Outra abordagem à automação de edifícios, semelhante ao DALI, é a utilização da iluminação KNX, que teve origem na Europa e tem sede em Bruxelas. Os dispositivos de diferentes fabricantes podem interagir e funcionar perfeitamente, uma vez que todos os produtos passam por testes rigorosos realizados por um laboratório neutro para garantir a interoperabilidade. A Tabela 1 apresenta um gráfico comparativo entre o KNX e o DALI, mostrando como o sistema KNX supera o DALI.
Tabela 1: Sistema de Iluminação Direta KNX (esquerda) vs. Sistema KNX com DALI (direita)
Nível Mínimo de Escurecimento:
O olho humano não percebe as alterações do nível de luz de forma linear, e ocorrem pequenas variações na perceção entre os indivíduos. Esta resposta resulta numa diferença entre os níveis de luz medidos e percebidos, como se pode observar na Figura 1.
Figura 1: Luz Percecionada vs. Luz Medida. Fonte: Manual de Iluminação da IESNA, 9ª Edição, com modificações.
Há três curvas de escurecimento a ter em conta: linear, DALI e o registo da base de dados de aplicações ETS do driver PWM-KN da MEAN WELL. A curva linear fornece a saída do driver de acordo com o comando enviado pelo botão. A curva DALI baseia-se na fórmula especificada na norma DALI, que proporciona ao utilizador uma excelente experiência de escurecimento. Isto porque a diferença de luz entre os níveis é projetada para ser constante, e o nível mínimo de escurecimento é de 0,1% (equivalente a 3% de luz percebida), de acordo com a norma DALI. A curva logarítmica fornece a resposta logarítmica. De notar que a saída mínima da curva logarítmica fornece apenas 0,01% (equivalente a 1% de luz percebida), o que abre possibilidades para algumas aplicações onde é necessária baixa luminosidade. O utilizador pode selecionar uma destas três curvas para obter o melhor resultado.
Figura 2. Três curvas de regulação selecionáveis para o driver MEAN WELL PWM-KN.
O teste de desempenho de regulação realizado com a fita LED de 24 V é apresentado na Figura 3. Observa-se que é conseguida uma baixa intensidade luminosa através da curva Log do driver MEAN WELL PWM-KN, que apresenta um resultado superior ao do driver DALI. É adequado para algumas aplicações que exigem uma intensidade luminosa muito baixa (por exemplo, em cinemas).
Figura 3. Resultado do teste de desempenho de regulação: 0,01% (esquerda) vs. 0,1% (direita) da saída do driver KNX e DALI, respetivamente, a partir do mesmo comando de regulação.
A regulação de tensão constante nas lâmpadas LED é geralmente feita através de PWM (modulação por largura de pulso), que ajusta o ciclo de trabalho da corrente, resultando em alterações da corrente média. O PWM é eficaz para satisfazer os requisitos de regulação precisa, permitindo lidar com elevadas taxas de regulação a uma frequência mais elevada para evitar a cintilação e o efeito estroboscópico, mantendo efeitos mínimos na temperatura de cor do LED. Os drivers LED DALI têm uma frequência de saída fixa de algumas centenas de hertz, dependendo do design do fabricante. Um projeto com uma frequência mais elevada é preferível, no entanto, isto compromete a fiabilidade do produto devido às maiores perdas de comutação no componente do driver. O driver PWM KNX da MEAN WELL tem um design único, e a frequência de saída pode ser ajustada pelo utilizador entre 200 Hz e 4000 Hz. Evita frequências abaixo dos 80 Hz, nas quais o olho humano percebe a cintilação visível. No entanto, a frequência PWM de 4000 Hz satisfaz não só a norma IEEE 1789-2015, que foi definida em 3000 Hz, mas também o SVM (medição de visibilidade estroboscópica) para o novo Ecodesign, que entrará em vigor a 1 de setembro de 2021 no mercado europeu. A fórmula SVM fornece o espectro ponderado resumido para todos os componentes de frequência até 2000 Hz, o que significa que o PWM de 4000 Hz cumpre estes requisitos.
Onde Ci é a amplitude relativa da i-ésima componente de Fourier; Ti é o limiar de visibilidade para o efeito estroboscópico de uma onda sinusoidal à frequência da i-ésima componente de Fourier.
Equação 1: Fórmula para o requisito de medição de visibilidade estroboscópica do Ecodesign em vigor a partir de 1 de setembro de 2021.
Utilização do driver de LED de tensão constante KNX:
Apresentamos quatro aplicações para a utilização destes drivers de LED. Primeiro, para as fitas LED (as mais comuns). Em segundo lugar, é adequado para lâmpadas tradicionais de 12 V CA, mas com tecnologia LED. É também compatível com lâmpadas LED de 24V CC disponíveis comercialmente. Por fim, pode ser utilizado um conversor CC/CC adicional para controlar a lâmpada LED de corrente constante. Vamos discutir primeiro a utilização de fitas LED.
Após a programação ETS, o controlador é colocado na sua posição final e a fita LED é ligada à saída do driver. O cabo KNX é então ligado para receção de telegramas, seguido de uma ligação à rede elétrica de 230V CA. Quando o driver recebe um comando de um botão ou de qualquer outro dispositivo de entrada KNX, a luz é controlada para ligar, desligar ou ter a sua intensidade reduzida.
A Figura 4 mostra uma fita LED.
A segunda aplicação é a utilização de uma lâmpada LED de 12V CA para iluminação pontual. Os benefícios são: substituição da lâmpada de halogéneo de baixa tensão, o que significa que até o utilizador final pode substituí-la sem preocupações de segurança; longa vida útil; e opções de regulação. A forma convencional de controlar estas lâmpadas num sistema KNX é utilizar um dimmer de corte de fase juntamente com um transformador eletrónico. Um sistema como este é complexo e dispendioso. Gostaríamos de propor uma nova abordagem para a utilização destas lâmpadas LED com a série MEAN WELL KN PWM.
A ligação é muito simples. Melhor ainda, várias lâmpadas podem ser ligadas em paralelo. Note que só precisa de programar a função de ligar/desligar do controlador se estiver a utilizar lâmpadas não dimerizáveis. As lâmpadas não dimerizáveis possuem um símbolo que é apresentado na embalagem ou descrito na folha de dados da lâmpada. Para lâmpadas dimerizáveis, o controlador pode ser programado para executar as funções de ligar/desligar e de regulação. A gama de regulação também depende do tipo de lâmpada, e o utilizador pode ajustar o driver para obter um desempenho ideal utilizando o software ETS.
Figura 5. Método tradicional: LED de 12 V CA (esquerda); Método de acionamento direto KNX (direita).
A terceira aplicação utiliza uma luminária LED de 24 V CC para iluminação pontual. Os benefícios são semelhantes aos dos métodos de 12 V CA descritos anteriormente, com a diferença de que a tensão é de 24 V CC, resultando numa menor perda elétrica ao longo do cabo. É possível utilizar um driver LED de 24 V CC para realizar as funções de ligar/desligar e de regulação. Várias luminárias também podem ser ligadas em paralelo.
Figura 6: Driver LED KNX com luminárias LED de 24 VCC.
A aplicação final é a utilização de um módulo ou lâmpada LED de corrente constante, que requer um conversor CC/CC adicional entre o driver de tensão constante e o LED. A MEAN WELL oferece as séries LDD, LDB e LDH para este fim, dependendo se é necessário o modo elevador ou abaixador de tensão. Várias lâmpadas também podem ser ligadas em paralelo.
Figura 7: Driver KNX para utilização com painéis LED de corrente constante + conversor DC/DC
Conclusão:
Este artigo descreve como o sistema de iluminação KNX é superior ao DALI e quanto mais se pode alcançar com um driver KNX de tensão constante. O driver LED de tensão constante da série PWM-KN da MEAN WELL é uma solução perfeita, não só evitando a incompatibilidade entre o gateway DALI e o driver, mas também oferecendo muitas outras características que beneficiam o sistema de iluminação. Além disso, o sistema é simplificado pela eliminação da necessidade de um transformador, como é tradicional, resultando em custos reduzidos.
Autor: Wen Wu, Gestor de Produto da MWEU
