A Raychem megoldásai A LED-alapú világítástechnika az elektronikai kutatás-fejlesztés egyik legdinamikusabban fejlődő szegmense. Bár a technológia nem új, a közeljövőben az alkalmazott anyagok, a kinyerhető fényáram és a várható élettartam maximalizálására irányuló törekvés lesz a legnagyobb hatással a világítástechnikai piacra. Nagyon fontos azonban azt is szem előtt tartani, hogy a fenti faktorokra külső tényezők, mint például a hőmérséklet, a működtető-feszültség és -áram is nagy hatással vannak, nem szabad megfeledkezni arról sem, hogy ezek értékét megfelelő korlátok között tartsuk. Ezért tartom nagyon fontosnak a korszerű áramkörvédelmi megoldások alkalmazását ezen a népszerű területen is

Közismert, hogy a LED-alapú világítástechnikai megoldások a hagyományos eszközöknél hosszabb élettartamúak, de ez csak akkor igaz, ha a befolyásoló faktorok, mint a LED pn-átmenet (junction) hőmérséklete, az átfolyó áram és a tápfeszültség a tervezett határok közt marad. A hosszabb élettartam során az eszközök több és hosszabb ideig tartó környezeti hatásnak vannak kitéve, a gazdaságos üzemeltetéshez pedig elengedhetetlen a karbantartásmentes kivitel. Ahhoz, hogy a LED-alapú világítástechnikai eszközök a hagyományos megoldásokkal azonos szintű elfogadottságot, fogyasztói bizalmat élvezzenek, a tervezőknek következetesen kell alkalmazniuk azon védelmi megoldásokat, amelyek a nemzetközi biztonsági előírásoknak és szabványoknak is megfelelnek.
Az alkalmazható áramkörvédelmi megoldások egy része közvetlen a LED-komponensek meghibásodása elleni védelmet, ezáltal a karbantartásmentes, hosszú működést szolgálják, mások az áramkör hibás működéséből eredő hőhatások, esetleges sérülések és tüzek keletkezését gátolják.

A LED élettartamának maximalizálását célzó védelmek
Mivel a LED élettartama nagyban függ attól, hogy a keletkezett hőt a konstruktőr miként vezeti ki, a hő-menedzsment elsősorban a megfelelő hűtésre koncentrál. Fontos azonban a kiszámíthatatlan környezeti hatások okozta, nem üzemszerű melegedés elleni védelemre is gondolni. Túl­áram és túlmelegedés elleni védelemként PolySwitch eszköz építhető be, mely az áramkörbe a LED-del sorba kötendő, míg a túlmelegedés-védelem biztosítására célszerű a hűtőfelülettel hőkapcsolni is. Normálüzemben az eszköz alacsony impedanciás állapotában az áramkör számára észrevétlen, de hiba esetén, részben az emelkedő külső hőmérséklet, részben a nem üzemszerű mértékű áram okán a belsejében keletkező hő hatására szerkezetét megváltoztatja, és nagy impedanciás állapotba kerül, ezáltal - csökkentve az áramerősséget - a LED-et megvédi. Ugyanígy védhető meg a LED-meghajtó kimenete is az esetleges áramköri anomáliák keltette nagy hibaáramtól.
Ismeretes, hogy a világítástechnikában használt fehér LED-ek nagy részében az elektrosztatikus kisülésre nagyon érzékeny kék chipek találhatóak, ezért célszerű ezek ESD elleni védelme is. Sok LED-gyártó eleve beépített védelemmel látja el termékeit, ha ez nem lehetséges, akkor párhuzamosan kapcsolt PESD eszközök jelenthetnek megoldást.

A tápegység és a LED-meghajtó áramkörének védelme
A hálózati tranziensek, feszültségtüskék komolyan befolyásolják (csökkentik) a komplett fényforrás élettartamát. Az ezek elleni védekezés PolySwitch LVR eszközök és ROV fém-oxid varisztorok (MOV) kombinációjával valósítható meg. Túlfeszültség megjelenése esetén a MOV biztosította védelem megszólal, ezáltal az áramerősség az LVR-en megnő, ami azt aktiválja, nagyimpedanciás állapotba helyezi, így a hibaáram csökkenni kezd. Az ábrán látható áramkörben az R1 ellenállás nem védelmi eszköz, csak azt biztosítja, hogy extrém esetben a hibaáram korlátok közt maradjon, és ne haladja meg az LVR által elviselhető szintet.
Egyes alkalmazásokban a LED-meghajtók ki vannak téve a DC-bemenetükre kapcsolt névlegesnél nagyobb feszültségű, illetve esetlegesen fordított polaritással csatlakoztatott tápegységek okozta problémáknak. Ilyen esetek pl. a LED-alapú asztali lámpák, amelyek külső tápegység táplálta DC-bemenettel rendelkeznek, és nem hozzájuk tartozó egységgel kísérlik meg azokat használni. Ilyenkor félvezető-alapú, gyors túlfeszültség-levezető és túláram-korlátozó megoldásra van szükség, amelyet a Raychem PolyZen eszközök biztosíthatnak.

2Pro-védelmek a hálózati feszültségű LED-es világítástechnikai eszközökhöz
LED-es világítástechnikai eszközeinkben a korábban leírtak szerint a hálózati feszültség tranziensei és tüskéi okozta túlfeszültségek ellen fém-oxid varisztorokkal (MOV) eredményesen védekezhetünk. A villámlás, az induktív, vagy kapacitív terhelés hirtelen kapcsolása, egyes hibák, mint például a nullavezeték szakadása olyan további tranzienseket indukálhatnak, amelyek során fellépő extrém feszültség a varisztor hőtúlfutásához, felrobbanásához, illetve tűzhöz vezethet. A közelmúltban jelentek meg melegedésvédelemmel ellátott olyan MOV eszközök, amelyek sokféle áramkör, így LED-alapú világítótestek védelmére is alkalmazhatóak.
Normálüzemi körülmények között a MOV kapcsain megjelenő hálózati feszültség nem haladja meg az eszközre jellemző max. effektív értéket (VAC-RMS) és a tranziensek okozta energia­növekedés sem terheli túl azt. Abnormális körülmények között azonban, mint például a nullavezeték esetleges megszakadásának esete, meg kell védeni a folyamatosan nagyfeszültségnek kitett varisztort a hőmérséklet-túlfutástól. Ezt korábban sorosan kapcsolt TCO-val oldották meg, a szokásos séma pedig szükségessé tette túláramvédő eszköz, például olvadóbiztosító használatát is azért, hogy a túlterhelést okozó tranziens áramot is a szükséges minimum alatt tudjuk tartani. A sok diszkrét védelmi elem helyett kézenfekvő integrált megoldást használni, ezt kínálja a Raychem AC 2Pro eszköze is, amely egy MOV és vele hőkapcsolt, egybetokozott, polimeralapú PTC kombinációja.
Abnormális körülmény okozta túlfeszültség esetén a MOV a megszokott módon kis impedanciájú állapotba kerül, és nagy áram kezd folyni rajta, amely például a nullavezeték megszakadása esetén olyan mértékű is lehetne, hogy a MOV tönkremeneteléhez és esetlegesen tűzhöz vezetne, ha nem lenne a rendszer része a szorosan hőkapcsolt PPTC, amely a MOV hirtelen melegedése miatt azonnal nagyimpedanciás állapotba kerül, és korlátozza a melegedést kiváltó nagy áramerősséget. A PPTC a hiba megszűnése esetén - lehűlés után - alapállapotba áll, ezzel biztosítva a 2Pro eszköz alapállapotba állítását is, mindezt csere, illetve külső karbantartás szükségessége nélkül. Az ábrán nyomon követhető egy nullavezeték szakadása miatt fellépő nagy túlfeszültség hatására megszólaló 2Pro-védelem működése.
Jelenleg az eszköz kétféle változatban hozzáférhető: 150 mA-es tartóáramú (LVM2P-015R10431 - 300 mA trip) és 350 mA-es tartóáramú (PSR-27747 750 mA trip) kivitelekben 430 V MOV-feszültség mellett.
Az integrált eszköz alkalmazásával a gyártó cégek az iparág támasztotta igényeknek könnyebben megfelelnek, és teljesítik a szabványok (IE61000-4-5 és IEC60950) elvárásait is.

További technikai információkért, adatlapokért és mintákért kérem, forduljon az Endrich budapesti irodájához!