• Spínanie a istenie LED osvetlení

Pri návrhu osvetlenia musia projektanti zohľadňovať veľa aspektov – charakter priestoru a jeho využitie, výšku počiatočnej investície, životnosť inštalácie alebo spôsob údržby.

Dôležitú úlohu zohráva aj výber svetelného zdroja, ktorý sa odvíja od celkového výkonu, podania farieb, nárokov na inštalačný priestor a podobne. Pri svietidlách majú čoraz väčšie zastúpenie svetelné zdroje typu LED.

LED pôvodne slúžili ako signalizačné a dekoratívne svietidlá, no postupne sa z nich stali plnohodnotné svetelné zdroje pre všetky aplikácie. Ich svetelná účinnosť dávno prekonala klasické žiarovky a vyrovná sa už aj žiarivkovým svietidlám.

Svetelná účinnosť zdrojov:

   Svetelný zdroj    lm/W
   bežné žiarovky     5 - 15
   halogénové žiarovky     12 - 25
   kompaktné žiarivky    45 - 90
   LED    80 - 120

Okrem vysokej účinnosti patrí k výhodám LED aj dlhá životnosť, ktorú neznižuje ani časté spínanie, ďalej okamžité rozsvietenie, rozmanité možnosti podania farieb a žiadne ultrafialové ani infračervené žiarenie. Naopak, za mínusy možno považovať relatívne vyššie ceny, rozmery predradníka a chladiča vo výkonných zdrojoch, harmonické skreslenie a vysoký vstupný prúd pri zapínaní. Práve tieto slabiny sú v poslednej dobe častým predmetom otázok smerujúcich na Zákaznícku podporu Schneider Electric.

Načrtnime si možné riešenia „riešiteľných“ nevýhod:

Vysokofrekvenčné zvodové prúdy a harmonické
V trojfázových obvodoch so zapojeným nulovým vodičom dochádza k vzniku harmonických tretieho radu a ich násobkov, ktoré môžu nulový vodič preťažovať. Ich vplyv v koncovom obvode opomeňme. Elektronické predradníky svietidiel obsahujú filtre, ktoré majú pri prevádzkovej frekvencii 50 Hz vysokú impedanciu voči zemi. Pri vypínaní svietidiel dochádza v sieti k prevádzkovému prepetiu s vysokou frekvenciou (až 100 Hz), pričom filtre zvedú túto napäťovú špičku do zeme, čo je aj dôvod, pre nechcené vypnutie prúdových chráničov.

Väčšie riziko plynie z tzv. oslepenia prúdových chráničov, čiže zo straty ich citlivosti spôsobenej jednosmernými zložkami a harmonickým prúdom. Pre tieto prípady Schneider Electric ponúka prúdový chránič Super Imúnneho typu (SI). Nejde teda o selektívny chránič ani o chránič s oneskorením. Super imúnny chránič obsahuje filtre harmonických a používa sa v obvodoch s výskytom jednosmernej zložky a vyšších frekvencií. Oproti typu G, ktorý garantuje len krátkodobé oneskorenie 8 až 10 ms, poskytuje chránič typu SI oneskorenie podľa veľkosti reziduálneho prúdu. Tieto vlastnosti predurčujú super imúnne chrániče na použitie v elektrických obvodoch verejných priestorov, bankách, školách či nemocniciach, to znamená všade tam, kde je prioritou kontinuita prevádzky pri zachovaní spoľahlivosti ochrany pred dotykom.

Vysoký nárazový prúd
V prvej sekunde po zapnutí odoberá každé svietidlo vyšší nárazový, štartovací prúd. Po dosiahnutí prevádzkových podmienok sa prúd ustáli na nominálnych hodnotách.

Obr. 1: Priebeh prúdu
    1. Prúdová špička pri zapnutí
    2. Štart predradníka
    3. Rozsvietenie LED modulov
    4. Ustálená prevádzka

Pri LED svietidlách sa nárazový prúd (obr. 1, bod 1) rovná až 250-násobku nominálneho prúdu. Príčinou je nabíjanie kompenzačných kondenzátorov v napájacom zdroji. Táto prechodová špička trvá kratšie ako 1 ms. Ak je svietidlo zapnuté pri uhle napätia 90° (čiže keď je napätie na svojej maximálnej hodnote, ktoré v sieťach so striedavým prúdom s fázovým napätím 230 V dosahuje 325 V), je táto prúdová špička najvyššia. Pri zapnutí pri nulovom uhle napätia je nárazový prúd oveľa nižší. Následne dochádza k rozbehu predradníka (nasledujúcich 100 ms až 1,5 s), kedy je odoberaný prúd nižší ako nominálny (obr. 1, bod 2). Pri samotnom zapálení LED modulu (obr. 1, bod 3) je odoberaný prúd približne dvojnásobkom nominálneho prúdu.

Pri zapínaní LED svietidiel dochádza k nechcenému vypnutiu ističov. Preto Schneider Electric vyvinul hybridné stýkače a impulzné relé, ktoré spínajú záťaž pri nulovom uhle napätia.

Obr. 2: Rozbehový prúd LED svietidla pri uhle napätia 90° a 0°

Hybridná technológia kombinuje výhody polovodičového spínania (prechod napätia nulou a vysokú elektrickú životnosť) a mechanického kontaktu (nízku impedanciu a nízky stratový výkon).

Obr. 3: Zapojenie hybridného stýkača CT+, typové označenie

Stýkač CT+ zvláda nominálny prúd 20 A (záťaž 20 až 3 600 W), pričom dosahuje elektrickú životnosť 5 miliónov spínacích cyklov. Jeho rozmery zodpovedajú jednému 18 mm modulu. Hybridné impulzné relé pre ovládanie osvetlenia sú k dispozícii s nominálnym prúdom 16 A.

Záver
Podrobnejšie informácie o zásadách dimenzovania a istenia svetelných obvodov nájdete v Sprievodcovi návrhom osvetlenia. Popis stýkačov CT+ a impulzných relé TL+ sa nachádza v Katalógu modulárnych prístrojov Acti 9. Dokumentáciu si môžete vyžiadať v Zákazníckom centre Schneider Electric (tel. +421 2 455 240 10, e-mail: sk.schneider@schneider-electric.com).