Überspannungsschutz bei Blitzeinschlägen

Da die LED-Module mit niedrigerer Spannung betrieben werden, können sie bei Überspannungen Schaden nehmen. Diese Gefahr hat in den letzten Jahren zugenommen: So stellt der UN-Klimarat in seinem Fünften Sachstandsbericht (IPCC14) weltweit eine steigende Neigung zu Gewittern fest. Etwa 10 Prozent von täglich mehreren Millionen Blitzen schlagen in den Boden ein und verursachen Spannungsspitzen. Um die LED-Module in Straßenleuchten wirksam zu schützen, hat Optotronic 4DIM von Osram von Haus aus 8 Kilovolt Überspannungsschutz an Bord.

Vor allem im Sommer, insbesondere im Juli und August, ist auch in Europa die Blitzdichte hoch – mit großen regionalen Unterschieden: Zwischen nur 0,25 bis über 20 Einschläge pro Quadratkilometer zählte der meteorologische Dienst des Vereinigten Königreichs im Jahr 2014. Pauschal kann man über die Verteilung in Europa sagen, dass der Blitz im Südosten häufiger als im Norden oder Nordwesten einschlägt und in den Städten häufiger als auf dem Land. In Deutschland blitzt es vor allem im Südwesten. Allgemein hat die Wahrscheinlichkeit für schwere Gewitter in den letzten Jahrzehnten bundesweit deutlich zugenommen, wie Klimaforscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Jahr 2013 festgestellt haben.

Die Blitzdichte in Europa unterscheidet sich regional sehr stark. Italien und die Küstengebiete der Balkanländer sind besonders betroffen, in Deutschland der Südwesten. (Copyright: British Crown copyright 2015, the Met Office)Die neue Generation elektronischer Vorschaltgeräte »Optotronic 4DIM« von Osram bietet deshalb, in den Schutzklassen I und II, zwischen Netzversorgung und Erde bereits bis zu 8 Kilovolt Schutz. Damit kann ein Blitz bis zu etwa 200 Meter nah an einen Lichtmast einschlagen – und das LED-Modul bleibt trotzdem unbeschadet.

Im Vergleich zu den weit verbreiteten nur 4 Kilovolt Überspannungsschutz bei Vorschaltgeräten anderer Hersteller überstehen, bei beispielsweise 30 Metern Mastabstand, doppelt so viele Straßenleuchten einen Blitzschlag ohne Schaden. In vielen Regionen Europas ist der hohe Überspannungsschutz der Optotronic-4DIM-Geräte daher meist schon ausreichend, um die kommunale Investition dauerhaft gegen solche Ereignisse zu schützen. In Regionen mit hoher Blitzdichte empfiehlt sich vorsichtshalber der Einsatz ergänzender Schutzmaßnahmen, etwa im Straßenbeleuchtungs-Hauptverteiler und Kabelübergangskasten.

Möglich macht Osram als erster Hersteller diesen 8-Kilovolt-Schutz durch einen so genannten Equi-Anschluss (Äquipotential) für Schutzklasse-II-Anwendungen. Dieser ermöglicht es, verschiedene Teile des Beleuchtungssystems auf das gleiche Potential zu bringen und damit die am LED-Modul auftretenden Überspannungen deutlich zu reduzieren.

Auch vor Spannungsspitzen aus zwei weiteren schädlichen Quellen schützen Optotronic-Vorschaltgeräte zuverlässig: Vor den bis zu 6 Kilovolt, die durch Lastwechsel oder Schaltvorgänge im Netz bis zu mehrere Dutzend Male pro Jahr erzeugt werden, sowie vor den elektrostatischen Entladungen, die vor allem bei Wartungsarbeiten auftreten können, falls keine ESD-Schutzmaßnahmen (Electro Static Discharge) getroffen wurden.

Dabei müssen Überspannungen nicht zwangsläufig zum sofortigen Ausfall des LED-Moduls führen. Sie bewirken allerdings zumindest eine vorzeitige Alterung und damit eine kürzere Betriebszeit, was wirtschaftliche Folgen für den Betreiber hat. Im Normalfall haben LED-Lösungen geringe Ausfallraten und erreichen bis zu 100.000 Betriebsstunden.

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