Питание светодиодных светильников ЖКХ


PDF версия

Популярная отрасль внедрения светодиодных светильников — жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ). К источнику питания предъявляются различные требования в зависимости от места установки светильника. В статье приводятся параметры и особенности источников питания компании Mean Well для светодиодных светильников ЖКХ, а также пример расчета и выбора.

Светодиодное освещение активно вытесняет традиционные источники света практически из всех областей применения. Это явление обусловлено высокой надежностью, низким энергопотреблением, большим сроком эксплуатации, удобством применения и гибкостью светодиодных решений по сравнению с традиционными светильниками.
Одной из популярных областей применения светодиодов являются осветительные системы ЖКХ. Активность в этом сегменте обусловлена достижением максимального экономического эффекта от применения светодиодных осветительных приборов.
Выделим основные объекты освещения, которые относятся к жилищно-коммунальному хозяйству:
– лестничные площадки и пролеты жилых домов и офисных центров (см. рис. 1);
– освещение служебных помещений жилых домов и муниципальных учреждений;
– уличное освещение входов в подъезды домов и муниципальных учреждений (см. рис.1 б);
– уличное освещение фасадов домов и муниципальных учреждений;
– подсветка информационных надписей на улицах городов.

 

а)
б)
Рис. 1. Применение светодиодных светильников ЖКХ: а) освещение лестничного пролета [1]; б) вход в подъезд [2]

 

Требования к светильникам и источникам питания

Рассмотрим требования к светодиодным светильникам ЖКХ и источникам питания для них.
Для применения в составе светильника ЖКХ требуется источник питания мощностью единицы-десятки ватт. Необходимость в корректоре коэффициента мощности (ККМ), требования к коэффициенту пульсаций и диапазон рабочих температур определяются местом установки светильника.
Отечественный стандарт ГОСТ 51317.3.2-2006 «Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний» (зарубежный аналог — EN-61000-3-2) устанавливает требования к допустимому уровню гармоник тока в сети для оборудования разных классов, в т.ч. класса C («Светотехника»). Из этих требований следует, что источник питания светодиодного светильника должен иметь встроенный ККМ, начиная с мощности 25 Вт и выше. Светодиодные источники питания могут быть построены по однокаскадной или двухкаскадной схемам ККМ. Источники питания с однокаскадным ККМ (с совмещенным PFC-PWM-контроллером) имеют на выходе высокий уровень шумов и пульсаций, что приводит к фликеру (пульсациям света), а это может быть неприемлемо в помещениях, где постоянно находятся люди, например, в комнате консьержей.
Требования к допустимому уровню фликера содержатся в СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» и СанПиН 2.2.2/2.4.2620-10
«Гигиенические требования к персональным электронно-вы­числи­тельным машинам и организации работ». Рассматривая требования этих документов, разработчик светодиодного светильника для внутренней установки должен обеспечить не более 5% пульсаций света светодиодного светильника, предназначенного для помещений с мониторами и/или компьютерами, ведь в комнате консьержа могут быть установлены мониторы видеонаблюдения.
Источники питания с двухкаскадной схемой имеют низкий уровень шумов и пульсаций, но несколько дороже.
В случае применения источника питания с однокаскадным ККМ уменьшить уровень пульсаций света до приемлемой величины можно с помощью конденсаторов, подключенным непосредственно перед светодиодами. Эта мера несколько ухудшает значение коэффициента мощности источника питания в составе светильника. Грамотный инженер найдет компромисс между уровнем пульсаций и стоимостью конечного изделия.
При установке светодиодных светильников внутри помещений источник питания может быть выполнен без защиты от внешних воздействий (IP20) и иметь относительно узкий температурный диапазон –10…60°C. Если же светильник предназначен для применения под открытым небом (козырек подъезда, освещение прохода между корпусами), тогда его источник питания, как правило, должен быть защищен от проникновения пыли и влаги по IP64…IP67 и обладать широким диапазоном рабочих температур как минимум –30…60°C.
Поскольку спектр задач, которые решают светодиодные светильники для ЖКХ, весьма разнообразен, требуется широкая линейка источников питания, соответствующих различным требованиям к электрическим и климатическим параметрам:
– высокое значение КПД;
– высокое среднее время наработки на отказ;
– электрическая прочность изоляции вход-выход не менее 3,75 кВ переменного тока;
– широкий диапазон рабочих температур;
– различная степень защиты от внешних воздействий в зависимости от места установки светильника.
Источники питания Mean Well соответствуют перечисленным требованиям и имеют ряд дополнительных функций, которые позволяют реализовать систему питания осветительного прибора эффективно и просто. Варианты серий и основные технические параметры источников питания до 30 Вт для светодиодных светильников ЖКХ приведены в таблице 1.

Таблица 1. Источники питания Mean Well для светодиодных светильников ЖКХ

Внешний вид

Серия

Мощность, Вт

Выходной ток, мА

(в зависимости от модели)

Размеры корпуса, мм

Особенности

LPC-20

20

350, 700

118×35×26

Бюджетная цена

Степень защиты IP67

Высокий КПД

Удобный монтаж (винты, саморезы)

LPC-35

35

700, 1050, 1400

148×40×30

PLN-20

20

420, 550, 800, 1100, 1600

149×39×28

ККМ

Степень защиты IP64

Подстройка выходного тока

Высокий КПД

Удобный монтаж (винты, саморезы)

PLN-30

30

630, 840, 1120, 1250, 1500, 2000, 2500, 3300

145×47×30

PLP-20

20

420, 550, 800, 1100, 1600

140×32×22

Встраивается внутрь корпуса светильника

Бюджетная цена

ККМ

Подстройка выходного тока

Высокий КПД

PLP-30

30

630, 1300, 2500

102×51×27

PCD-16

16

350, 700, 1050, 1400

84×57×30

Для внутренней установки (IP20)

ККМ

Низкий пусковой ток

Диммирование

Высокий КПД

Удобный монтаж (винты, саморезы)

PCD-25

25

350, 700, 1050, 1400

84×57×30

PLD-25

25

350, 700, 1050, 1400

84×57×30

Для внутренней установки (IP20)

ККМ

Низкий пусковой ток

Высокий КПД

Удобный монтаж (винты, саморезы)

 

Входы в подъезды

Значительная доля светильников ЖКХ требуется для освещения входов в подъезды жилых домов и муниципальных учреждений. Светильники, устанавливаемые снаружи здания, должны работать при низких температурах и иметь высокую степень защиты от внешних воздействий. Условия эксплуатации светильника подразумевают, что источник питания работает в диапазоне температур –30…60°С или шире, а степень защиты от внешних воздействий не менее IP67. Напомним, что степень защиты IP67 имеет прибор с полной защитой от проникновения пыли и влаги и даже допускающий частичное или полное погружение в воду на глубину 15 см…1 м.
Самыми популярными источниками питания, которые применяются в светильниках такого типа, являются AC/DC-преобразователи LPC-20 и LPC-35 [3] в герметичном по IP67 пластиковом корпусе, работающие в широком диапазоне температур–30…70°C. Основная особенность модулей LPC — стабильный выходной ток. Выпускаются модели с выходными токами 350, 700, 1050 и 1400 мА. Источники питания LPC-20 и LPC-35 имеют универсальный вход переменного тока в диапазоне 90–264 В, ограничение пускового тока, мягкий старт. Кроме того, встроенная защита от внезапных изменений напряжения в нестабильных линиях переменного тока позволяет им выдержать скачок входного напряжения 300 В в течение 5 с. Стандартные функции включают комплекс защит от короткого замыкания, перегрузки и превышения напряжения на выходе. Электрическая прочность изоляции вход-выход составляет 3 кВ переменного тока. КПД источников питания серии LPC-20 и LPC-35 достигает 86%.
Изделия сертифицированы или соответствуют международным стандартам по электрической безопасности и электромагнитной совместимости.

Служебные и подвальные помещения

Климатические требования к светильникам служебных вспомогательных и подвальных помещений занимают промежуточное положение между требованиями к уличному и внутреннему освещению. Это связано с тем, что, с одной стороны, светильник располагается внутри здания, а с другой стороны — в этом помещении обычно высокая влажность и может быть довольно низкая температура.
Для построения светильников этой области применения хорошо подходят источники питания серии PLN в пластмассовом корпусе со степенью герметизации IP64 [4]. Наиболее востребованными являются модули PLN-20 и PLN-30 мощностью 20 и 30 Вт, соответственно. Они имеют универсальный вход 90…265 В переменного тока и встроенный корректор коэффициента мощности. Подключение входной сети и нагрузки осуществляется с помощью входного и выходного кабелей 18AWGx2 длиной 30…32 см в зависимости от модели. В серии PLN-20 и PLN-30 имеются модули с выходным напряжением 12, 15, 20, 24, 27, 36, 48 В и выходными токами 630…3300 мА, работающие в широком диапазоне температур –30…70°C.

Лестничные площадки и служебные помещения

Светодиодные светильники, предназначенные для осветительных систем лестничных площадок  и пролетов, должны быть экономичными, безопасными, удобными в эксплуатации, а также иметь встроенную функцию управления световым потоком.
Эти требования накладывают свой отпечаток на следующие электрические и климатические параметры источника питания:
– высокое значение КПД;
– наличие ККМ;
– диапазон температур не менее –10…50°С;
– изолированный корпус изделия по UL1310 Class 2;
– интерфейс управления значением выходного тока.
Перечисленным требованиям соответствуют модули питания серий PCD-16, PCD-25 [5] и PLD-25. Эти источники питания поддерживают постоянный ток на выходе, обеспечивая питание светодиодных осветительных устройств с рабочими токами 350, 700, 1050, 1400 мА. Источники питания PCD выпускаются для двух вариантов питающей сети: 90…135 В и
180…264 В переменного тока.
Коэффициент мощности при 100-% нагрузке — более 0,9. Кроме того, в основе источников питания PCD лежит современная топология, которая позволяет уменьшить значение пускового тока до 8 А при нормальных условиях (25°С).
Важным свойством серий PCD-16 и PCD-25 является то, что они поддерживают функцию управления значением выходного тока при помощи стандартного симисторного диммера. Причем эти модули совместимы как с диммерами, работающими как по переднему, так и по заднему фронтам. Диммер позволяет выполнять регулировку выходного тока в диапазоне 5—100 % от номинального значения выходного тока.
Модули PCD-16, PCD-25 обладают высоким значением КПД до 82% и могут работать в широком температурном диапазоне –30…60°С. Указанный температурный диапазон соответствует требованиям для систем внутреннего освещения.
Модули серии PLD-25 имеют аналогичные основные параметры, но более широкий вход переменного тока 90–264 В. Кроме того, они предназначены для применения без диммеров.

Лестничные площадки

Модули питания серии PLP [6] открытого исполнения предназначены для установки в корпус светодиодного светильника. Наиболее популярными для построения светильников ЖКХ являются серии PLP-20 и PLP-30. Как правило, светильники, в состав которых входят эти источники питания, устанавливаются на лестничных площадках жилых домов.
Источники питания серии PLP-20 и PLP-30 имеют важное отличительное свойство — универсальность: они могут работать в режиме стабилизации по току или по напряжению. Для нормальной работы источника в режиме стабилизации выходного тока необходимо правильно рассчитать [7] потребляемый нагрузкой ток и диапазон (минимум и максимум) падения напряжения на нагрузке.
Источники питания этой серии имеют встроенный ККМ, диапазон рабочих температур составляет –30…70°C. Выходное напряжение источников питания принимает значения в диапазоне 12…48 В в зависимости от модели, выходной ток — в диапазоне 420…3300 мА. Модули серии PLP соответствуют стандартам электробезопасности и электромагнитной совместимости EN55015, EN61000-3-2 Class C, EN61000-3-3, EN61000-4-2,3,4,5,6,8,11; ENV50204, EN55024, EN61547.

Пример построения светодиодного светильника ЖКХ

На первом этапе разработки следует определить область применения светодиодного светильника, поскольку это позволяет установить основные световые и электрические параметры прибора.
Типичным примером светодиодного светильника в сфере ЖКХ можно считать светильник для освещения лестничных площадок в подъездах жилых домов. Согласно нормативным документам светильники такого типа должны соответствовать следующим требованиям:
– уровень освещенности 20 лк (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-10);
– рекомендуемая цветовая температура в диапазоне 3000…3500 К (СНиП 23-05-95);
– климатическое исполнение УХЛ4.2 (ГОСТ 15150-69);
– степень защиты от внешних воздействий не менее IP20 (ГОСТ Р МЭК 598-1);
– электромагнитная совместимость по классу С (ГОСТ 51317.3.2-2006);
– класс электробезопасности II (ГОСТ Р МЭК 598-1).
Все перечисленные требования накладывают условия на компоненты светодиодного светильника: корпус изделия, светодиоды, радиатор и источник питания.
Электрическая схема светодиодного светильника (см. рис. 2) состоит из двух основных частей: светодиодной нагрузки и блока питания.

 

Рис. 2. Электрическая схема светодиодного светильника

В основе выбора светодиодной нагрузки лежит значение светового потока конечного изделия, которое можно рассчитать при помощи специального программного обеспечения (Relux, DIALux и т.д.). Для правильного моделирования следует задать геометрические размеры помещения, коэффициенты отражения элементов помещения (стен, потолка, пола), потери на рассеивателе света (вторичная оптика или защитное стекло) и т.д. Результатом моделирования является диаграмма освещенности помещения с максимальным и минимальным значениями уровня освещенности. Параметры модели представлены в таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры модели помещения

Название параметра

Численное значение

Длина помещения

5,4 м

Ширина помещения

3,6 м

Высота помещения

2,8 м

Коэффициент отражения стен

50 %

Коэффициент отражения пола

20 %

Коэффициент отражения потолка

70 %

 

В результате моделирования было получено расчетное значение светового потока светильника, которое составило 940 лм. Светильник с таким световым потоком можно реализовать на основе 13 светодиодов Cree MX6AWT-H1-0000-000AE6 или MX6AWT-A1-0000-0009B7 при токе 420 мА и матовым защитным стеклом светильника, которое обеспечит равномерное освещение площадки.
Для питания этого светильника наиболее подходит модуль PLP-20-48, который обеспечит стабильный ток 420 мА в диапазоне напряжений 36…48 В. В этом случае выходная мощность составит примерно 18 Вт (90% от номинальной). Это правильный выбор, поскольку производители источников питания рекомендуют оставлять запас по мощности в 5—10% от номинальной. При мощности 18 Вт источника питания PLP-20 такие его параметры как КПД (см. рис. 3) и коэффициент мощности (см. рис.  4) будут иметь близкие к максимуму значения, что свидетельствует о высокой степени энергоэффективности системы в целом.
Модули питания PLP-20-48 выпускаются в открытом исполнении и предназначены для монтажа внутрь корпуса светодиодного светильника.

 

Рис. 3. Зависимости коэффициента мощности от нагрузки (на примере источника питания PLP-20-48)

Рис. 4. Зависимость КПД источника питания PLP-20-48 от нагрузки

 

Заключение

Приведенный краткий обзор основных серий источников питания компании Mean Well для построения светильников ЖКХ позволяет оптимально подобрать модуль питания для конкретного типа светильника в зависимости от его назначения и места установки.
Подробную информацию об этих и других источниках питания можно найти на специализированном сайте официального дистрибьютора — компании «Компэл» (www.catalog.compel.ru) в разделе «Источники питания/ИП для LED». На сайте реализованы параметрический поиск, автоматическое определение аналогов и постоянное обновление информации о технических параметрах, а также цене и наличии на складе.

Литература
1. http://energopartner.com.ua.
2. www.ledsvet.ru.
3. Источники питания для светотехники и светодиодных светильников//Новости электроники. 2008. №17.
4. Новые источники питания Mean Well для светодиодной техники//Электронные компоненты. 2010. №2.
5. Управление освещением и подсветкой помещений с помощью источников питания PCD от Mean Well//Современная светотехника. 2011. №2.
6. Источники питания серии PLP для монтажа в светильник//Современная светотехника. 2010. №3.
7. Источники питания светодиодных светильников на –40°C//Современная светотехника. 2010. №4.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *