Между адаптероМ и LED: DC/DC LDD-L и LDD

Реклама
НОВИНКИ
СВЕТОТЕХНИКА
Александр Калачев (г. Барнаул)
Между адаптером и LED:
DC/DC LDD-L и LDD-H для установки
на печатную плату
Входные напряжения до 56 В, КПД до 97%, выходной ток до 1 А, все основные виды защит, встроенная функция диммера и компактный корпус – вот
самые привлекательные черты новых модульных источников питания для
светодиодных светильников серии LDD от Mean Well, предназначенных
для установки на печатную плату.
В
апреле 2011 года компания
Mean Well анонсировала импульсные модульные источники питания для светодиодного освещения LDD-L и LDD-H [1].
Обе серии являются понижающими
преобразователями постоянного тока
и работают в режиме постоянного выходного тока. Серия LDD-L работает
в диапазоне входных напряжений от
9 до 36 В, выдавая на выходе от 2 до
32 В. Вторая серия, LDD-H, способна
работать в более широком диапазоне –
от 9 до 56 В постоянного тока – при
выходных напряжениях от 2 до 52 В.
Каждая из серий разделена на ряд
версий по значению выходного тока:
300/350/500/600/700/1000 мА (версия
приборов с выходным током 1000 мА
только для серии LDD-H). Таким образом, разработчик или потребитель может выбрать прибор с требуемыми значениями параметров, соответствующих
его приложению. Значение выходного
тока указывается в маркировке, например, LDD-350H соответствует выходному току 350 мА источника питания из
серии LDD-H.
Среди основных функций значатся
плавная регулировка выходной мощности (диммирование) при помощи ШИМ,
защита от короткого замыкания, перегрева. Герметичный залитый защитный
корпус (степень защиты IP67) позволяет
упростить разработку приборов для различных жестких условий эксплуатации.
Возможные области применения включают уличное освещение, ландшафтное
освещение, освещение туннелей, бытовое освещение, а также все виды внутреннего или внешнего освещения.
Технические параметры
Источники питания серий LDD выполнены в виде компактных герметич-
ных модулей, залитых эпоксидной смолой. Размеры для более мощной серии
LDD-H составляют 31,8х20,3х12,2 мм,
модули серии LDD-L еще меньше, всего 22,6х9,9х8,9 мм [2, 3]. Выпускаются
модули в двух вариантах – с жесткими
выводами/ножками и с проводниками
(в этом случае к маркировке серии добавляется суффикс W, например, LDD700LW) – рисунок 1.
LDD построены по принципу понижающего импульсного преобразователя без гальванической развязки между
входом и выходом. Рабочий температурный диапазон составляет от -40 до 85°С
при естественном воздушном охлаждении (для моделей с выходными токами
от 600 до 1000 мА верхний температурный предел несколько ниже – 71°С).
Обладая встроенным фильтром, модули LDD отвечают требованиям международных стандартов по электромагнитной совместимости для источников
освещения EN55015. Наличие встроенного фильтра и компактные размеры
модулей позволяют экономить место на
печатной плате и упрощают разработку
конечного продукта.
Основные возможности источников
питания серий LDD:
• постоянный выходной ток;
• широкий рабочий диапазон входных/выходных напряжений;
• высокий КПД (до 97%);
• встроенная функция регулировки
уровня яркости (ШИМ-управление);
• защита от короткого замыкания;
• защита от перегрева (отключение
при превышении температуры основной
микросхемы более 150°С);
• пластиковый корпус согласно стандарту пожаробезопасности UL94-V0.
• два года гарантии.
Серии LDD разработаны для установки на печатную плату в составе осве-
НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ+СВЕТОТЕХНИКА № 2, 2011
тительного прибора. Типичным для них
является подключение к выходу первичного преобразователя переменного тока
в постоянный (AC/DC-адаптер с постоянным выходным напряжением) для
обеспечения светодиодному светильнику постоянного тока. Вторым вариантом
включения может быть питание LDD от
сети постоянного тока, например, автомобильной.
Режим постоянного тока является
более благоприятным для светодиодных
светильников, обеспечивая лучший баланс тока между диодами, чем при источнике с постоянным выходным напряжением. Также этот режим позволяет не
зависеть от разброса падений напряжения на открытом переходе отдельного
диода. В случае последовательной цепочки из нескольких светодиодов, подключенной к источнику постоянного
тока, ток через каждый из диодов будет
одинаков, и, следовательно, разброс яркости их свечения будет минимален и незаметен на глаз (напряжение на цепочке
установится автоматически – сумма падений напряжений на всех диодах). К
одному и тому же блоку питания можно
подключать светодиодные светильники
различных конфигураций.
Точность выходного тока лежит в
пределах ±5% при уровне пульсаций
выходного напряжения 150...200 мВ
Рис. 1. Внешний вид импульсных модульных
источников питания LDD-H
27
НОВИНКИ
СВЕТОТЕХНИКА
Таблица 1. Основные технические параметры источников питания серий LDD
Наименование
Uвх., В
Pвых, Вт
Iвых, мА
Uвых, В
Размеры, мм
2...32
23x10x9
2...52
32x21x11
Серия LDD-L
LDD-300L
9,6
300
LDD-350L
11,2
350
16
500
LDD-600L
19,2
600
LDD-700L
22,4
700
LDD-300H
15,6
300
LDD-350H
18,2
350
26
500
31,2
600
LDD-700H
36,4
700
LDD-1000H
52
1000
LDD-500L
9...36
Серия LDD-H
LDD-500H
LDD-600H
9...56
Рис. 2. Типовая схема включения LDD
для серии LDD-L и 150...350 мВ для
LDD-H. Собственное потребление модулей невелико – в активном режиме без
нагрузки порядка 10 мА, и в состоянии
«выключено» (на выводе PWM DIM напряжение менее 0,5 В) около 1 мА при
входном напряжении 24 В.
Вход управления PWM DIM совместим с TTL-уровнями, его логическое
состояние «включено» соответствует
уровням напряжения на входе в диапазоне от 2,5 до 6 В. При задействованном выводе ток на выходе источника питания будет зависеть от текущего
логического состояния. При единице
(UPWM DIM>2,5 В) на выходе при
подключенной нагрузке он будет соответствовать номинальному току, при
нуле (UPWM DIM<0,5 В или UPWM
DIM=GND) ток течь не будет. Данный
вывод может быть использован как для
простого включения-выключения освещения, так и для плавной его регулировки в том случае, если на него подается прямоугольный ШИМ-сигнал с
частотой примерно 100...1000 Гц (рисунок 3). Увеличение длительности
импульса ведет к увеличению времени протекания тока через нагрузку и
увеличению средней мощности (следовательно, и яркости светильника),
и наоборот, уменьшение длительно-
а)
сти импульса приводит к уменьшению
яркости. Зависимость уровня средней мощности от заполнения ШИМимпульса практически линейная. Точность регулировки выходного тока
таким способом составляет примерно
3%. Не рекомендуется задавать частоты ШИМ-сигнала для плавной регулировки менее 100 Гц, так как в этом
случае глазу будет заметен эффект
мерцания светодиодного светильника,
что во многих случаях недопустимо.
Ток короткого замыкания ограничен
номинальным выходным током источника питания. При превышении температуры основной микросхемы 150°С происходит отключение модуля. Защита от
перегрева обратима и автоматическая,
т.е. при снижении температуры работоспособность восстанавливается.
Уровень электромагнитных помех
от модулей LDD отвечает требованиям стандарта EN55015 (FCC часть 15,
класс B). В свою очередь, блоки питания LDD малочувствительны к внешним помехам (EN61000-4-2,3,4,6,8).
При этом серии LDD могут эксплуатироваться даже в помещениях с повышен-
б)
Рис. 3. Управление модулями серий LDD при помощи вывода PWM DIM
28
НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ+СВЕТОТЕХНИКА № 2, 2011
НОВИНКИ
СВЕТОТЕХНИКА
а) входное напряжение 12 В, падение на диоде 3 В
б) входное напряжение 48 В, падение на диоде 3 В
Рис. 4. Зависимость эффективности преобразователей серии LDD-H от количества последовательно включенных диодов нагрузки
ной влажностью – до 90% при условии
отсутствия образования конденсата.
Эффективность работы блока питания несколько зависит от входного
напряжения и количества последовательно соединенных светодиодов, включенных в выходную цепь. КПД может
достигать 97%, и при увеличении числа
диодов он возрастает. Максимальное
число подключенных светодиодов зависит от входного напряжения – при
его увеличении возможный диапазон
выходного напряжения также расширяется (как правило, максимальное
выходное напряжение ниже входного на 3...4 вольта). Для светодиодов с
напряжением открытого перехода 3 В
число диодов в линии может быть от 1
до 10 для серии LDD-L (при входном
напряжении 36 В), и от 1 до 14 для
серии LDD-H (входное напряжение
48 В). Графики зависимости эффективности преобразователей серии LDD-H
от входного напряжения и количества
последовательно включенных диодов в
линии представлены на рисунке 4 (показаны зависимости для самого нижнего (а) и самого верхнего (б) диапазона
питающих напряжений).
Эффективность преобразователей серии LDD-L несколько ниже. В среднем,
разброс эффективности модулей серий
в зависимости от выходного тока лежит
в пределах 5%.
Заявленное производителем минимальное время безотказной работы при
соблюдении условий эксплуатации –
порядка 2 млн. часов, что превосходит
типичное время работы светодиодных
светильников [4, 5], т.е. появляется
возможность при выходе из строя осветительного прибора заменять только
светодиодный светильник, не трогая питающие цепи.
В [4] выделены основные требования к источникам питания светодиодных светильников:
• надежность;
• энергоэффективность;
• электробезопасность;
• электромагнитная совместимость;
• соответствие условиям эксплуатации.
Естественно, на данные требования
накладываются предписания стандартов и регулирующих документов, устанавливающие требования по электромагнитной совместимости, по уровню
пульсаций, а также климатическому исполнению.
Поскольку модули серии LDD, по
сути, являются вторичными преобразователями (DC/DC), возможно сочетание
их фактически с любым типом первичного сетевого адаптера, как с контроллером коэффициента мощности (ККМ),
так и без него. Уровень электромагнитных помех от модулей LDD отвечает
требованиям стандарта EN55015 (FCC
часть 15, класс B) за счет встроенного
фильтра. В свою очередь, блоки питания LDD малочувствительны к внешним помехам (проходят по требованиям
стандартов EN61000-4-2,3,4,6,8). Наличие встроенного фильтра и компактные
размеры модулей позволяют экономить
место на печатной плате и упрощают
разработку конечного продукта, в том
числе – уменьшая габариты.
Для версий блоков питания LDD
мощностью более 25 Вт (серии LDD-H
с током более 500 мА) рекомендуется
сочетание с первичным блоком питания, содержащим ККМ. Для применений в производственных и жилых помещениях (с требованиями по уровню
пульсаций светового потока) желательно включение с многокаскадными блоками питания [4], обеспечивающими на
выходе более стабильное напряжение за
счет разнесения цепей обратной связи
корректора коэффициента мощности и
выходного стабилизатора.
Вопросы гальванической развязки
должны учитываться в зависимости от
конкретной конструкции светодиодного
НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ+СВЕТОТЕХНИКА № 2, 2011
светильника (в случае монтажа на общую печатную плату), а также условий
эксплуатации.
Примерные требования к светодиодным светильникам основных областей
применения на текущий момент:
• наружное освещение – мощности
порядка десятков или сотен ватт;
• внутреннее освещение – мощности около десятков ватт при токах менее 1,5 А;
• сфера ЖКХ – мощности от единиц до десятков ватт.
Для каждой из этих областей применения весьма востребованной может оказаться возможность удаленного
(внешнего) управления блоками питания Mean Well серий LDD:
• для жилых помещений и сферы
ЖКХ – включение/выключение и возможность плавной регулировки потока;
• для систем внешнего освещения –
управление включением/выключением,
возможность аварийного отключения
при перегрузке первичного адаптера.
Линейка предлагаемых мощностей
модулей LDD попадает в основном
под области внутреннего освещения и
ЖКХ. Хотя степень защищенности данных блоков питания производства Mean
Well (IP67) вполне позволяет использовать их и для внешнего освещения, по
крайней мере, для подсветки зданий, рекламы, освещения площадок/парковок
перед зданиями. Модули питания серии
LDD могут эксплуатироваться даже в
помещениях с влажностью до 90% без
образования конденсата.
Заключение
Импульсные модули источников питания для систем светодиодного освещения серий LDD-L, LDD-H компании
Mean Well представляют собой компактное, экономичное, энергоэффективное решение. Функция управления
выходным током модуля может быть использована для включения/выключения
29
НОВИНКИ
СВЕТОТЕХНИКА
при управлении энергопотреблением источника питания, для автоматического управления работой осветительного
прибора, для отключения прибора при
нештатных ситуациях в первичном преобразователе, а также для плавной регулировки уровня освещения. Высокая
степень защиты от внешних воздействий и встроенная защита от перегрева
позволяет применять источники питания серий LDD как внутри помещений,
так и вне их.
Широкий диапазон входного напряжения позволяет включать данные модули совместно с различными AC/DCпреобразователями и снижает влияние
пульсаций входного напряжения на выходной ток. Кроме того, они легко могут быть использованы при замене низковольтных галогенных светильников
на светодиодные.
Положительными чертами светодиодных источников от Mean Well является ориентация их на достаточно мощные светодиодные светильники (вплоть
до тока в 1 А). Предложения последних
на рынке пока достаточно скромны, но,
несомненно, этот сегмент рынка в ближайшее время будет достаточно быстро
расти. Также радует возможность выбора номинального рабочего тока в пределах каждой из серий.
Компания КОМПЭЛ давно и успешно сотрудничает с Mean Well, осуществляя дистрибьюцию ее продукции и
30
всестороннюю техническую поддержку. Более подробная техническая документация по модулям питания серий
LDD-L, LDD-H, а также информация о
доступности их на складе, или возможности заказа может быть найдена на
сайте www.compel.ru.
Литература
1.MEAN
WELL
News
Announcement//http://www.
meanwell.com/news/H2011056.html
2.DC-DC Constant Current LED
driver LDD-L series//http://www.
meanwell.com/search/LDD-L/LDDL-spec.pdf
3.DC-DC Constant Current LED
driver LDD-L series//http://www.
meanwell.com/search/LDD-H/LDDH-spec.pdf
4.Сергей Миронов. Особенности питания светодиодов: гальваническая развязка, ККМ и многое другое.//Новости электроники + Светотехника. №1.
2011, с 25-28.
5.Игорь Елисеев. Краткое руководство по выбору осветительных светодиодов.//Новости электроники + Светотехника. №0 (1). 2010, с 6-9.
Получение технической информации,
заказ образцов, поставка –
e-mail: [email protected]
Драйверы светодиодов Inventronics
на складе КОМПЭЛ
Все источники питания Inventronics
отличает высокое качество изготовления, надежность, пыле- и влагозащищенный корпус с классом защиты IP 66 или IP 67.
Серия EUC-025SxxxPS представляет собой источник тока мощностью
25 Вт. Выходные токи варьируются
в зависимости от модели от 350 мА
до 2080 мА, при этом максимальное
значение напряжения составляет от
72 В до 12 В соответственно.
Отличительной особенностью второй новинки EWC-100D035ST является наличие двух независимых
выходных каналов, каждый из которых обеспечивает питание постоянным током 350 мА. Суммарная
мощность составляет 100 Вт, максимальное напряжение достигает
142 В для каждого канала. Такое
решение вкупе с корпусом, обеспечивающим класс защиты IP 67,
повышает надежность прибора в
целом.
Все драйверы Inventronics работают от сети переменного тока напряжением 90...264/305 В, выполнены
с активным корректором мощности
и имеют высокие значения КПД
до 90% и более. Диапазон рабочих
температур лежит в пределах от
-35 до 70°С.
В последнее время линейка источников питания для светодиодов от
Inventronics расширена мощными
моделями EUC-035/060/100xxxDT
с функцией диммирования. Их
мощность составляет 35, 50 и
100 Вт, соответственно. Номинальные токи, в зависимости от модели – от 350 мА до 1400 мА. Корпус
приборов, обеспечивающий класс
защиты IP 67, позволяет применять
их во внешних установках, а защитные функции от КЗ, перегрузки, перегрева и от попадания молнии и соответствие нормативным
документам по электросовместимости и безопасности будут основой
надежной работы светового прибора в целом.
Диммирование
осуществляется
двумя методами: подключением к
управляющим входам внешнего источника с выходным напряжением
в диапазоне 0...10 В, либо подключением потенциометра.
НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ+СВЕТОТЕХНИКА № 2, 2011
Скачать