用於LED燈，燈，照明，燈具的電湧保護器SPD

保護的需要

為什麼需要保護？

LED技術已成為照明的參考技術，這主要歸因於以下四個特徵：效率，多功能性，節能和更長的壽命。

儘管具有這些優點，但該技術仍存在許多缺點：與傳統光源相比，該技術具有較高的實施成本（初始投資）和內部電子設備（LED光學器件和驅動器），更加複雜且對過電壓敏感。

由於這些原因，過電壓保護系統的使用是一項非常具有成本效益的投資，因為它可以延長照明設備的使用壽命，確保LED項目的成本效益（ROI），並減少照明設備的維護和更換成本。

連接在驅動器上游的電湧保護設備（SPD）補充了照明設備的固有抗擾性，從而針對雷電和過電壓產生了更強大的保護。

概述

採用LED技術的照明器廣泛應用於總體上普遍暴露於大氣現象的大量應用中：街道照明，隧道，公共照明，體育場館，工業等。

過電壓可以細分為5種不同類型
1.由於附近的撞擊，接地電位增加，具體取決於物理接地的電阻率。
2.由於正常操作而進行切換。 （例如，所有照明器都被立即打開）。
3.電路中感應：由附近（<500 m）撞擊的電磁場引起。
4.直接撞擊燈具或電源線。
5.由於電源問題造成的永久性或暫時性過電壓（POP）

在照明設備中，由雷擊或感應引起的電壓浪湧的可能性通常很高，儘管風險由設備的性質（室內，室外）和暴露程度（高處，孤立的場所，電纜）決定擴展名等）。

損壞和維修費用

驅動器通常對瞬態過電壓具有一定程度的抗擾性（2至4 kV）。 這足以通過照明設備的測試，但不足以承受現場條件下由雷電（10 kV / 10 kA）引起的電壓浪湧。

LED照明行業安裝基礎的經驗表明，如果沒有適當的SPD，則很大一部分的燈具會過早地達到使用壽命。 這導致設備更換，維護成本，服務連續性等一系列成本，最終對項目ROI及其形象產生不利影響。

在照明設備中，良好的照明是關鍵的安全問題（犯罪，道路安全，工作場所照明等）時，服務的連續性至關重要。

正確設置“ SPD +燈具”系統的尺寸可確保反復出現的過壓事件不會導致驅動器壽命終止，或者在最壞的情況下也不會導致SPD失效。 這意味著節省了成本，尤其是因為減少了糾正性維護措施。

全面的保護

電湧保護設備（SPD）通過將過電壓釋放到地面來保護設備，從而限制了到達設備的電壓（殘餘電壓）。

有效的過壓保護設計包括交錯保護，並為系統中的每個敏感組件提供了分級。 通過這種方式，在每個保護階段都會釋放部分過電壓，直到靠近照明設備的地方只有很小的殘留電壓為止。

照明面板“ 1”中的保護雖然是必要的，但其本身是不夠的，因為在較長的電纜中也可能引起過電壓，這意味著最終保護應始終盡可能靠近要保護的設備“ 2”“ 3” 。

最佳保護的關鍵設計原則

級聯保護

保護位置

室外照明設備的典型配置包括一個普通照明面板和一組照明器，在它們之間以及它們與面板之間有長電纜。

為了在這樣的系統中提供有效的保護，必須具有高放電容量和低殘留電壓的交錯保護。 這至少需要兩個保護階段（請參見表）。

保護–串聯或併聯

電湧保護器（SPD）可以串聯或併聯連接 如圖中所示。 每種都有優點和缺點

• 平行： 如果SPD達到使用壽命，則照明器將保持連接狀態，優先考慮服務的連續性。
• 系列： 如果SPD達到使用壽命，則將關閉照明器，優先進行保護。 建議使用此連接，因為這樣可以知道是否有任何SPD達到其使用壽命。 這樣避免了必須打開每個照明器來檢查避雷器的狀態。

安全與通用

安全性和通用性是照明器設計和安裝中的關鍵問題，因為這可以為安裝者或指定者/客戶提供舒適和省心的感覺。 由於製造商通常不知道燈具的安裝位置或安裝方式，因此只有通用，安全的SPD才能在所​​有情況下保證正常運行。

燈具如何安裝？

• 該標準（IEC 60598）要求SPD在其使用壽命內任何時候都不應產生洩漏電流。 為此，使用了一個稱為氣體排放管（GDT）的組件，該組件本身不適用於Line-PE連接。 由於L-PE連接對於SPD的安全性和通用性至關重要，因此解決方案是使用對稱保護電路，以便在共模下SPD始終具有與GDT到PE串聯的壓敏電阻（MOV）。
• 接線錯誤。 反轉L和N是一個典型的錯誤，在電湧的情況下會引起電氣危險，但在安裝過程中不會檢測到。
• SPD串聯或併聯接線。 服務的連續性和對燈具的保護之間的折衷。 由最終客戶決定。

燈具安裝在哪裡？

• IT，TT，TN網絡。 在120/230 V網絡中，標準SPD不能承受線對地故障。
• 230 V LN或LL網絡。 這些網絡在幾個地區和情況中很常見，並非所有SPD都可以連接到LL。

POP保護

臨時或永久性過電壓（POP）是指在幾秒鐘，幾分鐘或幾小時內，電壓升高超過額定電壓的20％，最高達到400 V的電壓。 這些過電壓通常是由於中性線的損壞或不平衡負載引起的。 防止此類事件發生的唯一方法是斷開負載，在這種情況下，通過接觸器斷開負載。

臨時過壓保護– POP，可為安裝增加價值：

• 通過照明面板中的接觸器自動重新連接。
• 跳閘曲線符合EN 50550。

該通用解決方案支持所有網絡配置（TN，IT，TT）和燈具絕緣等級（I和II）。 該範圍包括一系列連接器，靈活的固定裝置和可選的IP66等級。

品質

認證機構計劃 認證（由 德國萊茵TUV）和TUV標記，已對IEC 61643-11和EN 61643-11的所有點進行了測試。

通用解決方案

SLP20GI保證了燈具的通用性和安全性：

• 對於所有網絡配置的（TT，TN和IT）配置。
• 接線安全 LN / NL可逆。
• 普遍性 LN 230 V，LL 230 V
• 串聯/並聯 接線。

雙重壽命終止指示

斷開 如果是串聯安裝，則SPD會在達到使用壽命時將其關閉。

可視LED 指示。

無漏電流

所有具有共模保護的SLP20GI都沒有對地洩漏電流，從而防止了SPD產生危險接觸電壓的任何可能性。

應用領域

由於其性質和用途，廣泛的照明應用特別需要過電壓保護。 良好的保護措施可確保系統運行（服務連續性），提供安全性並有助於保護LED照明設備的投資（ROI）。

為什麼選擇LSP？

LSP是一家專業的雷電和電湧保護公司，是行業10多年經驗的結晶，可為市場提供特定範圍的LED裝置保護。

您的保護夥伴

我們旨在成為您的過壓保護合作夥伴，在這一領域提供完整的解決方案：廣泛的產品範圍，技術建議。

LED照明/ LED路燈的雷電和電湧保護

電湧保護專家為LED照明提供最佳保護解決方案

LSP，雷電和過壓保護專家

LSP是設計和製造雷電和電湧保護設備的先驅。 十多年來，LSP一直使用最新，最創新的技術提供高質量的解決方案和產品。

LSP為燈桿內部或面板內部的所有類型的室外照明設備和裝置提供了廣泛的解決方案。

為什麼要保護

LED技術包含了效率的概念，與傳統照明光源相結合，可節省大量能源，並具有更長的預期壽命。 但是，該技術具有許多缺點：

–其實施需要大量投資，如果設備損壞，則必須重複進行。

–對過電壓的極端敏感度，無論是雷電還是通過接通電網引起的。 公共照明裝置的本質是電纜較長，延長了它們承受雷電引起的過電壓影響的風險。

由於這些原因，無論是從燈具的使用壽命到節省更換成本和維護成本，使用防浪湧保護系統都是一項非常有利可圖的投資。

OEM解決方案（製造商）

延長您的LED燈具的使用壽命，並避免潛在的索賠和圖像損壞

電湧保護為LED照明製造商增加了價值，在可靠性和耐用性方面為最終用戶提供了額外的保證。

專門從事電湧保護的公司LSP為製造商提供了該領域的完整解決方案：各種電湧保護器設備，技術建議，定制產品，照明測試等。

某些戶外LED燈具製造商已受到LSP的保護

SLP20GI系列，緊湊，易於安裝在任何燈具中

LSP設計了適合任何照明設備的緊湊型解決方案。 LED燈具的電湧保護非常容易安裝。 電纜，端子等。。。可以為每個製造商量身定制。

適用於所有類型電網的解決方案

LED燈具的電湧保護器範圍適用於所有網絡配置和所有電壓（包括IT系統）。 LSP提供I類和II類照明器的解決方案。

最近的研究表明，現有公共照明面板中超過80％不包含電湧保護。 對於剩餘的20％，面板中的保護不足以有效地保護連接到面板的照明器組件，因為沿長電纜走線還會引起電湧。

最佳和最有效的保護系統是交錯式或級聯式。 首先，應在照明面板中安裝一個初始保護級（安裝堅固的保護器，該放電器具有40 kA的高放電容量，並針對工頻過電壓TOV臨時過電壓提供保護），第二步應盡可能靠近照明設備。燈具（精細保護以補充第一階段）。

據估計，歐洲已安裝了超過500,000個未充分保護的戶外LED燈。

從降低維護成本和保護昂貴投資的角度來看，通過浪湧保護來升級LED燈具的安裝基礎是一項非常有利可圖的投資。

LSP提供了廣泛的解決方案，可有效保護室外LED照明設備。

良好的保護

• 降低維護成本
• 確保服務的連續性
• 延長燈的壽命
• 確保LED技術的投資回報率

為了保護敏感的電子驅動器和路燈中的LED燈，LSP現在開發了一種量身定制的電湧放電器。

用作路燈的節能LED燈越來越受歡迎。 但是，它們的獨立式立杆有兩種危險：雷擊和通過電源產生的浪湧電壓。 為了保護敏感的電子驅動器和路燈中的LED燈，LSP現在開發了一種量身定制的電湧放電器。 2 + 3型避雷器SLP20GI具有高達20 kA的高導通能力。 防護等級極低（U_P），它也適用於保護非常敏感的電子組件。 由於其緊湊的設計，外殼可以安裝在桿端區域或路燈頭中。 SLP20GI避雷器符合當前EN 2-3：61643產品規範對T11 + T2012電湧保護器的要求。

LED燈的電湧保護

由於雷電感應耦合到電力線上，因此戶外燈容易受到瞬態尖峰的影響。 直接雷電，間接雷電或關閉/打開電源會引起電湧。

除電湧外，如果HV線接觸LV線，或者中性線連接弱或懸空，則中性線電壓可能會超過燈具的規定極限。 出於本文的目的，我們將重點討論電湧保護。

這些浪湧電壓瞬變會破壞LED電源以及LED本身。 由於LED燈的敏感性，我們需要為LED照明系統提供過壓，過流，電湧保護。最常見的電湧保護器類型包含一個稱為金屬氧化物壓敏電阻或MOV的組件，該組件可將多餘的電壓分流，能量從正在保護的設備中移走。 如果是LED燈，它將保護LED驅動器或LED本身。

LSP提供的SPD模塊應提供超過10kV-20kV的保護。 此保護在中性，中性和相地之間存在。 我們提供內置在室外照明設備中的這些模塊，例如路燈，泛光燈等。

LED路燈電湧保護

新的LED路燈正安裝在街道和高速公路上，並且由於LED消耗的功率少且使用壽命長，因此也正在更換傳統的照明器。 戶外公共設施更多地暴露於環境中，並且位於必須持續提供服務的地方。 儘管LED燈具有許多優點，但是LED的一個主要缺點是其組件的維修和更換成本比傳統照明設備的維修和更換成本相對較高，並且LED容易受到電湧的影響。 為了避免不必要的維護和延長使用壽命，您必須為LED路燈安裝電湧保護器。

LED路燈受以下主要原因的影響而受到電湧的影響：

1. 雷擊，直接對LED路燈產生雷擊。 很長距離的室外配電線容易受到雷擊，並且由於雷電，大電流會流經電源線，從而損壞路燈。
2. 間接雷擊會干擾電源線。
3. 電力線，開關操作，接地問題等引起的高電壓浪湧。

電壓浪湧是一個非常高的電壓尖峰，主要在幾個很小的時間間隔（幾微秒）內由幾千伏的電壓引起。 因此，您需要LED路燈的電湧保護。

許多LED照明製造商和供應商注意到，一旦LED路燈被電湧擊中，不同的組件（例如電源），LED芯片甚至有時會損壞整個模塊，因此必須更換，並且從桿上卸下照明器的過程非常困難。程序。 儘管照明行業的專家對此問題進行了大量研究，並開發了一些具有更高介電強度的驅動器； 但是這些驅動程序非常昂貴，萬一發生激增，仍有很大的損壞機會。 這再次說明了電湧保護對led路燈的重要性。

在保護上進行少量投資可以延長路燈的使用壽命，並降低運營和基礎設施的總體成本

現在出現的問題是，我們如何為LED路燈提供電湧保護？ 這可以通過在主線上安裝稱為電湧放電器的保護裝置並將其串聯或併聯配置來完成。 當並聯連接時，如果電湧保護裝置由於並聯而損壞，LED燈仍將工作。

電湧保護設備（SPD）將充當壓控開關，在系統電壓低於其激活電壓之前，該開關將保持無源狀態。 當系統（在LED路燈的情況下輸入電壓）增加SPD的激活電壓時，SPD將轉移浪湧能量以保護照明設備。 安裝SPD時，雷電非常重要，請選擇能夠承受最大脈衝電壓的設備。

安裝led路燈電湧保護器：

下圖顯示了可以在LED路燈上安裝電湧保護設備的位置：

1. 直接插入路燈，安裝在駕駛室內部。
2. 安裝在配電盤內部。

燈具和電湧保護裝置之間的距離必須保持最小，以確保獲得適當的保護，並且應保持盡可能短的距離。 如果照明燈與配電板之間的距離超過20米，則在大多數情況下，建議使用二級保護裝置。

IEC電湧保護標準：根據IEC61547，必須保護所有戶外照明產品在普通模式下免受高達2kV的電湧影響。 但是建議使用最高4kV的電湧保護。 在國際保護標準中提到的原因中，影響大多數室外路燈的原因是配電線路上的直接雷擊（通過電源線傳導的電湧）。 必須正確檢查安裝區域並檢查其是否存在雷擊的可能性，並且雷擊的可能性更高，建議使用10kV的保護。

保護LED燈免於過壓

過電壓的原因，經驗和保護概念

室內和室外照明中LED照明的趨勢正在穩步增長。 同時，整個歐洲的許多地方當局和網絡運營商都擁有這種相對較新的技術的經驗。 似乎這些優勢，特別是在節能和智能照明控制方面，將確保未來照明技術中LED解決方案的份額將繼續穩定增長。 在街道照明中，這在許多城市中已經很明顯，但工業和建築照明的趨勢也在上升。 但是，在此也很明顯，既有明暗面也有明暗面。

近年來，很明顯，過電壓特別是對於敏感電子設備來說是一個嚴重的問題。 來自現場的初步反饋證實了這一點。 例如，埃斯比約（Esbjerg）市報告說，迄今為止，雷擊是造成400多個路燈故障最多的一次。 特別值得一提的是，丹麥是歐洲閃電最貧窮的地區之一。

根據撞擊位置的距離，地面和接地條件以及閃光強度，雷擊可能會達到很高的值。 圖1顯示了由雷擊時潛在漏斗的形成對街道照明亮點的定性影響。

在網絡中進行開關操作時，會產生幾千伏的電壓峰值，該電壓峰值會在低壓網絡中傳播並給其他設備造成負載。

一個典型的例子是帶有LED的保險絲或混合網絡的跳閘，以及帶有常規鎮流器的常規放電燈的跳閘，其提供數千伏的點火電壓。

靜電電荷是一種現象，特別是在II類防護等級的燈具中，在這種情況下會發生電荷分離，然後在LED的燈具外殼或散熱器上產生高壓。 對於每個汽車駕駛員來說，這種現像都是一個真正的挑戰。 當他抓緊汽車時，有時會觸電的人。

受到特別影響的是與地面電位完全隔離的照明器。

電源故障可能導致所謂的臨時過電壓。 在此，最常見的原因是中性線掉線（例如由於損壞）。 出現此故障時，由於三相干線中的干線不對稱，標稱電壓可能會在相上增加至400V。 臨時過壓保護需要特別考慮。

但是在建築物和大廳照明方面也存在問題。 特別是過電壓不是來自外部，而是每天都來自自己的工廠。 特別地，從工業上已知這樣的情況，其中在電氣設備中產生過電壓並且由電線引起的過電壓到達照明。 最初的零星故障是單個照明器或LED的典型標誌。

同樣，基於這一經驗，燈具製造商已經滿足了燈具抗過電壓強度的要求。 幾年前，路燈的強度落後於過電壓。 在大約2,000 – 4,000 V，目前平均約為4,000 – 6,000V。

這種經驗也促使照明設備製造商提高其對浪湧電壓對照明強度的要求。 幾年前，街燈的抗過電壓能力約為。 2,000 – 4,000 V，目前約為平均4,000 – 6,000V。

為了考慮到這一點，許多照明設備製造商都提供了帶有功能強大的2 + 3型電湧保護裝置（SPD）的燈具來保護整個世界。 如果由於空間不足或由於已經在現場安裝了照明設備而無法或有意這樣做，則還可以將SPD安裝在桅杆保險絲盒中。 可以使用。 這也提供了維護和改裝更簡單的優勢。 完成保護概念並減輕亮點。 此外，還應在街道開關設備/中央分配器中配備組合式1 + 2型避雷器，以防止雷電流的傳播，並保護過電壓。

在建築服務工程中，可以通過為電氣設備配備防雷和電湧保護裝置來實現有效的保護。 例如，組合式1 + 2避雷器和電湧放電器可用於防止建築物饋電系統中的雷電流和電源瞬變，而SPD 2 + 3型配電箱和照明設備的接線盒可用於防止電擊。場耦合和開關過電壓。

實用的過壓保護

市場上有許多用於電湧保護的製造商。 因此在選擇電湧保護器時應基於以下幾點要特別注意。

應當根據IEC 61643-11和VDE 0100-534的要求對良好的過壓保護進行測試。 為了實現這一點，除滿足以下條件外，還必須滿足以下要求：狀態信號通知和斷開設備集成在SPD中。

由於通常將SPD隱藏在難以接近的位置，例如安裝在照明設備中，因此純光信號傳輸不是理想的。 在故障情況下也可以將照明器與電路斷開的SPD，此處提供以下功能，這是一種很好且簡單的間接信號傳輸方式。

LED技術在照明中變得越來越重要。 進一步的開發技術可確保提供更可靠的解決方案。 面向實踐的，適應性強的過電壓避雷器和保護概念使敏感的電子設備免受有害的過電壓的影響。 有效的照明系統過電壓保護概念的額外成本目前不到總成本的百分之一。 因此，每個工廠運營商都必須採取過壓保護措施。 一種簡單且在許多情況下必不可少的手段，可確保照明設備的長壽命和可靠性，並避免由此產生的成本。

LED路燈照明系統的電湧保護概念

持久的LED技術意味著更少的維護工作和更低的成本

當前，許多社區和市政公用事業正在對路燈進行改造。 常規照明器主要被LED取代。 為什麼現在要進行這種轉換？ 原因有很多：資助計劃，能源效率，禁止使用某些照明技術，以及當然降低了LED燈具的維護成本。

更好地保護昂貴的技術

LED技術具有許多優勢。 但是，它也比傳統的照明技術具有更低的浪湧抗擾性。 此外，LED燈具的更換成本更高。 在實踐中，損壞分析表明電湧通常一次損壞一個以上的LED路燈。.

• 預防失敗
• 包括電湧保護

由電湧引起的典型損壞可能是LED模塊的部分或全部故障，LED驅動器的損壞，亮度損失或整個控制電子設備的故障。

即使LED照明器繼續運行，電湧通常也會對其使用壽命產生負面影響。

通過有效的定制電湧保護概念，避免不必要的維護工作並維護可用性。

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室內LED照明的電湧保護

強大的避雷器可保護敏感的LED技術。 它們可防止損壞並確保LED燈的壽命。

作為操作員，您可以減少更換成本，並節省昂貴且費時的維護工作。

另一個優勢：照明的永久可用性意味著不受干擾的工作和生產過程以及滿意的用戶。

保護概念室內LED照明
要獲得全面的保護概念，請考慮以下安裝位置：
A –直接在LED照明/燈條上
B –在上游子分配系統中

下表顯示了推薦的C136.2-2015瞬態抗擾度等級，適用於常見的戶外照明應用：

表4 – 1.2 / 50µs – 8 / 20µs組合波測試規範