Источники тока для светодиодов – : ,

Содержание

источники питания Inventronics для LED-освещения

9 июля 2012

Для обеспечения питания одиночного светодиода достаточно постоянного напряжения и одного ограничительного резистора, чтобы задать требуемый уровень тока. В осветительном устройстве, состоящем из большого числа светодиодов, соединенных между собой, такой способ питания неприемлем. Происходит это из-за того, что величина падения напряжения на светодиоде в прямом направлении различается от образца к образцу, как следствие будет различаться и яркость свечения между отдельными сегментами осветителя. Также характеристики любого полупроводникового прибора зависят от различных внешних факторов, основным из которых является изменение температуры окружающей среды. Таким образом, чтобы добиться равномерной яркости, целесообразно использовать источник питания, который за счет регулирования напряжения на выходе будет постоянно поддерживать одинаковый уровень тока, протекающего через цепочку светодиодов.

В основном это реализуется с помощью импульсных источников питания. В них сетевое напряжение сначала выпрямляется, затем используется для питания высокочастотного генератора, в котором оно преобразуется в прямоугольные импульсы частотой в несколько десятков кГц. Генератор основан на управляемых с помощью широтно-импульсной модуляции ключах, в качестве которых используются силовые транзисторы. Далее высокочастотные импульсы подаются на импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого связана с выходным выпрямителем и фильтром. В случае если импульсный источник питания работает как источник тока, регулятор отслеживает падение напряжения на датчике тока, роль которого играет прецизионный образцовый резистор (шунт), включенный последовательно с нагрузкой. При этом происходит поддержание через нагрузку постоянного тока, не зависящего от величины нагрузки. Таким образом, не имеет значения, сколько светодиодов подключено к источнику последовательно, а также насколько изменилась температура окружающей среды — ток через цепь будет оставаться постоянным, следовательно, постоянной будет и яркость излучения светодиодов.

Источники питания для светодиодов — драйверы

Большинство источников питания промышленного класса не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системам наружного (outdoor) светодиодного освещения по ряду причин. Первая из них состоит в том, что обычный источник питания в большинстве случаев является стабилизатором напряжения, в то время как для питания осветителя из большого числа светодиодов требуется, как правило, постоянный ток. Следующая причина — большинство промышленных источников питания способны поддерживать постоянство выходной мощности только когда температура окружающей среды ниже 40°С (при более высокой температуре выходная мощность начинает снижаться), в то время как для многих приложений наружного и внутреннего (indoor) освещения этот температурный порог существенно выше и составляет 60…70°С. Третья причина заключается в том, что промышленные источники питания, как правило, не имеют молниезащиты и защиты от проникновения воды, а данные свойства являются необходимыми для всех видов наружных светодиодных осветителей.

Подавляющее большинство драйверов светодиодов оснащается активным корректором коэффициента мощности (ККМ). Основной задачей ККМ является установление соответствия по форме и фазе между током, потребляемым устройством и питающим сетевым напряжением. Следствием этого является более эффективное потребление энергии и снижение нагрузки на сеть.

Отличие высокопроизводительных драйверов светодиодов

Применение высокопроизводительных драйверов светодиодов. Пример: рассеиваемая мощность 100-ваттного (по выходу) драйвера составляет приблизительно 11,1Вт, если его КПД равен 90%; если же КПД данного драйвера 80%, то уровень рассеиваемой мощности увеличивается до 25Вт. Суммарное время работы светодиодного светильника составляет 40000 часов. Таким образом, разница в экономии электроэнергии в этих двух случаях будет равна 556 кВтчас. При стоимости 2,80 рубля за 1кВтчас за время эксплуатации высокопроизводительного драйвера можно сэкономить 1556,80 рубля.

Величина рассеиваемой мощности влияет на температуру работы драйвера. Чем ниже потери энергии при работе, тем меньше нагревается устройство и, как следствие, увеличивается его срок службы. Потери мощности в драйвере с КПД 90% вдвое меньше, чем в драйвере с КПД 80%. Последний будет нагреваться в два раза больше по сравнению с первым, что существенно повысит температуру его электронных компонентов. Срок службы электролитических конденсаторов, применяемых в драйвере, уменьшается на 50% при увеличении рабочей температуры на 10°С. Таким образом срок службы высокопроизводительных драйверов светодиодов будет в 2…4 раза длиннее, чем у низкопроизводительных. Надежность всех электронных компонентов драйвера также повышается при уменьшении рабочей температуры, поэтому величина средней наработки на отказ у высокопроизводительных драйверов также будет больше.

Основные способы соединения светодиодов
в осветительном приборе

Светодиоды в осветительных лампах могут быть соединены различными способами, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Рассмотрим четыре основные конфигурации:

 

1) Последовательное соединение.

 

Возможно, самый простейший способ включения — когда анод каждого последующего светодиода соединен с катодом предыдущего. Один источник питания, работающий в режиме источника тока, может питать всю цепочку светодиодов. Данный способ хорош, когда требуется запитать небольшое число светодиодов. Однако падение напряжения на цепочке пропорционально количеству светодиодов в ней: длинные цепочки требуют высокого напряжения. При величине падения напряжения на мощном светодиоде в 3,5 В (в этом и дальнейших примерах) цепочка из 24 элементов порождает падение напряжения 84 В. Высокое напряжение является ограничивающим фактором при выборе источника питания. Если в результате неисправности происходит короткое замыкание какого-либо из светодиодов, то это приводит к незначительному увеличению тока, протекающего через цепочку. Однако если при выходе из строя одного из светодиодов происходит обрыв, то вся лампа перестает работать.

 

2) Параллельные цепочки.

 

Для минимизации рабочего напряжения цепочки из последовательно соединенных светодиодов могут быть соединены между собой параллельно. Для питания четырех параллельно соединенных цепочек по шесть светодиодов требуется около 21 В, но это потребует в четыре раза большего тока, чем если бы они (цепочки) были соединены последовательно. Если в одной из цепочек произойдет обрыв в результате выхода из строя какого-либо из светодиодов, то остальные цепочки продолжат работу. Если же в цепочке в результате неисправности произойдет короткое замыкание каких-либо светодиодов, то эта цепочка будет потреблять больше тока, чем остальные. Эта ситуация приведет к тому, что надежность оставшихся в поврежденной цепочке светодиодов снизится вследствие увеличения нагрузки на них. С целью уравнивания токов, протекающих через разные цепочки, обычно производится добавление резистора в каждую из них (рисунок 1).

 

Рис. 1. Схема включения типа «параллельные цепочки»

Недостатком этого метода является большая потребляемая мощность из-за потерь на резисторах, а также то, что любая неполадка (обрыв или короткое замыкание светодиода) в одной из цепочек влияет на работу остальных цепочек. Преимущество: рабочее напряжение существенно ниже, чем при последовательном соединении всех светодиодов, как в предыдущем случае.

 

3) Матрица.

 

Несколько светодиодов соединяются между собой параллельно, затем эта группа соединяется с другими такими же группами последовательно. Изображение схемы данного включения (рисунок 2) напоминает матрицу, в которой число столбцов соответствует числу светодиодов в группе, а число рядов соответствует числу групп. Рабочее напряжение для питания матрицы из шести групп по четыре светодиода равно 21 В. Ток, потребляемый от драйвера, остается таким же, как и в предыдущем варианте включения.

 

Рис. 2. Схема включения типа «матрица»

Если в результате неисправности какого-либо светодиода произойдет его короткое замыкание (что является наиболее часто встречающимся сбоем), то другие светодиоды из этого ряда перестанут работать. Остальные ряды светодиодов будут работать нормально без перегрузки, а яркость лампы понизится на величину 1/r, где r — число рядов. В случае обрыва при выходе из строя какого-либо из светодиодов, остальные светодиоды в этом ряду будут потреблять больший ток и, как следствие, светить немного ярче. Остальные ряды будут работать нормально.

Таким образом, к достоинствам этого типа включения можно отнести тот факт, что оно, в общем, является более терпимым к неисправностям и требует уровня напряжения на выходе драйвера, сравнимого с тем, который требуется для питания рассмотренного ранее соединения из параллельных цепочек светодиодов. Недостатком данного типа включения является неравномерное распределение токов в ряду вследствие технологического разброса между элементами, из-за чего яркость светодиодов может различаться.

 

4) Мультиканальное включение.

 

Для реализации такого включения (рисунок 3) требуется драйвер более сложной схемы с несколькими независимыми каналами на выходе. Каждая из цепочек последовательно соединенных светодиодов подсоединяется к своему каналу драйвера.

 

Рис. 3. Схема мультиканального включения

В случае неисправности при замыкании каких-либо светодиодов накоротко, остальные элементы в этой цепочке продолжают работать нормально (протекающий через них ток остается неизменным). При этом суммарная яркость лампы уменьшается на величину 1/n, где n — общее число светодиодов в лампе. Если светодиод выходит из строя и образуется обрыв, то вся цепочка прекращает работу без влияния на остальные цепочки. Суммарная яркость лампы при этом уменьшается на величину 1/s, где s — количество цепочек в лампе. Таким образом, преимущества данного типа включения: неисправность в одной цепочке не влияет на работу других цепочек; равномерная яркость свечения диодов. Недостаток метода — сложность драйвера и, как следствие, его высокая стоимость.

О компании Inventronics

Головной офис компании Inventronics расположен в городе Ханчжоу (КНР). Это китайско-американское предприятие мирового класса, специализирующееся на разработке, производстве и сбыте мощных драйверов для светодиодов и мощных сетевых вторичных источников питания.

Новые драйверы светодиодов фирмы Inventronics

Высокопроизводительные драйверы светодиодов Inventronics для бюджетных решений представлены серией LWC с постоянным током на выходе (таблица 1).

Таблица 1. Драйверы серии LWC 

Наименование Макс. Pвых, Вт Uвых, В Iвых, мА Максимальный размах пульсаций тока в нагрузке* КПД
LWC-018S035SSP/E 18,0 26…51 350
50%
86%
LWC-018S050SSP/E 18,0 18…36 500 50% 85%
LWC-018S075SSP/E 18,0 13…26 750 50% 84%
LWC-018S105SSP/E 18,0 9…17 1050 50% 83%
LWC-024S035SSP/E 25,2 36…72 350 50% 86%
LWC-024S050SSP/E 24,0 24…48 500 50% 86%
LWC-024S075SSP/E 25,2 18…36 750 50% 85%
LWC-024S105SSP/E 25,2 12…24 1050 50% 84%
* – Данный параметр приводится как процент от величины среднего значения тока на выходе при максимальной нагрузке.

Таблица 2. Параметры драйверов серии LWC 

Сторона Параметр Значение
Вход Допустимое рабочее напряжение (действующее значение), В 90…264
Коэффициент мощности при полной нагрузке 0,95
Корректор коэффициента мощности Активный
Максимальный потребляемый ток, А 0.22*/0,32**
Максимальный пусковой ток, А 40
Ток утечки, мА 0,5
Выход Точность поддержания тока нагрузки ±10%
Максимальная величина перерегулирования тока нагрузки при запуске 10%
Нестабильность выходного тока по сети 5%
Нестабильность выходного тока по нагрузке 5%
Максимальное время выхода на режим при включении, с 1
Прочее Диапазон рабочих температур, °С -20…70
Максимальная температура хранения, °С -30…85
Срок службы (при 25°С), часов 50000
Среднее время наработки на отказ, часов 300000
* – для моделей LWC-018…, ** – для моделей LWC-024….

Поскольку в устройстве драйвера применяются электронные компоненты, характеристики которых обеспечиваются при работе только до определенной температуры, то применяется тепловая защита, которая приостанавливает работу драйвера при достижении температурой порогового значения. График, иллюстрирующий сброс выходной мощности при увеличении температуры окружающей среды, представлен на рисунке 4.

 

Рис. 4. Снижение мощности в нагрузке c ростом температуры окружающей среды

Как уже было сказано выше, срок службы всего устройства определяется минимальным сроком службы компонента. Поскольку рост температуры существенно снижает срок службы электролитических конденсаторов, применяемых в драйвере, долговечность всего драйвера также сильно зависит от температуры. Данная зависимость проиллюстрирована на рисунке 5.

 

Рис. 5. Зависимость срока службы драйвера от температуры его корпуса

КПД драйверов незначительно зависит от величины выходного напряжения. Данная зависимость для модификаций драйверов с выходным током 350 мА приведена на рисунке 6.

 

Рис. 6. Зависимость КПД от выходного напряжения: а — для моделей мощностью 18 Вт, б — для моделей с мощностью 24 Вт

Величина коэффициента мощности у драйверов серии LWC также незначительно зависит от выходного напряжения. Из-за этого высокое значение данного коэффициента поддерживается независимо от числа светодиодов, подключенных к выходу драйвера (рисунок 7).

 

Рис. 7. Зависимость коэффициента мощности от выходного напряжения драйвера

Драйверы серии LWC выполнены в пластиковых корпусах двух видов; их внешний вид представлен на рисунке 8, а параметры приведены в таблице 3.

 

 

 

Рис. 8. Внешний вид корпусов драйверов серии LWC: а — вариант SSE c контактами под обжим, б — вариант SSP — с жестко фиксированными проводами

Таблица 3. Различие в корпусах моделей драйвера 

Параметр LWC-018SxxxSSE,
LWC-024SxxxSSE
LWC-018SxxxSSP,
LWC-024SxxxSSP
Габаритные размеры корпуса, мм 135х42х30,5 120х42х30,5
Масса, г 170 180
Тип контактов Под обжим Провода

Стандарты

В таблице 4 приведен перечень электротехнических стандартов, которым соответствуют драйверы серии LWC.

Таблица 4. Перечень электротехнических стандартов для драйверов LWC 

Нормы на радиопомехи
EN 55015/CISPR15 Радиопомехи от электрического светового и аналогичного оборудования. Нормы и методы измерений
FCC часть 15 Класс “B” – предельные нормы электромагнитных наводок для жилых помещений (Американская Государственная Комиссия по коммуникациям).
EN 61000-3-2 Часть 3-2: Нормы эмиссии гармонических составляющих тока (оборудование с потребляемым током Ј16 А
в одной фазе)
EN 61000-3-3 Часть 3-3: Ограничение изменений напряжения, колебаний напряжения и «фликера» в низковольтных распределительных системах электроснабжения общего назначения, для оборудования с номинальным потребляемым током Ј16 А в одной фазе
Нормы по электромагнитной совместимости
EN 61000-4-2 Часть 4-2: Испытания на устойчивость к электростатическому разряду, критерий «A»
EN 61000-4-3 Часть 4-3: Испытания на устойчивость к излучаемому радиочастотному электромагнитному полю, критерий «A»
EN 61000-4-4 Часть 4-4: Испытания на устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Базовая публикация ЭМС, критерий «A»
EN 61000-4-5 Часть 4-5: Испытания на устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии
EN 61000-4-6 Часть 4-6: Устойчивость к помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями, критерий «A»
EN 61000-4-8 Часть 4-8: Методы испытаний и измерений – Испытания на устойчивость к магнитному полю промышленной частоты, критерий «A»
EN 61000-4-11 Часть 4-11: Методы испытаний и измерений – Испытания на устойчивость к провалам, коротким прерываниям и изменениям напряжения, критерий «B»
EN 61547 Помехоустойчивость светового оборудования общего назначения. Требования и методы испытаний
Нормы по технике безопасности
EN 61347-1 Устройства управления для ламп — часть 1: Общие требования и требования безопасности
EN 61347-2-13 Аппараты пускорегулирующие для ламп. Часть 2-13. Дополнительные требования к электронным пускорегулирующим аппаратам с напряжением питания постоянного или переменного тока для модулей со светоизлучающими диодами
UL/cUL UL1310 class 2, TUV EN 60950-1, EN 61347-2-13, CAN/CSA C22.2 No. 223-M91, CSA C22.2 No. 107.1-01 — Международные стандарты по электробезопасности

Пример расчета светодиодного светильника
с использованием драйвера серии LWC

Для проектирования светильника используем соединение светодиодных модулей компании CREE — XTEAWT-00-0000-000000F50-STAR (рисунок 9). Данный модуль представляет собой мощный светодиод с белым цветом свечения (цветовая температура: 5000…7000К), смонтированный на основании в форме звезды. Основание модуля специально сделано теплопроводящим, чтобы обеспечивать более эффективное рассеивание тепла при работе светодиода. Форма основания предполагает, что его удобно монтировать на любую поверхность.

 

Рис. 9. Внешний вид светодиодного модуля

Из перечня характеристик светодиодного модуля узнаем, что его световой поток при прямом токе If= 350мА составляет 122лм. При последовательном соединении светодиодов рабочий ток каждого из них будет иметь одно и тот же значение, соответственно, суммарный световой поток будет равен: n122лм (где n- число светодиодов в цепочке). Данное значение тока для питания цепочки может обеспечить драйвер LWC-024S035SS. Напряжение на выходе этого драйвера может варьироваться в пределах 36…72В.

Из вольт-амперной характеристики (ВАХ) светодиодов (рисунок 10) установим, что при прямом токе 350 мА падение напряжения в прямом направлении Vf составит приблизительно 2,85 В. Поскольку ВАХ может меняться при изменении различных факторов, главным из которых является температура кристалла, учтем, что величина Vf = Vfmax = 3,4 В.

 

Рис. 10. Вольт-амперная характеристика светодиодов

Суммарное падение напряжения в прямом направлении, производимое всеми светодиодами в последовательной цепочке, не должно превышать максимального напряжения на выходе драйвера Vmax= 72В. Количество светодиодов в цепочке: n= Vmax/Vf= 72/3,4= 21шт. Суммарный световой поток, производимый этими светодиодами, при питании током 350мА составит 2560лм. Мощность, потребляемая светодиодами от драйвера P= nVfIf= 213,40,35= 25Вт. Световая отдача светильника: 2560/25= 102,4лм/Вт, что значительно больше, чем у люминесцентной лампы- 50лм/Вт (лампа мощностью 40Вт производит световой поток около 2000лм).

Заключение

Драйверы светодиодов компании Inventronics серии LWC имеют высокий КПД (до 86%), высокий коэффициент мощности 0,95, высокую надежность и длительный срок службы. Данная продукция выполнена с соблюдением требований по электробезопасности и электромагнитной совместимости международной электротехнической комиссии. Драйвера данной серии с успехом могут использоваться в светильниках для ЖКХ или других светильниках для освещения помещений, в которых отсутствуют высокие требования к пульсациям.

Литература

1. Inventronics technical support FAQ: http://www.inventronics-co.com/jszc.asp?info_kind=004;

2. Application note: LED driver configuration: http://www.inventronics-co.com/uploads/ANDriverConfigs.pdf;

3. CREE XLamp XP-C LED, Technical information: http://www.cree.com/led-components-and-modules/products/xlamp/discrete-directional/xlamp-xpc

4. Справочная книга по светотехнике//Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Знак. 2005. — 972 с.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

 

 

Высокоэффективные LED драйверы для однофазных и трехфазных сетей

 

 

 

HVG-100 и HVGC-100 мощностью 96 и 100 Вт — новые модели AC/DC-преобразователей для LED-освещения от компании MEAN WELL как для внутреннего, так и для наружного применения.

ИП имеют активный корректор коэффициента мощности, защиту от короткого замыкания, перенапряжения, перегрузки, перегрева. Диапазон входного напряжения от 180 до 480 VAC позволяет им работать как в однофазных, так и в трехфазных сетях. Преобразователи имеют высокий КПД до 92% и могут работать при температурах от -40°С.

Модели HVG-100-xA имеют регулировку выходного напряжения в пределах ±10% от номинального значения и регулировку уровня ограничения выходного тока от 50 до 100%, HVGC-100-xA — только регулировку уровня ограничения выходного тока.

Преобразователи с индексом B имеют входной кабель для регулировки уровня ограничения выходного тока (диммирования) одним из трех способов: изменением постоянного напряжения от 1 до 10 В, ШИМ-сигналом или внешним потенциометром.

Опциональный вариант HVGC-100-xD предусматривает возможность временного диммирования по заранее заданной заказчиком программе, сохраненной на встроенной плате управления.

 

Общие характеристики:

 

  • Широкий входной диапазон 180…480 VAC
  • Алюминиевый герметизированный корпус, соответствует стандарту IP65/IP67
  • Возможность подстройки выходного напряжения и тока
  • Устойчивость к скачкам напряжения до 4кВ
  • Встроенная схема активной компенсации реактивной мощности
  • КПД до 92%
  • Конвекционное охлаждение
  • Защита от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения, перегрева
  • Диапазон рабочих температур: -40…70°С

•••

Наши информационные каналы

www.compel.ru

Разработка источников питания для уличного светодиодного освещения

17 сентября 2009

В данном материале описан один из возможных подходов к вопросу питания светодиодных источников света общего назначения. Источник такого типа часто называют светодиодной лампой или светодиодным светильником.

К такому источнику предъявляется ряд требований. Чаще других применяют следующие: непосредственное питание светодиодов, минимальная себестоимость источника, совместимость с питающими сетями, защита от аварийных режимов работы. Данный список может быть расширен, однако, перечисленные требования применимы в большинстве случаев. Рассмотрим эти требования подробнее.

Непосредственное питание светодиодов. Для источника питания полезной нагрузкой является массив светодиодов. Как известно, светодиоды обладают относительно низким дифференциальным сопротивлением, или, как иногда говорят, жесткой вольтамперной характеристикой. Питать их рекомендуется от источника постоянного тока. Ток должен быть стабилен, и источник должен иметь соответствующую максимальную мощность или максимальное выходное напряжение. Такой источник может питать светодиоды при непосредственном подключении без применения какого-либо пассивного, активного или реактивного балласта.

Минимальная себестоимость источника. Это требование очевидно. Отметим, что одной из слабых сторон современных светодиодных светильников является их относительно высокая себестоимость, поэтому, производители стремятся снизить ее всеми доступными средствами, в том числе, снижая стоимость источника питания.

Совместимость с питающими сетями. Как известно, имеющиеся электрические сети наиболее эффективны при использовании с резистивной нагрузкой. Например, электронагревательные приборы, лампы накаливания. Другие типы нагрузки, такие как электронное оборудование, газоразрядные лампы, требуют применения специальных источников питания. Одной из основных характеристик источника, наравне с максимальной выходной мощностью и КПД, является коэффициент мощности. Фактически этот коэффициент показывает степень подобия потребителя обычному резистору с точки зрения поставщика электроэнергии. Коэффициент мощности, равный единице, означает, что поставщик энергии не отличит данного потребителя от обычной резистивной нагрузки, например, лампы накаливания.

Защита от аварийных режимов. Такое требование применимо практически к любым источникам питания. Однако в нашем случае оно имеет определенную специфику. Обычно предполагается, что источник питания может работать на холостом ходу и на нагрузку до максимального допустимого тока включительно. Источник надо защищать теми или иными средствами от работы на низкоомную нагрузку и от работы на короткое замыкание. Особенность источника с токовым выходом состоит в том, что он может работать относительно безболезненно на короткое замыкание и на нагрузку с импедансом до максимально допустимого значения. От работы на высокоомную нагрузку и от обрыва нагрузки такой источник также надо защищать. Действительно, источник тока с обрывом в цепи нагрузки должен выработать бесконечно большую мощность, чтобы поддерживать заданный ток при неограниченно высоком напряжении на выходе. Что, очевидно, невозможно и приведет к той или иной аварии в системе питания, если только не применены специальные средства защиты, ограничивающие выходное напряжение источника и, следовательно, его мощность в аварийном режиме.

 

Топология источника питания

Как обычно, при построении источника питания одной из первых решается задача выбора архитектуры устройства. Поскольку перед разработчиком стоит сразу несколько задач, логично выбрать архитектуру с несколькими этапами преобразования энергии и распределить решаемые задачи по отдельным каскадам. Один из наиболее распространенных подходов предполагает использование двух силовых контуров (рис. 1). 

 

 

Рис. 1. Структура двухкаскадного преобразователя

Первый силовой контур обеспечивает повышение напряжения выше мгновенного входного напряжения, при этом на него возложена функция корректора коэффициента мощности (ККМ). ККМ охвачен отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению. Дополнительно реализована защита от перенапряжения, которая отключает повышающий преобразователь, если напряжение на его выходе достигло максимального разрешенного уровня. Напряжение после ККМ фильтруется на главном и практически единственном накопительном конденсаторе большой емкости. Далее высокое постоянное напряжение подается на понижающий преобразователь. Особенность этого преобразователя — его обратная связь. Благодаря ООС по току, а не по напряжению, как в большинстве преобразователей, он стабилизирует на своем выходе именно ток, которым питаются светодиоды.

Такая архитектура двухкаскадного источника питания с корректором коэффициента мощности и токовым выходом хорошо известна, часто и успешно применяется. При ряде положительных свойств она обладает относительной сложностью, так как содержит два силовых каскада. Второй ее недостаток — относительно низкий КПД, так при типичном КПД каждого каскада 90% результирующий КПД устройства составит только 81%, что не всегда приемлемо.

Альтернативную архитектуру однокаскадного корректора коэффициента мощности с токовым выходом рассмотрим на практическом примере.

 

Пример построения источника питания
для светодиодных светильников общего назначения

Рассмотрим источник питания для уличного светодиодного светильника на примере проекта PMP3976. Принципиальная схема источника приведена на рисунке 2. 

 

 

Рис. 2. Электрическая схема источника питания для уличного светодиодного светильника

Как следует из названия, этот источник питания предназначен для применения в составе уличного светильника. Его максимальная выходная мощность около 80 Вт. Он вырабатывает стабильный выходной ток 350 мА и питается от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В. Как видно из схемы, это импульсный преобразователь напряжения, он построен по топологии SEPIC и, следовательно, не имеет гальванической изоляции между входом и выходом. Это вполне допустимо для уличных светильников, но требует исключительной осторожности при лабораторных испытаниях. Несмотря на очевидную простоту схемы, данный источник содержит корректор коэффициента мощности. Его работа видна на рисунке 3, где представлены следующие эпюры: входное синусоидальное напряжение питания источника и почти синусоидальный потребляемый ток.

 

 

Рис. 3. Входное напряжение и потребляемый ток

Как видно из рисунка, форма тока несколько отличается от идеальной синусоиды, поэтому коэффициент мощности меньше единицы, что, впрочем, характерно для любого реального корректора коэффициента мощности. В таблице 1 приведены результаты лабораторных испытаний, которые проводились в диапазоне входных напряжений и при фиксированной нагрузке.

Таблица 1. Результаты лабораторных исследований 

Ток нагрузки, А Выходное напряжение, В Входное напряжение, В Коэффициент мощности, КПД, %
0,349 245,5 150,4 0,983 89,7
0,349 245,5 202,6 0,979 91,3
0,350 245,5 248,4 0,969 89,4
0,350 245,5 265,7 0,962 88,9

Из этих измерений следует, что коэффициент мощности всегда выше 90% и, следовательно, удовлетворяет самым строгим европейским требованиям. При этом КПД преобразователя в целом невелик и колеблется около 90%. Это обусловлено применением относительно малогабаритного импульсного трансформатора, который работает в тяжелом температурном режиме и рассеивает значительную мощность. Это видно на приведенной ниже термофотографии действующей платы макета преобразователя (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Термофотография действующего макета источника питания

Если позволяют требования к размеру преобразователя, то для облегчения температурного режима источника и повышения его КПД можно применить импульсный трансформатор большего габарита.

Внешний вид источника приведен на рисунке 5.

 

 

Рис. 5. Внешний вид источника питания

Как уже упоминалось ранее, этот источник построен с применением корректора коэффициента мощности. Поэтому после выпрямительного моста не установлен электролитический конденсатор большой емкости. Фильтрация помех с удвоенной частотой сети происходит во вторичной цепи благодаря конденсатору преобразователя с относительно большой емкостью, подключенному непосредственно к выходу. Этот конденсатор хорошо виден на фотографии макета преобразователя. Габариты и емкость этого элемента достаточно велики, что снижает удельную нагрузку на него. Как видно на термофотографии, он практически не рассеивает активной мощности, что продлевает его срок службы.

Такой способ фильтрации не является идеальным и на выходе устройства присутствуют пульсации тока с удвоенной частотой сети, что видно на рисунке 6.

 

 

Рис. 6. Пульсации выходного тока

Величина этих пульсаций составляет около ±8% от постоянной составляющей выходного тока, что следует признать приемлемым значением для большинства применений.

Дополнительно отметим, что данный источник оборудован схемой защиты, построенной на транзисторах Q1 и Q2. Эта схема распознает повышенное напряжение на выходе преобразователя, которое может возникнуть, например, при обрыве или отключении нагрузки. Далее происходит принудительное выключение преобразователя и его последующий перезапуск. Поскольку перезапуск преобразователя происходит достаточно медленно и занимает несколько секунд, у выходного конденсатора есть время, чтобы частично разрядиться через резистивную нагрузку холостого хода.

 

Заключение

В этой статье показан лишь один пример построения источника питания — для уличного светодиодного светильника, хотя область применения контроллера UCC28810 значительно шире. В частности, его также можно использовать при построении источников питания светодиодных ламп для освещения жилых и коммерческих помещений, архитектурной подсветки и инфраструктурного освещения.

Использование оценочных модулей UCC28810EVM-002 и UCC28810EVM-001, реализующих неизолированный сетевой источник питания с ККМ на 100 Вт и изолированный сетевой источник тока с ККМ и функцией димминга на 25 Вт, соответственно, поможет значительно сократить сроки разработки подобных устройств.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

 

 

•••

Наши информационные каналы

www.compel.ru

Источники тока для мощных светодиодов

23 Авг 2016


В области искуственно-декоративного освещения использование светодиодного оборудования является достаточно перспективным направлением. Применение мощных светодиодов позволяет создать уникальное освещение с сильной светоотдачей при минимальном уровне потребления электроэнергии.

Мощные светодиоды используются во многих сферах, начиная от освещения офисных, жилых и производственных помещений и заканчивая уличной и архитектурной подсветкой. Примечательно, что в последнее время область применения светодиодных конструкций существенно расширилась. И если раньше их можно было увидеть лишь в качестве индикаторов в электроприборах, то сегодня они используются везде: в салоне машин, в светофорах и даже дорожных знаках.

Постоянную работу мощных светодиодов обеспечивают источники тока, созданные специально для LED-цепей, интенсивно эксплуатируемых под высокой нагрузкой. Стабилизируемый блок питания понижает напряжение в электрической сети 220 В до необходимого уровня, обеспечивая осветительным конструкциям безопасную работу и длительный срок работы.

Источники питания для мощных светодиодов представляют собой компактные электроприборы, которые на выходе выдают определенное напряжение. Эти устройства подбираются с учетом уровня напряжения, мощности и силы тока светодиодов. На современном рынке светотехнического оборудования реализуют 2 основных вида источников тока:

LED-драйвера для мощных светодиодов со стабильным,  либо меняющимся током, зависимо от нагрузки;
устройства, выдающие стабильное выходное напряжение, сила тока увеличивается с повышением нагрузки (для светодиодных модулей, линеек и лент).

Также выделяют герметичные источники тока, которые предназначены для эксплуатации осветительного оборудования в условиях высокой влажности на открытой местности и негерметичные – их используют внутри помещений.

Конструктивные особенности блоков питания для мощных светодиодов

Зависимо от назначения светодиодной конструкции источники питания для мощных светодиодов изготовляются из пластика или алюминия.

Их конструктивное исполнение может быть следующим:

·         герметичные в металлическом корпусе со степенью защиты IP44-54 или IP65-67;

·         герметичные в пластиковом корпусе  – IP67;

·         залитые компаундом безкорпусные блоки – IP65-67;

·         встраиваемые или безкорпусные – защита только лаком.

 

Малогабаритные источники питания на 12 В DC/DC стабилизируют выходной ток, что позволяет мощным светодиодам бесперебойно работать в нормальном режиме.

 

 

Купить блоки питания для светодиодного оборудования

 

В нашем интернет-магазине miniLED.ru Вы можете приобрести недорого источники тока для мощных светодиодов. Основное их предназначение – обеспечение стабильным током различные светодиодные конструкции:

·         отдельных светодиодов на 0,5; 1; 2 и 3 Вт мощности либо последовательной цепочки таких диодов;

·         мультикристальных светодиодных сборок, мощностью от 10 до 100 Вт;

·         светодиодных линеек и модулей;

·         светодиодных светильников разного назначения и т.п.

Ищите, где купить источники питания для мощных светодиодов и сами светодиодные конструкции? В нашем интернет-магазине представлен широкий ассортимент устройств для подключения различных видов светодиодного оборудования. Герметичные и негерметичные источники тока, драйверы для светодиодов представлены в нашем каталоге с разным напряжением.

Приобрести мощные светодиоды и другое оборудование Вы можете у нас по доступной цене и с доставкой в любой город России по этой ссылке. Реализуемая нами продукция сопровождается сертификатом качества и гарантией от производителя. 

www.miniled.ru

Источники питания для светодиодных светильников: особенности применения

13 сентября 2010

Светодиоды в целом, и, в частности, мощные (более 1 Вт) светодиоды очень чувствительны к различным внешним факторам, которые могут негативно сказаться на их сроке службы и качественных показателях. В настоящее время величины максимальных питающих токов для светодиодов имеют весьма ощутимые значения: до 1…1,5 и даже до 2 А по сравнению с 0,35 А, на которые чаще всего нормируются характеристики светодиода. Желание получить максимальный световой поток с одного полупроводникового излучателя ведет к увеличению тока, пропускаемого через него, что отражается на его тепловыделении, и вся конструкция (светодиод + светодиодная арматура) работает на грани перегрева кристалла. При этом к источнику питания предъявляются высокие требования по стабильности выходных характеристик, которые он должен обеспечить. Это является довольно проблематичным при использовании для питания источника напряжения. Во-первых, предварительное выравнивание тока в цепи светодиодов потребует, по крайней мере, дополнительного резистора, который будет ограничивать ток и в то же время рассеивать на себе дополнительную мощность. Во-вторых, любая осветительная установка работает в некотором диапазоне температур, часто довольно широком, а светодиод, обладая отрицательной зависимостью прямого падения напряжения от температуры кристалла — обычно на уровне -2…-4 мВ/°С, будет иметь плавающую рабочую точку. В-третьих, свой вклад будет вносить нестабильность выходных характеристик самого источника. Эти причины изрядно сократят жизнь современному источнику света, особенно в случае его работы на токах, близких к максимальным. Так, повышение напряжения на переходе всего на 0,1 В будет причиной изменения силы тока на 200 мА, что приведет к повышенному тепловыделению и может крайне негативно сказаться на работе светового прибора.

ВАХ на рисунке 1 показывает, насколько важно использование блока питания (БП) с регулированием по току, а не по напряжению. Повышение напряжения питания на светодиоде на 3% (0,1 В) приводит к росту тока в первом приближении на 20% (200 мА). Соответственно, на 40% растет потребляемая мощность и тепловая отдача, что неизбежно приведет к перегреву, деградации структуры кристалла и выходу из строя светодиода. При кратковременном сильном превышении питающего светодиод тока может начаться деградация кристалла диода, за которой также последует выход из строя.

 

Рис. 1. Типичная положительная ВАХ мощного светодиода

Понижение напряжения на диоде также нежелательно, так как при его падении на 3% от номинального, что соответствуют падению тока на 200 мА, мы теряем более 50% светового потока, что видно из зависимости относительного потока светодиода от питающего тока (рис. 2).

 

Рис. 2. Зависимость относительного светового потока светодиода от тока питания

Самым простым способом обеспечить необходимый ток питания светодиода является применение высокочастотных (десятки кГц) широтно-импульсных преобразователей (ШИМ), способных поддерживать необходимый средний ток в широком диапазоне мощностей подключенного оборудования. В обиходе светотехников и электриков такие БП часто называют светодиодными драйверами. Некоторые модели в выходной цепи преобразуют чистый ШИМ-сигнал (прямоугольные импульсы) в более сглаженную кривую, среднее значение которой находится на уровне желаемого среднего тока.

Высокая частота работы блока питания обусловлена, прежде всего, требованиями к отсутствию видимых пульсаций источников света. Особенностью конструкции ШИМ-схем является также то, что существует запас для понижения сетевого напряжения, при котором световой поток оборудования не снижается, но уменьшается частота пульсаций выходного сигнала, особенно сильно проявляющаяся при работе БП на нагрузках, близких к максимально допустимым. К примеру, блоки питания компании Inventronics могут работать в диапазоне действующих значений напряжения сети питания от 90 до 305 В, при этом частота пульсаций выходного сигнала все еще значительно превышает порог, при котором мигание светодиода может быть заметным, т.е. явление фликера (мигания источника света согласно ГОСТ 13109-97) сводится к нулю. Таким образом, ШИМ-блоки питания могут быть рекомендованы для использования в осветительном оборудовании на расстоянии от региональных центров на территории России, где напряжения в сети может быть ощутимо ниже стандартных (действующее значение напряжения в сети может падать до 150 В и менее в регионах, удаленных от крупных электростанций), а кратковременные перенапряжения, вызванные подключением мощных удаленных потребителей, могут достигать 260 В и более.

Другой особенностью использования БП с ШИМ является простота интеграции с управляемыми диммерами. При этом БП могут получать информацию о степени ослабления светового потока по каналам 1…10 В, DMX, DALI или другим протоколам. Также нельзя не упомянуть малые габаритные размеры ШИМ-блока питания, позволяющие минимизировать размеры корпуса ОП с интегрированным БП или упростить установку внешнего блока питания недалеко от светильника.

Есть и другой подход к исполнению блоков питания: для упрощения адаптации к существующим сетям, минимизации объема БП внутри светильников и организации низковольтной сети по принципам электробезопасности используются отдельный низковольтный источник напряжения (12 или 24 В) за пределами корпуса осветительного прибора (ОП) и малогабаритный ШИМ-преобразователь внутри светильника. Несмотря на кажущуюся простоту, при таком подходе можно столкнуться с рядом серьезных опасностей при монтаже. В частности, при ошибке в полярности подключения ШИМ-преобразователь сразу выходит из строя.

Очень важным параметром любого импульсного блока питания является величина гармонических и нелинейных искажений формы питающего напряжения, которые он создает в сети. Они отрицательно сказываются на проводке электросети и потребителях, подключенных к ней. Это влияние выражается не только в различных помехах, которые сказываются на чувствительных электроприборах, но также и в самой трехфазной сети, в нулевом проводнике которой могут протекать токи, превышающие токи в фазных проводниках. Причина состоит в том, что импульсный БП потребляет из сети мощность лишь на пиках питающего напряжения; потребляемый ток имеет форму небольшого импульса и содержит в себе широкий набор гармонических составляющих. В случае симметричной нагрузки в нулевом проводнике высшие гармоники тока компенсируют друг друга (сдвиг фаз относительно друг друга составляет 120°), но это не относится к высшим гармоникам, кратным трем, которые в нулевом проводнике окажутся сложенными.

Коэффициент мощности l — комплексный показатель искажения потребляемой из сети мощности, который учитывает не только сдвиг фазы, но и искажение формы потребляемого тока (наличие гармонических составляющих). ГОСТ Р 51317.3.2-2006 устанавливает нормы гармонических составляющих тока для ТС класса С (таблица 1).

Таблица 1. Нормы гармонических составляющих тока для ТС класса С

 

Порядок гармонической
составляющей, n
Максимальное допустимое значение гармонической составляющей тока, % основной гармонической составляющей потребляемого тока
2 2
3 30l*
5 10
7 7
9 5
11≤n≤39 (только для нечетных гармонических составляющих) 3
* Коэффициент мощности цепи

При этом данные нормы устанавливаются для световых приборов с активной потребляемой мощностью более 25 Вт, однако следует полагать, что распространение энергоэффективных маломощных светодиодных светильников заставит существенно снизить эту планку или вовсе отменить ограничение.

Для минимизации вносимых в сеть искажений применяют устройства, компенсирующие вышеуказанные помехи и приближающие коэффициент мощности к единице. В то время как для приборов с фиксированной потребляемой мощностью применяют пассивные компенсационные конденсаторы (например, в ПРА для металл-галогенных или люминесцентных ламп), в импульсные БП интегрируют активные компенсационные устройства, максимально приближающие их характеристики к резистивным в широком диапазоне подключенных нагрузок.

Несоблюдение этих норм негативно сказывается как на качестве питающей электроэнергии, так и на работе устройств и состоянии инфраструктуры. Предприятия, превышающие эти нормы, облагаются штрафами и вынуждены устанавливать дополнительные конденсаторные установки. Однако потребление электрической энергии предприятием в большой степени прогнозируемо, что и позволяет обойтись пассивной коррекцией.

Блоки питания на ШИМ с компенсаторами вносят крайне малые искажения в сеть. Например, серия мощных БП EUC (рис. 3) от Inventronics обеспечивает значение коэффициента мощности в пределах 0,97…0,99.

 

Рис. 3. Общий вид БП Inventronics серии EUC

КПД современных блоков питания с широтно-импульсными модуляторами достигает величины 92% и более, что немаловажно, т.к. затрачиваемая ими энергия уходит в нагрев. Соответственно, чем выше КПД, тем меньше требуется эффективная площадь рассеяния радиатора и, соответственно, тем меньше будут габариты и масса БП, за которыми, безусловно, следует снижение стоимости драйвера.

В настоящее время БП производятся с корпусами в различном исполнении: как для установки внутрь СП, встройки в мебель или размещения в помещениях, так и во влагозащищенных корпусах с различными показателями пылевлагозащиты (IP): от IP23, допустимых к установке в сухих помещениях, и IP54 для установки во влажных помещениях и под навесом, до влагозащищенных с корпусами IP67, подходящих для установки снаружи помещений. Малораспространенная группа БП с IP68 предназначена для установки в грунт без дополнительных корпусов.

Цветовые характеристики светодиода также могут отклоняться при изменении тока питания. Например, диаграмма зависимости цветовых координат от рабочего тока мощного светодиода Osram Dragon plus (рис. 4) показывает относительное смещение цветовых координат излучения.

 

Рис. 4. Зависимость смещения цветовых характеристик светодиода от тока питания

 

В первую очередь это относится к световым приборам с возможностью управления и создания различных цветодинамических сцен. Так при использовании световым прибором большого диапазона рабочих токов цветовые координаты в пространстве могут смещаться на 0,01 единиц по оси x и на 0,015 единиц по оси y. Это смещение в холодном белом диапазоне может достигать несколько сотен Кельвин (до 700К). Но в повседневных применениях этот фактор практически не заметен. Влияние изменения величины питающего тока исчезает в случае питания светодиодов ШИМ-сигналом, а управление можно осуществлять изменением скважности сигнала.

Заключение

На рынке появился большой объем светодиодной продукции, оснащенной качественными БП и самыми различными видами оптики. Большая их часть производится с использованием мощных светодиодов. Ряд приборов ведущих мировых производителей можно уже считать проверенными временем, так как они не первый год успешно и безотказно работают на самых различных объектах в России и за рубежом.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

www.compel.ru

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты – База знаний Novolampa.

В данной статье рассматриваются основные моменты, на которые следует обращать внимание при выборе блока питания для светодиодной ленты, а также кратко освещаются вопросы о том, что такое PFC и как вычислить диаметр токопроводящей жилы.

Блок питания — это источник напряжения(трансформатор), который преобразует 220В в 12В, 24В или другое необходимое значение рабочего напряжения. Для питания светодиодных лент и модулей чаще всего используются импульсные блоки питания, где в качестве ограничителей тока работают резисторы, в отличие от драйверов, которые представляют собой источники тока, используемые для светодиодов, модулей и ламп, которые не имеют ограничителей тока.

Чтобы подобрать блок питания к выбранной светодиодной ленте нужно обратить внимание на следующие факторы:

  1. Рабочее напряжение светодиодной ленты.
  2. Суммарная мощность светодиодной ленты.
  3. Необходимость защиты корпуса блока питания от воды и пыли.
  4. Габаритные размеры блока питания.

Рассмотрим подробнее каждый фактор.

1. Рабочее напряжение (U)

Рабочее напряжение светодиодной ленты может быть 12 В, 24 В, иногда 36 В, управляемые ленты SPI обычно 5 В. Соответственно оно должно соответствовать выходному напряжению блока питания.

Существуют также блоки питания с возможностью плавной регулировки выходного напряжения, например источники напряжения Arlight серии JTS, такие можно применять в специальных проектах, где требуется нестандартное значение выходного напряжения, а также там, где необходимо скомпенсировать падение напряжения на длинных проводах.

Еще из нестандартных решений можно отметить блоки питания с несколькими каналами, в которых разное выходное напряжение, это может быть полезно, если нужно запитать ленты с разным рабочим напряжением на один источник напряжения.

2. Мощность светодиодной ленты (PСД)

Подбор блока питания по мощности осуществляется по следующему принципу: мощность должна быть равна суммарной мощности светодиодной ленты, умноженной на коэффициент запаса КЗ, равный 25÷30%, если пренебрегать коэффициентом запаса и использовать блок питания на пределе, то он не проработает долго из-за постоянного перегрева элементов.

Суммарная мощность светодиодной ленты вычисляется путем умножения мощности ленты на 1 метр длины PСД на общую длину L.

Таким образом, получаем следующую формулу:

PБП = L*PСД*Kз, где

L — длина ленты (м)

PСД — удельная мощность светодиодной ленты на 1 метр (W/м)>

Kз — коэффициент запаса (ед.)

3. Степень защиты корпуса блока питания от проникновения жидкости и пыли (класс защиты IP)

При выборе блока питания следует учитывать условия, в которых он будет находиться, если это обычное сухое жилое помещение, то подойдет блок питания в защитном кожухе с IP20 (защита от проникновения твердых предметов >12,5 мм, защиты от влаги нет).

Зачастую в блоках питания мощность более 250Вт в исполнении «Защитный кожух» IP20-IP40 используется активное охлаждение в виде кулера(вентилятора). Если Вы планируете рассматривать данные блоки питания, необходимо выбрать конструктив, когда кулер расположен перпендикулярно элементам платы в изделии, следовательно обдув воздуха будет более равномерный (воздух идет вдоль платы), и элементы будут меньше греться. На неудачных моделях вентиляторы расположены над платой и обдув платы источника напряжения происходит неравномерно.

Блоки питания и комплектующие для лент рекомендуется устанавливать в щитовые.

Установка светодиодной ленты в ванную комнату или помещение с повышенной влажностью требует класса защиты не менее IP65 (пылезащищен, защита от струй воды).

А. Б.

(А) Герметичный алюминиевый блок питания IP67 и (Б) блок питания в защитном кожухе IP20.

В условии использования на улице нужно предусматривать степень защиты IP67, такая степень обеспечивает защиту от струй воды под давлением во всех направлениях, возможно даже кратковременное погружение в воду до 1 м. Если необходима работа в погруженном режиме, то тогда используется максимальная защита IP68 или IP69 (при большом давлении воды).

При подборе мощный источников напряжения для светодиодных лент необходимо учитывать, что на блоках питания без защиты от влаги и пыли стоят вентиляторы. Данные вентиляторы сильно шумят при работе и могут создавать дискомфорт. Поэтому в дорогих проектах мы рекомендуем использовать источники напряжения в алюминиевом корпусе с пассивным охлаждением.


4. Габаритные размеры

Также следует обращать внимание на габаритные размеры блоков, в зависимости от того, куда Вы хотите его установить, мощные блоки питания могут достигать достаточно больших размеров, и спрятать такие будет затруднительно, к тому же часто они имеют вентилятор. Поэтому если требуется подключить длинный участок ленты, то можно пересмотреть схему подключения ленты и использовать несколько меньших по мощности блоков.

Также при выборе места установки следует учитывать то, что чем мощнее блок питания, тем больше он нагревается, поэтому рекомендуется обеспечивать достаточно места для теплоотвода, чтобы блок не перегревался.

Пример подбора источника напряжения для светодиодной ленты:

Рассмотрим следующий пример: нужно сделать декоративную светодиодную подсветку в ванной комнате по периметру потолка общей длиной 8 м.

Выбираем подходящую светодиодную ленту с защитой IP65, например, лента Arlight RTW 2-5000SE 24V White 2X (5060,300 LED,LUX), мощность 72 Вт на 5 м.

Основные параметры ленты:

  1. UСД = 24V
  2. PСД = 14,4 W/m

Подбираем мощность блока питания:

PБП = 8m*14,4W/m*1,3 = 149,8 W

Округляем в большую сторону и получаем, что нужно взять блок питания мощностью 150 Вт, его выходное напряжение 24 В, защитане менее IP65, например, блок питания ARPV-SS24150 (24V, 6.3A, 150W).

Что такое PFC в характеристиках трансформаторов(блоков питания)?

Иногда в маркировке блока питания можно увидеть буквы PFC, это аббревиатура PowerFactorCorrection или коррекция коэффициента мощности (коррекция реактивной мощности).

Не углубляясь в технические особенности, это означает, что блок питания выполнен в определенном схемотехническом решении, которое позволяет уменьшить потребление реактивной мощности (мощность имеет активную и реактивную составляющие, на показания счетчика обычно влияет только активная составляющая, но на общее потребление энергоресурсов влияют обе составляющие).

Такие блоки питания имеют высокое значение коэффициента эффективной мощности (Λ)>0,9, что позволяет отнести их к блокам питания высокого класса, низкий пусковой ток, они позволяют сократить нагрузки на токопередающие линии, уменьшить требования к толщине подающего питание провода. При большом количестве используемых блоков не требуется применять специальные пусковые автоматы.

Блоки питания с корректором мощности более экологичны, т.к. эффективнее расходуют электроэнергию.

Как вычислить и подобрать диаметр(или сечение) кабеля между светодиодной лентой и блоком питания?

Расчет сечения и диаметра кабеля для исключения падения напряжения(вольтажа):

При использовании светодиодной ленты важно, чтобы свечение было равномерным по всей длине, для этого падения напряжения на конце линии обычно не должно превышать 0.5 В, при условии, что длинные участки ленты запрещается подключать последовательно.

При расположении блока питания в непосредственной близости от ленты, проблемы, как правило, не возникает, но при удаленном расположении блока необходимо увеличивать толщину жилы для компенсации падения напряжения.

Ниже представлен алгоритм вычисления для блока питания(источника напряжения для светодиодных изделий) максимальной выдаваемой мощностью 150 Вт, выдаваемому напряжению 24 В, падение напряжения не более 0.5 В, расстояние от блока до ленты 10м:

  • Общее сопротивление линии R.

Допустимое падение напряжение делим на максимальный ток, ток вычисляется как мощность/напряжение:

Общее сопротивление линии R = 0,5V / (150W/24V) = 0,08 Om.

  • Сечение жилы S.

Длину линии умножаем на удельное сопротивление материала (для меди 0,018 Ом*мм2/м), делим на сопротивление R.

Сечение жилы S = (10m*0,018 Om*mm2/m )/ 0,08 Om = 2,25 mm2.

  • Диаметр жилы D.

Используем формулу площади круга: радиус равен корню из частного площади и Πи.

Диаметр жилы: D= 2 х √(2,25 mm2/ 3,14) = 1,75 mm.

Таким образом, получаем, что для 10 метрового кабеля от блока питания до истока света (led ленты) падение напряжения составит 0,5В при использовании провода сечением 2,25mm2 (что соответствует диаметру 1,7 мм).

Также из приведенных вычислений видно, что компенсировать падение напряжения можно, используя ленту с большим рабочим напряжением, 24 В или 36 В.

Выбор сечения и диаметра кабеля для исключения потерь мощности при нагревании кабеля:

Если подключать блок питания и светодиодную ленты на большом расстоянии друг от друга, то необходимо не только исключать падение напряжения питания на соединяющем кабеле, но закладывать потери мощности, которые может создавать данный кабель. 

Важно: чем больше сечение кабеля, тем меньше потерь мощности при этом сопровождается. При сложным проектах — необходимо довериться профессионалам для расчета потерь мощности на кабелях. При больших расстояниях подбор максимальной выдаваемой мощности блока питания будет сопровождаться с большим запасом и кабель с большим сечением жилы.



Возврат к списку

novolampa.ru

Эффективное управление питанием светодиодов — Nissan X-Trail, 2.5 л., 2006 года на DRIVE2

В статье представлен обзор характеристик светодиодов и варианты выбора источников питания для них. Описаны типовые схемы источников питания, даны подробные сведения по созданию контура обратной связи, рассмотрена проблема регулирования яркости светодиодов и приведены два способа ее решения.

Введение
По мере того как стоимость производства светодиодов снижается, они все шире используются в различных целях — от портативных устройств до автомобилей и освещения зданий. Благодаря высокой надежности, эффективности и малому времени реакции, светодиоды стали очень популярными источниками света. Стоит отметить, что, несмотря на низкую стоимость ламп накаливания, необходимость частой замены делает их неудобными и дорогими в эксплуатации. Хороший пример — лампы в уличных фонарях. Чтобы заменить перегоревшую лампу, требуется бригада рабочих и автомобиль с подъемником. Следовательно, с точки зрения рентабельности светодиодные источники света здесь более предпочтительны.
Лампы накаливания излучают свет в широком диапазоне длин волн, но часто применяются там, где требуется лишь зеленый, красный и желтый свет — например в светофорах. При этом фильтры, используемые с лампами накаливания, поглощают 60% световой энергии, в то время как светодиоды изначально дают свет требуемого цвета. Кроме того, светодиоды начинают излучать свет сразу после подачи питания, тогда как время реакции лампы накаливания — примерно 200 мс. Именно по­этому в автомобильной промышленности светодиоды применяются для фонарей стоп-сигналов. Кроме этого, светодиоды используются в качестве источников света для видеопроекторов DLP, где механический узел заменяется линейкой светодиодов, которые включаются и выключаются с большой скоростью.

Вольт-амперные характеристики светодиодов
На рисунке 1 показан график прямого напряжения для типичного светодиода на основе InGaAlP.

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика светодиода (реальная и модель в виде резистора, подключенного последовательно к источнику напряжения)

Прямое падение напряжения на p-n-переходе светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент –3,0…–5,2 мВ/K. Это одна из причин затруднений при параллельном включении светодиодов. Светодиод, нагретый сильнее всех, стремится потреблять больше тока, что приводит к еще большему его разогреву.

Рис. 2. При токе более 1 А эффективность светодиода ухудшается

На рисунке 2 показана относительная световая отдача (световой поток) как функция рабочего тока. Очевидно, что световая отдача практически линейно зависит от тока через диод и перестает расти только при более высоких значениях тока. Это значит, что при малых токах удвоение тока диода приводит к удвоению светоотдачи. Данное правило не является, однако, справедливым при больших токах, когда увеличение тока на 100% приводит к повышению светоотдачи лишь на 80%. Это важно, поскольку светодиоды работают от импульсных источников питания, которые могут подавать на светодиод значительную пульсирующую компоненту постоянного тока. Фактически ст

www.drive2.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о