Interfaces tussen externe besturingsapparaten en verlichtingsactiva: NEMA of Zhaga-D4i?

Herkomst en regionale verschillen

NEMA

NEMA staat voor de National Electrical Manufacturers Association, die in 1926 werd opgericht in de VS en standaarden schrijft voor elektronische producten.
ANSI C136.41 is de norm die de interface specificeert tussen externe besturingsapparaten en verlichtingsactiva en wordt voornamelijk gebruikt in de VS, het VK, Australië en Nieuw-Zeeland, waar het meestal de NEMA interface wordt genoemd. De norm is ook door andere landen overgenomen.

ZHAGA 

Het Zhaga Consortium is in 2010 opgericht om standaarden op te stellen voor de interfaces van componenten die worden gebruikt in LED-armaturen. Het consortium is lid van de IEEE Industry Standards and Technology Organisation.
Zhaga's specificaties, Books genoemd, hebben betrekking op elektrische, mechanische, optische, thermische en communicatie-interfaces en maken interoperabiliteit van componenten mogelijk. Zhaga's specificaties worden afgedwongen door een certificeringsprogramma, zodat naleving van de boeken wordt verzekerd door onafhankelijke testinstanties. Het boek dat de uitbreidingsinterface voor buitenarmaturen specificeert, is Book 18. De eerste editie werd gepubliceerd in 2019. Het wordt nu algemeen aanvaard als een de facto standaard in de meeste landen.

Verschillende elektrische architecturen

NEMA

In een NEMA-architectuur wordt de AC-netvoeding eerst aangesloten op het stopcontact, zodat de voeding door de node gaat voordat deze het armatuur en de driver bereikt. Een NEMA controller is rechtstreeks aangesloten op het lichtnet en wordt gevoed vóór het armatuur.
Hierdoor biedt de controller niet alleen connectiviteit en een diminterface voor het besturingssysteem van het armatuur, maar ook overspanningsbeveiliging, AC/DC conversie van laagspanningsvoeding, energiemeting en belastingsschakeling.

ZHAGA

In een Zhaga-architectuur bereikt de AC-netvoeding eerst het armatuur en is de Zhaga-aansluiting alleen aangesloten op laagspanningshulpvoeding die door de driver wordt geleverd. Daarom heeft de driver in een Zhaga-D4i-armatuur met een dergelijke architectuur meer mogelijkheden dan een conventionele driver, zoals een verbeterde overspanningsbeveiliging, hulpvoeding, energiemeting en diagnose. Aan de andere kant is een Zhaga-D4i gecertificeerde controller aanzienlijk vereenvoudigd omdat deze niet op het lichtnet is aangesloten.

Aansluitmogelijkheden

NEMA

De ANSI standaarden specificeren meerdere NEMA aansluitingen in termen van aantal pinnen (3-pins, 5-pins of 7-pins connectoren) en pintoewijzingen. Hierdoor kan de NEMA interface gebruikt worden met verschillende alternatieve protocollen. Het is daarom flexibeler om verschillende toepassingen te accommoderen. Het is echter moeilijker om volledige interoperabiliteit te garanderen tussen het armatuur en de randapparatuur gezien de vele alternatieven die door de ANSI standaarden worden ondersteund.

ZHAGA

Zhaga Book 18 streeft naar volledige interoperabiliteit, zodat gecertificeerde componenten interoperabel, eenvoudig te onderhouden en te vervangen zijn en een Zhaga-D4i LED-armatuur na installatie veilig kan worden opgewaardeerd. Om deze belofte van interoperabiliteit te waarborgen, staan de specificaties van Zhaga Book 18 slechts een unieke pintelling en -toewijzing toe die door elke toepassing moet worden gebruikt.

Vermogensmogelijkheden en elektrische veiligheid

NEMA

Elk apparaat dat via een NEMA-aansluiting op het armatuur wordt aangesloten, is rechtstreeks verbonden met het lichtnet. Het vermogen dat beschikbaar is voor dergelijke apparaten wordt dus alleen beperkt door de stroomcapaciteit van de NEMA-aansluiting zelf. In dit opzicht is de NEMA architectuur zeer nuttig voor nodes die stroomvragende functies moeten leveren. Omdat de wisselstroom via de NEMA interface gedeeld wordt tussen het armatuur en zijn randapparatuur, moeten het ontwerp en de werking van het NEMA ecosysteem voldoen aan de toepasselijke elektrische veiligheidsvoorschriften.

ZHAGA

Elk apparaat dat via een Zhaga-aansluiting op een Zhaga-D4i-armatuur wordt aangesloten, wordt gevoed door de hulpvoeding in het armatuur. Het maximale aantal randapparaten en hun stroomverbruik zijn dan beperkt om de interoperabiliteit van het systeem te garanderen. De nodes moeten deze limieten respecteren, ongeacht de functies die ze leveren.
De hulpvoeding die beschikbaar is op de Zhaga ontvanger is laagspanning, wat helpt om de elektrische veiligheidscontext te vereenvoudigen bij het ontwerpen en bedienen van dit ecosysteem.

Elektrische meetfuncties

NEMA

In de NEMA-architectuur is de armatuurcontroller rechtstreeks aangesloten op het elektriciteitsnet en wordt hij vóór het armatuur van stroom voorzien. De node zal dan typisch een elektrische meetcapaciteit bevatten om het vermogen en het energieverbruik van zijn belasting te meten en op te volgen. De meetnauwkeurigheid en periodiciteit hangen uitsluitend af van de specificaties van de armatuurcontroller.

ZHAGA

Een Zhaga-D4i armatuurcontroller die is ontworpen om op een laagspannings-Zhaga fitting te werken, is niet aangesloten op het lichtnet. Daarom kan hij geen enkele elektrische parameter met betrekking tot de prestaties/het energieverbruik van het armatuur rechtstreeks meten. Bij een Zhaga-D4i-armatuur is de meetcapaciteit ingebouwd in de voeding van het armatuur, meestal een D4i-driver, terwijl de node deze gegevens gewoon uitleest van de voeding via de digitale interface.  De meetnauwkeurigheid en periodiciteit zijn afhankelijk van de specificaties van de voeding in de Zhaga-D4i armatuur en maken geen deel uit van de Zhaga Book 18 specificaties.

Datamogelijkheden

NEMA

De ANSI-norm ondersteunt verschillende besturingssignalen, waarvan sommige analoog zijn, zoals 1-10V, en sommige digitaal, zoals DALI. Daarom specificeert de ANSI-norm geen set gegevens die kunnen worden uitgewisseld tussen het armatuur en de randapparatuur, omdat het communicatieprotocol dat tussen hen wordt gebruikt per toepassing kan verschillen.

ZHAGA

Zhaga Book 18 maakt gebruik van de zogenaamde D4i digitale bus en het protocol zoals gespecificeerd door de DALI Alliance. De Zhaga D4i gecertificeerde armaturen en modules werken daarom digitaal samen om een aantal datasets uit te wisselen, zoals armatuurinformatie en elektrische meting/monitoring in een gestandaardiseerd formaat.

Product levensduur

NEMA

In de NEMA-architectuur worden de armatuurcontrollers rechtstreeks blootgesteld aan het wisselstroomnet en kunnen ze onderhevig zijn aan elektrische stroompieken die hun levensduur kunnen beïnvloeden. Ze blijven permanent aangesloten op het lichtnet terwijl het armatuur overdag elektrisch wordt losgekoppeld van het lichtnet, waardoor de levensduur van het armatuur op een 24/7 lichtnet behouden blijft.   

ZHAGA

Zoals beschreven in Zhaga Boek 18 wordt de armatuurcontroller op een Zhaga fitting nooit blootgesteld aan het lichtnet, waardoor de potentiële impact van elektrische stroompieken op de levensduur wordt beperkt. De interne voeding van het armatuur blijft permanent verbonden met het elektriciteitsnet, zodat zowel het armatuur als de node ingeschakeld blijven en overdag in stand-bymodus werken op een 24/7 elektriciteitsnet.

Esthetiek

Kosten

NEMA

NEMA controllers hebben meer onderdelen en zijn daarom duurder. Als je een aangesloten armatuur installeert met een NEMA fitting, maar geen node, moet je een elektromechanische kortsluitdop gebruiken. Anders werkt het NEMA armatuur niet. Dergelijke kortsluitdoppen brengen extra kosten met zich mee.

ZHAGA

Zhaga-D4i-controllers hebben geen AC/DC-omzetting of meetcircuit nodig en zijn daarom vaak een goedkopere component, terwijl een Zhaga-D4i-armatuur duurder kan zijn omdat deze een driver met verbeterde mogelijkheden nodig heeft.
Als je een aangesloten armatuur installeert met een Zhaga fitting, maar zonder node, is een eenvoudige mechanische kap voldoende om de fitting te beschermen. Deze kap kan worden verwijderd als er een Zhaga-D4i-controller op het armatuur wordt gemonteerd.