LED路灯电源之防雷攻略与防雷击电路设计方案

    引言

　　路灯安装在户外，雷击是一个非常大的威胁。轻则导致路灯损坏，重则引起火灾或人员伤亡，产生巨大的损失。在此，就向大家介绍一下关于雷电对LED路灯的影响以及防范措施。

　　本文总结雷击主要有以下四种类型：

　　1.直击雷

　　直击雷蕴含极大的能量，峰值电压可达5000kv的雷电流入地，具有极大的破坏力。会造成以下三种影响：

　　a 巨大的富电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速拾高，造成反击事故，危害人身和设备安全。

　　b 雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。

　　c 雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。

　　2.传导雷

　　远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内室内的电气设备。

　  3.感应雷

　　云层之间频繁放电产生强大的电磁波导致共模和差模干扰，影响电气设备运行。

　　 4.开关过电压

　　供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，脉冲电压可达正常电压的3到5倍，可严重损坏设备。破坏效果与雷击类似。

　　那么我们又将如何防范雷击事故的发生呢？经过中电华星电源研究实验室研究发现，以下几种方式是防范路灯被雷电破坏最有效的办法：

　　4.1 外部防雷与内部防雷相结合

　　现在一般的led路灯外部都是导体材料，本身就相当于一个避雷针，在设计上必须安装引下线和地网，这些系统构成外部防雷系统。该系统可避免LED路灯因直击雷引起火灾及人身安全事故。内部防雷系统是指路灯内部通过接地、设置电压保护等方式对设备进行保护。该系统可防止感应雷和其他形式的过电压侵入，造成电源毁坏、这是外部防雷系统无法保证的。这两者之间是相辅相成的，互为补充。内部防雷系统在很多器件上例如外壳、进出保护区的电缆、金属管道等都要连接外部防雷系统或者设置过压保护器，并进行等电位连接。

　　4.2 防雷等电位连接

　　彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，电源线、信号线、金属管道等都要用过压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处也要进行局部等电位连接，各个局部等电位连接处要互相连接，最后与主等电位处相连。

    4.3 设置雷电保护区

　　目前LED路灯除了电源设备外，还会设置一些通信设备用于控制路灯的开关及亮度，这些设备及电源都需要安置在雷电保护区内，保护区域直接受外壳屏蔽。此处的电磁场要弱得多。

　　4.4 高质量保护设备--防雷模块和过压保护模块

　　防雷器的作用是在最短时间（纳秒级）内将被保护系统连入等电位系统中，使设备各端口等电位。同时将电路中因雷击而产生的巨大脉冲能量经短路线释放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而起到保护设备的作用。中电华星技术研发团队认为，LED路灯电源模块不仅要按照上述要求进行设计，而且必须经过严格的检验程序。

　　a 具有恒压输出功能或具有恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置，应采用GB19510.12/IEC61347-2-13安全标准检验。

　　b 对仅具有控制LED亮暗、闪动、颜色等逻辑变化功能的控制装置，应采用GB19510.12/IEC61347-2-11安全标准检验。

　　c 如果一个控制装置兼有上述两者的功能的，应按照GB19510.12/IEC61347-2-13安全标准检验。

　　实践证明，经过科学的设计及严格的检验，不仅能确保LED路灯系统不受到雷电的伤害，而且杜绝了雷电对电源设备的共模和差模干扰。下面我们来介绍一下防雷击的电源电路设计方案。

    5 防雷击电路设计方案

    LED路灯安装在室外，极易受雷击或浪涌电压而损坏，所以需要设计防雷单元。路灯的防雷分为两级，第一级是防护直击雷，利用金属灯杆接地进行处理。第二级是防护传导雷击和感应雷击，电网电压波动等，采用突波吸收器Varistor作为主要组件设计防雷单元。
 

 

          LED驱动电源过流保护设计

    赛尔特最新研发的热保护突波吸收器（TMOV），可简化LED路灯的防雷设计。这种新型TMOV集成温度保险丝和Varistor，能够在Varistor失效着火前安全隔离，具有UL1449 第三版认证。

    传统LED驱动电源采用电流保险丝作为过流保护，这里介绍赛尔特新设计的热保护绕线熔断电阻，拥有比电流保险丝更好的价格和性能，比普通绕线电阻更好的安全性能。

    在电源前端设计一个热保护突波吸收器Thermo-fuse Varistor，用来防止浪涌或雷击。

    普通绕线电阻器作为过流保护时，需要4倍额定电流以上的故障电流才能快速的断开。在2倍的额定电流时断开时间长，并且会产生300℃~500℃高温，具有安全隐患。赛尔特新设计的热保护绕线熔断电阻，可在1.5倍~2倍的额定电流时快速断开，安全可靠。