Светодиодная защита от перенапряжения

Если честно, многие до сих пор путают обычные варисторы с полноценной защитой для светодиодов. Сам видел, как на складах в Юэцине ставят дешёвые модули без терморассеивания — через полгода вся партия идёт под замену. Вот именно поэтому мы в ООО Юэцин Сутун Электрооборудование с 2016 года экспериментировали с разными схемами — от классических TVS-диодов до гибридных решений.

Почему стандартные решения не всегда работают

Взять те же SPD-модули. Казалось бы, всё просто: поставил варисторный блок — и порядок. Но в светодиодных системах скачки напряжения часто носят импульсный характер, особенно в промышленных сетях. Однажды тестировали партию прожекторов с защитой на 20кА — формально всё по ГОСТ, а после 300 циклов включения матрицы начали деградировать. Разобрались — варистор не успевал восстанавливаться между импульсами.

Кстати, это частая проблема в регионах со старыми подстанциями. Мы как-то получали заказ из Новосибирска — там в промышленной зоне регулярные броски напряжения до 1.5кВ при коммутации соседнего оборудования. Пришлось разрабатывать каскадную схему с быстродействующими предохранителями и варисторами с низким Clamping Voltage.

Сейчас на сайте https://www.sutong.ru мы вынесли отдельный раздел с тестовыми отчётами — там как раз показаны осциллограммы работы защиты при разных типах помех. Полезно для монтажников, которые выбирают комплектующие под конкретный объект.

Тепловой режим — то, о чём все забывают

Самое уязвимое место в защите светодиодов — не столько электроника, сколько тепловые характеристики. Помню, в 2018 году мы поставили партию светильников для уличного освещения в Сочи. Через три месяца начались массовые отказы. Вскрытие показало — варисторы в защитных модулях работали на грани перегрева из-за плохого теплоотвода.

С тех пор всегда тестируем защитные схемы в термокамере при +85°C. Если компоненты выходят за Tj max — перепроектируем всю схему. Кстати, для мощных светодиодных систем свыше 200Вт мы сейчас используем защитные модули с алюминиевыми радиаторами — не самое дешёвое решение, но надёжное.

В производственных линиях в Юэцине мы специально держим стенд для ускоренных испытаний — непрерывные циклы 'включение-выключение' под нагрузкой. Только так можно увидеть реальный ресурс защиты.

Особенности для разных типов светодиодов

С матрицами high-power COB ситуация особая — там и токи выше, и чувствительность к помехам другая. Как-то раз пробовали ставить стандартные варисторные сборки на прожекторы с COB-матрицами 150Вт — защита срабатывала, но сами светодиоды всё равно выходили из строя. Оказалось, проблема в скорости реакции — за те миллисекунды, пока варистор ограничивал перенапряжение, матрица уже получала критический импульс.

Для таких случаев пришлось разрабатывать комбинированную защиту — быстродействующие TVS-диоды параллельно с варисторами. Дороже, да, но для ответственных объектов типа тоннельного освещения или медицинского оборудования — только так.

Кстати, для светодиодных лент с импульсными блоками питания защиту вообще нужно ставить с двух сторон — и со стороны сети 220В, и со стороны низкого напряжения. Многие этого не учитывают, а потом удивляются, почему выгорают контроллеры RGB.

Реальные кейсы и типичные ошибки монтажа

Был у нас проект в Краснодаре — освещение торгового центра. Заказчик сэкономил на защите, поставили китайские модули неизвестного производителя. Через два месяца после грозы пришлось менять 70% светильников. После этого случая мы всегда показываем клиентам сравнительные тесты — как работают защитные устройства при импульсах 6кВ/3кА.

Ещё частая ошибка — неправильное заземление защитных модулей. Видел как-то объект, где защиту от перенапряжения подключили к рабочему нулю вместо шины заземления — естественно, при грозовом разряде всё оборудование выгорело.

Сейчас в спецификациях на https://www.sutong.ru мы отдельным разделом прописываем требования к монтажу — сечение проводов заземления, точки подключения, даже рекомендуемые модели клеммников. Мелочь, но именно такие детали определяют надёжность всей системы.

Что будет дальше с защитой светодиодов

Сейчас экспериментируем с активной защитой на основе MOSFET — теоретически это должно дать лучшее быстродействие. Но пока что стоимость таких решений высока для массового рынка. Возможно, через пару лет технологии подешевеют.

Заметил тенденцию — многие производители начинают встраивать защиту прямо в драйверы светодиодов. Это удобно с точки зрения монтажа, но есть нюанс: при выходе защиты из строя менять приходится весь драйвер. Поэтому мы пока сохраняем модульный подход — проще и дешевле в обслуживании.

Кстати, для уличного освещения сейчас активно переходим на защитные устройства с самовосстанавливающимися предохранителями — после срабатывания не нужно менять модуль, достаточно отключить питание на несколько минут. Уже тестируем такие решения на объектах в Московской области — пока нареканий нет.

Практические рекомендации от производства

За годы работы в Юэцине выработали простой принцип: для каждого типа светодиодов — своя защита. Для уличных прожекторов — модули с степенью защиты IP67, для промышленных светильников — с расширенным температурным диапазоном, для декоративной подсветки — компактные решения.

Всегда советую клиентам обращать внимание не только на ток разряда, но и на скорость срабатывания. Для светодиодов критичны первые микросекунды после импульса — если защита не успевает, можно выбрасывать всю светодиодную матрицу.

На нашем производстве в 'Столице электротехники' Китая мы специально держим отдельную линию для тестирования защитных устройств — прогоняем их через все стандартные и нестандартные сценарии помех. Только так можно быть уверенным в качестве.

Кстати, последнее время стали чаще запрашивать защиту с мониторингом состояния — чтобы можно было удалённо отслеживать износ варисторов. Возможно, это следующий тренд в отрасли.