Progettazione

ULED, nella sua continua ricerca di innovazione, ha progettato e brevettato diverse soluzioni nel campo del risparmio energetico e in quello dei sistemi di potenza.

La sua vocazione innovativa e le elevate capacità progettuali del suo staff, hanno condotto ULED allo sviluppo di una tecnologia all’avanguardia nell’ambito dell’alimentazione per illuminazione a LED, in cui al risparmio energetico si associa un coefficiente di sicurezza e funzionalità per archi temporali significativi con una ridottissima previsione di manutenzione anche in ambienti in senso lato definibili come ostili.

PROGETTO “LED LIGHTING”

ULED ha posto a base del suo progetto alcuni presupposti.

Con riferimento esplicito ai corpi illuminanti, se gli stessi hanno necessità di parti componenti accessorie per effettuare la loro funzione (ballast o driver), la vita o meglio l'MTBF (Mean time between failures) delle stesse deve essere compatibile con quello delle "lampade".

La realizzazione della parte elettronica in tecnologia ibrida ed IMS (Insulated Metal Substrate), assicura una elevata qualità e riproducibilità del prodotto facilitando l'esecuzione di tutti i processi di protezione dello stesso riferito a situazioni ambientali - quali umidità, condensa, polveri - che debbono essere tenuti in considerazione per una corretta interpretazione del momento progettuale.

I contesti in cui si intende operare sono quelli relativi all'illuminazione pubblica, all'illuminazione di grossi impianti, all'illuminazione di gallerie e strade, in cui si evidenzia la necessità di manipolare potenze significative coniugate alla necessità di offrire grande affidabilità ed adattabilità alle più svariate sorgenti di energia primaria che, come noto, pongono severi problemi progettuali, se riferiti alla qualità della tensione erogata.

ULED ha così sviluppato il suo progetto:

Dovendo raddrizzare la tensione di rete e renderla adatta alle applicazioni a LED, i quali richiedono di essere alimentati da una corrente che abbia una forma d'onda a valor medio diverso da zero o continua richiede ovviamente la necessità di implementare soluzioni che onorino il concetto di massima efficienza per quanto attiene la sorgente di energia primaria.

ULED ha prodotto un sistema tale da garantire l'ottimizzazione del rendimento, fattore di potenza, distorsione della forma d'onda di corrente assorbita, emissioni condotte o irradiate, optando per una soluzione con componente significativa di matrice passiva che ne garantiscano la robustezza e, quindi,un elevato MTBF consono a quello dei LED ( almeno 50000 ore!! ).

La scelta di una topologia inusuale (oggetto di richiesta di brevetto), coniugata ad un irrituale (se riferito alle soluzioni tipicamente adottate per i leds drivers) sviluppo del progetto, permette, in un contesto funzionale che garantisce un fattore di potenza unitario, rendimenti superiori all'80% per alimentazione in AC, per salire a rendimenti maggiori del 90% per alimentazione in DC o da campo fotovoltaico.

Il tutto, rientrante ampiamente nei canoni della Normativa Europea EN61000-3-2.

D'altra parte la valenza, in termini di costo, della componente elettronica dovuta alla manipolazione di energia, se riferita al costo di un singolo apparato di illuminazione, si può quantizzare intorno al 15%.

Se però si valuta che la funzionalità dell'intero sistema è devoluta solo al perfetto funzionamento della macchina convertitrice, si comprende come, proprio con riferimento ad una scelta funzionale non convenzionale e più articolata, si può ottemperare contemporaneamente a non generare un incremento significativo di costi privilegiando soluzioni che assicurano un'alta affidabilità.

In seguito si riporta l'andamento di tensione e corrente tratte da una osservazione oscillografica di un convertitore alimentante 60 LED ad alta luminosità ( 100 lm/W ).

Da un punto di vista prettamente tecnologico, come già precedentemente accennato, le componenti significative della realizzazione si basano rispettivamente su impiego di strutture ibride e IMS realizzate su progettazione proprietaria. Un esempio di tali realizzazioni è mostrata nelle figure che seguono.

Il circuito ibrido in film spesso consiste nella deposizione di resistenze, conduttori e dielettrici, sotto forma di inchiostri, su un substrato di materiale ceramico. Tali inchiostri, ottenuti principalmente da miscele di metalli nobili, vengono essiccati in più fasi successive a temperature che variano da 600ºC fino a 850ºC realizzando così gli elementi passivi del microcircuito ibrido: resistori, capacità, induttanze, piste conduttive, piazzole componenti, etc. I metalli comunemente usati sono argento, oro, palladio, platino, in varie combinazioni di miscele e leghe.
A completamento del circuito, altri elementi passivi e attivi, vengono applicati tramite saldatura. Quando richiesto, è possibile ottenere una taratura funzionale del modulo al fine di definire e fissare specifiche grandezze e funzioni elettriche del circuito ibrido.
I piani di interconnessione possono essere in doppia faccia e/o in sezione multi-layer (compresi fori passanti metallizzati e non). I resistori in film spesso possono coprire qualsiasi valore ohmico grazie ad un sistema di taratura laser computerizzato. E' possibile ottenere tarature dei resistori "a rapporto". I circuiti ibridi possono montare componenti discreti, SMD microincapsulati, die di silicio. I componenti SMD sono piazzati con sistemi di montaggio automatizzati pick&place e fissati tramite saldatura reflow. Le configurazioni possibili delle piedinature del modulo possono essere molteplici (dal Single-In-Line package al Dual-In-Line package a passo standard o custom) così come la finitura (a giorno, con copertura vetrosa, in resina, in contenitore plastico o metallico, etc.).

Per quanto attiene il processo produttivo, con riferimento ai processi tecnologicamente attivati, è palese che si condensa in una banale integrazione dei sistemi attivi descritti con solo componenti discreti, la maggior parte di tipo passivo, che non conferisce criticità al processo stesso consistendo in una mera operazione di saldatura automatica.

ULED ha così sviluppato una tecnologia all’avanguardia nell’ambito dell’alimentazione per illuminazione a LED, in cui al risparmio energetico si associa un coefficiente di sicurezza e funzionalità per archi temporali significativi con una ridottissima previsione di manutenzione anche in ambienti in senso lato definibili come ostili.

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