№8 / 2018 / статья 6

LDC: Регулируемые LED-драйверы Mean Well со стабилизацией выходной мощности

Сергей Головин (г. Жуковский)

AC/DC LED-драйверы серии LDC от Mean Well, обладающие широкими возможностями регулировки выходного тока и диммирования, помогут сократить время и средства на разработку LED-светильников со светодиодами любых характеристик.

При разработке LED-светильников производитель руководствуется двумя основными вводными – характеристиками светодиода и параметрами его питания. Со стороны выглядит просто, однако на практике возникает ряд проблем.

Любой успешный производитель с ростом компании вынужден расширять охватываемую долю рынка. Это приводит к росту модельного ряда и использованию источников питания с различными параметрами. При массовом производстве часто возникает необходимость заменить один светодиод на другой, их параметры могут не совпадать. Поставщик не всегда может ответить на вопрос заказчика подобрать необходимые комплектующие в короткие сроки. Например, когда на рынок выходит новая серия светодиодов с отличными характеристиками по привлекательной цене, существующие источники питания (ИП) от производителя LED-светильников не подходят к ним. Под новый тип светодиода подобрать источник питания с подходящими параметрами без испытаний, доработок КД и повторной сертификации часто не получится. На это уходит много времени, и что более важно – средств, для компенсации которых производителю приходится увеличивать стоимость готового продукта. В результате теряется преимущество на рынке.

Серия LDC: Регулируем значение выходного тока

В вопросах сокращения ряда используемых источников питания хорошим подспорьем являются драйверы с регулируемым значением выходного тока, но неизменной выходной мощностью. Для анализа универсальных источников питания для осветительного оборудования рассмотрим новую линейку источников питания производства компании Mean Well – серию LDC [1]. Это AC/DC LED-драйверы, которые способны выдавать мощность 35, 55 и 80 Вт (LDC-35, LDC-55 и LDC-80 соответственно) с пятью интерфейсами управления яркостью, такими как управление постоянным напряжением, ШИМ-модуляция, управление сопротивлением, цифровой интерфейс DALI (Digital Addressable Lighting Interface) [2] и управление с помощью кнопки (PUSH Button).

Рис. 1. Корпус LED-драйвера LDC-80

Рис. 1. Корпус LED-драйвера LDC-80

Корпус LED-драйверов серии LDC изготовлен из металла, имеет вытянутую форму, которая подходит для изготовления LED-панелей и светодиодных светильников в линейном форм-факторе для освещения различных помещений (рисунок 1). Размеры корпуса сравнительно компактны для его сферы применения:, ширина составляет 30 мм, высота – 21 мм, длина – 280, 320 и 360 мм соответственно возрастанию мощности драйвера.

Таблица 1. Входные параметры LED-драйверов

Наименование LDC-35 LDC-55 LDC-80
Диапазон входного напряжения, В 180…295 180…295 180…295
Диапазон рабочей температуры, °С -25…70
КПД, %, при 230 В AC 88 90 90
Коэффициент мощности при 230 В AC 0,95 0,95 0,95
Электрическая прочность изоляции «вход-выход», кВ 3,75

Входные параметры рассматриваемой линейки LED-драйверов указаны в таблице 1. Из нее видно, что источники питания рассчитаны на работу со входным напряжением в диапазоне 180…295 В AC, характеризуются высоким КПД (88…90%, в зависимости от выходной мощности), работоспособны в температурном диапазоне -25…70°С (с зависимостью выходной мощности) и имеют каскад коррекции мощности (с коэффициентом не менее 0,95).

Теперь обратим внимание на выходные параметры серии LED-драйверов LDC, а также на то, в каких диапазонах их можно регулировать. Это важно для решения задачи максимального охвата параметров возможных нагрузок. В таблицу 2 сведены основные параметры и диапазоны их величин [3].

Таблица 2. Выходные параметры LED-драйверов

Наименование LDC-35 LDC-55 LDC-80
Мощность, Вт 35 55 80
Диапазоны вых. тока, мА 300…1000 500…1600 700…2100
Пульсации вых. тока, % < 3 < 3 < 3
Диапазон вых. напряжения, В DC 27… 56 27…56 27…56

Для питания светодиодов необходим стабилизированный ток. Рассматриваемое семейство источников питания позволяет получить стабилизированный выходной ток в широком диапазоне на постоянной выходной мощности и при низком уровне пульсаций – не более 3% от пика до пика во всем диапазоне выходного тока.

Мощность источника зашифрована в обозначении модели LED-драйвера. Она постоянна и не меняется при изменении выходного тока, который регулируется в достаточно широком диапазоне. Это позволяет применять светодиоды, рассчитанные на различные значения тока питания. У старшей линейки LDC-80 выходной ток можно изменять в диапазоне 700…2100 мА. В случае с LDC-35 и LDC-55 ток на выходе драйвера можно подстраивать в диапазонах 300…1000 и 500…1600 мА соответственно. В целом, линейка LED-драйверов LDC охватывает наиболее часто используемые значения тока в светодиодных модулях.

И это еще не все положительные стороны серии LDC. В ней продумана надежная защита от таких сбоев как КЗ, перенапряжение или перегрев. Драйверы серии LDC в случае такого рода неполадок отключаются до тех пор, пока внешние условия работы не станут снова безопасны. Восстановление выходных параметров произойдет автоматически.

Заслуживает внимания и еще одно решение компании Mean Well для повышения надежности и долговечности. В серии LDC предусмотрен специальный вход NTC для подключения терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Установить его нужно на сам светодиодный модуль или вблизи от него. LED-драйвер с помощью встроенной функции термокомпенсации будет автоматически подстраивать выходной ток, в зависимости от условий окружающей среды и температуры светодиодов. Эта возможность положительно влияет на срок службы светодиодов и ИП, что позволяет выпускать более надежные решения.

Все представители серии LDC прошли сертификацию на соответствие техническим регламентам Таможенного Союза EAC ТР ТС 004/2011 и ТС 020/2011.

Возможности регулировки начального выходного тока серии LDC

LED-драйверы линейки LDC привлекают широкими возможностями регулировки выходного тока и диммирования. Рассмотрим настройку начального выходного тока драйвера. На выходном соединителе предусмотрены специальные клеммы IADJ для подключения подстроечного резистора. С помощью установки необходимого сопротивления в соответствии с зависимостью, приведенной в таблице 3, можно настроить начальный ток LED-драйверов. При неподключенных клеммах, например, для серии LDC-35, начальный выходной ток будет равен 300 мА, а если установить сопротивление величиной 15,2 кОм – величина тока достигнет максимального для этой серии значения в 1 А. Однако если уменьшить выходной ток – в обычном ИП одновременно уменьшится и выходная мощность. Это во многих случаях может оказаться неприемлемым.

В качестве примера рассмотрим случай, когда нам нужно разработать светильник на определенный световой поток, но по какой-то причине мы вынуждены применить другой светодиодный модуль с другими параметрами питания и нам нужно только изменить ток, не меняя при этом расчетную мощность. В таком случае наиболее удобным становится использовать ИП в режиме стабилизации выходной мощности. При изменении выходного тока одновременно будет происходить изменение выходного напряжения и на выходе ИП наблюдается мощность 100%.

Если с уменьшением выходного тока нам требуется также и снижение выходной мощности, то этот источник питания сможет обеспечить и такой режим, поскольку его выходное напряжение подстраивается под параметры нагрузки (в определенных пределах).

На рисунке 2 проиллюстрирована рабочая область выходных тока и напряжения. Любая точка, принадлежащая выделенной области, соответствует сочетанию выходных параметров ИП, при которых качественные показатели работы драйвера находятся на приемлемом уровне. Верхняя косая грань области включает в себя все значения выходной мощности. При настройке LED-драйвера в режимах, расположенных ниже, на выходе будет получена меньшая по величине мощность. В нижнем левом углу рабочей области серии LDC выходная мощность ИП составит величину около 30% от максимальной.

Рис. 2. Рабочая область выходных тока и напряжения

Рис. 2. Рабочая область выходных тока и напряжения

Управление яркостью серии LDC

Наличие разнообразных механизмов управления яркостью освещения в значительной степени повышает привлекательность ИП на рынке. В моделях линейки LDC, которые маркируются буквой «B» на конце, присутствует регулировка яркости постоянным напряжением 0…10 В. Подавать управляющий сигнал необходимо на вход DIM+/DIM-. Величина выходного тока будет изменяться в зависимости от разницы потенциалов между клеммами DIM+ и DIM-. Эта зависимость изображена на рисунке 3. «Ступенька» в начале графика – это порог отключения драйвера. Ниже 8% уровень выходного тока не определен и это – минимальный уровень яркости.

Рис. 3. Управление яркостью с помощью постоянного напряжения 0…10 В

Рис. 3. Управление яркостью с помощью постоянного напряжения 0…10 В

Реостат с максимальной величиной сопротивления 100 кОм также можно подключить к клеммам DIM+/DIM-. Зависимость в этом случае, как и при управлении напряжением, линейная (рисунок 4) с аналогичным минимальным порогом яркости. Это достаточно удобный способ, который позволяет экономить средства на дополнительном источнике напряжения. Также линейность позволяет избежать дополнительных подстроек.

Рис. 4. Управление яркостью с помощью сопротивления

Рис. 4. Управление яркостью с помощью сопротивления

Таблица 3. Зависимость выходного тока от сопротивления

Модель Величина Значение
LDC-35 Сопротивление, кОм 15,2 19 24,5 32,5 43 46
Выходной ток, А 1 0,9 0,8 0,7 0,62 0,6
LDC-55 Сопротивление, кОм 18 20 24 27 30 33
Выходной ток, А 1,6 1,52 1,45 1,32 1,26 1,2
LDC-80 Сопротивление, кОм 18,7 23,2 28 34 46 68
Выходной ток, А 2,1 1,9 1,75 1,6 1,4 1,2
LDC-35 Сопротивление, кОм 72,5 100 150 300 NC
Выходной ток, А 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3
LDC-55 Сопротивление, кОм 36 39 43 47 56 68
Выходной ток, А 1,15 1,11 1,06 1,03 0,95 0,88
LDC-80 Сопротивление, кОм 103 188 NC
Выходной ток, А 1,05 0,9 0,7
LDC-55 Сопротивление, кОм 91 150 200 NC
Выходной ток, А 0,8 0,7 0,65 0,5

Третий вариант управления яркостью – знакомый метод ШИМ-регулировки. На рисунке 5 видно, что уровень выходного тока зависит от коэффициента заполнения сигнала с ШИМ-модуляцией.

Рис. 5. Управление яркостью с помощью сигнала с ШИМ-модуляцией

Рис. 5. Управление яркостью с помощью сигнала с ШИМ-модуляцией

Данные три метода позволяют компании Mean Well позиционировать модели линейки LDC с маркировкой «B» как драйверы «3 в 1».

Если у производителя осветительного оборудования есть потребность в цифровом интерфейсе управления яркостью, то стоит обратить внимание на модели серии LDC с маркировкой «DA». Такие LED-драйверы на входе DA+/DA- принимают сигналы по двухпроводному интерфейсу от контроллера DALI. Это – открытый стандартный цифровой протокол управления осветительными приборами. По нему можно подключить до 64 устройств и управлять либо каждым независимо, используя формат «адрес-команда», либо группами устройств и даже сразу всеми, с помощью широковещательных команд. В отличии от метода 0…10 В, DALI, благодаря высокой амплитуде полезного сигнала, работает в зашумленных условиях. При этом отсутствует необходимость в дополнительных ключевых устройствах, так как включение и выключение драйвера осуществляется полностью по цифровому протоколу. Если ограничено пространство – физически линию DALI прокладывают с помощью 5-жильных кабелей вместе с питанием от сети.

Для модели «DA» линейки LDC есть еще один способ управления яркостью. Вместо подключения входа драйвера DA+/DA- к контроллеру DALI можно сделать соединение с замыкающей кнопкой. Это простой и бюджетный метод, не требующий внешней аппаратуры управления. Управлять яркостью через систему нажатий весьма просто: однократное нажатие длительностью 0,1…1 секунды включает или выключает освещение, долгое нажатие 1,5…10 секунд изменяет яркость. В зависимости от длительности, каждое долгое нажатие меняет направление диммирования с увеличения яркости на уменьшение и наоборот. Сбросить уровень яркости на установленные по умолчанию 100% можно долгим нажатием длительностью свыше 11 секунд.

Система обозначений серии LDC

При выборе способа регулировки главное – не ошибиться, заказывая драйвер у поставщика. Кодировка обозначений у серии LDC простая и состоит из трех частей. Рассмотрим это на примере LED-драйвера LDC-55-DA. Первая часть – LDC – обозначает серию устройства. Вторая, как упоминалось выше, обозначает мощность, в данном случае это 55 Вт. Последняя часть обозначения указывает на способ регулировки яркости. Если там пропуск – то это модель без регулировки, если буква «B» – то версия «3 в 1» с регулировками 0…10 В, ШИМ и сопротивлением. Если буквы «DA», как в примере, то модель имеет регулировку яркости по интерфейсу DALI или с помощью кнопки. К сожалению, эти два режима не работают одновременно. Со схемой обозначений можно ознакомиться на рисунке 6.

Рис. 6. Кодировка обозначения серии LDC

Рис. 6. Кодировка обозначения серии LDC

Заключение

Источники питания со стабилизацией выходной мощности и возможностью установки конкретной величины тока помогают в решении задачи, когда светодиода нужного бина нет в наличии. Они дают возможность изменять и расширять линейку осветительного оборудования в короткие сроки. Производитель может использовать оптимальные компоненты без необходимости вкладывать средства в доработку документации и повторную сертификацию, снизить издержки за счет сокращения количества моделей источников питания на складе и уменьшить количество испытаний на ЭМС.

Следует отметить, что в линейке поставок КОМПЭЛ есть и другое оборудование, работающее по протоколу DALI.  На рынке оно известно под брендом EcoDIM. Это диммеры, реле, устройства ввода и адаптеры, датчики движения и освещенности, шлюзы. Предлагается также бесплатное конфигурационное ПО для пусконаладки сети DALI. Оперативная техническая поддержка и трехлетняя гарантия  предоставляются от разработчика и производителя —  ПА «Контракт Электроника».

Таким образом, появляется целая экосистема, где интеграторы и проектировщики могут решать любые задачи по управлению освещением  – в офисе, на складах, в цехах, спортивных комплексах и других объектах.

Литература

    1. LDC-35/55/80 DA 35W/55W/80W Linear LED driver with DALI interface;
    2. 35W Constant Power MODE Linear LED Driver;
    3. 55W Constant Power MODE Linear LED Driver;
    4. 80W Constant Power MODE Linear LED Driver.

Наши информационные каналы

О компании Mean Well

Компания Mean Well Enterprises Co., Ltd. (Mean Well, MW) основана в 1982 году. В настоящее время Mean Well является одним из ведущих и крупнейших тайваньских производителей источников питания. Номенклатура изделий фирмы включает более 5000 наименований источников питания AC/DC, конверторов DC/DC и инверторов DC/AC, производимых на заводах в КНР и на Тайване. Продукция компании характеризуется высоким качеством, конкурентоспособными ценами и широтой номенклатуры. Особенно хорошо представлена н ...читать далее