ZHAGA-D4i. Una sinergia que permite la simplificación y estandarización de los sistemas de iluminación conectados

Autor: Adrián Garcés, Ingeniero I+D de Electrónica OLFER

El estándar D4i simplifica enormemente la integración de sensores y nodos de comunicación en luminarias, garantizando su interoperabilidad a través de la definición, entre otros, de los requisitos de alimentación y potencia de estos dispositivos. Es un estándar impulsado inicialmente por el consorcio DALI Alliance, pero actualmente ya se ha transpuesto a normativas internacionales IEC.

En el presente artículo vamos a profundizar en los requisitos que establece el estándar D4i tanto para drivers como para dispositivos de control, así como la forma en la que sinergia con el estándar ZHAGA y cómo esto está influyendo en las tendencias de optimización y diseño de las luminarias de alumbrado público más modernas.

DRIVERS LED

Todos los drivers LED D4i deben implementar obligatoriamente una fuente de alimentación del bus DALI permitiendo alimentar sensores y/o dispositivos de control directamente desde el bus DALI intra-luminaria. Las características de esta fuente de bus DALI se recogen en la especificación DALI part 250 (IEC 62386-250), que incluye principalmente los siguientes requisitos:

Corriente DALI garantizada: 50mA (mínimo)
La fuente de bus DALI tiene que ser conmutable (debe poder ser activada/desactivada), esto permite su uso en sistemas con múltiples fuentes de bus DALI. Por defecto debe estar activada.
Los terminales deben marcarse indicando su correspondiente polaridad (DA+/DA-)

Por otro lado, los drivers LED D4i pueden implementar opcionalmente una fuente de alimentación auxiliar (AUX) de 24Vcc para alimentar cargas de mayor consumo, como un sensor de presencia o nodo de comunicaciones, en caso de que la alimentación suministrada por la fuente de bus DALI no sea suficiente. Las características de esta fuente de alimentación auxiliar (AUX) se recogen en la DALI part 150 (IEC 62386-150), que incluye principalmente los siguientes requisitos:

Potencia nominal: 3W
Potencia pico: 6W (2,2mS)
Tensión de salida nominal: 24V (+/-10%)
Máxima tensión de salida en circuito abierto: 30V
tiempo de inicialización máximo: 600mS (90% Vout)

Como ya hemos comentado previamente la implementación de esta parte DALI es opcional por lo que los drivers LED pueden obtener la certificación D4i sin necesidad de integrar una fuente de alimentación auxiliar (AUX) de 24V. Por otro lado, tenemos la certeza de que cualquier driver LED D4i siempre integrará una fuente de bus DALI acorde a los requisitos de la DALI part 250 (IEC 62386-250).

DISPOSITIVOS DE CONTROL

La parte de obligado cumplimiento que aplica a los dispositivos de control para poder obtener la certificación D4i es la DALI part 351, la cual clasifica a estos dispositivos en dos categorías diferentes en base a su tipo de alimentación:

Bus-powered: Los dispositivos que se alimentan directamente desde el propio bus DALI
Externally powered: Los dispositivos que se alimentan a través de la fuente auxiliar AUX 24Vcc

La DALI part 351 también define cuatro clases de dispositivos de control (A, B, C y D) en función del tipo de Application Controller integrado (pueden ser Multi-Master o Single Master) y, como podemos observar en la Figura 1, incluye requisitos sobre el consumo máximo de potencia/corriente para cada una de estas cuatro clases.

Figura 1. Clases de dispositivos de control D4i. Tipos de alimentación y requisitos de consumo máximos

ZHAGA BOOK 18

Zhaga Consortium es una organización global compuesta por fabricantes de luminarias, componentes electrónicos y tecnologías de iluminación. Su objetivo principal es desarrollar especificaciones técnicas estandarizadas (conocidas como Books) que garanticen la interoperabilidad mecánica y eléctrica entre los distintos componentes de una luminaria LED, como módulos, drivers, sensores y nodos de comunicaciones, buscando facilitar la intercambiabilidad de componentes, reduciendo los costes de integración y permitiendo diseños más flexibles, sostenibles y escalables.

Una de estas especificaciones desarrolladas por el Zhaga Consortium es el Zhaga Book 18, el cual define una interfaz mecánica y eléctrica estandarizada para integrar sensores y nodos de comunicación en luminarias LED outdoor. Se basa en el uso de un conector de 4 pines, y su zócalo correspondiente, típicamente montado en el exterior de la luminaria, que permite acoplar e intercambiar fácilmente estos dispositivos.

Figura 2. Interfaz mecánica y eléctrica estandarizada en el Zhaga Book 18

De la combinación de ambos estándares (Zhaga Book 18 + D4i) surge una solución estándar e interoperable para luminarias inteligentes, cada vez más adoptada en alumbrado público y ciudades inteligentes.

EVOLUCION Y TENDENCIAS

Tras analizar los requisitos de alimentación y potencia de los drivers y dispositivos de control D4i, se puede intuir lo que será una tendencia clara en el diseño moderno de luminarias inteligentes: el uso de nodos de control y sensores alimentados directamente desde el bus DALI, prescindiendo de fuentes de alimentación auxiliares y reduciendo significativamente el número de componentes internos. Esta evolución permite implementar arquitecturas más limpias y eficientes, reduciendo el espacio requerido, los costes de fabricación y el consumo energético.

En este contexto, soluciones como el nodo de control y comunicaciones CAS-ZHAGA-40-DA-LX diseñado y fabricado por Electrónica OLFER, para montaje sobre zócalo Zhaga Book 18 y alimentado directamente desde el bus DALI, representan una opción ideal para dotar a las luminarias de control y conectividad inalámbrica.

CAS-ZHAGA-40-DA-LX es un nodo con comunicación inalámbrica Casambi, y un controlador DALI master (con certificación DALI-2 y D4i). Su tamaño compacto ayuda a mantener la estética original del diseño de las luminarias.

Complementariamente, el sensor DALI-2 de presencia y luminosidad MRA-734SZ, también alimentado directamente desde el bus DALI y compatible con el conector Zhaga Book 18, ofrece una gran flexibilidad a través de sus lentes intercambiables en un formato bastante compacto.

Figura 3. Nodo de control CAS-ZHAGA-40-DA-LX (izquierda) y sensor de presencia y luminosidad MRA-734SZ (derecha)

Ambos dispositivos pueden utilizarse de forma conjunta en una arquitectura de doble nodo instalados en la misma luminaria y alimentados por el driver D4i integrado en ésta. Además, los nodos de comunicaciones de Electrónica OLFER realizan una configuración inicial automática de los sensores DALI-2 conectados al bus DALI para que la comunicación entre ambos (reporte de instancias) se realice correctamente y de forma transparente para el usuario.

Como hemos detallado a lo largo del presente artículo, la combinación de dispositivos D4i y la interfaz Zhaga Book 18 ha marcado un antes y un después en el desarrollo de luminarias conectadas. Esta convergencia permite soluciones más compactas y eficientes, eliminando componentes innecesarios y facilitando la integración de sensores y nodos de comunicaciones. Al aprovechar la alimentación directamente desde el bus DALI que proporcionan los drivers LED D4i, se optimizan los costes y dimensiones de las luminarias, lo que abre la puerta a diseños más estilizados y sostenibles.

Esta sinergia no sólo reduce costes y simplifica la instalación y el mantenimiento, sino que también sienta las bases de un ecosistema preparado para los retos de la iluminación inteligente en los entornos urbanos e interurbanos del mañana.