Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 22 августа
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Драйвер с активной коррекцией коэффициента мощности обеспечивает регулировку яркости светодиодных ламп

В статье обсуждаются проблемы построения драйверов светодиодных ламп, предназначенных для замены традиционных ламп накаливания и галогенных ламп. Рассматривается схема драйвера с активной коррекцией коэффициента мощности, которая позволяет реализовать регулировку яркости свечения светодиодных ламп, используя существующую осветительную инфраструктуру. Статья представляет собой перевод [1].

Корректно спроектированные драйверы светодиодов повышают надежность всей системы освещения

В статье обсуждаются вопросы построения оптимальной системы светодиодного освещения. Рассматриваются методы улучшения характеристик и повышения надежности драйверов светодиодов. Статья представляет собой авторизованный перевод [1].

Микросхемы драйверов Texas Instruments для систем светодиодного освещения

Секторы применения и фронт использования светодиодного освещения с каждым годом растут. По этой причине драйверы ярких белых светодиодов являются одними из самых востребованных на рынке электронных компонентов. Драйверы белых светодиодов выпускают десятки фирм. Техаs Instruments удерживает в данном секторе лидирующие позиции. Ассортимент продукции TI содержит широкий ряд светодиодных драйверов для различных приложений: внутренние и наружные источники освещения, подсветка дисплеев и клавиатур мобильной электроники, светодиодные фонари и вспышки, автомобильный свет, подсветка ЖК-панелей мониторов, телевизоров и ноутбуков. Данная статья знакомит с номенклатурой светодиодных драйверов TI, ориентированных на сектор светодиодного освещения.

 

8 ноября

Димминг светодиодных светильников с помощью источников питания

Одним из важных и неоспоримых преимуществ светодиодных светильников перед традиционными газоразрядными светильниками является возможность управления световым потоком. Причем управляемость — плавная. В светодиодном светильнике можно легко организовать плавное управление световым потоком (димминг) в автоматическом или ручном режиме в зависимости от каких-либо условий. Такими условиями могут быть, например, внешняя освещенность в зависимости от времени суток или меняющихся погодных условий, присутствие человека в освещаемой зоне, температура наиболее важных и критичных узлов самого светильника и т.п.



Г

де нужен димминг

Плавная регулировка световым потоком позволяет более полно использовать внешнюю освещенность, снизить затраты на потребляемую энергию, повышая тем самым общую энергетическую эффективность применения подобных систем освещения.

Системы освещения с возможностью димминга удобно применять для освещения автодорог и тоннелей.

Правильно организованное искусственное освещение дорог играет очень важную роль в повышении безопасности дорожного движения. Причем наряду с безопасностью движения требуется соблюдать и требования по энергосбережению при освещении этих объектов. Для обеспечения этих противоречивых требований реализуется автоматическое включение освещения при снижении естественной освещенности до 15…20 лк, отключение — при достижении 10 лк и при этом, в ночное время в определенные часы, когда интенсивность движения ослабевает, предусматривается возможность снижения уровня наружного освещения. Снижение уровня освещения возможно выключением части светильников, но не более половины из них. Если используются мачты с одним светильником на мачте, нарушается равномерность освещения дороги, что может быть неприемлемо. Правильным способом понижения освещенности является уменьшение светового потока каждого светильника до требуемого уровня, при этом выполняются нормы по энергосбережению и качеству освещения дорог.

При освещении тоннелей ситуация усложняется тем, что нужно, ко всему прочему, учитывать адаптивные способности человеческого глаза. Снаружи въезд в тоннель выглядит как черная дыра. Положение исправляется интенсивным наружным освещением, которое плавно уменьшается в переходной зоне въезда. В самом тоннеле реализуется равномерная освещенность с определенным уровнем. Перед выездом из тоннеля необходимо наоборот, повышать уровень освещенности для более безопасного для глаза перехода к дневному свету. Видно, что уровень освещенности зоны въезда-выезда тоннеля «привязан» к естественному внешнему освещению, которое меняется в очень широких пределах: день/ночь. При этих условиях случае очень удобно использовать сигнал с фотодатчика для плавного регулирования освещенности.

Применение систем с диммингом выгодно скажется и в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) при освещении подъездов, лестничных площадок и т.п. Сейчас применяются светильники на люминесцентных лампах и лампах накаливания, которые работают в круглосуточном режиме. Реально же освещение требуется всего в течение нескольких часов в сутки: когда человек находится в освещаемой зоне и при этом внешнего освещения недостаточно для обеспечения норм по минимальной освещенности. Для реализации адаптивного алгоритма работы светильника необходимо интегрировать в него датчики освещенности, присутствия, цепи управления яркостью, тогда при появлении человека либо плавно, либо мгновенно освещенность будет увеличиваться до требуемого уровня. Конечно, имеются схемотехнические решения, позволяющие регулировать световой поток и люминесцентных ламп, но частое включение-выключение этих ламп приводит к снижению срока службы, увеличению вероятности выхода из строя и требует дополнительных расходов, связанных с их более частой заменой, что экономически невыгодно. В отличие от люминесцентных ламп частое включение-выключение светодиодов не приводит к снижению срока службы и не понижает надежности системы.

Сергей Миронов

Инженер-консультант «Компэл» ОБЮ «Полупроводниковая светотехника». Окончил Рязанский радиотехнический институт по специальности «инженер-радиотехник». Работал инженером-разработчиком ОКБ «Рязанский радиозавод» и ведущим инженером в ООО НПФ «АЛЬФА-ИНТЕК».

Андрей Конопельченко

Инженер-консультант «Компэл». Окончил Волгоградский государственный университет по специальности «Радиофизика и электроника». Работал ведущим инженером-разработчиком импульсных источников питания.

Варианты управления яркостью свечения

Управлять яркостью свечения светодиодного светильника можно несколькими способами:

1. Изменяя количество светодиодов

2. Изменяя значение тока, протекающего через светодиоды

3. С помощью симисторного регулятора мощности (TRIAC диммера).

Первый способ управления практически не применяется, поскольку его реализация весьма дорога и низкоэффективна, поскольку некоторое количество светодиодов не будет использоваться в светильнике в течение всего срока его эксплуатации. Второй способ регулировки яркости светильника применяется достаточно широко, потому что является наиболее оптимальным с точки зрения удобства применения и выполнения требований директив по электромагнитной совместимости. Третий способ управления яркостью применяется в основном для бытовых нужд ввиду низкой стоимости, большого распространения симисторных регуляторов мощности и удобства интеграции в существующие системы освещения.

Применение источников питания с функцией димминга

Ведущие производители источников питания для светотехнических решений в своих разработках применяют два основных интерфейса управления выходным током (димминга): аналоговый и цифровой. Аналоговый интерфейс — это интерфейс управления, который позволяет изменять значение выходного тока при помощи управляющего напряжения. Цифровой интерфейс — это интерфейс управления, который позволяет изменять значение выходного тока при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Обобщенная схема светодиодного светильника с функцией управления представлена на рисунке 1.

Эта схема состоит из четырех основных блоков: источника питания со стабилизированным выходным током и встроенным интерфейсом управления, устройства управления, светодиодного модуля датчика Д. Для построения автономного светодиодного светильника необходим датчик на основе показаний которого светильник будет включаться/выключаться (датчик движения) или изменять яркость (датчик уровня освещенности). В качестве устройства управления можно применить готовые контроллеры от производителей Philips и Osram или разработать собственное устройство.

В таблице 1 приведены параметры источников питания с встроенными интерфейсами для управления выходным током (с диммингом).

Аналоговый интерфейс управления позволяет регулировать выходной ток (границу ограничения выходного тока)при помощи внешнего управляющего напряжения, которое подается на управляющие выводы источника питания. Управляющее напряжение изменяется в диапазоне от 1 до 10 В, что приводит к изменению выходного тока источника питания. Пример регулировочной характеристики приведен на рисунке 2. На графике по оси ординат отложены значения выходного тока в процентах от номинального значения, а по оси абсцисс — значения управляющего напряжения. Этот график не является общим для всех источников питания с аналоговым интерфейсом управления. Для каждого модуля питания регулировочная характеристика приведена в фирменном описании. В рассматриваемом примере подача максимального управляющего напряжения 10 В обеспечивает 95% значение выходного тока, 5 В на управляющем входе дают нам 45% выходного тока. Полностью выключить светодиодный светильник, питаемый этим источником, не получится: даже при минимальном управляющем напряжении 1 В выходной ток составит не менее 5% от номинала.

В некоторых случаях аналоговый интерфейс позволяет подключать внешний потенциометр. У разных производителей источников питания варианты подключения потенциометра различаются. Так, например, для моделей HLG-100H, HLG-120H, HLG-150H, HLG-185H, HLG-240H компании Mean Well внешний потенциометр подключается к выводам управления ADJ1(синий провод) и ADJ2 (белый провод), см. рис.3а. К источникам питания EUC-025SxxxDS, EUC-035SxxxDT, EUC-040SxxxDS, EUC-050SxxxDT, EUC-075SxxxDT, EUC-100SxxxDT, EUC-150SxxxDT, EUC-200SxxxDT компании Inventronics необходимо подключить резистивный делитель к выводам OUTPUT 10V (желтый провод), INPUT 1-10V (фиолетовый провод) и GND (зеленый провод), см. рис. 3б.

Модули питания с аналоговым интерфейсом широко применяются в системах освещения с автономным управлением: в системах уличного освещения, подъездного освещения, при освещении парковок и т.д.

Встроенный цифровой интерфейс позволяет управлять значением выходного тока источника питания при помощи широтно-импульсной модуляции (рис. 4). На сигнал управления накладывается следующие ограничения:

– амплитуда сигнала управления должна быть не более 10 В,

– частота управляющего сигнала выбирается из диапазона 100 Гц…3 кГц,

– длительность импульса управления должна быть не меньше 10% от периода следования импульсов.

Соответствие между значением длительности и выходным током можно найти по регулировочной характеристике. Частный случай регулировочной характеристики приведен на рисунке 5. По оси ординат отложены значения выходного тока в процентах от номинального значения, а по оси абсцисс — значения скважности импульсов.

Источники питания с цифровым интерфейсом применяются обычно в светильниках с централизованным управлением: в системах архитектурной подсветки зданий или внутренней подсветки помещений.

Рис. 1. Схема светодиодного светильника с функцией управления яркостью (диммингом)
Рис. 2. Управляющая характеристика источника питания с диммигом (на примере ELN-30-xxD)
Рис. 3. Схемы подключения внешнего потенциометра к аналоговому интерфейсу: а) источников питания Mean Well, б) источников питания Inventronics

Таблица 1. Источники питания для светодиодной техники с интерфейсом управления

Наименование*

Производитель
(краткое наименование)

Мощность, Вт

Корректор
коэффициента мощности

Диапазон рабочих
температур, °C

Аналоговый интерфейс

EUC-025SyyyDS

Inventronics (INVENT)

25

Есть

-20…70

ELN-30-xxD

Mean Well (MW)

30

Нет

-20…60

EUC-035SyyyDT

Inventronics (INVENT)

35

Есть

-35…55

EUC-040SyyyDS

Inventronics (INVENT)

40

Есть

-20…60

EUC-050SyyyDT

Inventronics (INVENT)

50

Есть

-35…55

ELN-60-xxD

Mean Well (MW)

60

Нет

-20…60

EUC-075SyyyDT

Inventronics (INVENT)

75

Есть

-35…70

EUC-100SyyyDT

Inventronics (INVENT)

100

Есть

-35…65

EUC-150SyyyDT

Inventronics (INVENT)

150

Есть

-35…70

EUC-200SyyyDT

Inventronics (INVENT)

200

Есть

-35…70

Цифровой интерфейс

ELN-30-xxP

Mean Well (MW)

30

Нет

-20…60

ELN-60-xxP

Mean Well (MW)

60

Нет

-20…60

Аналоговый и цифровой интерфейсы в одном модуле

LPF-40D-xx

Mean Well (MW)

40

Есть

-40…70

LPF-60D-xx

Mean Well (MW)

60

Есть

-40…70

HLG-100H-xxB

Mean Well (MW)

100

Есть

-40…70

HLG-120H-xxB

Mean Well (MW)

120

Есть

-40…70

HLG-150H-xxB

Mean Well (MW)

150

Есть

-40…70

HLG-185H-xxB

Mean Well (MW)

185

Есть

-40…70

HLG-240H-xxB

Mean Well (MW)

240

Есть

-40…70

* Вместо «yyy» подставляется значение выходного тока в миллиамперах. Вместо «xx» подставляется значение выходного напряжения в вольтах.

Рис. 5. Регулировочная характеристика источника питания с ШИМ-управлением (на примере ELN-30-xxP)

Применение традиционного симисторного диммера

Ручное управление током светодиодов, и, соответственно, яркостью светодиодного светильника можно осуществить с помощью симисторного регулятора (TRIAC диммера). Они широко применяются в быту для регулирования яркости ламп накаливания. Удобно интегрировать светодиодные светильники общего освещения или интерьерной подсветки в существующие системы освещения с уже установленными диммерами. Однако надо иметь в виду, что не все импульсные источники питания светодиодных светильников, и, соответственно, не все светодиодные светильники (светодиодные лампы) могут работать с симисторным регулятором. Возможность такой совместной работы должна быть заявлена производителем источника питания или производителем светодиодного светильника и на это необходимо обращать особое внимание.

Источники питания для светодиодов с возможностью работы от симисторного регулятора имеются в линейке продукции компании AcTEC (рис. 6, табл. 2).

Регулируемый источник питания светодиодов включается в сеть через диммер (рис. 6б). Регулировка тока светодиодов происходит за счет подключения источника питания к сети на определенный промежуток времени в течение каждого полупериода сетевого напряжения (рис. 7). В момент подключения источника к сети во входной цепи образуется короткий импульс тока повышенной амплитуды, значение которого снижается до момента, когда полуволна сетевого напряжения уменьшается до минимальной величины и источник отключается. Возникновение импульса тока сопровождается переходным процессом. Среднее значение тока в цепи светодиодов за период будет меньше номинального значения тока источника питания. Оно определяется временем подключения источника к сети. Такой режим работы приводит к тому, что выходной ток светодиодов имеет пульсации с удвоенной частотой сети 100 Гц и соответственно, световой поток также может иметь пульсации с этой частотой, хотя человеческий глаз может их не замечать.

Каскад коррекции коэффициента мощности (ККМ), задача которого заключается в поддержании формы тока в первичной цепи источника питания в соответствии с формой напряжения, не выполняет свою задачу в источнике питания в полной мере. Форма напряжения, поступающего на вход источника, зависит от угла открытия симисторного регулятора и отличается от синусоиды в первичной сети. При выборе диммера для подобных источников питания необходимо обращать внимание на минимальное и максимальное значение регулируемой мощности, чтобы мощность нагрузки попадала в этот диапазон.

Наличие импульсов тока повышенной амплитуды и переходных процессов в момент подключения источника к сети в каждый полупериод ведут к снижению общего КПД системы и ухудшению электромагнитной совместимости, что иногда требует применения входного фильтра и подхода к выбору его параметров.

Основным преимуществом метода ручной регулировки яркости с помощью TRIAC диммера является его простота и невысокая стоимость реализации.

Рис. 6. Источник питания и симисторный регулятор: а) внешний вид источника питания АсTEC, б) схема подключения

Таблица 2. Источники питния AcTEC, применяемые совместно с симисторными регуляторами

Наименование

Выходная мощность, Вт

Выходной ток, мА

Выходное
напряжение, В

Коэффициент мощности

Температурный диапазон,°С

Габаритные размеры, мм

DIM350mA/8W

8

350

12…24

0,8

-20…50

113×44×28

DIM350mA/12W

12

350

15…32

0,8

-20…50

113×44×28

DIM500mA/8W

8

500

9…16

0,8

-20…50

113×44×28

DIM500mA/16W

16

500

15…32

0,8

-20…40

113×44×28

DIM700mA/8W

8

700

9…12

0,8

-20…50

113×44×28

DIM700mA/16W

16

700

9…24

0,8

-20…40

113×44×28

 

Рис. 7. Формы напряжения и тока на входе источника питания после симисторного регулятора

Заключение

В светодиодных светильниках сравнительно просто реализовать димминг, т.е. управления яркостью свечения. Это позволяет более экономно расходовать энергоэнергию; создавать необходимые сценарии освещенности в помещении или вне его в зависимости от условий и требований конкретного приложения. Это освещение автодорог, тоннелей, автостоянок, архитектурная, интерьерная подсветка, освещение лестниц и подъездов домов.

Выбрать соответствующий задаче источник питания для светодиодного светильника можно на сайте www.catalog.compel.ru в разделе «ИП для LED», где приведены технические параметры, реализован параметрический поиск, показаны цены и наличие на складе в Москве.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Сергей Миронов, s.mironov@compel.ru; Андрей Конопельченко, avkon@compel.ru



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты