節(jié)能的LED光源和相關的電子控制裝置或驅動器為戶外區(qū)域照明應用帶來了許多益處，比如使用壽命長、減少維護和可控波束等，但是室外應用的環(huán)境苛刻。 與室內照明的情況相反，在街道照明中，必須解決可能出現(xiàn)的過電壓或浪涌電壓。 因此，為了應對L/N（零線/中性線）和地線之間的10 kV尖峰以及L和N之間的6 kV，提出浪涌保護概念是{jd1}必要的。
向基于LED的固態(tài)照明（SSL）轉變?yōu)槌鞘袔砭薮蟮臐撛诶?。公共照明的運行和維護成本占到了政府的大部分能源成本，但通過用LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，可節(jié)省很多。但LED與傳統(tǒng)光源不同，以低電壓運行的LED和驅動LED的電子控制裝置更容易受到過電壓的影響。因此，只有充分注意保護LED路燈免受過電壓的影響，戶外固態(tài)照明的改造才能取得成功。
小的過電壓影響很小，但頻繁的過電壓可能會對LED光源的壽命產生不利影響。大的過電壓，如雷擊產生的過電壓，很可能會立即毀壞多個LED路燈的LED模塊或電子控制裝置。
○ 閃電仍然是主要風險
由于電源系統(tǒng)中的開關操作導致的過電壓通常發(fā)生在零線/中性線之間，換句話說，在L和N之間產生差模干擾。達到6 kV的峰值，僅影響控制裝置。因此，標準控制器具有4-6kV的內置浪涌保護，這些過電壓會被吸收，對壽命和可靠性沒有影響。
與其他浪涌電壓源相比，與雷擊相關的
過電壓對路燈操作的可靠性是一個更大的風險
雷擊造成的浪涌電壓計算起來更難。圖1概括了浪涌電壓的風險。由于雷電，風險主要發(fā)生在電力線（L/N）和地線（PE）- 差模干擾之間，電壓可以快速達到幾十千伏，導致出現(xiàn)感應電壓，可以破壞整個街道的燈。然而，雷擊的風險并不一樣，區(qū)域差異很大。地區(qū)閃電密度Ng定義了每平方公里和每年的雷擊次數(shù)，比利時為1，南非為150。因此，必須考慮到這種區(qū)域差異。
○ 保護類型
由于環(huán)境的變化，業(yè)界已經開發(fā)出不同的保護等級，用于設計LED燈具。LED照明系統(tǒng)包括燈具外殼（也稱為路燈的燈頭）、光學系統(tǒng)的LED模塊（透鏡，反射器）和為LED模塊提供適當電力的電子控制裝置。類別如圖2所示。
照明行業(yè)長期以來一直使用防護等級
來定義室外燈具如何防止過電壓事件
在防護等級I中的燈具設計中，所有導電部件都明確連接安全接地線。良好的浪涌保護能應對L/N（零線/中性線）和地線之間的10kV尖峰以及L和N之間的6 kV。這一級別的保護可以根據(jù)IEC61000-4-5進行測試，并能承受甚至多個過電壓事件。因此，建議盡可能使用I級防護等級的燈具，因為根據(jù)相關標準，高壓應只能用安全接地線來抵消。
然而，出于歷史原因，歐洲的大部分街道照明都屬于II類防護等級。 在II類防護等級的燈具中，所有帶電部件都有保護絕緣，但沒有明確與安全接地線連接。按照IEC61643-11，浪涌保護裝置（避雷器）不得危及保護絕緣，即使在雷擊時間短的時間內也是如此。因此，在II類防護等級的照明設備中，不能以連接金屬外殼或接地線的導體形式提供{zj0}浪涌保護。
在防護等級II中，由金屬制成的燈具頭與由不導電材料制成的燈具頭在設計上有所區(qū)別。設計金屬燈具頭時，{zh0}在控制裝置和LED模塊之間提供等電位聯(lián)結，以防止?jié)撛诘淖枇Γ瑥亩黾永擞侩妷?。即使燈具頭通過桅桿連接到地面，也可能會有很高的或者不能確定的阻抗，系統(tǒng)必須根據(jù)II類防護等級提供適當?shù)慕^緣。
如果燈具的頭部由非導電材料制成，則所有的暴露部分也必須由非導電材料制成，或根據(jù)II類防護等級進行絕緣。在這里不需要等電位連接。這里最薄弱的環(huán)節(jié)是LED模塊，它取決于絕緣材料及其厚度，可以實現(xiàn)10 kV的浪涌保護。如果沒有可靠的浪涌保護，光源可能會過早老化甚至xx失效。
○ 浪涌保護的建議
德國中央電氣與電子工業(yè)協(xié)會稱，二級保護燈具中高達10kV的浪涌保護要求正在越來越多地被用于街道照明項目的投標。如果有選項將照明轉為防護等級I，那么這將是{zh0}的解決方案。
另外，LED燈具也有高品質的驅動程序，如來自銳高的Premium Outdoor Drivers。 LCA one4all C PRE OTD是一款可調光的恒流LED驅動器，里面包括浪涌保護，防止由于電源系統(tǒng)中的開關操作和L與N之間發(fā)生的電壓波動。驅動器還提供電源線（L和N）和地線間高達10 kV的浪涌保護。該等級的保護措施經過IEC61000-4-5測試，并可以承受多個過電壓事件。
在驅動程序中實現(xiàn)浪涌保護的方法有很多。基于不同的電容器，銳捷在驅動器中開發(fā)了一種特殊的電壓分配裝置，確保即使在高輸入瞬變的情況下，驅動器輸出{zd0}只有500V。大部分電壓從電源端到輸出端就可以消耗掉。對于只有低頻率或者平均雷擊頻率的區(qū)域，10 kV的控制裝置就可以提供高浪涌保護。以前只能通過在照明器頭中增加浪涌模塊來實現(xiàn)，但是，防護等級II燈具不再允許這種情況。
雷擊的影響與距離的關系
離LED路燈半徑150m以內的雷擊不再能影響LED模塊的可靠運行。如果雷電直擊LED燈具，假設LED燈具的間距為30米，則前五個燈具會故障，但整個街道上的燈具不會熄滅。圖3描述了雷擊的影響如何隨著距離的變化而變化。
○ 應對建議
對于雷擊次數(shù)高的地區(qū)，除了在主電源分配器中安裝強大的驅動器設計外，建議另外安裝過電壓吸收器，或者如果分配器太遠的話，裝在電纜接線盒中。這些外部過電壓設備必須進行測試，并與燈具中的集成浪涌保護相匹配。
奧地利理工學院（OIT）對符合?VE/?NORMEN 61547標準的LED路燈進行高壓測試顯示，符合通常的測試標準不足以保證戶外照明設備運行可靠。實踐表明，即使符合標準，在某些情況下，僅在2-4 kV的過電壓水平下也會發(fā)生燈故障。
與標準測試相反，AIT進行的測試包括增加電壓直到器件被破壞。結果與實際經驗基本相符。如果整個系統(tǒng)中的所有元件相互匹配，浪涌保護設備才能可靠地運行。在實際操作過程中，L和N之間以及L/ N和地線（PE）之間的介電強度（浪涌和ESD）越高，LED光源越能承受過電壓。
另外，燈具開發(fā)商甚至城市和公用設施的管理人應確保安裝在路燈中的驅動與當?shù)丨h(huán)境相符合。
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