Mean Well : perché questi alimentatori vengono utilizzati in ambito industriale

Nell'ambito industriale sempre più spesso vengono richiesti alimentatori Mean Well, questo perchè l'alimentatore rappresenta il cuore pulsante di ogni impianto. Dalla cartellonistica autostradale alle linee di produzione farmaceutica, dalle serre idroponiche ai porti industriali, Mean Well con oltre trent'anni di esperienza nella progettazione di switching power supply costituisce la principale scelta dei grandi impiantisti.

Questo anche perchè Mean Well offre diverse soluzioni che si sposano bene con le più disparate situazioni. Per questo motivo oggi ci soffermeremo sulle differenze degli alimentatori proposti con le serie HLG, LRS, ELG, NPF, fino ai regimi di derating, alla compatibilità elettromagnetica, ai protocolli di dimming e alle certificazioni obbligatorie spesso richieste nei bandi di gara.

Mean Well: gli alimentatori delle serie HLG, LPH, ELG, NPF

La prima discriminante nella scelta di un alimentatore Mean Well riguarda l'ambiente di installazione e i requisiti di protezione richiesti.

La serie LPH  rappresenta la soluzione economica per interni, con grado IP20 e raffreddamento a convezione naturale. Questi alimentatori sono ampiamente impiegati in quadri elettrici, automazione di macchine e banchi ottici. Tuttavia, il suo utilizzo è da escludere in presenza di ambienti con grandi variazioni di temperatura.

La serie HLG  introduce il grado IP65/IP67, doppio isolamento, protezione contro i sovraccarichi meccanici e la possibilità di regolazione tramite potenziometro o dimming analogico/PWM. Esiste inoltre la sotto-famiglia HLG-H (High power) con ventola integrata per potenze fino a 1500W.

La serie ELG è stata ottimizzata per l'illuminazione stradale e industriale outdoor, con protezione aggiuntiva contro i transienti (6kV) e maggiore robustezza EMC.

Infine la serie NPF è dedicata a proiettori led compatti con profilo estremamente sottile (spessore inferiore a 30mm) e IP67.

Tabella 1 - Confronto tra le principali famiglie di alimentatori Mean Well per utilizzo industriale e illuminazione professionale

Alimentatori Mean Well per ambienti esterni: selezione in base a IP, sovratensioni e ciclo termico

Quando l'installazione è outdoor, il parametro discriminante diviene il grado di protezione dell'involucro e la capacità di sopportare i picchi di tensione. La normativa EN 60529 classifica IP67 come totale protezione dalla polvere e immersione temporanea (1m per 30 minuti).

I test in camera climatica hanno dimostrato che le serie HLG ed ELG mantengono il pieno funzionamento dopo 500 ore di nebbia salina. Per questo motivo, per applicazioni in prossimità del mare o in tunnel soggetti a condensa, raccomandiamo ELG-150-24 con protezione aggiuntiva 6kV.

In contesti con escursione termica estrema (es. rifugi alpini) la serie HLG  con avviamento a -40°C rappresenta la scelta più sicura. É importante segnalare che i modelli con suffisso "A" integrano il dimming e la regolazione di uscita ±10%.

Calcolo della potenza nominale

Abbiamo già in precedenza parlato di come sia necessario calcolare la potenza necessaria per alimentare un impianto, ma è sempre importante rinfrescare questo concetto per evitare danni poi non recuperabili.

La corretta determinazione del carico costituisce il 70% dell'affidabilità a lungo termine. La formula generalmente adottata è: P_alim = (P_tot_load / η_cablaggio) × 1,20. Dove il fattore 1,20 rappresenta il margine di sicurezza per evitare il funzionamento continuo al limite.

Per strisce LED a 24V, si misura l'assorbimento effettivo tramite pinza amperometrica (valore inrush incluso).

Esempio pratico: carico di 190W su linea con caduta 3% → P_corretta = 190/0,97 ≈ 196W; moltiplicato 1,20 = 235W. Si seleziona quindi un alimentatore Meanwell 24v da 240W.

Sconsigliamo assolutamente l'uso di trasformatori 12v di derivazione consumer per carichi industriali continui: i parametri di ripple e regolazione di carico non sono paragonabili.

Dimming PWM negli alimentatori Mean Well

Mean Well ha implementato negli anni tre distinte modalità di dimming:

1) 1-10V analogico

2) PWM (10V segnale)

3) regolazione tramite resistenza variabile

I modelli HLG (suffisso B, AB) e ELG supportano tutti e tre i metodi. Durante i nostri test, abbiamo verificato la piena compatibilità con i controller DALI di numerosi brand, purché si utilizzi un convertitore DALI-1-10V attivo.

Il dimming PWM di Meanwell opera tipicamente con frequenza compresa tra 300Hz e 1kHz. Per applicazioni in ripresa video (assenza di sfarfallio), raccomandiamo di impostare la frequenza a >1kHz oppure utilizzare i nuovi modelli HLG con funzione "flicker-free". La connessione richiede una polarità corretta: il mancato funzionamento in dimming è spesso dovuto a inversione dei segnali DIM+ e DIM-.

Certificazioni Mean Well per uso industriale: quadro normativo 

Oltre alle marchiatura CE (autodichiarazione), gli alimentatori Mean Well destinati all’industria pesante e alle infrastrutture critiche posseggono certificazioni di prodotto di terza parte. In particolare:

ENEC (marchio di sicurezza europeo basato su norme ENEC 30303)

UL 8750 (sicurezza apparecchi illuminazione a LED)

UL 60950-1 (apparecchiature informatiche, spesso richiesto in automazione)

CAN/CSA-C22.2 per il mercato nordamericano.

Per impieghi in area ATEX, Mean Well non fornisce versioni certificate intrinsecamente sicure, ma è possibile alloggiare gli HLG in contenitori Ex-e. Nelle schede tecniche sono indicati i numeri di riconoscimento UL ed ENEC; consigliamo di verificarli presso gli enti accreditati in fase di progettazione esecutiva.

Collegamento degli alimentatori alle strisce led: analisi delle cadute 

Un errore sistematico riguarda la tipologia di collegamento. Gli alimentatori constant voltage (CV) come LRS, HLG, ELG erogano tensione stabilizzata. Per strisce led di lunghezza superiore ai 5metri, l’architettura a stella (in parallelo) è obbligatoria. Si dimensionano i conduttori in modo da avere una caduta inferiore al 4%.

É necessario impiegare un alimentatore a 24V con una sezione cavo di 1,5mm² fino a 10m con carico 8A mentre passando oltre serve una sezione di 2,5mm². I morsetti di uscita degli HLG accettano fino a 4mm². Per potenze >300W è meglio ripartire il carico su più alimentatori Mean Well 24v in aree distinte. Il collegamento in serie è categoricamente sconsigliato utilizzando alimentatori switching (switching supply) in quanto non è supportata la compensazione attiva del carico.

Durata operativa degli alimentatori Mean Well

Mean Well ha pubblicato i valori MTBF (Mean Time Between Failures) calcolati secondo il metodo predittivo MIL-HDBK-217F. Per HLG-240H-24 si attesta su 311.7k ore a 25°C e carico 80%. Questo significa che in condizioni ideali, il tasso di guasto annuo è inferiore allo 0,5%.

Tuttavia la vita utile effettiva è determinata dai condensatori elettrolitici: Mean Well utilizza componenti giapponesi (Rubycon, Nippon Chemi-Con) con una vita nominale che si attesta sull 10.000 ore a 105°C.

Applicando la regola di Arrhenius, ogni riduzione di 10°C raddoppia la vita attesa. Per questo in ambienti a 50°C si consiglia il derating al 70% e dove è possibile l'adozione dei modelli HLG con rivestimento conform coating (suffisso "D2").

Tabella 2 - Stima vita utile in funzione della temperatura

Collegamenti in serie e parallelo: vincoli 

È possibile collegare due o più alimentatori Mean Well in parallelo per aumentare la corrente totale ma solo per i modelli con funzione di current sharing (condivisione del carico) come le serie RSP, PSP, SE.

Le serie HLG, LRS, ELG non sono progettate per il parallelo diretto: la leggera differenza di tensione causa squilibri di corrente.

In casi di ridondanza, si utilizzano moduli ORing esterni (es. DRDN20 di Mean Well) che isolano l’alimentatore guasto.

Il collegamento in serie (es. 24V+24V=48V) è sconsigliato e può compromettere l’isolamento. Può essere preso in considerazione solo in casi eccezionali e solo con modelli dotati di uscita flottante (HLG, ELG) e con l’aggiunta di diodi di blocco ma si perdono le protezioni.

Protezioni integrate negli alimentatori Mean Well

Tutti gli alimentatori Mean Well integrano:

OVP (Over Voltage Protection) – solitamente a latch o auto-ripristino;

OCP (Over Current Protection) a ricostituzione automatica;

SCP (Short Circuit Protection);

OTP (Over Temperature Protection).

Nei modelli HLG ed ELG, l’OTP interviene con riduzione della potenza (derating termico) prima dello spegnimento. Abbiamo stressato un HLG-600H con carico al 110% a 55°C: l’alimentatore ha ridotto gradualmente la corrente fino al 70%, mantenendo l’integrità. Queste caratteristiche in un alimentatore sono fondamentali se si deve realizzare un'installazione che sarà attiva 24h al giorno.

Constant voltage vs constant current: differenze sostanziali

Quando ci troviamo davanti alla scelta dell'alimentatore, una delle domande che sorgono più spesso è: "Ma devo prendere uno a tensione fissa o uno a corrente costante?".
Cerchiamo di fare chiarezza, perché non si tratta solo di specifiche tecniche, ma di capire cosa c'è dall'altra parte del cavo.

Se si sta alimentando una striscia led, un pannello o un proiettore che ha già i suoi componenti elettronici interni – o comunque un ingresso pensato per ricevere una tensione stabile – allora serve un alimentatore a tensione costante, anche chiamato CV (Constant Voltage). Questo funziona come una presa di corrente: fornisce sempre 12V, 24V o 48V e sarà il carico a decidere quanta corrente assorbire. È il caso più comune, e qui entrano in gioco gli alimentatori della serie HLG, LRS, ELG in versione CV.

É necessario comunque ricordare che esistono moduli led, array di potenza o chip singoli che non hanno un driver a bordo. In quel caso è necessario fornire corrente costante non tensione constante. in questo caso avremo alimentatori CC (Constant Current) come quelli della la serie LDD, LCM o ELG nella versione -C. Loro non forniscono 24V fissi ma bensìo 350mA, 700mA, 1050mA e la tensione si adatta automaticamente alle esigenze del carico. È un approccio più diretto ed è indispensabile quando si devono pilotare led di potenza senza intermediari.

Mean Well ha realizzato per facilitare le cose alcuni modelli come l' HLG-60H-C, che hanno la funzione dual-mode. Gli alimentatori dual-mode possono lavorare sia in tensione che in corrente, è sufficiente fare attenzione a cosa viene collegato loro e in funzione di questo configurarli nella maniera più opportuna.

Il consiglio è di verificare prima di tutto il carico guardando la targhetta della striscia, il datasheet del proiettore, o chiedendo al produttore. Se viene indicato "24V DC input" significa si è in tensione costante. Se viene riportato "350mA" o "corrente costante" è necessario utilizzare un alimentatore CC. 

Affidabilità in regime continuo 24/7

Le applicazioni industriali a ciclo continuo (centri di calcolo, sale controllo, impianti di sorveglianza) richiedono alimentatori con componenti selezionati per longevità. Mean Well ha sviluppato per questi settori le serie RST e HRP (potenze fino a 5000W) ma anche HLG, che se adeguatamente deratati garantiscono >60.000 ore di vita continua.

L'importante è mantenere un raffreddamento passivo, una tensione di uscita regolata al 95% del nominale e una protezione dalle possibili micro-interruzioni di rete.

Temperature operative e curve di derating

Leggere il datasheet di un prodotto è essenziale, in quanto qui viene indicato a quali temperature operative l'alimentatore può operare. Un alimentatore Mean Well HLG-240H eroga il 100% della potenza fino a 50°C, successivamente passa ad un derating lineare fino al 70% a 70°C mentre un LRS-100-24 inizia il derating già a 40°C.

Per installazioni in quadranti chiusi consigliamo di posizionare l’alimentatore nella parte bassa del quadro e se necessario di impiegare una termoventilazione ausiliaria.

Gestione termica degli alimentatori Mean Well ad alta densità 

Per gli HLG con potenza >350W Mean Well adotta ventole a velocità variabile. Per questo motivo suggeriamo un piano di manutenzione predittiva con ispezioni semestrale e pulizia dei filtri ove presenti.

Serie Mean Well certificate IP67

Per ambienti umidi (tunnel, parcheggi, serre, porti) le serie maggiormente suggerite sono: HLG (IP67), ELG (IP67), OWA (IP67), DLP (IP67), NPF (IP67).

La differenza sostanziale è nel rapporto potenza/dimensioni e nella funzione di dimming.

ELG è la scelta prevalente per i comuni di illuminazione pubblica, HLG per applicazioni industriali generiche, NPF per l'installazione in design compatti.

Tutti i modelli IP67 hanno cavi pre-cablati con connettori o pressacavi e la lunghezza standard è 30-50 cm. 

Lettura del datasheet: parametri critici

Un datasheet Mean Well contiene decine di parametri ma è sufficiente focalizzarsi su:

1) zona CV/CC (per i modelli a doppio regime);

2) curva di derating vs temperatura;

3) efficienza a diversi carichi;

4) ripple & noise (tipicamente < 1% per i buoni alimentatori, ma alcuni modelli economici hanno picchi più alti);

5) tensione di isolamento;

6) grado di inquinamento previsto;

7) categoria di sovratensione (OVC II o OVC III).

Per le applicazioni con carichi sensibili, il parametro "start-up time" e "hold-up time" sono rilevanti, nel caso di Mean Well questi parametri generalmente sono superiori ai 6ms tipicamente.

ELG, HLG, NPF: confronto approfondito per scenari reali

Oltre ai dati in tabella, l'esperienza applicativa ci mostra che la serie ELG possiede un front-end EMI più robusto, con filtri di modo comune che riducono le emissioni condotte del 15% rispetto a HLG.

La serie NPF si distingue per lo spessore ridotto (25mm) ideale per corpi illuminanti a scomparsa.

La serie HLG offre la massima flessibilità grazie ai range di tensione estesi (ad esempio 12~24V regolabili). Per retrofit di vecchi impianti con alimentatori 12V, abbiamo avuto ottimi risultati con HLG-40H-12 (versione IP67).

Dissipatori esterni: quando diventano necessari

L'utilizzo di dissipatori aggiuntivi non è quasi mai richiesto poiché il case metallico di HLG e LRS funge da dissipatore. Tuttavia in applicazioni con temperatura ambiente prossima al limite (65°C) e carico costante al 100%, è prassi industriale montare una piastra in alluminio aggiuntiva accoppiata termicamente, si raccomanda di fare attenzione a non ostruire il percorso convettivo.

Efficienza energetica: misure e classificazioni

L'efficienza di un alimentatore switching Mean Well si attesta tra l'85% e il 95% a seconda del modello e del carico, la misurazione si effettua con un wattmetro di precisione. HLG-320H-24 raggiunge il 94.5% a 230Vac, carico 80%. Ciò significa solo 18W dissipati per 320W erogati. Rispetto a un trasformatore tradizionale (efficienza 70-80%), il risparmio energetico è considerevole e contribuisce alla riduzione del TCO. Inoltre, molti modelli soddisfano i requisiti ErP Stage 2 e Level VI (cooper energia).

Accessori per installazioni industriali: quando l'alimentatore da solo non basta

Chi lavora nel settore industriale sa che l'alimentatore è il cuore dell'impianto, ma ache sono necessari accessori che troppo spesso vengono sottovalutati in fase di progettazione. Vediamo quali sono questi accessori.

Moduli di ridondanza: in ambienti critici che non possono mai fermarsi come i sistemi di sicurezza, le sale operatorie, i data center o le linee di produzione che non possono fermarsi vi sono modelli che permettono di collegare due alimentatori in parallelo in configurazione ridondante 1+1. Se uno si guasta, l'altro subentra senza generare così alcuna interruzione. 

Filtri EMC: un alimentatore switching genera rumore ad alta frequenza e questo può disturbare apparecchiature sensibili vicine quali sensori, schede di acquisizione dati, sistemi audio. In ambienti industriali con motori, inverter e saldatrici il rumore è già tanto. Aggiungere un filtro di rete esterno permette di pulire l'alimentazione ed evitare strani comportamenti intermittenti che difficilmente poi si riescono a diagnosticare. Si consigliao questi filtri in particolar modo quando l'alimentatore è vicino a strumentazione di misura o quando l'impianto deve passare dei test di compatibilità elettromagnetica severi.

Connettori impermeabili: gli alimentatori IP67, come gli HLG e gli ELG, hanno già cavi cablati con sezione 0,75mm² o 1mm².  Capita a volte però in cantiere di doverli collegare a cavetterie più grosse o di dover passare dentro canaline già sature. Utilizzare i connettori originali Mean Well evita di tagliare il cavo e dover applicare guaine termorestringenti, un'operazione che in ambiente umido o polveroso è sempre un rischio. Per le serie LRS destinate ai quadri esistono le piastre di montaggio per guida DIN che permettono di trasformare un alimentatore a fissaggio diretto in un componente agganciabile senza viti, senza piastre improvvisate. 

Resistenze per dimming: queste permettono di gestire alimentatori con dimming che vengono lasciati al massimo stabilizzando l'ingresso della corrente

Involucri termici e i dissipatori ausiliari: sono accessori aftermarket che permettono di isolare da temperature molto elevate (come quelle di una fonderia per intenderci) gli alimentatori.

Mean Well e l'Industria 4.0: telecontrollo e diagnostica

L'industria non è più quella di vent'anni fa, oggi un alimentatore non deve solo fornire energia deve anche comunicare con il sistema di supervisione, segnalare guasti, avvisare prima dello spegnimento. Mean Well ha raccolto questa sfida con diverse strategie.

La prima è l'introduzione dei modelli con segnalazione di guasto. Su alcuni HLG ed ELG è disponibile un'uscita a relè o un contatto a transistor che commuta quando l'alimentatore entra in protezione o si spegne. È un'informazione preziosa per un PLC o per un sistema SCADA: è possibile accorgersi subito se un tratto di impianto è fuori servizio, senza mandare un elettricista a controllare.

Poi ci sono i modelli con interfaccia DALI integrata. In questi casi non è più necessario un convertitore esterno: l'alimentatore parla direttamente il linguaggio dei sistemi di building automation. Alcuni di questi permettono non solo il dimming ma anche la lettura dei parametri operativi: ore di funzionamento, temperatura interna, numero di accensioni.

Tra gli alimentatori Mean Well troviamo anchela serie UHP, progettata per l'industria pesante, che integra funzioni di telecontrollo tramite protocollo PMBus o CANbus. In un unico armadio è possibile monitorare decine di alimentatori, regolarli da remoto, ricevere segnali di allarme. 

Gli errori da evitare (anche con gli alimentatori Mean Well !)

Dopo anni di assistenza tecnica e dopo esserci interfacciati con tantissimi installatori ed elettricisti, abbiamo notato una lista di errori ricorrenti. 

1 - Alimentatore IP20 installato all'esterno: il cantiere è polveroso, umido, caotico. L'elettricista monta l'LRS su una trave in attesa del quadro definitivo. Piove, entra un po' d'acqua, l'alimentatore muore. In questo caso andava installato un alimentatore IP67 fin dall'inizio. Il risparmio di 20 euro si trasforma in 100 euro di prodotto bruciato e ore di manodopera.

2 - non considerare la caduta di tensione.: striscia LED 24V, 100W, cavo di 25 metri con sezione 0,75mm². All'arrivo, la tensione è 21,5V, le strisce sono più gialle, qualcuno dice che i led sono scadenti. In realtà è colpa del dimensionamento del cavo, qualcosa a cui spesso non si presta attenzione. Il consiglio è sempre per una lunghezza superiore ai 10m utilizzare un cavo con sezione 1,5mm² mentre se andiamo oltre i 20m utilizzare un cavo da 2,5mm² o più. Se è necessario coprire lunghe distanze si consiglia inoltre di aumentare la tensione: 48V invece di 24V in modo tale da dimezzare la corrente e ridurre la caduta di tensione.

3 - dimming con potenziometro sbagliato: il cliente compra un HLG con dimming ed un potenziometro da 10kΩ, li collega ed il dimming non funziona o è instabile. Questo accade perchè molti Mean Well vogliono un potenziometro da 100kΩ, o funzionano meglio con un segnale attivo 1-10V. Se si utilizza il valore sbagliato, la curva di regolazione è distorta o non parte da zero. La soluzione è leggere il manuale/scheda dell'alimentatore per poter identificare il potenziometro corretto.

4 - alimentatore troppo vicino a fonti di calore: in un quadro elettrico l'alimentatore è montato sopra un raddrizzatore o vicino a un contattore che scalda. La temperatura interna all'alimentatore sale, i condensatori invecchiano prima, dopo due anni l'alimentatore muore. Sarebbero stati sufficienti 10 cm di spazio in più e un po' di aria in circolo per raffreddarlo e allungargli la vita.

5 - dimenticare la protezione differenziale: gli alimentatori switching hanno filtri EMI che causano correnti di dispersione verso terra, se si collegano più alimentatori sullo stesso differenziale questo scatta apparentemente senza motivo. Non è un reale guasto ma la somma delle dispersioni: è possibile pertanto risolvere questo problema utilizzando differenziali da 300mA o separando i circuiti. 

Possono sembrare errori banali, ma tenerne conto può far risparmiare tante ore nella rilevazione dei guasti o salvarsi dal guasto stesso.

Perché scegliere Mean Well quando costa qualcosa in più...

A catalogo sono presenti tantissimi alimentatori di diversi brand, tutti comunque di qualità e sempre prima testati prima di essere selezionati per apparire tra i prodotti proposti. In alcuni contesti, in ambienti difficili, con alte temperature o dove sono richieste altissime prestazioni, gli alimentatori Mean Well sono sempre quelli che tendiamo a proporre come prima soluzione.

I prodotti Mean Well hanno un costo leggermente pià alto ma in contesti di difficile accesso, in cui anche prestare assistenza diventa complicato i Mean Well ripagano sul costo dell'installazione, della manutenzione, del fermo impianto. 

Sono alimentatori progettati e nati per resistere nel tempo in condizioni estreme, come nei grandi impianti industriali, ecco perchè oggi abbiamo deciso di parlarne nel dettaglio senza voler togliere nulla agli altri alimentatori.