Особые требования: модули питания для внутренних и наружных светодиодных светильников

7 декабря 2012

В связи со снижением себестоимости светодиодов основной вклад в стоимость систем освещения на их основе вносит блок питания. Производители источников питания стремятся уменьшить их стоимость, при этом сохраняя высокие показатели надежности и качества, ведь от характеристик источника питания напрямую зависят как световые, так и электрические параметры всей световой системы.

В статье рассмотрены новые источники питания для светодиодного освещения компании MEAN WELL — одной из лидирующих компаний в производстве надежных источников питания, и компании EagleRise — известного производителя, предлагающего качественные блоки питания за невысокую цену. В статье будут даны подробные технические характеристики источников питания следующих серий:

EagleRise:

ELP040CxxxxLX

ELP060C0700LX  

ELPyyyCzzzzLS

ELP018CxxxxLSP

В зависимости от областей использования систем светодиодного освещения, источники питания можно разделить на три основные группы:

• источники питания для внутреннего освещения (освещение офисных помещений, замена флюоресцентных ламп);
• источники питания для освещения ЖКХ (освещение подъездов, лестничных площадок, лифтов и окололифтовых территорий);
• источники питания для уличного освещения.

Источники питания для внутреннего освещения

Согласно ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (Зарубежный аналог стандарта EN61000-3-2) «Совместимость технических средств. Электромагнитная эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний», уровень пульсаций тока не должен превышать нескольких процентов. По этому стандарту при мощностях систем освещения, больших, чем 25 Вт, обязательно наличие схемы ККМ (корректора коэффициента мощности) в источнике питания. Так как подобные системы освещения применяются в офисных помещениях, в которых отсутствуют большие перепады температур, то к источникам питания данной группы не предъявляется строгих требований к температурному диапазону. Вполне достаточным требованием в данном случае будет возможность работы при температурах от 0 до 50°C. Также для оборудования данной группы нет жестких требований к уровню защиты от воздействий окружающей среды: вполне приемлемым будет исполнение источников питания в корпусах с классом защиты не выше IP20 (защита от крупных твердых частиц, без защиты от воды). Наиболее востребованный диапазон рабочих мощностей светодиодных светильников для внутреннего применения лежит в пределах от 40 до 60 Вт. Требование к низкому уровню пульсаций светового потока, согласно СанПиН 2.2.1 2.1.1.2585-10 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий», в этих источниках питания достигается за счет применения эффективной двухкаскадной схемы преобразования. Блок-схема такого источника представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Блок-схема двухкаскадного источника питания

Уменьшение уровня пульсаций тока в двухкаскадной схеме включения достигается за счет разделения схемы преобразователя на отдельные каскады: каскад PFC-контроллера и каскад PWM (ШИМ)-контроллера. Как видно из блок-схемы (рисунок 1) каскад коррекции коэффициента мощности (PFC-контроллера) занимается только обработкой информации о пульсациях входного напряжения после выпрямительного моста, а обработкой информации об обратной связи (уровни выходного тока и напряжения) занимается PWM-контроллер. Благодаря такому разделению полностью исключено влияние информации об обратной связи на работу схемы корректора коэффициента мощности. За счет использования такой схемы преобразования можно достичь значений коэффициента мощности порядка 0,9…0,99. Однако такое усложнение схемы ведет к удорожанию блока питания.

Компания EagleRise предлагает недорогие источники питания ELP040C0350LX, ELP040C0500LX и ELP040C0700LX мощностью 40 Вт, и источник ELP060C0700LX мощностью 60 Вт, которые прекрасно подходят для использования в системах внутреннего освещения помещений и отвечают требованиям стандартов по электромагнитной совместимости и допустимому уровню пульсаций тока (освещенности). На рисунке 2 представлены измеренные данные об уровне пульсаций выходного тока для источников питания компании EagleRise.

Рис. 2. Уровень пульсаций выходного тока источников питания EagleRise

На рисунке 3 изображены измеренные уровни гармонических составляющих для источника питания и соответствующие уровни согласно ГОСТ. Гармонические составляющие источников EagleRise отвечают требованиям ГОСТ.

Рис. 3. Гармонические составляющие

Основные технические параметры данных источников представлены в таблице 1.

Таблица 1. Технические параметры преобразователей серии ELP040СххххLP  

В этих блоках питания реализован режим стабилизации тока,, ток поддерживается с точностью ±5%. В источниках питания предусмотрена самовосстанавливающаяся защита от перегрева, от перегрузок и короткого замыкания. Данные источники питания соответствуют таким международным стандартам безопасности, как EN61347-1, EN61347-2-1, EN60598-1, EN60598-2-6, а также требованиям международных стандартов по электромагнитной совместимости (EN55015; EN61547; EN61000-3-2; EN61000-3-3).

Источники питания для освещения ЖКХ

К источникам питания, применяемым в системах освещения для ЖКХ, предъявляются менее строгие требования по уровню пульсаций светового потока, а значит и выходного тока (согласно СанПиН 2.2.1 2.1.1.2585-10). Следовательно, схема подобных источников питания будет гораздо проще, что, в свою очередь, скажется на значительном уменьшении стоимости изделия в целом. В данных источниках питания обычно применяется однокаскадная схема преобразования. Блок-схема подобного источника представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Блок-схема однокаскадного преобразователя

Ключевое отличие однокаскадного преобразователя от двухкаскадного заключается в том, что в однокаскадном преобразователе обработкой информации об уровне пульсаций входного выпрямленного напряжения и данных обратной связи (напряжения и тока на выходе преобразователя) занимается один модуль (на рисунке 4 обозначен, как PWM&PFC CONTROL), а не два отдельных модуля, как в двухкаскадном преобразователе (рисунок 1, PFC-контроллер и PWM-контроллер). Объединение PFC-контроллера и PWM-контроллера в одном модуле позволяет значительно уменьшить стоимость источника питания за счет упрощения схемы и уменьшения количества используемых элементов. Однако подобное объединение также скажется на увеличении уровня пульсаций тока, так как в данном случае информация об изменении тока нагрузки и выходного напряжения будет влиять на коррекцию коэффициента мощности, зачастую уменьшая его. Уровень пульсаций тока зависит от модели применяемого блока питания, но обычно не превышает 10…30%. Подобные источники питания применяются там, где отсутствуют строгие требования к уровню пульсаций освещенности, поэтому они прекрасно подходят для нужд ЖКХ. Выпускаются источники питания с широким диапазоном выходной мощности, от 10 до 50 Вт. Для освещения подъездов, лестничных площадок, лифтовых территорий вполне достаточно источника питания с выходной мощностью в 10…30 Вт.

Компания EagleRise предлагает источники питания серии ELPxxxCyyyyLS (рисунок 5), где через "xxx" обозначена мощность источника питания, а через "yyyy" — максимальный выходной ток преобразователя.

Рис. 5. Внешний вид источника питания ELPxxxCyyyyLS

В таблице 2 указаны возможные значения мощности преобразователя и выходного тока.

Таблица 2. Возможные значения выходной мощности и тока преобразователей серии ELPxxxCyyyyLS  

В преобразователях этой серии используется режим токовой стабилизации, что позволяет подключать линейку светодиодов непосредственно к выходу преобразователя. Ток через светодиоды поддерживается с точностью ±5%. Источники этой серии имеют широкий диапазон входного напряжения, они могут питаться от переменного напряжения 100…240 В с частотой в диапазоне от 47 до 63 Гц. Максимальный пусковой ток составляет 10 А. Коэффициент мощности в этих преобразователях имеет значения от 0,9. КПД преобразователей выше 80%. Серия этих источников питания удовлетворяет требованиям стандарта EN61347 по электробезопасности. Источники выполнены по II классу защиты от поражения электрическим током. Наличие встроенных схем защиты от перегрузок по току, напряжению и от перегрева позволяет обезопасить работу при возникновении внештатных ситуаций. Защита по току срабатывает при 110% перегрузке и автоматически снимается при устранении причины аварии. Диапазон рабочих температур 0…50°С. Защита от перегрева сработает при температуре выше 120°С. По электромагнитной совместимости данные источники отвечают требованиям, предъявляемым к оборудованию класса «С» и описанным в международном стандарте EN61000-3-2. Уровень излучаемых электромагнитных помех лежит в пределах допустимых норм согласно стандарту EN 55015. Размеры устройства составляют всего 111х42х24 мм при весе в 85 грамм.

В таблице 3 представлены краткие характеристики преобразователей серии ELPxxxCyyyyLS.

Таблица 3. Преобразователи серии ELPxxxCyyyyLS  

Как известно, область применения освещения в ЖКХ не огранивается только освещением внутри подъездных помещений. Зачастую необходимы системы с более высоким классом защиты от таких влияний окружающей среды, как пыль, вода; загрязнения, способные повредить электронное оборудование. Компания EagleRise для данных типов применения предлагает источники питания для светодиодного освещения с классом защиты IP66.

Например, источники питания EagleRise с выходной мощностью 18 Вт: ELP018C0350LSP, ELP018C0500LSP. Внешний вид этих источников представлен на рисунке 6. Также компания EagleRise предлагает источники с выходной мощностью 40 Вт и током 700 мА — ELP040C0700LSP.

Рис. 6. Внешний вид источника ELP018C0350LSP в исполнении IP66

Основные технические характеристики источников питания ELP018C0350LSP и ELP018C0500LSP Представлены в таблице 4.

Таблица 4. Параметры блоков питания ELP018С0350LSP и ELP018С0500LSP  

Источники питания для уличного освещения

Рассмотрим теперь источники питания для систем уличного освещения. Одним из самых важных критериев при выборе такого источника питания, особенно в условиях нашего климатического пояса, является диапазон рабочих температур. Обычно источники питания для уличных светильников выпускаются с рабочими температурами от -30 до 60°С. Если же предстоит использование светодиодного освещения при более низких температурах, то еще на стадии разработки системы освещения стоит предусмотреть дополнительную схему подогрева светильника, либо использовать источники питания с расширенным температурным диапазоном. К таковым, в частности, относятся источники серий HLG-60H-C и HLG-80H-C, предлагаемые компанией MEAN WELL.

Данные источники рассчитаны на работу при температурах от -40 до 70°С. Источники выпускаются в двух вариантах защиты корпуса — IP65 (полностью защищен от пыли и попадания струй воды) и IP67 (полностью защищен от пыли и воды при погружении на глубину до 1 м). Данные источники способны работать как от постоянного напряжения 127…431 В, так и от переменного напряжения с амплитудой от 90 до 305 В, что позволяет этим источникам работать в разнообразных питающих сетях, а также в сетях с нестабильным напряжением, что очень актуально в наших условиях.

Практически все источники питания, выпускаемые компанией MEAN WELL, имеют ограничение по выходному напряжению — не выше 54 В. В данных источниках, как видно из таблицы 5, компания отступила от своего принципа. При использовании указанных источников потребителю теперь можно все светодиоды соединить в одну последовательную цепочку и не беспокоиться о возможном перераспределении токов при параллельном соединении цепочек.

Таблица 5. Основные технические параметры источников питания HLG-60H-C, HLG-80H-C  

Другим требованием к источникам питания для уличного освещения является наличие хорошей защиты от перегрузок и внештатных аварийных ситуаций. В источниках питания от компании MEAN WELL реализована самовосстанавливающаяся схема защиты от короткого замыкания на выходе (Hiccup mode), защита от перенапряжения на выходе (срабатывает при 300…340 В для моделей с выходным током в 350 мА и при 150…170 В для моделей с током в 700 мА) и от перегрева (порог срабатывания равен 85 ±10°С). Также в этих моделях источников питания реализована защита от молний.

Часто в уличном освещении появляется необходимость регулировать выходной ток через светодиоды. Специально для таких целей в моделях HLG-60H-C, HLG-80H-C реализована функция димминга, с помощью которой возможно регулировать выходной ток в пределах от 210 мА до 350 мА для моделей с выходным током в 350 мА, и от 420 мА до 700 мА для моделей с выходным током в 700 мА. Для устройств, реализованных в корпусах с защитой IP65, подстройка выходного тока осуществляется посредством встроенного переменного резистора, получить доступ к которому можно, удалив защитную резиновую крышку с корпуса устройства. Если источник питания выполнен в более защищенном корпусе IP67, регулировку выходного тока можно осуществить тремя способами:

• подключением внешнего переменного резистора к выводам DIM+ и DIM-.
• подачей на выводы DIM+ и DIM- напряжения 1…10В, выходной ток будет пропорционален установленному напряжению. Причем 1В между выводами DIM+ и DIM- соответствует установке 10% от номинального тока, 10В между выводами DIM+ и DIM- соответствуют установке 100% от номинального тока.
• подачей ШИМ-сигнала амплитудой 10В между выводами DIM+ и DIM-. Выходной ток будет пропорционален скважности ШИМ-сигнала. К примеру, при скважности ШИМ-сигнала в 40% будет выставлено значение выходного тока, равного 40% от номинального значения.

Замечание по работе функции димминга: не стоит соединять контакт DIM- с отрицательным выходным контактом! Приведенные три варианта регулировки более удобны, так как позволяют реализовать управление током через светодиоды при помощи электронных устройств автоматизации, исключив участие в данном процессе человека.

В моделях HLG-60H-C и HLG-80H-C реализован режим стабилизации тока через светодиоды, ток поддерживается с точностью ±5%, Типичная зависимость выходного тока от выходного напряжения представлена на рисунке 7.

Рис. 7. Зависимость выходного тока от напряжения для моделей HLG-60H-C, HLG-80H-C

А в таблице 5 отражены основные технические характеристики данных источников питания.

Заключение

Светодиодное освещение все больше и больше используется в офисах, на улице и в жилых помещениях, становится более доступным для конечного пользователя. В данной статье представлены качественные и недорогие новинки источников питания от ведущих мировых производителей, которые дают разработчику широкий выбор для оптимального решения поставленной задачи. Представленные светодиодные источники питания способны удовлетворить самым взыскательным пожеланиям и требованиям заказчика.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: lighting.vesti@compel.ru