LIGHTING 1 - GENNAIO/FEBBRAIO 2013
XIV
Lighting
La progettazione
Il design di sistemi di illuminazione basati su device
HBLED necessita di accorgimenti particolari rispetto ad
altre soluzioni, specie per quelli utilizzati all’aperto.
I problemi a cui si va incontro sono di diversa natura e col-
legati, per esempio, al tipo alimentazione necessaria che
è switching, maggiormente sensibile ai danni provocabili
da fulmini e transienti.
Questo implica una particolare attenzione ai circuiti di
protezione, definiti anche da una
serie articolata di normative come
per esempio quelle europee IEC/
EN 6100-4-5 e 60598, oppure quel-
le UL8750, o anche quelle più note
Energy Star. Negli Stati Uniti, inve-
ce, si fa riferimento alle DOE (Di-
partimento dell’Energia) Municipal
Street Lighting Consortium LED
Roadway e alle specifiche CBEA Par-
king Lot lighting basate sull’IEEE
C.62.41-2002, mentre in Giappone le
norme sono quelle JIS C 61000-4-5 e
DENAN Standard JEL 801 e in Cina
quelle GB/T 17626.5 e GB/T safety
standard. In generale le normative
tendono a prevenire i danni da so-
vratensioni in alternata e transienti sulla linea e precisano
che occorre implementare sistemi di protezione contro
cortocircuiti e sovraccarichi.
Un esempio di questo tipo di protezioni è costituito da
fusibili e MOV (Metal Oxide Varistor) che forniscono
una protezione da sovratensioni e permettono di ridurre
l’energia dei transitori che potrebbe arrivare ai compo-
nenti. Gli esperti comunque suggeriscono che fusibili e
MOV siano utilizzati in maniera coordinata fra loro,
facendo in modo che il fusibile sia dimensionato per
aprirsi soltanto in condizioni di corto circuito oppure
di effettivo sovraccarico. Nel caso di condizioni parti-
colarmente critiche, che non permetterebbero al cir-
cuito di resistere alla sovratensione transitoria, si può
aggiungere un diodo TVS (Transient Voltage Suppres-
sion) all’ingresso dello stadio DC/DC del convertito-
re. Combinando infatti un diodo TVS con un MOV si
può ottenere una maggior protezione del MOV dalle
alte tensioni evitandone la progressiva degradazione
causata dall’esposizione alle sovratensioni.
Una ulteriore protezione può essere implementata tra-
mite l’adozione di un SPD (Surge Device Protection),
indicata sopratutto per le installazioni outdoor e le
aree più interessate dai fulmini. Questo tipo di dispo-
sitivi, che si collegano sulla linea dell’alternata, sono
formati solitamente da tre o quattro MOV per scariche
ad alta tensione, collegati rispettivamente dalla linea alla
massa, dalla linea al neutro e dal neutro alla massa. In
questo caso gli esperti raccomandano anche di utilizzare
dei TMOV, dei varistori protetti termicamente.
La protezione messa in atto da MOV e moduli SPD per-
mette ai componenti di sopravvivere anche a scariche par-
ticolarmente elevate, come quelle a 20 kV e 10 kA.
Dal punto di vista progettuale, anche in questo caso oc-
corre coordinare il comportamento
dei MOV dei moduli SPD con quello
sulla linea dell’alternata e quelli del
modulo SPD devono iniziare a bloc-
care l’energia per primi per fare in
modo che non si apra il fusibile.
Un altro problema per la realizza-
zione di sistemi di illuminazione a
LED è costituito dal collegamenti
in serie, o meglio dall’interruzione
del circuito a causa del guasto di un
LED. Nel caso infatti un LED vada
in corto circuito il collegamento re-
sta, ma se il guasto è del tipo open
circuit, tutta la stringa di LED ovvia-
mente si spegne. Per questo tipo di
problema ci sono appositi sistemi di
protezione collegati in parallelo a ogni LED della strin-
ga che provvedono a realizzare lo shunt della corrente in
caso apertura del circuito del LED a seguito di un guasto,
assicurando in tal modo la continuità dell’illuminazione.
Nel dimensionamento di questi sistemi di protezione oc-
corre ovviamente tenere conto del livello di corrente nel-
la stringa, della tensione dei singoli LED, ma anche della
dissipazione del calore.
Fig. 3 - Per ridurre i problemi derivan-
ti da guasti di tipo open circuit che
potrebbero colpire i LED collegati in
una stringa si possono utilizzare dei
dispositivi di shunt opportunamente
dimensionati
Fig. 1 - Un primo si-
stema di protezio-
ne per i LED ad alta
luminosità è co-
stituito dai fusibili
(
fonte Littelfuse)
Fig. 2 - I MOV (Metal Oxide Vari-
stor) rappresentano una ulterio-
re protezione da sovratensioni e
consentono di ridurre l’energia dei
transitori che potrebbe arrivare ai
componenti del sistema di illumi-
nazione a LED (fonte Littelfuse)