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5000kV，放電時間為微秒計，可以在短時間內(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時，在路燈的電源線或者信號回路中，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Z0趨向于無窮大時，上式可以等效為I=2I0，由此可以認為，當雷電通道阻抗為無窮大時，雷電通道相當于是電流源。
(2)雷電流波形
雷擊放電過程會在短時間內(nèi)產(chǎn)生一個脈沖，然后隨著時間的推移逐步衰減，是非周期性的波形，且放電從云層到大地呈現(xiàn)單極性。在實際放電過程中，伴隨有振蕩等雜波，很難確定最大幅值時間。
(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)計中，可以通過雷擊概率曲線查出Im求得，計算公式如下：
2、 LED路燈開關(guān)電源防雷方案設(shè)計
2.1 開關(guān)電源防雷設(shè)計
LED路燈電源由220V交流市電引入，先流過防雷器（簡稱SPD），Imax=20kA；再經(jīng)過LED恒流驅(qū)動電源的濾波和整流系統(tǒng)形成直流恒流驅(qū)動電源，然后由LED模組點亮路燈。SPD包含機械脫扣型熱保護壓敏電阻（簡稱TFMOV）、熱保護脫扣型氣體放電管( TGDT)、失效遙信告警指示，有的型號還增加了限流、濾波功能的電感。
當LED路燈系統(tǒng)受到雷擊影響時，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其他電路的影響變化不大，進而減小了過電壓對后續(xù)敏感電路的影響。同時TGDT可以在極短的時間內(nèi)，將電源接地，對地泄放能量。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)：詳細電路如圖1所示。
圖1 LED路燈電源220V交流側(cè)防雷保護方案
LED路燈防雷設(shè)計與普通的路燈有很大差異。第一級防護采用可恢復(fù)性保險絲，根據(jù)系統(tǒng)的耐受電壓，確定保險絲的截斷電流，通常LED路燈截斷電流選用1.5A，當雷電影響逐漸消失，電流恢復(fù)到額定值時，保險絲恢復(fù)導(dǎo)通電路。2.2信號控制器防雷設(shè)計
信號控制器容易受到感應(yīng)雷的影響，因此在信號控制器根據(jù)感應(yīng)電壓或電流對信號產(chǎn)生的影響設(shè)計。信號控制器的防雷電路如圖2所示。
圖2信號線三級防雷保護方案
第一級防護需要對共模和差模信號進行泄放，采用兩根玻璃放電管分別串聯(lián)在正負極與地線之間，然后采用一根玻璃放電管跨接于正負極之間，阻斷感應(yīng)雷干擾信號通道。第一級防雷設(shè)計可以泄放140V以上的感應(yīng)雷影響。第二級防護為保險絲設(shè)計，在正負極串聯(lián)可恢復(fù)保險絲，在電流超過340mA時截斷電路。恢復(fù)到140mA以內(nèi)時導(dǎo)通電路。
第三級防護采用兩組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，再次對感應(yīng)雷影響進行防設(shè)。
2.3其他高質(zhì)量保護設(shè)備
防雷器的響應(yīng)速度可以達到納秒級。在浪涌電流沖擊時，防雷器可以在瞬間將設(shè)備的電壓鉗位到安全水平，同時將雷電的能量通過TGDT對大地進行泄放，因此，由于設(shè)備接口的鉗位，雷電流不會流經(jīng)設(shè)備，從而對LED路燈進行了保護。
3、結(jié)束語
LED路燈電源及控制回路屬于弱電信號設(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。電源的防雷主要針對傳導(dǎo)雷和感應(yīng)雷設(shè)計，采用多級防護、自恢復(fù)電路設(shè)計，避免感應(yīng)電壓和電流脈沖的影響。另外，針對感應(yīng)雷的共模和差模影響，設(shè)計共模和差模信號泄放電路。以此來達到LED路燈的防雷防護效果。
