“直击要害”的LED防雷设计攻略

LED照明已经逐渐取代传统照明成为照明市场的主导。由于照明领域的二次革命，照明效率上的进步(每瓦更高流明)、二次光学元件(更好的镜头/反射镜)、以及更强的热耗散性能等LED照明技术层出不穷。然而，LED户外照明在这前景一片大好的情况下依然存在诸多挑战，雷击就是一个重大威胁。

对于户外LED照明，一个相当大的威胁是在交流电源线路中发生的瞬态浪涌事件，其可能会对灯具造成损坏。一个LED灯含有电源转换器件(AC/DC)、LED的驱动芯片、以及用于热控的散热器和优化灯光质量的光学器件。直接连接到交流电源(如120/220VAC)的一个LED灯具可能会因灯泡内部元件或电路故障导致的短路和过载情况而损坏。除此之外，产生于灯泡外部的雷击浪涌或负荷开关瞬态能够造成电压尖峰或环形波，给元件造成压力并最终导致损坏，从而使灯泡报废。鉴于LED灯泡的价值定位不仅仅是降低能源消耗，还有更长的使用寿命，在消除因电气环境促使的现场故障中考虑瞬态电压保护将是至关紧要的。

间接雷击感应浪涌

由于附近电气设备的打开和关闭动作，在交流电源线路上可能会发生过压瞬态浪涌。附近发生的雷击也会在交流电源线路产生瞬态浪涌，尤其是在室外环境中。 应对感应浪涌事件的技术

保护户外LED照明免于感应浪涌冲击损害的方式是阻断高电压/电流瞬态干扰进入照明灯具。因此可以在户外LED照明应用中采用一种浪涌保护器(SPD)来抑制浪涌能量并最大限度地减少对照明设备的浪涌冲击。

对于SPD，有多种过电压保护元件可用，包括金属氧化物压敏电阻(MOV)、气体放电管(GDT)和瞬态电压抑制(TVS)二极管。这些元件被放置于通常具有高阻抗的交流电源线之间，在检测到高电压时会变为低阻抗。在低阻抗状态下，这些元件可以将浪涌能量转移回到交流电源线，在浪涌事件后又回到高阻抗状态。在现有的技术中，MOV因其较高的浪涌能量处理能力和对瞬态电压的快速响应成为首选，在配电板的SPD保护中也得以广泛应用。因此MOV是户外LED照明应用中浪涌保护器件的最为适用的技术。

在一个室外灯具中并入一条强大的浪涌抑制电路能消除浪涌能量造成的破坏，从而提高照明设备的可靠性，最大程度地减少维护并提高使用寿命。一个能将过高的浪涌抑制到较低电压水平的浪涌保护组件是保护LED灯具设施的最佳方式。

热防护型MOV保护SPD的安全

金属氧化物压敏电阻(MOV)技术不仅价格便宜，而且是抑制电源中瞬态的一种非常有效的技术。在许多其他的应用中，这种技术同样有效，比如通常被放置于LED驱动器前面的浪涌保护器(SPD)模块。

在经历一次大浪涌或多次小浪涌之后，MOV的性能会逐渐退化。这种退化导致金属氧化物压敏电阻泄漏电流增加，进而使得MOV的温度升高，即使是在120VAC/240VAC工作电压的正常条件下。MOV相邻的一个热敏断路器可以在金属氧化物压敏电阻持续退化至寿命终止状态时用以检测其温度的增加;这时，热敏断路器会打开电路，将性能退化的压敏电阻从电路中去除，以防止灾难性故障。

为SPD而设的寿命终止/更换指示功能

当MOV因临时过电压或过高的泄露电流而变得过热时，热敏断路器可用来将金属氧化物压敏电阻从交流电路中去除。SPD因此停止其电涌抑制功能。所以应考虑设计合适的指示功能，以便维修人员能够知道SPD不能正常工作且需要更换。

照明设计人员可以根据他们的维护和包修策略从两种主要类型的SPD模块配置中进行选择。这些都是并联和串联的浪涌保护组件。

并联连接：SPD模块与负载并联在一起。一个寿命终止的SPD模块从电源上断开的同时，AC/DC电源装置保持通电状态。照明依然处于工作状态，但却失去了抵抗电源装置和LED模块所面临的下一次浪涌的防护功能。在一个并联的SPD模块中，可以通过使用一个能向维护技术人员指示SPD模块状态的小的发光二极管来起到更换指示的作用。可以选择使用绿色发光二极管来指示SPD模块在线，或者用红色发光二极管来指示SPD模块离线。或者，更换SPD模块的需要可以在SPD模块寿命终止指示线连接至一个网络智能照明系统的照明管理中心中远程显示，而不是在每个灯具上都安装LED指示。

串连连接：SPD模块与负载串联在一起，寿命终止的SPD模块从电源上断开的同时，也会使灯熄灭。灯具停电便可作为呼叫维修的指示。已断开的SPD模块不仅熄灭照明以作为更换的指示，同时使交流/直流电源装置与之后的浪涌冲击隔离开来。对这种配置的普遍偏好迅速增长，是因为在SPD模块等待更换期间，照明设施仍然受到保护。与使用并联浪涌保护器模块的情况下需更换整个灯具相比，在串联情况下仅更换SPD模块的费用要低得多。

结语

LED技术所带来的高效节能提升了户外照明的价值。为了使LED照明设备能达到其预期寿命，应在户外LED照明中加入浪涌保护模块，以防止因雷击浪涌事件和其他电源线路浪涌造成的早期故障。安装于LED电源装置前端的浪涌保护模块，为照明系统提供了有效的保护。但是，其可能会受到临时过电压威胁和因多次浪涌事件而疲劳的影响。放置于浪涌保护模块中的热敏断路器提高了模块的整体安全性，并能使模块达到UL 1449和IEC 61643-11认证标准。

当浪涌保护模块达到其使用寿命期限时，串联的SPD模块提供的是一种最为简单的更换指示方式，即通过将灯具从电源上断开，从而使灯熄灭。并联的SPD模块提供的是一种与发光二极管相连接的方式，对模块是否在线做出提示。