Spínání a jištění LED osvětlení

Při návrhu osvětlení musí projektant zohlednit mnoho aspektů. Charakter daného prostoru, jeho využití, velikost počáteční investice, životnost instalace nebo její údržbu. Roli hraje rovněž výběr světelného zdroje. Ten se odvíjí od celkového výkonu, podání barev, vhodnosti z hlediska požadavků na instalační prostor apod. Stále větší zastoupení ve svítidlech mají světelné zdroje typu LED.

Z původně signalizačního a dekorativního zdroje se z LED stal plnohodnotný světelný zdroj pro všechny aplikace. Světelná účinnost LED (lm/W) se už vyrovná světelné účinnosti zářivkových svítidel a již dávno překonala tento parametr u klasických žárovek.

Světelná účinnost zdrojů
 

Mezi výhody LED patří vedle vysoké účinnosti, dlouhá životnost nezkracující se ani častým spínáním, okamžité zažehnutí, žádné ultrafialové nebo infračervené záření a rozmanité možnosti podání barev.

Nevýhodami LED jsou: relativně vyšší cena, rozměry předřadníku a chladiče pro výkonové LED, tvorba harmonických a velký zapínací proud. Právě dotazy ohledně nevýhod na straně LED jsou v poslední době často směrovány na Zákaznickou podporu Schneider Electric. Pojďme si projít možná řešení „řešitelných“ nevýhod.

Obr. 1. Průběh proudu: 1) proudová špička při zapnutí; 2) start předřadníku;
3) rozsvícení LED modulů; 4) ustálený provoz

Vysokofrekvenční svodové proudy a harmonické

Ve třífázových obvodech se zapojeným nulovým vodičem vznikají harmonické třetího řádu a jejich násobky. Tyto harmonické mohou přetěžovat nulový vodič, uvedený vliv však v koncovém obvodu zanedbejme. Elektronické předřadníky svítidel obsahují filtry, které mají při provozní frekvenci 50 Hz vysokou impedanci vůči zemi. Při vypínání svítidel vzniká v síti provozní přepětí s vysokou frekvencí (až 100 kHz) a tuto napěťovou špičku filtry svedou na zem, což bývá příčinou vybavení proudového chrániče. Větší riziko plyne z tzv. oslepení proudových chráničů, tzn. ztráty jejich citlivosti vlivem stejnosměrných složek a harmonických proudů. Pro zmíněné instalace dodává Schneider Electric proudový chránič typu SI. Nejde o selektivní nebo zpožděný chránič, ale o typ Super Imunní (SI). Chránič typu SI obsahuje filtry harmonických a je využitelný v obvodech s výskytem stejnosměrné složky a vyšších frekvencí. Oproti typu G, který jen garantuje krátkodobé zpoždění 8 až 10 ms, je typ SI závisle zpožděný podle velikosti reziduálního proudu. Popsané vlastnosti předurčují chrániče typu SI k využití v obvodech osvětlení veřejných prostor, instalací bank, škol nebo nemocnic. Tedy všude tam, kde je prioritou kontinuita provozu při zachování spolehlivosti ochrany před dotykem.

Obr. 2. Rozběhový proud LED svítidla při úhlu napětí 90° a 0°

Velký nárazový proud

V první sekundě po zapnutí odebírá každé svítidlo větší nárazový – startovací – proud. Po dosažení provozních podmínek se tento proud ustálí na jmenovitých hodnotách.

U LED svítidel je nárazový proud (obr. 1, část 1) roven až 250násobku jmenovitého proudu. Příčinou je nabíjení kompenzačních kondenzátorů v napájecím zdroji. Tato přechodová špička je kratší než 1 ms. Je-li svítidlo zapnuto při úhlu napětí 90° (v tomto případě je napětí na své maximální hodnotě 325 V pro síť 230 V AC), je proudová špička nejvyšší. Při zapnutí při nulovém úhlu napětí je nárazový proud mnohem menší. Poté dochází k rozběhu předřadníku (následujících 100 ms až 1,5 s) a odebíraný proud je menší než jmenovitý (obr. 1, část 2). Při samotném zažehnutí LED modulu (obr. 1, část 3) je odebíraný proud asi dvojnásobkem jmenovitého proudu.

Při zapínání LED svítidel nastává nechtěné vybavení jističů. Schneider Electric pro potřeby spínání LED svítidel vyvinul hybridní stykače a impulzní relé, která spínají zátěž při úhlu napětí 0°.

Hybridní technologie kombinuje výhody polovodičového spínání (průchod napětí nulou a dlouhou elektrickou životnost) a mechanického kontaktu (malá impedance a malý ztrátový výkon).

Jmenovitý proud hybridního stykače CT+ je 20 A (zátěž 20 až 3 600 W) s elektrickou životností 5 milionů spínacích cyklů. Jeho rozměry odpovídají jednomu 18mm modulu. Hybridní impulzní relé k ovládání osvětlení jsou k dispozici se jmenovitým proudem 16 A.

Obr 3. Zapojení hybridního stykače CT+, typové označení

Závěr

Bližší informace o zásadách dimenzování a jištění světelných obvodů naleznete v Průvodci návrhem osvětlení (S1534) a popis stykačů CT+ a impulzních relé TL+ v Katalogu modulárních přístrojů Acti 9 (S1555).

Dokumentaci si vyžádejte v Zákaznickém centru Schneider Electric 
(tel.: +420 382 766 333, e-mail: podpora@schneider-electric.com).

---

 Vyšlo v časopise Elektro č. 5/2017 na straně 46.
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.