Memilih perlindungan sirkuit yang tepat untuk LED

Sekitar 25 persen konsumsi energi global digunakan untuk aplikasi pencahayaan, sehingga membuat pencahayaan lebih hemat energi dapat memiliki dampak dramatis pada penggunaan energi secara keseluruhan atau membuat lebih banyak daya tersedia untuk penggunaan lain. Legislasi yang dirancang untuk mencegah penggunaan lampu pijar telah menjadi faktor signifikan dalam pertumbuhan permintaan untuk peralatan pencahayaan LED. Pada saat yang sama, konsumen dan pengguna industri semakin tertarik pada opsi pencahayaan hemat energi, lebih lanjut merangsang permintaan pencahayaan LED.

Inovasi teknis yang memengaruhi efisiensi LED (lebih banyak lumens per watt), optik sekunder (lensa/reflektor yang lebih baik), dan disipasi termal semakin memungkinkan pencahayaan LED untuk menggantikan sumber cahaya lawas seperti uap merkuri, logam halida, dan lampu uap natrium dalam aplikasi luar ruangan. Namun, pencahayaan LED luar ruangan bisa sangat mahal untuk dipasang; Pengembalian harus ditentukan berdasarkan tuntutan watt yang lebih rendah, biaya perawatan yang lebih rendah, dan umur operasi yang lebih lama. Untuk mencegah pencahayaan LED luar ruangan mengalami kegagalan dalam periode pengembalian investasi sekitar lima tahun, daya tahan dan keandalan yang tinggi sangat penting. Peristiwa lonjakan transien dalam saluran listrik AC merupakan ancaman serius bagi perlengkapan pencahayaan LED di luar ruangan.

Lonjakan yang diinduksi petir tidak langsung

Setiap kali perangkat listrik dinyalakan atau dimatikan, lonjakan transien yang lebih tinggi dapat mempengaruhi saluran listrik AC terdekat. Demikian pula, sambaran petir (Gambar 1) dapat menghasilkan lonjakan sementara di saluran listrik AC, terutama di lingkungan luar.

Energi petir tidak langsung dapat memengaruhi instalasi pencahayaan LED luar ruangan secara merugikan. Perlindungan tegangan sementara sangat penting untuk menghilangkan kegagalan lapangan yang didorong oleh lingkungan listrik. Luminer rentan terhadap kerusakan baik dalam mode diferensial dan umum:

● Mode diferensial: Tegangan tinggi/transien arus antara terminal LN atau LL dari luminer dapat merusak komponen di unit catu daya atau papan modul LED.

● Mode Umum: Tegangan tinggi/arus sementara antara LG (Bumi) atau NG (Bumi) luminer dapat memecah isolasi keselamatan di unit catu daya atau papan modul LED, termasuk LED ke isolasi heat-tink.

Produsen peralatan pencahayaan LED mengandalkan sekering yang dipilih dengan cermat, Varistor logam oksida (MOV) dan Dioda Tegangan Transient Voltage (TVS) untuk memenuhi standar peraturan dan keselamatan yang penting terkait dengan transien tegangan berlebih. Amerika Serikat memimpin dalam menetapkan standar kinerja dan keselamatan yang seragam untuk pencahayaan komersial dalam ruangan dan jalan raya luar ruangan, tempat parkir dan iluminasi garasi.

Pengujian lonjakan transien yang lebih tinggi per IEC 61000-4-5 adalah persyaratan global untuk majelis pencahayaan LED, kecuali di Amerika Serikat, yang memiliki standar sendiri. Selain itu, bagian dari peralatan IEC61547, 'untuk tujuan pencahayaan umum, ' membutuhkan pengujian kekebalan kompatibilitas elektromagnetik (EMC). Gambar 2 menunjukkan dua bentuk gelombang yang menentukan waktu naik dan durasi tegangan dan arus uji. Bentuk gelombang uji adalah kombinasi 1.xn-250s-QMA265B tegangan sirkuit terbuka dan bentuk gelombang arus sirkuit pendek 8 × 20μs. Untuk melakukan tes ini, arus puncak yang ditentukan dikalibrasi pada generator lonjakan dengan korslet output ke ground sebelum menghubungkan ke luminer.

Untuk mencegah kerusakan yang disebabkan oleh energi lonjakan, meningkatkan keandalan, meminimalkan perawatan, dan memperpanjang masa manfaat pemasangan pencahayaan luar ruangan, sirkuit penindasan lonjakan yang kuat sangat penting. Gambar 3 menggambarkan berbagai elemen yang sering dimasukkan ke dalam sirkuit perlindungan lonjakan lampu jalan.

Teknologi MOV adalah metode yang terjangkau dan sangat efektif untuk menekan transien dalam catu daya dan aplikasi lainnya, seperti modul SPD yang sering terletak di depan pengemudi LED.

MOVS dirancang untuk menjepit transien tegangan berlebih dalam mikrodetik. Namun, ketika dibangun ke dalam modul SPD, MOV dapat mengalami kondisi tegangan berlebih sementara yang disebabkan oleh hilangnya kabel instalasi netral atau yang salah. Kondisi ini dapat sangat menekankan MOV dan menyebabkannya mengalami pelarian termal, mengakibatkan asap, terlalu panas, dan mungkin api. Standar Keselamatan Amerika Utara untuk SPD (termasuk UL 1449) menentukan kondisi atipikal di mana perangkat harus diuji untuk memastikan keamanan SPD. Desain SPD yang kuat menampilkan pemutusan termal untuk melindungi MOV dari pelarian termal.

MOVS cenderung terdegradasi dengan mantap setelah terpapar lonjakan besar atau beberapa lonjakan kecil, yang mengarah pada peningkatan arus kebocoran MOV. Bahkan dalam kondisi normal (misalnya, 120 Vac/240 VAC tegangan operasi), degradasi ini akan meningkatkan suhu MOV. Pemutusan termal yang ditempatkan di sebelah MOV dapat digunakan untuk merasakan peningkatan suhu MOV karena terus memburuk. Ketika MOV mencapai akhir masa pakai pengoperasiannya, pemutusan termal akan membuka sirkuit, menghilangkan MOV yang terdegradasi dari sirkuit, dan mencegah kegagalan bencana.

Indikasi akhir-kehidupan/penggantian

Setelah MOV terputus dari sirkuit, SPD tidak lagi memberikan penindasan lonjakan. Untuk mencegah lonjakan selanjutnya merusak fixture, perancang sirkuit harus menerapkan metode yang memperingatkan personel pemeliharaan bahwa SPD memerlukan penggantian. Desainer luminer memiliki dua jenis utama konfigurasi modul SPD yang dapat dipilih, tergantung pada strategi pemeliharaan dan garansi mereka: subassemblies perlindungan lonjakan paralel dan seri yang terhubung.

● Koneksi Paralel: Modul SPD terhubung secara paralel dengan beban. Di sini, modul SPD yang telah mencapai kondisi akhir kehidupan terputus dari sumber daya sementara unit catu daya AC/DC tetap berenergi. Perlengkapan pencahayaan masih beroperasi, tetapi unit catu daya dan modul LED tidak lagi dilindungi dari lonjakan berikutnya. Saat ini, modul SPD tersedia dengan LED kecil yang berfungsi sebagai indikator pengganti, seperti LED hijau yang menunjukkan modul SPD online atau LED merah yang menunjukkan modul SPD offline. Dimungkinkan juga untuk menunjukkan perlunya penggantian modul SPD dari jarak jauh dengan menggunakan pusat manajemen cahaya dengan modul SPD, kabel indikasi akhir kehidupan yang terhubung ke sistem pencahayaan pintar jaringan daripada menempatkan indikator pada setiap perlengkapan pencahayaan.

● Koneksi seri: Dalam konfigurasi ini, modul SPD terhubung secara seri dengan beban. Modul SPD di akhir hidupnya terputus dari sumber daya, yang mematikan lampu, menunjukkan perlunya panggilan pemeliharaan. Modul SPD yang terputus tidak hanya mematikan lampu tetapi mengisolasi unit catu daya AC/DC dari serangan lonjakan di masa depan. Konfigurasi ini semakin populer karena melindungi investasi luminer saat modul SPD sedang menunggu penggantian. Juga jauh lebih ekonomis untuk menggantikan modul SPD yang terhubung dengan seri daripada mengganti seluruh luminer, seperti dalam kasus modul SPD yang terhubung paralel.

KESIMPULAN

Memasang modul SPD di depan unit catu daya LED memberikan perlindungan yang efektif untuk sistem pencahayaan. Menempatkan pemutusan termal dalam modul -modul ini meningkatkan keamanan mereka secara keseluruhan dan membantu mereka mencapai sertifikasi UL 1449. Untuk memungkinkan perlengkapan LED membayar kembali investasi awal mereka, desainer harus memasukkan mekanisme untuk menunjukkan modul SPD mereka memerlukan penggantian.

Untuk informasi lebih lanjut, silakan kunjungi: www.yint-electronic.com