Sistemas de protección contra sobretensiones_150814

SISTEMAS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES DE LUMINARIAS LED

Elem. de Protección

SPD (Surge Protección Device)

Diodo unidireccional TVS (Transient Voltage Supressor)

Conectar pad térmico a la "V -" del driver

Origen del problema

Durante una tormenta eléctrica se pueden inducir corrientes transitorias en la línea de alimentación que

llega a la luminaria

Durante una tormenta eléctrica se pueden inducir corrientes

transitorias en la línea de alimentación que llega a la

luminaria

Las luminarias donde no hay toma de tierra se pueden

cargan con electricidad estática debido al viento,

condiciones atmosféricas…

Utilidad

Protege a la FA y PCB frente a sobrevoltajes trasitorios

de rango de kV que puedan llegar por el cableado de

alimentación

Protege a la placa de LED frente a tensiones altas

transitorias muy rápidas del entorno de los 60V y que por

su rapidez salten el SPD

Evitar que una posible carga electroestática pase de la

carcasa al plano de disipación de calor de los

LEDs y de ahí al LED, rompiendo los mismos

Instalación A la entrada de la fuente de

alimentación: en serie o paralelo.

Incorporado en la Placa de LED en paralelo con la entrada de

alimentación

En el diseño de la PCB se conectan directamente o

mediante una resistencia de 0 ohmios

Componentes

Formado por varistores (MOV) y descargadores de gas (GDT). Los varistores se

conectan entre L-N y, cuando son de clase I,

también entre L-G y N-G. Los descargadores de gas están indicados para los

picos de tensión más altos (ver fig.2)

Diodo TVS (ver fig.1). El Diodo nominal dependerá de la

tensión de trabajo de la placa de LED

NA

Valores de Trabajo (V.A.)

Imáx descarga: 20 KA 8/20 us Inom descarga: 10KA 8/20us

Máx V circ. abierto: 10 kV Tensión residual= L/N: 1,9 kV

L-N/G: 1,4 kV

V inversa: 40 V BreakDown V: 44-49V

Clamping V:64,5V Maximum Current 9,3A

NA

Vida útil Hasta 30 impactos de 10 KA Hasta transitorios de 64,5V NA

Final de vida Por encima de 20KA o más de 30 impactos de 10KA

Por encima de 64,5 V se queda en corto sin posibilidad de

recuperación NA

Situación final

Como el SPD está en serie, la luminaria se apaga,

aunque la FA y PCB estarán OK. Será necesario reemplazar el SPD

El TVS queda en corto y la luminaria no enciende, aunque

la FA y los LED estarán OK. Será necesario reemplazar el

TVS de la PCB

NA

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Fig 1: esquema del diodo TVS

Fig. 2: Tensión de trabajo de los elementos de protección vs. tiempo

Funcionamiento del varistor

Los SPD llevan incorporados en su interior varistores conectados entre Fase-Neutro, y en el caso de los SPD para clase I, entre Neutro-Tierra y Fase-Tierra. El varistor trabaja como una resistencia variable en función de la tensión: por encima de un valor de la tensión límite, UL, la Resistencia se convierte en nula y el varistor cierra el circuito desviando la corriente.

En condiciones normales, cuando la tensión no supera la UL del varistor, la resistencia es casi infinita y el varistor mantiene esa parte del circuito abierto, permitiendo que la corriente llegue a la luminaria.

Cuando una sobretensión llega al equipo, la resistencia del varistor disminuye y entra en corto, absorviendo esa tensión. El varistor deja pasar hacia la luminaria una tensión residual, Up. Esta tensión residual circula hacia el interior de la luminaria, que será asumida por el driver sin perjudicar a la luminaria.

fig. 2

V+ V-

fig. 1

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En el gráfico mostrado a continuación, ante una sobretensión de más de 3000 V, el varistor reduce la tensión de entrada a la luminaria hasta una tensión residual Up de 1000 V.

Para proteger nuestro equipo aguas abajo del SPD será necesario que el mismo admita tensiones pico residuales de 1000 V. Las fuentes de alimentación admiten estas tensiones residuales.

Casos de averías

Elementos averiados Posible causa de fallo Acciones a tomar *

SPD Driver Mod.

Regulac. (PH o RF)

Placa LED

X - Sobretensión de alta intensidad en la entrada

Protección en el cuadro. Revisar instalación de tierra

X - Sobretensión transitoria muy

rápida. - Protección TVS no presente

Protección en el cuadro

X X

- Protección de plano térmico o protección TVS no presente.

- Impacto directo o casi directo sobre la luminaria

Revisión de instalación de tierra

X X X

- Protección de plano térmico o protección TVS no presente.

- Impacto directo o casi directo sobre la luminaria

Revisión de instalación de tierra

X X X X - Impacto directo o casi directo sobre la luminaria

* En las acciones a tomas se deberá reponer los elementos averiados