Источник питания светодиодов – Источник питания для светодиодной лампы — Меандр — занимательная электроника

Содержание

Источники питания для светодиодных светильников: особенности применения

Светодиоды в целом, и, в частности, мощные (более 1 Вт) светодиоды очень чувствительны к различным внешним факторам, которые могут негативно сказаться на их сроке службы и качественных показателях. В настоящее время величины максимальных питающих токов для светодиодов имеют весьма ощутимые значения: до 1…1,5 и даже до 2 А по сравнению с 0,35 А, на которые чаще всего нормируются характеристики светодиода. Желание получить максимальный световой поток с одного полупроводникового излучателя ведет к увеличению тока, пропускаемого через него, что отражается на его тепловыделении, и вся конструкция (светодиод + светодиодная арматура) работает на грани перегрева кристалла. При этом к источнику питания предъявляются высокие требования по стабильности выходных характеристик, которые он должен обеспечить. Это является довольно проблематичным при использовании для питания источника напряжения. Во-первых, предварительное выравнивание тока в цепи светодиодов потребует, по крайней мере, дополнительного резистора, который будет ограничивать ток и в то же время рассеивать на себе дополнительную мощность. Во-вторых, любая осветительная установка работает в некотором диапазоне температур, часто довольно широком, а светодиод, обладая отрицательной зависимостью прямого падения напряжения от температуры кристалла — обычно на уровне -2…-4 мВ/°С, будет иметь плавающую рабочую точку. В-третьих, свой вклад будет вносить нестабильность выходных характеристик самого источника. Эти причины изрядно сократят жизнь современному источнику света, особенно в случае его работы на токах, близких к максимальным. Так, повышение напряжения на переходе всего на 0,1 В будет причиной изменения силы тока на 200 мА, что приведет к повышенному тепловыделению и может крайне негативно сказаться на работе светового прибора.

ВАХ на рисунке 1 показывает, насколько важно использование блока питания (БП) с регулированием по току, а не по напряжению. Повышение напряжения питания на светодиоде на 3% (0,1 В) приводит к росту тока в первом приближении на 20% (200 мА). Соответственно, на 40% растет потребляемая мощность и тепловая отдача, что неизбежно приведет к перегреву, деградации структуры кристалла и выходу из строя светодиода. При кратковременном сильном превышении питающего светодиод тока может начаться деградация кристалла диода, за которой также последует выход из строя.

 

 

Рис. 1. Типичная положительная ВАХ мощного светодиода

Понижение напряжения на диоде также нежелательно, так как при его падении на 3% от номинального, что соответствуют падению тока на 200 мА, мы теряем более 50% светового потока, что видно из зависимости относительного потока светодиода от питающего тока (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Зависимость относительного светового потока светодиода от тока питания

Самым простым способом обеспечить необходимый ток питания светодиода является применение высокочастотных (десятки кГц) широтно-импульсных преобразователей (ШИМ), способных поддерживать необходимый средний ток в широком диапазоне мощностей подключенного оборудования. В обиходе светотехников и электриков такие БП часто называют светодиодными драйверами. Некоторые модели в выходной цепи преобразуют чистый ШИМ-сигнал (прямоугольные импульсы) в более сглаженную кривую, среднее значение которой находится на уровне желаемого среднего тока.

Высокая частота работы блока питания обусловлена, прежде всего, требованиями к отсутствию видимых пульсаций источников света. Особенностью конструкции ШИМ-схем является также то, что существует запас для понижения сетевого напряжения, при котором световой поток оборудования не снижается, но уменьшается частота пульсаций выходного сигнала, особенно сильно проявляющаяся при работе БП на нагрузках, близких к максимально допустимым. К примеру, блоки питания компании Inventronics могут работать в диапазоне действующих значений напряжения сети питания от 90 до 305 В, при этом частота пульсаций выходного сигнала все еще значительно превышает порог, при котором мигание светодиода может быть заметным, т.е. явление фликера (мигания источника света согласно ГОСТ 13109-97) сводится к нулю. Таким образом, ШИМ-блоки питания могут быть рекомендованы для использования в осветительном оборудовании на расстоянии от региональных центров на территории России, где напряжения в сети может быть ощутимо ниже стандартных (действующее значение напряжения в сети может падать до 150 В и менее в регионах, удаленных от крупных электростанций), а кратковременные перенапряжения, вызванные подключением мощных удаленных потребителей, могут достигать 260 В и более.

Другой особенностью использования БП с ШИМ является простота интеграции с управляемыми диммерами. При этом БП могут получать информацию о степени ослабления светового потока по каналам 1…10 В, DMX, DALI или другим протоколам. Также нельзя не упомянуть малые габаритные размеры ШИМ-блока питания, позволяющие минимизировать размеры корпуса ОП с интегрированным БП или упростить установку внешнего блока питания недалеко от светильника.

Есть и другой подход к исполнению блоков питания: для упрощения адаптации к существующим сетям, минимизации объема БП внутри светильников и организации низковольтной сети по принципам электробезопасности используются отдельный низковольтный источник напряжения (12 или 24 В) за пределами корпуса осветительного прибора (ОП) и малогабаритный ШИМ-преобразователь внутри светильника. Несмотря на кажущуюся простоту, при таком подходе можно столкнуться с рядом серьезных опасностей при монтаже. В частности, при ошибке в полярности подключения ШИМ-преобразователь сразу выходит из строя.

Очень важным параметром любого импульсного блока питания является величина гармонических и нелинейных искажений формы питающего напряжения, которые он создает в сети. Они отрицательно сказываются на проводке электросети и потребителях, подключенных к ней. Это влияние выражается не только в различных помехах, которые сказываются на чувствительных электроприборах, но также и в самой трехфазной сети, в нулевом проводнике которой могут протекать токи, превышающие токи в фазных проводниках. Причина состоит в том, что импульсный БП потребляет из сети мощность лишь на пиках питающего напряжения; потребляемый ток имеет форму небольшого импульса и содержит в себе широкий набор гармонических составляющих. В случае симметричной нагрузки в нулевом проводнике высшие гармоники тока компенсируют друг друга (сдвиг фаз относительно друг друга составляет 120°), но это не относится к высшим гармоникам, кратным трем, которые в нулевом проводнике окажутся сложенными.

Коэффициент мощности l — комплексный показатель искажения потребляемой из сети мощности, который учитывает не только сдвиг фазы, но и искажение формы потребляемого тока (наличие гармонических составляющих). ГОСТ Р 51317.3.2-2006 устанавливает нормы гармонических составляющих тока для ТС класса С (таблица 1).

Таблица 1. Нормы гармонических составляющих тока для ТС класса С

 

Порядок гармонической
составляющей, n
Максимальное допустимое значение гармонической составляющей тока, % основной гармонической составляющей потребляемого тока
22
330l*
510
77
95
11≤n≤39 (только для нечетных гармонических составляющих)3
* Коэффициент мощности цепи

При этом данные нормы устанавливаются для световых приборов с активной потребляемой мощностью более 25 Вт, однако следует полагать, что распространение энергоэффективных маломощных светодиодных светильников заставит существенно снизить эту планку или вовсе отменить ограничение.

Для минимизации вносимых в сеть искажений применяют устройства, компенсирующие вышеуказанные помехи и приближающие коэффициент мощности к единице. В то время как для приборов с фиксированной потребляемой мощностью применяют пассивные компенсационные конденсаторы (например, в ПРА для металл-галогенных или люминесцентных ламп), в импульсные БП интегрируют активные компенсационные устройства, максимально приближающие их характеристики к резистивным в широком диапазоне подключенных нагрузок.

Несоблюдение этих норм негативно сказывается как на качестве питающей электроэнергии, так и на работе устройств и состоянии инфраструктуры. Предприятия, превышающие эти нормы, облагаются штрафами и вынуждены устанавливать дополнительные конденсаторные установки. Однако потребление электрической энергии предприятием в большой степени прогнозируемо, что и позволяет обойтись пассивной коррекцией.

Блоки питания на ШИМ с компенсаторами вносят крайне малые искажения в сеть. Например, серия мощных БП EUC (рис. 3) от Inventronics обеспечивает значение коэффициента мощности в пределах 0,97…0,99.

 

 

Рис. 3. Общий вид БП Inventronics серии EUC

КПД современных блоков питания с широтно-импульсными модуляторами достигает величины 92% и более, что немаловажно, т.к. затрачиваемая ими энергия уходит в нагрев. Соответственно, чем выше КПД, тем меньше требуется эффективная площадь рассеяния радиатора и, соответственно, тем меньше будут габариты и масса БП, за которыми, безусловно, следует снижение стоимости драйвера.

В настоящее время БП производятся с корпусами в различном исполнении: как для установки внутрь СП, встройки в мебель или размещения в помещениях, так и во влагозащищенных корпусах с различными показателями пылевлагозащиты (IP): от IP23, допустимых к установке в сухих помещениях, и IP54 для установки во влажных помещениях и под навесом, до влагозащищенных с корпусами IP67, подходящих для установки снаружи помещений. Малораспространенная группа БП с IP68 предназначена для установки в грунт без дополнительных корпусов.

Цветовые характеристики светодиода также могут отклоняться при изменении тока питания. Например, диаграмма зависимости цветовых координат от рабочего тока мощного светодиода Osram Dragon plus (рис. 4) показывает относительное смещение цветовых координат излучения.

 

 

Рис. 4. Зависимость смещения цветовых характеристик светодиода от тока питания

 

В первую очередь это относится к световым приборам с возможностью управления и создания различных цветодинамических сцен. Так при использовании световым прибором большого диапазона рабочих токов цветовые координаты в пространстве могут смещаться на 0,01 единиц по оси x и на 0,015 единиц по оси y. Это смещение в холодном белом диапазоне может достигать несколько сотен Кельвин (до 700К). Но в повседневных применениях этот фактор практически не заметен. Влияние изменения величины питающего тока исчезает в случае питания светодиодов ШИМ-сигналом, а управление можно осуществлять изменением скважности сигнала.

 

Заключение

На рынке появился большой объем светодиодной продукции, оснащенной качественными БП и самыми различными видами оптики. Большая их часть производится с использованием мощных светодиодов. Ряд приборов ведущих мировых производителей можно уже считать проверенными временем, так как они не первый год успешно и безотказно работают на самых различных объектах в России и за рубежом.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

 

Наши информационные каналы

Метки: AC/DC, DC/DC, Inventronics, Модульные ИП, ШИМ-контроллеры

О компании

…читать далее

www.compel.ru

Блок питания для светодиодной ленты своими руками

Современная электроника часто комплектуется внешними источниками питания на 5В, 12В, 19В. После того как прибор выходит из строя, они часто валяются в кладовке или тумбочке.

  • 5V — это напряжение зарядных устройств для телефонов и USB;
  • 12V — используется в компьютерах, некоторых планшетах, ТВ, сетевых маршрутизаторах.
  • 19V — в ноутбуках, мониторах, моноблоках.

Мы будем рассматривать, каким образом можно адаптировать любой блок питания для светодиодной ленты на 12В. Будут только простые и бюджетные варианты доступные каждому. Зарядники на 5В не подходят. Но из таких зарядников я делаю ночники, на корпус приклеивается от 3 или 6 диодов. Ночью светит не ярко, в самый раз.

Содержание

  • 1. Источники питания на 12V
  • 2. БП на 19V
  • 3. Характеристики импульсных стабилизаторов
  • 4. Простые схемы своими руками
  • 5. Видео, как доработать своими руками
  • 6. Готовые модули из Китая
  • 7. Питание и драйвер в одном модуле
  • 8. Где купить дешево?

Источники питания на 12V

БП от маршрутизатора 12V, 1А

Источники питания на 12В от электроники обычно бывают от 6 до 36 Ватт. 10 Ватт хватает для подсветки рабочей поверхности светодиодной лентой на кухне. Такие блоки делятся на 2 основных вида:

  1. старые на трансформаторах, отличаются большим весом;
  2. современные импульсные, еще называют электронный трансформатор, отличаются малым весом и большой мощностью при малых габаритах.

Использовать на трансформаторах не рекомендую. При установке светодиодной ленты я сперва подключил трансформаторный БП от роутера, мощность которого была в 2 раза больше мощности ленты. Сам выпрямитель стал сильно греться. Поставил диодный мост выпрямителя на самодельный радиатор для охлаждения, все равно греется сильно, долго он так не протянет. Времени не было разбираться в тонкостях, поэтому спросил у специалиста. Он кое-как нашел причину, светодиоды имеют особенную вольт-амперную характеристику (сокращенно ВАХ), что приводит к сильному нагреву. Он подарил мне от телевизора на 12В и 2 Ампера, то есть мощность равна 24W. Теперь все работает без проблем и не греется.

БП на 19V

БП ноутбучного типа на 19В, 90W

Напряжение в 19В широко используется в настольной компьютерной технике, чаще всего в ноутбуках, моноблоках, мониторах, сканерах. В эту категорию можно отнести БП от принтеров, они мощные, бывает 16В, 20В, 24В, 32В.

У меня давно валяется отличный блок питания для светодиодов на 90W и 19V от ноутбука Asus. Такой мощности хватит, чтобы запитать светодиодную ленту на 6000 Люмен, а этого хватит, чтобы сделать диодное освещение комнаты 20 квадратов. Но БП не 12 вольт, и потребуется доработка. Внутрь корпуса мы не полезем, перепаивать схему под 12 вольт сложно, долго и надо быть электронщиком. Сделаем проще, подключим  небольшой  понижатель со стабилизатором. Существует два типа.

Тип №1

Стабилизатор  на 7812

Стабилизатор на микросхеме типа КРЕН 7812 (lm317), выглядит почти как транзистор, при установке на радиатор охлаждения выдерживает ток 1 Ампер. Этот вариант устаревший и громоздкий. Для использования всей мощности ноутбучного БП потребуется 5-6 таких (или 1 большая) и большой алюминиевый радиатор для охлаждения.

Тип №2

Импульсный на специализированных микросхемах

Современный импульсный стабилизатор, миниатюрен, не греется, простой как 3 рубля. В русских магазинах за него просят 600-900 р, цена сильно завышенная. У китайцев на 3 ампера стоит 50 р., 5-7А продается за 100-150 р., поэтому рекомендую заказать пару штук на Aliexpress.

Рекомендую использовать импульсный, КПД у него выше 80-90%, проще и дешевле. Только не покупайте источник тока на LM2596, вам нужен источник напряжения. Чтобы найти в китайском интерне-магазине используйте запросы:

  • LM2596 power supply;
  • 12v switching regulator;
  • voltage regulator 12v 7a;

Характеристики импульсных стабилизаторов

Специалист на видео инструкции расскажет основные технические характеристики современных импульсных стабилизаторов, схемотехнику и рекомендации по их правильному использованию. Чтобы вы своими руками не спалили его во время экспериментов.

Простые схемы своими руками

Примеры готовых импульсных модулей на 36W

Если вышеописанные БП вам не подходят, то блок питания для светодиодной ленты 12в можно спаять по схеме своими руками. Для самодельного потребуется много времени и немало деталей, не буду рассматривать полные схемы для подключения к сети 220B. при современном развитии электроники их проще купить у китайцев. Есть схемы для сборки своими руками еще на TL594 и других новых элементах. Но мне больше нравится описанный ниже, легко повторяется за 10 минут.

Рассмотрим оптимальный и современный на LM2596. Потребуется установить всего 4 радиоэлемента. Аналоги, схожие по функционалу, это ST1S10, L5973D, ST1S14.

Существует несколько модификаций микросхемы:

  • фиксированное 12 V, LM2596-12, указано в конце маркировки;
  • регулируемый вариант LM2596ADJ;
  • цена в России одной 170 р.. В Китае весь собранный блок на LM2596 стоит 35р. включая доставку.

Характеристики

ПараметрЗначение
Входное напряжение, не более40В
Вольт на выходе3-37В
Выходной ток
Срабатывание защиты по току
Частота преобразования150 кГц

Видео, как доработать своими руками

Коллега подобно расскажет, как подключить и настроить стабилизатор к блоку питания от ноутбука на 19V.

Готовые модули из Китая

Вариант с регулятором  на выходе от 3 до 37В

В первой схеме будем использовать LM2596ADJ с регулируемым вольтажом на выходе. Выпускаться она может в разных корпусах, но самый оптимальный как на картинке. Плюсом такой конструкции будет возможность регулировать яркость led ленты без диммера.

Схема с фиксированным 12B

Стабилизатор на микросхеме LM2596-12, отсутствует переменный резистор для регулировки, на выходе ровно 12B. Схема проще на одну детальку.

Питание и драйвер в одном модуле

Универсальный блок с 3 регуляторами

Универсальный вариант, регулируется сила тока и напряжение. Можно запитать не только диодную ленту, но и светодиоды. то есть может выступать в качестве драйвера и электронного трансформатора.

На видео ролике вам покажут как пользоваться и настраивать самостоятельно универсальный вариант модуля с драйвером, регулируемой силой тока.

Где купить дешево?

Бывает, что у вас дома не оказалось БП подходящего от бытовых приборов, но точно есть у других, тоже валяется без дела. Сперва спросите у знакомых или соседей, наверняка что то есть. За пару сотен или жидкую валюту вы можете сними договорится.

Большой ассортимент  вы найдете на Авито и на местных форумах. Многие избавляются от ненужного хлама и продают БП за символическую цену, потому что выбрасывать жалко, а реальную стоимость не знают. Таким образом, я часто покупаю хорошие приборы, тем более торг никто не отменял. Недавно мне удалось купить фирменный ACER от моноблока на 190W за 400 р. Он герметичен и высокого качества, так как компьютерная электроника требует очень стабильного и качественного питания в отличие от диодной ленты.

led-obzor.ru

Блок питания как «слабое звено» светодиодного светильника

3 февраля 2014 г. в 09:47, 28892

При описании технических характеристик светодиодных светильников в рекламных материалах обычно особый упор делается на типы используемых в них светодиодов. Тем не менее, надежность современных светильников  определяется уже не только и не столько светодиодами, сколько блоком питания. Но некоторые важные параметры данного узла не сообщаются производителями даже по запросу. Поэтому задача выбора осветительных приборов с качественными блоками питания является весьма сложной, тем не менее, она решаема.

Причины, по которым производители при продвижении светильников на рынок делают упор именно на параметры светодиодов, имеют исторические корни. Предыдущие источники света имели срок службы, значительно меньший, чем у пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). В итоге сложилось представление, что источник света — наименее долгоживущая часть устройства.

Светодиоды отличаются прежде всего большим сроком службы — в среднем около 50000 часов. Если светильник работает по 10 часов в сутки, то его срок службы, обусловленный параметрами светодиодов, составит более 13,5 лет. Этот промежуток времени уже сопоставим со сроком службы других узлов светильника или даже превышает его.

Особенности терминологии

Проблема выбора начинается с весьма запутанной терминологии.

Блоком питания (БП) принято называть источник питания для радиоэлектронной аппаратуры, преобразующий электрическую энергию от сети для согласования ее параметров с входными параметрами отдельных узлов аппаратуры.

Подавляющее большинство светодиодов питаются от постоянного тока и имеют напряжение питания менее 4 В. Если соединить светодиоды последовательно, то такая цепочка будет иметь большее напряжение питания. По ряду причин соединение светодиодов в цепочки длиной более 15 штук практикуется очень редко. То есть напряжение питания массива светодиодов в осветительном приборе обычно не превышает 60 В. В то же время, сети электропитания, в зависимости от страны, дают напряжение 100 – 240 В переменного тока. Для согласования параметров питания светодиодов и параметров сети электропитания обязательно требуется блок питания.

Следует отметить, что термин «блок питания» является устоявшимся понятием, широко используемым в инженерной практике. Тем не менее, он не закреплен официально ГОСТ Р 52907-2008, в котором присутствует только определение источника питания. В прежнем варианте ГОСТ официально также было закреплено понятие «вторичный источник питания», которое в ГОСТ Р 52907-2008 отсутствует. Использование термина «блок питания» позволяет дистанцироваться от автономных источников питания, т.е. гальванических элементов и аккумуляторов.

\Кроме этого, для обозначения БП часто жаргонно используется термин «драйвер». На самом деле, драйвер — это устройство, которое стабилизирует ток, питающий светодиоды. Также некоторые драйверы способны регулировать световой поток у светодиодов, т.е. диммировать их. Но драйвер не выполняет функций преобразования питающего напряжения и выпрямления тока. Поэтому узел, отвечающий за питание светодиодов в светильниках на напряжение 12 или 24 В — это драйвер. Но при питании от сети 220 В речь идет именно о БП. Тем не менее, на некоторых БП можно встретить слово driver, означающее в данном контексте стабилизацию выходного тока.


Диммируемый БП Helvar со стабилизацией выходного тока

В светотехнике устройства, осуществляющие согласование параметров питания источников света и электросети, исторически назывались балластами или ПРА. Специалисты по светотехнике при переходе на светодиоды не стали отказываться от привычного для них терминов и стали использовать их применительно к БП для светодиодов.

Еще одним термином, которым не всегда правильно обозначают блоки питания в светодиодных светильниках, является «электронный трансформатор». Данное устройство, на самом деле, только преобразует напряжение в более низкое и повышает частоту переменного тока с 50 (или 60, в зависимости от стандарта электросети, принятого в стране) до нескольких единиц или десятков килогерц. Питание светодиодов напрямую от электронного трансформатора применяется только в гирляндах и другой аналогичной декоративной светотехнической продукции.

Терминология для светодиодных светильников в части устройств электропитания пока не закреплена ГОСТ, в проектах стандартов используется термин «электронное управляющее устройство».

Справедливости ради следует заметить, что путаница с терминологией распространена и за рубежом. Термин power supply unit (блок питания) или просто power supply (источник питания) в светотехнике используется крайне редко. В рекламных материалах часто встречается обозначение блока питания как driver (драйвер), а вообще, широко распространено использование обозначение БП в светодиодных светильниках как ballast (балласт).

Классификация БП

По месту размещения БП делятся на внутренние (размещаются внутри корпуса светильника) и внешние (размещаются вне корпуса). При этом внешние БП могут идти в комплекте со светильником или приобретаться отдельно.

По своей конструкции БП можно разделить на две большие категории — изолированные и неизолированные. Особенностью изолированного БП является то, что его выход не имеет гальванической связи с входом. Благодаря этому достигается более высокий уровень электрической безопасности устройства. Электрический потенциал на выходе исправного БП изолированного типа ни при каких условиях не достигнет опасной величины. В принципе, БП изолированного типа — это и есть та самая классическая конструкция БП на основе трансформатора, используемая на протяжении многих десятилетий. К сети через преобразователь подключена первичная обмотка трансформатора, нагрузка через выпрямитель присоединяется ко вторичной обмотке. Отличия от классического варианта в том, что трансформатор работает не на частоте сети, а на более высокой частоте, а также в наличии гальванически развязанной обратной связи для стабилизации напряжения или тока. Изолированные БП стоят относительно дорого, но они хорошо справляются с бросками напряжения и импульсными помехами, которые есть в российских электрических сетях.


Пример принципиальной схемы изолированного БП. Источник: «Макро групп»

Неизолированные БП имеют гальваническую связь с выходом. Поэтому, хотя разница потенциалов между линиями на выходе такого БП представляет собой безопасную величину, не превышающую для светодиодных светильников значение 60 В постоянного тока, тем не менее, потенциал между одной из линий на выходе и землей может быть сопоставим с сетевым напряжением, т.е. принимать опасное значение. Преимуществами неизолированных БП являются компактность, низкая цена и немного больший КПД, чем у неизолированных БП. Поэтому неизолированные БП так любят производители очень дешевых светильников — помимо низкой стоимости БП, более высокий КПД позволяет использовать светодиоды с меньшей светоотдачей. Неизолированные БП также широко применяются в светодиодных лампах-ретрофитах, но здесь в ряде случаев без них обойтись нельзя из-за малых размеров.По причине низкой электробезопасности, неизолированные БП могут быть только внутренними. Недостатком неизолированных БП является проникновение на выход мощных импульсных помех, которые «гуляют» по сети. К тому же, при установке выключателя в разрыв нулевого провода (что бывает, когда светодиодные светильники устанавливают взамен существовавшего ранее освещения) светодиоды в светильнике, оснащенном таким БП, слабо светятся в выключенном состоянии. Все это приводит к преждевременному выходу светодиодов из строя.


Пример принципиальной схемы неизолированного БП типа PFC. Источник: «Макро групп»

Усовершенствованные неизолированные БП нередко жаргонно называют PFC от слов Power Factor Correction — корректировка коэффициента мощности. Они обладают большим значением коэффициента мощности по сравнению с обычными неизолированными БП — около 0,9 против 0,6. В таких БП частично решены проблемы, вызывающие преждевременный выход светодиодов из строя. Тем не менее, все равно, они проигрывают изолированным БП по части устойчивости к броскам напряжения.

Почему «слабое звено»?

Электронные компоненты БП работают под напряжением до 242 В переменного тока. При авариях на сетях электропитания напряжение может кратковременно возрастать до 456 В переменного тока. Удары молнии, коммутация мощного электрооборудования и некоторые другие факторы приводят к возникновению импульсных помех с амплитудой до 4000 В. Поэтому к качеству электронных компонентов БП предъявляются особые требования.

Срок службы светодиодов зависит от того, сколько времени они светили. В отличие от этого, срок службы БП связан не только со временем работы, но и со временем хранения. То есть, если вы не включали светильник, а только его хранили на складе, то через некоторое время его БП все равно выйдет из строя. Это связано с особенностями электролитических конденсаторов, используемых в БП — они постепенно деградируют из-за испарения электролита. В среднем электролитический конденсатор можно использовать на протяжении не более 10 лет с момента выпуска. В неправильно спроектированном БП электролитический конденсатор перегревается, что сокращает его срок службы. В некоторых современных дорогостоящих БП проблема решена полной заменой электролитических конденсаторов на керамические, которые являются практически «вечными» электронными компонентами.

Читаем между строк

Производители светодиодных светильников практически всегда публикуют информацию об используемых светодиодах, но редко когда раскрывают данные о БП. Тем не менее, можно составить свое представление о том, качественный или нет блок питания, по параметрам светильников, которые производитель открыто публикует.

В первую очередь, это коэффициент мощности λ (иногда его обозначают как cos φ, что для светодиодных светильников не совсем правильно). Чем больше этот параметр, тем лучше. Для качественного блока питания он должен быть не менее 0,85. Упрощенные БП, имеющие низкую надежность, обычно выдают себя низким значением λ.

 БП от ведущих производителей характерно высокое значение коэффициента мощности, примером тому является данное устройство от Osram

Производители светильников, конечно, знают, что именно БП, а не светодиоды, ограничивает срок службы осветительного прибора. Поэтому, хотя и указывают «срок службы светодиодов 50000 ч», тем не менее, гарантийный срок устанавливают, исходя из цифр по всему светильнику. Обычно исходят из того, сколько лет проработает светильник, будучи включенным круглосуточно. Например, гарантийный срок на светодиодные светильники средней ценовой категории обычно составляет 3 года. Умножаем этот срок на 8760 ч в году, и получаем 26280 ч — именно столько гарантированно будет работать светильник. Обратите внимание, что этот показатель очень близок к сроку службы типичного БП средней ценовой категории — 30000 ч.

Но, самое главное — где расположен блок питания и как он выглядит. Если он внешний и подключается к светильнику через разъем, то однозначно является изолированным (на прямое нарушение правил электробезопасности производители обычно не идут). В том случае, если БП внутренний, но выполнен в виде отдельного унифицированного  модуля от одного из ведущих производителей БП, то, скорее всего, тоже изолированный. Неизолированные БП обычно выполнены как неотъемлемая часть конструкции светильника.

Производители БП

Теоретически оптимальным выбором является БП, специально разработанный для определенной модели светильника. На практике это могут удачно реализовать либо компании, имеющие, помимо светотехнического, еще и мощный бизнес по производству электронных устройств (LG, Philips), либо светотехнические компании, чьи БП хорошо зарекомендовали себя на рынке (Osram).

В остальных случаях предпочтительным вариантом является использование в светильнике БП от ведущих фирм, специализирующихся на данном виде продукции (Meanwell, Helvar, Vossloh-Schwabe и некоторые другие). Использование унифицированного БП легко заменяемой конструкции важно еще и для возможного ремонта светильника, так как БП обычно выходит из строя быстрее, чем светодиоды.

Внешние блоки питания, не входящие в комплект поставки

На рынке встречаются светодиодные светильники, имеющие низкое напряжение питания (обычно 12 или 24 В). Они предназначены для питания от источника со стабилизированным выходным напряжением или от электронного трансформатора. Нередко БП в комплект поставки таких светильников не входит, что позволяет сэкономить средства, установив один БП на несколько светильников.  Если светильник допускает питание как от переменного, так и от постоянного тока, то лучше использовать постоянный ток, т.е. устанавливать БП, а не электронный трансформатор.

Выбирая внешний БП, следует иметь в виду, что максимальный КПД достигается в том случае, если нагрузка равна приблизительно 80% от номинального значения. Соответственно, умножив мощность подключенных к БП светильников на коэффициент 1,25, мы получим оптимальное значение номинальной мощности БП. Иногда мощность БП выбирают «на вырост» с учетом, что к нему позже дополнительно подключат светильники. Тогда суммарная мощность светильников «первой очереди» подключения должна быть в 1,2 раза больше минимальной мощности нагрузки БП, иначе будет срабатывать защита от холостого хода.

Применение внешнего блока питания, не входящего в комплект поставки, дает возможность повысить надежность системы, так как в светильники встроены только драйверы. Электронные компоненты в них работают при низких напряжениях, так что их качество не так критично. А модель БП пользователь выбирает самостоятельно, исходя из своих потребностей, и может запросить на него всю необходимую информацию у поставщика.

Алексей Васильев

www.elec.ru

Блок питания для светодиодов

Содержание статьи:

В последнее время можно наблюдать стремительное развитие новых источников освещения – светодиодов. По сравнению с обычными источниками света, такими как лампы накаливания или газонаполненные светильники, светодиодные имеют ряд преимуществ. Эти преимущества, в основном, связаны с их экономичностью и надежностью, а подробнее об этом можно прочитать тут.

Для сравнения различных источников света обычно используют энергетические и качественные показатели. В качестве энергетического показателя обычно используется коэффициент светоотдачи, а в качестве качественных показателей – коэффициент цветопередачи, цветовая температура и вид спектра излучаемого света.

Лампы накаливания имеют отличное качество света, но малую светоотдачу, газонаполненные светильники имеют хорошую светоотдачу, но плохое качество света.

Светодиоды же имеют отличные энергетические характеристики и прекрасный коэффициент цветопередачи. Кроме того, являясь твердотельным изделием, светодиод имеет прочную конструкцию и большую надежность. Со сравнительной характеристикой светодиодов и ламп накаливания можно ознакомиться в этой статье.

Для того чтобы светодиодный источник света нормально работал, для него нужен стабильный источник питания.

Основные требования к источнику питания для светодиодов

Основные качества, которым должен отвечать источник питания для светодиодов следующие:

  • надежность;
  • энергоэффективность;
  • электромагнитная совместимость;
  • электробезопасность.

Светодиоды являются надежными приборами. Их разработчики заявляют, что срок службы светодиодов не менее 50000 часов. Следовательно, и срок службы блоков питания светодиодов должен быть на соответствующей высоте.

Использование светодиодов связано с внедрением энергосберегающих технологий. Для того чтобы общая эффективность светодиодной системы освещения не снизилась, и источники питания должны иметь достаточно высокий кпд.

В светодиодном светильнике единственным источником электромагнитных помех является блок питания. Поэтому от его характеристик зависит общая электромагнитная совместимость светодиодного светильника.

В светодиодной системе освещения единственным элементом, к которому подводится сетевое напряжение в 220В, является блок питания. Поэтому электробезопасность системы целиком зависит от его конструкции.

Различные блоки питания для светодиодов

Кроме того, поведение блока питания для светодиодных светильников влияет и на их светотехнические характеристики. Эти характеристики зависят, в частности, от того, какой ток будет протекать через светодиод. Если этот ток будет изменяться во времени или пульсировать, то и качество освещения будет невысоким.

Особенности питания светодиода

Особенностью работы светодиода является то, что у него имеется нелинейная зависимость тока от напряжения. При увеличении по какой-либо причине номинального напряжения на светодиоде резко возрастает его ток, что может привести к его выходу из строя.

В связи с этим часто в недорогих светодиодных светильниках последовательно со светодиодом включается ограничивающий резистор, который при скачках напряжения не позволяет увеличиваться току.

Платой за такое ограничение является потеря мощности на резисторе. В результате кпд такого светильника уменьшается.

Блоки питания и драйверы

Блоки питания  для светодиодных ламп представляют собой устройство, предназначенное для обеспечения электропитания какого-то электронного устройства. Обычные блоки питания обеспечивают постоянное стабилизированное напряжение на выходе в независимости от скачков входного сетевого напряжения и перепадов тока потребления.

Электропитание светодиодов чаще всего осуществляется с помощью блока, обеспечивающего на выходе постоянный ток. Его называют драйвером. Можно считать, что драйвер – это маркетинговое обозначения источников стабилизированного тока для питания светодиодов. Таким образом, источник постоянного напряжения обозначается как блок питания для светодиодов 12v, а источник стабилизированного тока – драйвер.

Блоки питания

Блоки питания бывают трансформаторные и импульсные.

Основным элементом трансформаторного блока питания является, естественно, трансформатор. Для рассматриваемых потребителей этот трансформатор – понижающий. Он понижает напряжение с сетевого в 220В до требуемого в 12 или 24В. Низкое напряжение подается на выпрямитель. Пульсирующее напряжение подается на фильтр из конденсаторов и дросселя, а затем на схему стабилизации. На выходе блока питания получается постоянное напряжение.

Преимуществом трансформаторного блока питания для светодиодов 12в является его простота, развязка от сети и способность выдерживать режим холостого хода. Недостатками такого блока питания является большой вес трансформатора, малый кпд и чувствительность к перегрузкам.

Схема трансформаторного блока питания

Импульсный блок питания для светодиодов также использует трансформатор. Но благодаря тому, что трансформатор работает на более высоких частотах, его размер и вес в несколько раз меньше обычного трансформатора для сети в 50 Гц. В импульсном блоке питания так же присутствует развязка от сети, и он так же очень чувствителен к перегрузкам. А еще он может выйти из строя и при холостом ходе.

Схема импульсного блока питания

Драйверы

Драйвер – это импульсный источник тока для питания светодиодов. Основным параметром драйвера является стабилизированное значение выходного тока.

Драйверы бывают однокаскадными и двухкаскадными. Наиболее распространенным и надежным является схема двухкаскадного драйвера. Она состоит из двух каскадов. Один из них представляет собой корректор коэффициента мощности, а второй – схему стабилизации выходного тока. Наличие блока корректора обусловлено тем, что драйвер является импульсным устройством, который должен соответствовать требованиям ГОСТ по подавлению гармоник входного тока. Такой двухкаскадный драйвер может обеспечить коэффициент мощности до 0,92 — 0,96, а пульсацию светового потока до 1%.

Однако двухкаскадная схема драйвера довольно дорога, и поэтому в более простых случаях, например, в ЖКХ, используют однокаскадную схему.

При различных условиях естественного освещения часто требуется регулировка яркости свечения светодиодных светильников. Такая регулировка может осуществляться с помощью диммера, о котором подробнее тут. Димминг может быть аналоговым или цифровым. В первом случае выходной ток драйвера, а, следовательно, и яркость светильников регулируется с помощью управляющего напряжения, а во втором – с помощью широтной модуляции.

Схема подключения драйвера к светодиоду

Сравнение типов питания светодиодов

При питании светодиодов с помощью драйвера они могут работать в полную мощность, поскольку нет необходимости понижать напряжение из-за опасения их выхода из строя.

При питании светодиодов с помощью блока питания для светодиодной панели и светильников  часть мощности тратиться при нагревании ограничивающих резисторов.

При питании светодиодов от драйвера срок службы их больше, так как ток в этом случае никогда не превышает допустимый.

Так как драйвер – это специальный прибор, предназначенный для определенного тока и определенной мощности, то для него надо специально подбирать определенное количество светодиодов с определенной мощностью.

Обычные блоки питания можно использовать для различных потребителей, а использование драйверов ограничено определенными приборами – светодиодами.

Более предпочтительно использовать драйверы в следующих случаях:

  • используется схема без резисторов, например, на отдельных диодах;
  • не надо иногда отключать от драйвера часть светодиодов;
  • светодиоды приобретаются в местах, где возможна квалифицированная помощь по расчету необходимого числа светодиодов и драйвера.

Лучше использовать блоки питания в случаях:

  • имеются светодиоды с встроенными резисторами;
  • имеется блок питания;
  • нужно иногда отключать часть подключенных светодиодов.

Блоки питания для светодиодных лент

Для подсветки помещений и уличных украшений часто используются светодиодные ленты. Они представляют собой ленту, на которой располагаются светодиоды и ограничивающие токи резисторы.

Для питания таких лент используются импульсные блоки питания с напряжением 12 или 24В. Чтобы подобрать подходящий блок питания надо рассчитать мощность, требуемую для питания ленты заданной ленты. Эту мощность можно рассчитать в соответствии с таблицей, в которой указана мощность светодиодов, размещенных на 1 м ленты данного типа.

Про подключение блока питания светодиодной ленты и его схему можно прочитать тут.

Порядок выбора источника питания для светодиодов

При выборе светодиодной системы необходимо делать комплексный подход к выбору светодиодов и системы питания.

  1. Необходимо выбрать тип источника питания светодиодов – блок питания или драйвер.
  2. Необходимо определить мощность источника питания. Для этого необходимо вычислить полную потребляемую мощность цепи, подключаемой к источнику питания. При этом мощность источника питания должна быть равна или больше необходимой мощности потребления.
  3. Драйверы светодиодов необходимо выбирать так, чтобы они соответствовали номинальным мощностям и токам светодиодов.
  4. Для осуществления бесперебойного питания светодиодов в различных внешних условиях источники питания должны изготавливаться в корпусах с различной степенью защиты от влаги и тепла. В необходимых случаях источники питания для светодиодов должны иметь определенный класс защиты. Класс защиты определяется 2 цифрами, стоящими после букв IP. Например, IP65 означает защиту от пыли и сильных струй воды.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

Поделиться ссылкой:

indeolight.com

Блок питания для светодиодов: разновидности, подключение

Светодиодное освещение стало массово популярным в настоящее время из-за ряда некоторых положительных черт, которые будут рассмотрены далее. Для подключения системы освещения нужен блок питания к приобретенным светодиодам. Основная его функция заключается в стабилизации напряжения питания, а также понижение 220V в необходимые 12V или же 24V. В зависимости от того, правильно ли вы сделаете блок питания, зависит срок службы светового диода.

Преимущества светодиодов

Рассмотрим самые основные преимущества светодиодного освещения:

  • Длительный срок службы (около 50000 часов).
  • Если сравнивать с другими светильниками, то потребляется намного меньше энергии.
  • Использование светодиодного освещения — хорошая экономия.
  • Сильная световая отдача. Всю получаемую энергию светодиод конвертирует в свет, в отличии от обычной лампы накаливания, которая при одинаковой подачи мощности выдает намного меньше света, а нагревается в разы сильнее.

Также к плюсам лед-ленты можно отнести разнообразие цветовой палитры и легкость монтажа и установки. Единственный нюанс заключается в том, что нужен источник питания для подключения светодиодов, а это можно осуществить только через «посредника». Напрямую подключение осуществлять нельзя. Также потребуются драйверы — специальные механизм, преобразовывающие ток.

Маркировка светодиодных лент и их различия

Один из распространенных типов светодиодного освещения — лента. Ее мощность напрямую зависит от того, сколько подключено к сети питания рабочих диодов. В производстве допускаются диоды разных габаритов, отсюда и получилось две категории лент:

Теперь рассмотрим расшифровку маркировки. Цифры 30 и 28, к примеру, указывают на конкретный размер. То есть размер светодиода будет 3,0 мм на 2,8 мм. В случае с 5050, размер будет 5,0 на 5,0 миллиметров. Ленты с маркировкой SMD 3028 могут содержать 60, 120 и 240 световых диодов. На ленте SMD 5050 может располагаться 30, 60 и 120 диодов.

Какая мощность нужна для блока питания

Для расчета потребляемой мощности нужно точно определиться с моделью ленты, которые вы планируете использовать. Рассмотрим требуемую мощность на примере ленты SMD3028. 60 светодиодов будут потреблять 4,8 Вт, 120 — 7,2 Вт, 240 — 16 Вт. SMD 5050 при 30 рабочих светодиодах на один метр потребляет 7,2 Вт, 60 — 14 Вт, 120 — 25 Вт. Рассмотрим пошагово, как выбрать источники питания для определенной марки светодиодов:

  1. На первом шаге определяете маркировку своей ленты. Рассмотрим на примере SMD5050 на 60 лампочек.
  2. Исходя из указанной информации выше, понятно, что один метр данного освещения будет потреблять 14 Вт. Нам условно нужно подключить три ленты по 5 метров, чему и равна стандартная катушка.
  3. При помощи элементарных математических расчетов делаем вывод, что всего нам потребуется подключить 15 метров ленты. Как известно, один метр потребляет 14 Вт, значит для 15 метров нам потребуется мощность блока питания с показателем в 210 Вт.

Разновидности блоков питания

На данном этапе развития блоки питания для разнообразных светодиодных светильников классифицируются на три категории:

  1. Открытый тип. Данный вариант является бюджетным, но громоздким, причем максимальная мощность питания светодиодов ограничивается отметкой в 100 Вт. Даже в силу своего низкого бюджета данное устройство редко используется в бытовом освещении, ведь его трудно сделать незаметным без привлечения посторонних предметов. Часто его прячут в шкафы, ниши или же распределительные щитки.
  2. Пластиковый каркас закрытого типа. Каркас самого блока питания герметичен и компактен, что позволяет его уложить между подвеской и базой потолка. Максимальна отметка мощности данного блока питания достигает отметки в 75 Вт. Для того, чтобы обеспечить количество ленты, рассчитанное ранее, придется покупать три блока, что является отрицательной чертой данного устройства.
  3. Алюминиевый каркас закрытого типа. Принцип работы данного устройства такой же, как и у предыдущего, но отличается большим весом и габаритами. Компенсируется это повышенной мощностью — 100 Вт. Чаще всего данный прибор применяется в уличном освещении. Корпус обладает хорошей герметичностью и защищен от физических воздействий окружающей среды.

 

Процедура подключения

Помимо приобретения нужно знать, как подключить блок питания правильно. В первую очередь, нужно осуществить расчет требуемой мощности и сделать выводы, подходит ли ваш блок для желаемого количества светодиодной ленты 12V. Чтобы подключить светодиоды, нужно следовать некоторым правилам:

  • Для подключения к блоку питания двух и более лент нужно соблюдать параллельность.
  • Не допустимо менять полярность проводов на светодиодной ленте и на питании.
  • Если параллельно подключается две ленты, нужно к второй провести проводок с сечением 1,5 мм². Большое сечение приведет к потере напряжения.
  • При параллельной установке двух источников света с двумя источниками питания для удлинения второго элемента допустимо использование провода с сечением 0,75 мм².

Драйвер для светодиода

Драйвер для разнообразных светодиодных светильников или уличного фонаря — преобразователь тока. Основная его функция заключается в том, чтобы получить 220V, а на выходе отдать необходимые 12V.

Для экономии бюджета можно сделать драйвер из энергосберегающей лампы. В люминесцентных лампах, чаще всего, просто перегорает нить накаливания, но сам элемент, обеспечивающий поджигание, остается невредимым. Из этого можно сделать выводы, что подойдет практически любая старая лампа, чтобы сделать драйвер для светодиодов.

По поясу аккуратно вскрывается лампа и откусываются проводки для извлечения электронной составляющей механизма. В соответствии со схемой, будущий преобразователь переделывается и драйвер готов к использованию.

Также широко применяется диммируемый драйвер, ведь с его помощью можно настроить яркость светодиодной ленты.

Видео по теме

profazu.ru

обзор источников питания для различных применений

В настоящее время на рынке светодиодного освещения представлен достаточно широкий спектр источников питания разных производителей, причем не только зарубежных, но и российских. Чтобы выпускаемая продукция была конкурентоспособной, производителю светодиодных светильников всегда важно иметь максимально полное представление об имеющихся на рынке компонентах, в том числе — об источниках питания как наиболее ответственной составной части светильника.

Целью данной статьи является обзор как новых и уже серийно выпускаемых источников питания, так и ожидаемых в ближайшее время новинок. При этом необходимо учитывать требования действующей нормативной документации.

Все мы прекрасно понимаем, что выполнить полный охват всего рынка в одной статье практически невозможно. Поэтому ограничимся рассмотрением продукции трех наиболее известных и популярных производителей источников питания для светодиодного освещения: Mean Well, Аргос и Eaglerise.

По областям применения освещение можно условно разделить на три большие группы: внутреннее, наружное и освещение в системе жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), которое, в свою очередь, также может быть наружным и внутренним. Каждая группа характеризуется некоторыми общими светотехническими, электрическими и конструктивными требованиями, предъявляемыми к светильнику, а, соответственно, и к источнику его питания. Кроме того, с целью большей экономии потребляемой электроэнергии в настоящее время возрастает спрос на управляемые (диммируемые) источники питания, причем во всех сферах применения.

 

Внутреннее освещение

Светодиодные светильники, используемые для внутреннего освещения, как правило, потребляют мощность в несколько десятков Вт (20…60 Вт) и, соответственно, источники питания для светильников этого типа должны иметь коррекцию коэффициента мощности (ККМ). Условия эксплуатации в этом случае являются достаточно мягкими (температурный диапазон 0/-10°C …40/45°C по [1]), повышенной защиты от внешних воздействующих факторов (IP) не требуется. С другой стороны, в этом виде освещения нормируется коэффициент пульсаций освещенности, поэтому необходимо обращать внимание на пульсации тока выбираемого источника.

 

Источники питания для освещения помещений с пониженными требованиями к пульсациям освещенности

Новые источники питания для указанного сегмента освещения, которые уже появились на рынке или ожидаются с осени текущего года, представлены, в основном, производителем Mean Well (таблица 1, рисунок 1).

Таблица 1. Источники питания Eaglerise и Mean Well с пониженными требованиями к пульсациям тока  

Наименование Мощность, Вт Ток, мА Кп, % КМ, l l КПД, % Диапазон рабочей температуры, °С Производитель Управление
PLD-40/6040/60  350, 700, 1050, 1400, 1750, 2100, 2400  ~20  >0,95  ~86  -30…50  Mean Well  нет  
PCD-40/6040/60  ~86  TRIAC  
PLM-25 (ожидается осенью 2013 г) (ожидается осенью 2013 г)  25  350, 500, 700, 1400  ~83  -30…60  нет  

Рис. 1. Внешний вид источников питания серий PCD/PLD, PLM, ELP/LS

Источники выполнены в пластиковых корпусах IP20/30 с защитой от внешних воздействующих факторов, имеют электрическую прочность изоляции, соответствующую II классу электробезопасности, универсальный диапазон входного напряжения 90…264 В (кроме PLM-25) и активную схему коррекции коэффициента мощности с l>0,95, выполненную по однокаскадной схеме преобразования.

Серия PLM-25 пока только анонсирована, ожидается на рынке к осени текущего года, имеет маломерный (Slim) форм-фактор; габаритные размеры составляют 145х38х22 мм. С целью дальнейшего снижения себестоимости в данной модели производитель отказался от универсального входа (90…264 В), но выбрал диапазон входного напряжения, расширенный в области максимального значения. Диапазон входного напряжения для данной модели составляет 180…295 В. Увеличенное верхнее значение входного напряжения должно повысить надежность источника питания при возможных перенапряжениях в сети.

Представленные в таблице 1 источники питания характеризуются невысокой стоимостью и хорошей надежностью, но обладают пульсациями тока 10…25%. Поэтому источники оптимально подходят для освещения торговых залов, помещений для выполнения зрительной работы средней и малой точности, а также для освещения помещений с временным пребыванием людей.

 

Источники питания для освещения помещений с жесткими требованиями к пульсациям освещенности

Для освещения офисов, помещений для выполнения зрительной работы высокой, очень высокой и наивысшей точности успешно применяются источники, указанные в таблице 2. Общий вид источников приведен на рисунке 2.

 

Таблица 2. Источники питания для освещения помещений с жесткими требованиями к пульсациям освещенности  

 

 

Рис. 2. Внешний вид источников для освещения помещений с жесткими требованиями к пульсациям освещенности

Основная особенность источников питания, рассмотренных в таблице 2, заключается в том, что они одновременно и выполняют коррекцию коэффициента мощности, и обладают крайне низким значением пульсаций тока. Выбор источников питания по адекватной стоимости с подобными характеристиками в диапазоне мощности до 50 Вт в настоящее время довольно узок, поэтому можно более подробно рассмотреть представленные модели.

Указанные изделия имеют очень схожие характеристики и практически одинаковую стоимость, но есть в них и отличия. Они заключаются в том, что продукция Аргос обладает I классом защиты от поражения электрическим током, а продукция Eaglerise соответствует II классу защиты и, кроме того, соответствует требованиям, предъявляемым к источнику БСНН. Используя продукцию этого изготовителя в качестве выносного блока питания, можно изготавливать светильники, соответствующие самому высокому — III классу защиты.

Для управления светотехническими изделиями широко используется специально разработанный для этого протокол DALI (Digital Addressable Lighting Interface). Данный протокол позволяет очень просто инсталлировать светильники в управляемую систему и обладает такой гибкостью, что без особых затрат, только программно, можно всегда изменить алгоритм управления отдельными компонентами в этой системе. Достаточно широкая номенклатура элементов для организации системы управления по протоколу DALI представлена компанией Osram. Для светильников, которые смогли бы работать в подобной системе, требуется источник питания, поддерживающий протокол управления DALI.

Компания Mean Well разработала новое семейство источников питания LCM, поддерживающих указанный протокол управления. Это серии LCM-40DA и LCM-60DA (рисунок 3, таблица 3). В рамках этого семейства также будет выпускаться серия источников, управляемых по протоколу 1-10 В и ШИМ (модели без суффикса DA): LCM-40 и LCM-60.

 

 

Рис. 3. Внешний вид источников, управляемых по протоколу DALI: LCM-40(DA)/60(DA)

 

Таблица 3. Основные технические характеристики источников питания семейства LCM 

Наименование Мощность, Вт Ток, мА Кп, % КМ, l l КПД, % Диапазон рабочей температуры, °С Производитель Управление
LCM-40DA35…42, зависит от значения выходного тока  350, 500, 600, 700, 900, 1050  <5  >0,95  90%  -30…60  Mean Well  DALI  
LCM-60DA45…60, зависит от значения выходного тока  500, 600, 700, 900, 1050, 1400  92%  DALI  
LCM-4035…42, зависит от значения выходного тока  350, 500, 600, 700, 900, 1050  90%  1-10 В; ШИМ  
LCM-6045…60, зависит от значения выходного тока  500, 600, 700, 900, 1050, 1400  92%  1-10 В; ШИМ  

Эти источники позволяют выбрать начальное значение выходного тока с помощью перемычки (DIP-переключателя), имеют активную схему коррекции мощности, небольшие пульсации тока (менее 5%) и расширенный в области верхнего значения диапазон входного напряжения 180…295 В; выпускаются в пластиковом корпусе, выполнены по II классу электробезопасности. Источники позволяют подключить внешний термистор (NTC) для дополнительной защиты светодиодов от перегрева при возникновении какой-либо нештатной ситуации. Выбирая номинал термистора в диапазоне 220…470 кОм, можно задать граничную температуру в диапазоне 60…80°С, выше которой ток начнет автоматически снижаться. Данные модели источников имеют дополнительный выход постоянного напряжения 12 В/0,05 А, который может быть задействован для внешнего вентилятора, питания какого-то дополнительного датчика или других целей.

Если судить по заявленным параметрам, источник обещает быть весьма качественным и с полным функциональным набором, требующимся от изделий подобного рода. Данные источники заказаны на склад КОМПЭЛ и ожидаются в ближайшее время (ориентировочно — конец мая).

 

Источники питания для промышленного освещения

Для освещения цехов промышленных предприятий, складов или других помещений с достаточно высокими потолками (6…12 м), как правило, используются светодиодные светильники мощностью в диапазоне 60…250 Вт. По электрическим и конструктивным параметрам, для этого сегмента освещения оптимально подойдут новые изделия Mean Well серии HBG (рисунок 4, таблица 4). Данные изделия анонсированы и станут доступными для заказа в ближайшее время.

 

 

Рис. 4. Внешний вид источников серии HBG

 

Таблица 4. Основные технические характеристики источников серий LPF и HBG  

Наименование Мощность, Вт Ток, А Кп, % КМ, l l КПД, % Диапазон рабочей температуры, °С Производитель Управление
HBG-100100  1,6; 2; 2,7; 4  <5  >0,95  91  -40…70  Mean Well  есть с индексом В 1-10 В; ШИМ; R  
HBG-160160  2,6; 3,3; 4,4; 6,5  92  
HBG-240240  4; 5; 6,7; 10  93  

Источники новой серии HBG имеют необычный круглый форм-фактор. На рынке источников питания в таком конструктиве и на подобную мощность практически нет; можно сказать, это будет первое изделие. С другой стороны, если исходить из внешнего вида светильников, выполненных на традиционных источниках света, то как раз такая форма является наиболее привычной для этого вида светильников (High Bay). Серия HBG, ввиду большой мощности, изготавливается в металлическом корпусе с заливкой компаундом по IP65/67. Данные источники обладают повышенной надежностью — предполагается гарантия производителя сроком 5 лет, а срок службы оценивается не менее 40 тыс. часов при температуре корпуса 70°С.

Изделия работоспособны в полном диапазоне входных напряжений 90…305 В. Предполагается иметь в данной серии модели с возможностью димминга. Поскольку указанные источники обладают пульсациями тока менее 5%, то их можно использовать для освещения цехов, где имеется оборудование с вращающимися частями (токарные станки) и где выполняется зрительная работа с наивысшей точностью.

 

Надежные источники для наружного освещения

Светодиодные светильники, используемые для наружного освещения, как правило, потребляют мощность в десятки и сотни Вт (60…300 Вт), и источники питания в этом случае в обязательном порядке должны иметь ККМ. Условия эксплуатации являются достаточно жесткими (температурный диапазон -40/-60…40/45°С [1]), требуется повышенная защита от внешних воздействующих факторов (IP), но коэффициент пульсаций не нормируется. Поскольку речь идет о больших потребляемых мощностях, то желательно иметь источники с КПД более 90%. К изделиям предъявляются повышенные требования по устойчивости к импульсным помехам повышенной энергии, возникающим, например, при грозовых разрядах. Кроме прочего, изделия должны обладать повышенной надежностью, так как ремонт/замена уличного светильника связана с большими затратами.

Для наружного применения наиболее полно отвечают поставленным требованиям изделия производителя Mean Well серий HLG, HLG/C, HVGC (рисунок 5, таблица 5). О надежности говорит тот факт, что на все представленные модели распространяется гарантия производителя сроком 5 лет.

 

 

Рис. 5. Внешний вид источников серий HLG и HVGC

 

Таблица 5. Основные технические характеристики источников серий HLG, HLG/C, HVGC  

Наименование Мощность, Вт Ток, А КМ, l l КПД, % Диапазон рабочей температуры, °С Диапазон входного напряжения, В Управление
HLG  60, 80, 100, 120, 150, 185, 240, 320  0,75…22
(Uвых. макс. = 54 В)  
>0,95  91  -40…70  90…305  есть с индексом В 1-10 В; ШИМ; R  
HLG/С  60, 80, 120, 185  0,35; 0,7 (Uвых. макс. = 430 В)  91  
HVGC  100, 150  0,35; 500; 700; 1050; 1400  91  180…528  есть с индексом В 1-10 В; ШИМ; R  

Источники серии HLG работают в режиме стабилизации напряжения и в режиме стабилизации тока (CC+CV). В режиме стабилизации тока выходной ток источника определяется отношением выходной мощности к выходному напряжению. Источники выпускаются на стандартный ряд напряжений 12…54 В. При использовании подобных источников, как правило, требуется параллельное соединение цепочек светодиодов в светильнике. В том случае, если по каким-то причинам это нежелательно, следует рассмотреть серию HLG/C. Указанная серия работает только в режиме стабилизации тока и может обеспечить выходное напряжение до 430 В (ток 350 мА). Но в настоящий момент эта серия выпускается только на токи 350 и 700 Ма, и не во всех случаях этого может быть достаточно. Тогда есть смысл обратить внимание на серию HVGC. Серия HVGC имеет расширенный ряд выходных токов (до 1400 мА) и, что важно, может работать в трехфазных сетях с подключением как между фазой и землей, так и между двумя фазами — диапазон входного напряжения этой серии составляет 180…528 В. По всем остальным показателям эти серии очень схожи.

Все изделия выпускаются в трех модификациях, различающихся символом в конце наименования: А, В, D.

Источники с символом А обладают возможностью ручной подстройки выходных параметров (ток, напряжение) и имеют степень защиты IP65, хотя залиты компаундом. Дело в том, что в этом источнике имеется небольшая резиновая заглушка для доступа к подстроечному резистору и только из-за нее производитель снижает степень защиты.

Источники с символом B не имеют подобной заглушки, но имеют отдельный вход для диммирования по протоколу 1-10 В, ШИМ-сигналом или изменением сопротивления. В этом случае степень защиты обеспечивается не ниже IP67.

Источники с индексом D при производстве программируются по требованию заказчика таким образом, что могут осуществлять ступенчатое понижение выходного тока (яркости) в течение некоторого временного интервала. При каждом новом включении источника питания программа повторяется. Это называется «временной димминг». Степень защиты IP67.

В качестве источников питания для светильников наружного освещения с успехом можно применить и рассмотренную ранее серию HBG (в круглом форм-факторе).

Рассматриваемые модели источников питания имеют встроенную схему защиты от импульсов повышенной энергии. В том случае, если требуется повышенная надежность от этого вида помех, Mean Well выпускает специальный модуль защиты SPD-20-240 (рисунок 6). Устройство выдерживает в момент срабатывания (импульсы 8/20 мкс) ток до 20 кА, время срабатывания — не более 25 нс.

 

 

Рис. 6. Модуль защиты от импульсов повышенной энергии и схема включения

 

Таблица 6. Основные технические характеристики источников питания для применения в ЖКХ   

Наименование Мощность, Вт Ток, мА КМ, l l IP Диапазон рабочей температуры, °С Производитель Управление
EIP016CxxxxLS16  350, 500, 700, 1050  >0,85  20  -10…50  Eaglerise  нет  
PLD-16/2516, 25  350, 700, 1050, 1400  >0,95  30  -30…60  Mean Well  нет  
PCD-16/25TRIAC  
APC-12/1612, 16, 25  350, 500, 700, 1050  0,6…0,7  30  -30…60  нет  
LPF-16(D)/25(D)16, 25  300…5000  >0,95  67  -40…70  есть с индексом D1-10 В; ШИМ; R  

 

Источники питания для освещения в системе ЖКХ

Светодиодное освещение в системе ЖКХ характеризуется невысокими мощностями: как правило, это единицы или несколько десятков Вт. Ввиду небольших мощностей (условие <25 Вт) можно использовать источники, не имеющие ККМ или с простой пассивной схемой ККМ. Если рассматривается внутреннее освещение лестничных площадок, подъездов, то нет жестких требований к температурному диапазону и степени защиты, также здесь не нормируется коэффициент пульсаций освещенности (кроме помещений для консьержей — <20%). С другой стороны, в этом сегменте очень важным аспектом является низкая стоимость конечного изделия.

Для освещения в системе ЖКХ очень хорошо подходят источники Mean Well и Eaglerise (таблица 6, рисунок 7).

 

 

 

 

Рис. 7. Внешний вид источников PLD/APC, LPF, EIP/LS

 

Как видно из таблицы 6, практически для всех применений в системе ЖКХ — имеется в виду внутреннее и наружное освещение — можно подобрать соответствующий источник питания. Все изделия выполнены по II классу защиты, перекрывают широкий диапазон температуры, и есть модели как с управлением, так и без управления.

Можно отдельно выделить серию APC как источник по очень низкой стоимости. Указанная серия не обладает ККМ, в диапазоне мощности до 25 Вт это не столь важно, но у этой модели практически отсутствуют пульсации тока.

У производителя Eaglerise имеются изделия серии EIP. Серия EIP — это шаг к дальнейшему снижению себестоимости известной серии ELP. Снижение себестоимости достигнуто изменением диапазона входного напряжения. Серия ELP имеет универсальный диапазон 90…264 В, который в наших условиях является избыточным. В серии EIP эта избыточность устранена, диапазон составляет 176…264 В и, тем самым, снижена себестоимость.

Характерная особенность рассматриваемого производителя состоит в том, что источники в диапазоне малых мощностей (<25 Вт), имеют, хотя и пассивную, но схему ККМ. Такое отношение к потребителю характеризует производителя с самой положительной стороны.

 

Заключение

В настоящее время на рынке можно встретить источники питания, выполненные по одной из пяти схемотехнических реализаций (распределены по возрастанию стоимости):

а) преобразователь без ККМ;

б) преобразователь с пассивной схемой ККМ;

в) однокаскадный преобразователь с активной схемой ККМ;

г) однокаскадный преобразователь с активной схемой ККМ + каскад сглаживания пульсаций;

д) двухкаскадный преобразователь с активной схемой ККМ.

Во всех моделях, выполненных по указанным схемам, прослеживается взаимосвязь КМ и пульсаций тока. Нельзя сказать, что одно зависит от другого, просто эта взаимосвязь обусловлена схемотехникой изделия (рисунок 8) (приведены типовые осциллограммы; было исследовано около четырех десятков источников питания разных типов и производителей).

Рис. 8. Типовые осциллограммы форм потребляемого и выходного тока

Наиболее массово на рынке распространены две топологии — а) и в). При выборе источника питания следует учитывать нюанс: что мы хотим получить в конечном изделии — хорошее значение КМ или отсутствие пульсаций? Оперируя указанными схемными решениями (а, в) выполнить одновременно обе задачи нельзя. Выбор следует остановить на каком-то одном параметре. Либо это будет хорошее значение коэффициента мощности, либо — низкие пульсации.

В том случае, если требуется одновременное выполнение условий по КМ и пульсациям (офисное освещение), выбрать следует схемную реализацию г) или д). Вариант б) является промежуточным: есть ККМ, малые пульсации и низкая стоимость. Но дело в том, что документ [6] указывает требования к каждой гармонике, но не к КМ, а по гармоникам эта схемотехника не отвечает требованиям указанного документа для изделий с потребляемой мощностью более 25 Вт (проблема возникает с 7, 9, 11 и др. гармониками). Поэтому по такой схемотехнике делаются источники питания, как правило, мощностью до 25 Вт. Редко встречаются исключения, когда указанное схемотехническое решение используется и для источников большей мощности (малоизвестные азиатские производители). Косвенно о такой схемной реализации можно судить по значению КМ, в этом случае КМ = 0,8…0,85.

На рисунке 8 видно, что если в источниках питания применяется активная схема ККМ, то во всех случаях результаты работы этой схемы будут схожи (в), г), д)), и источник будет полностью удовлетворять требованиям документа [2]. Лучший результат по пульсациям оказывается в источнике с двухкаскадной схемой преобразования.

 

Литература

1. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия

Исполнения для различных климатических районов.

Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

2. ГОСТ Р 51317.3.2.-2006 Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

 

Наши информационные каналы

Метки: AC/DC, Eaglerise, MW, Аргос-Трейд, Модульные ИП, Осветительные светодиоды

О компании

…читать далее

www.compel.ru

Блок питания для светодиодного светильника

Светильники со светодиодами находят всё большую популярность среди потребителей. Зависит это, прежде всего, из-за качества их светоотдачи, а также эффективности работы. Их по праву можно назвать экономичным вариантом осветительного прибора, который потребляет минимальное количество электроэнергии среди прочих. Сюда будут относиться не только отдельные устройства, но также и ленты со светодиодами.

Следует понимать, что основной особенностью использования таких изделий будут низкие показатели в потребности напряжения. Как правило, им достаточно всего 12В. Для этого производители предлагают специальные блоки питания для светодиодного светильника, то есть так называемые преобразователи.

В этой статье:

Что нужно знать

Большое распространение получили стабилизаторы напряжения. Поскольку освещение со светодиодами имеет место в тех случаях, когда температурные изменения не слишком высоки. Сюда можно отнести как производственные помещения, так и жилые постройки. Также стабилизаторы применяются и по причине того, что соединение осветительных приборов производится параллельно.

Напряжение источника тока будет зависеть от общей мощности всех устройств, которые подключены. Каждый блок питания для светодиодных светильников будет иметь определенно допустимый предел мощности. Когда данная граница будет превышена, то приборы могут функционировать нестабильно и наблюдаться перегрев. Именно поэтому нагрузка должна иметь меньшую мощность, нежели максимально возможная конкретного блока питания.

Основной особенностью, которая свойственна светодиодным LED-лампам, это тот факт, что они требуют для своей работы не напряжение, а непосредственно ток. И очень важно, чтобы данный ток был стабилизирован, только таким образом можно продлить срок службы подобных изделий. Ведь все светодиоды слишком критично относятся к величине тока. Если условия работы нормальные, то достаточно будет стабилизировать напряжение в питании, тогда и ток также будет стабильным.

Но светодиоды имеют большую зависимость от внешних температурных условий. Даже при неизменном напряжении меняться будет и ток, когда будут происходить температурные перепады.

Классификация блоков питания

Разбирая вопрос о блоках питания, следует понимать, что подразделяются они на внутренние и внешние, в зависимости от характера их размещения. Внутренние будут располагаться в корпусе самого прибора, а внешние — на внешней стороне. Стоит отметить, что внешний блок питания не всегда идет в комплекте со светильником, в некоторых случаях его потребуется покупать отдельно.

Помимо этого, блоки питания подразделяются по конструкции. Они бывают:

  • изолированные;
  • неизолированные.

Изолированный будет отличаться тем, что его вход не имеет взаимосвязи с выходом. Именно поэтому можно говорить о более высокой безопасности при работе приборов. То есть не при каких обстоятельствах не будет достигнута опасная величина. Изолированный тип блока питания считается классической его конструкцией. Более привычным вариантом многие годы были обычные трансформаторы. Стоимость изолированного блока будет несколько выше, но это обуславливается его отличными способностями урегулировать скачки напряжения, которые нередко встречаются на практике.

В блоках питания неизолированных будет прослеживаться прямая связь между входом и выходом. Поэтому при некоторых обстоятельствах может возникнуть опасное значение мощности. Хотя в светодиодных светильниках безопасная величина, как правило, не превышает 60 В.

Но наряду с этим такие блоки питания также будут иметь и свои положительные стороны. К ним прежде всего можно отнести невысокую цену, компактность, увеличенный КПД. Именно такого типа блоки устанавливаются на более дешевых осветительных приборах, которых большое множество на рынке.

Широкое применение неизолированный блок нашел и в ретрофитных лампах. Чаще всего связано это с малыми размерами самого изделия, и другой вариант БП сюда просто не подойдет.

Поскольку неизолированные блоки имеют невысокую электрическую безопасность, они бывают только внутренними. Основным же их недостатком является наличие различных сетевых помех. А все это может привести к скорому выводу из строя такие установленные светодиодные светильники.

Производители предлагают огромный выбор источников питания для светодиодных светильников различного типа. Будь то ленты со светодиодами, линейки, модули или лампы. И напряжение в таких устройствах будет соответствующее.

Но всегда можно изготовить собственными силами необходимый блок питания для выбранного устройства со светодиодами. Тем более что таким образом можно существенно сэкономить. Многим попросту не хочется тратить деньги на те модели, которые предлагают производители, поэтому, следуя инструкции и немного разбираясь в электроприборах, не составит особого труда изготовить блок стабилизации перепада напряжения индивидуально. Стоит понимать, что его наличие сможет значительно увеличить период функционирования самого светильника.

Собрать своими руками

Источник питания для светодиодного светильника, так же как и сам прибор, может быть собран самостоятельно. Очень важно при этом придерживаться определенной последовательности действий.

Собрать своими руками импульсный блок питания под силу только квалифицированному специалисту. Гораздо проще для изготовления будет схема на трансформаторе. Главное, от чего необходимо отталкиваться, — это мощность понижающего трансформатора, больше ожидаемой нагрузки (лампы или ленты) раза в полтора. На выходе трансформатора должно присутствовать переменное напряжение порядка от 12 до 20 В.

Далее следует двухполупериодный выпрямитель с фильтрующей емкостью и простейший стабилизатор на микросхеме 7812. Такая схема может обеспечить выходной ток не более 1.5 А. Для его увеличения схема блока питания дополняется мощным внешним транзистором.

Нет смысла повторяться, поскольку подобная схема стабилизатора на 12 В и мощность 40 Вт для изготовления своими руками во всех подробностях рассмотрена в интернете.

Производители светодиодных светильников практически всегда публикуют информацию об используемых светодиодах, но редко когда раскрывают данные о блоке питания. Тем не менее можно составить свое представление о том, качественный или нет блок питания, по параметрам светильников, которые производитель открыто публикует.

Популярностью среди потребителей пользуются светодиодные лампы типа CSVT на 40 W. И очень важно правильно подобрать источник питания для таких устройств. Если все сделать правильно, то и светильник, и его блок питания прослужат своим владельцам многие годы. Хотя при возникновении неисправностей всегда можно выполнить ремонт устройства.

cdelct.ru