关于LED路灯的防护

　　上海市电力公司 (200122) 廖铀

上海市路灯管理中心 (200235) 谢俊彦

摘  要  随着“LED”照明光源技术日新月异的快速发展，将高效率、大功率的LED作为路灯光源已日趋成熟，并逐步在一些道路上推广使用。本文重点针对LED路灯的电子电路特点，对其在复杂的电磁干扰的工作条件下，如何加强防护措施，确保电子电路正常工作，从而真正实现“LED”路灯的高性能、长寿命作一探讨。

关键词  LED路灯  雷击感应  防护措施

一、概述：

随着LED照明光源技术日新月异的快速发展，将高效率、大功率的LED作为路灯光源已日趋成熟，并逐步在一些道路上推广使用。

LED光源无论从节能效果、光学参数，还是使用寿命都比目前现有的光源要优越。特别是光效和寿命更为突出。诚然LED光源作为道路照明，目前还有功率、光衰、散热、色温、眩光、标准、系列及价格等还有待完善和提高在此不一一赘述，

二、危害LED路灯电子电路的主要因素：

（1）雷击：

雷击主要分为直击雷、感应雷和传导雷三种。相关数据显示:直击的雷危害最大，瞬时巨大的对地高压和强大的对地电流，会产生巨大的能量释放，造成火灾和爆炸事故。由于人们注重防范这类自然灾害事故，配置各种型式的室外避雷设备，较为有效地防止直击雷对建筑物和电气设备的损坏，发生直击雷到房屋设备并造成事故的概率得以控制。

其次是传导雷，传导雷是远处的雷击在输电线路上或由相邻线路、变压器、开关等电气设备受到雷击感应在输电线路上，传导到路灯电源线上很高的以共模为主的脉冲电势，虽然其能量比直击雷衰减了很多，但足以使电子电路元件瞬时损坏失效。这种情况发生的概率较高，在雷雨季节十分频繁，对电子电路构成很大威胁。

再则是感应雷，感应雷是云层之间电荷放电所产生的强大电磁波对输电线路和路灯本身固有的电路分布参数产生的高压感应脉冲电动势，其具备共模和差模感应高压脉冲电势，能量较小，但同样可以在瞬间损坏电子电路元件。这种情况发生率比传导雷还要高，而且是对LED电子电路构成威胁的主要因素。

（2）系统操作过电压：

供电系统中感性或容性负载的开与关，以及瞬时接地、短路故障，都会在电源馈线上产生高压脉冲涌流，其产生的脉冲电势可以达到正常电源额定电压的3-7倍。不亚于雷击对电子电路的破坏程度，这种状态在路灯配电线路上也十分频繁。

综上所述，LED路灯最容易被各类雷击、操作过电压损坏的就是电源驱动部分的电子电路。如果没有一整套严格的防护措施，被誉为的长寿命光源很可能被误判为“短寿命”光源，从而失去市场而夭折。因此我们在研发LED路灯的同时，不能忽略各类雷击、操作过电压对LED路灯的危害，应采取便捷、有效的防范措施。

三、LED路灯的防护措施：

（1） LED路灯的外部结构具备防雷要求：

笔者认为，LED路灯的灯体结构及灯杆无论是否金属材料，其灯体与灯杆的连接都应该具备良好的导电性能。金属灯杆更应有良好接地，这样就自然构成一个相当于避雷针的装置，LED路灯及电气回路，均被金属灯体及灯杆地电位所屏蔽，可以防止直击雷引起的火灾和爆炸事故。对感应雷也有一定的防范措施。

（2）装置带防雷保护的专用接线盒：

在LED路灯电源进线端，应设有一级以金属氧化物压敏器件为核心的防雷模块，使感应雷、传导雷及操作过电压所产生的共模及差模高压脉冲电势快速吸收（纳秒级、10KA以上），从而保护LED路灯电源部分的电子电路免受冲击。防雷模块设置在分路熔断器后端,其目的是防止防雷模块及负载发生短路或稳态故障过电流时，能迅速切断故障点，保证母线供电正常。而对雷击及操作过电压所触发防雷模块快速吸收的暂态过电流是不会造成熔断的（见图一）。防雷模块抗共模和抗差模等效电路（见图一、图二），可以有效地将这些暂态冲击脉冲吸收掉。除了在LED部分灯具内可安装外,也可建议把这个防雷模块设置在路灯接线盒内，使之可以克服分布参数对吸收暂态电压特性的影响，又方便接线，不失为行之有效的一种LED路灯防护方案。

（3）提高抗差模电磁干扰能力的接线措施：

LED路灯的内部接线，应该尽量紧凑、可靠，超出0.5M以上的电源线，应采用三芯或多芯互绞电缆线（包括PE线在内），PE线要可靠接地。这样可以让差模感应电势相互抵消一部分，提高了抗差模电磁干扰能力。

四、结束语：

LED路灯是近年来新发展起来的长寿命高效节能光源，随着LED发光器件性能的完善、提高，已越来越受到市场的亲睐和关注。高性能、长寿命、宽稳压、低耗能的LED路灯驱动电源也随之发展而发展。就驱动电源本身而言，已能够满足当前相关的电磁兼容试验标准，这是LED路灯达到实际应用的一个必备基础。在此基础上，我们再进一步为这样一类长期安置在野外及配电线路上的高可靠的电子电路创造一系列具备完整防护措施的电磁环境，把危害因素降至最低，把LED路灯的可靠性、长寿命的特点实实在在地凸现出来，最终使这一新型节能光源能真正在道路上得到广泛的推广和应用。最后值得一提的是，无论路灯旧设备改造还是新建项目，倘若采用LED路灯，每基路灯灯具、灯杆的接地必须符合国标即不得大于4欧姆，以确保上述防护措施的落实。