珠的寿命。过高的电压,如雷击引起的电压,会立即损坏LED模块或其驱动器,并会影响多个LED路灯,但多个路灯同一条线路上。
    3雷击仍然是最重要的危险因素
    因为电源系统切换引起的高压通常发生零线和前端之间,峰值可达6000V,但一般只影响LED驱动器,
    ,标准驱动器一般内置浪涌保护装置,可承受4000~6000V电压,以保证装置的可靠性和寿命不受高压影响

    由于雷击引起的浪涌更加无序,雷击产生的高压主要存于零线/正面和地面之间,很容易达到数万伏,这样的高压足以损坏整个路灯系统。但雷击的危险性并不是每个地区都一样,它具有很强的区域性。用于描述雷击密度的物理量ng定义为每年每平方公里雷击次数,柏林为1次,南非为150次。因此,规划和应用LED路灯时,需要考虑这一因素。
    4灯具防护等级
    由于应用环境的多样性,行业将LED灯具的防护等级分为几类。介绍具体分类之前,我们先来回顾一下LED照明系统的组成部分。一个典型的照明系统通常由以下部分组成:灯壳(即路灯的灯头)、带光学系统的LED模块(透镜、反光杯)和LED驱动器,为LED模块提供适当的电压/电流。一类灯具:灯具的防触电保护不仅依赖于基础绝缘,还包括附加的安全方法,即将易接近的导电部件连接到固定线路的保护接地导体上,使可触及的导电部件基本绝缘失效的假设下不带电。良好的防浪涌规划可以抵抗10000 V零线/正面和地面之间的电压,以及6000 V零线和正面之间的电压。根据iec61000-4-5的标准试验,假设能够达到上述保护水平,灯具将能够承受反复的高压冲击。因此,我们建议尽量使用I类灯具,因为根据相关标准,高压只能通过安全接地来防止。
    II类灯具:灯具的电击防护不仅依赖于基本绝缘,还包括附加的安全方法,如双重绝缘或加强绝缘、无保护接地或视设备状况而定。根据iec61643-11,浪涌保护设备不应损坏加强绝缘,也不允许很短的时间内发生雷击。因此,对于II类
    灯,最好的防浪涌保护方法是将金属外壳接地,这是不可行的。二类灯具的规划中,有两种不同的规划,即灯头材料为金属或绝缘材料。如果是金属盖,最好驱动器和LED模块之间提供等电位连接,以抵抗突然的高压。
    根据II类灯具的保护标准,即使灯头接地,由于这种连接可能有很大的阻抗,整个系统也应该有合适的绝缘方法。假设灯头是用绝缘材料做的,按照二级灯具的防护标准,其他外露部分也应该用绝缘材料做,也许这是一种很好的绝缘方法。等电位连接对错是必要的。
    最薄的链路是led模块。能否达到10000伏的压缩能力取决于绝缘材料及其厚度。假设没有可靠的浪涌保护,光源可能会提前老化,甚至完全失效。
    三级灯具:灯具的电击保护依赖于电源的安全超低电压(SELV),不会出现高于SELV的电压。
    5关于可靠防浪涌保护的几点建议
    讨论中指出,二类灯具的招标文件中,越来越多的路灯需要承受10000 V浪涌电压。当然,如果可以将灯转换为一级灯
    这将是最好的解决方案。如果没有,我们应该选择高过电压保护质量的LED路灯驱动器,如Tridonic生产的高品质现场驱动器系列。驱动器的防浪涌保护可采用多种方法。Tridonic开发了一种电压分离技术,驱动器中使用不同的电容器,以确保即使输入电压瞬间升高,最大输出电压也不会超过500v。雷击频率低于平均水平的地区,能够承受10000 v高压的驱动器可以提供足够的防浪涌保护。
    以前,只能通过灯头处添加额外的浪涌保护设备来实现此保护级别,但II类灯中已停止使用此方法。假设雷击点距离LED路灯150米半径以外,不会影响LED模块的可靠工作。假设雷声直接击中一盏灯,LED灯之间的距离为30米,前5盏灯会损坏,但同一线路上的其他灯不会受到影响。雷电频率高的地区,除了高性能驱动器规划外,一般建议主配电盘上安装避雷器。必须根据en 61643-11标准检查这些附加的防高压装置,并与灯具中的集成防浪涌设备相匹配。根据EN61547标准,LED路灯的高压检测结果表明,即使满足常规检测标准,也不足以保证户外灯具的可靠性。
    即使符合常规标准,实践中也会损坏灯具,有些甚至电压只有2000-4000 v时也会损坏。与常规测试不同,AIT(澳大利亚科技局)进行的测试总是增加电压,直到设备损坏。试验结果与实际应用基本一致。浪涌保护装置只有整个系统各部件相互匹配的情况下才能可靠地工作。零线与正面、零线/正面与地面之间的绝缘强度越强,LED光源实际应用中能承受的高压越高。
    结论。众所周知,半导体照明具有能耗低、寿命长、保护频率低的优点,但要充分利用这些优点,过电压保护往往是一个重要的考虑因素。灯具生产企业,甚至是政府路灯购置和设备的相关人员,都应该为LED路灯选择配套的驱动器,并应确保LED路灯项目中设备的驱动器与当地环境相匹配。
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