LED防雷设计方案

LED防雷设计方案

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。

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，因为雷击造成的感应浪涌冲击增加了户外LED照明设备受损的几率。　

我们建议等效浪涌抗扰度应在5kA到10kA之间。灯具在差模和共模条件下均容易受损：

　　● 差模：灯具的相线和零线端子或相线和相线端子之间的高电压/电流瞬态可能会损坏电源装置或LED模块板中的元件。

　　● 共模：灯具的相线和地线或零线和地线之间的高电压/电流瞬态可能会穿透电源装置或LED模块板中的安全绝缘，包括LED散热器绝缘。

LED防感应浪涌的技术

　　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，中恒ZH10D-LED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驱动器前面的中恒ZH10D-LED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。

MOV的设计旨在微秒时间内钳制快速过电压瞬态。然而，除了短时瞬态，在中恒ZH10D-LEDSPD模块中的MOV还会受到因零线缺失或安装时的不正确接线造成的临时过电压情况的影响。这些情况会对MOV造成散热失控状况;反过来，这又将导致过热、冒烟、甚至起火。SPD的安全标准UL 1449和IEC 61643-11，定义了为确保SPD安全而必须对器件进行测试的特定异常条件。在可靠的设计中，在浪涌保护器内部加入了热敏断路器，以保护MOV不会出现散热失控。