Valg af den rigtige kredsløbsbeskyttelse for LED'er

Cirka 25 procent af det globale energiforbrug går til belysningsapplikationer, så at gøre belysning mere energieffektiv kan have en dramatisk indflydelse på den samlede energiforbrug eller gøre mere strøm til rådighed til anden anvendelse. Lovgivning designet til at afskrække brugen af ​​glødelamper har været en betydelig faktor i væksten i efterspørgslen efter LED -belysningsudstyr. På samme tid er både forbrugere og industrielle brugere i stigende grad interesseret i energieffektive belysningsmuligheder, hvilket yderligere stimulerer efterspørgslen efter LED-belysning.

Tekniske innovationer, der påvirker LED -effektivitet (flere lumen pr. Watt), sekundær optik (bedre linser/reflektorer) og termisk dissipation tillader i stigende grad LED -belysning at erstatte ældre lyskilder som kviksølvdamp, metalhalogenid og natriumdamplys i udendørs applikationer. Imidlertid kan udendørs LED -belysning være meget dyr at installere; Tilbagebetaling skal bestemmes på baggrund af krav til lavere watt, lavere vedligeholdelsesomkostninger og en længere driftsliv. For at forhindre, at udendørs LED -belysning oplever fiaskoer inden for en investeringsperiode på cirka fem år, er høj holdbarhed og pålidelighed vigtig. Forbigående overspændingsbegivenheder i AC -kraftledninger repræsenterer en alvorlig trussel mod udendørs LED -belysningsarmaturer.

Indirekte lyninducerede bølger

Hver gang elektriske enheder tændes eller slukkes, kan overspænding forbigående bølger påvirke nærliggende vekselstrømslinjer. Tilsvarende kan lynnedslag (figur 1) generere forbigående bølger i vekselstrømslinjer, især i udendørs miljøer.

Indirekte lyn energi kan påvirke udendørs LED -belysningsinstallationer negativt. Forbigående spændingsbeskyttelse er afgørende for at eliminere feltfejl, der er drevet af det elektriske miljø. Luminairer er sårbare over for skader både i de forskellige og almindelige tilstande:

● Differentialtilstand: Højspænding/nuværende forbigående mellem LN- eller LL -terminalerne i en armatur kan skade komponenter i strømforsyningsenheden eller LED -modulpladen.

● Almindelig tilstand: Højspænding/strøm forbigående mellem LG (jord) eller NG (jord) på armaturet kunne bryde over sikkerhedsisolering i strømforsyningsenheden eller LED-modulbestyrelsen, herunder LED til varme-sink-isolering.

Producenter af LED -belysningsudstyr stoler på omhyggeligt valgte sikringer, Metaloxidvaristorer (MOV'er) og Forbigående spændingsundertrykkelse (TVS) dioder for at opfylde vigtige regulatoriske og sikkerhedsstandarder relateret til overspændingstransienter. De Forenede Stater er førende til at etablere ensartede resultater og sikkerhedsstandarder for både indendørs kommerciel belysning og udendørs vej, parkeringsplads og garagebelysning.

Overspænding forbigående overspændingstest pr. IEC 61000-4-5 er et globalt krav til LED-belysningssamlinger, undtagen i USA, der har sit eget sæt standarder. Derudover kræver en del af IEC61547, 'udstyr til generelle belysningsformål, ' elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) immunitetstest. Figur 2 viser to bølgeformer, der definerer stigningstid og varighed af testspændingen og strømmen. Testbølgeformen er en kombination 1.xn-250S-QMA265B åben kredsløbsspænding og 8 × 20μs kortslutningsstrømbølgeform. For at gennemføre denne test kalibreres den specificerede spidsstrøm på overspændingsgeneratoren ved at kortlægge udgangen til jorden inden forbindelse til armaturet.

For at forhindre skader forårsaget af overspændingsenergi, øge pålideligheden, minimere vedligeholdelse og forlænge brugen af ​​en udendørs belysningsinstallation, er et robust overtrykkelseskreditkredsløb afgørende. Figur 3 illustrerer de forskellige elementer, der ofte er inkorporeret i et gade lys overspændingsbeskyttelseskredsløb.

MOV -teknologi er en overkommelig, yderst effektiv metode til at undertrykke transienter i strømforsyninger og andre applikationer, såsom SPD -moduler, der ofte er placeret foran en LED -driver.

MOV'er er designet til at klemme overspændingstransienter inden for mikrosekunder. Når de er indbygget i SPD -moduler, kan MOV'er imidlertid være underlagt midlertidige overspændingsbetingelser forårsaget af tab af neutral eller ved defekt installationsledninger. Disse forhold kan understrege en MOV og få den til at opleve termisk løbsk, hvilket resulterer i røg, overophedning og muligvis ild. Nordamerikanske sikkerhedsstandarder for SPD'er (inklusive UL 1449) definerer atypiske forhold, under hvilke enheder skal testes for at sikre SPD -sikkerhed. Robuste SPD -design har termiske frakoblinger for at beskytte MOV'erne mod termisk løb.

MOV'er har en tendens til at nedbryde støt efter eksponering for en stor bølge eller flere små bølger, hvilket fører til stigende bevægelsesstrøm. Selv under normale forhold (f.eks. 120 VAC/240 VAC -driftsspænding) vil denne nedbrydning øge MOV's temperatur. En termisk afbrydelse placeret ved siden af ​​MOV kan bruges til at føle stigningen i bevægelsestemperatur, når den fortsætter med at forværres. Når bevægelsen når slutningen af ​​sin driftsliv, åbner den termiske afbrydelse kredsløbet, fjerner den nedbrudte bevægelse fra kredsløbet og forhindrer dens katastrofale svigt.

Livsindikation/udskiftningsindikation

Når en MOV er koblet fra kredsløbet, giver SPD ikke længere overtrykkelse af overspænding. For at forhindre, at efterfølgende bølger beskadiger armaturet, skal kredsløbsdesigneren implementere en metode, der advarer vedligeholdelsespersonale om, at SPD kræver udskiftning. Luminaire-designere har to hovedtyper af SPD-modulkonfigurationer, hvorfra man kan vælge, afhængigt af deres vedligeholdelses- og garantestrategier: parallelle og serie-tilsluttede overmagninger af overmagninger.

● Parallel forbindelse: SPD -modulet er forbundet parallelt med belastningen. Her kobles et SPD-modul, der har nået ender-af-livet-tilstanden, fra strømkilden, mens AC/DC-strømforsyningsenheden forbliver energisk. Belysningsarmaturet fungerer stadig, men strømforsyningsenheden og LED -modulet er ikke længere beskyttet mod den næste bølge. I dag fås SPD -moduler med små LED'er, der tjener som udskiftningsindikatorer, såsom en grøn LED, der indikerer et online SPD -modul eller en rød LED, der indikerer et offline SPD -modul. Det er også muligt at indikere behovet for SPD-moduludskiftning eksternt ved hjælp af et lysstyringscenter med SPD-modulets ende-af-livsindikationsledninger, der er forbundet til et netværks-smart belysningssystem i stedet for at placere indikatorer ved hver belysningsarmatur.

● Serieforbindelse: I denne konfiguration er SPD -modulet forbundet i serie med belastningen. Et SPD -modul i slutningen af ​​dets liv kobles fra strømkilden, der slukker for lyset, hvilket indikerer behovet for et vedligeholdelsesopkald. Det frakoblede SPD -modul slukker ikke kun lyset, men isolerer AC/DC -strømforsyningsenheden fra fremtidige overspændingsangreb. Denne konfiguration vokser i popularitet, fordi den beskytter armaturinvesteringen, mens SPD -modulet afventer udskiftning. Det er også meget mere økonomisk at erstatte et serie-tilsluttet SPD-modul end at erstatte hele armaturet, som i tilfælde af et parallel-tilsluttet SPD-modul.

Konklusion

Installation af et SPD -modul foran LED -strømforsyningsenheden giver effektiv beskyttelse af belysningssystemer. Placering af termiske afbrydelser i disse moduler forbedrer deres generelle sikkerhed og hjælper dem med at opnå UL 1449 -certificering. For at give LED -inventar mulighed for at betale tilbage deres oprindelige investering, skal designere omfatte mekanismer til at indikere, at deres SPD -moduler kræver udskiftning.

For mere information, se: www.yint-elektronic.com