Предности LED расвете у односу на друге изворе светлости и заштита од пренапона

Предности LED расвете у односу на друге изворе светлости и заштита од пренапона Аутор Ђорђе Радосављевић Факултет техничких наука, Чачак Електротехничко и рачунарско инжењерство, Индустријска електроенергетика, 2015/2016 е-mail: radosavljevic_djordje@yahoo.com Ментор рада: Др Момчило Вујичић Апстракт У оквиру овог мастер рада су описане предности LED расвете у односу на друге изворе светлости (HID светиљке), упоредне карактеристике, предности, мане и развој LED диода од њиховог отрића па све до данас. Такође је описана и заштита LED светиљки од спољашњих или атмосферских пренапона и унутрашњих пренапона (склопни и привремени пренапони). Кључне речи HID светиљке, LED диода, LED светиљка, пренапонска заштита. 1 УВОД У последњој деценији у свету технике осветљења LED технологија узима све више маха. Доскора неприкосновени извори високог притиска са електричним пражњењем у гасовима (тзв. HID извори) полако губе примат, пре свега у инсталацијама унутрашњег осветљења, али и у инсталацијама спољног осветљења (индустријско, спортско, амбијентално, декоративно, тунелско и улично осветљење). LED технологија је већ незамењива у декоративном и сценском осветљењу због природе светлости коју емитују LED чипови, тренутног стартовања (за разлику од HID извора, којима је неопходно неколико минута да достигну номиналне радне услове) и могућности боље контроле оваквих извора (лакша и бржа регулација интензитета и боје светлости). Ипак, ситуација је до пре пар година била другачија када је реч о инсталацијама јавног осветљења, где се претежно користе високоефикасни натријумови извори високог притиска. Ипак, последње године су донеле велики напредак у развоју LED чипова веће снаге, па се у пројектанској пракси увелико користе LED светиљке у инсталацијама уличног осветљења које по својим карактеристикама могу парирати, или чак дати и боље резултате, него постојеће светиљке са натријумовим изворима. Будући да су рационалнија потрошња енергије и енергетска ефикасност глобални тренд, велики број истраживања у овој области бавио се енергетским аспектом реконструкција инсталација уличног осветљења. 2 ОСНОВНЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ ИЗВОРА СВЕТЛОСТИ Изворе светлости за уличну расвету можемо поделити у две групе: Натријумови извори високог притиска (у даљем тексту NaVP извори); LED извори светлости. 2.1 Основне карактеристике натријумових извора високог притиска Натријумови извори високог притиска спадају у групу извора светлости са електричним пражњењем(hid светиљке). Светлост настаје као резултат електричног пражњења у гасу, металној пари или смеши гасова и металних пара. Оваква појава је позната као електролуминисценција, где се услед деловања неке спољне силе слободни електрони усмерено крећу и сударају са валентним електронима гаса или металне паре. Кинетичка енергија коју им приликом судара предају слободни електрони претвара се у кванте зрачења (светлост). У горионику сијалице се поред натријума, као основног пуњења, налазе и инертни гас ксенон и мала количина живе чија је улога да напон извора и притисак у горионику подигне до радних вредности. Горионик малих димензија је смештен у стаклени балон који је најчешће у облику матираног елипсоида или провидне цеви (слика 2.1.). Из балона је извучен ваздух, што омогућава одржавање температуре горионика на приближно сталној вредности, независно од промена температуре амбијента. Слика 2.1. Натријумови извори високог притиска у два облика Електрични лук се дешава у јонизованом гасу (плазми) за чију је иницијалну јонизацију потребан висок напон, због чега је неопходно електрично коло са упаљачем и баластом. Баласт (електромагнетски) је редно везан са сијалицом.

Електрично коло сијалице је, због присуства баласта, индуктивног карактера и у пракси се врши његова компензација ради поправке фактора снаге (паралелно са прикључком на мрежу везује се компензациони кондензатор). Време паљења ових извора износи око 5-10 мин (уколико се угасе, време њиховог поновног паљења износи око 2 мин). Унутрашњи притисак цеви ових извора се креће у опсегу 5 10 3-10 10 3 Pа и одликују се великим сјајностима, снагама и светлосним флуксевима. Овај извор има спектар са доминантним зрачењем таласних дужина између 550 nm и 600 nm. 2.2 Стабилизација рада извора светлости Главна функција баласта је да стабилизује струју сијалице, пошто HID извор светлости не може нормално да ради ако се самостално прикључи на електричну мрежу. У њиховом електричном колу у току процеса паљења струја расте са смањењем напона на сијалици. Ако би се HID извори прикључили директно на мрежни напон струја сијалице би стално расла, дошло би до појаве електричног лука (лавинске јонизације), који би за веома кратко време разорио горионик и уништио сијалицу. У светиљкама са NaVP изворима најзаступљенија је електромагнетска предспојна опрема која се састоји од: електромагнетског баласта (пригушнице, тј. класичног електромагнетског калема који се састоји од великог броја намотаја бакарне жице и ламинираног гвозденог (челичног) језгра), упаљача чија је основна функција да обезбеде одговарајући импулсни напон потребан за успостављања процеса јонизације између електрода сијалице, и кондензатора чија је улога поправка фактора снаге (компензација реактивне енергије). 2.3 Електронски баласти Употреба електронских баласта у електричним колима са HID изворима релативно је новијег датума у техници осветљења (1990-те). Њихов рад је заснован на прекидачкој технологији, тј. то су електронски извори напајања у којима транзистори раде као прекидачи. За разлику од линеарног извора напајања који регулише напон тако што дисипира вишак енергије који је последица разлике између улазног и излазног напона, прекидачки извор великом брзином (типично на фреквенцији од 50 khz до 1 МHz) регулише укључење/искључење транзистора, стварајући правоугаони напон чија је средња вредност једнака жељеном излазном напону. Када се правоугаони напон пропусти кроз нискофреквентни филтер састављен од кондензатора и калемова, добија се жељени једносмерни напон на излазу. У суштини, електронски баласт представља класичан AC/АC енергетски претварач који претвара мрежни напон у напон друге (више) фреквенције, тј. обезбеђује наизменичну струју више фреквенције за рад сијалице. Управо су фреквенција и облик излазног напона претварача електронског баласта одлучујући у избору одговарајућег типа баласта за одговарајући тип HID извора. Структура типичног електронског баласта са 3 функционална блока приказана је на слици 2.2. Слика 2.2. Тростепени електронски балласт Први блок има функцију исправљача улазног наизменичног напона у константан једносмерни напон, корекцију фактора снаге (PFC блок је заправо прекидачки подизач напона), али и ограничења виших хармоника струје. Често се у склопу првог блока може наћи и филтер за отклањање електромагнетних сметњи (ЕМI филтер). Други блок је високофреквентни претварач који обара једносмерни напон на излазу из првог блока и обезбеђује регулацију снаге сијалице. Трећи блок представља пуномостни инвертор који даје сијалици струју правоугаоног таласног облика ниске фреквенције (LFCW) која је неопходна за избегавање акустичке резонанције код HID извора. У склопу трећег функционалног блока је и упаљач који обезбеђује одговарајући напон паљења за почетак пражњења у HID изворима. После паљења, упаљач престаје да ствара високонапонске импулсе. Фреквенција правоугаоног излазног напона баласта ка извору светлости је у конкретном случају 130 Hz, а типично се код свих баласта LFSW типа налази у фреквентном опсегу 70-400 Hz (према неким изворима у опсегу 50-500 Hz) у којем су елиминисани стробоскопски ефекат и акустичка резонанција (феномен да се услед периодичне промене улазне снаге јављају флуктуације притиска у запремини гаса у сијалици, а ако је фреквенција снаге једнака или блиска сопственој фреквенцији HID извора, појавиће се путујући таласи притиска. Ови таласи путују према зидовима горионика и одбијају се од њих, што резултује настајањем стојећих таласа великих амплитуда. Овај феномен може изазвати видљива изобличења електричног лука, што за последицу има флуктуације светлости, варијације у температури боје, смањени животни век сијалице и у неким случајевима пуцање горионика HID извора). Команда за регулацију излазне струје (а последично и снаге извора светлости) стиже са интегрисаног контролера који комуницира са баластом путем једног од два интерфејса интегрисана у баласту дигиталног DALI или аналогног 1-10 V интерфејса. Сви претварачки уређаји који се појављују у електричним колима електронских баласта другачије се називају чопери или импулсни регулатори једносмерног напона ( boost или buck претварачи две основне конверторске топологије). Они претварају једносмерни напон у једносмерни напон променљиве средње вредности (та вредност се регулише), а такође претварају енергију једних карактеристика у енергију других карактеристика (нпр. више фреквенције). Заправо, функција чопера у једносмерним колима је еквивалентна функцији трансформатора у наизменичним колима.

2.4 Основне карактеристике LED извора светлости Диода је полупроводничка компонента која дозвољава проток електричне струје у једном смеру без отпора (или уз веома мали отпор) док у супротном смеру представља бесконачан (или веома велики) отпор. Диоде се производе углавном од полупроводничких елемената (SI, Ge), а њихов рад је базиран на формирању PN споја који настаје формирањем две зоне (две полупроводничке плочице) у кристалу полупроводничког материјала (слика 2.3.). На једној страни линије која дели те две зоне, чисти полупроводнички елемент (нпр. четворовалентни силицијум) је допиран са веома малом количином тровалентног елемента из III групе периодичног система елемената чиме настаје полупроводник P-типа (слободне шупљине - носиоци позитивног наелектрисања), док је на другој страни линије додата мала количина петовалентног елемента из V групе периодичног система елемената чиме настаје полупроводник N-типа (слободни електрони - носиоци негативног наелектрисања). Када се првобитно формира PN спој, слободни електрони из N-допиране области се дифузно крећу ка P- допираној области која обилује шупљинама. Када слободни електрони попуне шупљине, неутралишу се два носиоца наелектрисања. Област око PN споја (познатија као област просторног товара) остаје без слободних носилаца наелектрисања и понаша се као изолатор. Међутим, област просторног товара се не шири бесконачно. За сваки електрон који попуни једну шупљину у P-делу остаје у N-делу један позитивно наелектрисан донорски јон. Како овај процес напредује и све је више позитивних јона у N-делу, расте јачина електричног поља кроз област просторног товара која успорава и на крају потпуно зауставља даљи ток електрона. Ако се доведе спољашњи напон на контакте диоде истог поларитета као и електрично поље, област просторног товара се и даље понаша као изолатор спречавајући проток струје (у PN споју електрична струја може да тече од P-електроде (аноде) ка N-електроди (катоди), али не и у супротном смеру). Слика 2.3. Принцип рада LED извора LED технологија је прешла далек пут од индикаторских лампица до респектабилног извора светлости који све више своју примену налази и у најзахтевнијим инсталацијама јавног осветљења. Од 1906. године када је Henry Joseph Round пријавио појаву електролуминисценције (оптички и електрични феномен где чврста тела емитују светлост када се налазе у јаком електричном пољу или када се кроз њих пропусти струја) експериментишући са силицијум карбидом (SiC), преко 1962. године када је америчка компанија General Electric на тржиште избацила прву црвену LED светлосне искористивости 0.1 lm/w, стигло се и до прекретничке 1993. године када је јапанска компанија Nichia (предвођена инжењером Shuji Nakamurom који је за овај изум добио Нобелову награду за физику 2014. године) избацила на тржиште прву плаву ЛЕД високе сјајности (тзв. High Brightness LED), светлосне искористивости (4-10) lm/w. Као директна последица настанка плаве LED, већ 1996. године иста компанија избацује на тржиште прву белу LED светлосне искористивости 5 lm/w, тако што на плаву LED додаје завршни слој од белог (жутог) фосфора. Управо овај метод добијања диоде која генерише светлост беле боје (добијене конверзијом плаве боје светлости у фосфору тзв. phosphor conversion white LED) је онај који је највише заступљен код израде високоефикасних диода (тзв. High Power LED) због једноставности израде и значајно бољег индекса репродуције боје од оних који се добијају применом других метода генерисања беле светлости. Пре него што се представе основне карактеристике LED извора светлости, важно је напоменути да је данас најзаступљенији модуларни концепт у LED светиљкама за ЈО (више чипова редно везаних на штампаној плочи, истих оптичких карактеристика тзв. принцип адитивности где се појединачни флуксеви чипова сабирају, а светлосна расподела комплетног модула остаје иста као и она код појединачног чипа). Сем силиконске капсуле која представља примарну оптику сваког LED чипа, у случају високоефикасних диода постоји обично и додатно пластично сочиво (израђено од PММА или PC) као секундарна оптика која дефинише светлосну расподелу LED чипа, а последично и комплетног модула (слика 2.4.). Та секундарна оптика се углавном испоручује као плоча са више изливених сочива која прекривају све чипове (или део чипова) у модулу, а ређе и као засебна сочива за сваки појединачни чип. LED је полупроводнички елемент који се израђује у облику компоненте која се полаже на неку површину (Surface Mounted Device SMD LED) или се инсертује ( убада ) у неко коло 5 mm LED (Слика 2.4.).

Слика 2.4. Типови LED: а) SMD LED; б) 5 mm LED Чип је повезан са електродама путем златне жице, а обично се налази унутар полулоптастог рефлектора који служи да умањи рефлексију на преласку из једне средине у другу (диода-ваздух) и повећа количину емитованих фотона (сви полупроводници коришћени за израду LED имају висок индекс преламања па је потребно да зраци буду блиски управним да се светлост не би рефлектовала назад ка полупроводнику и тиме повећала температуру и смањила ефикасност диоде). Диода је затворена у омотачу израђеном од епоксидне или силиконске смоле, а може бити снадбевена и са пластичним сочивом, у случају 5 mm диоде омотач од епоксидне смоле врши улогу сочива. Први тип конструкције се најчешће користи за израду високоефикасних диода веће снаге, па су због већих напона и струја (а самим тим и виших температура) диоде овог типа опремљене додатним елементом за одвођење топлоте. Високоефикасне диоде су најзаступљеније у светиљкама које се користе у инсталацијама JО. Типична радна струја за ове диоде почиње на 350 mа, за снагу од 1 W (данас струје код чипова новије генерације иду и до 1.5 А или 5 W по чипу). Температура PN споја има директан утицај на електричне и светлосне карактеристике LED, као и на њихов животни век (слика 2.5.). Животни век LED је једно од отворених питања када је реч о овој технологији. Пошто већина LED чипова у експлоатацији још није достигла свој декларисани животни век, не може се са сигурношћу рећи и веровати произвођачима на реч да је он управо онолики колико се тврди. Пошто важећи стандарди (IES LM-80-08) дефинишу тестно време (6000 h или 10.000 h) које је много краће од L70 вредности (време за које светлосни флукс падне на 70 % почетног флукса), користе се методе за екстраполацију кривих дефинисане другим документима (IES TM-21-11). Температура PN споја је функција струје која пролази кроз диоду и температуре амбијента. Светлосни флукс се смањује са порастом температуре споја све док се не достигне максимална температура PN споја (Тј = 150 C), уз напомену да се очекиване нормалне радне температуре PN споја крећу у опсегу 70-120 C (слика 2.5.). Слика2. 5. Зависност светлосног флукса од температуре PN споја Да би се температура PN споја одржала у прихватљивим границама, потребно је смањивати струју са порастом температуре. Уколико се прекорачи максимална дозвољена температура PN споја, то може оштетити полупроводничку структуру диоде што доводи до слабијег провођења. Крива зависности флукса од температуре је изузетно важан податак јер говори о односу између реалног светлосног флукса (тзв. hot lumens ) на радној температури PN споја и светлосног флукса у лабораторијским условима на температури PN споја од 25 C (тзв. cold lumens ). Приближно 40 % од укупне енергије диоде се претвара у светлост, што значи да се 60 % енергије претвара у топлоту. 2.5 Основне карактеристике LED драјвера Радни напон LED је директна функција радне струје (логаритамски повезан са њом), али и температуре PN споја (пада са порастом температуре). Типичан напон беле LED веће снаге, у зависности од произвођача, полупроводничког материјала, радне струје и температуре PN споја, мења се у опсегу 2.8-4 V. LED драјвер је AC/DC претварач који се напаја са мреже и испоручује редно везаним LED чиповима константну DC струју, обезбеђујући истовремено широк опсег излазног DC напона. LED драјвери такође могу радити и у широком опсегу улазног напона, одржавајући приближно константну снагу на излазу. Типична топологија која се користи код најквалитетнијих ( high-end ) драјвера је тзв. 2-stage topology (двостепени баласт) чија је архитектура приказана на слици 2.6.

Слика 2.6. Типични двостепени LED драјвер Исто као и код електронских баласта, први PFC блок је прекидачки подизач напона ( boost претварач) који има функције исправљача улазног наизменичног напона у константан једносмерни напон (Грецов спој), корекције фактора снаге и ограничења виших хармоника струје, а често се у склопу првог блока може наћи и ЕМI филтер за отклањање електромагнетских сметњи. Други блок је високофреквентни (10 khz - 1 МHz) прекидачки спуштач напона ( buck претварач) који претвара једносмерни напон од 400 VDC на изласку из PFC блока у константну струју. Обично DC-DC претварачи (тзв. чопери ) обезбеђују константан напон на излазу, а за потребе високоефикасних LED је неопходно обезбедити константну струју на излазу из претварача. Да би се искористила главна предност LED технологије која се састоји у континуалној регулацији светлосног флукса (снаге) LED извора у опсегу 1-100 % са тренутним одзивом, у електрично коло стандардног LED драјвера најчешће се додају интерфејси (комуникацијски модули) за димовање који обезбеђују екстерну регулацију са димерима или, што је од значаја са анализу, са контролерима светиљки који комуницирају са LED драјвером путем неког од општеприхваћених стандарда у техници осветљења код диода већих снага то су најчешће DALI или 1-10V протокол. DALI (Digital Addressable Lighting Interface) је дигитални комуникацијски протокол створен од стране најпознатијих светских компанија (Philips, Osram...) у циљу централне контроле система осветљења у зградама као и бољег повезивања са комплекснијим контролним системима. Овај протокол је пре свега усмерен ка унутрашњем осветљењу, али је у последњих неколико година своју примену нашао и у јавном осветљењу. Систем је двожилни (поларитет није битан) и омогућава двосмерну комуникацију (контролер може да комуницира са појединачним LED драјверима и добија од њих повратне информације), а DALI контролер може управљати са до 64 појединачна канала (адресе) у једном колу (у јавном осветљењу то није од значаја ретко се захтева да контролер управља са више од 2 канала (адресе), ако нпр. један контролер управља са две светиљке постављене на истом стубу ЈО (сви драјвери у једној светиљци имају исту адресу)). 1-10 V је аналогни комуникацијски протокол и представља једну од најдуже коришћених техника контроле где се регулацијом контролног DC напона (1-10 V DC или 0-10 V DC) на улазу у драјвер регулише излазни флукс (снага) у одређеном (приближно линеарном) односу. Ово је веома једноставан метод, те је захваљујући томе опстао све до данас (грешка се код њега може установити волтметром). 3 ПОРЕЂЕЊЕ СВЕТЛОСНЕ ЕФИКАСНОСТИ LED И HID СВЕТИЉКИ Ако је веровати произвођачима LED чипова, LED технологија се крупним корацима приближава максималној теоретској светлосној искористивости за беле LED добијене конверзијом плаве боје светлости у фосфору стручна литература даје опсег од 250-300 lm/w. Такође, увидом у ове вредности и познавајући светлосне ефикасности натријумових извора високог притиска као још увек најзаступљенијих извора у јавном осветљењу (светлосна искористивост у опсегу од 90 lm/w до 140 lm/w за изворе снаге од 70 W до 400 W код реномираних произвођача), могло би се погрешно закључити да су LED извори већ годинама уназад право решење за инсталације јавног осветљења. LED светиљка представља интегрисан систем у којем излазни светлосни флукс (светлосна ефикасност) зависи од електричних, оптичких и термичких карактеристика система у којем су две основне компоненте LED модул (више редно везаних LED чипова на штампаној плочи) и LED драјвер (АC/DC претварач који LED модулима испоручује константну DC струју). Ефикасност најквалитетнијих LED драјвера (произвођачи Philips, Osram, LG) се обично креће преко 90 % (губици на драјверу не прелазе 10 %). Ефикасност LED оптике (сочива) износи око 85-90 %, а губици на стакленом протектори и губици услед Френелових рефлексија могу ићи и до 10 %. Узеће се да оптичка ефикасност LED светиљке износи око 80 %. Стварна (излазна) светлосна ефикасност LED светиљке (у односу на светлосну ефикасност самог LED чипа) износи 63.36 %. Поред светлосне искористивости извора и светлосне ефикасности (степена искоришћења) светиљке, права ефикасност светиљке за осветљавање саобраћајница зависи и од величине оног дела светлосног флукса који се израчи на жељену површину (површину коловоза) слика 3.1. Слика 3.1. Контрола светлосне расподеле код HID и LED светиљки

Анализирајући изолукс дијаграме приказане на слици 3.3. за типичне HID и LED светиљке (на левој слици за HID светиљку су приказане и К-криве као најбољи показатељ дела светлосног флукса који је усмерен према коловозу), може се закључити да већи део светлосног флукса извора падне на површину коловоза у случају LED светиљки (преко поларних дијаграма је исцртана испрекидана црвена линија која представља ивице коловозне површине). Може се констатовати да у случају натријумових извора око 50 % флукса извора падне на површину коловоза, док је у случају LED тај проценат виши и износи око 70 %. Мора се рећи да је овакав резултат, иако у корист LED технологије, у потпуној супротности са агресивном пропагандом којој је (стручна) јавност била изложена последњих година, где се чак тврдило да је LED технологија толико супериорна да је с LED светиљкама могуће мењати натријумове светиљке и до четвороструко веће снаге. Нажалост, LED кампања је била тако интензивна да су заиста многи поверовали у ове наводе, нажалост чак и један део стручне јавности. 4 ПРЕНАПОНИ У ИНСТАЛАЦИЈАМА СА LED СВЕТИЉКАМА Према стандардној дефиницији Међународне електротехничке комисије (IEC), под пренапоном се подразумева било које повећање напона између две тачке које ствара електрично поље између њих тако да оно може бити опасно по оштећење изолације. Пренапон представља напон између фазног проводника и земље или између фаза, чија темена вредност прелази одговарајућу темену вредност највишег напона опреме (највиша дозвољена вредност радног напона која сме да се појави у нормалном погону у мрежи). Пренапони се према узроку настанка могу поделити на два основна типа: спољашњи или атмосферски пренапони, унутрашњи пренапони. Пошто је део електричне мреже из којег се напаја инсталација јавног осветљења најчешће независан и раздвојен од осталих потрошача, атмосферски пренапони представљају најчешћи проблем за инсталације са LED светиљкама. Конкретно, ако се анализира искључиво инсталација јавног осветљења, може се констатовати да пренапони на LED светиљкама настају најчешће из 4 разлога: Директан удар грома у светиљку или напојну, Удар грома у близини светиљке, Склопне манипулације (укључења/искључења) и промене оптерећења у енергетској мрежи, Пренапони услед електростатичког пражњења. 5 ПРЕНАПОНСКА ЗАШТИТА Пренапонска заштита на ниском напону се спроводи применом принципа координације изолације (ограничавања пренапона), што заправо обухвата избор електроизолационих карактеристика неког уређаја у зависности од начина и места његове употребе. Постоје два начина ограничавања пренапона: Сопствено ограничење електричног система: због карактеристика самог система може се усвојити да ће висине очекиваних транзијентних пренапона остати испод једне јасно одређене границе, Заштитно ограничење: због примене специјалних уређаја за ограничење пренапона може се усвојити да ће висине очекиваних транзијентних пренапона остати испод једне јасно одређене границе. 5.1 Уређаји пренапонске заштите Уређаји пренапонске заштите (одводници пренапона) су уређаји који садрже нелинеарне отпорнике везане према земљи, и који при наиласку пренапонског таласа смањују отпорност одводећи део енергије у земљу. Када пренапонски талас прође, ови уређаји поново повећавају своју отпорност (импедансу) на првобитну вредност. Уређаји пренапонске заштите могу се поделити на два основна типа: уређаји напонски прекидног типа, уређаји напонски ограничавајућег типа. Треба поменути и да ефикасност пренапонске заштите зависи од удаљености (дужине кабла) између заштитног уређаја и уређаја који се штити (светиљке), али овај рад се тиме неће бавити јер сви реномирани произвођачи светиљки обезбеђују неки вид интегрисане пренапонске заштите (LED драјвери су често конструисани да могу да пруже одређену заштиту, док се у случају строжијих захтева уграђују додатне SPD јединице). 5.2 Уређаји пренапонске заштите у LED светиљкама Према стандарду IEC 61643-11:2007, постоје 3 типа уређаја пренапонске заштите, што је већ поменуто у опису стандардних тестова за C категорију изложености: Тип 1 штити електричну инсталацију од директних пренапонских удара, карактерише га струјни талас 10/350 μs, Тип 2 спречава ширење пренапона у електричној инсталацији и штити потрошаче, карактерише га струјни талас 8/20 μs, и Тип 3 користи се за локалну заштиту осетљивих потрошача, карактерише га комбинација напонског таласа 1.2/50 μs и струјног таласа 8/20 μs. Постоји доста уређаја на тржишту чија конструкција представља комбинацију неких од ових типова, али највећи број уређаја пренапонске заштите припада Типу 3. Треба напоменути да ови уређаји не штите само светиљке са LED изворима, већ и оне са другим типовима извора (флуо цеви, HID) које користе електронске предспојне уређаје. Многи LED драјвери већ имају интегрисану заштиту и до 4 kv за оба режима али је то и даље недовољно па се препоручује уградња додатних SPD уређаја. Уколико се у светиљкама не налази уређај пренапонске заштите, врло је вероватно да ће се десити квар на LED драјверу и/или LED модулу.

Већина SPD уређаја који се користе у LED светиљкама су предвиђени за паралелну везу са LED драјвером. Међутим, када овакав уређај прегори или заврши свој животни век, он испада из електричног кола и светиљка наставља несметано да ради. Ово значи да не постоји информација о квару уређаја пренапонске заштите, као и да светиљка остаје незаштићена у случају наредног пренапонског удара. Према стандарду IEC 61643, сваки уређај пренапонске заштите мора имати уграђену индикаторску лампицу на основу које ће се знати тренутни статус уређаја. Код редне везе се са испадањем SPD уређаја из рада (прегоревање или крај животног века) прекида електрично коло светиљке која се искључује. Овај начин везивања даје информацију о прекиду рада уређаја ради његове замене, али и спречава да неки наредни пренапонски талас уништи LED коло (пре свега драјвер). Интерес за редним везивањем уређаја пренапонске заштите рапидно расте, пре свега јер је много јефтиније заменити само SPD него комплетну светилјку. 6 ЗАКЉУЧАК У скорије време, извори високог притиска са електричним пражњењем у гасовима (тзв. HID извори - најзаступљенији су натријумови и метал халогени извори високог притиска) полако губе примат, пре свега у инсталацијама унутрашњег осветљења, али и у инсталацијама спољног осветљења (индустријско, спортско, амбијентално, декоративно, тунелско и улично осветљење). LED технологија се током последње деценије наметнула као озбиљна конкуренција постојећим технологијама коришћеним у техници осветљења, толико да се већ сматра незамењивом у декоративном и сценском осветљењу због природе светлости коју емитују LED чипови (укључујући и монохроматску светлост), тренутног стартовања (за разлику од извора са електричним пражњењем у гасовима, којима је неопходно неколико минута да достигну номиналне радне услове) и могућности боље контроле оваквих извора (лакша и бржа регулација интензитета и боје светлости). Због брзог развоја LED технологије и због њихових предности, HID светиљке се полако повлаче из употребе а њихово место заузимају LED светиљке због своје економичности, дужег века трајања, ефикаснија регулација светлосног флукса и снаге, тренутан одзив приликом укључења и димовања светиљки, висок индекс репродукције боје и других предности на HID светиљке. Приликом пројектовања уличне LED расвете неопходно је увођење пренапонске заштите. Постоје три типа пренапонске заштите. Такође, доста уређаја на тржишту користи заштиту чија конструкција представља комбинацију неких од ових типова, али највећи број уређаја пренапонске заштите припада Типу 3. Треба напоменути да ови уређаји не штите само светиљке са LED изворима, већ и оне са другим типовима извора (флуо цеви, HID) које користе електронске предспојне уређаје 7 ЛИТЕРАТУРА [1] Андреј Ђуретић, Техно-економска анализа светлосних извора у инсталацијама јавног осветљења као основ за одређивање оправданости замене натријумових сијалица високог притиска LED изворима, Докторска дисертација, Факултет техничких наука, Косовска Митровица. [2] Костић МБ, Водич кроз свет технике осветљења, Minel-Schreder, Београд, 2000. [3] Трифуновић Ј., Технички, економски и еколошки фактори који утичу на дефинисање оптималне стратегије за масовно увођење компактних флуорецентних извора светлости у Србији, Магистарски рад, Електротехнички факултет, Београд, 2008. [4] Ђуретић А., Истине и заблуде о LED технологији, DOS, Саветовање 2007, Копаоник, 2007. [5] LED за осветљење и сигналне апликације, Брисел 2006 [6] LED академија, OMS Lighting Ltd., 2015. [7] White SMD LED H35C1 series 3535 G2, Product Family Datasheet, LG Innotek, 2015 [8] OSRAM LED Fundamentals: Driving LEDs Switch Mode drivers, OSRAM presentation, 2011. [9] OSRAM LED Fundamentals: Driving LEDs AC-DC Power Supplies, OSRAM presentation, 2012. [10] LED Roadway Luminaires Evaluation, A National University Transportation Center at Missouri University of Science and Technology, Feb. 2012. [11]IEEE C62.41.2, Recommended Practice on characterization of Surges in Low-Voltage (1000 V and less) AC Power Circuits ), 2002. [12] Protecting LED systems in accordance with IEEE&ANSI C62.41,2, Philips, 2011., zvanični sajt Philips Lighting [13] Предавања из предмета Технике високог напона, ЕТФ у Београду, 2006. [14] Seattle LED adaptive lighting-study, Clanton & Associates, Inc., May 29, 2014, [15] Assessment of LED Technology in Ornamental Post-Top Luminaires, Host Site: Sacramento, California, Prepared for the U.S. Department of Energy by Pacific Northwest National Laboratory, Dec. 2011. [16] PISE-A110A 110W Output Power, LG datasheet, LGInnotek, 2014., [17] http://www.elektroenergetika.info/tvn-uvod.pdf [18] http://en.wikipedia.org/wiki/gas-discharge_lamp [19] http://en.wikipedia.org/wiki/sodium-vapor_lamp [20]http://m.littelfuse.com/~/media/electronics/design_guides/varistors/littelfuse_led_lighting_spd_module_design_and_installa tion_guide.pdf.pdf