Jakość lamp LED, a zakłócenia w sieci — czy LEDy powodują zakłócenia?

Diody LED są jednym z najbardziej efektywnych i opłacalnych źródeł światła na rynku. W porównaniu do standardowych świetlówek czy żarówek pozwalają zmniejszyć koszty energii elektrycznej nawet o 40-80%. No, ale na tym różnice się nie kończą. Diody LED różnią się działaniem i budową, przez co wymagają innego traktowania, aby mogły bezawaryjnie służyć przez wiele lat. Nowoczesne diody LED są o ok. milion razy szybsze od standardowych żarówek. Oznacza to, że nawet krótkie przepięcie lub zmiana napięcia zasilającego może negatywnie wpłynąć na jej działanie. Odpowiednie dostosowanie instalacji LED i korzystanie ze sprawdzonych rozwiązań jest zatem kluczowe do zachowania całej instalacji w nienagannym stanie przez lata.

wpływ oświetlenia Led na zakłócanie w sieci
Ośwetlenie a zakłócenie w sieci

Jeśli chcesz dowiedzieć się czegoś więcej na temat zakłóceń i ich wpływu na diody LED, zapoznaj się z dalszą częścią wpisu, w którym omówimy:

  • czym są zakłócenia i przepięcia w instalacjach oświetlenia LED,
  • jak powstają zakłócenia w sieci i jakie rodzaje zakłóceń możemy wyróżnić,
  • w jaki sposób zakłócenia mogą wpłynąć na urządzenia oraz same diody LED,
  • jak unikać zakłóceń i sprawić, by instalacja świetlna LED była wolna od przepięć.
oscyloskop -zakłucenia w sieci
oscyloskop -zakłucenia w sieci

Zakłócenia i przepięcia w instalacjach LED

Zakłócenia w sieci elektrycznej są zjawiskiem, które może wywołać niepoprawną pracę urządzeń i systemów w niej zawartej. W skrócie są krótkimi impulsami elektrycznymi lub elektromagnetycznymi, które na moment destabilizują pracę urządzeń elektrycznych i diod LED. Głównym skutkiem zakłóceń, jest pojawianie się przepięć, które są nagłym i krótkotrwałym skokiem napięcia w sieci. Można podzielić je na:

  • radiowe – zakłócenia wywoływane promieniowaniem elektromagnetycznym, które trafiając na przewód, powoduje indukowanie się w nim napięcia. Istnieją 3 podstawowe sposoby powstawania zakłóceń radiowych:
    • nadajniki radiowe – radia, mikrofale, komputery, czyli wszystkie urządzenia generujące fale elektromagnetyczne mogą spowodować niekontrolowane indukowanie się napięć w przewodach.
    • wyładowania atmosferyczne – wyładowanie atmosferyczne nie musi uderzyć bezpośrednio w przewody, by zakłócić ich pracę. Nagłe wyładowanie wytwarza ogromne pole magnetyczne o dużym natężeniu, które może wpłynąć na chwilową zmianę napięcia w przewodach.
    • przewody zasilające wysokiego napięcia – przewody wysokiego napięcia, a także domowe trójfazowe wytwarzają silne pole magnetyczne, które może wytworzyć zakłócenia w urządzeniach, ale również w pobliskich przewodach.
  • przewodzone – w odróżnieniu od zakłóceń radiowych, te powstają na skutek bardzo wielu czynników. Ich wpływ jest zdecydowanie większy i może mocno uszkodzić działanie instalacji. Czynniki powodujące zakłócenia przewodzone to:
    • wyładowania atmosferyczne – skoro niebezpośrednie wyładowanie atmosferyczne może wpłynąć na prąd w przewodach, bezpośrednie uderzenie może wywołać jeszcze większe szkody.
    • zmiany napięcia – przeciążenia instalacji mogą powodować wahania napięcia lub ich całkowitego chwilowego zaniku.
    • indukowanie prądów spowodowane zakłóceniami radiowymi – w przypadku diod LED, tego typu zakłócenia nie są szczególnie groźne. Mogą jednak wpływać negatywnie na przewody sygnałowe do sterowania instalacją.
    • szybkie impulsy prądowe – szybkie wyłączanie i włączanie urządzeń, a także przełączanie obciążeń między nimi może spowodować chwilowe wahania napięcia. Wpływ mogą mieć też źle zamontowane włączniki, w których występuje znaczne iskrzenie.
    • wyładowania elektrostatyczne – diody LED są bardzo wrażliwe na wszelkiego rodzaju wyładowania elektrostatyczne. Te występują podczas przeskoku napięcia z jednego przewodu na drugi.
    • prądy harmoniczne – duża ilość przedłużaczy, rozgałęziaczy czy silników elektrycznych podłączonych do jednej instalacji może sprawiać, że naprzemienne zasilanie zostanie wytrącone z równowagi. Napięcie sinusoidalne może zostać odkształcone przebiegami z powyższych urządzeń.

Czynników wpływających na zakłócenia może być znacznie więcej, opisane powyżej są jedynie najczęściej występującymi, na które warto zwrócić szczególną uwagę, podczas projektowania lub montażu instalacji w technologii LED.

badanie zakłuceń w sieci
badanie zakłuceń w sieci

Zobacz również nasze inne artykuły techniczne

Dlaczego zakłócenia prądu są groźne dla oświetlenia LED?

We wstępie wspomnieliśmy już, że diody LED mogą pracować nawet milion razy szybciej od standardowych żarówek. Z jednej strony jest to ogromna zaleta, dzięki której światło emitowane przez LEDy nie męczy wzroku, z drugiej zaś nawet niewielkie wahania prądowo-napięciowe mogą negatywnie wpłynąć na ich działanie.

Diody LED nie posiadają bezwładności i reagują niemal natychmiastowo na każde, nawet najkrótsze zwiększenie napięcia. W przypadku standardowych żarówek chwilowe wahania mogą być pominięte lub wygładzone w taki sposób, aby nie uszkodzić źródła światła.

Oprócz tego, znając charakterystykę diody LED, która jest bardzo nieliniowa, można zauważyć, że nawet małe przekroczenie nominalnych wartości może spowodować ogromny wzrost prądu płynącego przez diodę. Zbyt duży prąd może spowodować ogromne szkody, powodując natychmiastową awarią diody, a niewielkie uszkodzenia wpłynąć mogą na jej czas działania.

Badanie zakłóceń w sieci

Czy LEDy powodują zakłócenia?

LEDy nie powodują zakłóceń. Zakłócenia i przepięcia mogą powodować przewody elektryczne, wyładowania atmosferyczne i urządzenia elektryczne dużej mocy. LEDy są urządzeniem bardzo wrażliwym na tego typu zjawiska.

 

Rozwiązaniem, które jest warte uwagi w zakładach pracy, a także miejscach zagrożonych wybuchem są lampy przeciwwybuchowe, posiadające wiele atestów, a także certyfikowaną odporność na przepięcia i iskrzenie. Chwilowe zmiany napięcia nie wywołują w nich mikroiskrzeń, przez które w miejscach o wysokim zapyleniu może dojść do wybuchu.

Jak powstają zakłócenia w sieci?

Wiesz już, jakie są najpopularniejsze rodzaje zakłóceń w sieci. Czas zatem omówić, w jaki sposób zakłócenia powstają. Nie będziemy tego jednak robić w fachowy sposób, a zamiast tego, przedstawimy, całość nieco prościej.

Prąd elektryczny przenoszony jest do urządzeń za pomocą przewodów. Te mimowolnie generują niewielkie pole magnetyczne, które może wpływać na inne urządzenia lub przewody. Izolacja w przewodach ma za zadanie niejako chronić przed tym zjawiskiem, jednak silne pola elektromagnetyczne mogą przenikać, przez warstwy ochronne wpływając na napięcie w przewodach. W skrócie każdy przewód elektryczny w którym płynie prąd, działa jak antena sygnałowa.

Tak samo dzieje się w przypadku zakłóceń radiowych. Prąd elektryczny jest bardzo wrażliwy na wszelkie zmiany natężenia fal w otoczeniu i w niektórych przypadkach jak np. przewody sygnałowe, nawet sygnał radiowy może wpłynąć na otrzymaną przewodem informację.

Wpływ zakłóceń na urządzenia i diody LED

Liczba urządzeń elektronicznych wciąż rośnie. Świetnym przykładem są tu samochody, w których jeszcze kilkanaście lat temu elektronika stanowiła zaledwie 10% budowy auta, a dziś jest to nawet 60-80%. Inżynierowie musieli wymyślić sposób, w jaki sposób kontrolować emitowane fale przez urządzenia. Dlatego powstał termin kompatybilności elektromagnetycznej — EMC (Electro Magnetic Compatibility). Oznacza on zdolność urządzenia elektronicznego lub elektrycznego do pracy w określonym środowisku elektromagnetycznym, a także brak emitowania fal, które mogłyby zakłócać poprawną pracę urządzeń.

W przypadku instalacji LED zakłócenia wpływają nie tylko na same diody, ale również na urządzenia sterujące i inne podzespoły.  Stanowią one zatem realne zagrożenie dla długości i stabilności działania świetlówek.

Innym aspektem, na który należy zwrócić uwagę podczas badania wpływu zakłóceń na LEDy, są fale radiowe. Te bardzo często nie mają bezpośredniego wpływu na same diody, ale już na działanie podzespołów tak. Mogą zakłócać komunikację, a także przekształcać sygnał, powodując zmianę informacji wyjściowej.

Jak uniknąć zakłóceń w obwodach LED?

Sposobów zabezpieczania instalacji LED przed przepięciami i zakłóceniami jest wiele. Podstawą jest przede wszystkim stosowanie wysokiej jakości zasilaczy i urządzeń sterujących, które posiadają filtry i obwody redukujące zakłócenia. Niemniej jednak nawet urządzenia z najwyższej półki na nic się nie zdadzą, gdy sama instalacja będzie wykonana w nieprawidłowy sposób.

Podczas wykonywania projektu instalacji źródeł światła LED, należy zatrudnić specjalistów, którzy doskonale znają wymagania i zagrożenia wynikające z urządzeń występujących w obrębie danego systemu. Podejście do instalacji LED, jak do sieci składającej się wyłącznie z tradycyjnych żarówek lub świetlówek może okazać się dużym błędem, który w przyszłości będzie sporo kosztować.

Jako dodatkową ochronę można stosować ochronniki i wskaźniki sygnalizujących uszkodzenie poszczególnych elementów sieci, ale i samych ochronników.

Zakłócenia i przepięcia w sieci
Zakłócenia i przepięcia w sieci

Warto również wbrew pozorom odłączać urządzenia od sieci elektrycznej. W przypadku oświetlenia LED może być to trudne, jednak wyłączenie oświetlenia na czas trwania burzy może uratować całą instalację. Najlepszym wyjściem jest zawsze odłączenie oświetlenia od zasilania przy pomocy gniazdka lub włącznika głównego, jednak takie wyjście nie zawsze jest możliwe.

Sprawdzonym rozwiązaniem, które bez obaw można stosować w zakładach przemysłowych, są lampy High Bay. Są to odporne na przepięcia oprawy LED wykonane z aluminium, zapewniające odpowiednią ilość światła, które doskonale sprawdzą się w halach produkcyjnych i magazynach. Dodatkowo większość tego typu lamp posiada certyfikat IP 65, gwarantujący odporność na zalania i zachlapania.

Na niektóre czynniki powodujące przepięcia nie mamy niestety wpływu. Czasem może zdarzyć się, że nawet stosując wszelkie znane zabezpieczenia, dojdzie do awarii, która spowoduje stałe uszkodzenie urządzeń lub diod LED. Nie oznacza to jednak, że ich instalacja mija się z celem. Niejednokrotnie można spotkać się z sytuacją, w której ochronniki przyjęły na siebie falę dużego prądu, uziemiając go i jednocześnie ratując pozostałe podzespoły.

 

Jak widzisz, zjawisko przepięć w przypadku instalacji i żarówek LED ma dużo większe znaczenie niż w przypadku tradycyjnych źródeł światła. Odpowiednie zabezpieczenie instalacji i stosowanie certyfikowanych urządzeń może pozwolić zaoszczędzić sporo gotówki podczas nieprzewidzianej awarii lub wyładowań atmosferycznych. Mimo że nie zawsze uda się uratować instalację lub poszczególne diody, korzystanie ze specjalistycznych systemów ochrony jest niezbędne do bezawaryjnej i długiej pracy oświetlenia LED.

Zobacz nasze pozostałe artykuły poradnikowe

przez

Post Author: Marcin Pietrasik