Status

Immunität von LED-Leuchten gegen transiente Überspannungen

Galvanisch Automotive LED-Lamp Energieeffizienz Überspannu ng Störfestigkeit

Juli 2014 Zentralverband Elektrotechnik - und Elektronikindustrie

Immunität von LED-Leuchten gegen transiente Überspannungen

Status In

Spannungsversorgungsnetzen

treten

etc.) beziehen sich auf den Transienten-

Überspannungsspitzen (Surges) auf, die

Schutz als Grundlage einer ausreichenden

durch unterschiedliche physikalische Effekte

Verfügbarkeit der Beleuchtungseinrichtung

entstehen. Die IEC 60664-1 hat den

und

verschiedenen Versorgungsspannungsebenen

Eigenschaft. Festlegungen zur Sicherheit von

zu erwartende Spannungsspitzen (Über-

Beleuchtungseinrichtungen und den damit

spannungskategorien)

mit

verbundenen Kriech- und Luftstrecken sind

denen normalerweise gerechnet werden

nicht betroffen. Diese werden durch die

muss. Diese Überspannungsspitzen werden

einschlägigen

über die Vorschaltgeräte an die Lichtquellen

geben.

zugeordnet,

weiter gegeben. Dabei kann eine Beeinflussung der Spannungsspitzen erfolgen, die von

der

Konstruktion

der

Vorschalt-

geräte/Leuchte usw. abhängt. Bei traditionellen Lichtquellen und ihren Betriebsgeräten

haben

diese

Überspannungen

praktisch nie zu Problemen geführt. Mit der Verwendung

von

LED-Lichtquellen

sind

jedoch neue Betrachtungen notwendig. Bei ungünstiger

Konstruktion

kann

es

zu

somit

Die

IEC

also

einer

Performance-

Sicherheits-Normen

61547

vorge-

(EMV-Störfestigkeits-

anforderungen) schreibt für Leuchten zur Überprüfung transienten

der

Störfestigkeit

bei

Netzüberspannungen

einen

Surge-Test vor. Für einen aussagefähigen Test

muss

die

Spannung

des

Surge-

Generators auf 2 kV (peak) an L/N gegen PE eingestellt werden (Details siehe IEC 61547). Wegen

der

Wechselwirkung

zwischen

Spannungs-Überschlägen und damit zur

Leuchtenkonstruktion,

Schädigung von LED-Modulen oder Betriebs-

LED-Modulen kann die Wirksamkeit der

geräten kommen.

gewählten Schutzmaßnahmen nur durch eine

Durch geeignete Kombinationen von LEDBetriebsgeräten und LED-Modulen und durch eine

abgestimmte

kann

ein

Leuchtenkonstruktion

wirksamer

Transienten-Schutz

erreicht werden. Dieses

Informationspapier

Möglichkeiten,

wie

Betriebsgerät

und

Überprüfung der gesamten Leuchte erfolgen. Außerdem stellt der Surge-Test nur dann eine wirksame Überprüfung dar, wenn die Leuchte beim Test unter anwendungsnahen Bedingungen montiert ist.

beschreibt

ein

wirksamer

Wirksame Überprüfung der

Transienten-Schutz erreicht werden kann. Der

Immunität der Leuchte gegen

Fokus liegt auf Leuchten für Innenräume, die

transiente Überspannungen

Hinweise können aber auch für AußenDer in IEC 61547 beschriebene Surge-Test

leuchten mit in Betracht gezogen werden.

bietet nur dann eine wirksame Überprüfung Leuchten sind der Überspannungskategorie II zugeordnet. beschriebenen

Die

in

diesem

Maßnahmen

(z.B.

Papier die

Implementierung empfohlener Luftstrecken 2

der

Immunität

der

Leuchte

und

der

verwendeten LED-Module, wenn folgende LED-spezifischen Punkte beachtet werden:



Alle Teile der Leuchte, die bei der

1. Verwendung von Betriebsgeräten

Anbringung der Leuchte am Einsatzort

ohne

gewollt oder ungewollt mit Erdpotenzial

Surge-Generators) verbunden werden. für

eine

a)

und Eingangsspannung:

mit Erdpotenzial beim Anbringen der sind

die

Montage

LED-Betriebsgeräte ohne galvanische Trennung zwischen Ausgangsspannung

ungewollte

Verbindung oder kapazitive Kopplung Leuchte

Transienten-

Hier sind zwei Fälle zu unterscheiden:

Surge-Test zuverlässig mit PE (Erde des

Beispiele

der

spannung am LED-Ausgang

verbunden sein können, müssen beim



Angabe



eines

In diesem Fall ist die Ausgangsspannung, die am LED-Modul anliegt,

elektrisch leitfähigen Leuchtengehäuses

galvanisch

an Mauerwerk oder metallischen Wand-

mit

der

Netzspannung

verbunden.

oder Deckenkonstruktionen.  

Die Notwendigkeit einer zusätzlichen Erdung

(für

den

Leuchtenteilen

Surge-Test)

betrifft

vor

Für die Sicherheit sind die notwendigen Kriech- und Luftstrecken nach IEC

von

60598

allem

zu

berücksichtigen

(z.B.

Basisisolation gegen PE-Potential).

Leuchten der Schutzklasse II und III.  

Der

Test

muss

mit

einer

Surge-

Schaltungsabhängig können Netztransienten

Spannung von 2 kV (peak) an L/N gegen

im

werden.

PE erfolgen.

Betriebsgerät

Um

eine

verstärkt

ausreichende

Immunität auch gegen diese Transienten

Nur wenn diese Maßnahmen beachtet

zu erreichen, sind am Ausgang des LED-

werden, wird das LED-Modul beim Surge-Test

Betriebsgerätes und auf dem LED-Modul

einem

Kriech- und Luftstrecken von ≥ 2,5 mm

vergleichbar

hohen

Stressniveau

ausgesetzt, das dem einer ungünstigen

gegenüber

Anbringung der Leuchte am Einsatzort

geerdete Teile, z.B. PE, Kühlkörper,

entspricht.

Gehäuse) einzuhalten. b)

PE-Potential

(leitfähige

LED Betriebsgeräte mit galvanischer Trennung zwischen Ausgangsspannung

Maßnahmen zur Verbesserung der

und Eingangsspannung (z.B. SELV):

Immunität der Leuchte



In diesem Fall ist die Ausgangs-

Die folgenden Maßnahmen beschreiben den

spannung, die am LED-Modul anliegt,

Schutz von Leuchten gegen transiente

galvanisch

Überspannungen. Dabei kann von drei

getrennt.

unterschiedlichen Voraussetzungen ausge-



gangen werden:

von

der

Netzspannung

Die Energie einer Transiente kann nur kapazitiv über die galvanische Barriere (Transformator) auf den Ausgang des LED-Betriebsgerätes und auf das LEDModul übertragen werden. Die an das LED-Modul übertragene Energie ist gering.

3



Bei

LED-Systemen

fizierung



mit



SELV-Klassi-

Um eine ungünstige Anordnung in der

(Schutzkleinspannung)

Leuchte zu erkennen und zu vermeiden,

genügen schon kleine Kriech- und

muss mittels des eingangs beschrie-

Luftstrecken und dünne Isolationsfolien

benen LED-spezifischen Surge-Tests die

um die Sicherheitsanforderungen an die

Immunität bereits bei der Entwicklung

Systeme zu erfüllen.

einer Leuchte nachgewiesen werden.

Durch die kleinen Abstände gegenüber PE-Potential (< 2,5 mm) kann es zu einem

Spannungsüberschlag

2.

zum

Verwendung von Betriebs-

geräten mit Angabe der Transienten-

Erdpotenzial kommen. Dies kann bei ungünstigen Anordnungen (z.B. LED-

spannung am LED-Ausgang

Modul mit empfindlicher LED-Schaltung

Hier kann der Leuchtenhersteller mit der

und/oder LED-Betriebsgerät mit hohem

Information der möglichen Transienten-

Surge-Übertragungsfaktor)

Überspannung am Vorschaltgeräte-Ausgang

zu

einer

Schädigung des LED-Moduls und/oder

passende

des LED-Betriebsgerätes führen.

qualifizieren.

LED-Module

auswählen

oder

Transientenspannung1) am LED- Ausgang des Betriebsgeräts

Erforderliche Isolation des LED Moduls gegenüber PE

> 3500 Vp bis 4000 Vp

Basisisolation, Luftstrecken ≥ 3,0 mm

> 2000 Vp bis 3500 Vp

Basisisolation, Luftstrecken ≥ 2,5 mm

> 1000 Vp bis 2000 Vp

Basisisolation

> 500 Vp bis 1000 Vp

a. für LED Module ohne Angabe: Basisisolation b. für LED Module geeignet bis max. 1 000 Vp: keine Maßnahme erforderlich

≤ 500 Vp

keine Maßnahme erforderlich

) Angabe des Betriebsgeräteherstellers

1

Empfohlene Isolationsmaßnahmen in Abhängigkeit von der Transientenspannung am LED-Ausgang

Ansprechpartner: Wolfram Pajek ZVEI - Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie e. V. Fachverband Licht Lyoner Straße 9, 60528 Frankfurt am Main Telefon +49 69 6302-349 Fax: +49 69 6302-400 www.zvei.org 4