Escolhendo a proteção correta do circuito para LEDs

Aproximadamente 25 % do consumo global de energia vai para aplicações de iluminação, portanto, tornar a iluminação mais eficiente em termos de energia pode ter um impacto dramático no uso geral de energia ou disponibilizar mais energia para outros usos. A legislação projetada para desencorajar o uso de lâmpadas incandescentes tem sido um fator significativo no crescimento da demanda por equipamentos de iluminação LED. Ao mesmo tempo, os consumidores e os usuários industriais estão cada vez mais interessados ​​em opções de iluminação com eficiência energética, estimulando ainda mais a demanda por iluminação LED.

As inovações técnicas que afetam a eficiência LED (mais lúmens por watt), óptica secundária (melhores lentes/refletores) e dissipação térmica estão cada vez mais permitindo que a iluminação LED substitua fontes de luz herdadas como vapor de mercúrio, halogeneto de metal e luzes de vapor de sódio em aplicações externas. No entanto, a iluminação LED externa pode ser muito cara para instalar; O retorno deve ser determinado com base em demandas de potência mais baixas, custos de manutenção mais baixos e uma vida útil mais longa. Para impedir que a iluminação LED externa sofra falhas dentro de um período de retorno de investimento de cerca de cinco anos, é essencial alta durabilidade e confiabilidade. Os eventos de onda transitória nas linhas de energia CA representam uma séria ameaça a luminárias de LED ao ar livre.

Pressos induzidos por raios indiretos

Sempre que os dispositivos elétricos são ligados ou desligados, os surtos transitórios de excesso de tensão podem afetar linhas de energia CA próximas. Da mesma forma, as greves de raios (Figura 1) podem gerar picos transitórios nas linhas de energia CA, especialmente em ambientes externos.

A energia de raios indireta pode afetar as instalações de iluminação LED externa ao ar livre. A proteção de tensão transitória é crucial para eliminar falhas de campo acionadas pelo ambiente elétrico. As luminárias são vulneráveis ​​a danos nos modos diferenciais e comuns:

● Modo diferencial: Alta tensão/corrente transitória entre os terminais LN ou LL de uma luminária pode danificar os componentes na unidade de fonte de alimentação ou na placa do módulo LED.

● Modo Comum: Alta tensão/corrente transitória entre a LG (Terra) ou Ng (Terra) da luminária pode quebrar o isolamento de segurança na unidade de fonte de alimentação ou na placa do módulo LED, incluindo o LED ao isolamento de pia de calor.

Os fabricantes de equipamentos de iluminação LED dependem de fusíveis cuidadosamente escolhidos, Varistores de óxido de metal (MOVs) e Diodos de supressão de tensão transitória (TVs) para atender aos importantes padrões regulatórios e de segurança relacionados a transientes de sobretensão. Os Estados Unidos estão liderando o caminho para estabelecer padrões uniformes de desempenho e segurança para iluminação comercial interna e estrada externa, estacionamento e iluminação de garagem.

Teste de sobretensão transitória de sobretensão de acordo com a IEC 61000-4-5 é um requisito global para conjuntos de iluminação LED, exceto nos Estados Unidos, que tem seu próprio conjunto de padrões. Além disso, parte do IEC61547, 'Equipamento para fins gerais de iluminação, ' requer teste de imunidade de compatibilidade eletromagnética (EMC). A Figura 2 mostra duas formas de onda que definem o tempo de aumento e a duração da tensão e corrente do teste. A forma de onda de teste é uma combinação 1.xn-25s-qma265b tensão de circuito aberto e uma forma de onda de curto-circuito 8 × 20μs. Para realizar esse teste, o pico especificado é calibrado no gerador de surto, curvando a saída para o solo antes de se conectar à luminária.

Para evitar danos causados ​​pela energia de surto, aprimorar a confiabilidade, minimizar a manutenção e prolongar a vida útil de uma instalação de iluminação ao ar livre, é essencial um circuito de supressão de ondas robusto. A Figura 3 ilustra os vários elementos frequentemente incorporados a um circuito de proteção de pula de luz de luz.

A tecnologia MOV é um método acessível e altamente eficaz para suprimir transientes em fontes de alimentação e outras aplicações, como os módulos SPD, geralmente localizados na frente de um motorista LED.

Os movs são projetados para prender transientes de sobretensão em microssegundos. No entanto, quando incorporados aos módulos SPD, os movs podem estar sujeitos a condições temporárias de sobretensão causadas pela perda de fiação neutra ou por instalação com defeito. Essas condições podem enfatizar severamente um mov e fazer com que ele experimente fugitivo térmico, resultando em fumaça, superaquecimento e possivelmente fogo. Os padrões de segurança da América do Norte para SPDs (incluindo UL 1449) definem condições atípicas sob as quais os dispositivos devem ser testados para garantir a segurança do SPD. Os designs robustos do SPD apresentam desconexões térmicas para proteger os movs da fuga térmica.

Os movs tendem a se degradar constantemente após a exposição a um grande aumento ou a vários pequenos surtos, o que leva ao aumento da corrente de vazamento de moves. Mesmo em condições normais (por exemplo, 120 VAC/240 Vac Operating Tecation), essa degradação aumentará a temperatura do MOV. Uma desconexão térmica colocada ao lado do MOV pode ser usada para sentir o aumento da temperatura MOV, à medida que continua a se deteriorar. Quando o MOV atingir o final de sua vida útil, a desconexão térmica abrirá o circuito, remove o mov degradado do circuito e impedirá sua falha catastrófica.

Indicação de fim de vida/substituição

Uma vez que um mov é desconectado do circuito, o SPD não fornece mais supressão de ondas. Para impedir que os surtos subsequentes danifiquem o equipamento, o projetista de circuito deve implementar um método que alerta o pessoal de manutenção de que o SPD requer substituição. Os designers de luminária têm dois tipos principais de configurações do módulo SPD para escolher, dependendo de suas estratégias de manutenção e garantia: submontagens de proteção contra surtos de paralelo e em série.

● Conexão paralela: o módulo SPD está conectado em paralelo à carga. Aqui, um módulo SPD que atingiu a condição de fim de vida é desconectado da fonte de energia enquanto a unidade de fonte de alimentação AC/CC permanece energizada. O equipamento de iluminação ainda opera, mas a unidade de fonte de alimentação e o módulo LED não estão mais protegidos do próximo surto. Hoje, os módulos SPD estão disponíveis com pequenos LEDs que servem como indicadores de reposição, como um LED verde que indica um módulo SPD online ou um LED vermelho que indica um módulo SPD offline. Também é possível indicar a necessidade de substituição do módulo SPD remotamente usando um centro de gerenciamento de luz com fios de indicação de fim de vida do módulo SPD conectados a um sistema de iluminação inteligente em rede, em vez de colocar indicadores em cada aparelho de iluminação.

● Conexão em série: nesta configuração, o módulo SPD é conectado em série com a carga. Um módulo SPD no final de sua vida é desconectado da fonte de energia, que desliga a luz, indicando a necessidade de uma chamada de manutenção. O módulo SPD desconectado não apenas apaga a luz, mas isola a unidade de fonte de alimentação AC/CC de futuras greves de surto. Essa configuração está crescendo em popularidade porque protege o investimento em luminária enquanto o módulo SPD aguarda substituição. Também é muito mais econômico substituir um módulo SPD conectado a séries do que substituir toda a luminária, como no caso de um módulo SPD conectado paralelo.

CONCLUSÃO

A instalação de um módulo SPD na frente da unidade de fonte de alimentação LED fornece proteção eficaz para sistemas de iluminação. A colocação de desconexões térmicas nesses módulos melhora sua segurança geral e os ajuda a obter a certificação UL 1449. Para permitir que os acessórios LED paguem seu investimento inicial, os designers devem incluir mecanismos para indicar que seus módulos SPD requerem substituição.

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