LED照明防雷=电源防雷？

LED照明防雷=电源防雷？

文 | 龚玮

我曾经在一家很出色的深圳企业里听到一句话：“无论波峰焊这件事相对回流焊来说简不简单，我们公司都需要有专职的专长人员来做这件事，我们公司需要的是：专人做专事”。我仅以此句作为开篇吧，专人做专事，个人有专长！同理于公司。

在 LED 照明行业，我已经发表了四篇文章，每一篇都是一半在讲解何为合理的防雷技术，一半在讲为何 LED 照明行业在户外照明领域没有做好。今天我们来对比看一看原铁道部的照明用灯、信号指示灯、用电设备、站台及车库是怎么做“防雷”这档子事的。

鉴于整个 LED 照明行业都把防雷相关事宜甩给电源公司去处理，那么我们来看看雷击浪涌到底是怎么回事。

①

随便百度一下，大家都会发现雷击浪涌的起因分为两个部分：外部原因与内部原因。

外部原因：直击雷或云间闪电，极不稳定的变化电磁场等原因；

内部原因：操作过电压、地电位反击、空间电磁耦合等原因。

②

电源线串扰、空间电磁耦合进入敏感器件、PE 电位过高或不稳造成 PE 向 N 击穿、天线效应等。

③

单次直击雷的能量约合55千焦耳能量，也就是55度电。但问题就是，这55度电要在不到1纳秒的时间内通过一个固定的物理点。因此我们才说雷击浪涌能量很大，但是是有办法解决这个问题的。

在我们防雷行业有一个笑话：漫威的英雄们总会吸收点雷电能量啥的，然后就变得很猛很强大，各种装逼各种飞。那么问题就来了，这悲催的英雄需要被雷劈多久才能充满那种超人的能量呢？

④

沿用 EMC 理论，在防雷行业，我们也运用同样的办法：分区多级防护，具体办法我已经在以前发表的文章中有过详细的介绍，这种“分区多级防护”的方法在百度上也可以很轻易的查询到。

那么，我们来看看 LED 照明行业，由于我的文章被很多人看过以后，都在说能否请我一起参与户外大功率电源的解决方案。那我在这里可以很负责任地说：感谢大家对我的信任。但是我不认为防雷是电源一个主功能部件的事，我不认同防雷的责任需要由电源公司一家来承担，我不认同系统防护工程只是电源公司能承担得起的事。

在电源行业，所需要遵循的标准与防雷行业完全不一样，电源的安规测试要求： 

1、不能有漏电流；

2、绝缘耐压至少3000V。

但是 SPD 的核心原理是泄放，不可能在浪涌入侵时没有漏电流，而且漏电流就是标称放电电流In，高达 5000A 或 10000A。在电源行业，有些公司的 SPD 产品，差模采用单压敏，压敏的启动电压为 470V；共模采用同样规格的压敏电阻串接一个 3000V10kA的陶瓷气体放电管。

在这个电路里，有以下几个问题：

1、电路结构不对称，L-N 与 L-PE 路径不相等；

2、压敏电阻在470V时会发生动作，但是气体放电管的启动电压高达3000V，严重阻碍了浪涌能量的泄放，当有一个低于3000V的浪涌侵入设备时，气体放电管不会动作，但是压敏电阻会开始工作，过多的能量在无法泄放的时候只能被压敏电阻自身吸收，此时一旦超过压敏电阻自身的耐受极限，压敏电阻会发生剧烈燃烧并向外喷射高温溅射物。

而这个，就是我的几个案例中着火的原因。在这里我要提醒大家，10A 的玻璃管电流保险丝在承受 8/20us 波形下 In10kA 时，不会发生开路保护，所以在 SPD 内使用电流保险丝是绝对错误的，毫无意义的噱头！那么采用热敏电阻 RTH 呢？

我亲手进行试验：RTH在600V10A下做预期短路电流实验，根本不会脱开连接，该短路起火的还是要短路起火，所以RTH一样是个噱头。

我们防雷行业非常感谢电源行业及 LED 照明行业，在 SPD 这个黑匣子的内部电路想出了很多奇葩的主意，极大地丰富了我们的见识，坦白地讲：这些主意，毫无用处、一无是处。

在 EMC 行业，大家都说 EMC 是个系统工程。在我们防雷行业也不例外，比方说应用标准 IEC61000-4-5 解决了恒流开关电源自身的浪涌抗扰度问题，那么这个电源在户外应用时就可以解决防雷问题吗？答案很明显是不可能！因为防雷标准是 GB18802.1-2011以及IEC61643.11-2011、UL1449 等。防雷必须在整灯的系统角度上，为整个系统进行防护设计。目前做的比较好的公司，也只是在系统角度上为整灯系统打补丁。LED户外照明设备是由哪几个部分构成的？

分别需要实现怎样的目标任务？防雷只需要在每一个接口部位做好防护即可，那么整灯系统每两个相邻部件的接口，我们都需要想一些办法去做一些可靠性的处理。

作为业主，我每天晚上走在家门口的路上，我个人只关心一点：这个灯亮不亮？闪不闪？坏不坏？如果一个路灯不亮了，我个人不会纠结是什么原因它不亮了，我只会想：我花了￥100.00交了税，买回来多少光？现在这些光都死到哪里去了？难道这时候设备供应商还要找到电源公司说：你们去给我赔！这种恶性循环的事，中国的 LED 行业还需要继续做下去吗？

以前我多次讲华为公司关于防雷技术这样牛那样牛，通讯行业对防雷行业这样懂那样懂。这次我们换一换，我们来看看中国原铁道部是怎么做防雷的。

大家应该都有很多公司很多人，经历过“地铁系统照明”这个项目吧，有什么委屈的感觉吗？我曾经遇到最奇葩的事:在某一个地铁站里一切正常的情况下，一列地铁按照规定减速后换换进站，进站时整个地铁站所有空开全部跳闸断电。

在剖析原因之前，先请大家想一想我以前多次说过的：如果被保护设备应用场合近水源（江河湖海）、跨桥、隧道、空旷干燥地带、山顶等地区，就必须要加装防雷器，而且还要做好工程接地。为什么？原因就是我们所说的“地电位反击”。地铁的铁轨是良导体，它是可以把远端雷击浪涌吸引过来的，浪涌能量在经历了长距离的传输以后，其幅值是叠加增大还是衰减变小都是要看上帝心情的，那时候再去祈祷肯定来不及了，万一要是变大，那么相邻车站的电子设备就有无妄之灾。

原铁道部的部标：TB/T 2311-2008，其中明确规定了 SPD 的各项电气参数及其测试办法、判定依据。而目前在LED照明行业，对于SPD选型具备实际指导意义的，我认为只有这一篇TB/T 2311-2008。目前很多公司找到我的公司，动不动就是：我们要15kV的防雷器。对不起，我们防雷行业都是用电流值来表征能量值的，所有的电压值都是换算过来的，您要15kV我只能给您推荐5kA的SPD。在国际上，北美地区不仅仅要求以电流值来表征 SPD 泄放能力，还要求标出 SPD 所能承受的冲击能量具体是多少焦耳。这个用焦耳数来表征 SPD 性能的方式，在通信行业是有的，原因很简单：华为要求。

在TB/T 2311-2008有一个SPD“标称放电电流In”的参数优选表，在这个表中，所有人可以根据自己的实际使用情况选择相应参数的产品。同样的参数优选表，也出现在由我参与起草的LED行业标准CSA027-2014中，请注意：交流市电输入的情况下，最低规格应选取In10kA的产品。

在铁路系统，应用在轨道上的“信号指示灯”、“照明”、“无线通讯系统”也都是使用交流市电，有些是专线，有些是TN-S系统，最好的地方是单项220 。

在温州事故以后，整个铁道部都是不准许把防雷作为一个选配功能甩给某个主功能部件的供应商去解决的，必须由铁道部亲自来进行技术、品质的把控。在这里，铁道部对于SPD的失效脱扣预警要求是非常严苛的。在我上一篇文章中(防雷行业怎么看 LED 路灯防雷？)，我展示了几张失效防雷器着火的照片，而在铁道部的要求里，用600V击穿 SPD 后，SPD 必须要能够耐受小中高三中持续电流的短路实验：

大家都知道现在给LED户外照明的SPD是个什么电路原理？差模单压敏，共模压敏串气放，还要求必须做成不分极性的产品！我相信很多公司都拆解过自己购买的SPD，请相信我，那是因为LED行业的“低成本要求”造成的，你们当中有人曾经直接对我讲：我们不要求认证，也不用那些大公司的要求，反正你给我做个东西有这个意思就可以了！那么这种电路能都承受这种实验吗？这种玩意是个假货，但就是有人要买，而且还敢用！这个实验，就是在我们防雷行业鼎鼎有名的 TOV 实验，目前在我们行业只有那么几家公司敢跟客户承诺可以通过这个实验！

为什么我们防雷行业对于这个实验很纠结？其实原因很简单：工程界面的东西有些不可以改变，我们只希望我们的 SPD 在遭遇第一次伤害时就能起到保护效果，当 SPD 无力继续承受时就惨叫一声：我不行了，快找下一个来替我的班！一般这种把 SPD 惨叫声传达到业主方的办法，我们会使用 LED 指示灯或遥信输出。我们很怕 SPD 失效以后会造成L/N线间短路而进一步引起电力线火灾。防雷行业 TOV 实验的一个目的就是为了避免“二次伤害”。目前我手头有两个中国国内的 LED 路灯项目，因为 SPD 造假而引起路灯灯头火灾的案例，可惜的是我都被人警告不准发出。

最后，我们来聊一聊 SPD 如何配合电源。恒流开关电源是 LED 户外照明唯一的选择，无论隔离、非隔离，还是大功率、小功率，开关电源总有一个 EMC 部分吧？有些企业要求我做产品，SPD 的残压必须控制在900V以内，也就是Up≤0.9kV，那么我只有一个要求：可以做，但是我必须跟贵司联合开发！

为什么？SPD 要想将残压做低，只有增加“多级防护”的办法，每增加一级成本翻一倍，而且，为了做多级之间的退耦功能，在工频市电中我们会选择电感做退耦器件。这也会带来很多副作用，我就多次遇到这样的情况：增加了SPD以后，电源的传导辐射过不了。我们又不能不在SPD内增加一个共模电感。要知道电感这玩意工作时温升很高很快，我们SPD产品的要求是电感温升不得超过45开尔文，整个SPD内各个器件自身的工作温度不得超过85℃。所以在我们防雷行业有种说法：SPD的热设计重于一切！

我曾经预言：通信行业在全球范围内因为雷击浪涌吃过的亏，LED照明行业也要重新走一遍才能明白自己做的很错要改，目前看起来，一点都不差。

我一直认为气象局监管防雷行业是一件很奇葩的事，一直都很反对，但是现在看到LED行业及光伏行业，我突然觉得有气象局监管我们防雷行业是一件好事，至少我们行业中大多数企业都是在兢兢业业搞实体做产品的，我们防雷这个行业，绝对没有衣着光鲜却在干坑蒙拐骗的公司！

龚玮

防雷工程师，多项专利授权。主要编写有 CSA027-2014《LED户外照明防雷技术要求》、《LED 行业防雷器规范要求》等，现于“北京兴天通小熊科技有限公司”就任总裁一职。北京兴天通小熊科技有限公司——北京兴天通电讯科技有限公司下属的全资控股子公司，在LED照明行业拥有第一流的浪涌防护技术，并接受订制品。 

注：本文章系作者龚玮原创投稿文章，为云知光版权所有，谢绝任何形式未经许可的转载，授权请联系裙子，微信号：yyq10252。

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