Drivers de LED Classe II - Conheça as Diferenças e Aplicações
Escolher uma fonte de alimentação para luminárias públicas pode ser desafiador, especialmente devido às inúmeras opções e regulamentações que devem ser seguidas a depender de cada tipo de aplicação. Um dos principais pontos a ser avaliado quando falamos de equipamentos conectados à rede elétrica é a questão de segurança, em especial contra choque elétrico, que pode colocar vidas em jogo.
No Brasil, essa tarefa é ainda mais complexa devido à falta frequente de sistema de aterramento em muitas instalações, seja por serem antigas, ou mesmo por falta de viabilidade técnica. Para isso, a Norma ABNT IEC 60598-1 define classes de proteção para a classificação das luminárias. De acordo com essa classificação, as luminárias oferecem mais ou menos segurança e são indicadas para diferentes situações.
As classificações para luminárias mais comuns, relativas a este quesito, são Classe I, II ou III, onde as definições são citadas abaixo:
Luminárias Classe I:
Possuem isolamento básico;
Requerem conexão à terra para proteção;
A proteção contra choques elétricos depende do aterramento adequado;
Tensão de isolação dielétrica de 1440Vac (1000V + 2*U onde U=Tensão de linha: 220Vac);
Luminárias Classe II:
Possuem isolamento duplo ou reforçado;
Não têm conexão à terra;
Oferecem proteção contra choques independente do aterramento;
Tensão de isolação dielétrica de 2880Vac (2000V + 4*U onde U=Tensão de linha: 220Vac);
Luminárias Classe III:
Operam com tensão extra-baixa de segurança (SELV), < 50Vac ou < 120Vdc;
Tipicamente alimentadas por fontes de 12Vdc ou 24Vdc;
Não requerem medidas de proteção adicionais devido à baixa tensão;
Tensão de isolação dielétrica de 500Vac (isolação básica para produtos SELV);
A tabela abaixo apresenta a especificação da Norma IEC 60598 para a Classificação das luminárias:
Figura 1 - Tabela Classificação Luminárias conforme IEC 60598
O elo mais importante para a classificação da luminária é o driver, assim, é primordial que ele seja escolhido de forma correta para permitir a classificação das luminárias adequadamente.
Nota-se que as luminárias Classe II não necessitam de aterramento pois já são fabricadas com uma isolação dupla ou reforçada, que suporta no mínimo o dobro da tensão de rigidez dielétrica do que uma luminária Classe I.
As Luminárias LED
As luminárias LED necessitam de placas de circuito impresso onde os LEDs são aplicados. Estas placas são normalmente feitas de dois tipos de material: FR4, que é um tipo de fibra de vidro, ou MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board), que é uma placa com base de alumínio. Devido ao fato de necessitarem de uma alta dissipação de potência em uma área muito pequena, luminárias LED de IP normalmente usam este segundo tipo de placa. As placas MCPCB são construídas com uma camada de cobre + camada de isolação dielétrica + base de alumínio, sendo que a camada intermediária é extremamente fina, na casa dos micrômetros, e é a responsável pela isolação entre a carcaça da luminária e o driver.
Não é raro que ocorra fuga de corrente através desta camada de isolação das MCPCBs, que pode estar ligada a alguma falha de construção ou mesmo devido ao efeito capacitivo gerado intrinsicamente pela sua construção. Por esse fator, é altamente recomendado o uso de drivers com isolação galvânica entre entrada e saída, pois adicionam uma camada extra de isolação, garantindo que, mesmo se a MCPCB vier a romper, o driver impedirá a ocorrência de tensões perigosas na carcaça da luminária. Abaixo são apresentados esboços de como é a construção interna e as tensões de isolação dos diferentes tipos:
Drivers Não Isolados:
Possuem conexão direta entre entrada e saída, sendo que a isolação elétrica do corpo da luminária e a rede elétrica fica apenas por conta da isolação da placa MCPCB.
Drivers Isolados – Classe I
Possuem um acoplamento magnético entre o lado da rede elétrica e o lado da carga, não havendo uma conexão física entre os dois lados. Esse tipo de acoplamento é chamado de isolação galvânica e evita o choque elétrico caso ocorra o fechamento do circuito entre algum cabo de saída e um ponto aterrado. Quando for o modelo de Classe I, a tensão de isolação entre entrada e saída é de 3750Vac, e a tensão de isolação entre os cabos de alimentação e a carcaça (ou conector terra) é de 1440Vac.
Drivers Isolados – Classe II
Nos drivers isolados de Classe II, o sistema de acoplamento magnético é similar ao dos Classe I e possuem a mesma tensão de isolação entre entrada e saída (3750Vac). Entretanto, apresentam uma tensão de isolação de 2880Vac entre os cabos de alimentação e carcaça, permitindo uma proteção muito maior.
Com esse enfoque, notamos que é muito perigoso o uso de drivers não isolados quando as luminárias não são aterradas. E mesmo o uso de drivers isolados Classe I não garante total segurança nesses casos. O mais recomendado, quando existir a possibilidade de a luminária não ser aterrada, é a utilização dos drivers de Classe II.
O Problema – Luminárias Classe I sem aterramento
As luminárias de Classe I são as mais usuais no Brasil, por não necessitarem de um sistema de isolação especial e pelo fato de ser exigido no Brasil um sistema de aterramento nas instalações conforme detalhes da norma ABNT NBR 5410. O que ocorre é que, mesmo com essa exigência, muitas instalações não possuem um bom sistema de aterramento e, em muitos casos, ele nem está presente, o que compromete a segurança elétrica dos equipamentos. Para que uma luminária seja classificada como Classe I, ela deverá resistir a uma tensão de isolação de 1440Vac (1000V + 2*220V (tensão nominal)). Essa tensão deve ser aplicada entre os cabos condutores e a carcaça da luminária, sendo que não deve haver circulação de corrente durante o teste.
Uma aplicação muito comum que ilustra claramente esta situação é o caso da Iluminação Pública. Embora os fabricantes de luminárias coloquem em seus materiais técnicos a necessidade do aterramento, são raras as instalações de luminárias públicas que o têm. Isso se deve principalmente à dificuldade e alto custo de fazer um ponto de aterramento específico para cada poste, que necessitaria de barras de cobre dedicadas inseridas no solo. Também não é possível a ligação do cabo de terra no neutro da rede elétrica de baixa tensão, pois, embora esteja aterrado em algum ponto, ele é o condutor neutro e não tem função de proteção, sendo que, dependendo da situação, pode colocar ainda mais risco ao produto.
A falta de aterramento na instalação coloca o usuário em risco, pois, caso ocorra qualquer falha na isolação básica do dispositivo, o corpo do produto se tornará uma parte “viva” (energizada) e qualquer um que tocar poderá ser eletrocutado. Isso é perigoso tanto para o instalador quanto para os usuários em geral que podem ter acesso diretamente ao produto ou às superfícies condutoras que estejam conectadas a ele.
A Solução – Uso de Luminárias Classe II
Conforme visto anteriormente, as luminárias Classe II possuem um sistema de proteção contra choque elétrico diferenciado. O sistema de isolação elétrica precisa ser reforçado ou duplo, ou seja, é resistente o bastante para suportar uma condição muito mais severa, ou é duplo, para que, se o sistema primário falhar, haverá uma segunda proteção que garantirá a segurança elétrica.
Para que uma luminária seja classificada como Classe II, ela deverá suportar uma tensão de 2880V (2000V + 4*220V (tensão nominal)), ou seja, é o dobro da tensão que uma luminária Classe I precisa. Neste tipo de luminária, o cabo terra também não está presente e, por isso, não necessita de aterramento.
O ponto crucial para poder classificar uma luminária como sendo de Classe II é que o driver também tenha a mesma classificação. Por isso, a escolha do driver correto para este tipo de aplicação é primordial.
No caso de Iluminação Pública ou mesmo outras instalações, o uso de luminárias com essa classificação garante a segurança da instalação, mesmo que esta não tenha sido projetada com sistema de aterramento ou mesmo se este tenha sido removido.
Cuidado – Não confundir Classe II com Classe 2
Embora a pronúncia seja a mesma, a grandeza citada em romano ou em cardinal tem significados diferentes.
Classe II:
Trata-se de uma definição da IEC e diz respeito à classe de proteção de rigidez dielétrica entre os cabos condutores e a carcaça do produto.
Seguem as diretrizes da IEC, exigindo dupla camada de isolamento ou isolamento reforçado, eliminando a necessidade de conexão de terra.
São ideais para ambientes onde a conexão de aterramento não está disponível ou é impraticável, como em muitos projetos de iluminação pública.
Identificados por um selo específico com um quadrado dentro de outro quadrado, conforme abaixo:
Classe 2:
Trata-se de uma definição da norma americana UL 1310 e trata das características de saída dos drivers. Indica que a saída é considerada segura ao toque e não requer proteção de segurança no nível da luminária.
Os drivers com essa classificação têm tensão de saída inferior a 60 volts (para aplicações secas) ou 30 volts (para aplicações úmidas). Também têm uma corrente inferior a 5 amperes e potência inferior a 100 watts. Devido a essas restrições, o número de LEDs que um driver LED Classe 2 pode manipular é limitado.
Seguem o padrão UL1310, com limitações de potência e corrente para garantir segurança.
Utilizam fiação classificada para instalação em parede, adicionando uma camada extra de proteção.
Indicados para aplicações que requerem baixa voltagem e corrente limitada.
Conclusão
No contexto de iluminação pública, onde a maioria dos postes não possui aterramento, a escolha de drivers de LED com isolação galvânica é fundamental, e o aterramento é obrigatório. Alguns instaladores utilizam o cabo neutro como substituto para o aterramento, uma prática não recomendada que pode causar danos ao equipamento e à segurança.
Para resolver o problema deste tipo de instalação, é recomendado o uso de drivers Classe II, que, com seu isolamento duplo, oferece uma solução segura e eficiente, sem a necessidade de aterramento.
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