L'illuminazione a LED esterna, in particolare l'illuminazione stradale, è cresciuta in modo significativo negli ultimi anni. Per garantire la durata e la sicurezza,I conducenti a LED utilizzati in ambienti esterni devono offrire livelli di protezione da aumenti elevati. Questo articolo esplora i percorsi di accoppiamento delle sovratensioni, le modalità di fallimento nei driver a LED e i progetti di circuiti di protezione che migliorano significativamente l'immunità del aumento e migliorano l'affidabilità dei sistemi di illuminazione a LED esterni.

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1. Tipi di tensioni di aumento che colpiscono i driver a LED esterni

I conducenti a LED esterni devono resistere a varie tensioni transitorie, tra cui:

• Colpi di fulmini diretti: Trasportare energia estremamente alta, con tensioni di picco che raggiungono fino a 5.000 kV.

• Surges condotti: Indotto da fulmini su linee di potenza o di comunicazione.

• Commutazione transitori: Generato da improvvisa connessione/disconnessione di carichi induttivi o capacitivi, spesso superano più volte la tensione nominale della griglia.

Protezione da sovratensione nei conducenti a LED principalmente indirizzi condotti conduttori di fulmini e commutazioni.

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2. Standard di test per l'immunità a sovratensione

I test di sovratensione per i conducenti a LED esterni seguono gli standard internazionali:

• IEC 61643-11: Definisce la forma d'onda di sovratensione combinata (tensione di 1,2/50μs e corrente 8/20 μs).

• ANSI C82.77: Specifica un'immunità minima di aumento di 6 kV/3 kA (modalità differenziale e comune) per gli apparecchi esterni.

Il livello di protezione richiesto per gli alimentatori a LED esterna èalmeno 6 kV differenziali e modalità comune.

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3. Architettura di protezione da sovratensioni in lampioni a LED

Un tipico sistema di protezione da sovratensione include due fasi:

• Fase 1: SPD esterno (dispositivo di protezione da Surge)-Brampes ad alta tensione (10-30 kV) fino a 4-8 kV.

• Fase 2: circuito di protezione interna- Ulteriori registra la tensione a diverse centinaia di volt per proteggere i circuiti interni.

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4. Design di protezione da sovratensione in modalità differenziale

Si verificano ingenti differenziali tra linea (L) e neutro (N) o tra VBU e terra di potenza. Le modalità di errore comuni includono:

• Fusibile soffiato

• MOV (Varistor di ossido di metallo) Fuggire

• MOSFET o guasto del diodi

• Perdita di condensatore elettrolitico

Considerazioni sulla progettazione chiave:

• Topologia del circuito: La topologia di boost è preferita per la prima fase a causa della sua capacità di tampone di condensatori.

• Design del circuito di serraggio:

  • Protezione primariaUsi Movs valutato per 320 VAC e 14 mm di diametro per bloccare 6 kV.

  • Protezione secondariaUtilizza MOV e/o diodi TVS più piccoli per ridurre ulteriormente la tensione.

• Protezione Smart Switch: L'uso di interruttori controllati (ad es. MOSFET, SCR) può isolare dinamicamente i circuiti di serraggio, consentendo mov di tensione inferiore per una migliore protezione.

• Circuiti di protezione dedicati: Per i componenti vulnerabili (ad es. Switch Q1), i circuiti possono chiudere attivamente la commutazione durante gli eventi di aumento.

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5. Design di protezione da sovratensione in modalità comune

La modalità comune aumenta la coppia tra L-PE, N-PE o entrambi. Hanno colpito principalmente:

• Moduli a LED e dissipatori di calore, che formano capacità parassite con messa a terra (CP2, CP3).

Misure di progettazione:

• Utilizzotrasformatori di isolamentocon elevato isolamento e una distanza di scricchiolio sufficiente.

• Ridurre al minimo l'accoppiamento capacitivo (EG, CP1) tra i trasformatori.

• AggiungereMovs o tubi di scarico del gasNella fase di input per il blocco della modalità comune.

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6. Test e risultati

Configurazione del test:

• Tipo di aumento: 6 kV/3 ka, impedenza 2 Ω, 40 impulsi in 4 modalità di accoppiamento (LN, L-PE, N-PE, L/N-PE)

• Fase 1 Mov: 14 mm, 320 VAC

• Fase 2 Mov: 10 mm, 240 VAC + tiristore bidirezionale

Il conducente a LED ha superato tutti i test di aumento. La tensione è stata effettivamente bloccata:

• Da 6 kV a 1045 V dopo la fase 1

• Più in basso a 620 V dopo la fase 2 - entro limiti sicuri per 600 V MOSFET

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7. Conclusione

Questo studio evidenzia come gli eventi di sovratensione influiscono sui conducenti a LED all'aperto e delineano solide strategie di protezione per ingenti differenziali e comuni.Attraverso una corretta selezione di componenti, topologia e circuiti di protezione a più stadi, i conducenti a LED possono ottenere una resistenza affidabile per l'aumento dei fulmini, migliorando notevolmente la longevità e la stabilità dei sistemi di illuminazione esterna.