Ograniczniki przepięć do ochrony źródeł światła LED

 Oświetlenie LED jest jeszcze stosunkowo drogie i mało odporne na przepięcia występujące w sieci zasilającej i w układzie sterującym natężeniem oświetlenia. Przepięcia te mogą zarówno trwale uszkodzić zasilacz, sterownik elektroniczny np. DALI, lub też same diody, jak również przyczynić się do przedwczesnego „starzenia” się diod LED, a przez to wielokrotnie skrócić ich żywotność.
Rozróżniamy 3 źródła powstawania przepięć, które mogą mieć wpływ na zasilacze i diody LED w latarniach ulicznych:

1. Bezpośrednie uderzenie pioruna w latarnię lub w napowietrzne przewody zasilające – jest zjawiskiem stosunkowo rzadkim, ale jednocześnie najgroźniejszym w skutkach dla instalacji elektrycznej i oświetlenia LED. Ze względów technicznych i przede wszystkim ekonomicznych nie opłaca się chronić każdej latarni przed prądem udarowym pioruna. Natomiast stosując odpowiednie ograniczniki zainstalowane w każdej latarni możemy ochronić okoliczne latarnie z oświetleniem LED przed groźnym dla nich przepięciem, które w wyniku trafienia pioruna w jedną latarnię pojawi się w sieci zasilającej i ewentualne sieci sterowniczej.
2. Uderzenie pioruna powoduje, w wyniku indukcji elektromagnetycznej, powstanie w promieniu kilkuset metrów groźnych przepięć w przewodach elektrycznych. Ponieważ średnio w Polsce występuje ok. 25 dni burzowych w roku i przypada prawie 2,5 uderzenia pioruna na 1 km², dlatego niebezpieczeństwo pojawienia się przepięć w sieciach zasilających latarnie z lampami LED jest stosunkowo duże. Jeżeli latarnie są betonowe lub przewody zasilające są napowietrzne, to ryzyko jest duże. Jeżeli natomiast latarnie są metalowe, to chronią one przed przepięciami indukowanym przez powietrze, natomiast w przypadku uderzenia pioruna w ziemię w odległości nawet ponad 100 m od nich (sprzężenie indukcyjne) powstaje groźne przepięcie.
3. Najczęściej w sieciach elektrycznych pojawiają się tzw. przepięcia łączeniowe. Jest wiele źródeł tych przepięć, np. przepalenie się wkładki topikowej, załączanie transformatora, codzienne załączanie zasilania latarni przez stycznik, załączanie wielu urządzeń jak np. wentylatorów, silników, przekaźników i kondensatorów. Groźne przepięcia wywołują również tradycyjne lampy wyładowcze zamontowane na tej samej linii co oprawy LED. Przepięcia te są stosunkowo niewielkie w porównaniu do skutków uderzenia pioruna, zwykle jest to maksymalnie do 6kV i kilku kA, natomiast mogą trwać dużo dłużej, niż przepięcie wywołane przez piorun.

Ze względu na wartość możliwych przepięć prawie wszystkie te ograniczniki występują w typie 2+3
i są dostosowane do nominalnego prądu wyładowczego 8/20 µs o wartości 5kA i maksymalnego 10kA. Ograniczniki te wytrzymują też tzw. udar kombinowany 10kV/5kA wg IEC (15 impulsów) oraz 10kV/10kA wg IEEE (1 impuls), zapewniając poziom ochrony Up 1,5kV dla napięcia roboczego 230V AC. Dobierając ogranicznik do konkretnej instalacji trzeba ustalić kilka jego istotnych cech. Po pierwsze należy określić, jakie ma być napięcie zasilania – 230V AC czy np. 24V DC. Po drugie, czy interesują nas ograniczniki do lamp LED ze sterowaniem natężeniem oświetlenia, czy bez sterowania. Po trzecie, w zależności od stopnia ochrony mamy ograniczniki MLP1 dla klasy ochrony I i MLP2 dla klasy II. Po czwarte, czy będziemy zabezpieczać 1 fazę + N, czy 2 fazy + N. Kolejnym zagadnieniem jest określenie niezbędnego stopnia ochrony – ograniczniki montowane w szczelnych oprawach lub specjalnych skrzynkach mogą mieć stopień ochrony IP20, pozostałe powinny mieć IP65. Ograniczniki wg normy muszą posiadać miejscowy wskaźnik uszkodzenia, np. diodę LED. Niektóre mają także zdalną sygnalizację. Ogranicznik przepięć instaluje się albo w oprawie lampy blisko źródeł LED tuż przed zasilaczem, albo we wnęce na dole słupa latarni. Pierwsze rozwiązanie lepiej chroni zasilacz i diody LED, ale wadą tego rozwiązania jest, że w przypadku ograniczników bez zdalnej sygnalizacji uszkodzenia, a jedynie z sygnalizacją w formie zielonej diody LED zamontowanej w obudowie aparatu, nie ma możliwości łatwego sprawdzenia ewentualnego uszkodzenia ogranicznika, chyba że jest to wykonanie przerywające obwód zasilania w przypadku awarii. Umieszczenie ogranicznika w złączu, we wnęce słupa, ma 2 zalety – można go zainstalować w istniejących już lampach z oświetleniem LED oraz bez kłopotu sprawdzić stan ogranicznika dzięki dostępnej zielonej diodzie LED.

Oczywiście, niezależnie od ochrony każdej latarni z oświetleniem LED, należy też pamiętać o ochronie zwykłymi ogranicznikami przepięć kosztownych urządzeń sterujących oraz elementów zasilania zainstalowanych w szafkach oświetleniowych. W budynkach do ochrony oświetlenia LED np. w halach fabrycznych stosuje się zwykłe zabezpieczenie ogranicznikami przepięć toru zasilania w rozdzielnicach,
a ponadto w pobliżu lamp LED stosuje się ograniczniki typu 3 lub jeszcze lepiej typu 2+3.

Zabezpieczanie latarni z oświetleniem LED

Systemy oświetlenia LED w odróżnieniu od tradycyjnych lamp są bardzo czułe na przepięcia. Źródłem przepięć niebezpiecznych dla LED mogą być pobliskie uderzenia piorunów, wywołujące indukowane przepięcia w promieniu kilkuset metrów oraz przepięcia łączeniowe, powstałe w wyniku m.in. załączania transformatorów czy zadziałania bezpieczników.
Przepięcia w systemach oświetlenia LED mogą spowodować:

• częściowe lub całkowite uszkodzenie LED,
• przedwczesne starzenie się LED i przez to znaczne skrócenie ich żywotności,
• uszkodzenia systemów sterowania i zasilania.

Ponieważ koszty zarówno nowych lamp LED i elektroniki sterującej, jak też samej wymiany, są stosunkowo wysokie, dlatego niezbędne jest stosowanie systemów ochrony przeciwprzepięciowej.
Ograniczniki przepięć najlepiej montować bezpośrednio w obudowie lampy tuż przed sterownikiem elektronicznym. System LED jest wtedy doskonale chroniony, zwiększa się jego niezawodność i dyspozycyjność. Jeżeli nie ma możliwości zabudowy ogranicznika w lampie poprzez rozbudowę istniejącej instalacji, można go umieścić bezpośrednio w dolnej części masztu w skrzynce przyłączeniowej.

Regulacja natężenia światła

Przykłady instalacji dla stopnia ochrony I lub II

Instalacja MLP1 z DALI dla poziomu ochrony I

Instalacja MLP2 z DALI dla poziomu ochrony II

Instalacja MLP1-2L do ochrony 2-faz dla stopnia I

Instalacja MLP2-2L do ochrony 2-faz dla stopnia II