Los LED se “promocionan” ampliamente como la solución perfecta para aplicaciones de iluminación porque, en teoría, duran para siempre. Sin embargo, pocas veces se trata uno de sus verdaderos inconvenientes: las medidas de protección de circuito especificadas que pueden hacer o deshacer el diseño. Los dispositivos de protección de circuito se suelen emplear en dos lugares de un sistema de iluminación LED. En la entrada, se debe proteger el rectificador AC ante eventos de elevación de tensión y temperatura. En el otro extremo del circuito, la fila de LED tiene que salvaguardarse ante sobretensiones por descarga electrostática (ESD) y cualquier situación de sobretemperatura. La hilera de LED también necesita ser protegida en caso de fallo de uno de los LED, ya que se encuentran conectados en serie y, por lo tanto, un problema afecta al sistema completo.
La entrada – protección del rectificador de línea AC
El rectificador AC se debería salvaguardar ante sobrecorriente mediante un fusible de línea del tamaño apropiado, este es un requerimiento básico en términos de prevención de incendios. Además, hay que proteger los eventos de sobretensión para ayudar a extender la duración de los equipos con un varistor de óxido metálico (MOV) y, posiblemente, con un diodo de supresión de tensión transitoria (TVS). En proyectos de iluminación industrial, la conmutación de carga inductiva o la conmutación de banco de condensador podrían exponer a los dispositivos de iluminación a sobretensiones transitorias. Un MOV o una red de ellos pueden mantener el voltaje en un nivel aceptable. Los MOV ofrecen una buena relación rendimiento – precio, pero comienzan a perder su efectividad tras varias sobretensiones, lo que hay que tener muy en cuenta. En la actualidad, también se encuentran disponibles MOV con protección ante fuga térmica, como los de la serie 2Pro de TE Connectivity. Estos MOV integran un termistor PTC para ayudar a mantener la temperatura de la superficie de varistor por debajo de +150 °C. Pensando en una farola de LED, si es alcanzada por un rayo, se producirá un pico de tensión transitoria que podría dañar los diodos en el rectificador. En esta situación, se requiere tanto MOV como un TVS. Los diodos TVS ofrecen elevadas prestaciones, pero son costosos, por lo que se necesita una compensación ante el gasto de reemplazar la bombilla. Históricamente, el diodo TVS ha sido una solución ampliamente empleada. Sin embargo, en el actual mercado de protección ESD, el MVL se está convirtiendo en el estándar elegido por los ingenieros. Los reguladores MVL están presentes en muchas aplicaciones, donde dotan de mejoras en rendimiento, (reducción de) tamaño, derating de temperatura y relación calidad / precio con respecto a diodos. Por ejemplo, la familia TDK CeraDiode® se puede emplear con el objetivo de satisfacer los requerimientos de absorción en relación al tamaño del componente. Los CeraDiodes también se comportan favorablemente con respecto a sus características de non-derating de hasta +85 °C. Algunas series específicas alcanzan este non-derating con hasta +125 °C, ofreciendo fiabilidad en un amplio rango de temperatura. También se distinguen por un tiempo de respuesta de
Protección de los LED actuales
En la generación de luz desde cualquier dispositivo de iluminación, hay una tira (o tiras) conectada en serie que está dirigida por una fuente de corriente constante de cualquier tipo. Los factores ambientales como vibración o calor e, incluso, envejecimiento pueden romper los wire bonds del interior del LED, causando un fallo. Como las hileras se unen en serie, esto implica la posibilidad de circuito abierto que, a su vez, provoca que los LED se apaguen. Para impedir esto, existen dispositivos de bypass de LED abierto voltagetriggered que se conectan en cada LED. Así, en caso de que un elemento falle, su dispositivo de bypass cierra el circuito. Estos dispositivos son capaces de reiniciarse automáticamente si el LED se reemplaza o se “arregla” por sí mismo. El principal enemigo de los LED es la elevación de temperatura. Desafortunadamente, se calientan con el uso y, el exceso de calor reduce su duración. Es importante saber que hay algún tipo de mecanismo que reduzca la corriente que llega a un LED, y si este se calienta en exceso, contribuya a refrigerarlo y a preservar la duración. Los métodos para disminuir la corriente cuando crece la temperatura pueden ser tan sencillos como introducir una resistencia de potencia que limite la corriente y disipe el calor. Una mejor opción podría ser un termistor PTC, cuya resistencia se incrementa con altas temperaturas con el objetivo de controlar la corriente forward del LED y, por ende, disminuir la temperatura. Dependiendo de las características del termistor PTC usado, se puede tanto reducir gradualmente la corriente forward con temperatura como apagar completamente el dispositivo a partir de una determinada temperatura. En cualquier caso, el termistor debería montarse lo más cerca posible al LED con la intención de determinar la temperatura ambiente con mayor precisión. Esto se puede conseguir con los termistores PTC chip de montaje en superficie, como la serie PRF15 de Murata, que tiene temperaturas de detección en el rango de -80 a +150 °C, con una tolerancia de ±3 °C. Avnet Abacus cuenta en stock con una amplia gama de soluciones de protección de circuito de fabricantes como AVX, Bel Fuse, Bourns, Eaton, Murata, TDK y Vishay. Si está interesado en obtener mayor información de productos para aplicaciones con LED, siga mi consejo: contacte con su especialista local o visite el apartado “Pregunte al Experto” del blog de Avnet Abacus.
