-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung umfassend einen ersten Anschluss zum Koppeln mit einer N-Leitung, sowie mindestens ein Spannungsbegrenzungselement, das ausgelegt ist, den Strom durch das Spannungsbegrenzungselement bis zu einem vorgebbaren Schwellwert der über dem Spannungsbegrenzungselement abfallenden Spannung zu sperren und über diesem Schwellwert zu leiten. Sie betrifft überdies eine Leuchte mit einem metallischen Leuchtengehäuse, einem ersten Leuchtenanschluss zum Koppeln mit einer N-Leitung oder einem Erdleiter der Leuchte, einem zweiten Leuchtenanschluss zum Koppeln mit einer L-Leitung und einer derartigen Überspannungsschutzvorrichtung.
-
Stand der Technik
-
Die meisten asymmetrischen, kurzfristigen Überspannungsereignisse im Freien, d.h. vom L-Leiter bzw. N-Leiter zum Erdpotential, weisen eine ziemliche hohe Quellimpedanz auf. Diese liegt regelmäßig zwischen 50 Ω und 1 kΩ. Wie im Nachfolgenden genauer ausgeführt, können derartige Ereignisse zur Zerstörung der LEDs von damit bestückten Außenleuchten mit metallischem Gehäuse, beispielsweise Straßenlaternen, führen. Solche unerwünschten Ereignisse werden beispielsweise verursacht durch Blitzeinschläge in der näheren Umgebung derartiger Außenleuchten, aber auch durch Blitzschläge in den Wolken, wobei es dann hauptsächlich durch kapazitive Kopplung zu Hochspannung an der Leuchte kommt. Durch einen derartigen Prozess kann das Leuchtengehäuse auf bis zu einigen 10 kV aufgeladen werden, während die Elektronik der Leuchte über ihre Kopplung mit dem L- bzw. N-Leiter auf niedrigem Potential bleibt.
-
Wenn in diesem Fall keine Schutzmaßnahmen für Außenleuchten getroffen werden, kann ein kurzfristiger Spannungspuls hoher Impedanz ohne Weiteres die LEDs einer derartigen Außenleuchte zerstören, da die dabei auftretenden Spannungen sehr hoch sind. Diese betragen zwischen 40 kV bis 6 kV ausgehend vom Einschlagpunkt bis zu einem Radius von 300 m um den Einschlagspunkt. Diese Spannungen treten in der Form auch im LED-Modul einer damit bestückten Außenleuchte auf. Ein zur Sicherheit vorgesehener Entladungswiderstand von beispielsweise einigen MΩ zwischen dem Gehäuse und Erdpotential reicht nicht aus, um vor solchen Ereignissen zu schützen.
-
In Straßenleuchten mit einem geprüften PE(Protection Earth)-Anschluss hat sich die in 1 dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Überspannungsschutzvorrichtung 10 (SPD – Surge Protection Device) bewährt. „Protection Class I“ bzw. "Schutzklasse I" bedeutet hierbei, dass das metallische Leuchtengehäuse 12 mit einem geprüften PE verbunden ist. Diese Überspanungsschutzvorrichtung 10 verwendet die Serienschaltung eines ersten und eines zweiten Varistors V1, V2 zwischen N-Leiter und L-Leiter, wobei der Kopplungspunkt der beiden Varistoren V1, V2 über eine Funkenstrecke FS1 mit dem Leuchtengehäuse 12 und damit mit dem PE verbunden ist. Die beiden Varistoren sind üblicherweise derart dimensioniert, dass sie bei 500 V leitend werden. Die Funkenstrecke FS1 weist eine Durchschlagspannung zwischen 500 V und 5 kV auf, wobei die Brennspannung nach einem Durchschlag etwa 40 V beträgt.
-
Verlässliche bzw. geprüfte PEs stehen bei Außen- bzw. Straßenbeleuchtungen bedauerlicherweise nicht immer, insbesondere vor allem nur in Großstädten, zur Verfügung. Bei gewöhnlicher Straßenbeleuchtung existiert demnach ein verlässlicher bzw. geprüfter PE, der für Schutzklasse I ausreichend wäre, häufig nicht.
-
Daher werden in der Außen- bzw. Straßenbeleuchtung normalerweise Leuchten eingesetzt, die ein Schutzkonzept nach Schutzklasse II aufweisen
-
In diesem Fall ist die in 1 dargestellte Überspannungsschutzvorrichtung 10 nicht zulässig, da hier am Anschlusspunkt PE das metallische Leuchtengehäuse angeschlossen werden müsste, um einen Überspannungsschutz zu realisieren, welches jedoch nicht mit einem verlässlichen PE verbunden ist.
-
Leuchten, bei denen das Leuchtengehäuse verlässlich mit PE verbunden ist, sind demnach Leuchten der Schutzklasse I.
-
Elektrische Geräte, damit auch Leuchten, der Schutzklasse II sind daran zu erkennen, dass sie mittels eines genormten zweipoligen Eurosteckers, d.h. ohne PE-Anschluss, betrieben werden können. Derartige Geräte weisen ein Plastikgehäuse auf, wobei eine doppelte/verstärkte Isolierung zwischen Netzpotential und dem Gehäuse sichergestellt sein muss. Die Prüfspannung derartiger Geräte beträgt 3 kV AC. Die Luftstrecken müssen ≥ 3 mm betragen, die Kriechstrecken müssen ebenfalls ≥ 3 mm sein.
-
Werden bei Außenleuchten der Schutzklasse I, wie bisher üblich, Entladungslampen eingesetzt, können diese in den Lampen ohne Kühlkörper betrieben werden. Sie werden lediglich mit möglichst großen Abständen zum Lampengehäuse montiert, da bei Entladungslampen Konvektion zur Wärmeabfuhr genügt. Entladungslampen arbeiten nämlich auch bei einer Temperatur von 300°C noch ohne größere Beeinträchtigung.
-
Werden derartige Außenleuchten jedoch mit LEDs bestückt, ist zu berücksichtigen, dass sich beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung von 30°C auf 60°C der Wirkungsgrad der LEDs nahezu halbiert, jedenfalls deutlich reduziert. Aus diesem Grunde sind LEDs üblicherweise auf einem Kühlkörper montiert, der seinerseits mit dem Leuchtengehäuse zur Wärmeabfuhr gekoppelt ist. Um die Wärmeabfuhr nicht zu sehr zu beeinträchtigen, ist beispielsweise zwischen dem Platinenmaterial der LED und dem Kühlkörper allenfalls eine dünne, isolierende Schicht vorgesehen. Die sich dabei ergebenden Abstände sind jedoch nicht groß genug, um einen Überschlag der oben erwähnten, infolge von Blitzeinschlägen am Lampengehäuse auftretenden Hochspannungen zu verhindern, wenn man berücksichtigt, dass die Elektronik der Leuchte nach wie vor auf N-Potential liegt. Ein Blitzeinschlag in der näheren Umgebung der Außenleuchte führt daher häufig zur Zerstörung der Lampenelektronik, insbesondere der LEDs.
-
Auch für andere Geräte der Schutzklasse II, beispielsweise Geräte für die Verkehrsflusssteuerung oder andere Geräte für Außenanwendungen, wäre ein Überspannungsschutz wünschenswert.
-
Darstellung der Erfindung
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine gattungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung derart weiterzubilden, dass ein zuverlässiger Schutz für Geräte, insbesondere Leuchten, mit metallischem Gehäuse auch ohne Vorhandensein eines verlässlichen bzw. geprüften PE-Leiters sichergestellt werden kann. In diesem Zusammenhang soll sie auch Schutz bei einem ersten Fehler bieten. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, eine gattungsgemäße Leuchte entsprechend weiterzubilden.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Überspannungsschutzvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch eine Leuchte mit den Merkmalen von Patentanspruch 16.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung die Norm 60598-1 IEC 2008 zu berücksichtigen ist, wonach nur bestimmte Sicherheitsbauteile zur Überbrückung einer doppelten/verstärkten Isolierung erlaubt sind. Diese umfassen lediglich so genannte Y-Kondensatoren sowie spezielle Sicherheitswiderstände, die den Ableitstrom auf den menschlichen Körper zuverlässig auf sehr kleine Werte (< 0,7 mA) begrenzen. Diese haben üblicherweise Widerstandswerte von ≥ 1 MΩ. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass eine Funkenstrecke nicht erlaubt ist zur Überbrückung einer doppelten/verstärkten Isolierung. Eine Funkenstrecke wäre nur in dem Fall erlaubt, wenn sie mit einem Metallgehäuse verbunden ist, welches mit einem zuverlässigen Erdleiter bzw. PE verbunden ist.
-
Im Stand der Technik werden diese Bauelemente allerdings zu anderen Zwecken eingesetzt: Y-Kondensatoren werden für die Entstörung verwendet, d.h. sie beseitigen unerwünschte hochfrequente Signale; Sicherheitswiderstände dienen der Ableitung elektrostatischer Aufladung durch Wolken. Weiterhin ist die Erkenntnis zu berücksichtigen, dass in bestehenden TT(Terra-Terra)-Netzwerken und ähnlichen Installationen, insbesondere 230V-Installationen ohne PE-Leitung, der Erdwiderstand von PE zur lokalen Bodenverbindung, beispielsweise dem Mastfuß einer Straßenleuchte, zwischen 50 Ω und 200 Ω beträgt. Für Neuinstallationen ist ein derartiger Erdwiderstand von 10 Ω empfohlen, jedoch erhöht sich dieser Wert innerhalb weniger Wochen üblicherweise bereits auf 20 Ω und innerhalb weiterer Wochen sogar auf noch höhere Werte.
-
Die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung nutzt diesen Erdwiderstand, wobei sie auf den empfohlenen Minimalwert dimensioniert ist. Mit über der Zeit anwachsendem Erdwiderstand wird die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung noch effektiver. Durch interne Maßnahmen seitens der Treibervorrichtung für die LEDs kann sichergestellt werden, beispielsweise durch Verwendung eines kapazitiven Spannungsteilers, dass Überspannungen am Leuchtengehäuse von ≤ 6 kV keinen Schaden anrichten. Die präzisierte Aufgabe besteht deshalb insbesondere darin, eine Überspannungsschutzvorrichtung bereitzustellen, die unter Berücksichtigung des Erdwiderstands von mindestens 10 Ω eine Spannung am Leuchtengehäuse von 10 kV auf mindestens 6 kV reduziert.
-
Erfindungsgemäß umfasst demnach eine gattungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung weiterhin einen zweiten Anschluss zum Koppeln mit einem metallischen Gehäuse einer elektrischen Vorrichtung, mindestens einen Kondensator sowie mindestens einen ersten ohmschen Widerstand, wobei der mindestens eine Kondensator, der mindestens eine erste ohmsche Widerstand sowie das mindestens eine Spannungsbegrenzungselement zwischen den ersten und den zweiten Anschluss in Serie geschaltet sind
-
Der mindestens eine Kondensator stellt demnach bei geeigneter Auslegung die gewünschte Sicherheit her, indem er einen ausreichenden Energiespeicher zur Aufnahme des durch einen Blitzschlag erzeugten kurzzeitigen Energieimpulses bereitstellt und somit ein Durchschlagen des Gehäusepotentials auf das N-Potential verhindert. Dies berücksichtigt den Umstand, dass eine Blitzüberspannung in circa 1 µs auf ein maximales Potential an der Leuchte von beispielsweise 10 kV ansteigt und innerhalb von ca. 50 µs wieder auf 0 kV abfällt. Das Spannungsbegrenzungselement bietet Schutz bei einem ersten Fehler. Bei einem Vertauschen des N-Leiters mit dem L-Leiter könnte der Kondensator alleine die Sicherheit möglicherweise nicht herstellen, da er so groß zu wählen ist, dass der Wechselstrom, der über ihn fließt, bei einem ersten Fehler > 0,7 mA wäre, womit der maximal erlaubte Ableitstrom auf den menschlichen Körper überschritten wäre.
-
Bevorzugt umfasst der mindestens eine Kondensator eine Serienschaltung aus zwei, drei oder vier Kondensatoren. Da jeder Kondensator eine bestimmte Kapazität sowie eine bestimmte Impuls-Spannungsfestigkeit aufweist, lässt sich durch eine derartige Serienschaltung eine gewünschte Gesamtkapazität sowie eine gewünschte Gesamt-Impuls-Spannungsfestigkeit realisieren.
-
Besonders bevorzugt ist der Kondensator als Y-Kondensator, insbesondere als Funkentstörkondensator der Klasse Y1 oder Y2, ausgebildet und/oder weist eine Gesamtkapazität von 0,010° µF bis 10 µF, bevorzugt von 0,1 µF bis 1 µF, auf. Wie bereits erwähnt, ist bei einem Einsatz als Überspannungsschutzvorrichtung der Klasse II eine doppelte Isolierung zu überbrücken. Nachdem ein Y2-Kondensator lediglich eine Isolierung überbrücken darf, ist bei Verwendung von Y2-Kondensatoren eine Serienschaltung von zwei Y2-Kondensatoren vorzusehen. Ein Y1-Kondensator wäre prinzipiell geeignet, eine doppelte Isolierung zu überbrücken, allerdings sind Y1-Kondensatoren nicht in der erforderlichen Größe erhältlich. Bei Verwendung von Y1-Kondensatoren sind deshalb mehrere parallel zu schalten.
-
Der mindestens eine erste ohmsche Widerstand dient zur Begrenzung und Dämpfung des Stroms durch den mindestens einen Kondensator, falls der Erdwiderstand (noch) zu klein ist.
-
Das Spannungsbegrenzungselement kann beispielsweise mindestens eine Funkenstrecke, einen Gasableiter, einen Varistor und/oder eine Begrenzungsdiode umfassen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass beispielsweise eine Funkenstrecke alleine gemäß der oben erwähnten Norm nicht zur Realisierung einer Überspannungsschutzvorrichtung für Schutzklasse II einsetzbar wäre, wohl aber, wie dies erfindungsgemäß der Fall ist, in Serie zu mindestens einem Kondensator, da, wie oben bereits erwähnt, der mindestens eine Kondensator die benötigte Sicherheit herstellt.
-
Bevorzugt umfasst die Überspannungsschutzvorrichtung weiterhin einen zweiten ohmschen Widerstand, der dem mindestens einen Kondensator parallel geschaltet ist. Dieser zweite ohmsche Widerstand ist als Sicherheitswiderstand ausgeführt und dient der Entladung des mindestens einen Kondensators sowie der Entladung bei einer potentiellen elektrostatischen Überspannung. Sein Widerstandswert beträgt zwischen 0,3 MΩ und 10 MΩ, bevorzugt zwischen 1 MΩ und 4 MΩ. Der erste ohmsche Widerstand hingegen beträgt bevorzugt zwischen 5 Ω und 40 Ω, insbesondere 10 Ω.
-
Der erste ohmsche Widerstand ist bevorzugt als Varistor oder als MOV (metal-oxide varistor) oder als VDR (voltage dependent resistor) ausgeführt. Auf diese Weise lässt sich der Stromfluss durch den mindestens einen Kondensator einerseits besonders zuverlässig begrenzen, andererseits sind derartige Bauelemente geeignet, die dabei auftretenden hohen Ströme sicher zu führen.
-
Die Überspannungsschutzvorrichtung kann weiterhin eine Luft-Funkenstrecke umfassen, die dem Kondensator parallel geschaltet ist. Diese dient dazu, bei seltenen, sehr energiereichen Surge-Pulsen die Spannung an dem mindestens einen Kondensator dadurch zu begrenzen, dass die Luft-Funkenstrecke überschlägt. Die Luft-Funkenstrecke kann dadurch ausgeführt werden, dass die Platine im Layout der Kupferbahnen einen Luftspalt, beispielsweise eine Lücke im Kupfer und im Platinenmaterial, aufweist, der als Luft-Funkenstrecke dient. Da bei der Überbrückung einer doppelten Isolierung in der oben erwähnten Norm derzeit nur hochohmige Sicherheitswiderstände oder Y-Kondensatoren oder die Isolierung selbst erlaubt sind, kann eine Luft-Funkenstrecke die Anforderungen aus der Norm für die Isolierung einerseits einhalten, aber durch Feldstärkeüberhöhung einen Überschlag bei möglichst geringer Spannung ermöglichen. Da sie parallel zur Isolierung und zum Y-Kondensator geschaltet wird, muss damit der Aufbau einer derartigen Luft-Funkenstrecke normenkonform sein. Nach der genannten Norm ist die notwendige Luftstrecke für eine RMS-Betriebsspannung von 250 V ≥ 3 mm. Dies ist demnach auch ein bevorzugter Wert für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung. Für andere zukünftige Normen ist die Feldstärke der Luft-Funkenstrecke jedenfalls derart zu bemessen, dass die Spannung am Kondensator begrenzt ist auf einen Wert zwischen 5 kV und 15 kV, bevorzugt zwischen 5 kV und 9 kV. Generell kann die Luftstrecke der Luft-Funkenstrecke 3 mm bis 6 mm, bevorzugt 3,0 mm bis 3,2 mm, betragen
-
Das Spannungsbegrenzungselement ist bevorzugt ausgelegt, die Spannung auf einen Wert zwischen 500 V und 6 kV, bevorzugt auf einen Wert zwischen 500 V und 2,5 kV, zu begrenzen. Wichtig sind dabei zwei Eigenschaften: Zum einen soll das Spannungsbegrenzungselement bis zu einer vorgebbaren Schwellspannung der über dem Spannungsbegrenzungselement abfallenden Spannung den Strom begrenzen; notwendig ist ein Ableitstrom bei Berührung des Lampengehäuses von < 0,7 mA. Andererseits soll das Spannungsbegrenzungselement ab dem Schwellwert der über dem Spannungsbegrenzungselement abfallenden Spannung den Strom leiten. Das Spannungsbegrenzungselement muss dabei ausgelegt sein, einen Strom mit einer Stromstärke zwischen 500 A bis 15000 A zu leiten. Das Spannungsbegrenzungselement dient auch dazu, einen Wechselstrom zu blockieren im Falle eines einfachen Fehlers, wie beispielsweise bei einem Vertauschen der Anschlüsse für den N- und den L-Leiter. Ohne diese Maßnahme wäre der dabei abfließende Strom über der erlaubten Grenze von 0,7 mA.
-
In diesem Zusammenhang kommen für das Spannungsbegrenzungselement, wie bereits ausgeführt, insbesondere eine Funkenstrecke, ein Gasableiter, ein Varistor und/oder eine Begrenzungsdiode in Betracht.
-
Die Überspannungsschutzvorrichtung kann weiterhin einen dritten ohmschen Widerstand aufweisen, der dem Spannungsbegrenzungselement parallel geschaltet ist. Dieser dritte ohmsche Widerstand ist wieder als Sicherheitswiderstand ausgeführt, wobei sein Widerstandswert zwischen 0,5 MΩ und 6 MΩ, bevorzugt zwischen 1 MΩ und 2 MΩ, beträgt. Der dritte ohmsche Widerstand dient der Entladung einer elektrostatischen Überspannung.
-
Eine erfindungsgemäße Leuchte zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Anschluss der Überspannungsschutzvorrichtung mit dem ersten Leuchtenanschluss gekoppelt ist und dass der zweite Anschluss der Überspannungsschutzvorrichtung mit dem metallischen Leuchtengehäuse und/oder einem Erdleiter der Leuchte gekoppelt ist. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung kann auch, ohne dass ein geprüfter PE-Leiter zur Leuchte geführt ist, ein zuverlässiger Schutz gegen Blitzeinschlag bereitgestellt werden. Der Erdleiter der Leuchte kann mit PE, PEN (PE und N in einem Leiter geführt), Funktionserde oder der lokalen Erdung der Leuchte verbunden sein. Dies ist für die Funktionsweise der erfindungsgemäßem Überspannungsschutzvorrichtung ohne Belang.
-
Bevorzugt umfasst die Leuchte als Leuchtmittel mindestens eine LED.
-
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
-
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung sowie einer erfindungsgemäßen Leuchte mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Überspannungsschutzvorrichtung der Schutzklasse I;
-
2 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung der Schutzklasse II; und
-
3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte umfassend eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung.
-
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
-
2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung 14. Wie dem linken Teil der Darstellung zu entnehmen ist, ist die Überspannungsschutzvorrichtung 14 zwischen zwei Anschlüsse gekoppelt, nämlich einerseits einen Anschluss für eine N-Leitung sowie über einen Erdwiderstand RE einen Anschluss G zum Koppeln mit dem metallischen Gehäuse einer elektrischen Vorrichtung. Der Anschluss G ist über einen Erdwiderstand RE mit dem entfernten Erdpotential EP gekoppelt. Zwischen dem Erdpotential EP und dem Anschluss N, der im Wesentlichen auf dem Potential der Schutzerde PE liegt, fällt je nach Entfernung vom Einschlagpunkt eines Blitzes eine Hochspannung UH ab, die zwischen 40 kV und 6 kV liegen kann. Der Erdwiderstand RE beträgt zwischen 10 Ω und 200 Ω. Der Erdwiderstand RE setzt sich hierbei zusammen aus dem Widerstand des Erdreichs (durch die lockere Erdung des Fußpunkts der Straßenbeleuchtung) und dem Leitungswiderstand der Anschlussleitungen der Straßenlaterne.
-
Eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung 14 umfasst die Serienschaltung dreier mit K1, K2, K3 bezeichneter Blöcke, wobei deren Anordnung innerhalb der Serienschaltung beliebig sein kann. Die rechte Darstellung von 2 zeigt Realisierungsbeispiele für die Blöcke K1, K2 und K3. So umfasst der Block K1 die Serienschaltung zweier Kondensatoren C1 und C2, wobei dieser Serienschaltung ein ohmscher Widerstand R2 parallel geschaltet ist. Die beiden Kondensatoren C1 und C2 sind als Y-Kondensatoren der Klasse Y2 ausgebildet und weisen eine Kapazität von 0,5 µF und eine Spannungsfestigkeit von 5 kV auf. Der ohmsche Widerstand R2 beträgt 2 MΩ.
-
Der Block K2 umfasst einen ohmschen Widerstand R1, der 10 Ω beträgt. Im Block K3 befindet sich die Parallelschaltung eines Spannungsbegrenzungselements, das vorliegend als Funkenstrecke FS2 realisiert ist, sowie eines ohmschen Widerstands R3. Die Funkenstrecke FS2 hat eine Durchschlagspannung von 500 V; der ohmsche Widerstand R3 einen Widerstandswert von 2 MΩ. Durch eine derartige Dimensionierung der Funkenstrecke FS2 wird ein Schutz vor einem einfachen Fehler, d.h. einem Vertauschen des N- und L-Leiters oder einer Unterbrechung des N-Leiters, erzielt, da beispielsweise eine Netzspannung von 230 V dann durch die Funkenstrecke geblockt wird.
-
3 zeigt in schematischer Darstellung eine Straßenlaterne 16, die einen Mastfuß 18 aufweist, der in die Erde 20 eingebracht ist. Auf dem Mastfuß 18 ist eine Leuchte 22 mit einem metallischen Leuchtengehäuse 24 montiert. Die Leuchte 22 umfasst mindestens ein LED-Modul 26, welches über einen Treiber 28 angesteuert wird. Der Treiber 28 ist mit einer L-Leitung und einer N-Leitung gekoppelt, die beide über den Mastfuß 18 in die Leuchte 22 geführt sind Eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung 14 ist zwischen die N-Leitung und einen Punkt G des metallischen Leuchtengehäuses 24 gekoppelt.
-
Eine Simulation des in
2 dargestellten Ausführungsbeispiels lieferte die in der folgenden Tabelle dargestellten Ergebnisse, wobei die Spannung vom Gehäuse G gegenüber dem Neutralitätsleiteranschluss N des ECG (Electronic Control Gear = LED-Treiber) für unterschiedliche Erdwiderstände R
E angegeben ist. Die Überspannung
| RE | Mit Überspannungsschutzvorrichtung | Ohne Überspannungsschutzvorrichtung |
| | Spannung | Spannung innerhalb der ersten 3 µs | Spannung |
| 25Ω | 5,5 kV | 4 kV | 11 kV |
| 50Ω | 4,5 kV | 2,5 kV | 11 kV |
| 100Ω | 3 kV | 1,5 kV | 10 kV |
| 200Ω | 2 kV | 1 kV | 10 kV |
an dem entfernten Erdpotential (EP) gegenüber N wurde zu 10 kV angenommen.
-
Die zweite Tabelle zeigt die Spannung vom Gehäuse G gegenüber dem Ausgang des ECG-internen Eingangsfilters, der an seinem Eingang mit N verbunden ist bei denselben Erdwiderständen R
E wie Tabelle 1.
| RE | Mit Überspannungsschutzvorrichtung | Ohne Überspannungsschutzvorrichtung |
| | Spannung | Spannung innerhalb der ersten 3 µs | Spannung |
| 25Ω | 6 kV | 5 kV | 14 kV |
| 50Ω | 4,5 kV | 3 kV | 13 kV |
| 100Ω | 3 kV | 2 kV | 12 kV |
| 200Ω | 2 kV | 1 kV | 10 kV |
-
Wie sich aus den Simulationsergebnissen deutlich zeigt, konnte der Spannungsimpuls auf weniger als 50% reduziert werden. Innerhalb der ersten drei µs wurde der Spannungsimpuls auf weniger als 35% reduziert.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Norm 60598-1 IEC 2008 [0015]
