Painéis de Led x Interferência eletromagnética

A interferência eletromagnética (EMI) é causada pelo fluxo de corrente através de condutores e componentes eletrônicos, que, por sua vez, faz com que um campo magnético irradie da fonte, induzindo ruído em dispositivos eletrônicos próximos, como sistemas de áudio. A EMI( Interferência eletromagnética) também pode ser causada pelo acoplamento de um campo eletromagnético com outros componentes eletrônicos internos e produzindo ruído na alimentação elétrica, que chega a outros dispositivos eletrônicos conectados à mesma alimentação. A EMI pode degradar o desempenho de dispositivos eletrônicos, como sistemas de áudio, vídeo e iluminação, ou pode fazer com que falhem completamente. Grandes painéis LED podem gerar muita EMI, que resulta em ruído audível em sistemas de áudio, ruído visível em sistemas de vídeo e / ou degradação do desempenho dos sistemas de iluminação. A solução é comprar e usar paineis de LED desenhados e construídos para limitar a quantidade de interferência eletromagnética que escapam destes painéis e que filtram o ruído induzido na rede de alimentação elétrica. Esses painéis de LED são normalmente testados quanto à compatibilidade eletromagnética por laboratórios de teste terceirizados e os fabricantes podem fornecer documentos dos resultados destes testes.

Causas de EMI

Quando a corrente passa por um condutor ou por componentes como fontes de alimentação, transistores e LEDs, ela gera um campo magnético que irradia da fonte para a atmosfera. A distância que ele irradia depende da quantidade de corrente que flui através do condutor ou componente, da tensão do circuito, da frequência da corrente e da construção do equipamento, incluindo, por exemplo, se os condutores são blindados ou não, se o gabinete é de metal ou plástico ou não, como o circuito é aterrado e outras considerações.

Os displays de LED têm um grande número de emissores individuais, todos conduzindo uma pequena quantidade de corrente, resultando em centenas de amperes (em voltagem muito baixa) fluindo através de um módulo de display típico. Por exemplo, um módulo de display LED com 176 pixels por 176 pixels, cada um dos quais consome 20 miliamperes com brilho total, resulta em uma corrente na casa das centenas de amperes. A maioria das paredes de vídeo de LED compreende dezenas ou mesmo centenas desses módulos, portanto, um grande display de vídeo tem o potencial de emitir quantidades muito altas de radiação eletromagnética.

Pulsar um circuito ligado e desligado agrava o problema com EMI porque cada ponta de um pulso de corrente emite uma explosão de radiação eletromagnética. E apesar da aparência de escurecimento, os LEDs não estão realmente escurecidos, mas são acionados e desligados em uma velocidade maior do que o olho humano pode detectar. Variando a largura do pulso, um LED pode parecer mais brilhante ou mais escuro devido à persistência da visão humana; quanto mais estreito o pulso, mais turvo ele aparece, e quanto mais largo o pulso, mais brilhante ele parece.

O olho humano pode detectar pulsos de luz até cerca de 30 a 50 ciclos por segundo ou hertz (Hz), mas a maioria dos monitores de vídeo modula a largura dos pulsos em frequências de cerca de 400 Hz a 1000 Hz. Em intensidades muito baixas, os pulsos são muito estreitos com durações na faixa de dezenas de nanossegundos (10-9 segundos), o que resulta em EMI com frequências na faixa de gigahertz. Os pulsos também têm a forma de uma onda quadrada, ou algo muito próximo disso, porque os LEDs estão acesos ou apagados. As ondas quadradas também contêm frequências chamadas “harmônicas” que são muito mais altas do que a taxa dos pulsos. As frequências harmônicas são múltiplos de números inteiros da frequência original, embora uma onda quadrada tenha apenas harmônicas ímpares (3ª, 5ª, 7ª, etc.). Um pulso de 1 gigahertz, por exemplo, tem harmônicos com frequências de 3 GHz, 5 GHz, 7 GHz, etc. Os monitores de vídeo podem gerar harmônicos com frequências tão altas quanto 30 ou 40 vezes a frequência original.

Pulsar um circuito ligando e desligando agrava o problema com EMI porque cada pico de pulso de corrente emite uma explosão de radiação eletromagnética. E apesar do aparente escurecimento, os LEDs não estão realmente apagados, mas são acionados e desligados em uma velocidade maior do que o olho humano pode detectar. Variando a largura do pulso, um LED pode parecer mais brilhante ou mais escuro devido à persistência da visão humana; quanto mais estreito o pulso, mais turvo ele aparece, e quanto mais largo o pulso, mais brilhante ele parece.

O olho humano pode detectar pulsos de luz até cerca de 30 a 50 ciclos por segundo ou hertz (Hz), mas a maioria dos módulo dos painéis de vídeo a largura dos pulsos em frequências são de cerca de 400 Hz a 1000 Hz. Em intensidades muito baixas, os pulsos são muito estreitos com durações na faixa de dezenas de nanossegundos  (9 elevado a 10 a -9), o que resulta em EMI com frequências na faixa de gigahertz. Os pulsos também têm a forma de uma onda quadrada, ou algo muito próximo disso, porque os LEDs estão acesos ou apagados. As ondas quadradas também bloqueiam frequências chamadas “harmônicas” que são muito mais altas do que a taxa dos pulsos. As frequências harmônicas são múltiplos de números inteiros da frequência original, embora uma onda quadrada tenha apenas harmônicas ímpares (3ª, 5ª, 7ª, etc.). Um pulso de 1 gigahertz, por exemplo,tem harmônicos com frequências de 3 GHz, 5 GHz, 7 GHz, etc.Os monitores de vídeo podem gerar harmônicos com frequências de até 30 ou 40 vezes a frequência original.

Resultados de EMI excessivo

Tudo isso pode resultar em painéis de LED que produzem emissões eletromagnéticas muito fortes. Sob certas condições, as emissões eletromagnéticas geradas por painel de LED podem irradiar longe o suficiente para se acoplar a outros dispositivos eletrônicos próximos por indução e causar interferência eletromagnética (EMI). Em outros casos, o campo eletromagnético pode se acoplar com a fiação e / ou componentes internos, se propagar através do sistema de distribuição de energia e interferir com outros dispositivos que estão conectados à mesma fonte de energia, que é outra forma de EMI. Para produzir ruído audível em um sistema de áudio, basta que o cabo do sinal de áudio ou os condutores do circuito sejam influenciados pelo campo magnético ou sejam conectados aos condutores do circuito influenciados pelo campo magnético.

Todos os dispositivos eletrônicos, incluindo telas de LED, produzem EMI em algum grau. Se o equipamento eletrônico for projetado e construído sem atenção especial para limitar a EMI, ele pode afetar o desempenho de outro equipamento elétrico conectado à mesma fonte de alimentação ou próximo a ela. Isso pode, por sua vez, causar degradação do desempenho do equipamento ou causar falha total. No caso de equipamento de áudio, o EMI excessivo pode produzir ruído audível em frequências específicas, o que é conhecido como EMI de banda estreita, ou pode produzir interferência em uma faixa de frequências, o que é conhecido como EMI de banda larga. O ruído audível de banda estreita soa como um tom ou uma combinação de tons, enquanto o ruído de banda larga soa como ruído branco ou rosa.

Soluções para a Gestão de EMI

Em um ambiente de produção, seja um evento ao vivo ou um evento pré-gravado, o gerenciamento de EMI é muitas vezes de missão crítica, uma vez que esses eventos geralmente envolvem vários segmentos, como áudio, vídeo e iluminação. Alguns equipamentos eletrônicos são cuidadosamente projetados e fabricados para conter ou controlar a radiação eletromagnética, enquanto outros não.

As emissões eletromagnéticas podem ser um pouco desafiadoras para entender para o usuário médio de paredes de vídeo LED, mas seu comportamento é bem conhecido e compreendido. Os fabricantes têm técnicas para controlar a EMI se um produto for projetado e construído com isso em mente. Essas técnicas de projeto usam aterramento e blindagem adequados, desacoplamento e filtragem, componentes de melhor qualidade projetados para limitar EMI, layout adequado das placas de circuito e muito mais. Custa mais produzir produtos que limitam a EMI, mas também há um custo associado à tentativa de usar equipamentos que interferem na operação de outros equipamentos. Se a compatibilidade for um requisito em um show ou produção, é importante usar equipamentos que sejam projetados e construídos adequadamente para esse fim.

Soluções para a Gestão de EMI

Em um ambiente de produção, seja um evento ao vivo ou um evento pré-gravado, o gerenciamento de EMI é muitas vezes de missão crítica, uma vez que esses eventos geralmente envolvem vários fornecedores, como áudio, vídeo e iluminação. Alguns equipamentos eletrônicos são cuidadosamente projetados e fabricados para conter ou controlar a radiação eletromagnética, enquanto outros não.

As emissões eletromagnéticas podem ser um pouco desafiadoras para entender para o usuário médio de painéis de LED, mas seu comportamento é bem conhecido e compreendido. Os fabricantes têm técnicas para controlar a EMI se um produto for projetado e construído com isso em mente. Essas técnicas de projeto usam aterramento e blindagem adequados, desacoplamento e filtragem, componentes de melhor qualidade projetados para limitar EMI, layout adequado das placas de circuito e muito mais. Custa mais caro produzir produtos que limitam a EMI, mas também há um custo associado à tentativa de usar equipamentos que interferem na operação de outros equipamentos. Se a compatibilidade for um requisito em um show ou produção, é importante usar equipamentos que sejam projetados e construídos adequadamente para esse fim.

Regulamentos de conformidade eletromagnética

Como os dispositivos eletrônicos projetados e construídos sem levar em conta a EMI podem interferir na operação de outros equipamentos próximos ou conectados à mesma fonte de alimentação, existem regulamentos em diferentes partes do mundo que limitam a EMI a níveis aceitáveis. Na União Europeia (UE), os monitores de vídeo devem estar em conformidade com as diretivas ou padrões EMC(Conformidade Eletromagnética) que definem as emissões eletromagnéticas máximas permitidas do produto, bem como sua imunidade a EMI. Quando uma parede de painel de LED é erguida para um show na UE, eles são normalmente testados em campo por funcionários de conformidade EMC usando instrumentos portáteis para determinar se o equipamento em teste está ou não em conformidade com os padrões de emissões EMC. Se o equipamento não cumprir a conformidade, eles não permitirão que seja usado.

Nos Estados Unidos, a Federal Communications Commission (FCC) regulamenta as emissões eletromagnéticas relativas a painéis de LED. A FCC normalmente não aparece em um evento para testar a conformidade em campo, a menos que haja uma violação relatada ou um relatório de interferência, mas se o seu equipamento interromper o serviço de telefone celular, Wi-Fi, controle de tráfego aéreo, recepção de televisão ou rádio , eles são conhecidos por enviar uma equipe móvel para rastrear o problema. Os monitores de vídeo grandes que não são compatíveis com EMC podem não ser impedidos de entrar e ser usados nos Estados Unidos, mas quando são usados, frequentemente interferem no equipamento de áudio e / ou vídeo. E se os módulos de vídeo não compatíveis forem enviados para a Europa, eles não passarão pelo escrutínio dos responsáveis pela conformidade da EMC, tornando-os inutilizáveis.
Nota do tradutor: A ANATEL com base na sua resolução N°442 somente cuida de EMC para equipamentos de transmissão e recepção, com isso nenhum painel de led será homologado ou certificado pela ANATEL quanto a EMC.

Claramente, os painéis de LED em conformidade com os regulamentos de EMC são ideais para a produção de eventos ao vivo. Mas como você pode saber se é compatível? Se um painel de LED for compatível com EMC, haverá documentação indicando isso e é provável que também tenha a marca CE.

Compreendendo o Relatório de Teste de Conformidade

Se um painel de LED for aprovado nos testes de conformidade, haverá documentação técnica que indicará que ele é compatível e como foi seu desempenho nos testes. Haverá também uma Declaração de Conformidade CE com referência às Diretivas EMC, essa é a identificação do produto para garantir que a documentação se aplica ao produto em questão, a data das diretivas referenciadas na documentação, a data do teste e a assinatura da pessoa que conduziu o teste.

O teste inclui medições de emissões EMC e imunidade EMC. Os testes de compatibilidade EMC incluem a medição de emissões irradiadas, emissões conduzidas, emissões de correntes harmônicas e muito mais. Emissões irradiadas e conduzidas são as principais causas de interferência com equipamentos de áudio e vídeo, enquanto os outros testes têm mais a ver com distribuição de energia e outros fatores. O teste de imunidade EMC, por exemplo, é importante para entender o desempenho da unidade sob teste em um ambiente com alto índice EMI, mas não tem nada a ver com os efeitos em outro equipamento próximo ou equipamento conectado à mesma fonte de alimentação.

Os testes de conformidade são cuidadosamente realizados sob condições muito controladas que são definidas nas diretivas EMC. As emissões irradiadas são medidas usando um analisador de espectro com uma antena de banda larga que pode medir com precisão emissões muito pequenas na faixa de microvolts (6-10 volts) por metro. O painel de LED é conectado à alimentação por meio do estabilizador de impedância de linha e, a uma distância de medição de 3 metros, o Equipamento Sob Teste (EUT) é girado em uma plataforma giratória. As medições são feitas com a antena na posição horizontal e outra na posição vertical e o analisador de espectro representa graficamente o EMI de 30MHz a 1GHz.

As emissões conduzidas são medidas usando um analisador de espectro conectado à mesma fonte de alimentação do painel de LED, ambos os quais são alimentados por um estabilizador de impedância de linha. O analisador de espectro representa graficamente o EMI de 150KHz a 30MHz.

É importante que os testes sejam conduzidos com o equipamento em teste sendo operado exatamente como seria usado em um show real. Por exemplo, se o teste for conduzido com a tela de LED em uma taxa de atualização reduzida, os resultados podem ser enganosos. A operação do EUT deve ser explicada na documentação, incluindo o brilho, a taxa de atualização, etc.

As diretivas EMC classificam os equipamentos de acordo com o uso pretendido. Os painéis LED são considerados dispositivos de classe A, pois são dispositivos digitais comercializados para uso em um ambiente comercial, industrial ou empresarial, e não são comercializados para uso pelo público em geral ou para uso doméstico.

Os resultados do teste são exibidos na forma de um gráfico que mostra o nível máximo permitido de EMI em decibéis de microvolts (dBμV) e a EMI medida versus frequência. Contanto que o gráfico da EMI medida caia abaixo dos níveis máximos permitidos, que serão sobrepostos à medida EMI, o dispositivo está em conformidade.

Recomendações para melhores resultados

Se o sucesso do seu evento é importante, aqui estão algumas recomendações que o ajudarão a evitar problemas devido à EMI.

  1. Procure painéis de LED que atendam às regulamentações EMC. Se um produto atender aos critérios, deve haver documentação válida que respalde a comformidade.
  2. Examine os relatórios de teste de EMC e procure pistas sobre sua validade. Observe as condições de teste e os resultados e certifique-se de que não haja circunstâncias incomuns.
  3. Compre de um fabricante ou distribuidor confiável. No ambiente de negócios de hoje, é tentador cortar custos comprando diretamente de distribuidores desconhecidos que enviam e-mails em massa não solicitados. Comprar do fornecedor errado pode custar mais dinheiro a longo prazo devido ao tempo de inatividade, problemas técnicos ou tempo perdido para solução de problemas.
  4. Pergunte ao fabricante como eles podem projetar e construir produtos que atendam às regulamentações da EMC. Eles devem ser capazes de elaborar o tópico e fornecer informações suficientes para que você se sinta confortável a respeito.

Notas de rodapé:

[1] Os módulos de painel LED raramente são operados com intensidade total, portanto a corrente real consumida pode ser consideravelmente menor.

[2} A forma de onda ideal é uma onda quadrada, mas devido às limitações físicas de um circuito, leva tempo para que a tensão ou corrente suba e desça. Os transistores controlam a tensão e a corrente, e a taxa máxima é limitada pela taxa de variação do transistor. As taxas de variação são medidas em volts por microssegundo (V / μsec).
Link para o texto original CLIQUE AQUI

Por Richard Cadena para Elation Professional
© 2018 Elation Lighting Inc

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