雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。雷擊具有巨大的破壞力，路燈安裝于戶外，由于桿體為金屬材質(zhì)，所以遭受雷擊的可能性較大。LED路燈采用開關(guān)電源，抗雷擊能力差。如果防雷措施不當(dāng)，則會(huì)造成路燈損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)造成極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡?；诖?，本文提出了一種針對(duì)LED路燈電源防雷的方案。
1、雷擊的類型及其特性
       1.1雷擊的類型
       (1)直擊雷
      直擊雷是通過地面金屬物體，將大氣中攜帶的能量直接帶人大地的現(xiàn)象。其雷電流的峰值電壓可以高達(dá)5000kV，放電時(shí)間為微秒計(jì)，可以在短時(shí)間內(nèi)使地面出現(xiàn)較大的電位差。
      (2)傳導(dǎo)雷
      傳導(dǎo)雷是在更大的范圍內(nèi)（幾公里甚至幾十公里），雷電擊中電力或通訊線路，然后沿著傳輸線路侵入設(shè)備。雷電可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵雷電沿建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。
      (3)感應(yīng)雷
      感應(yīng)雷是在云層有雷電活動(dòng)時(shí)，在路燈的電源線或者信號(hào)回路中，由于電子感應(yīng)或者是靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的電壓或電流突變。感應(yīng)雷為云層間的放電，產(chǎn)生電磁波對(duì)設(shè)備形成的共模和差模干擾。
      1.2雷電的特性
      (1)主放電階段特性
      雷電流的放電階段，從云層導(dǎo)人大地的過程的阻抗不是常數(shù)，而是與放電通道中電流的大小相關(guān)。電流越大其阻抗越小，若定義雷電流幅值為I，雷電流的波阻抗為Z₀ 則，其滿足以下公式：
      其中I₀為雷電流，Z₀為雷電通道阻抗，I為通過金屬物體導(dǎo)人大地的電流，Z為金屬物體的等效阻抗。當(dāng)Z₀趨向于無窮大時(shí)，上式可以等效為I=2I₀，由此可以認(rèn)為，當(dāng)雷電通道阻抗為無窮大時(shí)，雷電通道相當(dāng)于是電流源。
      (2)雷電流波形
      雷擊放電過程會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，然后隨著時(shí)間的推移逐步衰減，是非周期性的波形，且放電從云層到大地呈現(xiàn)單極性。在實(shí)際放電過程中，伴隨有振蕩等雜波，很難確定最大幅值時(shí)間。
      (3)雷電流幅值分布
      我國大部分地區(qū)。在LED路燈電源防雷設(shè)計(jì)中，可以通過雷擊概率曲線查出Im求得，計(jì)算公式如下：     另外，我國大部分地區(qū)雷電流極性為負(fù)，但是由于地形地貌的不同，也有正極性雷電存在。正極雷電所占比例一般為10%-25%之間。
2、 LED路燈開關(guān)電源防雷方案設(shè)計(jì)
       2.1  開關(guān)電源防雷設(shè)計(jì)
       LED路燈電源由220V交流市電引入，先流過防雷器（簡(jiǎn)稱SPD），I_max=20kA；再經(jīng)過LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的濾波和整流系統(tǒng)形成直流恒流驅(qū)動(dòng)電源，然后由LED模組點(diǎn)亮路燈。SPD包含機(jī)械脫扣型熱保護(hù)壓敏電阻（簡(jiǎn)稱TFMOV）、熱保護(hù)脫扣型氣體放電管( TGDT)、失效遙信告警指示，有的型號(hào)還增加了限流、濾波功能的電感。
       當(dāng)LED路燈系統(tǒng)受到雷擊影響時(shí)，TFMOV兩端出現(xiàn)瞬態(tài)過電壓，使得MOV的阻值迅速減小，流過其的電流激增而對(duì)其他電路的影響變化不大，進(jìn)而減小了過電壓對(duì)后續(xù)敏感電路的影響。同時(shí)TGDT可以在極短的時(shí)間內(nèi)，將電源接地，對(duì)地泄放能量。浪涌電流消退后，MOV阻值迅速恢復(fù)到常態(tài)，斷開電路，TGDT也恢復(fù)到開路狀態(tài)：詳細(xì)電路如圖1所示。        LED路燈防雷設(shè)計(jì)與普通的路燈有很大差異。第一級(jí)防護(hù)采用可恢復(fù)性保險(xiǎn)絲，根據(jù)系統(tǒng)的耐受電壓，確定保險(xiǎn)絲的截?cái)嚯娏鳎ǔED路燈截?cái)嚯娏鬟x用1.5A，當(dāng)雷電影響逐漸消失，電流恢復(fù)到額定值時(shí)，保險(xiǎn)絲恢復(fù)導(dǎo)通電路。
      2.2信號(hào)控制器防雷設(shè)計(jì)
      信號(hào)控制器容易受到感應(yīng)雷的影響，因此在信號(hào)控制器根據(jù)感應(yīng)電壓或電流對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的影響設(shè)計(jì)。信號(hào)控制器的防雷電路如圖2所示。
       第一級(jí)防護(hù)需要對(duì)共模和差模信號(hào)進(jìn)行泄放，采用兩根玻璃放電管分別串聯(lián)在正負(fù)極與地線之間，然后采用一根玻璃放電管跨接于正負(fù)極之間，阻斷感應(yīng)雷干擾信號(hào)通道。第一級(jí)防雷設(shè)計(jì)可以泄放140V以上的感應(yīng)雷影響。
       第二級(jí)防護(hù)為保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)，在正負(fù)極串聯(lián)可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，在電流超過340mA時(shí)截?cái)嚯娐??；謴?fù)到140mA以內(nèi)時(shí)導(dǎo)通電路。
       第三級(jí)防護(hù)采用兩組TSS管瞬態(tài)電壓抑制半導(dǎo)體放電管，與電源防護(hù)不同之處在于，此處采用共模與差模配合接法，在鉗位電壓到6V的同時(shí)，再次對(duì)感應(yīng)雷影響進(jìn)行防設(shè)。
       2.3其他高質(zhì)量保護(hù)設(shè)備
       防雷器的響應(yīng)速度可以達(dá)到納秒級(jí)。在浪涌電流沖擊時(shí)，防雷器可以在瞬間將設(shè)備的電壓鉗位到安全水平，同時(shí)將雷電的能量通過TGDT對(duì)大地進(jìn)行泄放，因此，由于設(shè)備接口的鉗位，雷電流不會(huì)流經(jīng)設(shè)備，從而對(duì)LED路燈進(jìn)行了保護(hù)。
3、結(jié)束語
       LED路燈電源及控制回路屬于弱電信號(hào)設(shè)備，容易受到干擾。本文通過雷電特性的分析，結(jié)合LED路燈的特點(diǎn)。電源的防雷主要針對(duì)傳導(dǎo)雷和感應(yīng)雷設(shè)計(jì)，采用多級(jí)防護(hù)、自恢復(fù)電路設(shè)計(jì)，避免感應(yīng)電壓和電流脈沖的影響。另外，針對(duì)感應(yīng)雷的共模和差模影響，設(shè)計(jì)共模和差模信號(hào)泄放電路。以此來達(dá)到LED路燈的防雷防護(hù)效果。