Otros métodos de alumbrado exterior han confiado en soluciones de sodio de alta presión y haluro metálico que se reemplazan rápidamente mediante opciones nuevas que contienen tecnología LED. El costo inicial de instalar iluminación exterior LED puede ser sustancial, sin embargo este costo se justifica y se compensa (aproximadamente en cinco años) mediante un consumo de energía más bajo, vida útil general más larga y costo bajo de mantenimiento. La clave para alcanzar los costos bajos de mantenimiento es brindar el nivel adecuado de protección de sobretensión de la iluminación.
Las luminarias en exteriores son susceptibles a picos transitorios causados por la caída de un rayo que se acoplan inductivamente a la energía. Los métodos más antiguos de iluminación, tal como luces de vapor de mercurio, haluro metálico o vapor de sodio, dependían de su construcción robusta para suprimir todo pico de tensión transitoria. La iluminación LED no significa que los transistores de tensión y lujo pueden destruir los suministros de energía y los LED mismos. Debido a la naturaleza sensible de las luces LED, se han llevado a cabo varios estudios que han resultado en la creación de estándares múltiples que caracterizan los peligros de la sobretensión en la iluminación. El IEEE categoriza dos niveles de exposición diferentes C62.41.2™-2002 (Categoría C baja y C alta) con diferentes niveles de sobretensión sugeridos para cada uno. De igual manera, varios países o incluso regiones dentro de esos países pueden tener diferentes requisitos dependiendo de las densidades de caída de rayos para esas áreas particulares.
Los dos tipos comunes de protectores de sobretensión contienen un componente llamado varistor de óxido metal o MOV, que desvía la tensión extra lejos del dispositivo que está protegiendo.
Los MOV se usan ampliamente en circuitos de protección de sobretensión por sus tiempos de respuesta rápidos, capacidad de energía de sobretensión alta, rentabilidad y tamaño compacto. Sin embargo, luego de que los MOV se ven afectados por numerosos picos de sobretensión comienzan a degradarse y no pueden brindar la misma protección que los nuevos. A pesar de que los MOV se degradan lentamente, una sobretensión grande o varias pequeñas pueden causar fallas. A medida que los MOV se degradan, la corriente de dispersión aumenta, por lo tanto se eleva la temperatura del dispositivo y se impulsa potencialmente al MOV a la fuga térmica (donde la falla catastrófica puede resultar en humo y fuego). Esto hace necesario que tengamos una desconexión térmica en serie con el MOV que desconectará el circuito antes del humo o incendio. Si el MOV y el elemento de termofusible están integrados en un módulo de dispositivo de protección de sobretensión (SPD, por sus siglas en inglés) en lugar de diseñado como parte de un circuito de suministros de energía LED, entonces solamente el módulo SPD necesitaría ser reemplazado luego de múltiples eventos de sobretensión que hagan que el dispositivo falle.
El enfoque modular innovador de Littelfuse con el circuito de protección de sobretensión separado del suministro de energía no solo permite el reemplazo de solo el módulo al final de la vida útil, sino que también permite que la misma luminaria se comercialice mundialmente con un simple cambio en el módulo de protección de sobretensión para cumplir con los requisitos "locales". Además, el módulo puede ofrecer protección a la unidad LED durante cualquier contratiempo que ocurra en la instalación que podría hacer que el MOV tenga una fuga térmica (es decir pérdida de cableado incorrecto o neutral). El módulo del dispositivo de protección de sobretensión (SPD) con su circuito de protección térmica simplemente desconectará y puede prevenir el daño (configuración dependiente) en el resto de la luminaria.
Los diseñadores de iluminaria pueden elegir entre dos tipos principales de configuraciones de módulo SPD dependiendo de sus estrategias de garantía y mantenimiento. Esos son subensambles de protección de sobretensión conectados en serie y en paralelo. Littelfuse ofrece soluciones para ambas configuraciones con su línea de módulo de protección de sobretensión LSP05 y LSP10.
Conexión paralela
El módulo SPD está conectado en paralelo con la carga. Un módulo SPD que ha llegado al final de su vida útil (el circuito de protección térmica ha hecho que el circuito se abra) se desconecta de la fuente de energía y se deja el módulo de suministro de energía y el módulo de la unidad LED energizados. La iluminación es aún operacional, sin embargo la protección de la próxima sobretensión del transistor que ofrece el CSP al suministro de energía y a los módulos LED se pierde. En un módulo SPD conectado en paralelo, se puede agregar un pequeño LED que indica el estado del módulo SPD para alertar al técnico de mantenimiento sobre el estado del SPD. Las opciones para un LED verde (operación normal) y un LED rojo (final de vida) incluyen una indicación visual en cada ubicación sobre la necesidad de mantenimiento. De manera alternativa, para el LED de indicación visual en cada accesorio de iluminación por separado, la necesidad de un reemplazo del módulo SPD puede ser comunicado de manera remota a un centro maestro de administración de iluminaria mediante la conexión de un cable de indicación de fin de vida útil del SPD a través de un sistema de iluminación inteligente conectado mediante red. La última opción es una solución de control mucho más limpia.
Conexión de series
El módulo SPD está conectado en serie con la carga, un módulo SPD que ha llegado al final de su vida útil (el circuito de protección térmica ha hecho que el circuito se abra) se desconecta de la fuente de energía lo que desconecta el módulo de suministro de energía y el módulo de la unidad LED lo que as u vez, apaga la luz. En un SPD conectado en serie, la pérdida de potencia (y la pérdida de luz resultante) para la luminaria funciona como indicación para que una llamada de mantenimiento reemplace el módulo SPD. Tenga en cuenta que debido a que los módulos LED y el suministro de energía están desconectados, toda sobretensión futura del transistor no causará daño a cualquier módulo. La preferencia por esta configuración está creciendo rápidamente ya que la inversión en luminaria en los módulos de energía y LED siguen protegidos mientras que esperan un reemplazo del módulo SPD conectado en serie. Es mucho menos costoso reemplazar solo el módulo SPD conectado en serie que el sistema de luminaria completo como en el caso de un módulo SPD conectado en paralelo que tiene una sobretensión que está causando daño que ha ocurrido antes de un reemplazo de un módulo SPD.
Conclusión
El enfoque creativo de desglose del diseño de luminaria en módulos permite al diseñador de luminaria un grado amplio de flexibilidad en el enfoque al diseño del sistema. El enfoque modular permite el diseño de tensiones múltiples con niveles diferentes de protección dependiendo de la ubicación geográfica. Además, esta tecnología ingeniosa incluye indicadores visuales de falla de módulo a la vez que permite la capacidad rápida de desconexión entre el módulo SPD y el motor de la luz/suministro de energía, lo que promueve el mantenimiento fácil a cargo de un técnico de servicio.
La iluminación LED externa es la onda del futuro para la iluminación en rutas, señales digitales, semáforos y luces para estacionamientos por sus requisitos de una menor potencia en vatios y menor costo de mantenimiento. Los módulos de protección de sobretensión de Littelfuse no solo incrementarán la fiabilidad de estos sistemas sino que además extenderán la vida de los suministros de energía y los motores de las luces ya que ofrecen protección sólida de sobretensión de transistores.
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