LED路燈電源之防雷攻略與防雷擊電路設(shè)計方案

　　路燈安裝在戶外，雷擊是一個非常大的威脅。輕則導(dǎo)致路燈損壞，重則引起火災(zāi)或人員傷亡，產(chǎn)生巨大的損失。在此，就向大家介紹一下關(guān)于雷電對LED路燈的影響以及防范措施。

　　本文總結(jié)雷擊主要有以下四種類型：

　　1.直擊雷

　　直擊雷蘊(yùn)含極大的能量，峰值電壓可達(dá)5000kv的雷電流入地，具有極大的破壞力。會造成以下三種影響：

　　a 巨大的富電流在數(shù)微秒時間內(nèi)流下地，使地電位迅速拾高，造成反擊事故，危害人身和設(shè)備安全。

　　b 雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，在電源線和信號線上感應(yīng)極高的脈沖電壓。

　　c 雷電流流經(jīng)電氣設(shè)備產(chǎn)生極高的熱量，造成火災(zāi)或爆炸事故。

　　2.傳導(dǎo)雷

　　遠(yuǎn)處的雷電擊中線路或因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的極高電壓，由室外電源線路和通信線路傳至建筑物內(nèi)室內(nèi)的電氣設(shè)備。

　3.感應(yīng)雷

　　云層之間頻繁放電產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波導(dǎo)致共模和差模干擾，影響電氣設(shè)備運(yùn)行。

　　 4.開關(guān)過電壓

　　供電系統(tǒng)中的電感性和電容性負(fù)載開啟或斷開、地極短路、電源線路短路等，都能在電源線路上產(chǎn)生高壓脈沖，脈沖電壓可達(dá)正常電壓的3到5倍，可嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備。破壞效果與雷擊類似。

　　那么我們又將如何防范雷擊事故的發(fā)生呢？經(jīng)過中電華星電源研究實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，以下幾種方式是防范路燈被雷電破壞最有效的辦法：

　　4.1 外部防雷與內(nèi)部防雷相結(jié)合

　　現(xiàn)在一般的led路燈外部都是導(dǎo)體材料，本身就相當(dāng)于一個避雷針，在設(shè)計上必須安裝引下線和地網(wǎng)，這些系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可避免LED路燈因直擊雷引起火災(zāi)及人身安全事故。內(nèi)部防雷系統(tǒng)是指路燈內(nèi)部通過接地、設(shè)置電壓保護(hù)等方式對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。該系統(tǒng)可防止感應(yīng)雷和其他形式的過電壓侵入，造成電源毀壞、這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。這兩者之間是相輔相成的，互為補(bǔ)充。內(nèi)部防雷系統(tǒng)在很多器件上例如外殼、進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接外部防雷系統(tǒng)或者設(shè)置過壓保護(hù)器，并進(jìn)行等電位連接。

　　4.2 防雷等電位連接

　　徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，電源線、信號線、金屬管道等都要用過壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接，各個內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處也要進(jìn)行局部等電位連接，各個局部等電位連接處要互相連接，最后與主等電位處相連。

4.3 設(shè)置雷電保護(hù)區(qū)

　　目前LED路燈除了電源設(shè)備外，還會設(shè)置一些通信設(shè)備用于控制路燈的開關(guān)及亮度，這些設(shè)備及電源都需要安置在雷電保護(hù)區(qū)內(nèi)，保護(hù)區(qū)域直接受外殼屏蔽。此處的電磁場要弱得多。

　　4.4 高質(zhì)量保護(hù)設(shè)備--防雷模塊和過壓保護(hù)模塊

　　防雷器的作用是在最短時間（納秒級）內(nèi)將被保護(hù)系統(tǒng)連入等電位系統(tǒng)中，使設(shè)備各端口等電位。同時將電路中因雷擊而產(chǎn)生的巨大脈沖能量經(jīng)短路線釋放到大地，降低設(shè)備各接口端的電位差，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。中電華星技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊認(rèn)為，LED路燈電源模塊不僅要按照上述要求進(jìn)行設(shè)計，而且必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗(yàn)程序。

　　a 具有恒壓輸出功能或具有恒流輸出功能或兩者功能兼有的控制裝置，應(yīng)采用GB19510.12/IEC61347-2-13安全標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

　　b 對僅具有控制LED亮暗、閃動、顏色等邏輯變化功能的控制裝置，應(yīng)采用GB19510.12/IEC61347-2-11安全標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

　　c 如果一個控制裝置兼有上述兩者的功能的，應(yīng)按照GB19510.12/IEC61347-2-13安全標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

　　實(shí)踐證明，經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計及嚴(yán)格的檢驗(yàn)，不僅能確保LED路燈系統(tǒng)不受到雷電的傷害，而且杜絕了雷電對電源設(shè)備的共模和差模干擾。下面我們來介紹一下防雷擊的電源電路設(shè)計方案。

5 防雷擊電路設(shè)計方案

LED路燈安裝在室外，極易受雷擊或浪涌電壓而損壞，所以需要設(shè)計防雷單元。路燈的防雷分為兩級，第一級是防護(hù)直擊雷，利用金屬燈桿接地進(jìn)行處理。第二級是防護(hù)傳導(dǎo)雷擊和感應(yīng)雷擊，電網(wǎng)電壓波動等，采用突波吸收器Varistor作為主要組件設(shè)計防雷單元。

LED驅(qū)動電源過流保護(hù)設(shè)計

賽爾特最新研發(fā)的熱保護(hù)突波吸收器（TMOV），可簡化LED路燈的防雷設(shè)計。這種新型TMOV集成溫度保險絲和Varistor，能夠在Varistor失效著火前安全隔離，具有UL1449 第三版認(rèn)證。

傳統(tǒng)LED驅(qū)動電源采用電流保險絲作為過流保護(hù)，這里介紹賽爾特新設(shè)計的熱保護(hù)繞線熔斷電阻，擁有比電流保險絲更好的價格和性能，比普通繞線電阻更好的安全性能。

在電源前端設(shè)計一個熱保護(hù)突波吸收器Thermo-fuse Varistor，用來防止浪涌或雷擊。

普通繞線電阻器作為過流保護(hù)時，需要4倍額定電流以上的故障電流才能快速的斷開。在2倍的額定電流時斷開時間長，并且會產(chǎn)生300℃~500℃高溫，具有安全隱患。賽爾特新設(shè)計的熱保護(hù)繞線熔斷電阻，可在1.5倍~2倍的額定電流時快速斷開，安全可靠。