В статье на основе нормативных документов изложены требования и даются рекомендации по выбору источников питания светодиодных светильников внутреннего и наружного применения. Рассмотрена продукция нескольких производителей источников питания с учетом их конкретного применения, и приведены не указанные в явном виде характеристики. Публикация продолжает и завершает тему по выбору светодиодов и источников питания, начатую в журнале «Современная светотехника» №3 в статье «Светодиоды CREE и источники питания для внутреннего освещения».
Светодиодное освещение как один из методов энергосбережения все шире используется в повседневной жизни. Поправки к СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10, принятые 15.03.10 г., разрешили применение светодиодных светильников во всех сферах, кроме учреждений дошкольного, школьного и профессионально-технического образования. С 20.05.11 г. введен документ СП 52.13330.11 г. «Свод правил. Естественное и искусственное освещение» (актуализированная редакция известного документа по освещению СНиП 23-05-95*), где указаны требования к светодиодным источникам света (диапазон коррелированной цветовой температуры для общего искусственного освещения помещений и светоотдача).
Для обеспечения высокой надежности и стабильности хроматических показателей, а также для обеспечения продолжительного срока службы светильника светодиоды необходимо питать постоянным стабильным током. Более того, источник питания, так или иначе, оказывает непосредственное влияние практически на все качественные характеристики светодиодного светильника (электромагнитная совместимость, электробезопасность, энергоэффективность и т.д.). Источник питания не влияет, пожалуй, только на кривую силы света (КСС) и показатель дискомфорта светильника.
В качестве источника питания можно выбрать готовое решение в виде модульного источника тока. Модульные источники тока (питания) для различных сфер применения очень широко представлены на рынке различными производителями (EagleRise, Soaring, Mean Well, Inventronics и др.), и разработчику приходится решать сложную задачу выбора оптимального источника питания для проектируемого светодиодного светильника. Чтобы грамотно ее решить, следует ориентироваться в различных нормативных документах. Многие инженеры, только начинающие разрабатывать светодиодный светильник, могут не знать, на что обратить внимание и где искать ответы на возникающие вопросы.
По областям применения освещение можно условно разделить на три большие группы: внутреннее, наружное и освещение в системе жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), которое, в свою очередь, также может быть наружным и внутренним. Каждая эта группа характеризуется некоторыми общими светотехническими, электрическими и конструктивными требованиями, предъявляемыми к светильнику, а, соответственно, и к источнику его питания. Эти требования можно найти в существующих нормативных документах (ГОСТ, СанПиН).
Рассмотрим, каким требованиям должен удовлетворять источник питания светодиодного светильника в зависимости от его применения. Вначале остановимся на параметрах, которые являются общими для всех групп. К таким параметрам следует отнести электробезопасность, электромагнитную совместимость (ЭМС) и КПД.
Поскольку первичным источником питания в подавляющем большинстве случаев является сеть 380/220 В/50 Гц, требования по электробезопасности в обязательном порядке должны быть соблюдены.
Требования к электробезопасности светильников приведены в нормативном документе ГОСТ МЭК 60598-1-2003 «Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний».
Светильники подразделяются на четыре класса по защите от поражения электрическим током.
В светильниках, выполненных по нулевому классу электробезопасности (применяется только для обычных светильников), защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией, и защитное заземление не предусматривается. Функцию защиты от повреждения основной изоляции выполняет внешняя оболочка. Испытательное напряжение — 1,44 кВ.
В светильниках, выполненных по I-му классу электробезопасности, защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией и дополнительным защитным заземлением. В этом случае изоляция светильника испытывается при подведении к светильнику испытательного напряжения 1,44 кВ, а светильник к сети подключается трехпроводным кабелем.
В светильниках, выполненных по II-му классу электробезопасности, защита от поражения электрическим током обеспечивается основной и дополнительной или усиленной изоляцией. В этом случае испытательное напряжение имеет величину 3,6 кВ, а светильник допускается подключать к сети двухпроводным кабелем.
В светильниках, выполненных по III-му классу электробезопасности, защита от поражения электрическим током обеспечивается использованием безопасного сверхнизкого напряжения питания (БСНП), которое не превышает 42 В по переменному току. Испытательное напряжение для этого класса светильников установлено равным 0,5 кВ.
Исходя из того, по какому классу электробезопасности разрабатывается светильник, при выборе источника питания следует обращать внимание на такой его параметр как электрическая прочность изоляции вход-выход и/или вход-корпус и, применяя те или иные конструктивные решения, не ухудшить в конечном изделии значение этого параметра.
Согласно рассматриваемому документу, возможно применение источников питания и без гальванической развязки (гальванически связанных с сетью). В этом случае выполнение требований по электробезопасности усложняется, но оно возможно, если светодиоды устанавливаются на алюминиевую печатную плату с электрической прочностью изоляции более 1,44 кВ.
Гальванически развязанные источники питания, с точки зрения упрощенной конструкции светильника, оказываются предпочтительнее.
Любые радиоэлектронные устройства, а источник питания является одним из таких устройств, не должны при работе оказывать существенного влияния друг на друга. Это регламентируется правилами ЭМС. Нормативные документы, относящиеся к ЭМС, приведены в таблице 1.
№ |
Российские стандарты |
Международные стандарты |
Наименование |
1 |
ГОСТ Р51318.14.1-2006 |
EN55015 |
Совместимость технических средств электромагнитная. Бытовые приборы, электрические инструменты и аналогичные устройства. Радиопомехи индустриальные. Нормы и методы измерений |
2 |
ГОСТ Р51317.3.2-2006 |
IEC 61000-3-2 |
Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний |
3 |
ГОСТ Р51317.3.3-2008 |
IEC 61000-3-3 |
Совместимость технических средств электромагнитная. Колебания напряжения и фликер, вызываемые техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения |
Среди указанных в этой таблице нормативных документов интерес представляет ГОСТ Р51317.3.2-2006 «…Эмиссия гармонических составляющих». Этот документ определяет уровень гармонических составляющих тока кратных основной частоте (50 Гц), которые возникают в сети при подключении к ней импульсного источника питания.
При традиционном построении источника питания, когда его входная цепь содержит выпрямительный мост и сглаживающий конденсатор (реактивная нагрузка), ток из сети потребляется в виде коротких импульсов, совпадающих с пиковым значением входного напряжения (см. рис. 1). В сети появляются высшие гармоники тока (реактивная составляющая), и искажается форма напряжения сети. Основную опасность представляют 3-я и все нечетные кратные ей гармоники тока. Дело в том, что все эти гармоники из каждой фазы суммируются в нулевом проводнике трехфазной сети, и могут превысить расчетное значение. В результате он может перегреться, и произойти возгорание изоляции. Необходимо, чтобы форма потребляемого тока была близка к синусоиде и по фазе совпадала с входным напряжением. Для этого в источник питания вводится схема коррекции коэффициента мощности (ККМ). Ее назначение — сделать источник питания активной нагрузкой по отношению к первичной сети (см. рис. 2).
Рис. 1. Формы тока потребления и напряжения сети источника питания без ККМ
|
Рис. 2. Формы тока потребления и напряжения сети источника питания с ККМ
|
В соответствии с ГОСТ Р51317.3.2-2006 все оборудование делится на четыре класса: A, B, C, D. Класс C (источники питания светового оборудования) — именно то, что нас интересует. Граница разделения по эмиссии гармонических составляющих в приборах этого класса определяется потребляемой активной мощностью и составляет 25 Вт. На приборы с потребляемой активной мощностью менее 25 Вт требования на эмиссию гармонических составляющих менее жесткие, чем на источники питания с потребляемой мощностью более 25 Вт (см. табл. 2, 3).
Порядок гармонической |
Максимально допустимое значение |
Максимально допустимое |
3 |
3,4 |
2,30 |
5 |
1,9 |
1,14 |
7 |
1,0 |
0,77 |
9 |
0,5 |
0,40 |
11 |
0,35 |
0,33 |
11 ≤ n ≤ 39 (только для нечетных гармонических составляющих) |
3,85/n |
в соответствии с таблицей 1 |
Порядок гармонической |
Максимально допустимое значение гармонической составляющей тока, % основной гармонической составляющей потребляемого тока |
2 |
2 |
3 |
30λ* |
5 |
10 |
7 |
7 |
9 |
5 |
11 ≤ n ≤ 39 (только для нечетных гармонических составляющих) |
3 |
* Коэффициент мощности цепи.
В источниках питания малой мощности (менее 25 Вт) коррекцию коэффициента мощности можно выполнить с использованием пассивных элементов (с коэффициентом мощности 0,8…0,9). В источниках питания с потребляемой мощностью более 25 Вт, как правило, требуется коррекция с применением активных элементов (PFC-контроллера) с коэффициентом мощности 0,9…0,99.
Коэффициент мощности λ характеризует эффективность использования потребляемой из сети энергии и определяется как отношение активной (полезной) к полной (активной и реактивной) потребляемой мощности преобразователя напряжения:
λ = Pвх ак/Sвх полн.
Проще говоря, коэффициент мощности показывает, какая часть потребляемой из сети энергии идет непосредственно на преобразование, а какая часть «гуляет» по проводам, не совершая полезной работы (реактивная составляющая), вынуждая увеличивать сечение проводов во избежание перегрева.
Из таблиц 2 и 3 видно, что контролируется каждая нечетная гармоническая составляющая потребляемого тока основной частоты вплоть до 39-й гармоники включительно. Наличие в потребляемом токе гармоник с амплитудой не выше указанных в таблицах является достаточным условием выполнения требований данного ГОСТ. Напротив, высокое значение коэффициента мощности, в общем случае, не гарантирует выполнение требований ГОСТ и является лишь необходимым условием, что хорошо видно из рисунка 3. На нем изображена осциллограмма (желтого цвета) и вычисленный с использованием программы MathCAD спектр потребляемого тока некоторого источника питания с пассивной (диодно-конденсаторной) схемой ККМ. Видно, что многие нечетные гармоники имеют превышающее допустимое значение. В то же время вычисленный коэффициент мощности этого источника имеет значение 0,94 (по техническому описанию > 0,9).
Если же рассматривается источник питания с активной схемой ККМ (с применением отдельной микросхемы ККМ-контроллера) с λ > 0,9, то практически всегда соблюдаются требования ГОСТ Р51317.3.2-2006 для устройств класса С.
Рис. 3. Форма и спектр входного тока источника питания с диодно-конденсаторной схемой ККМ (λ = 0,94)
|
Светодиоды относятся к классу энергосберегающих источников света. Стоимость светодиодных светильников хотя и неуклонно снижается, но на сегодняшний день еще достаточно высока. Экономия на преобразовании электроэнергии в источнике питания в конечном итоге позволяет снизить стоимость светодиодного излучения и увеличить общую эффективность светильника. В светодиодном светильнике желательно применять источники питания с повышенным значением КПД (85–87% и выше, а для освещения улиц — от 90%).
Указанный в таблице 1 нормативный документ ГОСТ Р51317.3.3-2008 «…Колебания напряжения и фликер, вызываемые техническими средствами…» определяет дозы фликера (кратковременные и длительные), возникающие при подключении к электросети какого-либо устройства.
Фликер — это ощущение неустойчивости зрительного восприятия, вызванное световым источником, яркость или спектральный состав которого меняются при изменении напряжения питания. Любое подключаемое к сети устройство, особенно с большим потреблением энергии, вызывает в сети помеху, воздействующую на световой прибор, подключенный к этой же сети. В результате изменяется его яркость и цветность.
В соответствии с ГОСТ Р51317.3.3-2008 фликер определяется для осветительных приборов только тех видов, которые с большой вероятностью его вызывают, например, для светового оборудования дискотек или автоматически регулируемого светового оборудования (автоматически диммируемый светильник).
Рассмотрим особенности выбора источников питания для внутреннего освещения помещений и освещения улиц.
Диапазон выбора готового модульного источника питания для светодиодного светильника внутреннего освещения достаточно широк, но чтобы законченное изделие выдержало необходимые сертификационные испытания, этот диапазон следует резко сузить.
Для большинства помещений при искусственном освещении согласно приведенным в начале статьи документам СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10 и СП 52.13330.2011 нормируется очень важный показатель в зависимости от характера выполняемой работы — коэффициент пульсаций освещенности (Кп). Его значение может быть 10, 15, 20% или не нормироваться. Частота пульсаций в явном виде не указана, но подразумевается, что она не выше 300 Гц. Исследования показывают, что частота пульсаций освещенности более 300 Гц не оказывает влияния на человека. Светодиод — прибор практически безынерционный, и любая нестабильность тока (пульсации) в источнике питания на выходе светильника оказывается нестабильностью (пульсацией) светового потока, а, следовательно, освещенности. Схемотехника источников питания такова, что в диапазоне частот до 300 Гц проблему создает удвоенная частота сети — 100 Гц (см. рис. 4).
Кп = (Vmax – Vmin)∙100%/(2Vavg) |
Рис. 4. Форма выходного тока источника питания
|
Относительно коэффициента пульсаций освещенности имеется интересный нюанс. Документ СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10 регламентирует максимальное значение коэффициента пульсаций в помещениях с установленными дисплеями 10%. Существует и другой действующий документ — СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», в котором этот же параметр ограничивается величиной не более 5%. Оба документа выпущены одним и тем же ведомством, в одном и том же 2003 г. (СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10 ссылается на СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 от 2003 г.). Этот нюанс следует учитывать при разработке светильника для освещения помещений с установленными мониторами. В помещениях для работы с мониторами следует руководствоваться более жесткой нормой коэффициента пульсаций — не более 5%. Обеспечить коэффициент пульсаций на таком достаточно низком уровне можно либо правильным выбором готового модульного источника питания либо подключением светильников в помещение на различные фазы первичной сети. Вариант подключения светильников на различные фазы — это задача по снижению коэффициента пульсаций освещенности, которая решается проектировщиком системы освещения. В этом случае может быть некоторая сложность, если необходимо менять уровень освещенности (выключать часть светильников) или в помещении имеется только одна фаза напряжения сети. Если в светильнике применять источники питания с изначально низким значением коэффициента пульсаций тока, то независимо от схемы подключения светильников и количества фаз напряжения в помещении всегда обеспечивается требуемый уровень коэффициента пульсаций освещенности.
Номенклатура светильников внутреннего освещения находится в широком диапазоне мощности (от единиц до нескольких десятков ватт) в различных конструктивных исполнениях. Наибольшее распространение имеют растровые светильники, встраиваемые в подвесной потолок типа «Армстронг» (600×600 мм) и светильники направленного света типа downlight. Рассмотрим, какие источники питания с учетом изложенных выше требований можно применить в этих светильниках.
Используя современные светодиоды, например, компании Cree (MX-6, ML-E), можно изготовить растровый светодиодный светильник — аналог люминесцентного (600×600 мм) со световым потоком 2400–3000 лм и подводимой мощностью 28–35 Вт. Исходя из этого значения мощности, следует выбрать источник питания с активной схемой ККМ, а, учитывая требования по коэффициенту пульсаций освещенности (не более 5%), следует остановиться на источнике питания с низкими пульсациями выходного тока. Всем этим требованиям отвечают источники питания производителя Soaring, приведенные в таблице 4 (здесь и далее по тексту в таблицах приведена только часть продукции; полный ее перечень находится на сайте www.compel.ru в разделе «LED светотехника»).
№ |
Наименование |
Мощность, Вт |
Ток, мА |
Выходное напряжение (макс.), В |
Кп |
ККМ |
КПД, % |
Диапазонрабочей температуры, °С |
IP |
1 |
SAF-28-350 |
28 |
350 |
80 |
< 4% |
λ > 0,95 |
81 |
–30…70 |
67 |
2 |
SAF-34-450 |
34 |
450 |
75 |
83 |
||||
3 |
SAF-35-700 |
35 |
700 |
50 |
82 |
Источники питания выполнены в удлиненном прямоугольном металлическом корпусе, оптимальном для линейных светильников, имеют защиту от внешних воздействующих факторов IP67, диапазон рабочей температуры –30…70°С и соответствуют I-му классу по электробезопасности (см. рис. 5).
Учитывая стоимость данных источников питания и их характеристики, можно смело утверждать, что продукция этого производителя обладает одним из лучших соотношений цена/качество. Источники характеризуются очень низкими пульсациями тока, что позволяет использовать их для светильников с самыми жесткими требованиями по пульсациям освещенности (см. рис. 6).
Рис. 5. Внешний вид источников питания Soaring
|
Рис. 6. Форма выходного тока источников питания Soaring (Кп = 3,4%)
|
Рис. 7. Формы входного тока и напряжения источников питания Soaring (SAF)
|
На рисунке 7 приведена осциллограмма формы потребляемого тока (желтого цвета) и входного напряжения (синего цвета) источника SAF-28-350. Видно, что форма потребляемого тока практически совпадает с формой входного напряжения и полностью отсутствует сдвиг фаз между ними. Это говорит об очень хорошей коррекции коэффициента мощности. Вычисления с использованием программы MathCAD дали результат λ = 0,98. На рисунке 8 приведен спектр потребляемого тока (красного цвета) и допустимый уровень гармонических составляющих по ГОСТ Р51317.3.2-2006 для устройств класса С, потребляемая мощность которых выше 25 Вт. Вычисления производились, как и в программе MathCAD, с помощью преобразования Фурье. Ни одна гармоника не превышает допустимый уровень. Параметры источника снимались при 95% нагрузке (26,6 Вт), при этом КПД оказался равным 82,5%, что даже несколько выше заявленного значения. Подобную форму потребляемого тока, а также спектр потребляемого тока имеют все источники (SAF), указанные в таблице 4.
Линейка продукции данного производителя включает и источники питания без ККМ (см. табл. 5), но с более высоким значением КПД и по более низким ценам.
№ |
Наименование |
Мощность, Вт |
Ток, мА |
Выходное напряжение (макс.), В |
Кп |
ККМ |
КПД, % |
Диапазон рабочей температур ы, °С |
IP |
1 |
SA-35-700 |
35 |
700 |
50 |
< 4% |
нет |
88 |
–30…70 |
67 |
2 |
SA-31-700 |
31 |
700 |
45 |
86 |
||||
3 |
SA-28-350 |
28 |
350 |
80 |
89 |
||||
4 |
SA-21-700 |
21 |
700 |
30 |
83 |
Рис. 8. Уровень гармонических составляющих потребляемого тока
|
Светодиодные аналоги светильников типа downlight выпускаются в широком диапазоне мощности от единиц до десятков ватт. Для питания подобных светильников можно применить продукцию известного производителя светодиодных источников питания компании EagleRise.
Продукция компании EagleRise характеризуется невысокой стоимостью и хорошим качеством. Источники питания выпускаются на два значения тока (350 и 700 мА) в диапазоне мощности 1– 21 Вт в различных конструктивных исполнениях (см. рис. 9). В линейке продукции имеются источники как без ККМ, так и со схемой ККМ, а также не только с практически полным отсутствием пульсаций выходного тока, так и с пульсациями в диапазоне 15–40%.
Рис. 9. Внешний вид источников питания EagleRise
|
Если требуется разработать светильник менее 25 Вт и без пульсаций освещенности, то можно использовать источники питания, приведенные в таблице 6.
№ |
Наименование |
Мощность, Вт |
Ток, мА |
Диапазон выходного напряжения, В |
Кп |
ККМ |
КПД,% |
Диапазон рабочей температуры, °С |
IP |
1 |
ELP6x1LS |
6 |
350 |
12–24 |
< 2% |
λ > 0,8 |
60 |
–20…45 |
20 |
2 |
ELP10x1LS |
10 |
350 |
18–36 |
72 |
||||
3 |
ELP6x3LS |
18 |
700 |
12–30 |
70 |
||||
4 |
ELP18x1LS |
21 |
350 |
30–72 |
|||||
5 |
ELP9x3СS |
21 |
700 |
12–31 |
λ >0,5 |
65 |
Невысокий КПД источников в данном случае допустим ввиду небольших выходных мощностей.
В случаях, когда к светильникам мощностью менее 25 Вт должны быть предъявлены более жесткие требования по эмиссии гармонических составляющих, чем регламентирует ГОСТ Р51317.3.2-2006, но в то же время допускаются пульсации освещенности 10, 15 или 20%, используются, например, источники питания, указанные в таблице 7.
№ |
Наименование |
Мощность, Вт |
Ток, мА |
Диапазон выходного напряжения, В |
Кп |
ККМ |
КПД, % |
Диапазон рабочей температуры, °С |
IP |
1 |
ELP010C0350LS |
10 |
350 |
9–36 |
< 10% |
λ > 0,95 |
80 |
0…50 |
20 |
2 |
ELP018C0350LSP |
18 |
30–54 |
< 18% |
6 |
На рисунке 10 приведены формы потребляемого тока (желтого цвета), входного напряжения (синего цвета) и спектр гармоник для источника ELP018C0350LSP, а на рисунке 11- форма выходного тока. Из рисунка 10 видно, что источник с выходной мощностью 18 Вт обеспечивает требования по эмиссии гармонических составляющих предъявляемые к источникам с мощностью более 25 Вт. Подобные осциллограммы и у источника ELP010C0350LS.
Рис. 10. Формы сигналов потребляемого тока, входного напряжения и спектр потребляемого тока
|
Рис. 11. Форма выходного тока источника ELP018C0350LSP (Кп = 16%)
|
Рассматривая внутреннее освещение, нельзя обойти вниманием сферу ЖКХ. Для светильников ЖКХ можно с успехом и практически без каких-либо ограничений использовать все те источники питания, которые были рассмотрены выше. При этом необходимо учитывать диапазон рабочей температуры и класс защиты IP. В этих приложениях, за редким исключением, требования к коэффициенту пульсаций освещенности не предъявляются. Мощность светильников часто имеет значение менее 25 Вт, поэтому требования к эмиссии гармоник менее жесткие. В качестве источников питания для светильников системы ЖКХ идеально подходит еще одна модель компании EagleRise — ELP18x1CS.
Источник ELP18x1CS выполнен в круглом (см. рис. 9) корпусе с защитой IP65, имеет диапазон рабочей температуры –20…50°С и встроенную схему ККМ с λ > 0,9. Спектр потребляемого тока приведен на рисунке 12. Видно, что этот источник, за исключением пятой гармоники, удовлетворяет требованиям к источникам питания осветительных устройств мощностью более 25 Вт. Учитывая максимальную мощность этого источника (не более 18 Вт), к уровню его гармонических составляющих следует применить таблицу 2 (для устройств с потребляемой мощностью до 25 Вт). Проведя несложные математические вычисления, можно увидеть, что источник удовлетворяет требованиям ГОСТ Р51317.3.2-2006 с большим запасом (в эксперименте источник был нагружен на 16,3 Вт; вычисленное значение коэффициента мощности 0,93; КПД — около 82%).
Рис. 12. Спектр потребляемого тока источника ELP18x1CS
|
Особенностью источника является наличие пульсаций выходного тока до 40%, что в данном применении несущественно, т.к. коэффициент пульсаций освещенности на объектах ЖКХ в подавляющем большинстве случаев не нормируется.
В приложениях, где требуется светильник с возможностью управления яркостью (димминг) с помощью настенного регулятора освещенности, применяются, например, источники питания, указанные в таблице 8.
№ |
Наименование |
Мощность, Вт |
Ток, мА |
Диапазон выходного напряжения, В |
ККМ |
Димминг |
КПД, % |
Диапазон рабочей температуры, °С |
IP |
1 |
ELP10X3LSD |
24 |
700 |
21–35 |
λ > 0,9 |
есть |
83 |
–20…50 |
20 |
2 |
ELP15X1LSD |
18 |
350 |
42–53 |
80 |
Все выпускаемые данным производителем источники питания имеют гальваническую развязку от сети, выполненную по II-му классу электробезопасности.
В настоящее время компания EagleRise расширила линейку продукции по максимальной мощности до 50 Вт включительно и изменила шаг кратности выходного тока. В новых изделиях при заказе можно выбирать значение выходного тока с шагом 100 мА (в источниках с выходным током от 500 мА). Данная продукция (источники питания мощностью 30, 40 и 50 Вт) проходит завершающую стадию испытаний и в скором времени (через 2–3 мес.) будет доступна для заказа.
При выборе источников питания для светильников наружного применения отсутствуют требования по пульсациям тока (нормируется только уровень и неравномерность освещенности), но имеются другие требования, связанные с условиями эксплуатации и устойчивостью к воздействию импульсных помех большой энергии (молниезащита). Требования по наличию в источнике питания схемы ККМ также остаются.
Поскольку светильники наружного применения эксплуатируются в широком температурном диапазоне и имеют различный класс защиты от внешних воздействующих факторов, исполнение выбираемого источника питания определяется условиями эксплуатации светильника и ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды». Согласно этому документу, светильники наружного применения должны быть работоспособны при нижней границе температуры окружающей среды –40°С и ниже. Класс защиты устройства определяется ГОСТ 14254-96 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (IP)».
Температурный диапазон и вариант исполнения выбираемого источника питания должны быть не хуже, чем соответствующие характеристики светильника, если не предусматривается дополнительная защита источника. Из-за довольно-таки высоких мощностей (десятки и сотни ватт) источники питания, как правило, располагаются на внешней стороне светильника для облегчения теплового режима светодиодов. В этом случае рекомендуется класс защиты источника не ниже IP65 (желательно IP66).
При прямом попадании молнии в наружную сеть электропитания в ней возникают импульсные перегрузки большой энергии из-за протекания тока разряда (сотни кА). Подобные перегрузки возникают в сети и при грозовом разряде, когда образующиеся поля индуцируют повышенные напряжения и токи в наружных проводниках, а также при различных коммутациях конденсаторных батарей, разделительных трансформаторов большой мощности и т.д. Конечно, электросеть содержит системы первичного подавления и ослабления подобных перегрузок, но их бывает недостаточно ввиду распределенности и разветвленности сети. Поэтому необходимо обеспечить защиту в подключенных к электросети устройствах, что значительно повышает надежность всей системы. Подобная защита требуется, например, в источниках питания уличного осветительного оборудования. Требования изложены в нормативном документе ГОСТ Р 51317.4.5 «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний». Этот документ определяет классы устройств по их применению и устанавливает требования к устройствам при воздействии помехи.
Применение для уличного освещения источников питания без встроенной защиты требует дополнительной установки различных внешних элементов, что усложняет и удорожает монтаж.
Выбор источников питания, которые удовлетворяют всем перечисленным выше требованиям, весьма узок, но их можно найти в номенклатуре продукции известных производителей Inventronics и Mean Well (серия HLG) (см. рис. 13).
Рис. 13. Внешний вид источников питания Inventronics и Mean Well
|
Продукция этих производителей и по внешнему виду, и по многим параметрам очень похожа между собой. Различия в том, что максимальное выходное напряжение у источников Mean Well ограничено значением 54 В, однако эти источники могут работать в режиме стабилизации напряжения и в режиме стабилизации тока. Напротив, у Inventronics такого ограничения по напряжению нет, но для различных режимов стабилизации требуются разные источники. Светодиоды, как известно, питаются током, поэтому изначально требуется источник, работающий в режиме стабилизации тока. Следовательно, возможность работы одного и того же изделия в различных режимах в светодиодных светильниках бывает не всегда востребована.
В линейке продукции обоих производителей имеются изделия с возможностью регулировки выходного тока, которая осуществляется тремя различными способами: по протоколу 0–10 В, методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и внешним переменным резистором. Среди изделий Inventronics имеются многоканальные источники (до четырех каналов) с индивидуальной стабилизацией тока на 350 мА в каждом канале.
Выпускаемые источники характеризуются повышенным значением КПД до 92–94%, имеют встроенную активную схему ККМ с λ > 0,9–0,95 и работоспособны в диапазоне входного напряжения 90…305 В. Источники питания изготавливаются по классу защиты от внешних воздействующих факторов IP65/67 и по II-му классу электробезопасности, содержат встроенную защиту от импульсов большой энергии. Источники выпускаются на различные токи мощностью до 200/320 Вт. Рабочий диапазон температур у источников питания Inventronics составляет –35…60°С и –40…70°С — у Mean Well.
В таблице 9 приведена номенклатура продукции рассмотренных производителей (частично, для ознакомления), а на рисунке 14 — форма и спектр потребляемого тока источника EUC-060S035ST.
№ |
Наименование |
Бренд |
Мощность, Вт |
Ток, A |
Диапазон выходного напряжения, В |
ККМ |
КПД, % |
Димминг |
IP |
1 |
EUC-060S035ST |
Invent |
60 |
0.35 |
85–170 |
λ > 0,95 |
91 |
нет |
67 |
2 |
EUC-100S140DT |
Invent |
100 |
1,4 |
43–71 |
λ > 0,96 |
90 |
есть |
|
3 |
EUC-200S210ST |
Invent |
200 |
2,1 |
57–95 |
λ > 0,96 |
91 |
нет |
|
4 |
HLG-100H-54A |
MW |
100 |
1,1–1,77 |
27–54 |
λ > 0,95 |
93 |
нет |
65 |
5 |
HLG-240H-54B |
MW |
240 |
2,23–4,45 |
27–54 |
λ > 0,95 |
94 |
есть |
67 |
Рис. 14. Форма и спектр потребляемого тока источника EUC-060S035ST
|
Источник питания светодиодного светильника является очень важной составляющей, которая обеспечивает качественные показатели разработанного изделия на протяжении всего срока службы. При выборе источника питания необходимо учитывать большое количество различных параметров и ориентироваться в нормативных документах. Только тогда можно разработать изделие, которое выдержит комплекс сертификационных испытаний и будет пригодно к эксплуатации.
Большое число производителей и широкий диапазон предлагаемой ими продукции позволяют для каждого разрабатываемого изделия подобрать источник питания с требуемыми параметрами. Задачу упрощает возможность параметрического поиска в каталоге на сайте www.compel.ru (раздел «LED светотехника» подраздел «ИП для LED»).