LED-драйверы MEAN WELL для промышленных и уличных светодиодных светильников: особенности, преимущества, выбор

27 июля 2021

Алексей Васильев (г. Москва)

Тайваньская компания MEAN WELL, производящая качественные источники питания по доступным ценам, представляет продукцию для создания надежных промышленных и уличных светодиодных светильников: драйверы HLG, ELG, XLG, а также модули снижения пусковых токов ICL как линейного исполнения, так и для монтажа на DIN-рейку.

Традиционно светотехника всегда исходила из предположения, что источник света представляет собой самый недолговечный элемент системы, и в первую очередь именно от него зависит энергоэффективность. Переход на светодиоды многое изменил в таком подходе. Современные светодиоды имеют светоотдачу на уровне 200 лм/Вт и срок службы до 100 тыс. часов. Теперь потребительские свойства светильников в большей мере определяются драйверами. Переход к «умным» системами и биодинамическому освещению в еще большей степени требует применения современных, качественных драйверов, имеющих встроенную поддержку тех или иных протоколов управления.

В практическом применении хорошо зарекомендовали себя драйверы для светодиодных светильников, производимые компанией MEAN WELL. Эта компания была основана в 1982 г. и довольно быстро заняла лидирующие позиции на мировом рынке источников питания благодаря высокому качеству продукции. Так, норма возврата изделий в течение года составляет менее 0,1%, и ведется постоянная работа по уменьшению данного показателя. Ассортимент продукции, выпускаемой MEAN WELL, состоит из более 5000 позиций. Продукция MEAN WELL соответствует многим международным стандартам, имеет сертификаты безопасности UL, cUL, CSA, TUV и CE.

В 2000-х годах началось массовое производство светодиодных светильников, и компания MEAN WELL освоила выпуск драйверов для них.

Давайте подробнее познакомимся с драйверами для светодиодных светильников, устанавливаемых в производственных помещениях, а также вне помещений – для уличных и архитектурных. Помимо этого, мы коснемся темы ограничителей пусковых токов, также выпускаемых MEAN WELL.

Особенности построения драйверов для светодиодных светильников

По своему устройству драйверы, используемые в светодиодных светильниках, имеют много общего с блоками питания, применяемыми в другой аппаратуре. Но есть и различия:

• драйвер для светодиодных светильников, как правило, стабилизирует значение силы тока в нагрузке (хотя из данного правила есть и исключения);
• конкретный диапазон напряжений на выходе зависит от модели драйвера, но отношение максимального значения к минимальному должно позволять использовать драйвер с различными типами светодиодов и светодиодных модулей;
• пульсации тока в спектре до 300 Гц не должны превышать 10% (в идеале – составлять не более 1%);
• для регулировки светового потока (диммирования) применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ), если в драйвере предусмотрена соответствующая функция.

Кроме этого, если драйвер предназначен для использования в уличных и архитектурных светильниках, он дополнительно должен обладать такими свойствами как:

• устойчивость к ударам молнии (в том числе и к их вторичному электромагнитному воздействию), а также к скачкам напряжения в линии электропитания;
• возможность работы в широком диапазоне температур, в том числе на морозе;
• наличие степени защиты от пыли и влаги не ниже IP55, что крайне желательно, даже если драйвер находится внутри закрытого корпуса светильника. Связано это с тем, что полную герметичность уличного светильника обеспечить слишком сложно, кроме этого, изменения температуры приводят к эффекту засасывания пыли и влаги внутрь корпуса даже при наличии соответствующего клапана выравнивания давления.

Драйверы, устанавливаемые в промышленные светильники, должны обладать такими свойствами, как:

• соблюдение всех норм по электромагнитной совместимости для данного производства;
• возможность работы при высоких температурах, достигающих 70⁰C (для некоторых производств);
• Если конструкция светильника предусматривает размещение драйвера за пределами корпуса осветительного прибора – соблюдение требований по защите от пыли и влаги, обусловленных особенностями производства;

Основные параметры различных серий драйверов MEAN WELL для промышленных и уличных светильников приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры LED-драйверов производства MEAN WELL для промышленных и уличных светильников

Драйверы серий HLG и HLG-C 

Накопленный большой опыт по выпуску высоконадежных источников питания позволил компании MEAN WELL создать флагманскую серию драйверов HLG (рисунок 1). Главная особенность данных драйверов – очень большой срок службы, достигающий 62000 часов. Это позволяет установить гарантийный срок 7 лет на драйверы данной серии. В качестве сравнения, для подавляющего большинства типов светодиодов заявленный срок службы составляет не более 50000 часов, а даже ведущие бренды в области светотехники редко дают гарантию на свои светильники, превышающую 5 лет.

Рис. 1. Внешний вид светодиодных драйверов серии HLG

Диапазон рабочих температур составляет -40…70°C. Буква «H» в названии серии означает, что светильник может выдерживать длительное время напряжение питания, увеличенное до 305 В AC. Минимальное значение напряжения питания составляет 90 В. Благодаря высокому значению напряжения пробоя изоляции «вход-выход», равному 3,75 кВ, светодиоды надежно защищены от воздействия импульсных перенапряжений, вызванных ударом молнии.

Степень защиты от пыли и влаги, в зависимости от исполнения, определяется как IP65 или IP67. Первая цифра 6 означает практически полную защиту от пыли. Вторая цифра 5 показывает, что драйвер способен выдерживать прямое попадание струй дождя. А если вторая цифра 7 – драйвер выдерживает кратковременное погружение в воду.

КПД драйверов составляет около 94%. Коэффициент мощности при полной нагрузке и напряжении питания 230 В — 0,95.

Серия HLG была представлена драйверами мощностью 40…600 Вт. Напряжение на выходе, в зависимости от модели, составляет 6…54 В, а сила тока – 0,35…40 А. Некоторые модели имеют функцию регулировки напряжения, силы тока или обоих параметров с помощью встроенных потенциометров. Интересная особенность: в серии есть драйверы, которые могут работать в режиме стабилизации как тока, так и напряжения.

Режим со стабилизацией напряжения может пригодится в следующих случаях:

• если для построения светильника используются светодиодные модули, рассчитанные на питание стабилизированным напряжением;
• когда светильник рассчитан на применение в качестве источника света ламп-ретрофитов типоразмера MR16 с питанием от 12 В;
• если проект предусматривает использование светодиодной ленты.

Диммирование драйверов HLG осуществляется по фирменной технологии «3 в 1». Данная технология предусматривает управление диммированием тремя различными способами при наличии одной пары контактов:

• с помощью подключения внешнего потенциометра;
• по протоколу 1(0) – 10 В;
• от внешнего контроллера, подающего сигнал ШИМ амплитудой 10 В.

Драйверы с такой технологией имеют букву «B» в конце названия. Буква «A» в конце названия означает регулировку силы тока (напряжения) с помощью встроенного потенциометра.

Дальнейшим развитием серии HLG стали драйверы с буквой «C» на конце названия модели (HLG-С), которые можно рассматривать как отдельную серию. Ряд номинальных мощностей нагрузки уменьшен (таблица 1), оставлен только вариант со стабилизацией тока, как наиболее распространенный в массово выпускаемых светильниках. Выходное напряжение, в зависимости от модификации, может достигать 357 В, что позволяет применять длинные (до 100 штук) цепочки последовательно соединенных светодиодов.

При этом была усовершенствована система управления. Помимо вариантов с регулировкой потенциометром и с системой «3 в 1», новые драйверы предлагают на выбор еще две опции:

• «Умное диммирование по таймеру» (Smart Timer Dimming) позволяет путем постепенного изменения уровня диммирования компенсировать изменение светового потока из-за старения светодиодов. Обозначается буквами «Dx» в конце названия.
• «Умное диммирование по таймеру и программирование» (Smart Timer Dimming with Programming) позволяет пользователю задать программу изменения освещенности. Например, для уличного светильника может быть задано уменьшение освещенности в определенные часы, когда поток машин минимален. Обозначается символами «D2» в конце названия.

Драйверы в модификациях Dx и D2 доступны только по предварительному заказу.

Исходя из технических характеристик, можно рекомендовать применение драйверов серии HLG в первую очередь для промышленных светильников, расположенных в труднодоступных местах, где замена или ремонт обходятся очень дорого. Параметры серии HLG-C оптимизированы для использования в уличных светодиодных светильниках высокого класса, устанавливаемых на дорогах от регионального до федерального значения.

Драйверы серий ELG и ELG-C

Светодиодные светильники становятся все более массовым продуктом, поэтому вопросы соотношения «цена/качество» для драйверов становятся весьма актуальными. Откликаясь на требование времени, MEAN WELL уже после разработки серии HLG предложил рынку более бюджетную линейку ELG с гарантийным сроком 5 лет (рисунок 2). Другая уступка по цене – КПД, в зависимости от модели, составляет 90…91%, что, впрочем, все равно больше чем у большинства конкурентов. В серию входят драйверы с номинальной мощностью нагрузки 75, 100, 150, 200, 240 и 300 Вт, то есть наиболее востребованными значениями данного параметра. Степень защиты та же – IP65 или IP67, в зависимости от исполнения.

Рис. 2. Внешний вид LED-драйверов линейки ELG

При этом по некоторым вопросам серия ELG стала шагом вперед – в ней появились модификации с управлением по DALI (индекс «DA» на конце названия), а также возможность дистанционно включать/выключать драйвер. Если установить уровень диммирования на ноль, драйвер переходит в режим Standby, при котором на выходе отсутствует напряжение, а сам драйвер потребляет на собственные нужды не более 0,5 Вт. Функция Smart Timer Dimmer и регулировка параметров встроенными потенциометрами в этой серии тоже присутствуют.

Как и в серии HLG, в серии ELG есть модели со стабилизацией как только по току, так и по току и напряжению. Модели со стабилизацией по напряжению позволяют регулировать и напряжение, и силу тока на выходе.

У серии ELG также есть вариант ELG-C со стабилизацией только по току. Набор опций тот же, что и у ELG, отличие только в максимальном напряжении на выходе, в зависимости от модели: до 286 В против 54 В у ELG.

Серию ELG в первую очередь можно рекомендовать для промышленных светильников, устанавливаемых на самых разных производствах, а также в складских помещениях. Также ELG-C подходит для построения уличных светильников вдоль дорог от местного до регионального значения, а также для архитектурной подсветки.

Серия XLG со стабилизацией по мощности

Ситуация на рынке светодиодов по своей динамичности, пожалуй, сопоставима с динамикой рынка нефти – цены меняются очень быстро, поставщики не всегда могут удовлетворить резко возросшие потребности клиентов. Поэтому производители светильников сейчас закупают светодиоды у нескольких поставщиков. Более того, одна и та же модель светильника, в зависимости от текущей конъюнктуры на рынке, может в разные периоды времени поставляться со светодиодами производства различных компаний.

Современные светодиоды от ведущих производителей мало отличаются друг от друга по светоотдаче, но сильно различаются по номинальной мощности. Соответственно, чтобы сохранить световой поток на нужном уровне, нередко при смене поставщика приходится изменить количество светодиодов в изделии. Это количество выбирается таким образом, чтобы суммарная потребляемая ими мощность осталась прежней. В большинстве светильников драйвер нагружается на последовательную цепочку светодиодов, в связи с чем приходится менять не только светодиоды, но и модель драйвера, так как длина этой цепочки будет иной. Применение различных драйверов для разных партий светильников требует создания дополнительных складских запасов. К тому же, наличие разных драйверов в применяемых светильниках в последствии усложняет ремонт изделий.

Чтобы эффективно решить данную проблему, следует использовать драйверы со стабилизацией по мощности. В них встроенным потенциометром задается оптимальная сила тока для данных светодиодов. Согласно этому значению, драйвер определяет требуемое выходное напряжение (равное падению напряжения на цепочке при выбранном токе), чтобы в итоге к светодиодам была подведена заданная мощность, которая будет выдерживаться с высокой точностью.

Другое преимущество работы в режиме стабилизации мощности – снижение зависимости светового потока от температуры окружающей среды. Это важно для светильников, размещаемых в горячих цехах, а также в тепличных хозяйствах.

На момент написания статьи компания MEAN WELL выпустила драйверы серии XLG мощностью 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 240 Вт (рисунок 3). Основной режим работы всех этих драйверов – мощность в нагрузке стабилизируется на заданном уровне. В зависимости от модели, напряжение на выходе в режиме стабилизации мощности может достигать 342 В. Также в ряде моделей предусмотрен режим стабилизации выходного напряжения, как правило, на уровне 12 или 24 В. КПД, в зависимости от модели, лежит в пределах 91…93%.

Рис. 3. Внешний вид LED-драйверов серии XLG

Возможны два способа управления, в зависимости от модели: регулировка силы тока в нагрузке встроенными потенциометром (буква «A» в конце названия) и система диммирования «3 в 1» вместе с указанным потенциометром (буквы «AB» в конце названия). Как и у драйверов серии ELG, у XLG предусмотрено полное отключение напряжении на выходе драйвера, но при этом обеспечивается еще и полная гальваническая изоляция выхода в режиме Standby.

Выпускается специальная модификация драйвера для Индии (отмечена буквой «I» после цифр в названии, обозначающих мощность), которая выдерживает действие напряжения питания до 440 В на протяжении 48 ч. Такой драйвер способен выдержать аварию электропитания, связанную с отпаданием нуля в трехфазной сети. Эта особенность полезна не только для Индии, но также будет актуальна и для российской глубинки.

Следует обратить внимание на низкий уровень гармонических помех в сети, создаваемых драйвером. Он составляет всего 3% при напряжении питания 230 В и загрузке 100%, что очень важно для современных производств, насыщенных всевозможной электроникой, чувствительной к высокочастотным гармоникам в сети.

Драйвер заключен в прочный металлический корпус с защитой IP67. Производитель дает на серию XLG 5-летнюю гарантию.

Драйверы серии XLG будут удачным выбором при создании светильников для теплиц, складских комплексов, а также разнообразных производств. Особо следует отметить удобство данной серии драйверов при создании приборов для архитектурной подсветки зданий, поскольку именно в этой области производителям оборудования чаще всего приходится выпускать продукцию мелкими партиями под заказ.

Модули снижения пусковых токов

Вопреки сложившемуся мнению, большие пусковые токи зачастую характерны именно для качественных LED-драйверов, имеющих низкий уровень пульсаций, поскольку переходные процессы возникают, в основном, при зарядке сглаживающих конденсаторов, обеспечивающих низкий уровень пульсаций. Другая крайность – светильники с сильными пульсациями (порядка десятков процентов) могут вообще не давать всплеска потребляемого тока при включении из-за применения предельно упрощенных драйверов.

Для ограничения пусковых токов применяются специальные устройства. Чтобы сократить время на решение вопросов совместимости, лучше использовать драйверы и устройства для ограничения пусковых токов от одного и того же производителя.

Компания MEAN WELL выпускает две модели ограничителей пусковых токов – ICL-16 и ICL-28. Числа 16 и 28 в названиях отражают значение ограничения по току в амперах для длительного действия повышенной силы тока. После этих чисел следует буква, указывающая на вариант исполнения: «L» – линейный, «R» – на DIN-рейку (рисунок 4). Следует отметить, что вариант на DIN-рейку наиболее удобен в большинстве инсталляций, но иногда возникает необходимость в использовании устройств небольшой толщины, размещаемых за пределами электрического щита. Максимальное пиковое значение тока для ICL-16 составляет 23 А, для ICL-28 – 48 А.

Рис. 4. Ограничители пусковых токов серии ICL: а) линейное исполнение; б) для монтажа на DIN-рейку

Для ограничителей пусковых токов большой проблемой является перегрев устройства, который может привести к его выходу из строя. В серии ICL данная проблема решена за счет введения следующих мер:

• если обнаруживается, что нагрузка вошла в стационарное состояние, специальное реле соединяет вход и выход ограничителя пусковых токов напрямую;
• в ICL вмонтирован тепловой предохранитель, который при обнаружении перегрева обесточивает ограничитель.

MEAN WELL на рынке светотехники

Драйверы MEAN WELL могут успешно применяться в промышленных, уличных и архитектурных светильниках, причем как в топовых моделях, так и в изделиях средней ценовой категории.

Следует отметить, что драйверы серий ELG и XLG по цене вполне доступны для российских производителей светотехники. Причины вполне объективные: MEAN WELL поставляет свои драйверы по всему миру, объемы производства огромные, что обеспечивает меньшие издержки у тайваньского производителя за счет больших объемов выпуска.

При этом на изделия MEAN WELL указанных серий дается гарантия 5 лет, что довольно много даже по мировым меркам.

Весьма перспективной можно считать технологию стабилизации по мощности, примененную в драйверах серии XLG. Это техническое решение должно значительно упростить производство светильников малыми партиями под конкретные проекты.