Драйверы светодиодов компании HELVAR

В статье приведены основные технические характеристики и возможности драйверов свето­диодов финской компании Helvar.

В. Котигорошко

С первых дней своего основания (1921 г.) компа­ния Helvar (Финляндия) занималась торговлей меж­ду Финляндией и Польшей. Этим и объясняется то, что название компании «Helvar» состоит из первых букв названий столиц этих стран. В начале 1980-х гг. в ассортименте выпускаемой продукции появились электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), другими словами т. н. электронные балласты, а в по­следствии и управляемые ЭПРА, позволяющие ре­гулировать яркость люминесцентных ламп. Компа­ния Helvar принимала также активное участие в раз­работке и продвижении стандарта для цифровых систем управления освещением, получившего на­звание DALI (Digital Addressable Lighting Interface — стандартный цифровой протокол управления осве­щением). Использование этого стандарта позво­ляет реализовать управление каждым в отдельно­сти осветительным прибором в соответствии с по­требностями пользователя в каждой конкретной си­туации. В начале 2000 гг. компания Helvar предста­вила на рынке малоформатные ЭПРА с поперечным сечением всего 30×21 мм, которые вскоре стали промышленным стандартом.

LED-драйверы компании Helvar ориентированы на создание энергоэффективных, надежных, высо­кокачественных, профессиональных осветительных приборов. Предлагается большой выбор управляе­мых и неуправляемых драйверов светодиодов, ко­торые могут быть использованы для создания как сравнительно простого осветительного оборудова­ния, так и разветвленных многофункциональных си­стем освещения [1-6].

В настоящее время компания Helvar производит разнообразные драйверы светодиодов, в том числе широкую номенклатуру узкопрофильных (30×21 мм) LED-драйверов разной мощности. В статье рас­сматриваются неизолированные и изолированные узкопрофильные AC/DC-драйверы светодиодов.

Кроме стандартных изолированных драйверов компания Helvar предлагает также драйверы, отве­чающие рекомендациям стандарта по электробезопасности, которые предъявляются к способам за­щиты от поражения электрическим током электро­оборудования III класса защиты. Следует обратить внимание на то, что номер класса не определяет степень защищенности оборудования, а только устанавливает способ защиты от поражения электрическим током.

Подразумевается, что электрооборудование III класса рассчитано для работы от изолированного источника тока и в нем должна быть реализована т. н. система безопасного сверхнизкого напряжения (Safety Extra Low Voltage — SELV). Наличие системы SELV гарантирует, что выходное напряжение нико­гда не превышает определенное значение, а это позволяет реализовать более «открытый и гибкий дизайн» осветительных приборов. В LED-драйверах типа SELV приняты меры, которые гарантируют за­щиту от попадания высокого напряжения на внеш­ние или внутренние части оборудования, т.е. они за­щищены от опасного напряжения и при нормальных условиях эксплуатации пользователь может сопри­касаться с ними без риска поражения электриче­ским током. В настоящее время компания Helvar предлагает LED-драйверы типа SELV 120V и SELV 60V.

Основные технические характеристики узкопро­фильных неизолированных LED-драйверов даны в табл. 1. Все драйверы отличаются малогабаритным корпусом и высоким КПД.

Малогабаритные неизолированные LED-драйве­ры LL30HE-CC-300 (рис. 1) выходной мощностью до 30 Вт и током до 300 мА имеют размеры всего 190x30x21 мм. Эти драйверы можно рекомендовать для применения в устройствах дежурного освеще­ния [1].

Неизолированные драйверы светодиодов LL1x150-E-CC выходной мощностью до 150 Вт (рис. 2) соответствуют классу защиты электротехнического оборудования IP20, а также первому классу защиты от поражения электрическим током (т.е. предусмот­рена клемма защитного заземления корпуса), и ориентированы на применение в системах внутрен­него светодиодного освещения в супермаркетах, офисах, складских и торговых помещениях.

Основные технические характеристики LED- драйвера LL1x150-E-CC даны в табл. 2.

Срок службы драйвера — 100 тыс. ч, при темпе­ратуре окружающей среды 65 °C. При повышении температуры срок службы снижается (табл. 2).

Таблица 1. Основные характеристики неизолированных узкопрофильных LED-драйверов

Рис. 1. Драйверы светодиодов LL30HE-CC-300

Рис. 2. Неизолированные драйверы светодиодов LL1x150-E-CC

Таблица 2. Основные характеристики неизолированного LED-драйвера LL1x150-E-CC

В стандарте IEC 60050-191 срок службы опреде­ляется как продолжительность эксплуатации изде­лия или ее возобновления после капитального ре­монта до наступления предельного состояния, под которым подразумевается состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопусти­ма или нецелесообразна по причинам опасности, экономическим или экологическим.

Иными словами, срок службы — это время, в течение которого изделие работает должным обра­зом, прежде чем произойдет его износ и дальней­шая эксплуатация изделия будет попросту нецеле­сообразна. Как правило, при оценке срока службы любого изделия анализируются все механизмы из­носа и определяется самый критичный компонент системы, который может сделать ее неработоспо­собной.

В большинстве случаев в источниках питания электронных систем и драйверах светодиодов та­ким элементом является электролитический конденсатор. Степень высыхания электролита за­висит от рабочей температуры конденсатора. При­нято считать, что срок службы электролитического конденсатора снижается вдвое при каждом повы­шении рабочей температуры на десять градусов.

Вольтамперная нагрузочная характеристика приведена на рис. 3 (область наибольшей эффектив­ности выделена голубым цветом). Графики зависи­мости КПД и коэффициента мощности от уровня выходной мощности — на рис. 4 [2]. Драйверы обес­печивают номинальный выходной ток от 350 до 700 мА. В драйверах содержится встроенный активный кор­ректор коэффициента мощности (PF). При нагрузке 100% коэффициент PF > 0.98, КПД — до 96%.

Компания Helvar в документации на свои LED- драйверы в отличие от других производителей не приводит количественные показатели уровня отно сительной влажности. А для значения такого пара­метра как максимальная относительная влажность указывается «без выпадения конденсата». Т. е. ак­центируется внимание на том, что уровень относи­тельной влажности воздуха, в принципе, не имеет значения. Критично, если на корпусе появится влага, т. к. это может вызвать замыкание токопроводящих частей драйвера. Появление влаги (конденсата) за­висит не только от уровня влажности воздуха, но и от окружающей температуры, а точнее от ее изме­нения в процессе эксплуатации.

Рис. 3. Вольтамперная нагрузочная характеристика LED-драйвера LL1x150-E-CC

Таблица 3. Зависимость выходного тока LED-драйвера LL1x150-E-CC от сопротивления регулировочного резистора

Драйверы LL1x150-E-CC поддерживают режим работы со стабилизацией выходного тока в диапа­зоне входных напряжений 198…264 В переменного и 176…280 В постоянного тока. Кроме того, допус­кается работа при входном напряжении переменно­го тока 320 В на протяжении одного часа.

Рис. 4. Графики зависимости КПД и коэффициента мощности драйвера LL1x150-E-CC от уровня выходной мощности

Драйверы, в соответствии с рекомендациями стандарта EN61000-4-5, устойчивы к импульсам напряжения амплитудой 2 кВ (линия-земля), 1 кВ (линия-линия) и 4 кВ (IEC 61000-4-4). Конструктив­но драйверы выполнены в закрытом узкопрофиль­ном металлическом корпусе габаритными размера­ми 280x30x21 мм.

В драйвере предусмотрена возможность регу­лировки выходного тока и, соответственно, яркости свечения светодиодов, что осуществляется измене­нием сопротивления внешнего резистора (табл. 3).

Драйверы LL1x150-E-CC соответствуют рекомен­дациям основных европейских и международных стандартов по электромагнитной совместимости и безопасности (табл. 4).

Таблица 4. Стандарты, рекомендациям которых соответствуют LED-драйверы LL1x150-E-CC

Неизолированные драйверы светодиодов OL1x110-E-CC-350 выходной мощностью до 110 Вт (рис. 5) соответствуют классу защиты электротехни­ческого оборудования IP67, а также II классу защиты от поражения электрическим током (т.е. предусмотре­на двойная изоляция и защитное заземление корпуса не требуется) [3]. Эти драйверы ориентированы на применение в системах наружного светодиодного освещения самого разного назначения (складские по­мещения, уличное освещение и др.).

На рис. 6 приведены вольтамперная нагрузочная характеристика и графики зависимости КПД и коэф фициента мощности от уровня выходной мощности. Драйверы обеспечивают номинальный выходной ток 350 мА. Драйверы содержат встроенный активный корректор коэффициента мощности (PF). При нагруз­ке 100% коэффициент PF > 0.98, КПД — до 95%. Габа­ритные размеры — 250x40x23 мм.

Рис. 5. Неизолированные драйверы светодиодов OL1x110-E-CC-350

Рис. 6. Вольтамперная нагрузочная характеристика, графики зависимости КПД и коэффициента мощности от уровня выходной мощности

Драйверы OL1x110-E-CC-350 поддерживают режим работы со стабилизацией выходного тока в диапазоне входных напряжений 198…264 В пере­менного и 176.280 В постоянного тока. Срок служ­бы — 50 тыс. ч, при температуре корпуса 80 °C.

Характеристики некоторых LED-драйверов, ори­ентированных на применение в наружных системах освещения (IP67), даны в табл. 5.

Драйверы OL1x30-E-CV24 и OL1x75-E-CV24, со­ответственно, с выходной мощностью 30 и 75 Вт поддерживают режим работы со стабилизацией вы­ходного напряжения (24 В) в диапазоне входных на­пряжений 198…264 В переменного тока.

Драйверы OL1x50-E-CC-1050 и OL1x50-E-CC- 1400 с максимальной мощностью 50 Вт работают в режиме со стабилизацией выходного тока, соответ­ственно, на уровне 1.05 и 1.4 А. В этих драйверах реализованы способы защиты от поражения элек­трическим током, рекомендованные для электро­оборудования III класса (SELV 60V).

Параметры неизолированных узкопрофильных интеллектуальных LED-драйверов типа Active+ даны в табл. 6. Драйвер светодиодов LL1x23-80 Active+ выходной мощностью до 80 Вт и максимальным то­ком 350 мА (рис.7) соответствует классу защиты электротехнического оборудования IP20 [4]. Габа­ритные размеры драйвера — 280x30x21 мм, масса — 220 г. Его отличительная особенность — возмож­ность подключения внешнего датчика освещенно­сти (Active+ Sense), что позволяет в автоматическом режиме управлять уровнем светового потока све­тильника. Для электропитания этого датчика в драйвере содержится встроенный автономный источник питания.

На рис. 8 приведены нагрузочная вольтамперная характеристика и графики зависимости выходного тока от сопротивления внешнего резистора. Драй­вер обеспечивает выходной ток от 150 до 350 мА и содержит встроенный активный корректор коэффи­циента мощности (PF). При нагрузке 100% коэффи­циент PF > 0.98, КПД — 95% (макс.). При больших уровнях светового потока его регулирование осу­ществляется за счет изменения величины выходно­го тока (рис. 9). Такой метод регулирования получил название CCR (Constant Current Reduction). При низ­ких уровнях — используется ШИМ-модуляция вы­ходного тока с частотой 1.8 кГц (режим PWM).

Рис. 7. Неизолированный LED-драйвер LL1x23-80 Active+

Таблица 5. LED-драйверы для систем наружного освещения

Таблица 6. Неизолированные узкопрофильные LED-драйверы типа Active+

Рис. 8. Вольтамперная нагрузочная характеристика и графики зависимости выходного тока от сопротивления внешнего резистора

Рис. 9. Зависимость уровня яркости от выходного тока драйвера

Использование драйверов типа Active+ совмест­но с датчиками Active+ Sense позволяет выполнять регулировку светового потока светильников в авто­матическом режиме в зависимости от уровня есте­ственного освещения благодаря реализации функ­ции интеллектуального самообучения. Датчик типа Active+ Sense подключается непосредственно к драйверу, и, при этом нет необходимости в допол­нительной линии связи, используемой для управле­ния драйвером.

LED-драйверы типа Active+ обладают функцией интеллектуального самообучения и не требуют предварительной настройки, наличия вспомога­тельных контроллеров или линий управления.

В драйвере осуществляется управление свето­вым потоком в зависимости от присутствия людей в помещении и уровня естественного освещения.

Компактный датчик Active+ Sense габаритными размерами всего 32.4×15.5×4.5 мм содержит фото­элемент для определения уровня освещенности и пассивный инфракрасный детектор присутствия. Датчик подключается к драйверу с использованием гибкого соединительного кабеля (рис. 10).

Рис. 10. Вариант подключения датчика Active+ Sense

В процессе самообучения в течение 60…100 ч производится анализ окружающей обстановки (уровень естественного освещения, наличие распо ложенных рядом светильников и пр.). После этого в соответствии с реализованными алгоритмами вы­бирается наиболее оптимальный режим работы драйвера.

Светильники с драйверами типа Active+ можно использовать при модернизации осветительного оборудования в помещениях офисов, в коридорах, в офисах открытой планировки, подсобных поме­щениях и пр. Если в рабочей зоне светильника не обнаружено присутствие людей, происходит пере­ключение в энергосберегающий режим. Также в ав­томатическом режиме осуществляется регулирова­ние светового потока в зависимости от уровня есте­ственного освещения. В драйверах Active+ реализо­ван алгоритм поддержания постоянного светового потока (Constant Lumen Output — CLO), что гаранти­рует его постоянство на протяжении всего срока службы. С помощью мобильного приложения Active+ можно, в случае необходимости, внести кор­ректировки в режим работы любого светильника (рис. 11).

Рис. 11. Рабочее окно мобильного приложения Active+

Мобильное приложение Active+ предназначено для настройки параметров системы Helvar Active+. Для использования приложения необходим смарт­фон, работающий с операционной системой Android 4.0 (и выше) и имеющий светодиодную вспышку, а также светильник с драйвером типа Active+ и датчиком Active+ Sense. С помощью мо­бильного приложения Active+ пользователь может модифицировать параметры каждого светильника и, если необходимо, вносить изменения в его алго­ритм работы. Это начальный и энергосберегающий уровни светового потока, время задержки реагиро­вания на сигналы датчика присутствия, параметры отключения светильника в зависимости от уровня естественного освещения и пр. Для передачи ко­манд используется световой поток, генерируемый светодиодной вспышкой смартфона. Декодирова­ние осуществляется в светочувствительном датчике Active+ Sense, и далее код команды передается в драйвер Active+. Смартфон должен находиться на расстоянии не более 70 см от датчика Active+ Sense, светодиодная вспышка должна быть направлена на сенсор освещенности.

Таблица 7. Изолированные узкопрофильные драйверы светодиодов

Основные технические характеристики изолиро­ванных узкопрофильных драйверов светодиодов даны в табл. 7. Все драйверы отличаются малогаба­ритным корпусом и высоким КПД. Как правило, в драйверах предусмотрена возможность регулиров­ки выходного тока, что осуществляется изменением сопротивления внешнего резистора. Для измене­ния величины выходного тока (300 или 350 мА) в драйверах типа LL1x21-CC и LL1x38-CC-350/300 необходимо устранить перемычку, используя боко- резы/кусачки (рис. 12). В драйверах типа LL1x26-CC имеются независимые клеммы (300 mA и 350 mA) для подключения цепочки светодиодов. Регулиров­ка выходного тока в драйверах типа LL1x50-E-DA осуществляется с использованием интерфейса DALI.

Рис. 12. Вариант устранения перемычки

Исчерпывающую информацию о продукции финской компании Helvar можно найти в сети Ин­тернет по адресу www.helvar.com или в фирме VD MAIS — официальном дистрибьюторе Helvar в Украине.