Драйвер для светодиодов. Зачем нужен и как правильно подобрать?
Лидирующую позицию среди наиболее эффективных источников искусственного света занимают сегодня светодиоды. Это во многом является заслугой качественных источников питания для них. При работе совместно с правильно подобранным драйвером, светодиод длительно сохранит устойчивую яркость света. А срок службы светодиода окажется очень-очень долгим, измеряемым десятками тысяч часов. Таким образом, правильно подобранный драйвер для светодиодов — залог долгой и надежной работы источника света. И в этой статье мы постараемся раскрыть тему того, как правильно выбрать драйвер для светодиода, на что обратить внимание, и какие вообще они бывают.
Драйвер для светодиодов
Драйвером для светодиодов называют стабилизированный источник питания постоянного напряжения или постоянного тока. Вообще, изначально, светодиодный драйвер — это источник стабильного тока, но сегодня даже источники постоянного напряжения для светодиодов называют светодиодными драйверами.
То есть можно сказать, что главное условие — это стабильные характеристики питания постоянным током.
Стабилизированный источник питания постоянного напряжения хорошо подойдет для питания:
- светодиодных лент
- LED-линеек
- для запитки набора из нескольких мощных светодиодов, соединенных по одному параллельно
То есть когда номинальное напряжение светодиодной нагрузки точно известно, и достаточно только подобрать блок питания на номинальное напряжение при соответствующей максимальной мощности.
Стабилизированный источник питания постоянного напряжения
Обычно это не вызывает проблем, например: 10 светодиодов на напряжение 12 вольт, по 10 ватт каждый, — потребуют 100 ваттный блок питания на 12 вольт, рассчитанный на максимальный ток в 8,3 ампера. Останется подрегулировать напряжение на выходе при помощи регулировочного резистора сбоку, — и готово.
Для более сложных светодиодных сборок, особенно когда соединяется несколько светодиодов последовательно, необходим не просто блок питания со стабилизированным выходным напряжением, а полноценный светодиодный драйвер — электронное устройство со стабилизированным выходным током.
Здесь ток является главным параметром, а напряжение питания светодиодной сборки может автоматически варьироваться в определенных пределах.
Для ровного свечения светодиодной сборки, необходимо обеспечить номинальный ток через все кристаллы. Однако падение напряжения на кристаллах может у разных светодиодов отличаться (поскольку немного различаются ВАХ каждого из светодиодов в сборке), — поэтому напряжение не будет на каждом светодиоде одним и тем же, а вот ток должен быть одинаковым.
Драйвер для светодиодов
Светодиодные драйверы выпускаются в основном на питание от сети 220 вольт или от бортовой сети автомобиля 12 вольт. Выходные параметры драйвера указываются в виде диапазона напряжений и номинального тока.
Например, драйвер с выходом на 40-50 вольт, 600 мА позволит подключить последовательно четыре 12 вольтовых светодиода мощностью по 5-7 ватт. На каждом светодиоде упадет приблизительно по 12 вольт, ток через последовательную цепочку составит ровно по 600 мА, при этом напряжение 48 вольт попадает в рабочий диапазон драйвера.
Драйвер для светодиодов со стабилизированным током — это универсальный блок питания для светодиодных сборок, причем эффективность его получается довольно высокой и вот почему.
Мощность светодиодной сборки — критерий важный, но чем обусловлена эта мощность нагрузки? Если бы ток был не стабилизированным, то значительная часть мощности рассеялась бы на выравнивающих резисторах сборки, то есть КПД оказался бы низким. Но с драйвером, обладающим стабилизацией по току, выравнивающие резисторы не нужны, вот и КПД источника света получится в результате очень высоким.
Драйверы разных производителей отличаются между собой выходной мощностью, классом защиты и применяемой элементной базой. Как правило, в основе — импульсный ШИМ-преобразователь на специализированной микросхеме, со стабилизацией выхода по току и с защитой от короткого замыкания и перегрузки.
Питание от сети переменного тока 220 вольт или постоянного тока с напряжением 12 вольт. Самые простые компактные драйверы с низковольтным питанием могут быть выполнены на одной универсальной микросхеме, но надежность их, про причине упрощения, ниже.
Тем не менее, такие решения популярны в автотюнинге.
Драйвер для светодиодов
Выбирая драйвер для светодиодов следует понимать, что применение резисторов не спасает от помех, как и применение упрощенных схем с гасящими конденсаторами. Любые скачки напряжения проходят через резисторы и конденсаторы, и нелинейная ВАХ светодиода обязательно отразится в виде скачка тока через кристалл, а это вредно для полупроводника. Линейные стабилизаторы — тоже не лучший вариант в плане защищенности от помех, к тому же эффективность таких решений ниже.
Лучше всего, если точное количество, мощность, и схема включения светодиодов будут заранее известны, и все светодиоды сборки будут одинаковой модели и из одной партии. Затем выбирают драйвер.
На корпусе обязательно указывается диапазон входных напряжений, выходных напряжений, номинальный ток. Исходя из этих параметров выбирают драйвер. Обратите внимание на класс защиты корпуса.
Для исследовательских задач подходят, например, бескорпусные светодиодные драйверы, такие модели широко представлены сегодня на рынке.
Если потребуется поместить изделие в корпус, то корпус может быть изготовлен пользователем самостоятельно.
Как подключить светодиодную ленту
Светодиодный драйвер для мощных светодиодов
Смотрите также по этой теме:
Устройство светодиода. Принцип работы и производство.
Виды светодиодов и их характеристики. Достоинства и недостатки.
SMD светодиоды. Светодиоды поверхностного монтажа.
Подключение светодиодной ленты. Устройство и схема.
Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[wysija_form id=»1″]
LED-драйверы MEAN WELL в вопросах и ответах
7 июня 2022
светотехникаMEAN WELLстатьяисточники питанияAC-DCККМLED драйверсветодиодное освещение
Игорь Елисеев (г. Химки)
Что такое LED-драйвер, чем он отличается от стандартного модульного источника питания, и какую роль в производстве LED-драйверов (подсказка: очень большую) играет компания MEAN WELL.
Главный компонент современного светодиодного осветительного прибора – и по стоимости, и по значению – LED-драйвер. Один из ведущих мировых производителей LED-драйверов – тайваньская компания MEAN WELL. Поставки продукции MEAN WELL в Россию продолжаются – самое время ответить на часто возникающие по ее поводу вопросы.
Светодиод в качестве светоизлучающего элемента превосходит по совокупности характеристик все существующие в мире источники искусственного света. Он отличается более высокой светоотдачей (что можно также охарактеризовать как экономичность или энергоэффективность), долговечен (срок службы современных осветительных светодиодов измеряется десятками, а то и сотнями тысяч часов), безынерционен (то есть способен менять свою яркость практически мгновенно, с задержкой в единицы наносекунд после изменения питающего тока), компактен (имеет размеры порядка нескольких миллиметров), отличается хорошим качеством света (то есть обладает высоким индексом цветопередачи и непрерывным спектром излучения) и не имеет проблем с утилизацией (состоит из экологически чистых материалов).
Но чтобы на базе светодиодов создать осветительный прибор, предназначенный для подключения к сети переменного тока, требуется специализированный источник питания, известный под названием LED-драйвер, где LED – Light-Emitting Diode (светоизлучающий диод).
С одной стороны, данный прибор должен обеспечить подключенным светодиодам электропитание надлежащего качества и с заданными характеристиками, а с другой – соответствовать множеству нормативов и стандартов, касающихся электроприборов, предназначенных для подключения к электрической сети общего назначения. Кроме того, в ряде случаев данный прибор должен обладать еще и возможностью внешнего управления – локально или удаленно посредством аналоговых и цифровых интерфейсов.
По сути, LED-драйвер является главным компонентом светодиодного осветительного прибора, полностью отвечающим за его функционирование и электротехнические характеристики. Помимо этого, именно драйвер, являясь наиболее уязвимым элементом системы, в наибольшей мере отвечает за надежность светодиодного светильника в целом.
А с учетом того, что стоимость осветительных светодиодов непрерывно уменьшается (за счет увеличения объемов выпуска, улучшения технологий и снижения издержек производства), светодиодный драйвер становится основным ценообразующим компонентом осветительного прибора. Поэтому, при выборе светодиодного драйвера необходимо обращать внимание не только на его технические характеристики, но также на показатели качества и надежности, и, разумеется, на цену прибора, которая, в свою очередь, напрямую связана со всеми этими показателями, а прежде всего – с электротехническими параметрами драйвера.
Разработчикам осветительных приборов на базе светодиодов необходимо иметь четкое представление о том, какие характеристики LED-драйвера жизненно необходимы в том или ином конкретном случае, а какими можно пренебречь. Этого представления зачастую недостает тем разработчикам светодиодных светильников, которые раньше имели дело только с традиционными источниками света. Отсутствие необходимых знаний не позволяет им создавать полноценные осветительные приборы на базе светодиодов, оптимизированные как по стоимости, так и по техническим характеристикам.
Цель данной статьи – ликвидировать этот пробел в знаниях, ответить на ряд вопросов, связанных с характеристиками и устройством современных светодиодных светильников и их комплектующих – осветительных светодиодов и LED-драйверов. Попутно читатель получит представление о продукции одного из ведущих производителей светодиодных драйверов, ветерана данной отрасли, который занимается этой темой с начала века, буквально с момента появления на рынке первых промышленных образцов осветительных светодиодов – тайваньской компании MEAN WELL.
Особенности и характеристики этого вида продукции – светодиодных драйверов – обусловлены прежде всего спецификой прибора, для управления которым они были созданы – осветительного светодиода. Поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению свойств LED-драйверов, необходимо ознакомиться с устройством и набором характеристик этого источника света.
Как устроен осветительный светодиод и каковы его основные характеристики?
Основное назначение осветительного светодиода – создавать излучение белого цвета, подобное солнечному свету.
Рис. 1. Схема простейшего светодиода белого свечения
Рис. 2. Характерный спектр излучения простейшего светодиода белого свечения
На практике, чтобы получить более равномерный спектр, применяют сложные смеси люминофоров.
При этом возможны два варианта продуцирования синей части спектра – использовать собственное излучение кристалла (как в рассмотренном выше случае) или создавать его с помощью люминофора. Второй случай более предпочтителен, так как позволяет получать наиболее приближенный к естественному (солнечному) спектр излучения. Кроме того, в этом случае применяется кристалл, интенсивно излучающий в ультрафиолетовой области, что позволяет существенно повысить общую эффективность светодиода.
Что касается электрических характеристик светодиода, то они в значительной мере схожи с параметрами обычного полупроводникового диода, отличаясь по большей части лишь количественными показателями. Типовая вольт-амперная характеристика (ВАХ) осветительного светодиода показана на рисунке 3, а на рисунке 4 представлены ВАХ при различных температурах p-n-перехода кристалла (Tj). Типовые световые характеристики осветительного светодиода, а именно зависимости яркости свечения от протекающего тока и от температуры перехода представлены соответственно на рисунках 5 и 6.
Рис. 3. Типовая вольт-амперная характеристика осветительного светодиода
Рис. 4. Типовые вольт-амперные характеристики осветительного светодиода в зависимости от температуры
Рис. 5. Типовая зависимость яркости осветительного светодиода от величины прямого тока
Рис. 6. Типовая зависимость яркости осветительного светодиода от температуры
Можно ли использовать стандартный источник питания в качестве светодиодного драйвера?
Важнейшей характеристикой осветительного светодиода является производимое им количество света (проще говоря, яркость). А эта величина, в свою очередь, напрямую связана с током через светодиод (см. рисунок 5). Но при подключении светодиода (или цепочки светодиодов) непосредственно к источнику постоянного напряжения (коим является стандартный источник питания) невозможно гарантировать постоянство или хотя бы заданную величину тока. На то есть три причины.
Во-первых, при производстве светодиодов невозможно добиться полной идентичности их параметров.
Даже у светодиодов одной и той же партии, произведенных в одном технологическом процессе, наблюдается разброс электрических характеристик. Поэтому при одном и том же питающем напряжении токи через отдельные светодиоды в общем случае будут различными.
Во-вторых, выходное напряжение источника питания, хоть и стабилизированное, может колебаться в определенных пределах (как правило, в районе единиц процентов). Но даже незначительное изменение напряжения на светодиоде приводит к куда более существенному изменению величины тока через него. Как демонстрирует график на рисунке 3, при изменении напряжения на 2,5% ток светодиода меняется на 16%.
В-третьих, вольт-амперные характеристики светодиода сильно зависят от температуры. Судя по графикам на рисунке 4, при изменении температуры перехода в пределах от 40 до 100°C и при фиксированном значении напряжения на светодиоде ток через него будет меняться в очень широких пределах – примерно в три раза.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что с помощью напряжения невозможно полностью контролировать состояние светодиода.
Единственный надежный способ управления светодиодом – регулировать непосредственно величину питающего тока. Именно поэтому стандартные источники питания со стабилизацией выходного напряжения не подходят для этой цели, а все светодиодные драйверы построены по схеме источника тока (рисунок 7). Если все же необходимо подключить светодиоды к источнику напряжения, то в этом случае нужно последовательно с цепочкой светодиодов включать токоограничительный резистор (рисунок 8) или стабилизатор тока (рисунок 9). Первый вариант отличается низкой стоимостью и простотой решения, а также позволяет регулировать ток (а, следовательно, и яркость) светодиодов за счет изменения выходного напряжения источника. Второй вариант немного дороже и сложнее, но обеспечивает высокую стабильность тока через светодиоды. В обоих случаях снижается КПД системы за счет потерь на дополнительных элементах схемы.
Рис. 7. Подключение светодиодов к источнику тока
Рис. 8. Подключение светодиодов к источнику напряжения с помощью токоограничительного резистора
Рис.
9. Подключение светодиодов к источнику напряжения с использованием стабилизатора тока
Чем отличаются режимы работы CV, CC и CP источников питания MEAN WELL?
Принято считать, что источник питания может быть только одного из двух типов – либо источником напряжения, либо источником тока. У источников питания компании MEAN WELL все немного по-другому. Во-первых, в линейке продукции этой компании часто встречаются приборы с совмещенным функционалом (например, способные в одних случаях выполнять роль источника напряжения, а в других – источника тока). Во-вторых, компания производит уникальный тип источников питания, который можно определить как источник мощности (обладающий способностью стабилизировать именно мощность нагрузки, а не ток или напряжение по отдельности). В зависимости от того, какой из выходных параметров стабилизируется, источник питания MEAN WELL может функционировать в одном из трех режимов: CV (Constant Voltage) – режим стабилизации напряжения, CC (Constant Current) – режим стабилизации тока или CP (Constant Power) – режим стабилизации мощности нагрузки.
Режим CV не имеет каких-либо особенностей. В этом режиме прибор функционирует как любой другой стандартный источник питания со стабилизированным выходным напряжением. Как отмечалось выше, подобные источники напряжения непригодны для питания светодиодов. Однако MEAN WELL позиционирует некоторые из таких приборов как LED-драйверы (например, семейства APV и LPV). Если внимательно ознакомиться с технической документацией на эти источники питания, то выясняется, что они предназначены для подключения готовых устройств на базе светодиодов (типа светодиодных лент или лампочек), питающихся от источников постоянного напряжения и уже имеющих в своем составе простые светодиодные драйверы (к примеру, как на рисунках 8 и 9).
Источники питания, работающие в режиме CC – это стандартные светодиодные драйверы, выходной ток которых стабилизируется на заданном уровне, а выходное напряжение определяется подключенной нагрузкой. Причем нагрузка должна быть подобрана таким образом, чтобы напряжение на выходе укладывалось в определенные границы.
Верхняя граница рабочего диапазона выходных напряжений обычно определяется, исходя из максимальной мощности (то есть равна значению максимально допустимой мощности в ваттах деленной на рабочий ток в амперах). А значение нижней границы диапазона обычно равно половине этой величины (напряжения верхней границы). В технической документации этот параметр – диапазон выходных напряжений в режиме CC – именуется Constant Current Region. Так как нагрузкой светодиодного драйвера служит цепочка светодиодов, то прежде всего надо определить по вольт-амперным характеристикам (таким, как на рисунке 4) диапазон напряжений светодиода на заданном токе в диапазоне рабочих температур. После этого можно подобрать количество светодиодов в цепочке так, чтобы суммарное напряжение гарантированно укладывалось в диапазон выходных напряжений драйвера. Если напряжение на нагрузке выйдет за границы этого диапазона, то это приведет к срабатыванию защиты.
Достаточно часто в номенклатуре MEAN WELL встречаются комбинированные источники питания, совмещающие функции источника стабилизированного напряжения и светодиодного драйвера.
Логика работы таких приборов заключается в следующем – когда выходной ток источника питания ниже заданной величины, равной выходному току светодиодного драйвера, прибор работает в режиме CV, а при достижении этой величины – переходит в режим CC. На рисунке 10 представлена выходная характеристика прибора данного типа (CV + CC), а именно ELG-75-48 – источника питания мощностью 75 Вт, который может функционировать в режиме источника напряжения на 48 В или как светодиодный драйвер на 1600 мА с Constant Current Region 24…48 В.
Рис. 10. Выходная характеристика источника питания ELG-75-48
Пока выходной ток не превышает 1600 мА, прибор работает как источник стабилизированного напряжения на 48 В (зона CV). А как только ток на выходе становится равным 1600 мА, прибор превращается в источник стабилизированного тока (зона CC). При этом напряжение на выходе становится равным напряжению на цепочке светодиодов. Если это напряжение будет ниже 24 В, сработает схема защиты.
Рис. 11. Выходная характеристика источника питания XLG-75-H
Для сравнения рассмотрим характеристики источника питания XLG-75-H, который имеет близкие по значению параметры (мощность 75 Вт, выходной ток до 2100 мА, диапазон выходных напряжений 27…56 В), но отличается тем, что работает в режиме CP. Выходная характеристика этого прибора представлена на рисунке 11, где синяя заштрихованная область обозначает рабочую зону. В отличие от предыдущей модели, где выходной ток имел фиксированное значение независимо от напряжения, здесь при уменьшении напряжения на выходе ток увеличивается (и наоборот – при увеличении напряжения ток уменьшается) для того, чтобы поддерживать выходную мощность примерно на одном уровне. При этом выходной ток не должен превышать максимального значения (в данном случае 2100 мА). Значение выходной мощности регулируется встроенным потенциометром (точнее сказать – регулируется значение выходного тока, а границы выходного напряжения при этом не изменяются).
Например, если задать минимальное значение выходного тока, то выходная характеристика будет совпадать с левой границей рабочей зоны от точки со значениями 650 мА 56 В, до точки 1300 мА 27 В, при этом мощность на данном промежутке будет поддерживаться в районе 35,1…36,4 Вт.
Светодиодный драйвер, функционирующий в режиме постоянной мощности (CP), будет весьма полезен в тех случаях, когда требуется поддерживать яркость светодиодов на заданном уровне в широком диапазоне температур. Стандартный светодиодный драйвер, стабилизирующий выходной ток на заданном уровне, не способен решить эту задачу. Проблема в том, что, как следует из графика на рисунке 6, яркость светодиода снижается с повышением температуры, и для компенсации этого снижения требуется увеличивать значение тока через светодиод. В то же время, как показано на рисунке 4, напряжение на светодиоде с увеличением температуры снижается. В этом случае драйвер, работающий в режиме постоянной мощности, обнаружит снижение напряжения на выходе и увеличит выходной ток (синяя линия на графике), компенсируя таким образом снижение яркости свечения светодиодов.
Такой драйвер отлично подходит для систем уличного освещения и для любых других приложений, где требуется поддерживать уровень освещенности на заданном уровне в широком диапазоне температур.
Какие режимы работы поддерживают светодиодные драйверы MEAN WELL?
| Серии | Режим работы |
|---|---|
| ELG-75, ELG-100, ELG-150, ELG-200, ELG-240, ELG-300 | CV + CC |
| ELG-75-C, ELG-100-C, ELG-150-C, ELGT-150-C, ELG-200-C, ELG-240-C | CC |
| ELGC-300 | CP |
| HLG-40H, HLG-60H, HLG-80H, HLG-100H, HLG-120H, HLG-150H, HLG-185H, HLG-240H, HLG-320H, HLG-480H, HLG-600H | CV + CC |
| HLG-60H-C, HLG-80H-C, HLG-120H-C, HLG-185H-C, HLG-240H-C, HLG-320H-C, HLG-480H-C | CC |
| XLG-20 | CC |
| XLG-25, XLG-50, XLG-75, XLG-100, XLG-150, XLG-200, XLG-240, XLG-320 | CP |
| LDH-25, LDH-45(DA), LDH-65 | CC |
| LDD-L, LDD-H, LDD-H-DA, NLDD-H, LDDS-H | CC |
| SLD-50, SLD-80 | CV + CC |
| LCM-25-IoT, LCM-40-IoT, LCM-60-IoT | CC |
| APC-8, APC-12, APC-16, APC-25, APC-35, APC-8E, APC-12E, APC-16E | CC |
| APV-8, APV-12, APV-16, APV-25, APV-35, APV-8E, APV-12E, APV-16E | CV |
| LPHC-18, LPC-20, LPC-35, LPC-60, LPC-100, LPC-150 | CC |
| LPL-18, LPH-18, LPV-20, LPV-35, LPV-60, LPV-100, LPVL-150, LPV-150 | CV |
| LPF-16, LPF-25, LPF-40, LPF-60, LPF-90 | CV + CC |
| LPF-16D, LPF-25D, LPF-40D, LPF-60D, LPF-90D | CC |
Какие методы димминга поддерживают светодиодные драйверы MEAN WELL?
Термин димминг (от английского dimming – затемнение) относится к процессу регулирования силы света осветительного прибора.
Компания MEAN WELL традиционно использует практически во всех своих светодиодных драйверах три метода димминга: постоянным напряжением 0…10 В, сигналом PWM (Pulse-Width Modulation – широтно-импульсная модуляция, ШИМ) или с помощью переменного резистора. Для этого у светодиодных драйверов предусмотрена пара контактов DIM+ и DIM-, к которым подключается управляющее напряжение или переменный резистор. Так как эти контакты используются для всех трех методов димминга, MEAN WELL именует эту схему “3 in 1” (три в одном). Во всех трех методах наблюдается линейная зависимость выходного тока от напряжения на контактах DIM+ и DIM- (рисунок 12), от коэффициента заполнения ШИМ-сигнала амплитудой 10 В (рисунок 13) или от сопротивления переменного резистора (рисунок 14). Номинал переменного резистора в килоомах рассчитывается по формуле 100/N, где N – количество одновременно регулируемых драйверов.
Рис. 12. Метод димминга светодиодного драйвера постоянным напряжением 0…10 В
Рис. 13. Метод димминга светодиодного драйвера PWM сигналом
Рис.
14. Метод димминга светодиодного драйвера с помощью внешнего переменного резистора
Что такое фликер и что означает термин “Flicker Free”?
Понятие фликер (от английского flicker – мерцание) применительно к искусственным источникам освещения означает (согласно ГОСТ 13109-97) субъективное восприятие человеком колебаний светового потока – мерцаний, вызванных колебаниями напряжения в питающей электрической сети. Попросту говоря, фликером называется мигание света, которое оказывает какое-либо влияние на человеческий организм. Известно, что большинство людей не замечает миганий света, если частота этих колебаний превышает 60 … 80 Гц. Однако установлено, что даже невидимые глазом пульсации света частотой до 300 Гц отражаются на работе головного мозга и могут привести к серьезным нарушениям в его деятельности. Колебания света частотой выше 300 Гц, как показали эксперименты, не оказывают заметного влияния на человека и воспринимаются организмом как постоянный, немигающий свет. В связи с этим, действующие стандарты и нормативы, связанные с освещением, нормируют коэффициент пульсаций светового потока только для тех случаев, когда частота этих колебаний не превышает 300 Гц.
Что касается светодиодных драйверов MEAN WELL, то они надежно защищены от проникновения на выход частоты питающей сети (50 Гц) и ее гармоник за счет совершенной схемы преобразования и хорошей стабилизации, внутренняя частота преобразования заведомо больше 300 Гц, а рекомендуемая частота диммирования PWM-сигналом находится в пределах от 300 Гц до 3 кГц. В любом случае, амплитуда пульсаций на выходе (неважно, тока или напряжения), как правило, не достигает и одного процента, что укладывается в любые, самые жесткие нормативы. Таким образом, все светодиодные драйверы MEAN WELL попадают под категорию «Flicker Free», что дословно означает «свободные от фликера».
Что такое PFC, с какой целью используется и где применяется?
Аббревиатура PFC расшифровывается как Power Factor Correction (коррекция коэффициента мощности, ККМ). Чтобы понять, что это за устройство и для чего оно нужно, необходимо прежде всего детально разобраться с понятием коэффициента мощности.
Начнем с того, что этот коэффициент вычисляется для электронных устройств, подключаемых к сети переменного тока.
Он представляет собой безразмерную величину и определяется как отношение активной мощности к полной мощности, потребляемой из сети. Активная мощность – это полезная энергия, то реальное количество мощности, которое потребляется электроприбором. А полная мощность – это сколько в действительности расходует сеть. На практике можно получить эти величины, если измерить по отдельности ток, напряжение и мощность. Измеренная мощность – это и будет та самая активная мощность. А полную мощность можно получить, перемножив измеренные значения тока и напряжения. В идеальном случае, при чисто резистивной нагрузке, коэффициент мощности будет равен единице. Это когда ток в цепи имеет форму синусоиды и при этом совпадает по фазе с напряжением в сети. Но во входной цепи источника питания без ККМ форма тока, мягко говоря, будет слишком далека от идеала (см. рисунок 15). Соответственно, коэффициент мощности в этом случае будет намного меньше единицы.
Рис. 15. Осциллограммы напряжения (желтая кривая) и тока (синяя) во входной цепи источника питания без ККМ
Приборы с низким коэффициентом мощности создают дополнительную нагрузку на сеть и способствуют бесполезному расходованию энергии, так как избыточная мощность, которая не идет в нагрузку, просто рассеивается в виде тепловой энергии, нагревая провода в сети.
Поэтому действующие нормы и правила запрещают использование мощных электроприборов с низким коэффициентом мощности без ККМ. Что касается области освещения, то здесь допускается использование осветительных приборов без ККМ, но только мощностью не более 25 Вт. Соответственно, это правило касается и светодиодных драйверов. Задача корректора коэффициента мощности состоит в том, чтобы приблизить форму потребляемого тока к синусоиде, синфазной с входным напряжением. На рисунке 16 представлены кривые тока и напряжения во входной цепи источника питания после применения корректора коэффициента мощности.
Рис. 16. Осциллограммы напряжения (желтая кривая) и тока (синяя) во входной цепи источника питания с ККМ
“Cold Start” или “Environment Adaptive Function” в момент первого включения?
Термин Cold Start (холодный пуск) применительно к источникам питания в общем случае обозначает момент первого включения, когда температура всех компонентов равна температуре окружающей среды, и все конденсаторы в схеме разряжены.
То есть, слово Cold (холодный) в данном контексте используется в смысле противопоставления «горячему» (то есть, рабочему) состоянию. Именно так трактует данный термин MEAN WELL, и единственное упоминание о нем, встречающееся в технической документации, связано с понятием Inrush Current (пусковой ток), обозначающим бросок входного тока в момент включения, вызванный зарядом конденсаторов во входных цепях.
Но иногда данный термин в трактовке других производителей светодиодных драйверов обозначает нечто иное, хотя и связанное с моментом включения. В их понимании Cold Start обозначает запуск именно светодиодного драйвера (только его, а не какого-либо иного источника питания) и буквально на холоде (при очень низкой температуре). Это связано с тем, что у светодиодов при понижении температуры повышается напряжение (см. рисунок 4). Поэтому при пуске на холоде необходимо временно повышать напряжение на выходе драйвера.
Но у MEAN WELL в серии HLG-C реализовано точно такое же решение, только оно имеет другое название – Environment Adaptive Function, то есть функция приспособления к условиям окружающей среды.
Выходная характеристика драйвера HLG-C представлена на рисунке 17. Когда напряжение на цепочке светодиодов превышает максимальное выходное напряжение (до 120% от максимума), включается механизм адаптации, который понижает выходной ток с тем, чтобы выходная мощность не вышла за допустимые пределы. Когда светодиоды войдут в рабочий режим (то есть прогреются до рабочей температуры), рабочая точка сместится в зону CC, и драйвер продолжит функционировать уже в штатном режиме. Того же эффекта можно добиться с использованием драйвера в режиме CP, как было описано выше.
Рис. 17. Выходная характеристика светодиодного драйвера серии HLG-C
Что такое Smart Timer Dimming?
Smart Timer Dimming – это программируемая функция автоматического управления яркостью светодиодного светильника. Эта функция особенно полезна, когда нет возможности управлять светодиодным драйвером извне, посредством цифровых или аналоговых интерфейсов. В этом случае можно задать определенный профиль управления, и драйвер будет автоматически управлять светильником, устанавливая заданную яркость в зависимости от времени суток.
Стандартно предлагаются три профиля управления – для помещений, для тоннелей и для уличного освещения. Помимо этого, предусмотрена функция компенсации снижения яркости свечения светодиодов в результате их деградации в течение жизненного цикла. Также предусмотрена возможность настраивать плавный переход яркости от одного уровня к другому, задавая время этого перехода. Настройка (программирование) драйвера осуществляется с помощью программатора SDP-001 и персонального компьютера с установленной системой Windows. Схема подключения представлена на рисунке 18. Функцию Smart Timer Dimming поддерживают светодиодные драйверы серий ELG, ELG-C, HLG и HLG-C.
Рис. 18. Схема программирования светодиодного драйвера с функцией Smart Timer Diming
Какие светодиодные драйверы MEAN WELL поддерживают протоколы DALI и KNX?
Аббревиатура DALI расшифровывается как Digital Addressable Lighting Interface (цифровой адресуемый интерфейс освещения).
Исторически это первый цифровой интерфейс, предназначенный для организации сети осветительных приборов. Благодаря возможности адресации можно управлять как индивидуально каждым прибором, так и группой в целом.
Интерфейс управления DALI – двунаправленный, что позволяет не только передавать команды (включение/выключение, регулировка яркости), но и получать информацию о статусах приборов в сети. Интерфейс DALI поддерживают следующие серии драйверов: ELG, ELG-C, LDD-DA, LCM-DA и LCM-U-DA.
Интерфейс KNX появился сравнительно недавно и предназначен прежде всего для работы в системе «умного дома» с возможностью управления широким спектром устройств, в том числе освещением. В ассортименте светодиодных драйверов MEAN WELL данный протокол поддерживает только одна серия со стабилизированным выходным током – LCM-KN, содержащая к тому же всего две модели – на 40 и 60 Вт.
Почему MEAN WELL?
MEAN WELL – один из ведущих мировых производителей источников питания, выпускающий широчайший ассортимент продукции (более 10000 моделей) для всех возможных областей применения.
История компании насчитывает уже 40 лет, в течении которых MEAN WELL непрерывно улучшал свои компетенции в области преобразования электрической энергии, благодаря чему добился значительных успехов в этой сфере. Особое внимание всегда уделялось качеству выпускаемой продукции. В производстве используются только высококачественные материалы и компоненты, а выпускаемая продукция регулярно подвергается испытаниям в собственных тестовых лабораториях компании. Благодаря этому MEAN WELL приобрел заслуженную репутацию производителя источников питания высочайшего качества и надежности. Недаром гарантия на его продукцию нередко составляет 5, а в ряде случаев и 7 лет. Наряду с этим, источники питания MEAN WELL отличаются относительно невысокой стоимостью по сравнению с аналогичной продукцией конкурентов. В связи с этим продукция компании пользуется огромным спросом во всем мире, в том числе и в России, куда источники питания MEAN WELL поставляются уже более 20 лет.
•••
Драйвер светодиода: что это такое и как он работает?
Светодиодная технология представляет собой совершенно другой метод освещения, чем другие традиционные типы освещения.
Во-первых, для светодиодов требуется светодиодный драйвер для управления электрическим током. Они часто похожи на люминесцентный балласт, но бывают разных форм и размеров. Некоторые даже спрятаны внутри того, что вы можете считать «лампочкой», например светодиод A19 или T8.
Входы и выходы драйверов светодиодов
Хотя светодиодное освещение имеет много преимуществ, включая энергоэффективность, долгий срок службы и экологичность, одним из его потенциальных недостатков является то, что светодиодам требуется постоянный и постоянный электрический ток. всегда, при точном напряжении, которое требуется. Это позволяет светодиодам поддерживать постоянную температуру. Если светодиод слишком сильно нагревается, он может начать работать со сбоями и работать плохо.
Драйвер для светодиодов нужен для того, чтобы поддерживать светодиоды в рабочем состоянии.
Нажмите здесь, чтобы выбрать драйверы для светодиодов на ShineRetrofits.com
Что такое драйвер для светодиодов?
Драйвер светодиодов — это устройство, которое делает именно то, на что похоже, — подает питание на один или несколько светодиодов.
Как мы упоминали ранее, светодиоды хороши тем, что они энергоэффективны — для их работы не требуется большого количества энергии. Светодиоды на самом деле работают от постоянного тока при довольно низком напряжении — обычно от 2 до 4 В. Из-за этого им требуется что-то, что будет преобразовывать для них переменный ток в постоянный, а также поможет защитить их от любых скачков напряжения, которые могут произойти, что приведет к перегреву светодиодов и проблемам.
Драйвер светодиода действует не только как система управления электрическим током, но и как защитный буфер. Это как Медвежонок в сказке о Златовласке — все в порядке.
Глядя на разнообразие выпускаемых сегодня драйверов для светодиодов, вы заметите, что они бывают двух разных типов: с постоянным напряжением и постоянным током. Обе версии предназначены для разных вещей в разных ситуациях. Важно прочитать технические характеристики вашей светодиодной лампы, чтобы убедиться, что вы используете правильный тип.
Они не взаимозаменяемы.
Драйвер для светодиодов с постоянным напряжением
Драйвер для светодиодов с постоянным напряжением используется для светодиодных продуктов, которым требуется постоянное постоянное напряжение для обеспечения хорошей работы. Много раз постоянное напряжение будет использоваться со светодиодной лампой или другим продуктом, в котором уже установлен встроенный драйвер для тока. Все, что ему действительно нужно, это что-то, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Это также в основном для приложений, в которых светодиоды имеют конфигурацию ленты и все они подключены параллельно к драйверу. Это гарантирует, что каждый светодиод получает одинаковое количество напряжения от драйвера.
В светодиодах часто используются драйверы постоянного напряжения для освещения ландшафта и акцентного освещения, подсветки рекламных вывесок и огромных светодиодных дисплеев высокой четкости. Обычно они доступны в нескольких различных мощностях, а также могут поставляться с возможностью затемнения.
Драйвер светодиодов постоянного тока
Вместо регулирования напряжения драйвер светодиодов постоянного тока управляет фактическим током, поступающим на диод светодиода, который необходим для обеспечения скачков в p-n переходе. Кроме того, этот тип драйвера помогает регулировать величину прямого тока, который может возникать между светодиодами. Это результат создания фотонов, когда горит светодиод. Слишком большая часть этого прямого тока может привести к перегреву светодиода, что приведет к его неисправности.
Драйвер постоянного тока предназначен в первую очередь для ситуаций, когда светодиодная лампа еще не имеет встроенного драйвера тока. Он поддерживает постоянный ток, протекающий через цепочку или серию светодиодов. Драйверы постоянного тока доступны в различных конфигурациях.
Конфигурации светодиодов
Ключевым элементом понимания работы драйверов светодиодов является знание различных конфигураций светодиодов. Двумя наиболее распространенными конфигурациями светодиодов являются последовательная и параллельная.
В последовательной конфигурации анод одного светодиода (он же положительно заряженный электрод) соединен с другим катодом (он же отрицательно заряженный электрод). Это позволяет единому непрерывному току протекать через все светодиоды в ряду, обычно называемом цепочкой.
Важно отметить, что для того, чтобы вся цепочка светодиодов работала, вы должны убедиться, что вы обеспечиваете достаточное напряжение для их всех. Так, например, если для освещения каждого светодиода требуется 2 В, а у вас есть 10 светодиодов, им потребуется 20 В.
Другой стандартной конфигурацией светодиодов является параллельная конфигурация. Здесь мы будем подключать несколько цепочек светодиодов параллельно или бок о бок к драйверу. Так, например, если бы у вас было 50 светодиодов, вы могли бы иметь пять цепочек по 10 светодиодов, каждая из которых работала бы параллельно, а не все 50 в одной цепочке. Параллельная конфигурация предназначена для ситуаций, когда вы хотите ограничить напряжение, необходимое для работы цепочек светодиодов.
Вы также можете сконфигурировать параллельные цепочки светодиодов в матрице. Это происходит, когда наборы параллельных цепочек светодиодов соединяются друг с другом последовательно.
Затемнение и последовательность цветов
В зависимости от своих спецификаций некоторые драйверы светодиодов могут также обеспечивать затемнение и/или последовательность цветов.
В зависимости от выбранного вами типа светодиодного драйвера, их способность диммирования может охватывать весь диапазон. Драйвер затемняет светодиоды, либо сокращая величину опережающего тока, проходящего через него, либо с помощью метода, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Большинство драйверов, предлагающих диммирование, используют ШИМ. Это позволяет регулировать яркость без мерцания и, как правило, с очень небольшим изменением цвета светодиодов.
Следует отметить, что диммирование не влияет на работоспособность светодиода. Это также не окажет негативного влияния на срок службы.
На самом деле, диммирование потенциально может помочь светодиодам прослужить дольше, поскольку оно уменьшит тепловыделение, которое они выделяют при включении.
При последовательности или изменении цвета светодиодная цепочка или продукт могут иметь светодиоды разных цветов. На самом деле, во многих случаях «белая» светодиодная лампа на самом деле не использует «белые» светодиоды. Скорее, он использует разные цвета, которые при совместном отображении дают белый свет. Таким образом, с помощью драйвера с такой возможностью вы сможете управлять разными цветами светодиодов в изделии, чтобы создать полную радугу цветов в зависимости от того, какие из них включены, а какие выключены.
Драйверы светодиодов | Что это такое и зачем они нужны
Лучший способ представить различные типы драйверов светодиодов – ответить на два вопроса:
- Для чего используются драйверы светодиодов?
- Как работают светодиодные драйверы?
Быстрорастущие линейки драйверов светодиодов ThoroLED и программируемых драйверов WorkHorse компании Fulham обеспечивают надежные, энергоэффективные, универсальные и удобные светодиодные решения практически для любой ситуации.
Доступны модели драйверов светодиодов с постоянным током и постоянным напряжением — с вариантами протоколов диммирования DALI, 0–10 В и TRIAC.
Аварийные светодиодные решения также доступны в рамках продуктовой программы Fulham под торговыми марками FireHorse или HotSpot LED. Светодиодные решения обеспечивают резервное питание (вместе с модульными батареями) для светодиодных модулей в светильниках во время отключения электроэнергии.
Перебои в подаче электроэнергии связаны с тем, являются ли светодиодные модули дополнительными к основному источнику света или частью основной системы освещения.
Серия Lumo — это европейская линейка светодиодных драйверов Fulham, подходящая для светильников, продаваемых европейским OEM-производителям и дистрибьюторам, или для светильников, экспортируемых в Европу.
Программируемые светодиодные драйверы WorkHorse LED компании Fulham предлагают непревзойденную гибкость, простоту использования и сокращение артикулов. «Программируемый» означает, что выходной ток может быть установлен в соответствии с потребностями полевого или заводского применения.
Такая гибкость является преимуществом при поиске творческих способов замены или замены сложных компонентов в случае нехватки компонентов (поскольку электрические компоненты сейчас гораздо труднее достать, и ожидается, что они станут проблемой до 2023 года).
Это также может означать более крупные заказы одного типа товара/одной SKU для экономии за счет масштаба при оптовом заказе (и более низкой цене за единицу) по сравнению с покупкой меньшего количества специализированных светодиодных драйверов с относительно более ограниченным , конкретные цели.
Ассортимент продукции ThoroLED LED компании Fulham чаще всего относится к более универсальным непрограммируемым драйверам светодиодов для общего освещения. Однако некоторые из них также подходят для специальных применений, таких как управление светодиодами в холодильных шкафах, морозильных камерах, бактерицидных УФ-светильниках и т. д.
Вообще говоря, если вы заранее знаете точные потребности и технические характеристики вашего светильника, то заказ специального светодиодного драйвера Fulham ThoroLED, вероятно, будет более экономичным, чем драйвер с большей встроенной универсальностью, но это компромисс.
Если ваши потребности со временем изменятся или вы не израсходуете все драйверы, как ожидалось, то оставшиеся неиспользуемые драйверы светодиодов подходят только для определенных целей с точно таким же выходным током. Напротив, программируемые могут быть переназначены для многих других целей, других приспособлений, других работ, других приложений и т. д., если у вас есть правильные источники питания.
Программа продуктов HotSpot Emergency LED также невероятно примечательна для Fulham; инновации в светодиодных ЭМ-решениях стали синонимом Fulham, уступая лишь признанию на рынке, которым Fulham пользуется на протяжении десятилетий благодаря своим балластам WorkHorse.
Еще одна торговая марка, используемая Fulham в сочетании со своими аварийными системами, — это торговая марка FireHorse, FYI.
И последнее, но не менее важное: семейство светодиодных драйверов Fulham LumoSeries специально разработано в нашем Европейском центре дизайна для удовлетворения потребностей европейского рынка.
Светодиодные драйверы Fulham LumoSeries созданы на основе основных принципов инженерного проектирования, обеспечивающих исключительную производительность и стандарты надежности в системах светодиодного освещения.
Важнейшие компоненты высочайшего класса в сочетании с конструктивными особенностями управления температурным режимом обеспечивают превосходную надежность. Конструкция с низкой пульсацией обеспечивает светодиодное освещение без мерцания и идеально плавное затемнение.
Простота спецификации и установки является важной характеристикой всех драйверов светодиодов Fulham LumoSeries, отсюда и широкий диапазон напряжений и токов, а также самый низкий в отрасли низкий пусковой ток.
И, чтобы мы не забыли, компания Fulham India расширила свой ассортимент драйверов для светодиодов, включив в него несколько вариантов драйверов для наружного применения, влагозащищенных, а также обширный ассортимент драйверов для внутреннего освещения для внутреннего рынка Индии. Они также продаются под торговой маркой ThoroLED.
Тем не менее, есть и бренды, ориентированные на Индию, такие как светодиодные драйверы IronHorse для наружного применения, светодиодные драйверы RaceHorse и светодиодные драйверы WorkHorse Plus — исключительно в Индии.
Что
– это драйвер светодиода?Теперь давайте сделаем шаг назад, чтобы убедиться, что все отслеживают со всеми терминами и пояснениями на этой странице. Драйвер светодиода сам по себе является электрическим компонентом (источником питания), который для светодиодных модулей / массивов является таким же, как электронный балласт для люминесцентной лампы (или как асинхронный генератор для индукционной лампы, трансформатор для галогенной лампы, и т. д.).
«Драйвер» — это название, используемое для обозначения компонента источника питания для систем светодиодного освещения, который вместе со светодиодными модулями/массивами составляет светодиодный световой двигатель. Драйверы светодиодов «направляют» питание на светодиодные модули для оптимального светового потока в различных приложениях и различной интенсивности, с различными токами и с использованием различных протоколов диммирования.
Спецификация каждого драйвера содержит стандартные технические данные, такие как: диапазон входного напряжения, диапазон выходного напряжения, сертификаты, выходной ток, диапазон диммирования, THD, коэффициент мощности, рейтинг звука, количество выходных каналов и т. д.
Типы драйверов светодиодов
Существует два типа драйверов светодиодов: драйверы светодиодов постоянного тока и драйверы светодиодов постоянного напряжения. Факторы, учитываемые при принятии решения об использовании драйверов светодиодов постоянного тока или постоянного напряжения в конструкции светодиодных светильников, включают способ установки системы, ее конфигурацию и общие требования к эффективности системы.
В режиме постоянного тока драйвер светодиодов пропускает постоянный ток через все светодиоды модуля. Поскольку каждому отдельному светодиоду требуется определенное напряжение для протекания тока (известное как Vf), драйвер должен обеспечить достаточное напряжение, чтобы равняться сумме всех напряжений светодиодов этого модуля.
Обратите внимание, что несмотря на то, что светодиодный модуль часто конструируется так, что все светодиоды соединены в одну непрерывную последовательную электрическую цепь, также возможно создание ответвлений, разделяющих ток, протекающий через модуль. Поэтому важно понимать конструкцию схемы модуля и электрические характеристики самих светодиодов при подключении драйвера постоянного тока к светодиодным модулям постоянного тока.
Архитектуры с постоянным током обеспечивают более высокую эффективность работы, чем с постоянным напряжением, но меньшую гибкость в подключении различных модулей и светодиодов к драйверу. С другой стороны, при постоянном напряжении драйвер светодиодов обеспечивает стабильное напряжение, которое позволяет питанию проходить через все подключенные светодиоды.
Поскольку любой данный ток требует определенной величины напряжения для каждого отдельного светодиода, необходимо буферизовать или регулировать напряжение с помощью резистора (или эквивалентного компонента) в соответствии с подключенными светодиодами.
При правильном выборе сопротивления последовательно соединенные светодиоды получают достаточное, но не чрезмерное, напряжение для регулирования втекающего тока. Подход с постоянным напряжением чаще всего используется, когда светодиодные модули сильно различаются в зависимости от установки или конструкции продукта.
Программируемые и непрограммируемые драйверы светодиодов
Как обсуждалось в случае с программируемыми драйверами светодиодов Fulham WorkHorse и драйверами светодиодов общего назначения ThoroLED (см. выше), программируемые драйверы дают пользователям возможность создать правильный драйвер для любой ситуации.
Программируемые атрибуты включают выходной ток, кривую диммирования и минимальный процент диммирования, что позволяет драйверу согласовать выходную мощность с существующими светильниками или служить гибкой платформой для новых конструкций светильников. Программируемые драйверы, которые легко доступны на складе, также могут заменить специализированные драйверы светодиодов с более ограниченными функциями, когда их труднее найти во время нехватки электронных компонентов.
Обычные светодиодные драйверы определенных выходов специально и только для этой цели и не могут быть изменены позже. Вообще говоря, они, вероятно, будут стоить меньше, чем программируемые драйверы, но вы также сможете сделать с ними намного меньше.
Находясь в полевых условиях, программируемые драйверы светодиодов позволяют сократить SKU и сэкономить время, поскольку вы не знаете, с чем столкнетесь на рабочей площадке. Наличие программируемой замены драйвера может иметь значение между необходимостью повторного посещения распределителя электроэнергии с драгоценным временем или использованием этого времени для программирования драйвера. Заканчивай свою работу и уходи!
Как установить драйвер светодиода
Инструкции по установке доступны вместе с драйверами светодиодов Fulham (и руководство по программированию для программируемых драйверов WorkHorse). В ситуации модернизации драйвер, вероятно, поместится в ту же полость, из которой была удалена устаревшая технология, например.