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LED路灯防雷击浪涌的必要性及标准  

街灯,又称为路灯,是道路、街道及公众广场上的发光照明系统。通常在入夜或者天黑时分启动发亮,在黎明之后熄灭。街灯的基本功能是照明,其附加作用可以是艺术作品、地标、路标、电话亭、留言板、信箱、集合地点、广告灯箱、智慧灯柱等。历史上的路灯有用煤气、火把、烛台、灯笼等。

如今,LED路灯在中国已经有十年左右的历史了,包括供电、电源驱动、光学技术等每年都有新的突破,但一些基础技术在中国还没有得到解决,LED路灯的防雷问题是需要解决的问题之一。

LED路灯防雷击浪涌的必要性  

闪电是一种静电放电现象,通常携带数百万伏特从一朵云到地面或另一朵云。在传输过程中,闪电会在空气中产生电磁场,对电力线产生数千伏特(即浪涌),并产生感应电流传输到几英里外。这些间接攻击通常发生在户外暴露的电线上,如路灯、交通灯、基站等设备发出浪涌。电涌保护模块直接面对来自电路前端电源线的电涌干扰,它可以传输或吸收浪涌能量,最大限度地减少浪涌对其他工作电路的威胁,如LED照明中的AC / DC电源单元。

对于LED路灯,雷电在电源线路上产生感应浪涌,这个浪涌的能量会在电线上产生一个突波,即浪涌波,浪涌就是通过这样的感应方式进行传输的,外界来一个浪涌波,就会在220V的输电线中的正弦波上产生一个尖端,这个尖端进入到路灯中,就会对LED路灯电路产生破坏。

路灯已经存在很多年了,为什么现在才提出路灯需要防雷这件事情?

其实,在过去使用的高压钠灯和传统水银灯是用高压灯泡设计的,其本身就有防雷的效果。到近些年,LED灯逐渐普及,LED灯需要供电电压较小,通常是利用电源供应器将交流电转换为直流电来驱动,这使得LED路灯本身的防雷性就没有了,因而需要为路灯设计防雷模块。

路灯防雷的重要性是由投资回收期这一概念决定的。由于LED路灯比传统路灯价格大概贵一倍,政府在一开始购买时的投资金额较大,所以需要在运行过程中靠节省电力支出来逐渐将成本赚回来,因而,LED灯的寿命很重要。

如果LED灯还没赚回成本就在投资回收期内坏了的话,还需要另外花钱维修,维修时付出的人力成本比安装时要贵一倍。因而,在LED时代,要实现LED省电、省钱的效果,需要保证其寿命能够达到你的预期,即产品保质期要长。要实现节省成本,保证投资回收期内路灯不损坏,就需要将可靠度拉高。这就需要为LED路灯加上防雷模块,以达到经济最大化。

国内一直在做节能路灯,定义的路灯规格通常是亮度、发光角度、灯光色彩、功耗等看得见的指标,而常常会忽略防雷这一项看不见的指标。不仅美国和欧洲等国,其实在高落雷国家,例如马来西亚、印度等国很早就已经建立了要求当地路灯通过一个设定的防雷测试的相关标准。由于国内也只有海南、珠江等沿海城市的落雷比较严重,而大部分内陆地区则要好很多。因而,至今相关标准还未推出。

美国三级防雷标准  

在2015年发布的美国国家标准中,就已经推出了三级防雷标准,如表1所示。之所以是三种等级,是因为美国东西部落雷情况差异较大,高落雷地区可以达到30~40次,而低落雷地区则只有1~2次,因而做了三个等级的标准,分别是6kV、10kV和20kV。这也是给灯具厂商和地方政府一个弹性,各地地方政府可以根据实际情况决定使用相应的标准。

国内相关标准有待制定  

国内在通讯基站有类似标准。早在十几二十年前,手机即将开始普及的时候,基站防雷就已经有相关国家标准。由于基站主要是设置在屋顶或塔上,因而落雷对基站的影响会很大。而由于我国南北差异较大,沿海还有内陆环境上的差异也较大,而且路灯基本上是各个地方政府自行管理、规定标注规格、招标、监工、维护等,因而,至今仍没有相国家关标准出台。

随着近些年来的相关需求的突显,国内2017、2018年已经有LED路灯防雷相关国家标准在审查中,如表2所示。参考世界各国的国家标准,驱动电源模块若仅满足第四级别(线-线2kV,线-地4kV),将不足以应付户外照明所可能面临的雷击浪涌威胁,建议对路灯采用更高的防雷等级,并采用防雷模块。

结论  

随着智能时代的到来,智能路灯进入了实际应用场景。智能路灯代表了路灯,它可以在远程物联网中开启和关闭路灯,可以调节路灯的颜色和亮度。相对而言,智能设备的功能越来越多,可靠性也需要提高,所以安全问题非常重要,防雷应同时满足防雷和安全的功能。