Choisir la bonne protection de circuit pour les LED

Environ 25% de la consommation d'énergie mondiale va aux applications d'éclairage, donc rendre l'éclairage plus économe en énergie pourrait avoir un impact spectaculaire sur la consommation globale d'énergie ou rendre plus de puissance disponible pour d'autres utilisations. La législation conçue pour décourager l'utilisation des lampes à incandescence a été un facteur important dans la croissance de la demande d'équipements d'éclairage LED. Dans le même temps, les consommateurs et les utilisateurs industriels s'intéressent de plus en plus aux options d'éclairage économes en énergie, stimulant davantage la demande d'éclairage LED.

Les innovations techniques qui ont un impact sur l'efficacité LED (plus de lumens par watt), l'optique secondaire (meilleurs objectifs / réflecteurs) et les dissipations thermiques permettant de plus en plus d'éclairage LED à remplacer les sources de lumière héritées comme la vapeur de mercure, l'halogénure métallique et les lumières de vapeur de sodium dans des applications en plein air. Cependant, l'éclairage LED extérieur peut être très coûteux à installer; Le remboursement doit être déterminé en fonction de la baisse des demandes de puissance, de la baisse des coûts d'entretien et d'une durée de vie plus longue. Pour empêcher l'éclairage LED en plein air de subir des échecs dans un délai de récupération d'investissement d'environ cinq ans, une durabilité et une fiabilité élevée sont essentielles. Les événements de surtension transitoires dans les lignes électriques AC représentent une menace sérieuse pour les luminaires LED extérieurs.

Surtensions indirectes induites par la foudre

Chaque fois que les dispositifs électriques sont allumés ou désactivés, les surtensions transitoires de surtension peuvent affecter les lignes électriques de CA à proximité. De même, les coups de foudre (figure 1) peuvent générer des surtensions transitoires dans les lignes électriques CA, en particulier dans les environnements extérieurs.

L'énergie de foudre indirecte peut nuire aux installations d'éclairage LED extérieur. La protection de tension transitoire est cruciale pour éliminer les défaillances du champ entraînées par l'environnement électrique. Les luminaires sont vulnérables aux dommages à la fois dans les modes différentiels et communs:

● Mode différentiel: la haute tension / courant transitoire entre les bornes LN ou LL d'un luminaire pourrait endommager les composants dans l'unité d'alimentation ou la carte du module LED.

● Mode commun: le transitoire à haute tension / courant entre le LG (Terre) ou Ng (Terre) du luminaire pourrait rompre l'isolation de sécurité dans l'unité d'alimentation ou la carte du module LED, y compris la LED à l'isolation du caisson thermique.

Les fabricants d'équipements d'éclairage LED comptent sur des fusibles soigneusement choisis, Varistors d'oxyde métallique (mouvements) et Diodes de suppression de tension transitoire (TVS) pour répondre aux normes réglementaires et de sécurité importantes liées aux transitoires de surtension. Les États-Unis ouvrent la voie à l'établissement de normes de performance et de sécurité uniformes pour l'éclairage commercial intérieur et la route extérieure, le parking et l'éclairage du garage.

Les tests de surtension transitoires de surtension par IEC 61000-4-5 sont une exigence mondiale pour les assemblages d'éclairage LED, sauf aux États-Unis, qui a son propre ensemble de normes. De plus, une partie de l'IEC61547, 'l'équipement à des fins d'éclairage général, ' nécessite des tests d'immunité de compatibilité électromagnétique (EMC). La figure 2 montre deux formes d'onde qui définissent le temps de montée et la durée de la tension et du courant d'essai. La forme d'onde de test est une combinaison 1.xn - 250S-QMA265B Tension de circuit ouvert et une forme d'onde de courant de court-circuit 8 × 20 μs. Pour effectuer ce test, le courant de pic spécifié est calibré sur le générateur de surtension en raccourcissant la sortie à la terre avant de se connecter au luminaire.

Pour éviter les dommages causés par l'énergie de surtension, améliorez la fiabilité, minimisez l'entretien et prolongez la durée de vie utile d'une installation d'éclairage extérieur, un circuit de suppression de surtension robuste est essentiel. La figure 3 illustre les différents éléments souvent incorporés dans un circuit de protection contre les vitreux de rue.

La technologie MOV est une méthode abordable et très efficace pour supprimer les transitoires dans les alimentations et autres applications, telles que les modules SPD souvent situés devant un pilote LED.

Les mouvements sont conçus pour serrer les transitoires de surtension dans les microsecondes. Cependant, lorsqu'ils sont intégrés dans des modules SPD, les MOV peuvent être soumis à des conditions de surtension temporaires causées par la perte de câble d'installation neutre ou défectueuse. Ces conditions peuvent gravement insister sur un MOV et l'obliger à faire l'expérience thermique, entraînant de la fumée, une surchauffe et éventuellement du feu. Les normes de sécurité nord-américaines pour les SPD (y compris UL 1449) définissent les conditions atypiques dans lesquelles les dispositifs doivent être testés pour assurer la sécurité des SPD. Les conceptions SPD robustes comportent des déconnexions thermiques pour protéger les mouvements de la fuite thermique.

Les mouvements ont tendance à se dégrader régulièrement après l'exposition à une grande surtension ou à plusieurs petites surtensions, ce qui entraîne une augmentation du courant de fuite de mouvement. Même dans des conditions normales (par exemple, 120 VAC / 240 VAC de tension de fonctionnement), cette dégradation augmentera la température du MOV. Une déconnexion thermique placée à côté du MOV peut être utilisée pour détecter l'augmentation de la température du mouvement alors qu'elle continue de se détériorer. Lorsque le mouvement atteint l'extrémité de sa durée de vie, la déconnexion thermique ouvrira le circuit, retirera le mouvement dégradé du circuit et empêchera sa défaillance catastrophique.

Indication de fin de vie / de remplacement

Une fois qu'un MOV est déconnecté du circuit, le SPD ne fournit plus de suppression de surtension. Pour empêcher les surtensions ultérieures d'endommager le luminaire, le concepteur de circuit doit implémenter une méthode qui alerte le personnel de maintenance dont le SPD nécessite le remplacement. Les concepteurs de Luminaire ont deux principaux types de configurations de modules SPD à partir de laquelle choisir, selon leurs stratégies de maintenance et de garantie: sous-ensembles de protection contre les surtensions parallèles et en série.

● Connexion parallèle: le module SPD est connecté en parallèle avec la charge. Ici, un module SPD qui a atteint la condition de fin de vie est déconnecté de la source d'alimentation tandis que l'unité d'alimentation AC / DC reste sous tension. Le luminaire d'éclairage fonctionne toujours, mais l'unité d'alimentation et le module LED ne sont plus protégés de la prochaine vague. Aujourd'hui, les modules SPD sont disponibles avec de petites LED qui servent d'indicateurs de remplacement, comme une LED verte qui indique un module SPD en ligne ou une LED rouge qui indique un module SPD hors ligne. Il est également possible d'indiquer la nécessité de remplacement du module SPD à distance en utilisant un centre de gestion de la lumière avec des fils d'indication de fin de vie du module SPD connectés à un système d'éclairage intelligent en réseau plutôt que de placer des indicateurs à chaque luminaire d'éclairage.

● Connexion série: Dans cette configuration, le module SPD est connecté en série avec la charge. Un module SPD à la fin de sa durée de vie est déconnecté de la source d'alimentation, qui éteint la lumière, indiquant la nécessité d'un appel de maintenance. Le module SPD déconnecté éteint non seulement la lumière, mais isole l'unité d'alimentation AC / DC à partir de frappes futures. Cette configuration gagne en popularité car elle protège l'investissement du luminaire tandis que le module SPD attend le remplacement. Il est également beaucoup plus économique de remplacer un module SPD connecté en série que de remplacer l'ensemble du luminaire, comme dans le cas d'un module SPD connecté parallèle.

CONCLUSION

L'installation d'un module SPD devant l'unité d'alimentation LED offre une protection efficace pour les systèmes d'éclairage. La mise en place de déconnexions thermiques dans ces modules améliore leur sécurité globale et les aide à obtenir la certification UL 1449. Pour permettre aux luminaires LED de rembourser leur investissement initial, les concepteurs doivent inclure des mécanismes pour indiquer que leurs modules SPD nécessitent un remplacement.

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