LED照明设备浪涌保护的原因以及解决方案

2018-02-12 LITTELFUSE(世强编辑整理) 天星

Timothy Patel在美国安全试验所(UL)担任测试和认证服务后,于2013年加入Littelfuse。他目前的职责包括开发市场营销材料,管理新产品发布的营销活动,为新产品创意进行市场研究和可行性分析。他总结了LED照明设备浪涌保护的原因以及解决方案,以供参考。


世界各地的城市正在从高强度放电灯转向LED路灯。但是,LED路灯的安装成本非常高,规划人员必须能够在合理的时间内根据LED的瓦数较低的要求,较低的维护成本和较长的使用寿命获得投资回报。为防止LED过早失效,尤其是由于雷电引起的浪涌,耐用性和可靠性至关重要。


若想保护户外LED照明设备免受雷电感应浪涌的影响,需要将高电压/电流瞬态干扰从照明器材的敏感电子设备中转移出去。室外LED照明设备中会使用各种浪涌保护器件(SPD),以抑制浪涌能量并将浪涌影响降至最低。LED照明设备制造商依赖各种浪涌保护器件(SPD),包括精心选择的熔断器,金属氧化物压敏电阻(MOV)和瞬态电压抑制(TVS)二极管,以满足与过压瞬态有关的重要法规和安全标准。


为了防止浪涌能量引起的损坏,提高可靠性,减少维护,延长LED的使用寿命,强大的浪涌抑制电路至关重要。图一展示了集成在路灯浪涌保护电路中的各种元器件。


图一 LED路灯保护的元器件


尽管一些LED灯具在电源装置中嵌入了浪涌保护装置,但电路保护装置制造商通常建议将浪涌保护电路与灯具电源分开。通过这种方式,灯具制造商可以通过安装不同的浪涌保护模块来满足不同的浪涌电平要求,以及基于雷击频率数据设计合理的浪涌保护的灯具。


MOV以响应时间快,浪涌能量处理能力强,尺寸紧凑,成本效益高等方面的特点被广泛应用于浪涌保护电路中。然而,在MOVs吸收一定数量的冲击后,它们将开始退化,不能再提供与全新MOV一样的浪涌保护。当原始模块达到其使用寿命时,具有独立特性的浪涌保护模块可以方便地进行更换。


MOV技术提供了一种经济实惠且有效的方法来抑制电源和其他应用中的瞬变,例如通常位于LED驱动器前面的SPD模块。它们设计用于在几微秒内钳制过压瞬变,但是当内置于SPD模块时,MOV可能会受到由于中性线损坏或安装接线错误而导致的临时过压的情况。这些条件可能会严重影响MOV,并导致热失控,烟雾,过热,甚至可能导致火灾。强大的SPD设计具有热隔离功能,可保护MOV避免热失控。


如前所述,在暴露于大浪涌或几个小的浪涌之后,MOV倾向于稳定地劣化,这会导致MOV漏电流的增加。即使在正常情况下,这种退化也会增加MOV的温度。 MOV旁边的热熔断器(图二)可用于检测MOV温度持续恶化时的温升。当MOV达到其使用寿命时,热熔断器将会断开电路,从电路中去除退化的MOV,并防止其造成灾难性的故障。


图二 热熔断器可以防止恶化的MOV发生灾难性故障


一旦热熔断器将MOV从电路中移除,SPD模块不再提供浪涌抑制。因此,提供适当的指示是非常重要,以便维护人员知道SPD不再工作,并且需要更换。


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