Controllo digitale dell'illuminazione. Quale scegliere: DALI o KNX?

Il controllo digitale dell'illuminazione comune in Europa, ma anche a livello mondiale, è il DALI (Digital Addressable Lighting Interface). DALI è composto da una serie di standard tecnici nella norma IEC 62386 e la conformità di questi standard garantisce l'interoperabilità di apparecchiature di produttori diversi.

Un altro sistema con il quale è possibile gestire e controllare digitalmente l'illuminazione, oltre che gestire l'automazione di edifici, è lo standard KNX, primo standard di building automation aperto. In questo caso i dispositivi di diversi produttori possono interoperare senza problemi perché tutti i prodotti sono sottoposti a test da parte di un terzo laboratorio di prova neutrale per garantire l'interoperabilità.

Livello di attenuazione minimo: DALI vs. KNX

L'occhio umano non percepisce i cambiamenti nel livello della luce in modo lineare e spesso si verificano lievi variazioni nella percezione tra gli individui. Questa risposta provoca una differenza tra i livelli di luce misurati e percepiti.

Sono selezionabili tre curve di regolazione: Linear, DALI e log, come si trova nel database dell'applicazione ETS per il driver PWM KNX.

La curva lineare fornisce l'output del driver uguale al comando inviato dal pulsante.

La curva DALI invece si basa sulla formula specificata nello standard DALI che offre all'utente un'eccezionale dimmerazione, questo perché la differenza di luce tra i gradini è progettata per essere costante e il livello di attenuazione minimo è dello 0,1% (equivalente al 3% della luce percepita) secondo lo standard DALI.

La curva log fornisce la risposta logaritmica. Vale la pena ricordare che l'output minimo della curva log fornisce solo lo 0,01% (equivalente all'1% della luce percepita) che apre la possibilità ad alcune applicazioni in cui è necessaria una bassa luminescenza.

L'utente è comunque libero di selezionare una di queste tre curve per ottenere il miglior risultato.

Il test delle prestazioni di attenuazione in profondità eseguito utilizzando una striscia LED a 24Vdc, mostra che è possibile ottenere una bassa intensità luminosa migliore utilizzando la curva Log del driver PWM KNX rispetto al driver basato sullo standard DALI.

LA GESTIONE DELL'ILLUMINAZIONE TRAMITE TECNOLOGIA KNX

Frequenza di attenuazione del PWM

Il cambiamento di luce della lampada a LED a tensione costante è generalmente realizzato utilizzando PWM (Pulse Width Modulation) regolando il ciclo di lavoro della corrente che si traduce in cambiamenti alla corrente tipica. PWM è efficace per i precisi requisiti di attenuazione della luce che gestiscono elevati rapporti di regolazione della luminosità a frequenze più elevate per evitare lo sfarfallio della luce e l'effetto stroboscopico, pur mantenendo effetti minimi alla temperatura di colore del LED.

Il driver LED DALI generico ha una frequenza di uscita fissa a diverse centinaia di Hertz a seconda del design dei produttori. Nonostante si preferisca un design a frequenza più elevata, è un compromesso per mantenere l'affidabilità del prodotto a causa della maggiore perdita di commutazione nel componente all'interno del driver.

Il driver PWM KNX ha un design unico secondo il quale la frequenza di uscita può essere modificata dall'utente tra 200Hz e 4000Hz ed evita la frequenza inferiore a 80Hz, per la quale viene rilevato uno sfarfallio visibile dall'occhio umano. La frequenza PWM a 4000Hz soddisfa non solo l'IEEE 1789-2015, ma anche l'SVM (Stroboscopic Visibility Measure) per la nuova progettazione ecocompatibile, che entrerà in vigore nel mercato europeo a partire dal 1° settembre 2021. La formula di SVM fornisce lo spettro ponderato riassunto per tutti i componenti di frequenza fino a 2000Hz, il che significa che PWM a 4000Hz è molto al di là delle preoccupazioni.

In questo caso Ci è l'ampiezza relativa dell'i-esima componente di Fourier; Ti è la soglia di visibilità per l'effetto stroboscopico di un'onda sinusoidale alla frequenza dell'i-esimo componente di Fourier.

Equazione 1: Formula del requisito di misura della visibilità stroboscopica di Ecodesign in dal 1° settembre 2021.

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Applicazioni driver LED a tensione costante KNX

Esistono quattro tipologie di applicazione. Innanzitutto la striscia LED come applicazione tipica. In secondo luogo una lampada di tipo tradizionale da 12Vac, che però utilizza la tecnologia LED (disponibile anche spot LED a 24Vdc). Infine è possibile utilizzare un ulteriore convertitore DC/DC per pilotare una lampada a LED a corrente costante.

Applicazioni della striscia LED

Dopo la programmazione ETS, il driver viene posizionato nel punto finale e la striscia LED è collegata all'uscita del driver. Il cavo KNX viene quindi collegato per la messa in servizio del telegramma seguito dal collegamento alla tensione di rete 230Vac. Quando il driver riceve il comando dal pulsante o da qualsiasi dispositivo di input KNX, la luce viene controllata per accendersi, spegnersi o attenuarsi.

Applicazione per controllo della lampada LED a 12Vac per illuminazione spot

Il vantaggio di questa applicazione sta nel fatto che anche l'utente finale potrebbe sostituire la lampada senza problemi di sicurezza. La base comune dei pin della lampada è GU4, GU5.3, G4 e G53 e il modo convenzionale per pilotare queste lampade nel sistema KNX è utilizzare un dimmer a taglio di fase abbinato ad un trasformatore. La connessione è molto semplice ed è possibile collegare più lampade in parallelo. È necessario programmare la funzione di attivazione e disattivazione del driver solo nel caso in cui vengano utilizzate lampade non dimmerabili. Per la lampada dimmerabile invece, il driver può essere programmato per eseguire funzioni di accensione, spegnimento e regolazione della luminosità. La gamma di dimmerazione dipende anche dal tipo di lampada e l'utente può regolare il driver per adattarlo, ottenendo le migliori prestazioni usando il programma ETS.

Applicazione per controllo della lampada LED a 24Vdc per illuminazione spot

I vantaggi sono simili al 12Vac descritto in precedenza, in aggiunta al fatto che la tensione di pilotaggio è di 24Vdc. È possibile utilizzare il driver LED a 24Vdc per realizzare funzioni di accensione, spegnimento e regolazione della luminosità e, anche in questo caso, è possibile aggiungere più lampade in parallelo. Il video finale mostra un driver da 60W per diverse lampade a LED da 24Vdc in parallelo. L'output minimo del driver è impostato su 0,01% per alcune applicazioni in cui è necessaria una bassa luminescenza.

Convertitore DC/DC per pilotare la lampada a LED a corrente costante

L'ultimo caso è relativo alla possibilità di poter pilotare un modulo LED o una lampada a corrente costante con un convertitore DC/DC tra driver a tensione costante e LED. Mean Well fornisce le serie LDD, LDB e LDH da utilizzare a seconda che sia richiesta la modalità step-up o step-down ed è inoltre possibile aggiungere più lampade in parallelo.

Conclusioni

In conclusione, i driver a tensione costante della serie PWM KN sono una soluzione ottimale per evitare non solo l'incompatibilità tra gateway DALI e driver, ma offrono anche molte più funzioni a vantaggio del sistema di illuminazione. Inoltre, il sistema è semplificato senza utilizzare il trasformatore come utilizzato in modo tradizionale, il che significa che il costo è ridotto.

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