LED灯防雷浪涌模块设计

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作为防雷行业人，我是如何看待 LED 路

灯防雷的？

2016-08-14省电师阅1096转4

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作为防雷行业人

我是如何看待 LED 路灯防雷的？

文 |龚玮

写在前面：

笔者认为，现在在 LED 照明行业内有一种非常可笑的现象：都知道浪涌问题很重要，但是大

家就是瞧不起我们防雷行业，都觉得防雷行业简单，我们随便拼凑几个元器件就能形成产品。

若真的那么简单，我们防雷这个 50 多年的行业，会有那么多企业单靠产品做上市吗？

我们如何选取全球范围内合格的防雷器？

什么东西才有资格被称之为 SPD？

我们将 EMC 科学中有关浪涌防护的部分，在中国国内引申为“防雷”，归属于“气象局”来管

理。我们依旧采用了国际通用的称呼：SPD。但是在应对国际国内标准的时候，很多本行业

以内的企业却做出了与外行人一样的姿态：只关心通流量、残压、最大持续运行电压而已，仅

此而已！

SPD 价格被很多山寨厂家压得极低，因为他们只关注以上三个参数，至于防雷器在非浪涌入

侵状态下是否会发生损坏根本不予考虑。换言之，他们根本不关心防雷器的安全性能。

请注意在防雷行业，我们更加关注产品的电气安全性能。防雷器是耗材，它必须优先于被保护

设备启动保护动作，并在一定程度后优先于被保护设备发生损坏而确保被保护设备完好无损，

同时自身发出失效告警。

在此过程中我们必须从元器件层面理解整个防雷行业，才能做到一个基本合格的 SPD 应用于

业主端。

我们都知道在 IEC61643-11（2011）中有一个条款：热稳定性实验。见下图：



图一

图二

在这里是实验不是试验，在 GB18802.1-2011 及UL1449 第四版中都有类似的要求：SPD

能否在瞬间耐受暂态过电压而不发生误动作，及在 SPD 发生损坏时能否在规定的时间内脱开

电网连接。

这些都关系着是否会造成电网明火事故，是用电环境下最为关键的一环。

关键点，即：TOV。

电源防雷器在等待和低压试验状态下的安全性分析，对其性能要求及其试验进行研究，同时

通过对比不同标准的测试方法配置，指出YD 标准的不足以及后续的改进建议。电源防雷器除

了具备必要的防雷性能外，其另外一个重要的性能就是其安全性能，这主要体现在两个方面：

1. 其不能影响系统的功能；

2. 要把防护器件失效时对系统运行的影响减到最小。

从IEC标准和UL标准的演进情况来看，对其安全性能的试验要求是最受关注的部分，也是

变化最大、争议最多的部分。如第一章前言所述，正是由于出现了大量的防雷器安全事故，现

在防雷器的安全性能已经成为电源防雷器其最重要的性能。

我国通信局站低压配电系统用电源防雷器所处的供电条件和使用环境也更为恶劣和复杂，这主

要体现在：

1. 我国的低压供电系统相对于国外来说电网品质较差，电压波动大，而且由于

线路可靠性差以及用户用电管理方面存在诸多问题，使得整个电网极易产生失零

过电压、位移过电压、转移过电压等系统暂态过电压。

2. 部分电源防雷器需要应用在户外等局部环境温度很高的地区。

3. 大量电源SPD 应用在极易遭受雷击的场合。

4. 三相电网缺相或电压不稳。

基于这些原因，我们对于 SPD 的安全性能应更加予以重视。

再来看看日本国对于通信行业的标准：CES-0040-2（发行于 2014 年6月30 日），其标准

之详细完全可以指导初学者进行SPD设计了。这份标准的出现，就是基于完整的EMC理

论。

其实不难理解：防雷行业谈分区多级保护，按照被保护设备的自身特性进行防护等等，这些正

是EMC 理念。比方说雷达，雷达除了供电线是主要入侵途径之一，还有就是天线。按照EMC

的理论，当一个 20-50W 的空间电磁脉冲无角度差直接冲击雷达天线，则天线后级的设备必

须自身承受浪涌冲击。于是，应运而生了天馈类防雷器。

笔者认为，防雷行业只不过是 EMC 学科的一个细小分支，如果不能从完整的 EMC 角度去理

解防雷行业，不能从安规要求去考核防雷行业，那么防雷行业对您的设备将无法形成有效保

护。同时，不是什么电路都有资格称之为 SPD，没有对安全性作出保障性设计就没有资格称

之为 SPD，当然，其成本也会相应的增加。

目前，在 LED 户外照明领域的细分市场，由某些电源企业发起了一种叫做“内置防雷器”的东

东，但是在笔者看来这不过是个噱头，它不光无法起到防雷器的功能作用，还会因为与被保护

设备配合不合理造成“不动作或误动作”。

电源内部集成防雷器除非是能够像华为公司那样，否则不可能做成功！要明白华为公司比我们

防雷行业更清楚什么是防雷，什么是 EMC，华为公司是能够指导防雷器公司进行产品设计

的！

笔者认为，在没有对 EMC 行业有完整理解的情况下，贸然在恒流开关电源内置防雷器，这

是对我们防雷行业的一种不尊重，这是对电磁兼容学科的不尊重！

首先，防雷器不可能做成全电压，SPD 只能做成单电压，这是由于元器件原因

造成的，不可能改变；

其次，防雷器必须要有必要的热脱扣装置，然而不是一颗电流保险丝能够做得到

的；

最后，必须在系统里做完整的热设计，专门针对 IEC61643 里的 TOV 实验做

设计，同样的实验条款出现在 UL1449 各个版本里。

笔者个人建议整个 LED 行业，包括户外大屏，都看一看这个标准：YD/T1235.1-2002

《低压配电系统用电涌保护器技术要求》以及原铁道部部标 TB/T2311-2008《铁路信号设

备用浪涌保护器》。通信行业对防雷这档子事已经驾轻就熟了，其对自己真实的需要以及对防

雷器的要求已经完善到了极致。

笔者同意行业中一些商业大佬的看法：只要能控制到一定的品质失效率以下，产品是可以接受

的。但是在我们防雷行业，我们本来就是为了客户解决那0.001%的可能性，我们必须要纠

结下失效模式：轻微缺陷、一般缺陷、严重缺陷、致命缺陷。

笔者认为应该控制严重缺陷+致命缺陷为零；而轻微缺陷+一般缺陷的总量不超过0.3%则可

以接受。

如此，怎么判定什么是严重缺陷或致命缺陷呢？

下面我们看几个¨LED路灯在业主端应用时的失效案例：

宜宾市江安县跨长江大桥路灯因雷击失效

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