Мощные LED-драйверы MOSO для тепличных хозяйств

12 февраля

Игорь Елисеев (г. Химки)

Возможность внешнего или программного управления, а также надежная герметизация элементов для защиты от повышенной влажности – основные свойства мощных LED-драйверов MOSO для сельскохозяйственных теплиц. Надежность этих изделий подтверждается заводской гарантией от 5 до 10 лет.

Известная китайская компания MOSO сравнительно недавно начала поставки своей продукции в Россию, но и за это небольшое время российские потребители вторичных источников питания смогли оценить качество и надежность ее изделий. Компания занимается производством приборов преобразования электроэнергии бытового и промышленного применения, но особое место в линейке ее продукции занимают мощные индустриальные LED-драйверы для систем освещения. Для их производства создано отдельное подразделение, включающее мощную производственную базу и специализированный центр, где уже более 14 лет команда опытных инженеров занимается инновационными разработками и исследованиями. На этом поприще компания MOSO достигла выдающихся результатов, повысив надежность своих изделий до такой степени, что может с уверенностью предлагать срок гарантии на большую часть серийно выпускаемых промышленных LED-драйверов от 5 до 10 лет.

Светодиодные драйверы, производимые компанией MOSO, выпускаются специализированными группами (сериями), предназначенными для использования в конкретной области применения, например, для уличного освещения или на железной дороге. Такие серии обладают специфическими параметрами, характерными для целевого приложения. К таким специализированным группам можно отнести и LED-драйверы в составе серий P1 и P1H, предназначенные для использования в тепличных хозяйствах. К специфическим условиям, характерным для теплиц, прежде всего следует отнести повышенную влажность. В этих условиях возрастает риск возникновения электрического пробоя между элементами схемы. Соответственно, необходимо обеспечить надежную герметизацию элементов схемы LED-драйвера для защиты от влаги. Помимо этого, повышается риск поражения электрическим током для обслуживающего персонала. Следовательно, электрический прибор должен обладать надежной изоляцией. Еще одна специфическая характеристика LED-драйвера для работы в теплице – возможность внешнего или автономного (программного) управления для регулировки выходного тока с целью формирования заданного уровня светового потока тепличного светильника в зависимости от времени дня и интенсивности внешнего освещения. Светодиодные драйверы данных семейств (P1 и P1H) в полной мере обладают этими качествами, что позволяет полноценно использовать их в теплицах и в любых других приложениях, где требуется высокая степень защиты от внешних воздействий и хорошая изоляция (например, в уличном освещении).

В состав серии P1 входят четыре LED-драйвера, отличающиеся выходной мощностью – на 320, 400, 600 и 800 Вт. Все приборы данной серии выпускаются в полностью герметизированных металлических корпусах с проводными выводами. Характерный внешний вид светодиодного драйвера серии P1 показан на рисунке 1 (представлен 800-ваттный прибор).

Рис. 1. Внешний вид светодиодного драйвера серии P1

Все внешние соединения осуществляются при помощи трех кабелей:

• Трехпроводный – два линейных провода и «земля» – для подключения к сети переменного тока (на рисунке 1 слева);
• Двухпроводный – «плюс» и «минус» – для подключения нагрузки (на рисунке 1 справа вверху);
• Трехпроводный – «плюс» и «минус» для диммирования и вспомогательный выход +12 В (на рисунке 1 справа внизу).

Наименование драйвера включает название серии, максимальную выходную мощность, максимальное выходное напряжение и две метки, обозначающие методы диммирования и наличие вспомогательного выхода +12 В (для данной серии это, соответственно, “M” и “A12”). Полная структура наименования драйверов серии P1 представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Структура наименования драйверов серии P1

Метка “M” в названии прибора обозначает возможность диммирования тремя разными способами:

• “0-10V” – с помощью постоянного напряжения величиной от 0 до 10 В;
• “PWM” – с помощью широтно-импульсной модуляции (Pulse-Width Modulation);
• “Timer dimming” – программируемым методом диммирования по временному графику.

В первых двух случаях выходной ток драйвера на участке 10%…100% прямо пропорционален напряжению на входах диммирования (при подаче постоянного напряжения) или коэффициенту заполнения (при широтно-импульсной модуляции). На участке от 0 до 10% зависимость приобретает нелинейный характер – образуется петля гистерезиса (рисунок 3). Когда управляющее напряжение (или коэффициент заполнения) снижается, то после достижения порога в 1,0 В (или коэффициента заполнения 10%) выходной ток драйвера сначала фиксируется на уровне 10%, а при дальнейшем понижении управляющего сигнала сбрасывается в ноль. При повышении управляющего сигнала все повторяется с точностью до наоборот – при достижении некоего порогового значения выходной ток тоже сначала фиксируется на уровне 10%, а при преодолении управляющим сигналом порога 1,0 В по напряжению или 10% по коэффициенту заполнения начинает расти по линейному закону (рисунок 3).

Рис. 3. График зависимости выходного тока LED-драйвера от управляющего сигнала на входе диммирования

Что касается третьего метода (“Timer dimming”), то здесь диммирование осуществляется по заранее заданному сценарию в автономном режиме. В соответствии со сценарием выходной ток драйвера меняется в зависимости от времени суток. Для реализации метода потребуется компьютер с соответствующим программным обеспечением, а также специальное устройство – программатор, которое подключается с одной стороны к USB-порту компьютера, а с другой – к входам диммирования драйвера.

Программирование драйвера – это отдельная большая тема, которая выходит за рамки данной статьи. Поэтому ограничимся лишь демонстрацией окна программы, в котором задается сценарий диммирования, и небольшим комментарием (рисунок 4).

Рис. 4. Программирование сценария диммирования

Сценарий задается как последовательность шагов, на каждом из которых устанавливается время и уровень выходной мощности (фактически – значение выходного тока драйвера в процентах от максимального). Так, на рисунке 4 представлен сценарий, в соответствии с которым начиная с 0 часов и в течение последующих 7 часов драйвер выдает 100% мощности (Step1). Далее, в последующие 4 часа выходная мощность прибора фиксируется на уровне 50% (Step2), и по прошествии этого времени – на шаге 3 (Step3) переходит на уровень 90% выходной мощности.

Вторым необходимым условием (помимо возможности диммирования) для LED-драйвера, предназначенного для работы в тепличном хозяйстве, является наличие высокой степени защиты от внешних воздействий, а также наличие хорошей изоляции. Степень защиты для драйверов серии P1 соответствует уровню IP67, что предполагает полную защиту от проникновения внутрь прибора пыли и влаги, причем допускается даже кратковременное погружение в воду на глубину до двух метров. Что касается изоляции, то она, в соответствии с общепринятыми мировыми нормативами, подразделяется на базовую и двойную. Базовый уровень изоляции должен обеспечивать полноценную защиту от поражения электрическим током при контакте с человеческим телом. Проще говоря, базовая защита – это один слой изоляционного материала такой толщины, чтобы исключить любую возможность электрического контакта с токонесущими проводниками. Соответственно,  двойная защита, как следует из названия, представляет собой уже два независимых слоя изоляционного материала (не путать со слоем двойной толщины). Степень изоляции между отдельными частями прибора может различаться – где-то достаточно базовой, а в каких-то местах необходимо использовать двойную. Степень изоляции между отдельными частями светодиодного драйвера серии P1 представлена в таблице 1.

Таблица 1. Изоляция между частями светодиодного драйвера серии P1

Один из наиболее важных вопросов при проектировании светодиодной системы освещения – как соединить между собой светодиоды? Проблема состоит в том, что, с одной стороны, необходимо получить систему с максимально возможными показателями по мощности и КПД, с другой же – электрические параметры светодиодного кластера (ток и напряжение) не должны превышать предельные выходные параметры драйвера. Максимальные показатели эффективности достигаются при условии, что драйвер работает на предельном значении выходного тока, а светодиоды объединены в простую последовательную цепочку. Но в таком случае, во-первых, нужно иметь светодиоды, способные работать на выходных токах драйвера, а во-вторых, необходимо, чтобы драйвер был способен обеспечить нужное значение напряжения на цепочке светодиодов. На практике такое вряд ли возможно, приходится искать компромиссное решение, объединяя светодиоды последовательно-параллельно. Чтобы подобрать оптимальный вариант, необходимо иметь четкое представление, каким будет выходное напряжение драйвера при различных значениях выходного тока. Рассмотрим зависимость выходного напряжения от тока на примере драйвера серии P1 мощностью 800 Вт (для других драйверов серии также характерна подобная зависимость, отличаются лишь количественные характеристики).

Рис. 5. Зависимость выходного напряжения от тока 800-ваттного LED-драйвера серии P1

Как следует из графика на рисунке 5, при малых значениях выходного тока драйвер ведет себя как обычный стабилизатор напряжения, выдавая на выходе 56 В (это максимальное значение выходного напряжения для 800-ваттного драйвера, для других приборов серии P1 оно может немного отличаться, несмотря на то, что в названиях всех этих драйверов фигурирует число 56). Когда выходной ток достигает значения порядка 14,3 А, драйвер автоматически переходит в режим стабилизации мощности (желтая линия на графике), при котором выходная мощность фиксируется на уровне 800 Вт, и в дальнейшем, когда ток достигнет максимальной величины в 16,67 А, переходит в режим стабилизации тока. В этом режиме напряжение на выходе будет находиться в пределах от 30 до 48 В. Это и есть оптимальный рабочий участок. Соответственно, светодиодный кластер должен быть спроектирован таким образом, чтобы на токе 16,67 А его напряжение находилось в диапазоне 30…48 В.

Диапазон напряжений для участка стабилизации мощности (желтая линия на рисунке 5) и соответствующий ему диапазон выходных токов, наряду с другими основными электротехническими параметрами драйверов серии P1 представлены в таблице 2.

Таблица 2. Основные электротехнические параметры светодиодных драйверов серии P1

Все драйверы серии P1 снабжены схемами защиты от коротких замыканий, от перенапряжений по выходу и от перегрева. Кроме этого, предусмотрена защита входных цепей драйверов от высоковольтных импульсных сетевых помех. Допускаются кратковременные скачки напряжения амплитудой до 5 кВ между входными шинами и до 10 кВ между входной линией и «землей».

Детальные технические и эксплуатационные характеристики драйверов серии P1 представлены в таблице 3.

Таблица 3. Технические и эксплуатационные характеристики драйверов серии P1

Серия P1H включает три модели LED-драйверов – на мощности 320, 600 и 680 Вт. Так же, как и в ранее рассмотренной серии (P1), драйверы P1H выпускаются в полностью герметизированных корпусах с классом защиты IP67 и обладают практически такими же свойствами и характеристиками за одним, очень важным, исключением – они рассчитаны на более высокое входное напряжение, что позволяет использовать их в двухфазных сетях. Об этом свидетельствует буква “H” в названии серии, от английского High (высокий). Полная структура наименования драйверов данной серии показана на рисунке 6.

Рис. 6. Структура наименования драйверов серии P1H

Наименование драйвера на 680 Вт немного отличается. Во-первых, его выходное напряжение намного выше, чем у других драйверов серии, оно может достигать величины 305 В. Поэтому вместо стандартных 056 в названии драйвера будут фигурировать цифры 305. Во-вторых, в конце названия добавляется буква “P”. Данная метка свидетельствует о том, что в данном изделии применяются сертифицированные провода. Такой сертификат выдает специализированная сертифицирующая организация Underwriters Laboratories (сокращенно UL), соответственно провода и кабели, сертифицированные данной лабораторией, называются UL wire (провода, сертифицированные UL).  Данный сертификат гарантирует, что изоляция провода сохраняет свои свойства и обеспечивает полноценную защиту до определенного значения напряжения и при нагреве до заданной температуры.

Основные электротехнические параметры драйверов серии P1H представлены в таблице 4.

Таблица 4. Основные электротехнические параметры светодиодных драйверов серии P1H

Детальные технические и эксплуатационные характеристики драйверов серии P1H представлены в таблице 5.

Таблица 5. Технические и эксплуатационные характеристики драйверов серии P1H

Судя по представленным выше характеристикам, светодиодные драйверы MOSO серий P1 и P1H вполне могут конкурировать с изделиями более известных брендов. А по  характеристикам надежности, которые можно оценить по таким параметрам, как среднее время наработки на отказ и срок службы, MOSO значительно превосходит большинство конкурентов, и большие сроки гарантии на его продукцию вполне обоснованы.