Un altro approccio all'automazione degli edifici, simile a DALI, è l'utilizzo del sistema di illuminazione KNX, nato in Europa e con sede a Bruxelles. Dispositivi di diversi produttori possono interagire e funzionare senza problemi perché tutti i prodotti vengono sottoposti a rigorosi test da un laboratorio di collaudo indipendente per garantirne l'interoperabilità. La Tabella 1 è un grafico comparativo tra KNX e DALI, che mostra come il sistema KNX superi DALI in termini di prestazioni.
Tabella 1: Sistema di illuminazione diretta KNX (a sinistra) vs. Sistema KNX con DALI (a destra)
Livello minimo di attenuazione:
l'occhio umano non percepisce le variazioni del livello di luce in modo lineare e si verificano lievi variazioni nella percezione tra gli individui. Questa risposta si traduce in una differenza tra i livelli di luce misurati e percepiti, come mostrato nella Figura 1.
Figura 1: Luce percepita vs. Luce misurata. Fonte: IESNA Lighting Handbook, 9a edizione con modifiche.
Ci sono tre curve di attenuazione da osservare: lineare, DALI e il log del database dell'applicazione ETS del driver MEAN WELL PWM-KN. La curva lineare fornisce l'output del driver come comando inviato dal pulsante. La curva DALI si basa sulla formula specificata nello standard DALI, che offre all'utente un'esperienza di attenuazione eccellente. Questo perché la differenza di luce tra i livelli è progettata per essere costante e il livello minimo di attenuazione è dello 0,1% (equivalente al 3% di luce percepita) secondo lo standard DALI. La curva logaritmica fornisce la risposta logaritmica. È opportuno notare che l'output minimo della curva logaritmica fornisce solo lo 0,01% (equivalente all'1% della luce percepita), il che apre possibilità per alcune applicazioni in cui è richiesta una bassa luminescenza. L'utente è libero di selezionare una di queste tre curve per ottenere il risultato migliore.
Figura 2 Tre curve di attenuazione selezionabili per il driver MEAN WELL PWM-KN.
Il test delle prestazioni di attenuazione effettuato utilizzando la striscia LED da 24 V è mostrato in Figura 3. Dimostra che una bassa intensità luminosa si ottiene utilizzando la curva logaritmica del driver MEAN WELL PWM-KN, che fornisce un risultato migliore rispetto al driver DALI. È adatto per alcune applicazioni in cui è richiesta un'intensità luminosa molto bassa (ad esempio, per i cinema).
Figura 3 Risultato del test delle prestazioni di regolazione: 0,01% (a sinistra) vs. 0,1% (a destra) uscita del driver KNX e DALI rispettivamente dallo stesso comando di regolazione.
La regolazione a tensione costante delle lampade a LED si ottiene generalmente tramite PWM (modulazione di larghezza di impulso), regolando il duty cycle della corrente, il che comporta variazioni nella corrente media. Il PWM è efficace per le precise esigenze di regolazione della luminosità, consentendo di gestire elevati rapporti di attenuazione ad alta frequenza per evitare sfarfallio e effetto stroboscopico, mantenendo al contempo un impatto minimo sulla temperatura di colore del LED. I driver LED DALI hanno una frequenza di uscita fissa di diverse centinaia di hertz, a seconda del progetto del produttore. Un design a frequenza più elevata è preferibile, tuttavia ciò compromette l'affidabilità del prodotto perché si verificano maggiori perdite di commutazione nel componente driver. Il driver PWM MEAN WELL KNX ha un design esclusivo e la frequenza di uscita può essere regolata dall'utente tra 200 Hz e 4000 Hz. Evita frequenze inferiori a 80 Hz, alle quali l'occhio umano percepisce uno sfarfallio visibile. Nel frattempo, la frequenza PWM di 4000 Hz soddisfa non solo lo standard IEEE 1789-2015, fissato a 3000 Hz, ma anche il requisito SVM (misurazione della visibilità stroboscopica) per il nuovo Eco-design, che entrerà in vigore il 1° settembre 2021 nel mercato europeo. La formula SVM fornisce lo spettro ponderato riassuntivo per tutte le componenti di frequenza fino a 2000 Hz, il che significa che il PWM a 4000 Hz soddisfa questi requisiti.
Dove Ci è l'ampiezza relativa della i-esima componente di Fourier; Ti è la soglia di visibilità per l'effetto stroboscopico di un'onda sinusoidale alla frequenza della i-esima componente di Fourier.
Equazione 1: Formula per il requisito di misurazione della visibilità stroboscopica dell'Eco-design in vigore dal 1° settembre 2021.
Utilizzo del driver LED a tensione costante KNX:
Presentiamo le quattro applicazioni per l'utilizzo di questi driver LED. In primo luogo, per le strisce LED (le più comuni). In secondo luogo, è adatto alle tradizionali lampade a 12 V CA, ma con tecnologia LED. È anche compatibile con le lampade LED a 24 V CC disponibili in commercio. Infine, è possibile utilizzare un convertitore CC/CC aggiuntivo per controllare la lampada LED a corrente costante. Analizziamo prima l'utilizzo delle strisce LED.
Dopo la programmazione ETS, il controller viene posizionato nella sua sede definitiva e la striscia LED viene collegata all'uscita del driver. Il cavo KNX viene quindi collegato per la ricezione dei telegrammi, seguito da un collegamento alla rete elettrica a 230 V CA. Quando il driver riceve un comando da un pulsante o da qualsiasi altro dispositivo di input KNX, la luce viene controllata per accendersi, spegnersi o attenuarsi.
La Figura 4 mostra una striscia LED.
La seconda applicazione prevede l'utilizzo di una lampada LED a 12 V CA per l'illuminazione spot. I vantaggi sono: la sostituzione della lampada alogena a bassa tensione, il che significa che anche l'utente finale può sostituirla senza problemi di sicurezza; una lunga durata; e opzioni di dimmerazione. Il metodo convenzionale per controllare queste lampade in un sistema KNX è quello di utilizzare un dimmer a taglio di fase insieme a un trasformatore elettronico. Un sistema di questo tipo è complesso e costoso. Vorremmo proporre un nuovo approccio per l'utilizzo di queste lampade a LED con la serie MEAN WELL KN PWM.
Il collegamento è molto semplice. Anzi, è possibile collegare più lampade in parallelo. Si noti che è necessario programmare la funzione di accensione/spegnimento del controller solo se si utilizzano lampade non dimmerabili. Le lampade non dimmerabili sono contrassegnate da un simbolo riportato sulla confezione o descritto nella scheda tecnica della lampada. Per le lampade dimmerabili, il controller può essere programmato per gestire sia l'accensione/spegnimento che la regolazione della luminosità. L'intervallo di regolazione dipende anche dal tipo di lampada e l'utente può regolare il driver per ottenere prestazioni ottimali utilizzando il software ETS.
Figura 5 Metodo tradizionale: LED a 12 V CA (a sinistra); Metodo di pilotaggio diretto KNX (a destra)
La terza applicazione prevede l'utilizzo di un apparecchio di illuminazione a LED a 24 V CC per l'illuminazione spot. I vantaggi sono simili a quelli dei metodi a 12 V CA descritti in precedenza, con la differenza che la tensione è di 24 V CC, il che si traduce in minori perdite di corrente lungo il cavo. È possibile utilizzare un driver LED a 24 V CC per eseguire le funzioni di accensione/spegnimento e dimmerazione. È inoltre possibile collegare in parallelo diversi apparecchi di illuminazione.
Figura 6 Driver LED KNX con apparecchi di illuminazione a LED da 24 V CC.
L'applicazione finale prevede l'utilizzo di un modulo o di una lampada LED a corrente costante, che richiede un convertitore CC/CC aggiuntivo tra il driver a tensione costante e il LED. MEAN WELL offre a questo scopo le serie LDD, LDB e LDH, a seconda che sia richiesta la modalità step-up o step-down. È inoltre possibile collegare più lampade in parallelo.
Figura 7 Driver KNX per l'utilizzo con pannelli LED a corrente costante + convertitore CC/CC
Conclusione:
Questo articolo descrive la superiorità del sistema di illuminazione KNX rispetto a DALI e i vantaggi ottenibili con un driver KNX a tensione costante. Il driver LED a tensione costante MEAN WELL serie PWM-KN rappresenta una soluzione ideale, non solo perché evita l'incompatibilità tra il gateway DALI e il driver, ma anche perché offre numerose funzionalità aggiuntive a vantaggio del sistema di illuminazione. Inoltre, la semplificazione del sistema elimina la necessità di un trasformatore, come avviene tradizionalmente, con conseguente riduzione dei costi.
Autore: Wen Wu, Product Manager di MWEU
