Руководителям Обзоры, аналитика Светотехника Силовая электроника

5 ноября

AC/DC-преобразователи Mean Well для питания мощных светодиодов

ощные и сверхъяркие светодиоды постепенно начинают вытеснять привычные источники света (например, люминесцентные, галогенные и лампы накаливания). Высокая надежность, простота управления, малые габариты светодиодных светильников все больше привлекают дизайнеров и разработчиков новых систем освещения. Для питания светодиодных светильников во многих случаях удобнее всего использовать обычную сеть с переменным напряжением 220 В.

В то же время светодиоды — это низковольтные полупроводниковые приборы. К тому же, для их питания, обеспечивающего длительный срок службы, необходимо стабилизировать протекающий через них ток. Дело в том, что незначительные изменения прямого напряжения на светодиоде вызывают резкие скачки тока через светодиод. Это наглядно иллюстрирует рисунок 1, на котором в качестве примера приведены вольтамперные характеристики полноцветного RGBW (Red, Green, Blue, White — красный, зеленый, синий, белый) светодиода серии MC-E фирмы Cree.

Рис. 1. Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов

Буква W подчеркивает, что светодиоды этой серии обеспечивают и белое свечение. Кроме того, падение напряжения на светодиодах разных цветов довольно сильно различается. Например, прямое напряжение на красном светодиоде примерно в 1,5 раза меньше, чем у синего (или белого) или зеленого светодиода. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении светодиодов, т.к. при последовательном включении светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.

Еще одна очень важная причина, заставляющая питать светодиоды именно стабилизированным током — это зависимость светового потока от протекающего через светодиод тока. Эту зависимость используют при необходимости регулировки силы света светодиодного светильника или для получения различных цветовых оттенков свечения в полноцветных RGBW-светодиодах. Однако в большинстве случаев требуется стабильное равномерное свечение источника света. В качестве примера на рисунке 2 приведены зависимости светового потока для светодиодов разных цветов на примере серии MC-E компании Cree.

Рис. 2. Зависимости светового потока от прямого тока через светодиоды разных цветов

Из графика на рисунке 2 видно, что для изменения светового потока светодиодов серии MC-E в пределах 20—100% ток светодиода должен изменяться в диапазоне 100…350 мА.

 

Варианты питания мощных светодиодов

Рассмотрим особенности применения источников питания со стабилизированным выходным напряжением или стабилизированным выходным током для питания мощных светодиодов. Преимущества использования источников питания со стабилизированным током приведены на рисунке 3.

Рис. 3. Варианты схем включения мощных светодиодов

В простейшем случае применяют обычные источники питания со стабилизированным выходным напряжением, включив резистор последовательно для задания тока через светодиоды. Этот случай отличается низкой эффективностью и плохой стабилизацией тока, что нежелательно при использовании мощных светодиодов.
Второй вариант — подключение интегральной схемы драйвера светодиодов к выходу этого же источника питания (см. среднюю часть рисунка 3). Этот вариант, несомненно, лучше первого, но требует применения и установки дополнительного драйвера светодиодов, что усложняет конструкцию и повышает цену.

Для питания мощных светодиодов оптимален третий вариант с использованием AC/DC-преобразователей со стабилизированным выходным током (см. нижнюю часть рисунка 3), что позволяет отказаться от внешних компонентов (резистора или интегральной схемы драйвера светодиодов) и добиться простоты подключения светодиодов, удобства эксплуатации и снижения стоимости всей системы. Однако даже этому варианту присущи недостатки из-за ограниченности выбора мощности источников питания с токовым выходом.

На рисунке 4 показано матричное включение светодиодов из нескольких параллельно включенных цепей.

Рис. 4. Матричное включение светодиодов

При этом светодиоды с одинаковыми номерами включены параллельно. Матричное включение исключает гашение всей светодиодной цепочки при выходе из строя одного из светодиодов, т.к. ток протекает через параллельно включенные соседние светодиоды. Недостаток матричной схемы включения при подключении нескольких цепей светодиодов — необходимость подключения определенного количества последовательных цепей. Количество светодиодных цепей на рисунке 4 равно 18 (6,3/0,35 = 18).

К сожалению, не всегда возможно обеспечить матричное включение светодиодов: оно недопустимо, если светодиоды имеют разные цвета свечения и, как следствие, разные значения падения напряжения на светодиодах.

 

Источники питания Mean Well со стабилизированным выходным током

Номинальное значение прямого тока современных мощных светодиодов достигает 1750 мА (максимальный — до 2500 мА). Для питания таких светодиодов от сети 220 В/50 Гц нужны соответствующие модули питания (модульные AC/DC-драйверы, AC/DC-преобразователи). Компания Mean Well выпускает специализированные AC/DC-преобразователи со стабилизированным выходным током со следующими значениями: 350, 700, 1050, 1400 и 1750 мА.

Основные параметры источников питания Mean Well с токовым выходом приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. AC/DC-преобразователи Mean Well со стабилизированным выходным током

	Выходная мощность, Вт	Параметры выхода	Точность, %	Пульсации, мВ	КПД, %
LPC-20-350	20	350 мА при U = 3…48 В	5	200	83
LPC-20-700	20	700 мА при U = 3…30 В	5	200	83
LPC-35-700	35	700 мА при U = 9…48 В	5	200	85
LPC-35-1050	35	1050 мА при U = 9…30 В	5	200	85
LPC-35-1400	35	1400 мА при U = 9…24 В	5	200	85
LPC-60-1050	60	1050 мА при U = 9…48 В	5	200	87
LPC-60-1400	60	1400 мА при U = 9…42 В	5	200	85
LPC-60-1750	60	1750 мА при U = 9…34 В	5	200	87

AC/DC-преобразователи серии LPC имеют широкий диапазон рабочих температур –30…70°С. Кроме того, они имеют универсальный вход 90…264 В AC и встроенную защиту от повышенного входного напряжения до 300 В в течение 5 с. Необходимо учитывать, что указанный в таблице 1 стабилизированный выходной ток гарантируется только при суммарном падении напряжения на светодиодах в соответствующем диапазоне напряжений. Например, для LPC-20-350 выходной ток 350 мА гарантируется только при попадании в диапазон напряжения на нагрузке 3…48 В.

Источники питания серии LPC предназначены для уличного освещения, т.е. наружной установки. Поэтому их корпуса имеют степень защиты IP67: это полная защита от пыли при допустимом частичном или полном погружении в воду на глубину 15 см…1 м. По просьбе наших клиентов мы составили интегральную таблицу, которая позволяет наглядно сравнить между собой разные степени защиты IP (см. рис. 5).

Рис. 5. Расшифровка стандартов защиты электрооборудования IP (Ingress Protection)

Источники питания Mean Well для светодиодного освещения имеют высокую степень защиты от внешних климатических воздействий от IP64 до IP67. Все остальные источники питания этой компании обладают защитой по IP20.

 

Источники питания для мощных светодиодов

Компания Mean Well выпускает несколько серий источников питания для светодиодного освещения. Их основные параметры представлены в табли­це 2.

 

Таблица 2. AC/DC-преобразователи Mean Well для питания светодиодов

	Серия	Серия/мощность	ККМ**	Корпус	Герметизация компаундом	IP***	Диапазон рабочих температур,°С	Особенности
	HLG	HLG-100(H) HLG-120(H) HLG-150(H) HLG-185(H) HLG-240(H) HLG-300(H)	Есть	Металл	Есть	IP67	–30…70	• с буквой «Н» — вход 90…305 В AC • без буквы «Н» — вход 90…264 В AC • высокий КПД до 94% • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока
	CLG	CLG-60 CLG-100 CLG-150	Есть	Металл	Есть	IP67	–30…70	• высокий КПД до 91% • сертификаты UL/CUL/TÜV/CE • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока
	CEN*	CEN-60 CEN-75 CEN-100	Есть	Металл	Нет	IP66	–30…70	• высокий КПД до 91% • экономичный класс 2 для светодиодных источников питания • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока
	PLN	PLN-20 PLN-30 PLN-45 PLN-60 PLN-75 PLN-100	Есть	Пластик	Нет	IP64	–30…50	• сертификаты UL/CUL/TÜV/CE • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока (серия PLN-20 допускает регулировку только тока ограничения)
	PLC	PLC-30 PLC-45 PLC-60 PLC-75 PLC-100	Есть	Пластик	Нет	IP20	–30…50	• подключение входных и выходных проводов с помощью клемм • сертификаты UL/CUL/TÜV/CE • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока
	ULP	ULP-100 ULP-150	Есть	Металл (без крышки)	Нет	IP20	–30…70	• подключение входных и выходных проводов с помощью клемм • допустимо входное напряжение до 300 В AC в течение 30 с • допускается перегрузка по выходу до 300% в течение 30 мс
	PLP	PLP-20 PLP-30 PLP-45 PLP-60	Есть	Открытый (без корпуса)	Нет	IP20	–30…70	• низкая цена • открытое исполнение • возможность установки уровня ограничения выходного тока
	ELN	ELN-30 ELN-60 ELN-100	Нет	Пластик	Нет	IP64	–20…60	• опция «D = димминг» — управление выходом с помощью управляющего напряжения • опция PWM — управление выходом с помощью ШИМ
	LPC LPV	LPC-20 LPC-35 LPC-60 LPV-20 LPV-35 LPV-60	Нет	Пластик	Есть	IP67	–30…70	• LPV — Constant Voltage Mode — серия со стабилизированным выходным напряжением • LPC — Constant Current Mode — серия со стабилизированным выходным током
	LPH	LPH-18 LPHC-18	Нет	Пластик	Есть	IP67	–25…70	• LPH — Constant Voltage Mode — серия со стабилизированным выходным напряжением • LPHC — Constant Current Mode — серия со стабилизированным выходным током

В таблице 2 приведены как выпускаемые сейчас, так и перспективные серии, планируемые к производству в ближайшее время. Большинство источников питания для светодиодного освещения имеет рабочий диапазон температур –30…70°С, но необходимо обязательно учитывать зависимость выходной мощности от температуры, так как температурный диапазон полной выходной мощности всегда меньше указанного в таблице 2. Производитель приводит эти графики в документации для каждой серии AC/DC-преобразователей.

 

Сайт catalog.compel.ru — эффективный инструмент для выбора источников питания

Для быстрого поиска источников питания по заданным параметрам лучше всего воспользоваться сайтом catalog.compel.ru. На этом сайте представлено большинство электронных компонентов, поставляемых компанией «Компэл». Для параметрического поиска сначала нужно выбрать тип компонента. Например, для поиска источников питания для светодиодов необходим следующий путь: Модульные ИП → ИП для LED. В этом случае на сайте появится окно (см. рис. 6) с возможностью задания требуемых параметров.

Рис. 6. Окно поиска источников питания для светодиодов с возможностью задания конкретных параметров

Для параметрического поиска рекомендуется использовать программу для просмотра сайтов (обозреватель) Google Chrome. Работа в ней ускоряет поиск в несколько раз. Для поиска AC/DC-преобразователя с выходной мощностью 100 Вт от производителя Mean Well необходимо задать выходную мощность 100 Вт, бренд — MW, склад — «Только на складе». После задания этих параметров получим результаты поиска, показанные на рисунке 7.

Рис. 7. Результаты поиска источников питания для светодиодов компании Mean Well с выходной мощностью 100 Вт

Для ознакомления с возможностями поиска на catalog.compel.ru требуется нажать кнопку «Помощь» в левой верхней части главной веб-страницы этого сайта.

После выбора наименования подходящей по параметрам позиции открывается окно, в котором указано наличие на складе и цены компонента в зависимости от количества.
Вопросы по продукции и поиску на сайте catalog.compel.ru можно задать, написав письмо по адресу help@compel.ru.

Подробную информацию о рассмотренных в статье источниках питания можно найти на сайте производителя www.meanwell.com или запросить у официального дистрибьютора — компании «Компэл» www.compel.ru.

 

Литература

1. Источники питания для светотехники и светодиодных светильников//Новости электроники, №17, 2008.
2. Новые источники питания Mean Well. Год 2008//Электронные компоненты, №8, 2008.
3. Источники питания для светодиодных дисплеев и наружной световой рекламы//Электронные компоненты, №10, 2007.

Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Автор: Евгений Звонарев, инженер-консультант, ЗАО «Компэл»; Сергей Кривандин, техн. рук. отд. «Источники питания», ЗАО «Компэл»

Руководителям Обзоры, аналитика Светотехника Силовая электроника

Комментарии

Прокомментировать Представьтесь E-mail Пароль Неверно введен логин или пароль Заголовок Текст комментария Отправить