屋外照明の従来の方法は、金属ハロゲン化物と高圧ナトリウム溶液に依存していましたが、これらはLED技術を採用した新しいオプションに急速に置き換えられつつあります。屋外 LED照明 の設置にかかる初期コストは高額になる可能性がありますが、このコストは、エネルギー消費量の低減、全体的な耐用年数の延長、メンテナンス コストの低減によって正当化され、相殺されます (約5年以上)。メンテナンスコストの削減を実現する鍵は、適切なレベルの雷サージ保護を提供することです。
LEDライトにはサージプロテクターが必要ですか?
屋外照明器具は、誘導的に電力に結合された落雷によって引き起こされる過渡電圧スパイクの影響を受けやすいです。水銀灯、メタルハライド灯、ナトリウム灯などの古い照明方法は、過渡電圧スパイクを抑制するために堅牢な構造に依存していました。LED照明にはそのような贅沢は許されておらず、電圧の過渡変化によってLED 電源 だけでなくLED自体も破壊される可能性があります。LEDライトは繊細な性質を持っているため、数多くの研究が行われ、雷サージの危険性を特徴付ける複数の規格が作成されました。屋外の場所の2つの異なる暴露レベルは、IEEE C62.41.2™-2002 (カテゴリC低とC高) によって分類され、それぞれに異なるサージ レベルが推奨されています。同様に、一部の国、あるいはそれらの国内の地域では、特定のエリアの落雷密度に基づいて異なる要件が定められている場合があります。
LEDドライバーのサージ保護
最も一般的なタイプの サージ プロテクター には、金属酸化物バリスタまたはMOVと呼ばれるコンポーネントが含まれており、保護対象のデバイスから余分な電圧を逸らします。
MOVは、応答時間が速く、サージエネルギー容量が高く、コスト効率が良く、サイズがコンパクトなため、サージ保護回路で広く使用されています。しかし、MOVは多数のサージ衝撃を受けると劣化し始め、新品と同様の保護を提供できなくなります。MOVはゆっくりと劣化する傾向がありますが、1回の大きなサージまたは複数の小さなサージによって故障が発生する可能性があります。MOVが劣化すると、漏れ電流が増加し、デバイスの温度が上昇し、MOVが熱暴走 (致命的な障害により煙や火災が発生する) に陥る可能性があります。このため、煙や火災が発生する前に回路を切断する熱遮断装置をMOVと直列に配置する必要があります。MOVとサーマル ヒューズ エレメントがLED電源回路の一部として設計されるのではなく、サージ保護デバイス (SPD) モジュールに統合されている場合、複数のサージ イベントによってデバイスが故障した後は、SPDモジュールのみを交換する必要があります。
リテルヒューズの サージ保護回路を電源から分離した革新的なモジュール方式により、寿命時にモジュールのみを交換できるだけでなく、サージ保護モジュールを「ローカル」要件に合わせて簡単に切り替えて、同じ照明器具を世界中で簡単に販売できるようになります。さらに、このモジュールは、MOVが熱暴走を起こす可能性のあるインストール上の事故 (中性線の喪失や配線の誤りなど) が発生した場合に、LEDドライバーを保護することもできます。 サージ保護デバイス (SPD) モジュールとその熱保護回路は単に切断され、照明器具の残りの部分への損傷 (構成に依存) を防ぐことができます。
直列サージ保護と並列サージ保護
照明器具の設計者は、メンテナンスと保証戦略に基づいて、主に2種類のSPDモジュール構成から選択できます。これらは並列および直列接続されたサージ保護サブアセンブリです。Littelfuseは、LSP05およびLSP10サージ保護モジュール ラインで両方の構成に対応するソリューションを提供しています。
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並列接続のSPDモジュール
SPDモジュールは負荷と並列に接続されます。寿命に達したSPDモジュール (熱保護回路により回路が開いた) は電源から切断されますが、電源モジュールとLEDドライバ モジュールには通電したままになります。照明は引き続き動作しますが、CSPによって電源とLEDモジュールに提供される次の過渡サージからの保護は失われます。並列接続されたSPDモジュールでは、SPDモジュールの状態を示す小さなLEDを追加して、保守技術者にSPDの状態を警告することができます。緑色のLED (通常動作) と赤色のLED (寿命終了) のオプションにより、各場所でメンテナンスの必要性を視覚的に表示します。あるいは、各照明器具のLEDによる視覚表示に加えて、ネットワーク化されたスマート照明システムを介してSPD寿命終了表示ワイヤを接続することにより、SPDモジュールの交換の必要性をマスター照明管理センターにリモートで伝達することもできます。後者は、よりクリーンな監視ソリューションを提供します。
直列接続のSPDモジュール
SPDモジュールは負荷と直列に接続されており、寿命に達したSPDモジュール (熱保護回路によって回路が開いている) は電源から切断され、電源モジュールとLEDモジュールが切断されてライトがオフになります。直列接続されたSPDでは、照明器具への電力損失 (およびそれに伴う光損失) は、SPDモジュールを交換するためのメンテナンス コールの指標となります。電源モジュールとLEDモジュールの両方が切断されているため、将来的に発生する過渡サージによってどちらのモジュールも損傷を受けることはありません。直列接続されたSPDモジュールの交換を待つ間、LEDおよび電源モジュールへの照明器具投資が保護されたままになるため、この構成の好みが急速に高まっています。SPDモジュールの交換前に、並列接続されたSPDモジュールに損傷を与えるサージが発生した場合のように、照明器具システム全体を交換するよりも、直列接続されたSPDモジュールだけを交換する方がはるかに安価です。
結論
照明器具の設計をモジュールに分割するという創造的なアプローチにより、照明器具の設計者はシステム設計へのアプローチに大きな柔軟性を得ることができます。モジュール式のアプローチにより、地理的な場所に応じて異なる保護レベルを持つ複数の電圧を設計できます。さらに、本発明の技術は、SPDモジュールと電源\ライト エンジン間の迅速な切断機能を可能にしながら、モジュール障害の視覚的なインジケータを提供し、サービス技術者によるメンテナンスを容易にします。
屋外LED照明は、ワット数要件が低く、総寿命が長く、メンテナンス コストが低いため、道路照明、デジタル サイネージ、信号機、駐車場照明の未来のトレンドです。Littelfuseサージ保護モジュールは、これらのシステムの信頼性を高めるだけでなく、過渡サージから確実に保護することで、電源と照明エンジンの寿命を延ばします。
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