MEAN WELL: в фокусе – интеллектуальное управление освещением

Блага цивилизации призваны облегчить нашу жизнь и сделать ее комфортной. Достаточно давно нам известно понятие «умный дом» (Home Automation) – дом с системой устройств, которые реагируют на различные события и могут управляться в ручном или автоматическом режиме. С недавних пор стало известно еще одно понятие – «Интернет вещей», когда различные системы объединяются в единую информационную сеть и могут взаимодействовать между собой и с окружающей обстановкой уже без участия человека. Основная цель всех этих нововведений – снижение роли человека как простого исполнителя, создание комфортной среды обитания и, конечно же, экономия энергоресурсов.

Светодиодное освещение, обладающее высокой эффективностью, безынерционностью и возможностью плавно менять яркость и цветность в широком диапазоне очень хорошо вписывается во все эти системы и полностью отвечает поставленной цели. Но для того чтобы интегрировать освещение в указанные системы, необходим дистанционно управляемый источник питания по соответствующим протоколам, которые приняты в этих системах. Причем в данном случае под управлением подразумевается не простое включение-выключение, которое может организовать и обычный выключатель, а плавное или многоступенчатое изменение выходных параметров источника питания, желательно – происходящее без участия человека.

Длительное время дистанционное управление освещением осуществляется с применением проводных технологий по протоколам DALI, 1(0)…10 В. В последнее время, с развитием системы умный дом, в управлении освещением стал использоваться и протокол KNX. А стремительное развитие беспроводных технологий привело к тому, что и они стали использоваться в управлении освещением, в частности – связь по радиоканалу, например, протокол enOcean или сетевой протокол ZigBee Light Link.

KNX и DALI

Интерфейсы KNX и DALI очень схожи по управлению и возможностям. Они являются двухпроводными, могут адресовать до 64 устройств в кластере, и им не требуется отдельная линия от контроллера к каждому устройству. Устройства по линии управления можно объединить в цепочку друг за другом, а к контроллеру подключить ближайшее из них. Изначально в управлении освещением наибольшее применение нашел протокол DALI, специально разработанный для этих целей. Протокол KNX получил распространение уже с развитием системы умного дома. Разница между указанными интерфейсами состоит в стоимости необходимого оборудования и в распространенности. Оборудование для KNX в целом имеет меньшую стоимость (в частности – диммеры) и более распространено, в связи с чем этот интерфейс стал применяться также и в управлении освещением. На рынке уже имеются шлюзы и преобразователи протоколов KNX-DALI. Поэтому, если источник питания управляется по DALI, его можно встроить и в систему управления по KNX.

ZigBee

В системе умный дом уже имеются датчики и исполнительные устройства, работающие по беспроводному протоколу ZigBee Home Automation. В 2012 году завершилась разработка протокола ZigBee Light Link, предназначенного для простого беспроводного управления световыми приборами. Устройства, поддерживающие этот протокол, включаются в единую сеть без применения каких-либо координирующих устройств, и от потребителя не требуется никаких навыков конфигурирования и программирования. Кроме того, все световые приборы ZigBee Light Link могут управляться через компьютеры, планшеты и смартфоны, подключенные к сети Интернет, а это значит, что можно создать систему управления освещением практически из любого места и в любом месте, где есть сеть Интернет.

EnOcean

На сегодняшний день протокол EnOcean считается одним из наиболее удобных и выгодных вариантов на рынке беспроводного управления освещением. Суть данной технологии заключается в том, что датчики и контроллеры практически не требуют элементов питания, поскольку энергию получают из окружающей обстановки. Например, необходимую энергию они могут получать от самого нажатия на кнопку управления или с помощью электромагнитного преобразования энергии радиоволн. Поскольку это беспроводная технология, и управляющие устройства не привязаны к источнику питания вообще, то можно существенно уменьшить время реализации проекта и его общую стоимость. При использовании данного протокола не требуется подводить управляющие и питающие провода к пульту управления (не надо штробить стены), замена батареек также не требуется. Устройства EnOcean можно устанавливать в помещении, где уже выполнен ремонт.

Smart Timer Dimming – перепрограммируемые источники питания

Отдельно следует сказать и об управлении освещением по расписанию, когда в течение определенного времени суток происходит плавное или многоступенчатое изменение освещенности по ранее заданному алгоритму. Этот принцип управления производители источников питания с недавних пор стали внедрять в свои изделия, и у разных производителей он получил различные названия, например, AstroDIM, Smart Timer Dimming, Timed Dimming. Все эти названия, по сути, одно и то же, но с некоторыми отличиями. Главной особенностью этой функции является возможность программирования выходного тока и алгоритма работы источника питания. Программирование алгоритма освещения/работы осуществляется непосредственно потребителем через программатор.

Smart – значит «умный». Что подразумевается под понятием «умный», когда мы говорим об управлении освещением? В рассматриваемом случае это возможность запрограммировать необходимый профиль диммирования, предусматривающий плавные переходы, возможность программировать требуемый постоянный выходной ток в диапазоне 10…100%, возможность организовать компенсацию старения светодиодов и получить стабильный световой поток в течение всего срока службы светильника, а также несколько вариантов адаптивного димминга. В этом случае можно задать или выбрать самоподстраивающийся профиль диммирования под изменяющуюся сезонную продолжительность светового дня. Дополнительно имеется возможность в любой момент времени принудительно включить источник питания на максимальный выходной ток, осуществлять контроль общего времени наработки и индикацию выработки ресурса. Используя перепрограммируемый источник питания, можно получить ряд важных преимуществ и таких возможностей как:

• подобрать требуемый ток через светодиоды без наличия подстроечных элементов, не снижая при этом степень защиты изделия от внешних воздействующих факторов (IP);
• обеспечить плавное нарастание тока через светодиоды при включении светильника, что благоприятно скажется на сроке их службы, особенно в холодный период. В этом случае существенно снижаются механические напряжения, которые возникают при быстром локальном разогреве кристалла светодиода;
• снять зависимость светового потока светильника от биннинга светодиодов и потерь во вторичной оптике от партии к партии. В случае, если в данной партии оказались светодиоды со световым потоком ниже, чем требуется, или параметры оптики оказались отличными от расчетных, можно увеличить или уменьшить выходной ток источника питания и получить требуемый световой поток. Правда, при увеличении выходного тока следует обратить внимание на значение потребляемой светильником мощности (она станет выше).
• точно обеспечить световой поток и освещенность, а также равномерность освещенности без изменения номенклатуры светильников. Например, если при расчете освещенности сложного по архитектуре помещения для получения равномерной освещенности оказалось, что нужно иметь набор светильников с различным световым потоком, то в данном случае можно будет обойтись одной моделью светильника, выставив различный ток в источнике питания;
• уменьшить количество источников питания на складе при широкой номенклатуре выпускаемых светильников и тем самым упростить управление складом.

Все эти возможности можно реализовать, используя источники питания производства компании MEAN WELL семейства ELG с функцией Smart Timer Dimming (серии ELG/D2).

Впервые семейство источников питания ELG (рисунок 1) было анонсировано в конце прошлого года как линейка надежных и недорогих изделий для наружного и внутреннего применения. По стоимости данное семейство ИП находится в той же ценовой нише, что и продукция российских производителей, а о надежности говорит 5-летняя гарантия от производителя. За прошедший год в семействе появилось уже пять серий в наиболее популярном диапазоне мощности 75…240 Вт (75, 100, 150, 200 и 240 Вт). В рассматриваемом семействе имеются две разновидности источников питания: с двойной стабилизацией выходных параметров по напряжению и току (CV+CC) и со стабилизацией по току (СС). Изделия с двойной стабилизацией выпускаются на стандартный ряд выходных напряжений 12/24/36/42/48/54 В. Такие модели оптимально подходят для питания мощных светодиодных матриц, выполненных по технологии COB, которым требуется сравнительно низкое напряжение и повышенное значение тока. Изделия со стабилизацией по току выпускаются на выходной ток из ряда 350, 500, 700, 1050, 1400, 1750 и 2100 мА. Эти источники питания оптимальны для отдельных цепочек мощных светодиодов, которым требуется повышенное (более 54 В) напряжение. Различие в двух версиях серий источников питания определяется суффиксом «C» в обозначении, например: ELG-100-24x – источник питания с двойным режимом стабилизации (CV+CC), ELG-100-C700x – источник питания со стабилизацией по току (СС).

Дополнительно источники питания различаются функциональными особенностями и степенью защиты от внешних воздействующих факторов (IP) в зависимости от символа «х»:

• «A» – ручная подстройка выходных параметров с помощью отвертки (IP65);
• «B» – дистанционное управление по ШИМ, 1(0)…10 В, сопротивление (IP67);
• отсутствие символа – фиксированные выходные параметры (IP67);
• «DA» – дистанционное управление по протоколу DALI (IP67);
• «D2» – функция Smart Timer Dimming, (IP67).

В данном семействе имеются серии с управлением по протоколу DALI (ELG/DA) и с функцией Smart Timer Dimming (ELG/D2). Протокол DALI достаточно распространен и хорошо известен, поэтому в статье про него говорить не будем. Упомянем только, что эти источники питания, используя преобразователь протоколов KNX в DAL,I можно встроить в систему умного дома, основанную на протоколе KNX.

Более внимательно рассмотрим источники питания с новой функцией Smart Timer Dimming, которая позволяет перепрограммировать их и предоставляет все те возможности, о которых было сказано выше.

Для программирования источников питания требуется программатор SDP-001 (MEAN WELL), программное обеспечение (Smart Timer Dimming Program), которое можно скачать с сайта производителя и компьютер (рисунок 2).

Следует заметить, что при программировании источника питания его необходимо подключить к электросети и к нагрузке мощностью не менее 10% от номинального значения. Если этого не сделать, программироваться источник питания не будет.

Программа Smart Timer Dimming Program достаточно проста и интуитивно понятна. Подробная инструкция для работы с ней указана в технической документации к программатору SDP-001. Покажем несколько основных возможностей этой программы на источнике питания ELG-100-C700D2.

Программирование постоянного выходного тока

Выходной ток источника можно задать в диапазоне 10…100% от номинального значения. Этот ток будет постоянным для данного изделия. На рисунке 3 на источнике с номинальным выходным током 700 мА выставлен выходной ток 350 мА (50%).

Важное замечание! Максимальное выходное напряжение источника питания с уменьшением выходного тока не увеличивается по отношению к указанному в технической документации. Поэтому при уменьшении выходного тока уменьшается и выходная мощность (Pвых = Uвых × Iвых). В данном случае основополагающим выступает максимальное выходное напряжение источника, которое не может быть выше, чем указано в технической документации на конкретную модель.

Компенсация старения светодиодов

Для примера предположим, что светодиоды деградируют на 30% за 50 тыс. часов. На рисунке 4 задано плавное и линейное нарастание выходного тока от 70% до 100% в течение 50 тыс. часов. Количество контрольных точек может быть выбрано до 16, а значение в % задается произвольно. Поэтому, возможно смоделировать и нелинейную зависимость старения светодиодов.

Задание профиля диммирования

На рисунке 5 задан профиль диммирования, состоящий из четырех значений выходного тока в промежутке времени 00:00 – 14:00. Режим димминга – пропорционально подстраиваемый. Это значит, что при включении и выключении системы (в ручном или автоматическом режиме) контролируется время нахождения источника во включенном состоянии. Контроль времени осуществляется в течение 7 суток, причем самый продолжительный и самый короткий циклы не учитываются. По оставшимся 5 значениям высчитывается среднее время работы источника и в последующих включениях продолжительность «ступенек» изменяется пропорционально среднему времени работы источника питания.

При программировании можно выбрать фиксированный режим димминга или димминг по средней точке рабочего цикла. В качестве средней точки удобно выбрать полночь. Тогда длительность «ступенек» будет пропорционально меняться, но середина цикла всегда будет приходиться на полночь. В режиме фиксированного димминга не происходит никаких изменений, и источник питания всегда точно отрабатывает заложенную программу. Во всех режимах отсчет программы начинается от момента включения источника питания.

Задание плавных переходов между уровнями тока

На рисунке 6 задано плавное нарастание выходного тока в течение 60 с при старте источника питания и по 150 с при отработке других уровней тока. Начальное значение тока при старте источника имеет значение 10% от номинального (по умолчанию).

Источники питания семейства ELG имеют диапазон рабочей температуры -40…70°C и работоспособны в диапазоне входного напряжения 100…305 В AC. Однако есть особенность, которую можно заметить, посмотрев на рисунок 7.

Исходя из данных, указанных в технической документации, при температуре от -40°C источники питания гарантированно могут работать только в электросети с номинальным напряжением 230 В, что соответствует параметрам, принятым в нашей стране, и в этом случае проблема отсутствует. Тем не менее, гарантированно включиться на полной мощности источник питания может только при входном напряжении выше 200 В, что не совсем соответствует параметрам наших электросетей, если учитывать допуск (230 В/-10%; 184 В). В диапазоне 180…200 В источник питания может вести себя неустойчиво при включении на нагрузке 100%. Из строя он не выйдет, но нет гарантии, что он включится. Эта особенность связана с наличием термистора во входной цепи. Если источник питания включится, то будет нормально работать (по разъяснению от производителя). При напряжении ниже 200 В источник гарантированно включится при мощности нагрузки не выше 70% от номинальной.

В качестве эксперимента был проверен на возможность включения при пониженном напряжении источник ELG-100-C700D2. В результате эксперимента при нормальных климатических условиях источник питания гарантированно включался при входном напряжении всего 73 В. Мощность нагрузки при этом была 97 Вт, то есть практически 100% (Uвых = 140 В; Iвых = 0,69 А). При обращении в компанию MEAN WELL был получен ответ, что указанный на рисунке 7 график учитывает понижение температуры до -40°C и при этом имеет определенный запас.

С другой стороны, даже если при выборе источника питания подходить строго с учетом приведенного графика и не учитывать запас, то и эта особенность безболезненно снимается. Ведь данные источники являются программируемыми (серия ELG/D2) с возможностью задания плавного нарастания выходного тока от 10% до выбранного значения. Поэтому в них можно просто активизировать этот режим и выбрать время нарастания, например, продолжительностью в 1 минуту. Тогда источник питания будет включаться при нагрузке 10% (это с большим запасом соответствует указанной на графике мощности), а за 1 минуту выйдет на необходимый режим, и при этом дополнительно уменьшится нагрузка на электросеть в момент старта, что тоже хорошо.

Тем не менее, даже с учетом этой особенности семейство ELG по соотношению цена/качество имеет очень выгодное положение на рынке и по стоимости конкурирует с продукцией российских производителей, а по функциональным возможностям существенно их превосходит. Стоимость программируемой модели 150 Вт при описанном выше функционале составляет менее 40$, при этом гарантия на изделие – 5 лет.

Источники питания с беспроводным управлением

Компания MEAN WELL уже несколько лет выпускает источники питания для внутреннего применения серий LCM/DA с управлением по протоколу DALI и со стабилизацией выходного тока в диапазоне 350…1400 мА (выбор значения осуществляется DIP-переключателем). Эти источники питания оказались очень популярными и востребованными. В текущем году производитель расширил линейку изделий, добавив в него серии источников питания мощностью 40 и 60 Вт с управлением по беспроводным протоколам enOcean и ZigBee (рисунок 8). Причем источники с управлением по протоколу enOcean (серия LCM/OE) уже доступны для заказа, а источники с управлением по ZigBee (серия LCM/ZB) пока только анонсированы.

Суть управления по протоколу enOcean была описана в начале статьи, а сейчас добавим, что для управления необходимо передающее устройство (пульт управления), в качестве которого предлагается использовать WPD-06SWT или другие аналогичные (рисунок 8). Как уже говорилось, для пульта управления по рассматриваемому протоколу не требуется питание и его можно устанавливать в любом месте помещения. Дальность связи обеспечивается на уровне около 30 м в помещениях и до 300 м на открытом пространстве. Для установки пульта управления не нужно делать в стене нишу или штробить ее, устройство просто приклеивается (размеры пульта 80х80х15 мм).

Чтобы данная система заработала, необходимо «связать» источник питания с пультом. Это можно сделать двумя способами:

• использовать на источнике питания специальную кнопку «LRN»;
• использовать программное обеспечение NAVIGAN (http://www.navigan.com/).

Использование программного метода предоставляет более широкие возможности по настройке диммирования. Инструкция по обоим указанным методам имеется в технической документации на источник питания.

Поскольку источники питания семейства LCM имеют возможность синхронизации между собой через специальный вход по системе «1 ведущий + 9 ведомых», можно организовать управление с одного пульта источниками питания (светильниками) количеством до 10 шт. Причем в качестве ведущего выбрать модель LCM/EO, а в качестве ведомых – обычные неуправляемые модели LCM (рисунок 9).

Источники питания с управлением по ZigBee в настоящий момент только анонсированы, поэтому подробностей мало. Тем не менее, можно сказать, что с подобными источниками питания можно построить беспроводную систему управления освещением, которая легко интегрируется в умный дом или Интернет вещей, как показано на рисунке 10.

Заключение

За прошедший год компания MEAN WELL существенно обновила линейку источников питания для LED-освещения. В ее номенклатуре появились надежные, эффективные и недорогие источники питания с широкими функциональными возможностями по управлению (DALI, 1(0)…10 В, ШИМ, сопротивление) и с новой функцией Smart Timer Dimming (семейство ELG), позволяющей их перепрограммировать. Кроме того, компания представила и анонсировала источники питания с беспроводным управлением по протоколам enOcean и ZigBee. Это показывает, что тема освещения в продукции MEAN WELL занимает важное место и компания находится на передовой линии в этом сегменте рынка, оперативно реагируя на его изменяющиеся потребности.

Отдельно следует сказать и о надежности источников питания. Как правило, все новые изделия в металлических корпусах для наружного применения имеют гарантию 5 лет, и это не является пределом. В линейке производителя есть источники питания и с 7-летней гарантией (серия HLG). Такую продолжительную гарантию (без дополнительной доплаты) на сегодняшний день не дает практически ни один другой производитель LED-драйверов. Мы прекрасно понимаем, что производитель любой продукции не будет работать себе в убыток. Если предоставляется длительный период гарантии, то вероятность выхода изделия из строя, по крайней мере, за этот период времени, невелика, и при прочих равных условиях при выборе следует руководствоваться именно этим параметром.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

LED-драйверы для промышленного освещения с управлением по протоколу DALI

Наши информационные каналы