Драйверы светодиодов компании HELVAR

24.10.2023 |

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

 

 

Тип Мощность, Вт Ток, мА Габаритные размеры, мм IP кпд

(макс.), %

Наружное освещение, помещения с повышенной влажностью
OL1x110-E-CC-350 110 350 250x40x23 IP67 95
Неуправляемые внутри зданий
LL30-HE-CC-300 30 300 190x30x21 IP20 91
LL35-HE-CC-350 35 350 190x30x21 IP20 92
LL35-HE-CC-120-450 35 120-450 280x30x21 IP20 93
LLIxIO-42-E-CC 42 120-350 190x30x21 IP20 94
LL1x10-42-CC-350-700 42 350-700 230x30x21 IP20 91
LL65HE-CC-250-700 65 250-700 280x30x21 IP20 94
LL1x70-E-CC 70 350-700 280x30x21 IP20 91
LL1x23-80-E-CC 80 150-350 230x30x21 IP20 95
LL1x80-E-CC-350-700 80 350-700 280x30x21 IP20 94
LL1x110-E-CC-200-350 110 200-350 280x30x21 IP20 95
LL1x110-E-CC-350-700 110 350-700 280x30x21 IP20 95
LL1x150-E-CC 150 350-700 280x30x21 IP20 96
Управляемые внутри зданий
LL1x10-42-CR-DA 10-42 120-350 280x30x21 IP20 92
LL1x10-42-E-DA 42 120-350 280x30x21 IP20 93
LL1x70-E-DA 70 350-700 280x30x21 IP20 91
LL1x23-80-DA 80 150-350 280x30x21 IP20 95
LL1x80-DA-350-700 80 350-700 280x30x21 IP20 94
LL1x23-80-CR-DA 80 150-350 280x30x21 IP20 95
LL1x80-CR-DA 80 350-700 280x30x21 IP20 93
LL1x110-E-DA 110 350-700 280x30x21 IP20 95
LL1x110-CR-DA 110 350-700 280x30x21 IP20 95
LL1x150-CR-DA 150 350-700 280x30x21 IP20 96

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

 

Характеристика Значение
Вход
Диапазон входных напряжений, В 198-264 В переменного тока (0/50-60 Гц), 176-280 В постоянного тока
Входной ток, А 0.5…0.8
Коэффициент мощности PF (тип.) 0.98 при нагрузке 100%
Коэффициент гармоник (THD), не более, % 10
КПД (тип.), % 96 95
Ток утечки, не более, мА 0.3
Выход
Номинальный вых. ток, мА 350 700
Макс. вых. напряжение на х.х., В 257.350 128.214
Номинальная вых. мощность, Вт 122.5 150
Отклонение вых. тока, % 1НОМ ±5
Уровень пульсаций вых. тока, % 1НОМ ±2 (120 Гц)
Защита от КЗ и обрыва вых. цепи +
Регулирование тока +
Электромагнитная совместимость
Устойчивость к наносекундным импульсным помехам (IEC61000-4-4) 4 кВ
Устойчивость к выбросу напряжения (IEC61000-4-5) 1 кВ (L-N), 2 кВ (L-GND)
Надежность, окружающая среда, габаритные размеры
Срок службы, тыс. ч (при температуре) 100 (65 °C), 50 (75 °C), 25 (85 °C)
Диапазон рабочих температур, °С -25…50
Габаритные размеры, мм 280x30x21
Масса, г 254
Степень защиты от внешних воздействий IP20

 

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

 

R, Ом 0 220 470 820 1k 1,5k 2,2k 2,74k
1вых, мА 700 675 650 625 600 575 550 525
Код заказа T70000 N/A T70471 T70821 T70102 T70102 T70152 T70222
R, Ом 3,9k 5,6k 6,8k 10k 18k 39k Ж
1вых, мА 500 475 450 425 400 375 350
Код заказа T72741 T70392 T70562 T70682 T70103 T70183 N/A

 

 

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

 

Стандарт Описание
EN 61347-1 Lamp controlgear – Part 1: General and safety requirements

(Устройства управления лампами. Часть 1. Общие требования и требования безопасности)

EN 61347-2-13 Lamp controlgear. Part 2-13. Particular requirements for d.^ or а.с. supplied electronic controlgear for LED modules.

(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)

EN 61347, C5e Классы средств защиты от перегрева
EN61000-3-2 Electromagnetic compatibility (EMC). Part 3-2. Limits. Limits for harmonic current emissions (equipment input current 16 A per phase).

(Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 3-2. Нормы. Нормы эмиссии гармониче­ских составляющих тока (оборудование с входным током не более 16 А в одной фазе)

EN61000-3-3 Electromagnetic compatibility (EMC). Part 3-3. Limits. Limitation of voltage changes, voltage fluc­tuations and flicker in public low-voltage supply systems, for equipment with rated current 16 A per phase connected to the power supply network without special conditions.

(Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 3-3. Нормы. Ограничение изменений напряжения, колебаний напряжения и фликера в общественных низковольтных системах электроснабжения для оборудования с номинальным током не более 16 А (в одной фазе), подключаемого к сети электропитания без особых условий)

EN 55015 Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics of electrical lighting and similar equipment. (Нормы и методы измерения характеристик радиопомех электрического осветительного и аналогичного оборудования)
EN 61547 Electromagnetic compatibility of technical equipment. Immunity of equipment for general lighting purposes to electromagnetic disturbances. Requirements and test methods.

(Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость светового оборудо­вания общего назначения к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний)

EN 62384 DC or AC supplied electronic control gear for LED modules – Performance requirements.

(Устройства управления электронные с напряжением питания постоянного или переменного тока для модулей со светоизлучающими диодами. Требования к рабочим характеристикам.)

 

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

 

Тип Мощность, Вт Макс. ток, мА Габаритные размеры, мм IP КПД (макс.), % Диапазон рабочих температур, °C. Срок службы, тыс. ч
OL1x30-E-CV24 30 1250 131x42x34 IP67 87 -15.45 30
OL1x50-E-CC-1050 50 1050 300x40x23 IP67 89 -40.60 50
OL1x50-E-CC-1400 50 1400 300x40x23 IP67 88 -40.60 50
OL1x75-E-CV24 75 3125 155x50x32 IP67 88 -15.45 30
OL1x110-E-CC-350 110 350 250x40x23 IP67 95 -40.60 50

Таблица 6. Неизолированные узкопрофильные LED-драйверы типа Active+

 

Тип Макс. мощность, Вт Выходной ток, мА Габаритные размеры, мм IP КПД (макс.), % Диапазон рабочих температур, °C.
LL1x10-42Active+ 42 120-350 280x30x21 IP20 93 -20.50
LL1x23-80 Active+ 80 150-350 280x30x21 IP20 95 -20.50
LL1x80-350-700 Active+ 80 350-700 280x30x21 IP20 94 -20.50
LL1x110 Active+ 110 350-700 280x30x21 IP20 95 -20.50

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

 

Тип Мощность, Вт Выходной ток, мА Габаритные размеры, мм IP КПД (макс.), %
Изолированные неуправляемые LED-драйверы
LL1x21-CC 21 300/350 230x30x21 IP20 86
LL1x26-CC 26 300/350 230x30x21 IP20 >90
LL1x38-CC-350 38 350 230x30x21 IP20 88
LL1x38-CC-350/300 38 300/350 230x30x21 IP20 88
LL1x54-CC-350 54 350 230x30x21 IP20 89
Изолированные (SELV) неуправляемые LED-драйверы
LL25SE-CC-150-500 25 150-500 280x30x21 IP20 87
LL35SE-CC-250-850 35 250-850 280x30x21 IP20 88
LL2x25-E-CC 2×25 350-700 360x30x21 IP20 87
LL1x50-E-CC-700-1050 50 700-1050 280x30x21 IP20 90
LL1x50-E-CC 50 1050-1400 280x30x21 IP20 90
LL1x80-CC-1400-2100 80 1400-2100 360x30x21 IP20 89
LL2x35-E-CC 2×35 350-700 380x35x21 IP20 91
Изолированные (SELV) управляемые LED-драйверы
LL1x50-E-DA 50 1050-1400 360x30x21 IP20 86

 

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.