Filtros de EMI para iluminação pública

A interferência eletromagnética (EMI) é frequentemente chamada de "estática" ou "interferência". É uma perturbação gerada externamente que pode afetar o desempenho de um circuito elétrico. Lembra de quando apareciam linhas na tela da televisão quando um aspirador ou liquidificador era ligado? Isso era um resultado da EMI. A EMI também pode afetar o rádio AM em particular, mas também pode impactar o rádio FM, celulares e outros dispositivos de comunicação como controles remotos, dispositivos de chamada de emergência, TVs, às vezes até aparelhos auditivos.

A iluminação de LED não gera EMI. A EMI é gerada pelos drivers eletrônicos que estão alimentando o LED. A adoção desses drivers substitui os lastros eletromagnéticos que operam em uma frequência muito mais baixa (60 Hz). Os drivers eletrônicos operam a 20-60 kHz, o que é entre 50-200 vezes a frequência de um lastro magnético, produzindo níveis muito mais altos de EMI devido à comutação de alta velocidade. A vantagem é que os drivers de frequência mais alto são muito menores e mais leves, silenciosos e eficientes.

Infelizmente, há muito pouca regulação em relação à EMI no setor de iluminação e, como resultado, os fabricantes de iluminação estão simplesmente projetando de acordo com a especificação da FCC usando esferas de ferrite e várias técnicas de blindagem. Essa técnica é suficiente para atender à especificação FCC Parte 15, que é suficiente para condições de laboratório, mas inadequada para a aplicação de iluminação pública.

Esse foi exatamente o caso quando a cidade de Amarillo, Texas, pilotou a instalação de um conjunto de postes de LED. Um "cidadão preocupado" relatou que houve interferência significativa de rádio AM depois que as lâmpadas LED foram instaladas. Após uma análise exaustiva, foi determinado que a luminária era a fonte do problema. Uma pequena quantidade de ruído de RF pode acoplar-se à linha de energia ou aterramento, que então serve como uma antena de irradiação. O comprimento da linha de energia que acopla o ruído controla quais frequências irradiam bem. Como há muitos comprimentos de linha diferentes, os efeitos podem ser diferentes para cada casa no mesmo bairro. Há também o potencial para que essa interferência (ruído) seja induzida de volta à luminária pelo roteamento do fio, amplificado pelas ressonâncias nos circuitos de potência ou pela falta de um chumbo de aterramento dedicado.

Então, como impedir que essas fontes de ruído interfiram em nossos outros dispositivos? Nós os paramos na fonte antes que eles pudessem causar problemas. Os filtros de EMI são projetados para filtrar a alta frequência problemática usando um filtro de passagem baixa (L-C, low pass). Esses filtros são normalmente compostos por componentes passivos, como indutores (L) e capacitores (C). O indutor permite que correntes de baixa frequência ou CC passem, bloqueando a corrente de alta frequência. O capacitor fornece um caminho de baixa impedância para desviar o ruído de alta frequência para longe da entrada do filtro, e de volta para a fonte de alimentação, ou para a conexão do aterramento. No esquema abaixo, os resistores são usados para ajudar a dissipar a carga "filtrada", capturando efetivamente o ruído antes que ele seja capaz de se acoplar a outras partes do sistema.

Além de ajudar a atender às normas de EMI, o filtro também deve atender às normas de segurança. O aumento da temperatura do indutor é medido para a operação da rede elétrica, e o espaçamento elétrico mínimo entre linha, neutro e aterramento são controlados. Isso reduz o risco de incêndio e choque elétrico. Os capacitores também são certificados individualmente para segurança, dependendo da posição no circuito. Capacitores "X" especiais são usados nos terminais de entrada para evitar um curto-circuito e possível risco de incêndio. Os capacitores "Y" são conectados do circuito CA ao aterramento e evitam a possibilidade de choques elétricos.
A série FB de filtros de EMI da TE fornece a solução ideal para esses problemas da iluminação pública. A série é aprovada em 277 VCA, adequado à maioria das aplicações de iluminação. A TE também obteve reconhecimento do UL, juntamente com uma listagem do UL. A série FB também apoia o uso de cabos de cobre sólidos, os preferidos do setor de iluminação. Quase todos os filtros de EMI são aprovados para apenas 250 VCA, o que torna o produto da TE uma solução imediata para os clientes de iluminação. Conforme mostrado abaixo, o filtro do EMI deve ser colocado o mais próximo possível do lastro ou driver para impedir que a RF desça pelos condutores e atue como uma antena de transmissão.

Embora a adição de um filtro de EMI aumente o custo do design geral, ele evita potenciais reclamações de moradores ou outros usuários de iluminação pública que sofrem interferência devido à EMI. A proteção antecipada evitará uma análise complexa e dispendiosa da fonte da interferência. A especificação da FCC afirma que: "As partes responsáveis pela conformidade dos equipamentos devem observar que os limites especificados nesta Parte não evitarão interferências prejudiciais em todas as circunstâncias." (FCC Parte 15, Seção 15.15, parágrafo c).
Essa declaração afirma que uma luminária pode passar em condições de laboratório, mas não quando cercada por equipamentos de distribuição, subestações e linhas de transmissão, entre outras fontes potenciais de interferência.