中心議題：

• 氣體放電管和壓敏電阻組合構成的抑製電路原理
• 防浪湧幹擾功能的LED絕緣耐壓問題
• LED控製裝置標準關於耐壓的試驗方法

解決方案：

• 用一個VDR跨接功能絕緣
• 在帶電部件之間使用扼流圈和變壓器

防浪湧或防瞬變幹擾常用的器件有氣體放電管

、金屬氧化物壓敏電阻
、矽瞬變電壓吸收二極管和固體放電管幾種

，以及它們的組合。LED路燈防雷電幹擾電路及其裝置一般與LED控製裝置成為一體
，常用的有氣體放電管和壓敏電阻的組合。
　　
一、氣體放電管和壓敏電阻組合構成的抑製電路原理
　　
由於壓敏電阻（VDR）具ju有you較jiao大da的de寄ji生sheng電dian容rong，用yong在zai交jiao流liu電dian源yuan係xi統tong
，會hui產chan生sheng可ke觀guan的de泄xie漏lou電dian流liu，性xing能neng較jiao差cha的de壓ya敏min電dian阻zu使shi用yong一yi段duan時shi間jian後hou
，因yin泄xie漏lou電dian流liu變bian大da可ke能neng會hui發fa熱re自zi爆bao。為wei解jie決jue這zhe一yi問wen題ti在zai壓ya敏min電dian阻zu之zhi間jian串chuan入ru氣qi體ti放fang電dian管guan。圖tu1中，將壓敏電阻與氣體放電管串聯，由於氣體放電管寄生電容很小，可使串聯支路的總電容減至幾個pF。在(zai)這(zhe)個(ge)支(zhi)路(lu)中(zhong)，氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)將(jiang)起(qi)一(yi)個(ge)開(kai)關(guan)作(zuo)用(yong)，沒(mei)有(you)暫(zan)態(tai)電(dian)壓(ya)時(shi)，它(ta)能(neng)將(jiang)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)與(yu)係(xi)統(tong)隔(ge)開(kai)，使(shi)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)幾(ji)乎(hu)無(wu)泄(xie)漏(lou)電(dian)流(liu)。但(dan)這(zhe)又(you)帶(dai)來(lai)了(le)缺(que)點(dian)就(jiu)是(shi)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)為(wei)各(ge)器(qi)件(jian)的(de)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)之(zhi)和(he)。例(li)如(ru)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)的(de)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)為(wei)25ns

，氣體放電管的反應時間為100ns，則圖2的R2、G、R3的反應時間為150ns，為改善反應時間加入R1壓敏電阻，這樣可使反應時間為25ns。
　　
金屬氧化物壓敏電阻（MOV）的電壓-電流特性見圖3
，金屬氧化物壓敏電阻（MOV）特性參數見表1。氣體放電管（GDT）的電壓-電流特性見圖4
，氣體放電管（GDT）特性參數見表2。
　　
由於浪湧幹擾所致，一旦加在氣體放電管兩端的電壓超過火花放電電壓（圖4的u1）時，放電管內部氣體被電離
，放電管開始放電。放電管端的壓降迅速下降至輝光放電電壓（圖4的u2）（u2在表2中的數值為140V或180V
，與管子本身的特性有關），管內電流開始升高。隨著放電電流的進一步增大，放電管便進入弧光放電狀態。在這種狀態下，管子兩端電壓（弧光電壓）跌得很低（圖4的u3）（u3在表2中數值為15V或20V，與管子本身的特性有關）
，且弧光電壓在相當寬的電流變動範圍（從圖4的i1→i2過程中）內保持穩定。因此，外界的高電壓浪湧幹擾，由於氣體放電管的放電作用，被化解成了低電壓和大電流的受保護情況（u3和i2），且這個電流（從圖4的i2→i3）經(jing)由(you)氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)本(ben)身(shen)流(liu)回(hui)到(dao)幹(gan)擾(rao)源(yuan)裏(li)
，免(mian)除(chu)了(le)幹(gan)擾(rao)對(dui)燈(deng)具(ju)可(ke)能(neng)帶(dai)來(lai)的(de)危(wei)害(hai)。隨(sui)著(zhe)浪(lang)湧(yong)過(guo)電(dian)壓(ya)的(de)消(xiao)退(tui)
，流(liu)過(guo)氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)的(de)電(dian)流(liu)降(jiang)到(dao)維(wei)持(chi)弧(hu)光(guang)放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)所(suo)需(xu)的(de)最(zui)小(xiao)值(zhi)以(yi)下(xia)（約為10mA~100mA，與管子本身的特性關）,弧光放電便停止
，並再次通過輝光放電狀態後，結束整個放電狀態（熄弧）。
　　
二、具有防浪湧幹擾功能的LED路燈普遍存在的絕緣耐壓問題
　　
1、燈具耐壓問題存在的現狀
　　
在采用上述氣體放電管和壓敏電阻組合構成的抑製電路防浪湧幹擾的LED路燈普遍存在的絕緣耐壓問題是在燈具的帶電部件與金屬部件之間不能承受2U+1000（V）的基本絕緣的電壓，常見在600V左右發生擊穿現象。造成絕緣耐壓問題的根源是氣體放電管的耐壓參數選擇不合理所致。與其說是LED路燈存在的絕緣耐壓問題，倒不如說是LED控製裝置存在的絕緣耐壓問題。因為防浪湧幹擾電路通常位於LED控製裝置中。帶有防浪湧幹擾功能的LED控製裝置應符合GB19510.14-2009《燈的控製裝置第14部分：LED模塊用直流或交流電子控製裝置的特殊要求》和GB19510.1-2000《燈的控製裝置第1部分：一般要求和安全要求》。
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2、耐壓問題存在的疑問及其解答
　　
製造商往往會對絕緣耐壓的試驗方法產生疑問，認為氣體放電管和壓敏電阻的串聯電路在絕緣耐壓試驗時應該斷開。
　　
疑問主要來自於以下兩個理由：疑問理由1：GB7000.1-2007《燈具－第1部分:一般要求與試驗》的“10.2絕緣電阻和電氣強度”中規定：“進行這些試驗時，下述部件應斷開，使試驗電壓加到部件的絕緣上，而不是加到這些部件的電容或電感功能元件上：
a)旁路連接的電容器；
b)帶電部件和燈具殼體之間的電容器；
c)連接在帶電部件之間的扼流圈和變壓器。”圖2中的L-R2-G-PE或N-R3-G-PE是否應該斷開
？
　　
對於上述GB7000.1-2007中10.2試驗時要斷開的部件是指燈具點燈電路中附加的電容或組件
，而不包括LED控製裝置（部件）中的元器件。LED控製裝置的電氣強度試驗依據GB19510.14-2009和GB19510.1-2000標準的要求。燈具在進行電氣強度試驗時
，控製裝置中的電容或組件不應斷開。

GB7000.1-2007中10.2的a)和b)電容器在燈具耐壓試驗時斷開，不是沒有耐壓要求
，實際在燈具結構中就有明確要求
，如GB7000.1-2007中4.10.1雙重絕緣和加強絕緣中規定：“抑製幹擾電容器應符合GB/T14472的規定，並且其連接方式應符合IEC60065:2001中8.6的要求。”

GB/T14472-1998《電子設備用固定電容器第14部分:分規範抑製電源電磁幹擾用固定電容器》表1B規定：Y1電容應用於跨接在雙重絕緣或加強絕緣之間
、額定電壓≤250V
、峰值脈衝電壓8.0kV
；，Y2電容應用於跨接在基本絕緣或補充絕緣之間、額定電壓：150V≤U≤250V、峰值脈衝電壓5.0kV；Y3電容應用於跨接在基本絕緣或補充絕緣之間、額定電壓：150V≤U≤250V
；Y4電容應用於跨接在基本絕緣或補充絕緣之間、額定電壓<150V
、峰值脈衝電壓2.5kV。根據跨接絕緣的類型等確定相應分類等級的電容
，實際在燈具結構中就提出了相應絕緣對應的電容耐壓等級的要求。
　　
圖2中的電源一帶電部件-R2-G-接地回路或電源另一帶電部件-R3-G-接地回路顯然不是在絕緣耐壓或電氣強度試驗時應該斷開的對象。
　　
疑問理由2：IEC60950-1:2005《信息技術設備的安全第1部分：一般要求》“5.2抗電強度”中的“5.2.2試驗程序”中注4規定：“與被試絕緣並聯提供直流通路的元件（例如濾波電容器的放電電阻、限壓裝置或浪湧吸收器）應斷開。”圖2中的L-R2-G-PE或N-R3-G-PE是否應該斷開？
　　
上述元件的斷開限壓裝置或浪湧吸收器僅指壓敏電阻（VDR）（例如圖2中的R1），未涉及氣體放電管和壓敏電阻的串聯電路（圖2中的電源一帶電部件-R2-G-接地回路或電源另一帶電部件-R3-G-接地回路）。理由是IEC60950-1:2005中“1.5.9浪湧吸收器”中“1.5.9.1一般要求”規定：“二次電路允許使用任何形式的浪湧吸收器，包括壓敏電阻（VDR）。用於一次線路的浪湧吸收器應是一個VDR（壓敏電阻）且VDR符合該標準附錄Q。VDR有時指Varistor(壓敏電阻)或金屬氧化物壓敏電阻（MOV）。例如氣體放電管、碳塊和非線性的電壓/電流特性的半導體裝置等的裝置，在本標準中均不被視作VDR。”
中國照明網技術論文·照明設計與工程　　對於什麼絕緣下可以使用VDR，什麼絕緣下不可以使用VDR，IEC60950-1:2005的1.5.9.3
、1.5.9.4和1.5.9.5規定如下：
　　
（1）允許用一個VDR跨接功能絕緣。　　
（2）允許用一個VDR，其一側接地，跨接基本絕緣。VDR跨接基本絕緣這種設備應是下列一種：-B型可插式設備；或-永久性連接式設備
；或-具有永久連接保護接地導體裝置的設備且提供該導體的安裝說明書。
（3）不允許用一個VDR跨接附加絕緣
、雙重絕緣或加強絕緣。為防止最大連續電壓以上的暫態電壓
、由於在VDR內的泄漏電流的熱過載以及萬一短路故障時VDR的燃燒和爆炸，IEC60950-1:2005的1.5.9.2規定應與VDR串(chuan)聯(lian)連(lian)接(jie)一(yi)個(ge)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)熔(rong)斷(duan)能(neng)力(li)的(de)斷(duan)路(lu)裝(zhuang)置(zhi)。浪(lang)湧(yong)吸(xi)收(shou)器(qi)作(zuo)為(wei)設(she)備(bei)的(de)差(cha)模(mo)保(bao)護(hu)情(qing)況(kuang)，還(hai)是(shi)作(zuo)為(wei)共(gong)模(mo)保(bao)護(hu)情(qing)況(kuang)，對(dui)安(an)全(quan)來(lai)說(shuo)情(qing)況(kuang)是(shi)不(bu)一(yi)樣(yang)的(de)。差(cha)模(mo)保(bao)護(hu)是(shi)指(zhi)在(zai)電(dian)源(yuan)的(de)一(yi)極(ji)與(yu)另(ling)一(yi)極(ji)之(zhi)間(jian)提(ti)供(gong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)保(bao)護(hu)
，保(bao)護(hu)對(dui)象(xiang)是(shi)設(she)備(bei)
，不(bu)涉(she)及(ji)人(ren)身(shen)安(an)全(quan)保(bao)護(hu)。共(gong)模(mo)保(bao)護(hu)是(shi)指(zhi)在(zai)電(dian)源(yuan)的(de)任(ren)一(yi)極(ji)與(yu)電(dian)源(yuan)的(de)接(jie)地(di)之(zhi)間(jian)提(ti)供(gong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)保(bao)護(hu)，除(chu)了(le)保(bao)護(hu)設(she)備(bei)以(yi)外(wai)
，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)涉(she)及(ji)人(ren)接(jie)觸(chu)設(she)備(bei)時(shi)的(de)安(an)全(quan)。從(cong)這(zhe)個(ge)意(yi)義(yi)上(shang)來(lai)說(shuo)，首(shou)先(xian)應(ying)保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)
，然(ran)後(hou)再(zai)考(kao)慮(lv)滿(man)足(zu)EMS的要求。
　　
3、LED控製裝置標準關於耐壓的試驗方法
　　
作為LED控製裝置，應符合GB19510.14-2009《燈的控製裝置第14部分：LED模塊用直流或交流電子控製裝置的特殊要求》標準的要求，而無論是GB19510.14-2009還是其引用標準GB19510.1-2000《燈的控製裝置第1部分：一般要求和安全要求》的“介電強度”中沒有斷開部件的規定。
　　
4、OSM/EE有關絕緣耐壓的決議
　　
EN60950《信息技術設備的安全》和EN60950-1《信息技術設備的安全第1部分：一般要求》中1.5.1有關的No.98/2的OSM/EE（歐洲電工標準化委員會電工設備操作員工會議）就電源上壓敏電阻的使用決議指出：“在電源與保護地之間的與避雷器或氣體放電管串聯的壓敏電阻（壓敏電阻不必單獨認證）的組合應符合基本絕緣（如電氣強度和對避雷器或氣體放電管的外部爬電距離）且有防止短路的保護裝置。1.A型可插式設備：所有國家接受。2.B型可插式設備和永久性連接式設備：所有國家接受。”上述OSM/EE就電源上壓敏電阻的使用決議清楚地證明了LED路燈在帶電部件與金屬部件之間進行耐壓試驗時

，圖2中的圖2中的L-R2-G-PE或N-R3-G-PE不應該斷開。
　　
5、絕緣耐壓問題的解決方案

為了使LED路lu燈deng能neng夠gou滿man足zu安an全quan要yao求qiu，氣qi體ti放fang電dian管guan的de耐nai壓ya選xuan擇ze至zhi關guan重zhong要yao
，應ying該gai選xuan取qu足zu夠gou耐nai壓ya的de氣qi體ti放fang電dian管guan與yu壓ya敏min電dian阻zu配pei套tao，壓ya敏min電dian阻zu和he氣qi體ti放fang電dian管guan串chuan聯lian電dian路lu（如圖1）應能夠承受基本絕緣的耐壓。幾種氣體放電管的直流火花放電電壓和交流擊穿電壓的關係見表3，氣體放電管的直流火花放電電壓一般應選不低於2500V。

三、結束語
　　
1
、LED路燈的EMS設計應建立在滿足安全要求的基礎上，不應以犧牲安全作為代價，換取滿足EMS的要求。安全要求不是達不到，恐怕是不知道。
　　
2、LED路燈設計輸入必須充分。
（1）LED路燈的安全必須符合GB7000.5-2005《道路與街路照明燈具安全要求》和GB7000.1-2007《燈具第1部分:一般要求與試驗》；
（2）LED路燈的性能可依據標準GB/T24827-2009《道路與街路照明燈具性能要求》和GB/T9468-2008《燈具分布光度測量的一般要求》；
（3）LED路燈的EMI需要符合GB17743-2007《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》、GB17625.1-2003《電磁兼容限值諧波電流發射限值(設備每相輸入電流≤16A)》和GB17625.2-2007《電磁兼容限值對每相額定電流≤16A且無條件接入的設備在公用低壓供電係統中產生的電壓變化、電壓波動和閃爍的限製》；
（4）LED路燈的EMS需要符合GB/T18595-2001《一般照明用設備電磁兼容抗擾度要求》。