בחירת הגנת המעגל הנכון עבור נוריות LED

כ- 25 אחוז מצריכת האנרגיה העולמית עוברת ליישומי תאורה, ולכן הפיכת התאורה חסכונית יותר באנרגיה עשויה להשפיע באופן דרמטי על השימוש באנרגיה הכוללת או להנגיש יותר כוח לשימושים אחרים. החקיקה שנועדה להרתיע את השימוש במנורות ליבון הייתה גורם משמעותי בגידול בביקוש לציוד תאורת LED. יחד עם זאת, גם הצרכנים וגם המשתמשים התעשייתיים מעוניינים יותר ויותר באפשרויות תאורה חסכוניות באנרגיה, מה שמעורר עוד יותר את הביקוש לתאורת LED.

חידושים טכניים המשפיעים על יעילות LED (יותר לומן לוואט), אופטיקה משנית (עדשות/מחזירי מחזיקה טובים יותר) ופיזור תרמי מאפשרים יותר ויותר תאורת LED להחליף מקורות אור מדור קודם כמו אדי מרקורי, הליד מתכת ואורות נתרן אדי ביישומים חיצוניים. עם זאת, תאורת LED חיצונית יכולה להיות יקרה מאוד להתקנה; יש לקבוע את ההחזר על סמך דרישות סוואט נמוכות יותר, עלויות תחזוקה נמוכות יותר וחיי תפעול ארוכים יותר. כדי למנוע תאורת LED חיצונית לחוות כישלונות בתקופת החזר השקעה של כחמש שנים, עמידות גבוהה ואמינות הם חיוניים. אירועי נחשול חולפים בקווי חשמל AC מייצגים איום רציני על גופי תאורת LED חיצוניים.

נחשולים עקיפים הנגרמים על ידי ברק

בכל פעם שמכשירים חשמליים מופעלים או כבויים, נחשולים חולפים מתח -יתר יכולים להשפיע על קווי חשמל AC הסמוכים. באופן דומה, שביתות ברק (איור 1) יכולות לייצר נחשולים חולפים בקווי חשמל AC, במיוחד בסביבות חיצוניות.

אנרגיית ברק עקיפה יכולה להשפיע על מתקני תאורת LED חיצוניים לרעה. הגנה על מתח חולף היא מכריעה לביטול תקלות בשדה המונעות על ידי הסביבה החשמלית. מאורות פגיעים לפגיעה הן במצבים ההפרשיים והן במצבים הנפוצים:

● מצב דיפרנציאלי: מתח/זרם גבוה חולף בין מסופי LN או LL של מנורה עלול לפגוע ברכיבים ביחידת אספקת החשמל או בלוח מודול LED.

● מצב נפוץ: מתח/זרם גבוה חולף בין LG (כדור הארץ) או NG (כדור הארץ) של המנורה עלול לפרק את בידוד הבטיחות ביחידת אספקת החשמל או בלוח מודול LED, כולל ה- LED לבידוד כיוון חום.

יצרני ציוד תאורת LED מסתמכים על נתיכים שנבחרו בקפידה, מגורי תחמוצת מתכת (MOVS) ו- דיודות דיכוי מתח חולף (TVS) כדי לעמוד בתקני הרגולציה והבטיחות החשובים הקשורים למעברי מתח יתר. ארצות הברית מובילה את הדרך בביסוס סטנדרטים של ביצועים ובטיחות אחידים הן לתאורה מסחרית מקורה והן בכביש חיצוני, חניון ומוסך תאורה.

בדיקות מתח חולף על פני מתח של IEC 61000-4-5 היא דרישה עולמית למכלולי תאורת LED, למעט בארצות הברית, שיש לה מערך סטנדרטים משלה. בנוסף, חלק מ- IEC61547, 'ציוד למטרות תאורה כלליות, ' דורש בדיקת חסינות תאימות אלקטרומגנטית (EMC). איור 2 מציג שתי צורות גל המגדירות זמן עלייה ומשך זמן של מתח הבדיקה וזרם. צורת הגל של הבדיקה היא שילוב מתח 1.xn-25S-QMA265B מתח מעגל פתוח וצורת גל זרם קצרה של 8 × 20μS. כדי לבצע בדיקה זו, זרם השיא שצוין מכויל בגנרטור המתח על ידי קיצור התפוקה לקרקע לפני ההתחברות למאורה.

כדי למנוע נזק הנגרם כתוצאה מאנרגיית מתח, לשפר את האמינות, למזער את התחזוקה ולהרחיב את חיי השימוש של התקנת תאורה חיצונית, מעגל דיכוי מתח חזק הוא חיוני. איור 3 ממחיש את האלמנטים השונים המשולבים לעתים קרובות במעגל הגנה על נחלת רחוב.

טכנולוגיית MOV היא שיטה סבירה ויעילה ביותר לדיכוי מעברים באספקת חשמל ויישומים אחרים, כמו מודולי SPD שנמצאים לעתים קרובות מול נהג LED.

Movs נועדו להדק את מעברי מתח יתר בתוך מיקרו -שניות. עם זאת, כאשר מובנים במודולי SPD, MOVs יכולים להיות נתונים לתנאי מתח יתר זמניים הנגרמים כתוצאה מאובדן נייטרלי או על ידי חיווט התקנה לקוי. תנאים אלה יכולים להלחיץ ​​קשות על תנועה ולגרום לו להתנסות בברחה תרמית, וכתוצאה מכך עשן, התחממות יתר ואולי גם אש. תקני הבטיחות בצפון אמריקה עבור SPDS (כולל UL 1449) מגדירים תנאים לא טיפוסיים שבהם יש לבדוק מכשירים כדי להבטיח בטיחות SPD. עיצובים של SPD חזקים כוללים ניתוקים תרמיים כדי להגן על המנועים מפני בריחה תרמית.

MOVS נוטים להתפוגג בהתמדה לאחר חשיפה לזרם גדול או מספר נחשולים קטנים, מה שמוביל להגדלת זרם הדליפה של MOV. אפילו בתנאים רגילים (למשל, 120 VAC/240 מתח הפעלה VAC), השפלה זו תגדיל את טמפרטורת ה- MOV. ניתן להשתמש בניתוק תרמי שהונח ליד המנוע כדי לחוש את העלייה בטמפרטורת המנוע כאשר הוא ממשיך להתדרדר. כאשר ה- MOV מגיע לסוף חיי ההפעלה שלו, הניתוק התרמי יפתח את המעגל, יסיר את המהלך המושפל מהמעגל וימנע את כישלונו הקטסטרופלי.

אינדיקציה של סוף החיים/החלפה

ברגע ש- MOV מנותק מהמעגל, ה- SPD כבר לא מספק דיכוי מתח. כדי למנוע פגיעה בזריזות לאחר מכן, על מעצב המעצבים ליישם שיטה המתריעה על אנשי התחזוקה כי ה- SPD דורש החלפה. למעצבי תאורה יש שני סוגים עיקריים של תצורות מודול SPD מהן ניתן לבחור, בהתאם לאסטרטגיות התחזוקה והאחריות שלהם: תת-עצב הגנה מקבילה וסדרה.

● חיבור מקביל: מודול SPD מחובר במקביל לעומס. כאן, מודול SPD שהגיע למצב סוף החיים מנותק ממקור הכוח ואילו יחידת אספקת החשמל AC/DC נותרה מלאת אנרגיה. מתקן התאורה עדיין פועל, אך יחידת אספקת החשמל ומודול ה- LED אינם מוגנים עוד מפני הזינוק הבא. כיום ניתן להשיג מודולי SPD עם נוריות LED קטנות המשמשות כמדדי החלפה, כמו LED ירוק המציין מודול SPD מקוון או LED אדום המציין מודול SPD לא מקוון. אפשר גם לציין את הצורך בהחלפת מודול SPD מרחוק על ידי שימוש במרכז לניהול אור עם חוטי אינדיקציה סוף החיים של מודול SPD המחוברים למערכת תאורה חכמה ברשת ולא להניח מחוונים בכל מתקן תאורה.

● חיבור סדרה: בתצורה זו, מודול ה- SPD מחובר בסדרה עם העומס. מודול SPD בסוף חייו מנותק ממקור הכוח, שמכבה את האור, ומצביע על הצורך בשיחת תחזוקה. מודול ה- SPD המנותק לא רק מכבה את האור אלא מבודד את יחידת אספקת החשמל AC/DC ממכות מתח עתידיות. תצורה זו צומחת בפופולריות מכיוון שהיא מגנה על השקעת המנורה בזמן שמודול ה- SPD ממתינה להחלפה. זה גם הרבה יותר חסכוני להחליף מודול SPD המחובר לסדרה מאשר להחליף את כל המנורה, כמו במקרה של מודול SPD מחובר מקביל.

מַסְקָנָה

התקנת מודול SPD מול יחידת אספקת החשמל LED מספקת הגנה יעילה למערכות תאורה. הצבת ניתוקים תרמיים במודולים אלה משפרת את הבטיחות הכללית שלהם ועוזרת להם להשיג הסמכת UL 1449. כדי לאפשר לגופי LED להחזיר את ההשקעה הראשונית שלהם, על המעצבים לכלול מנגנונים כדי לציין את מודולי ה- SPD שלהם דורשים החלפה.

למידע נוסף בקר באתר: www.yint-electronic.com