1. Умови експлуатації
2. Електробезпека
3. Електромагнітна сумісність
4. Пусковий струм, ефективність
5. Захист від імпульсів великої енергії
6. Огляд моделей джерел живлення

Виробникові світлодіодних світильників необхідно володіти максимально повною інформацією про наявні у відкритому доступі джерелах живлення.

Джерело живлення є важливою складовою частиною світлодіодного світильника і безпосередньо впливає на умови його експлуатації, електробезпека, величину пускових струмів і пульсацій світлового потоку, електромагнітну сумісність, енергоефективність, надійність і вартість.

Умови експлуатації

Світильники зовнішнього освітлення знаходяться в найбільш жорстких умовах експлуатації. Однак вони повинні зберігати працездатність в широкому температурному діапазоні при безпосередньому впливі різних атмосферних опадів, твердих частинок (в даному випадку - пилу) і ультрафіолетового випромінювання сонця.

У разі використання модульного джерела живлення найбільш правильним варіантом його установки є розміщення із зовнішнього боку світильника в зоні, де відсутній додаткове тепло від працюючих світлодіодів. Справа в тому, що модульний джерело живлення розрахований на експлуатацію при наявності природної конвекції повітря, і якщо зазначений фактор відсутній, то джерело, як правило, неможливо експлуатувати на повній вихідний потужності - він перегрівається. Подібне часто відбувається, якщо джерело живлення розміщується в замкнутому просторі з малим об'ємом, де створюється додаткове тепло від працюючих світлодіодів.

При розміщенні джерела живлення з зовнішньої сторони світильника важливо, щоб джерело живлення володів необхідним класом захисту від зовнішніх факторів, що впливають (IP) і був працездатний в необхідному температурному діапазоні, т. Е. Джерело живлення повинен мати варіант конструктивного виконання, який визначається документом [1] .

На території Росії, згідно із зазначеним документом, є області помірного і холодного клімату. Тому, щоб джерела живлення для світильників зовнішнього освітлення могли без обмеження застосовуватися по всій території Росії, вони повинні мати виконання УХЛ1 (1.1). В цьому випадку робочий температурний діапазон становитиме -60 ... 40 ° С. Діапазон температури, що відповідає виконанню УХЛ1 (1.1), є дуже широким, і реалізація вироби, повністю відповідна вказаною виконання, може виявитися занадто дорогою, але в більшості випадків це не потрібно.

У нормативному документі [2] зазначено, що світлодіодний світильник для зовнішнього освітлення повинен проходити випробування у діапазоні температур навколишнього середовища -40 ... 40 ° С. Цей діапазон приблизно відповідає діапазону помірного клімату У1 (1.1) по [1]. Виходить цікавий нюанс: документ [2] як би обмежує застосування світлодіодних світильників територією, куди входить європейська частина Росії і південна частина Сибіру, ​​де, за великим рахунком, і зосереджено основне населення нашої країни.

Стійкість вироби до проникнення вологи і твердих частинок визначається класом захисту від зовнішніх факторів, що впливають (IP). Клас захисту пристрою можна знайти в документі [3].

Для електронних виробів, таких як джерела живлення, експлуатованих на відкритому повітрі, бажана ступінь захисту не нижче IP66. В принципі, можливе застосування і джерел з IP65, але з обов'язковими захисними заходами від впливу вологи, що утворюється всередині вироби при проходженні «точки роси» в момент зміни температури навколишнього середовища (лакування, заливка компаундом або герметизація з висушеним газом).

Електробезпека

Джерело живлення є пристроєм, безпосередньо підключається до первинної мережі 220/380 В / 50 Гц, тому від його схемотехнического і конструктивного рішення буде залежати електробезпека всього кінцевого виробу, а вона повинна бути в обов'язковому порядку забезпечена за відповідним класом. Вимоги до електробезпеки джерел живлення випливають з вимог до електробезпеки світильників, які можна знайти в [4]. Відповідно до вказаного нормативного документом за типом захисту від ураження електричним струмом світильники поділяються на три класи (I, II, III), які визначаються необхідної електричної міцністю ізоляції «вхід-вихід» і допустимими струмами витоку.

Виходячи з того, з якого класу електробезпеки розробляється світильник, при виборі джерела живлення слід звертати увагу на такий крок його параметр, як електрична міцність ізоляції «вхід-вихід» і / або «вхід-корпус», і, застосовуючи ті чи інші конструктивні рішення, Чи не погіршить в кінцевому виробі значення цього параметра.

Згідно з документом [4], допускається застосування джерел живлення і без гальванічної розв'язки (гальванически пов'язаних з мережею). У цьому випадку виконання вимог з електробезпеки ускладнюється, але їх можна забезпечити, якщо світлодіоди встановлюються на алюмінієву друковану плату з електричною міцністю ізоляції більше 1,44 кВ.

Гальванічно розв'язані джерела живлення з точки зору більш простої конструкції світильника на практиці виявляються краще.

Електромагнітна сумісність

Будь-які радіоелектронні пристрої, а джерело живлення є одним з таких пристроїв, не повинні при роботі робити істотного впливу друг на друга. Це регламентується правилами електромагнітної сумісності (ЕМС). Нормативні документи, які стосуються ЕМС, наведені в [5], [6], [7], [8], [9].

Тут зупинимося трохи докладніше на документі [5]. Цей документ виділяє все світлове обладнання в окремий клас (С) і, в залежності від споживаної активної потужності (менше або більше 25 Вт), встановлює допустимі рівні для гармонік струму, кратних основній частоті живильної електромережі (рисунок 1).

Мал. 1. Допустимі значення гармонік струму:
а) для пристроїв класу «С» менше 25 Вт і б) для пристроїв класу «С» більше 25 Вт.

Будь-які пристрої, що підключаються до первинної електромережі, не повинні «засмічувати» цю мережу. Під засміченням в даному випадку мається на увазі виникнення в мережі гармонік, кратних основній частоті (рисунок 2а). При підключенні будь-якого пристрою до мережі, наприклад, імпульсного джерела живлення через нелінійність пристрої в ній можуть виникнути гармоніки струму, які приведуть до спотворення форми синуса напруги мережі, з'являться реактивні струми. Наявність реактивних струмів змушує прокладати дроти з великим перетином, енергозбутових компаній повинні виділяти велику потужність - все це веде до додаткових витрат. Є ще один істотний аспект - перевантаження нульового провідника у трифазній системі електроживлення. Виникаючі в мережі непарні гармоніки, кратні третьої, в нульовому провіднику трифазної системи підсумовуються від кожної з фаз, і струм в цьому провіднику може перевищити величину, на яку він розрахований. Для того, щоб уникнути перерахованих наслідків, необхідно, щоб пристрої задовольняли вимогам документа [5].

Мал. 2. Форма споживаного струму (жовтий колір), гармоніки струму (фіолетовий колір), напруга мережі (блакитний колір)

З документом [5] пов'язано поняття коефіцієнта потужності (КП). КМ аналогічно поняттю Cos f, але Cos f застосовують, коли споживання струму з мережі носить гармонійний характер і спостерігається тільки зрушення фаз між напругою і споживаним струмом. Коефіцієнт потужності враховує не тільки зсув фаз, але і спотворення форми споживаного струму. В ідеальному випадку потрібно, щоб форма споживаного струму повторювала форму напруги живлення і співпадала з ним по фазі. Для цього в джерело живлення і вводиться схема корекції коефіцієнта потужності (ККП) (рисунок 2б).

Пусковий струм, ефективність

Зовнішнє освітлення має на увазі, як правило, досить велика кількість світильників, включених в одну лінію (групу), яка підключається до групового автоматичного вимикача. Імпульсні джерела живлення в більшості випадків мають підвищені пусковими струмами, і може статися так, що правильно обраний по номінальному робочій току груповий автоматичний вимикач буде розмикати ланцюг (спрацьовувати) при включенні групи світильників через що виникає пускового струму. Для усунення зазначеного ефекту можна, звичайно, застосувати автоматичний вимикач з іншою характеристикою (з більш високим відношенням струму, що протікає до номінального, наприклад «D»), але це не завжди допомагає, або зменшити кількість світильників в групі, що також не завжди можливо (наприклад , якщо лінія вже спроектована). Тому, найбільш правильним рішенням зазначеного ефекту буде варіант вибору джерела живлення з помірним значенням пускового струму.

Світлодіоди відносяться до класу енергозберігаючих джерел світла. Хоча вартість світлодіодних світильників неухильно знижується, але на сьогоднішній день вона ще досить висока. Економія на перетворенні електроенергії в джерелі живлення в кінцевому підсумку дозволяє знизити вартість світлодіодного світла і підняти загальну ефективність світильника. У світлодіодному світильнику бажано застосовувати джерела живлення з підвищеним значенням ККД. Це особливо актуально для джерел живлення зовнішніх світильників, які характеризуються високою потужністю (десятки і сотні Вт). В даному випадку бажано мати джерело живлення з ККД більше 90%.

Захист від імпульсів великої енергії

При грозовому розряді в електромережі можуть виникати перевантаження внаслідок того, що утворюються електромагнітні поля індукують підвищені напруги і струми в зовнішніх провідниках. Електромережа містить системи первинного придушення і ослаблення подібних перевантажень, але їх може не вистачити на увазі распределенности і розгалуженості мережі. Тому є важливим наявність захисту безпосередньо в пристроях, підключених до електромережі, що значно підвищує надійність всієї системи. Наявність такого захисту потрібно, наприклад, в джерелах живлення вуличного освітлювального обладнання. Вимоги викладені в нормативних документах [6] і [7] Ці документи визначають класи пристроїв по їх застосуванню і встановлюють вимоги до них при впливі будь-якої перешкоди.

Застосування у вуличному освітленні джерел живлення без вбудованого захисту вимагає додаткової установки різних зовнішніх елементів, що ускладнює монтаж і збільшує його вартість, тому краще використовувати джерела живлення з вбудованим захистом.

Огляд моделей джерел живлення

З огляду на все вищевикладене, можна сформулювати основні вимоги, що пред'являються до джерел живлення світлодіодних світильників зовнішнього освітлення.

Джерела живлення для світильників зовнішнього освітлення - це досить потужні вироби в діапазоні від декількох десятків до декількох сотень Вт; джерела живлення в обов'язковому порядку повинні мати ККМ. Умови експлуатації є досить жорсткими (температурний діапазон -40 ... 45 ° С), і потрібна підвищена захист від зовнішніх факторів, що впливають (IP65 / 66). При виготовленні джерела повинні застосовуватися матеріали, стійкі до ультрафіолетового випромінювання. Оскільки мова йде про великі споживаних потужностях, то бажано мати джерела з ККД більше 90% і помірним значенням пускового струму. Пред'являються підвищені вимоги по стійкості виробів до імпульсних перешкод підвищеної енергії. Вироби повинні мати високу надійність, так як ремонт / заміна вуличного світильника пов'язана з великими витратами, і, звичайно ж, джерела живлення повинні мати адекватну вартість.

Для коректного порівняння моделей джерел живлення вказаних на початку статті виробників виберемо моделі з однаковими вихідними параметрами, а саме - з вихідною потужністю 100 Вт і вихідним струмом 700 мА, як одні з найбільш затребуваних на ринку. Порівняння основних технічних параметрів обраних моделей наведено в таблиці 1, а зовнішній вигляд - на малюнку 3.

Мал. 3. Зовнішній вигляд істоÑ