A iluminação LED ao ar livre, especialmente a iluminação de rua, cresceu significativamente nos últimos anos. Para garantir durabilidade e segurança,Os motoristas LED usados ​​em ambientes externos devem oferecer altos níveis de proteção. Este artigo explora os caminhos de acoplamento de surto, modos de falha nos drivers de LED e projetos de circuitos de proteção que aumentam significativamente a imunidade de surtos e melhoram a confiabilidade dos sistemas de iluminação LED externa.

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1.

Os motoristas LED externos devem suportar várias tensões transitórias, incluindo:

• Greves de raios diretos: Carregue energia extremamente alta, com tensões de pico atingindo até 5.000 kV.

• Conduziu surtos: Induzido por ataques de raios sobre linhas de poder ou comunicação.

• Troca de transientes: Gerado por conexão/desconexão repentina de cargas indutivas ou capacitivas, geralmente excedendo várias vezes a tensão nominal da grade.

A proteção contra surtos em drivers de LED aborda principalmente o raio e a comutação.

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2. Padrões de teste para imunidade de ondas

O teste de onda para motoristas de LED ao ar livre segue os padrões internacionais:

• IEC 61643-11: Define a forma de onda de surto combinada (tensão de 1,2/50μS e a corrente de 8/20μs).

• ANSI C82.77: Especifica uma imunidade mínima de onda de 6 kV/3 ka (modo diferencial e comum) para luminárias externas.

O nível de proteção necessário para fontes de alimentação LED ao ar livre épelo menos 6 kV diferencial e modo comum.

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3. Arquitetura de proteção contra surtos nas luzes da rua LED

Um sistema de proteção de surto típico inclui dois estágios:

• Etapa 1: SPD externo (dispositivo de proteção de surto)-Prenda as pistas de alta tensão (10 a 30 kV) até 4-8 kV.

• Etapa 2: Circuito de Proteção Interna- Aperta ainda mais a tensão abaixo de várias centenas de volts para proteger os circuitos internos.

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4. Design de proteção de pula diferencial do modo diferencial

Surores diferenciais ocorrem entre a linha (L) e a neutra (n), ou entre VBUs e energia de energia. Os modos de falha comum incluem:

• Fusível soprado

• MOV (falha de óxido de metal) falha

• MOSFET ou quebra de diodo

• Vazamento do capacitor eletrolítico

Considerações de design -chave:

• Topologia de circuito: A topologia de impulso é preferida para o primeiro estágio devido à sua capacidade de buffer de capacitor.

• Projeto de circuito de fixação:

  • Proteção primáriaUsa o MOVS avaliado para 320 VCA e 14 mm de diâmetro para prender 6 kV.

  • Proteção secundáriaUtiliza movs menores e/ou diodos de TVs para reduzir ainda mais a tensão.

• Proteção de Switch Smart: O uso de interruptores controlados (por exemplo, MOSFETs, SCRs) pode isolar dinamicamente os circuitos de fixação, permitindo moves de menor tensão para melhor proteção.

• Circuitos de proteção dedicados: Para componentes vulneráveis ​​(por exemplo, switch Q1), os circuitos podem desligar ativamente a comutação durante os eventos de surto.

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5. Projeto de proteção de onda de modo comum

O modo comum aumenta o casal entre L-PE, N-PE ou ambos. Eles afetam principalmente:

• Módulos de LED e dissipadores de calor, que formam capacitâncias parasitárias com aterramento (CP2, CP3).

Medidas de design:

• UsarTransformadores de isolamentocom alto isolamento e distância de fluência suficiente.

• Minimize o acoplamento capacitivo (por exemplo, CP1) entre transformadores.

• AdicionarMovs ou tubos de descarga de gásNo estágio de entrada para o pingo de modo comum.

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6. Teste e resultados

Configuração de teste:

• Tipo de onda: 6 kV/3 ka, 2 Ω impedância, 40 pulsos em 4 modos de acoplamento (LN, L-PE, N-PE, L/N-PE)

• Estágio 1 mov: 14 mm, 320 Vac

• Estágio 2 mov: 10 mm, 240 vac + tiristor bidirecional

O motorista do LED passou todos os testes de surto. A tensão foi efetivamente presa:

• De 6 kV para 1045 V após o estágio 1

• Mais abaixo de 620 V após o estágio 2 - dentro de limites de segurança para MOSFETs de 600 V

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7. Conclusão

Este estudo destaca como os eventos de surto afetam os motoristas de LED externos e descrevem estratégias de proteção robustas para surtos de modo diferencial e comum.Através da seleção adequada de componentes, topologia e circuitos de proteção de vários estágios, os drivers de LED podem obter resistência confiável para ondas de raios, aprimorando bastante a longevidade e a estabilidade dos sistemas de iluminação ao ar livre.