Обзор источников питания Mean Well для светодиодного применения

В чем основное отличие источников питания (ИП) Mean Well для светодиодного применения от обычных импульсных ИП? Для ответа на этот вопрос кратко рассмотрим два основных режима работы этих устройств: с постоянным напряжением и с постоянным током.

ИП с постоянным напряжением обеспечивают постоянное выходное напряжение при любом токе нагрузки, не превышающем максимально допустимое значение. Если нагрузка больше, ИП переходит в режим ограничения тока, который является защитным, при этом, как правило, значение максимального тока выдерживается с ощутимым разбросом, а его подстройка не предусматривается. Кроме того, в этом режиме могут не выдерживаться требования к параметрам источника питания.

ИП с постоянным током обеспечивают постоянный выходной ток в диапазоне от минимального до максимального значения выходного напряжения. Это, в свою очередь, обеспечивает стабильное (без мерцаний) свечение светодиодов. Максимальное и минимальное значения выходного напряжения определяются схемотехникой источника питания. Если сопротивление нагрузки слишком велико, то ИП переходит в режим ограничения напряжения.

Большинство светодиодных ИП Mean Well предназначены для работы в совмещенном режиме «ток+напряжение». Это означает, что они могут работать как в режиме источника напряжения, выдавая постоянное напряжение, так и в режиме источника тока — в зависимости от нагрузки. В любом из этих режимов ИП имеет стабильные параметры, которые выдерживаются с высокой точностью (рис. 1). Таким образом, ИП Mean Well подходят для питания различных светодиодных устройств.

Рис. 1. Типичная выходная характеристика светодиодных ИП Wean Well

С развитием светодиодных технологий в России и появлением новых нормативных документов, регламентирующих требования к осветительным приборам, ужесточились требования и к ИП. С октября 2011 г. вступило в силу постановление Правительства РФ «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения», определяющее ряд требований к световой отдаче (энергоэфективности) и коэффициенту мощности источников света. Так, для осветительных устройств наружного освещения энергоэффективность при использовании светодиодов или светодиодных ламп с 1 июля 2012 г. должна быть не менее 60 лм/Вт, а в отношении осветительных устройств внутреннего освещения общественных и производственных зданий — не менее 50 лм/Вт. Относительно коэффициента мощности источников света определены следующие нормы: для светодиодных ламп ненаправленного света, модулей светодиодных источников в составе осветительного прибора мощностью 5–25 Вт — не менее 0,7, более 25 Вт — не менее 0,85.

Источники для внешнего и внутреннего освещения

Таким образом, с появлением новых нормативных документов для осветительных приборов появилась необходимость пересмотра линейки ИП. Как никогда стали необходимы устройства со встроенным активным корректором мощности и обладающие высоким коэффициентом полезного действия. Компания Mean Well предложила ряд новых серий ИП, обладающих данными свойствами, и на текущий момент продолжает развитие в данном направлении. Кроме того, производителем учитываются растущие потребности потребителей в определенных типах ИП, обусловленные конструктивными особенностями конечных изделий.

Источники питания для работы в режиме постоянного тока

Для задач внутреннего и внешнего освещения можно выделить две группы ИП, предназначенных для работы в режиме постоянного тока: одноканальные с широким диапазоном выходных напряжений и многоканальные.

Одноканальные ИП с широким диапазоном выходных напряжений

Основное отличие данных ИП — высокие значения выходных напряжений (до нескольких сотен вольт). Они могут использоваться для питания светодиодных цепочек большой длины, которые часто применяются в системах светодиодного освещения. Использование длинных светодиодных цепочек позволяет не производить сортировку светодиодов по суммарному падению напряжения в одной цепочке, в отличие от систем с использованием нескольких коротких светодиодных цепочек, подключенных параллельно. Однако в случае проблем с одним из диодов из строя выходит вся цепочка. Это также необходимо учитывать при разработке конструкции. К данному типу относятся ИП серий HVGC, HLG-60H-C, HLG-80H-C (таблица). Они являются источниками тока и имеют широкие диапазоны выходных напряжений. Например, HVGC-100-350A при стабилизированном выходном токе 350 мА имеет диапазон выходных напряжений 29–285 В. Представители всех серий имеют двухступенчатый корректор мощности и обладают возможностью подстройки выходного тока с помощью встроенных потенциометров либо с помощью внешнего сигнала, ШИМ или резистора.

Многоканальные источники питания

К данному типу относятся источники тока серии LDV-185. Они имеют несколько выходов, обеспечивающих постоянный ток в 350 мА (12 каналов) или 700 мА (6 каналов), и могут быть эффективно использованы для питания нескольких цепочек светодиодов, подключенных по схеме, представленной на рис. 2. Такое подключение за счет независимой стабилизации тока в каждом канале обеспечивает равномерность распределения токов между цепочками светодиодов.

Рис. 2. Схема подключения светодиодов с помощью ИП серии LDV-185

Источники питания для работы в совмещенном режиме «ток+напряжение»

ИП данного типа могут быть эффективно использованы при последовательно-параллельном подключении светодиодов (рис. 3, 4). Учитывая, что максимальное выходное напряжение данных источников составляет 54 В, можно подключать не более 16 светодиодов в одну цепочку, но при этом количество параллельно подключенных цепочек ограничено только максимальным выходным током источника питания.

Рис. 3. Последовательно-параллельное подключение светодиодов без использования светодиодных драйверов

Показанные на рис. 3 и 4 схемы подключения имеют свои преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при использовании в той или иной конструкции. Например, схема, приведенная на рис. 3, позволяет упростить конструкцию и минимизировать затраты, однако при этом возможна неравномерность распределения токов между цепочками светодиодов, что повлияет на срок их службы, а также приведет к различной яркости свечения. Чтобы избежать указанных проблем, необходимо сортировать светодиоды для достижения одинакового падения напряжения в одной цепочке. Схема, приведенная на рис. 4 (с использованием светодиодных драйверов), обеспечивает равномерность распределения токов между цепочками светодиодов, в этом случае исключается влияние дефектов в одной из цепочек на другие цепочки. Однако конструкция при данной схеме подключения будет более сложной и, соответственно, будет иметь более высокую цену.

Рис. 4. Последовательно-параллельное подключение светодиодов с использованием светодиодных драйверов

ИП, работающие в режиме «ток+напряжение», дополнительно можно разделить по ряду признаков, которые рекомендуется учитывать при выборе устройства для того или иного применения:

• ИП в корпусе с одноступенчатым корректором мощности (серии PCD, PLD, PLC (кроме 100 Вт), PLN (кроме 100 Вт), CEN, CLG-60) конструктивно более просты, однако обладают худшими показателями по шумам и пульсациям.
• ИП без корпуса с одноступенчатым корректором мощности (серия PLP) также более просты по конструкции и имеют более высокие шумы и пульсации по сравнению с аналогами, однако существенно выигрывают в цене.
• ИП в корпусе с двухступенчатым корректором мощности (серии HLG, HSG, HVG, CLG-100/150, ULP, HLN, LPF, PLN-100, PLC-100) имеют более сложную конструкцию. В некоторых из серий предусмотрена возможность регулировки выходного тока с помощью внешнего сигнала, ШИМ или резистора.
• ИП без корпуса с двухступенчатым корректором мощности (серия HLP) имеют более сложную конструкцию по сравнению с серией PLP, но обеспечивают стабильный световой поток за счет низких значений шумов и пульсаций.

Декоративное освещение и архитектурная подсветка

Для декоративного освещения и архитектурной подсветки выдвигаются менее жесткие требования по светоотдаче и коэффициенту мощности, чем для внешнего и внутреннего освещения, поэтому здесь можно использовать ИП без встроенного корректора мощности. Однако в большинстве случаев важное значение имеет степень защиты от прямого воздействия негативных факторов окружающей среды (влага, высокие/низкие температуры, пыль и пр.). Среди продукции Mean Well для данного применения можно выделить группы ИП, работающих либо в режиме постоянного тока, либо в режиме постоянного напряжения. К первым относятся серии LPC, LPHC, APC. Это недорогие ИП, имеющие степень защиты IP67 (кроме серии APC) и стабилизированные выходные токи 350–1750 мА. В режиме напряжения работают ИП серий ELN, LPH, LPV, APV. Для эффективного применения данных источников в светодиодных системах с целью исключения неравномерности свечения светодиодов подключение желательно осуществлять через светодиодные драйверы, обеспечивающие стабилизацию выходного тока. Обычно в светодиодной системе используется несколько светодиодных цепочек. В таком случае для наилучшей стабилизации тока можно использовать раздельные драйверы для каждой цепочки (рис. 4). Компанией Mean Well разработано несколько серий DC/DC- драйверов, обеспечивающих требуемые стабилизируемые выходные токи — LDD-L(W) и LDD-H(W).

В планах производителя — расширение линейки ИП с широким диапазоном выходных напряжений, а также выпуск новых серий ИП с цифровым адресным интерфейсом освещения (Digital Addressable Lighting Interface) — LCM-40DA/60DA.