室内LED照明直流如何配电?电压等级怎么选择呢?图文详解

室内LED照明直流如何配电?电压等级怎么选择呢?图文详解
2021年07月23日 12:52 TopGame8

1、LED灯具结构

LED是指发光二极管,一个P-N结半导体二极管,能发出可见光或红外辐射。由LEDPN结的导通特性决定,LED照明需要低压直流驱动,因此,每个灯具单独设置恒流电源驱动模块,与灯具结合形成一体化产品,可直接接入市电220V交流电源。LED灯具恒流驱动模块电路示意如图1所示。

LED灯具这种结构带来的问题:

1)谐波污染:每个LED灯具都是谐波污染源,数量越多,产生谐波越多,严重情况下会导致中性线电流过大等问题。照明设计工作中,通常是按照基波计算电流来选择导线截面,这样就会带来偏差。

2)LED灯具寿命缩短:LED光源在一般情况下,寿命可达25000~50000h,但其电源驱动模块往往受组成元件中的电容影响,寿命难以突破20000h,LED光源的寿命远远大于其驱动模块的寿命,所以电源驱动模块寿命成为制约LED灯具使用寿命的短板。

2、技术途径

LED灯具需要直流电源供电,对于LED灯具用量大的建筑(比如大型商业综合体),是否可以在低压配电屏照明馈线回路处直接采用直流系统给所有LED灯具供电呢?下面笔者对室内LED照明系统直流配电及其电压等级确定展开研究。

在原有变配电室照明回路出线端增加变压、整流设备,通过变压、整流、滤波输出直流电,采用直流给LED灯具供电(如图2所示),这样LED灯具可以省掉整流装置,仅保留DC/DC装置和恒流二极管,大大降低LED灯具成本,延长LED灯具寿命。

3、供电电压选择

考虑到电流对人体的效应和电压降因素,LED照明的供电电压等级预选直流系统常用电压等级110V,下面从两方面来验证110V电压等级的可行性。

1)电流对人体效应

图3是GB/T13870.1-2008/IEC/TS60479-1:2005《电流对人和家畜的效应第1部分:通用部分》中关于通过人体的直流电流效应。当通过人体的电流超过图中cl曲线右边区域时,就有可能发生病理一生理学效应,如心搏停止、呼吸停止以及烧伤或其他细胞的破坏。心室纤维性颤动的概率也随着电流的幅度和时间而增加。

GB/T16895.21-2011《低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护》规定:当系统发生接地故障时,超过120V的直流接触电压对人体是危险的。

IEC标准将引起心室纤颤的直流预期接触电压限值取为120V。所以,选用直流110V电压等级,符合电流对人体效应的安全性。

2)电压降校验

4、经济性分析

采用图2所示的技术方案后,项目成本增减情况如下:

1)节省造价方面:LED灯具省掉驱动器(笔者了解到驱动器占灯具总造价的50%左右)、LED灯具寿命延长(更换率大大下降)、光伏发电接入方便(降低后期运营成本)。

2)增加造价方面:低压配电屏馈线处增加变压、整流等设备。现阶段,因为制造标准等诸多方面的限制,直流设备还很有限,所以本方案在LED灯具采用越多,且后期运营时间越长的建筑物(比如大型商业综合体)中体现出的经济价值越加明显。

作者:孙付杰,男,同圆设计集团有限公司,高级工程师。

文章来源:建筑电气杂志,如有侵权,请联系删除,谢谢!!!

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