I metodi precedenti dell'illuminazione esterna facevano affidamento su soluzioni ad alogenuri metallici e al sodio ad alta pressione che sono state rapidamente sostituite da nuove opzioni che contengono la tecnologia LED. Il costo iniziale dell'installazione dell'illuminazione LED esterna può essere considerevole. Tuttavia questa spesa è giustificata e compensata (più o meno in cinque anni) da un consumo energetico ridotto, una durata complessiva più lunga e costi di manutenzione inferiori. Il segreto per garantire costi di manutenzione ridotti è fornire il giusto livello di protezione da sovracorrente in caso di fulmini.
Gli apparecchi di illuminazione esterni sono soggetti a picchi transienti causati da fulmini che vengono accoppiati induttivamente alla potenza. I metodi di illuminazione precedenti, ad esempio le lampade ai vapori di mercurio, ad alogenuri metallici o ai vapori di sodio facevano affidamento sulla struttura robusta per sopprimere eventuali picchi di tensione transiente. L'illuminazione LED non si può permettere tale lusso e i transienti di tensione possono distruggere gli alimentatori LED, nonché gli stessi LED. A causa della natura sensibile delle lampade LED sono stati condotti numerosi studi che sono risultati nella creazione di più standard che caratterizzano i rischi di sovracorrente da fulmini. Due livelli di esposizione diversi per le posizioni esterne sono categorizzati da IEEE C62.41.2™-2002 (categoria C basso e C alto) con livelli di sovracorrente suggeriti differenti per ciascuna. Allo stesso modo alcuni paesi o addirittura regioni in tali paesi potrebbero avere requisiti diversi in base alle densità di fulmini per tali aree.
Il tipo più comune di dispositivo di protezione da sovracorrente contiene un componente denominato varistore in ossido di metallo (MOV, Metal Oxide Varistor), che allontana la tensione extra dal dispositivo che protegge.
I MOV vengono ampiamente usati nei circuiti di protezione da sovracorrente per i tempi di risposta veloci, la capacità elevata di protezione da sovracorrente, i costi contenuti e le dimensioni compatte. Tuttavia, dopo essere stati sottoposti a numerosi eventi di sovracorrente, i varistori iniziano a degradarsi e non sono in grado di fornire la stessa protezione di quelli nuovi. Sebbene i MOV tendano a degradarsi lentamente, un evento di sovracorrente importante o tanti eventi di sovracorrente minori possono causare un guasto. Man mano che i varistori in ossido di metallo si degradano, la corrente di dispersione aumenta, alzando così la temperatura del dispositivo e creando una potenziale situazione di runaway (dove un guasto catastrofico potrebbe risultare in fumo e fuoco). Ciò rende necessario un interruttore termico in serie con il MOV che scollegherà il circuito prima che si formino fumo o fuoco. Se il MOV e il fusibile termico sono integrati nel modulo di un dispositivo di protezione da sovracorrente (SPD, Surge Protection Device) invece che incorporati nel circuito di alimentazione LED, solo il modulo SPD deve essere sostituito dopo che più eventi di sovracorrente causano il guasto del dispositivo.
L'approccio modulare innovativo di Littelfuse con il circuito di protezione da sovracorrente separato dall'alimentatore non prevede solo la semplice sostituzione del modulo alla fine della durata, ma anche la commercializzazione globale degli stessi apparecchi di illuminazione con un semplice interruttore del modulo di protezione da sovracorrente per soddisfare i requisiti "locali". Inoltre il modulo può offrire una protezione al driver LED durante qualsiasi incidente di installazione che potrebbe causare una situazione di runaway per il MOV (ovvero una perdita del neutro o un cablaggio errato). Il modulo del dispositivo di protezione da sovracorrente con il circuito di protezione termica si scollegherà semplicemente e potrà prevenire eventuali danni (dipendenti dalla configurazione) al resto degli apparecchi di illuminazione.
I progettisti di apparecchi di illuminazione possono scegliere tra due tipi principali di configurazioni del modulo SPD in base alle strategie di manutenzione e garanzia. Si tratta di sottoassiemi di protezione da sovracorrente collegati in parallelo e in serie. Littelfuse offre soluzioni per entrambe le configurazioni con la linea di moduli di protezione da sovracorrente LSP05 e LSP10.
Collegamento in parallelo
Il modulo SPD è collegato in parallelo con il carico. Un modulo SPD che ha raggiunto la fine della durata (ovvero il circuito di protezione termica ha causato l'apertura del circuito) viene scollegato dalla fonte di alimentazione, lasciando energizzati il modulo di alimentazione e il modulo del driver LED. L'illuminazione è ancora operativa. Tuttavia la protezione dalla sovracorrente transiente successiva offerta dal provider di servizi cellulari ai moduli di alimentazione e LED è andata persa. In un modulo SPD collegato in parallelo, un piccolo LED che indica lo stato del modulo SPD può essere aggiunto per informare il tecnico addetto alla manutenzione dello stato del modulo SPD. Le opzioni per un LED verde (funzionamento normale) e un LED rosso (fine della durata) forniscono un'indicazione visiva in ogni sede in cui è necessario intervenire. In alternativa, per l'indicazione LED visiva in ogni impianto di illuminazione separato, la necessità di sostituire un modulo SPD può essere comunicata in remoto a un centro di gestione dell'illuminazione principale collegando i cavi di indicazione della fine della durata del modulo tramite un sistema di illuminazione intelligente in rete. L'ultimo offre una soluzione di monitoraggio molto più pulita.
Collegamento in serie
Il modulo SPD è collegato in serie con il carico. Un modulo SPD che ha raggiunto la fine della durata (ovvero il circuito di protezione termica ha causato l'apertura del circuito) viene scollegato dalla fonte di alimentazione che scollega il modulo di alimentazione e il modulo LED che, a sua volta, spegne la luce. In un SPD collegato in serie, la perdita di potenza (e la risultante perdita di luce) negli apparecchi di illuminazione indica che è necessario effettuare una chiamata di manutenzione per la sostituzione del modulo SPD. Si tenga presente che, poiché i moduli di alimentazione e LED sono scollegati, eventuali eventi di sovracorrente transienti futuri non arrecheranno danni ai moduli. La preferenza per questa configurazione sta crescendo rapidamente poiché l'investimento in apparecchi di illuminazione nei moduli LED e di alimentazione è protetto mentre si attende la sostituzione del modulo PSD collegato in serie. È molto meno costoso sostituire solo il modulo SPD collegato in serie invece dell'intero sistema di illuminazione come nel caso del modulo SPD collegato in parallelo per cui si verifica un evento di sovracorrente dannoso prima della sostituzione del modulo SPD.
Conclusione
La suddivisione creativa del progetto di illuminazione in moduli garantisce al progettista di apparecchi di illuminazione un alto livello di flessibilità nell'approccio alla progettazione del sistema. L'approccio modulare consente la progettazione in base a più tensioni con diversi livelli di protezione a seconda dell'area geografica. Inoltre questa tecnologia inventiva fornisce indicatori visivi del guasto del modulo e consente lo scollegamento veloce tra il modulo SPD e l'alimentatore o il dispositivo di illuminazione, agevolando la manutenzione da parte di un tecnico dell'assistenza.
L'illuminazione LED esterna rappresenta il futuro per l'illuminazione stradale, i cartelli digitali, i semafori e l'illuminazione dei parcheggi grazie a requisiti di wattaggio ridotti, una durata complessiva più lunga e costi di manutenzione inferiori. I moduli di protezione da sovracorrente di Littelfuse non aumenteranno solo l'affidabilità di questi sistemi, ma aumenteranno anche la durata degli alimentatori e dei dispositivi di illuminazione fornendo una protezione solida da eventi di sovracorrente transienti.
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