Les anciennes méthodes d'éclairage extérieur s'appuyaient sur des solutions aux halogénures et au sodium à haute pression, qui sont rapidement remplacées par de nouvelles options contenant une technologie DEL. Le coût initial de l'installation de l'éclairage extérieur DEL peut être considérable, mais ce coût est justifié et compensé (environ sur cinq ans) par une consommation d'énergie plus faible, une durée de vie globale plus longue et une réduction du coût de l'entretien. La clé pour obtenir des coûts d'entretien plus faibles est de fournir le bon niveau de protection contre les surtensions et la foudre.
Les luminaires extérieurs sont sensibles aux pics transitoires causés par la foudre qui sont couplés de façon inductive sur l'alimentation. Les anciennes méthodes d'éclairage, comme les lampes à vapeur de mercure, les lampes halogènes ou à la vapeur de sodium, comptaient sur leur construction robuste pour supprimer toutes les pics de tension transitoire. L'éclairage DEL ne s'est pas offert ce luxe et les transitoires de tension peuvent détruire des alimentations électriques DEL ainsi que les DEL elles-mêmes. En raison de la nature sensible des éclairages DEL, de nombreuses études ont été menées et ont abouti à la création de plusieurs normes qui caractérisent les risques de surtension et de foudre. Deux niveaux d'exposition différents pour les emplacements extérieurs sont classés par la norme IEEE C62.41.2™-2002 (Catégorie C bas et C élevé) avec différents niveaux de surtension proposés pour chacun. De même, certains pays ou même des régions au sein de ces pays peuvent avoir des exigences différentes basées sur des densités de foudre pour ces régions spécifiques.
Le type le plus courant de protection contre les surcharges contient un composant appelé varistance d'oxyde métallique ou MOV, qui détourne les surtensions de l'appareil qu'il protège.
Les MOV sont largement utilisées dans les circuits de protection contre les surcharges en raison de leurs temps de réponse très rapides, de leur capacité d'énergie de surtension élevée, de leur rentabilité et de leur taille compacte. Cependant, lorsque les MOV sont soumises à de nombreuses surtensions, elles commencent à se dégrader et sont incapables d'offrir la même protection que des MOV neuves. Même si les MOV ont tendance à se dégrader lentement, une grande surtension ou de petites surtensions peuvent provoquer une panne. Lorsque les MOV se dégradent, le courant de fuite augmente, élevant ainsi la température de l'appareil et entraînant potentiellement un emballement thermique du MOV (où une défaillance catastrophique peut provoquer de la fumée et un incendie). Il est donc nécessaire d'avoir une coupure thermique en série avec le MOV qui déconnectera le circuit avant la fumée ou l'incendie. Si le MOV et l'élément du fusible thermique sont intégrés dans un module de dispositif de protection de surcharge (SPD) plutôt que conçu dans le cadre du circuit d'alimentation DEL, seul le module de protection SPD devra être remplacé après que plusieurs événements de surcharge ont entraîné la défaillance du dispositif.
L'approche modulaire innovante de Littelfuse avec le circuit de protection de surcharge étant séparée de l'alimentation permet non seulement le remplacement seul du module en fin de vie, mais il permet aussi au même luminaire d'être facilement commercialisé à l'échelle mondiale en adaptant simplement le module de protection de surcharge pour répondre aux exigences « locales ». De plus, le module peut offrir une protection au pilote DEL lors d'un incident d'installation pouvant provoquer l'emballement thermique du MOV (par exemple une perte de câblage neutre ou un câblage incorrect). Le module de dispositif de protection de surcharge (SPD) avec son circuit de protection thermique se déconnecte tout simplement et peut éviter des dommages (selon la configuration) au reste du luminaire.
Les concepteurs de luminaires peuvent choisir entre deux types principaux de configurations de module SPD en fonction de leurs stratégies d'entretien et de garantie. Ce sont des sous-ensembles de protection contre les surcharges raccordés en parallèle et en série. Littelfuse offre des solutions pour les deux configurations avec sa gamme de modules de protection de surcharge LSP05 et LSP10.
Connexion en parallèle
Le module de protection SPD est connecté en parallèle avec la charge. Un module SPD qui a atteint sa fin de vie (le circuit de protection thermique a provoqué l'ouverture du circuit) est déconnecté de la source d'alimentation tout en laissant le module d'alimentation et le module du pilote de DEL sous tension. L'éclairage est toujours opérationnel, mais la protection de la surcharge transitoire suivante proposée par le CSP à l'alimentation et aux modules DEL est perdue. Dans un module de protection SPD connecté en parallèle, une petite DEL indiquant l'état du module SPD peut être ajoutée pour alerter le technicien de maintenance concernant l'état du SPD. Des options de DEL verte (fonctionnement normal) et de DEL rouge (fin de vie) donnent une indication visuelle à chaque site du besoin d'entretien. Autrement, pour l'indication DEL visuelle sur chaque accessoire d'éclairage distinct, le besoin du remplacement d'un module SPD peut être communiqué à distance à un centre de gestion des éclairages principal en reliant les fils d'indication de la fin de vie du SPD à un système d'éclairage intelligent en réseau. La dernière option offre une solution de surveillance beaucoup plus propre.
Connexion en série
Le module de protection est connecté en série avec la charge, un module de protection SPD qui a atteint sa fin de vie (le circuit de protection thermique a provoqué l'ouverture du circuit) est débranché de la source d'alimentation qui déconnecte le module d'alimentation ainsi que le module du DEL qui, à son tour, éteint la lumière. Dans un SPD connecté en série, la perte de puissance (et la perte de lumière qui s'en suit) au luminaire sert d'indication à une opération de maintenance pour remplacer le module SPD. Il convient de noter que, puisque l'alimentation et les modules DEL sont déconnectés, toutes les surtensions transitoires futures ne causeront pas de dommages aux modules. La préférence pour cette configuration est en pleine croissance puisque l'investissement du luminaire dans les modules de DEL et de puissance reste protégé en attendant le remplacement du module SPD connecté en série. Il est beaucoup moins coûteux de remplacer simplement le module SPD connecté en série plutôt que l'ensemble du système d'éclairage comme dans le cas d'un module SPD connecté en parallèle qui a subi une surtension dommageable précédant le remplacement du module SPD.
Conclusion
L'approche créative de décomposer la conception des luminaires en modules donne au concepteur de luminaires un grand degré de flexibilité dans l'approche de la conception du système. L'approche modulaire permet la conception de tensions multiples avec des niveaux de protection différents en fonction du site géographique. En outre, cette technologie inventive fournit des indicateurs visuels de défaillance d'un module tout en permettant une déconnexion rapide entre le module SPD et l'alimentation électrique/module d'éclairage, facilitant l'entretien par un technicien de maintenance.
L'éclairage DEL extérieur est la tendance du futur pour l'éclairage des routes, la signalisation numérique, les feux de circulation et l'éclairage des garages de stationnement en raison des exigences d'énergie plus faibles, d'une durée de vie globale plus longue et des coûts d'entretien réduits. Les modules de protection de surcharge de Littelfuse vont augmenter non seulement la fiabilité de ces systèmes mais prolongeront également la durée de vie des alimentations électriques et des modules d'éclairage en offrant une protection solide contre les surtensions transitoires.
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