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LED路灯核心元件如何做到过压保护

编辑:扬州市朗旭照明科技有限公司时间:2019-09-18

过压保护的重要性公共区域的照明,特别是路灯的照明,在一个城市的公共服务类开支中占有很大的比重。这其间不只包括路灯工作所需求的电费,还包括路灯的修补与更换费用。相比于传统的光源,LED光源有各个方面的优势,特别是长寿数,低保护频率,以及可控的输出光形等长处,使其非常适合运用于野外的环境下,例如LED路灯。特别现在跟着 LED 技术的开展,以及相关的驱动器技术的老练,LED灯具的运用越来越广泛,并且被大众所承受。

但是野外的自然环境对错常恶劣的,并且相关于室内环境而言,野外运用还有一个不得不考虑的要素,就是不稳定的电压。

传统的路灯,例如高压钠灯,本身工作就需求几千伏的电压,所以关于高压不是太灵敏,但是 LED元器件本身,及其配套的驱动器都是低压器件,非常简单遭到遽然的高电压的影响。LED 路灯应该有杰出的浪涌保护设备,至少可以承受 10000 伏的高压(火线 / 零线与地之间)以及 6000 伏的高压(前方与零线之间)。

高压发作的原因

以下几个要素或许会导致高电压的发作 :

(1)供电系统的切换。

(2)修补过程中的静电。

(3)闪电击中供电线或许 LED 路灯。

(4)闪电击中附近区域,发作电流或电感耦合。

比额外电压稍高一点的电压对 LED 几乎是没有什么影响的,甚至是没有任何保护方法的 LED 模组也不会遭到什么影响,但是

过于频繁的高电压会缩短 LED 灯珠的寿数。过高的电压,例如雷击所发作的电压,将会瞬间损坏 LED 模组或其驱动器,并且遭到影响的将不止一盏 LED 路灯,而是同一线路上的多盏路灯。

3 雷击依然是最主要的风险要素

因为供电系统的切换所引起的高压一般发作在零线与前方之间,峰值可以到达 6000 伏,但是一般只影响 LED 驱动器,

因此标准的驱动器一般会有内置的浪涌保护设备,可以承受4000~6000 伏的高压,以保证器件的可靠性和寿数不会遭到高压

的影响。

因为雷击所引起的浪涌要杂乱得多,由此所引起的高压主要存在于零线 / 前方和地之间,并且很简单到达几万伏,如此的高压将足以损坏整个路灯系统。但是雷击的风险并不是每个区域都是相同的,它有非常强的区域性。用以描绘雷击密度的物理量Ng,界说为每平方千米每年的雷击次数,这个值在柏林为 1,但是在南非是 150。因此在 LED 路灯的规划与运用方面,这个要素

有必要考虑在内。

4 灯具的防护等级

因为运用环境的多样性,业界将 LED 灯具的防护等级分为好几类。在介绍具体的分类之前,咱们首要来回顾一下 LED 照明系

统的组成部分。一个典型的照明系统一般由以下几个部分组成 :灯具外壳(也即路灯的灯头),带有光学系统(透镜,反光杯)的LED模组,以及LED驱动器,以给LED模组供应适合的电压/电流。I 类灯具 :灯具的防触电保护不只依托根本绝缘,并且还包

括附加的安全方法,即把易触及的导电部件联接到固定线路中的保护接地导体上,使可触及的导电部件在假设根本绝缘失效时不

致带电。好的防浪涌规划可以反抗零线 / 前方与地之间的 10000伏电压,以及零线与前方之间的 6000 伏电压。按照 IEC61000-4-5 的标准检验,假设可以到达上述的防护等级,那么灯具将能承受屡次的高压冲击。因此咱们的建议是,在或许的情况下,尽量运用 I 类灯具,因为按照相关的标准,高压只能经过安全接地来防止。

II 类灯具 :灯具的防触电保护不只依托根本绝缘,并且还包括附加的安全方法,例如双重绝缘或加强绝缘,没有保护接地或依赖设备条件的方法。根据 IEC61643-11,防浪涌设备不可以损害到加强绝缘,在极短时刻的雷击情况下也不允许。因此关于 II

类灯具,最好的防浪涌保护方法,行将金属外壳接地的方法,是不可行的。在 II 类灯具的规划中,有两种天壤之别的规划,即灯头材料是金属的或许是绝缘材料。在灯头是金属的情况下,最好是在驱动器和 LED 模组之间供应等电位联接,以对抗遽然发作的高压。

根据 II 类灯具的保护标准,即使灯头现已接地,因为此联接或许有很大的阻抗,因此整个系统也应该有适合的绝缘方法。假设灯

头是绝缘材料,根据 II 类灯具的保护标准,其他的露出部分也应该是绝缘材料,或许是做好绝缘方法。等电位联接对错必要的,

最单薄的环节是 LED 模组,能否到达 10000 伏的抗压能力,取决于绝缘材料及其厚度。假设没有可靠的防浪涌保护,光源有或许提前老化,甚至完全失效。

III 类灯具 :灯具的防触电保护依托电源电压为安全特低电压(SELV),并且不会发作高于 SELV 的电压。

5 关于可靠的防浪涌保护的一些建议

有研讨标明,关于 II 类灯具,越来越多的路灯投标文件要求能承受 10000 伏的浪涌电压。当然,假设能将灯具转成 I 类灯具

的话,将是最好的解决方案。假设不能,就应为 LED 灯具选择高LED路灯的过压保护质量的驱动器,例如 Tridonic 出产的优质野外驱动器系列。驱动器的防浪涌保护可以采纳多种方法,Tridonic 开发了一种电压分离技术,在驱动器中运用不同的电容,以保证即使是在输入电压瞬间增大的情况下,输出电压最大不会逾越 500 伏。在雷击频率低于平均水平的区域,能承受 10000 伏高压的驱动器可以供应足够的防浪涌保护。

此前这种防护等级只能借助于在灯头部位增加额外的防浪涌设备,但是此种方法在 II 类灯具中现已被制止。假设雷击点是在距离 LED 路灯 150 米的半径规模之外,将不会影响 LED 模组的可靠工作。假设雷直接击中一个灯具,并且假设 LED 灯具之间的距离为 30 米,那么前 5 个灯具会损坏,但是同一线路上的其他灯具不会遭到影响。在雷击频率比较高的区域,除了高性能的驱动器规划之外,一般还建议在主功率分配器上设备浪涌放电器。这些外加的防高压器件有必要按照 EN 61643-11 的标准进行检验,并且跟灯具中集成的防浪涌设备相匹配。按照EN61547的标准进行的LED路灯高压检验,其结果标明,即使满足常规的检验标准,并不足以保证室外灯具的工作可靠性。

即使常规标准是满足的,在实践的运用中也会呈现灯具损坏的情况,有些甚至是在电压只需 2000~4000 伏的情况下。与常规检验不同的是,AIT(澳大利亚科技局)所进行的测试是一向增加电压,直到器件被损坏,这样的检验结果一般是与实践运用相符合的。浪涌保护设备只需在整个系统的一切元件都相互匹配的情况下才干可靠工作。零线与前方之间,以及零线 /前方与地之间的绝缘强度越强,在实践的运用中 LED 光源越能承受高压。

结语。众所周知,半导体照明有多种的优势,例如低能耗,长寿数,保护频率低等,但是要使这些优势充分发挥的话,过压保护对错常重要的一个考虑要素。灯具制造商,甚至是政府的路灯收购及设备的相关人员,都应该为 LED 路灯选择匹配的驱动器,并且应该保证在 LED 路灯的项目中设备的驱动器与当地的环境是匹配的。