Замена LED драйвера на светильниках
За последнее время очень популярными стали светодиодные светильники. Но как и остальная техника они так же могут выходить из строя. Информация, приведенная ниже, даст вам азы знаний для замены неработающего драйвера светильника.
Инструкция по подбору LED драйвера (источника постоянного тока)
В Вашем LED светильнике вышел из строя источник питания (драйвер), а оригинал приобрести невозможно или есть желание заменить драйвер другим, более надежным?Это проще чем вам кажется!
Основные правила выбора драйвера
Почти на каждом драйвере указаны характеристики на его корпусе (маркировка)
—Рабочий выходной ток. Часто встречающиеся значения: 300 мА (0,3А); 500 мА (0,5А); 700 мА (0,7А); 1050 мА (1,05А); 1400 мА (1,4А); …3200 мА (3,2А).
—Максимальная выходная мощность, в основном, указана одним числом ( 50 W) или в виде диапазона (12–24W). Иногда указывается несколько значений мощности (как правило, для каждого значения мощности свой рабочий выходной ток). При этом драйвер имеет соответствующее количество выходов (1– 39 W/900 мА; 2 – 45 W/1050 мА; 3 – 51 W/1200 мА; 4 – 60 W/1400 мА).
-Рабочий диапазон выходного напряжения, например: U= 20…43V. В случае, если этот параметр не указан, а указан диапазон мощности (700 мА 12–24 W), этот параметр можно вычислить самостоятельно.
где P – мощность (W), U – напряжение (V), I – ток (А)
Umin=12/0,7= 17,1V Umax=24/0,7= 34,3V
Т.е. рабочий диапазон выходного напряжения U=17,1….34,3V.
—Безопасное сверхнизкое напряжение присутствует только в том случае если драйвер состоит из металлической подложки, которая крепится на корпус светильника и способствует теплопередаче драйвера. В этом случае с целью исключения возможности поражения электрическим током при касании корпуса светильника эта функция должна быть обязательной! Степень защиты (IP20, IP40, IP54, IP65, IP67).
Выходной ток должен быть таким же как и указанный на старом драйвере. Мощность нового драйвера должна соответствовать мощности старого. Можно поставить драйвер помощнее всего на 10-15% но не более.
Подбор LED драйвера
1. Уточняем необходимость безопасного сверхнизкого напряжения.
2. Выбираем нужный уровень защиты драйвера (IP20, IP40, IP54, IP65, IP67);
3. Уточняем, подходят ли размеры выбранного драйвера.
-Максимальная и минимальная мощность : 12W.
-Диапазон входных рабочих напряжений : 200-240 V
-Диапазон выходных рабочих напряжений : 24-42V
-Максимальный рабочий ток -300 mA
-Развязка SELV (БСНН).
Последнее что осталось сделать- это найти новый драйвер по этим параметрам и заменить вышедший из строя драйвер.
- Бесплатная доставка по Украине от 3000 грн.
при условии 100% оплаты
Доставка
- Доставка курьерскими службами по Украине.
- Самовывоз г.Запорожье.
Драйвер для светодиодов и светодиодных светильников: доступно о сложном
Статья отвечает на многочисленные вопросы покупателей по драйверам для светодиодов и светодиодных светильников. Специалисты «Ледрус» рассказывают о назначении, принципе работы и видах драйверов, объясняют как правильно выбрать блок преобразователя AC/DC под свои задачи, дают рекомендации по ремонту своими руками.
Что такое драйвер?
Драйвер для светодиодов – это специализированный блок питания (преобразователь), работающий от электросети 220 В и обеспечивающий подключенную нагрузку нормированным стабилизированным током. Специфика этого вида устройств определяется зависимостью яркости светодиодов от тока, а не от напряжения. Постоянное напряжение на выходе «плавает» в пределах заданного диапазона, который указывается в паспорте изделия в формате минимального-максимального значения. Например, драйвер светодиодного светильника 220 В, изображенный на фото выдает 20-36 В DC, ток 250 мА при мощности 9 Вт.
Значения параметров, рассчитываемые производителями светодиодной продукции гарантируют равномерность яркостных характеристик светоизлучающих элементов и предотвращают ускоренную деградацию полупроводниковых кристаллов.
Принцип работы драйвера
Под принципом работы LED-драйвера понимается поддержание стабильного выходного тока при колебаниях уровня выходного напряжения. Сравним обычный блок питания и лед драйвер для светодиодных светильников. При подключении к блоку питания с выходом на 12 В одной лампы 12 В (5 Вт), выходной ток будет равен 0,42 А. Если добавить еще одну лампу, то ток увеличится в два раза, а напряжение не изменится. Иная ситуация при работе драйвера. К примеру, имеем устройство с характеристиками: ток 300 мА, мощность 3 Вт. К такому преобразователю можно подключить несколько светодиодов с суммарным падением напряжения не более 10 вольт. В зависимости от количества светодиодов напряжение будет изменяться в некоторых пределах, но величина тока останется неизменной.
Виды драйверов
Познакомимся с разными типами светодиодных драйверов, которые можно купить в интернет-магазине «Ледрус». Предлагаемые модели отличаются способом стабилизации тока, наличием функции диммирования и целевым назначением. Рассмотрим реальные схемы блоков электропитания светодиодных светильников и светодиодов, особенности, преимущества и недостатки всех вариантов.
Линейные драйверы.
Плюсы: плавность регулировки, не генерирует электромагнитные помехи, недорогая цена.
Минусы: КПД менее 80%, небольшая мощность, сильный нагрев.
Поясним линейный способ стабилизации тока на примере простейшей схемы, собранной из базовых электронных элементов. 
Изменяя сопротивление резистора R, подбираем величину тока, требуемого для свечения светодиода. При уменьшении или увеличении напряжения изменяем сопротивление и поддерживаем стабильное значение тока. Этот алгоритм демонстрирует работу линейного стабилизатора. В реальных схемах роль переменного резистора играет целый набор электронных компонентов, моментально устраняющий отклонение тока от заданного номинала. Перед нами типовая схема линейного LED driver от производителя Maxim с выходным каскадом, собранном на генераторе тока с полевым p-канальным транзистором. 
Для задания рабочего тока использован резистор RSENSE (датчик тока). Падение напряжения на нем определяет величину выходного напряжения дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающего на вход регулирующего усилителя IREG. В этом усилителе напряжение сравнивается с опорным сигналом для формирования потенциала управления выходным транзистором, который работает в линейном режиме и поддерживает стабильность тока.
Импульсные драйверы.
Плюсы: КПД свыше 95%, высокая мощность.
Минусы: создает высокочастотные помехи. И вновь внимание на самое простое схемное решение, демонстрирующее работу импульсного блока питания для LED. 
Видим, что резистор отсутствует, но добавились кнопка КН и конденсатор С. После подачи электропитания нажимается кнопка. Конденсатор заряжается до рабочего напряжения, светодиод начинает излучать свет. Кнопка отпускается, конденсатор разряжается. При критическом снижении тока кнопка нажимается вновь для подзарядки конденсатора. Светодиод горит с одинаковой яркостью при постоянных манипуляциях с кнопкой. Чем выше величина напряжения, тем короче нажатие. Вкратце в этом и состоит принцип широтно-импульсной модуляции для стабилизации тока. Посмотрим на схему импульсного LED-driver с ШИМ. 
Основой решения является микросхема с двумя операционными усилителями, к которой добавлены внешние компоненты. С помощью микросхемы реализованы генератор ШИМ и формирователь управляющих сигналов.
Драйверы для светодиодных лент
Посмотрите на фото светодиодной ленты. Видны резисторы, предназначенные для ограничения тока. Их номинал подбирается так, чтобы при напряжении 12 В или 24 В ток был равен номинальному. Поэтому, блок питания должен поддерживать постоянную величину входного напряжения, а о токе позаботятся токоограничивающие резисторы.
Понятно, что функционал драйвера для светодиодной ленты отличается от ранее рассмотренных блоков питания для светодиодов и LED-светильников.
Диммируемые драйверы
Диммируемый блок питания светодиодов регулирует яркость свечения за счет изменения характеристик тока. Обычно функция диммирования добавляется в схему импульсных преобразователей, использующих ШИМ регулирование. Примеры диммируемого драйвера для светодиодного светильника можно увидеть на рисунках. Отметим, что применяемые микросхемы позволяют осуществлять плавную или импульсную регулировку.
Интересно: при задействовании ШИМ-регулировки наблюдается изменение цвета свечения. Например, белый светодиод меняет цвет на желтоватый или синий, в зависимости от повышения или уменьшения выходной мощности.
Как правильно выбрать драйвер?
Проблема выбора встроенного драйвера питания лед светильника или светодиода появляется, как правило, в случае выхода этого устройства из строя. Правильным решением станет поиск блока питания с аналогичными характеристиками. Для этого смотрим параметры, указанные на корпусе прибора. Нас интересуют: входное и выходное напряжение, ток и мощность. Например: 
Записываем параметры и ищем подходящий аналог. Можно свести затраты времени до минимума, обратившись к менеджеру «Ледрус». Разберем другой случай. Вам требуется подобрать драйвер, чтобы запитать шесть последовательно соединенных светоизлучающих диодов. В описании светодиодов обычно указывается величина падения напряжения при номинальном токовом параметре. Допустим, это 3 В при 350 мА. Суммарное падение U общ будет равно 15 В. Общая потребляемая мощность – 6,3 Вт, а с учетом запаса по мощности 20-30% – 8 Вт. Следовательно, оптимальным вариантом будет вот этот лед-драйвер: 
Аналогично можно выбрать блок питания для LED-светильника, зная его основные параметры.
Как выполнить ремонт драйвера своими руками?
В нашей стране много радиолюбителей, самостоятельно собирающих и ремонтирующих электронные приборы. Разумеется, для них не составит труда отыскать неисправность и качественно устранить ее. Однако, обычный человек, не разбирающийся в электронике, не имеющий навыков ремонта и нужного оборудования, вряд ли сможет выполнить ремонт драйвера своими руками.
Да в этом и нет особой необходимости. Стоимость нового преобразователя для светодиодов и лед-светильников весьма невелика. Можно купить нужное изделие без особого урона для своего бюджета. А замену и подключение драйвера светодиодного светильника несложно выполнить самостоятельно, согласно заводской маркировки проводов.
Воспользуйтесь консультацией специалиста
Свяжитесь с менеджером «Ледрус», чтобы получить грамотную консультацию по драйверам для светодиодной продукции. В нашем интернет-магазине Вы обязательно найдете блок питания с требуемыми параметрами для светодиодов, светильников и светодиодных лент.
Замена драйверов в импортных светодиодных светильниках
Уход ряда европейских компаний с российского рынка сделал актуальной проблему ремонта светильников, выпущенных под принадлежащими им брендами. Наименее долговечным узлом в современных осветительных приборах, как правило, является драйвер. Хорошей новостью является то, что в большинстве случаев для него можно найти замену, даже не прибегая к параллельному импорту. Для этого достаточно разобраться в характеристиках ранее использовавшегося драйвера и сопоставить их с параметрами моделей из имеющегося ассортимента.
В современных светодиодных светильниках, за исключением сверхбюджетного сегмента, драйвер выполнен в виде отдельного блока, помещенного в пластмассовую или металлическую оболочку. Этот блок, в зависимости от конструкции светильника, может располагаться как внутри его корпуса, так и снаружи. В случае выхода драйвера из строя ремонт сводится к замене этого блока на такой же или аналогичный, для чего даже паяльник не требуется. На оболочке драйвера, как правило, нанесены его основные характеристики, а также номер модели, по которому на сайте производителя можно узнать остальные параметры, важные для замены.
Есть светильники, где драйвер выполнен на ос-новной монтажной плате устройства. Ремонт такого изделия осуществляется намного сложнее. Нужно найти вышедшие из строя компоненты, выпаять их (если такое вообще возможно) и установить на их место исправные. Такую конструкцию обычно имеют или очень дешевые, или морально устаревшие светильники. В обоих случаях ремонт не будет иметь экономического смысла и за него лучше не браться.
В светильниках европейских брендов «под капотом» вы чаще всего найдете драйвер китайского производства. Если на нем стоит китайский бренд, то можно поискать поставщика в России. Например, продукцию мирового лидера в производстве светодиодных драйверов — тайваньской компании MEAN WELL — можно (на момент написания статьи) без проблем приобрести во многих российских торговых компаниях. Преимущества такого подхода — наличие нужного товара на местном складе, а также понятный механизм реализации гарантийных обязательств. Если драйвер не представлен на российском рынке или вы готовы подождать какое-то время ради более низкой цены, вам дорога на всем известную китайскую площадку интернет-торговли.
ВНИМАНИЕ! Настоящая статья носит образовательный характер. Ремонт светодиодных светильников должен осуществляться только людьми, имеющими должный уровень квалификации. Перед началом ремонта удостоверьтесь, что за время эксплуатации светильника в нем не пришли в негодность элементы конструкции, от которых зависит электрическая безопасность, например, изоляция проводов.
Даже если на драйвере стоит известный европейский или японский бренд, как правило, его изготовление заказывали стороннему китайскому производителю. Причина простая — большие объемы выпуска позволяют держать цены в разумных пределах. Кроме этого, узкая специализация (одна фирма делает светотехнику, а другая — драйверы для нее) позволяет улучшить качество продукции. Поэтому можно подыскать аналог, произведенный в Поднебесной либо под местным китайским брендом, либо под брендом российского поставщика.
Преимущества двух предыдущих подходов сочетает приобретение драйвера, выпущенного в Китае, но под брендом, принадлежащим российской компании (например, Arlight). В таком случае товар доступен на местном складе, и при этом у него достаточно выгодная цена. Техническая поддержка и гарантийное обслуживание целиком возложены на российскую сторону и не зависят от политики.
Классификация драйверов
Основной задачей драйвера в светильнике является поддержание на заданном уровне одного из параметров питания источника света. Соответственно указанному параметру драйверы делятся на следующие категории:
Стабилизация напряжения (Constant Voltage). Поддерживается стабильное напряжение на выходе. Применяется в дизайнерских светильниках на основе светодиодной ленты, светильниках с ретрофитами ламп MR16, а также там, где предъявляются особые требования по электробезопасности (детские учреждения, бассейны и т. п.)
Стабилизация тока (Constant Current). Стабильное значение тока на выходе. При этом напряжение может меняться в определенных пределах. Данный тип драйверов применяется в подавляющем большинстве светодиодных светильников.
Стабилизация мощности (Constant Power). На-пряжение и ток на выходе подстраиваются по заданному алгоритму таким образом, чтобы была стабильна мощность, подводимая к светодиодам. Новый тип драйверов, пока еще редко встречающийся на рынке. Поэтому заменить его при ремонте пока можно только на точно такую же модель. Далее в статье мы не будем рассматривать этот тип драйверов.
Параметры драйверов со стабилизацией напряжения
Основными параметрами драйверов данного типа являются выходное напряжение и номинальная мощность нагрузки. Обычно выходное напряжение составляет 5; 12 или 24 В. Естественно, выходное напряжение у прежнего и нового драйверов должны совпадать. Важно иметь в виду, что, если внешний драйвер (блок питания) светильника на 5 В подключается к основной части устройства не через интерфейс USB, а через иной разъем (например, коаксиальный), заменять его без переделки на зарядное устройство для мобильника недопустимо. Требуется использовать именно блок питания на 5 В.
Другой критичный параметр — номинальная выходная мощность. В идеале этот параметр также должен совпадать или же у нового драйвера быть больше. Но если номинальная выходная мощность значительно меньше мощности нагрузки, снижается КПД или даже может сработать защита от холостого хода. Оптимальный вариант — увеличение номинальной выходной мощности не более чем на 25%.
Параметры драйверов со стабилизацией тока
Значения выходного тока у прежнего драйвера и устанавливаемого вместо него должны точно совпадать. Как правило, достичь этого несложно, потому что наиболее распространенными значениями данного параметра являются 350 и 700 мА. Сложнее с диапазоном выходных напряжений — он зависит от длины цепочки последовательно соединенных светодиодов, которые подключаются к драйверу. Если не удается приобрести драйвер с точно таким же диапазоном выходных напряжений, следует выполнить следующее условие. Значение падения напряжения на цепочке светодиодов должно попадать в диапазон допустимых выходных напряжений. Если вы уверены, что в каждом корпусе белого светодиода стоит только по одному кристаллу (наиболее распространенный вариант), падение напряжения можно приблизительно вычислить, умножив 3 В на количество светодиодов, включенных последовательно.
Электрическая безопасность
Драйверы могут иметь защиту от поражения током класса I (на оболочку нанесен символ заземления в кружочке) или II (на оболочке изображены два квадрата, один внутри другого). В первом случае безопасность обеспечивается заземлением, во втором случае — двойной изоляцией. Драйвер класса II заменять на устройство класса I недопустимо! Замена драйвера класса I на такой же узел класса II не рекомендуется, т. к. может привести к нештатному режиму работы устройства. Степень защиты от влаги и пыли IP для нового драйвера должна быть не меньше, чем для предыдущего.
Там, где к электрической безопасности предъявляются особые требования, используются драйверы с гальванической развязкой выхода и входа. Кроме этого, у них напряжение на выходе относительно земли ограничено значением 120 В постоянного тока. Если эти параметры подтверждены сертификатом, на оболочку наносятся буквы SELV. Соответственно, если имеется риск электрического контакта пользователя со светодиодами (например, при механическом повреждении устройства), следует менять драйвер с маркировкой SELV на устройство, также имеющее данный сертификат.
Рекомендуется, чтобы коэффициент мощности (обозначается как PF) у выбранного драйвера был не ниже, чем у заменяемого. Тогда не произойдет увеличение нагрузки на провода, питающие светильник.
Механическая совместимость и температурный режим
Новый драйвер должен иметь те же или меньшие размеры относительно предыдущего. Впрочем, при современной тенденции на миниатюризацию обеспечить это условие не так уж и сложно. Желательно, чтобы ребра теплоотвода, если тако-вые имеются, располагались с тех же сторон.
Поскольку параметры нагрузки при ремонте не меняются, количество тепла, выделяемого драйвером, будет определяться его КПД (обозначается в характеристиках буквой η). Поэтому во избежание перегрева следует выбрать драйвер с КПД не меньше, чем у изначально установленного. Обязательно обратите внимание на соответствие температурного диапазона нового драйвера условиям эксплуатации светильника.
Управление освещением
Наиболее популярный вариант — светодиодные драйверы, совместимые с TRIAC-диммерами. На оболочке таких драйверов так и написано — TRIAC. Когда под рукой нет TRIAC-совместимого устройства и вы готовы пожертвовать функцией диммирования, можно поставить обычный драй-вер, если он соответствует остальным параметрам. С другой стороны, ремонт светильника можно совместить с его модернизацией, поменяв драйвер на аналогичный, но способный работать с TRIAC.
Поддержка DALI и других цифровых технологий управления в большинстве современных светильников реализуется путем добавления к драйверу специального внешнего блока. Этот блок преобразует цифровые сигналы управления в сигналы аналогового протокола 1–10 V, либо в сигналы с широтно-импульсной модуляцией (PWM), непосредственно управляющие драйвером. При использовании протокола 1–10 V замена модели драйвера может привести к изменению кривой диммирования. Если подается сигнал PWM, то та-кая замена не повлияет на параметры.
Вопрос замены драйверов со встроенной поддержкой цифровых протоколов выходит за рамки этой статьи.
Послесловие
Очень хотелось бы порекомендовать использовать драйверы, произведенные в России. Но, увы, пока их ассортимент не столь широкий. Если же российский драйвер вам подходит по параметрам и цена не пугает, почему бы и нет? Вся приведенная выше информация имеет отношение и к отечественным драйверам. Тем не менее производство светодиодных драйверов в России развивается семимильными шагами, и не исключено, что уже в ближайшее время практически любой импортный драйвер при ремонте можно будет смело менять на российский.
Источник: Алексей Васильев, опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №2 (110) 2023 год
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Бездрайверные системы: когда простота не обманчива
В бюджетных светильниках довольно часто используются светодиодные модули, не имеющие драйвера, и при этом работающие напрямую от переменного тока. В прошлом они представляли собой решение для светильников малой мощности, устанавливаемых в подсобных помещениях. Но недавно появились без-драйверные модули нового поколения, которые все чаще используются в осветительном оборудовании средней ценовой категории. А теперь речь уже идет об их применении в дорогостоящих дизайнерских светильниках.
Для согласования параметров светодиодов и сети электропитания в светильниках обычно используют специальные устройства, именуемые драйверами. Они выпрямляют переменный ток, понижают напряжение и, что самое главное, стабилизируют силу тока, протекающего через светодиоды. Дело в том, что для каждого типа светодиода существует свое оптимальное значение тока, при котором достигается наибольший КПД в сочетании с высокой долговечностью. Драйвер обеспечивает поддержание этого значения постоянным вне зависимости от колебаний напряжения в питающей сети, температуры окружающей среды и других факторов.
Приблизить значение напряжения питания источника света к напряжению в сети можно, соединяя светодиоды в последовательные цепочки. Чем длиннее цепочка, тем выше напряжение питания и, соответственно, тем проще конструкция драйвера. Но при этом снижается надежность конструкции, так как выход из строя одного светодиода ведет к отключению или изменению режима работы всей цепочки. Правда, с этим частично научились бороться, подключая параллельно светодиодам стабилитроны (в зарубежной литературе они называются «диоды Зенера») — полупроводниковые приборы, автоматически выставляющие «перемычки» вместо светодиодов, если они в результате выхода из строя дают разрыв в цепи. Тем не менее, даже в этом случае выход из строя хотя бы одного светодиода все равно неизбежно влечет за собой некоторое изменение режима всей цепочки. Оптимальным считается количество последовательно включенных светодиодов около 10, тогда и надежность высокая, и драйвер имеет не очень сложную конструкцию.
В то же время, когда требуется обеспечить наименьшую стоимость светильника, применяется простейшая схема, состоящая из мостового выпрямителя на четырех диодах, токоограничительного резистора и нескольких десятков светодиодов, включенных последовательно. Главным недостатком такой схемы, помимо уже отмечавшейся низкой надежности, является высокий уровень пульсаций (об остальных недостатках речь пойдет чуть позже). Причина в том, что светодиоды питаются не постоянным, а пульсирующим током. Частота пульсаций равна удвоенной частоте переменного тока в осветительной сети, т.е. 120 Гц в США и 100 Гц в России и других европейских странах. Согласно ГОСТ Р 54945-2012, при проектировании систем освещения предполагается, что человеческий глаз воспринимает пульсации светового потока с частотой вплоть до 300 Гц.
Простейший светодиодный светильник с питанием от сети переменного тока
В России коэффициент пульсаций светового потока выражается в процентах и определяется согласно своду правил СП52.13330.2011 по формуле:
где Е макс — максимальная освещенность, Емин — минимальная освещенность, Еср — средняя освещенность за период колебания освещенности.
Светильники, построенные по данной схеме и аналогичные им, имеют коэффициент пульсаций до 99%. Для сравнения, люминесцентные лампы с электромагнитным ПРА — решение, признанное морально устаревшим, — имеет К п около 35%. Согласно СП52.13330.2011, такие светильники могут использоваться только в подсобных помещениях, а также там, где от освещения требуется лишь обеспечение общей ориентации в пространстве. В то же время, рынок светильников и для таких помещений (лестничные клетки, коридоры, туалеты и т.п.) огромен и его не следует высокомерно игнорировать. Это, собственно, и есть категория продукции, именуемая «светильники ЖКХ».
Компактные даунлайты, построенные по бездрайверной схеме
Также бездрайверные светильники могут использоваться и в наружном освещении, где К п не нормируется. К тому же, простота конструкции дает помимо низкой стоимости и ряд других преимуществ. Поэтому так называемые бездрайверные светильники и модули (другие названия — «светодиодные AC-модули», АС LED Modules) активно продвигаются сейчас на рынок.
Даунлайты, построенные по бездрайверной схеме, используются для освещения вспомогательных помещений, где не ведется напряженная зрительная работа.
Понятие «бездрайверный светильник» часто используется в маркетинговых целях, тем не менее, его можно ввести в четкие рамки. Автор статьи предлагает следующее определение: бездрайверным называется такой осветительный прибор на основе светодиодов (или светодиодный модуль), где источник света к линии электропитания подключается напрямую или через токоограничительный резистор, также возможно подключение через коммутирующее устройство. Такое определение логически вытекает из определения светодиодного драйвера, основной функцией которого является управление током, протекающего через светодиод. Конструкция светильника, где применен блок питания со стабилизацией выходного напряжения и токоограничительный резистор, не является бездрайверной, так как стабилизация напряжения на цепочке из светодиода и токоограничительного резистора с хорошей точностью стабилизирует силу тока через светодиод.
Другой вариант названия таких осветительных приборов и модулей, распространенный в зарубежной литературе — AC LED Modules или «светодиодные AC-модули». В данном случае АС означает Altenating Current, т.е. «переменный ток», в широком смысле, «питание от осветительной сети». Связано это с тем, что в бездрайверных модулях не происходит выпрямление тока, светодиоды питаются пульсирующим током сложной формы.
Следует отметить, что, как правило, понятия «бездрайверный светильник» или «бездрайверный модуль» не применяются к оборудованию, основной задачей при проектирования которых было обеспечение минимальной стоимости. Тут уж что получилось за такие деньги. В том случае, если отсутствие драйвера дает не только снижение цены, но и некоторые полезные качества светильника, тогда слова «бездрайверный светильник» активно употребляются как в документации на изделие, так и в рекламных материалах. А преимущества у бездрайверных решений действительно есть.
Без сглаживающих конденсаторов
В светодиодном драйвере переменный ток сначала преобразуется в пульсирующий, затем из пульсирующего уже преобразуется в постоянный, для чего требуется сглаживающий конденсатор. При массовом производстве драйверов практически единственным доступным вариантом сглаживающего конденсатора сейчас является электролитический конденсатор.
Срок службы бездрайверных светильников и диапазон рабочих температур ограничены только соответствующими параметрами светодиодов, которые уже давно выше, чем у электролитических конденсаторов.
Их недостатками являются относительно малый срок службы, а также сильная зависимость параметров от температуры. Но самая неприятная особенность электролитического конденсатора — его старение без эксплуатации. Полежал светильник какое-то время на складе — конденсатор уже состарился. Прошло 10 лет с момента выпуска светильника — электролитические конденсаторы неработоспособны вне зависимости от того, сколько времени прибор реально давал свет. Срок службы бездрайверных светильников и диапазон рабочих температур ограничены только соответствующими параметрами светодиодов, которые уже давно выше, чем у электролитических конденсаторов.
Собственно, светодиод по своему физическому принципу, в отличие от тех же разрядных источников света, пусковых токов не имеет. Тем не менее, светодиодные светильники на основе драйверов имеют значительные пусковые токи, и это связано с зарядкой сглаживающих конденсаторов сразу после включения. Например, у светодиодного драйвера FDL-65-1550 производства компании Meanwell пусковой ток на протяжении 270 мкс от момента включения составляет 50 А при потребляемом токе в установившемся режиме 0,48 А. То есть пусковой ток примерно в 100 раз больше потребляемого тока в случае номинальной нагрузки. И это у «топовой» модели от одного из ведущих производителей драйверов! Применяемые во многих светильниках noname драйвера характеризуются еще большим соотношением между пусковым и потребляемым токами в установившемся режиме. Данное соотношение нередко оказывается даже больше, чем у светильников на основе разрядных источников света, например, на люминесцентных лампах. В результате — замена устаревших светильников на более современные и, казалось бы, более экономичные светодиодные, приводит к срабатыванию защитного автоматического выключателя из-за перегрузки по току. Приходится мириться с необходимостью использовать столь же толстые провода, как и для старых светильников (при уменьшении потребляемой мощности в несколько раз), а также обращаться к помощи квалифицированных специалистов для выбора определенного типа защитного автоматического выключателя и даже топологии подключения светильников. Когда внедрение светодиодного освещения было на уровне отдельных проектов, с этим можно было мириться. Но при их массовости нужны решения, доступные для установки специалистами не самой высокой квалификации. Бездрайверные же светодиодные светильники не имеют никаких пусковых токов по принципу своей работы.
Диммирование
Оптимальное решение для светодиодных светильников — использование диммируемого драйвера. Но это потребует установки дополнительного органа управления светильником и, возможно, прокладки дополнительного провода. В реальности приходится иметь дело с десятками миллионов диммеров типа TRIAC, установленных по всему миру. Светодиодный драйвер, совместимый с TRIAC, имеет более сложную конструкцию, чем обычный, и стоит дорого. Несомненным преимуществом бездрайверных светильников является то, что они, как правило, без проблем совместимы с TRIAC-диммерами.
Важное преимущество бездрайверных светильников — совместимость с диммерами, изначально разрабатывавшимися для ламп накаливания
В ряде случаев бездрайверные светильники совместимы с современными ШИМ-диммерами, работающими на частотах выше 300 Гц. При такой «связке» бездрайверные светильники полностью лишаются такого недостатка, как высокий коэффициент пульсаций.
Внимание! Не все бездрайверные светильники совместимы с определенными моделями диммеров. О совместимости конкретных моделей светильников и диммеров следует предварительно получить информацию у производителей/поставщиков обоих соединяемых устройств.
Вопросы надежности
В электронной аппаратуре обычно соединения между элементами отказывают чаще, чем сами элементы. Повысить надежность цепочки последовательно соединенных светодиодов до уровня, близкого к надежности единичного светодиода, можно, если всех их выполнить в едином кристалле. Именно так рассуждали в компании Seoul Semiconductor, выпустившей еще в 2006 году светодиод Arciche. Его можно было подключать к осветительной сети переменного тока даже без выпрямительного «мостика», достаточно последовательно включенного токоограничительного резистора. Это достигалось благодаря наличию на кристалле двух групп светодиодов, светившихся для положительной и отрицательной полуволн питающего напряжения соответственно. Позже для повышения энергоэффективности оставили только одну цепочку и подключение выпрямительного моста к светодиоду стало обязательным. Светодиоды, питающиеся от напряжения осветительной сети без драйвера, Seoul Semiconductor производит и поныне, но уже под названием Acrich MJT.
Наиболее широкое применение светодиоды Acrich MJT нашли при создании светодиодных ламп с цоколем GU10, а также маломощных ламп с цоколем Е14 для декоративной подсветки. Выпускаются на основе Acrich MJT и миниатюрные даунлайты, устанавливаемые на стеллажи в магазинах для подсветки товара. Поскольку покупатели и сотрудники рассматривают товар на полках эпизодически, такие светильники, при наличии общего освещения с низким уровнем пульсаций, не нарушают действующих норм. На основе Arcich MJT выпускаются и светильники для промышленных холодильников. Почти полное отсутствие дополнительной электроники и межсоединений между светодиодами в последовательной цепочке позволяют светильнику выдерживать очень низкие температуры. При этом сотрудники внутри морозильной камеры работают также эпизодически.
В модулях для уличного освещения Acrich2.5 применена дополнительная защита от бросков напряжения
Бездрайверные светильники чувствительны к броскам напряжения в сети. Если для кратковременных бросков напряжения порядка нескольких киловольт (например, связанных с молнией) можно установить защиту, то при небольшом, но длительном по времени превышении питающего напряжения светодиоды перегреваются. Проблема решается за счет внесения дополнительных запасов при проектировании светильника, а также применения специальных защитных устройств. Также настоятельно рекомендуется не разрывать выключателем «ноль» питания и обязательно заземлять металлический корпус светильника.
Коэффициент мощности и энергоэффективность
В бездрайверном светильнике, собранном по схеме рис. 1 или подобной, значительная часть потребляемой мощности (около 25%) рассеивается на токоограничительном резисторе. Кроме этого, значительную часть периода колебаний в сети, когда мгновенное значение напряжения на каждом светодиоде меньше 1,5 В, цепочка светодиодов полностью закрыта и ток через светильник практически не течет. Помимо нерационального использования электроэнергии, такая особенность приводит к снижению коэффициента мощности PF до значений ниже минимально допустимого предела 0,6. При потребляемой мощности до 5 Вт с этим еще можно как-то мириться, но при большей потребляемой светильником или светодиодной лампой-ретрофитом мощности нарушаются действующие нормы и может произойти преждевременный износ оборудования электросетей.
Простейшая схема включения чипа Acrich IC 3.0
Решение проблемы заключается в том, чтобы «наращивать» цепочку последовательно соединенных светодиодов по мере роста мгновенного значения напряжения питания. Находимся на пике синусоиды — включены все светодиоды. Находимся вблизи нуля — светится минимальное количество светодиодов, которые можно скоммутировать. При этом светодиоды открыты, и ток в нагрузке продолжает течь. Именно такое решение предлагает компания Seoul Semiconductor в своих бездрайверных светодиодных модулях Acrich3, производящихся с 2014 года. «Сердцем» такого модуля является чип Acrich IC 3.0, коммутирующий четыре группы последовательно включенных светодиодов.
Пример светодиодного модуля типа Acrich3
В итоге появляется возможность увеличить PF до 0,97, что находится на уровне лучших светильников с драйверами. Можно сказать, что такой светильник не создает практически никаких проблем для электросети, к которой он подключен. КПД чипа Acrich IC 3.0 достигает 90%.
Для уличного освещения Seoul Semiconductor предлагает модули Acrich2.5 на основе предыдущей версии платформы Acrich2, работающей аналогичным образом (коммутация четырех цепочек светодиодов).
Помимо Seoul Semiconductor технологию АС-модулей с повышенным PF развивает и такая известная компания как Edison Opto. Fla рынке представлена серия модулей EdiLex от этой компании. К сожалению, Edison Opto не публикует в открытых источниках данные о конструкции своих бездрайверных светодиодных модулей, тем не менее, по косвенным данным можно предположить, что и здесь используется принцип коммутации групп светодиодов в зависимости от конкретного участка синусоиды. PF модулей EdiLex достигает 0,95. Главная «фишка» данных модулей, выгодно отличающая их от конкурентов — наличие встроенной функции трехступенчатого диммирования.
Борьба с пульсациями
Для борьбы с пульсациями в бездрайверных светильниках предлагались схемы с умножением частоты пульсаций. Речь идет о том, чтобы частота пульсаций относительно частоты сети не удваивалась, а учетверялась. Увеличение частоты пульсаций до 200 Гц не позволяет выполнить требования ГОСТ Р 54945-2012 и СП52.13330.2011 для помещений, в которых ведется напряженная зрительная работа, хотя субъективно зрительная нагрузка по сравнению с частотой пульсаций 100 Гц заметно снижается. Но несовместимость с существующими диммерами и сложность конструкции привели к тому, что серийный выпуск бездрайверных светильников с учетверением частоты пульсаций так и не был начат.
Один из вариантов бездрайверного светодиодного модуля производства Zega LED
Компания Zega LED с 2014 года развивает технологию REAC, представляющую собой принципиально новый способ борьбы с пульсациями. Ее суть заключается в том, что светодиод, поверх слоя обычного люминофора, покрывается еще слоем особого люминофора REAC, обладающего увеличенным временем послесвечения. По идее разработчиков, это позволяет сглаживать пульсации до приемлемого уровня.
По состоянию на январь 2017 года, на сайте Zega LED нет данных об уровне пульсаций выпускаемых компанией модулей с технологией REAC. Нет пока на авторитетных светотехнических сайтах и результатов независимых тестирований на уровень пульсаций. Тем не менее, модули нашли свое применение не только в техническом освещении, но и в дорогих престижных дизайнерских люстрах. Причина заключается в компактности модулей Zega LED при том, что для их работы не требуется наличия дополнительного оборудования. В результате фантазия дизайнера практически ничем не ограничена. Но, по состоянию на 2016 год, все такие люстры предлагались исключительно для рынка США, где частота сети составляет 60 Гц. При использовании технологии REAC в странах с частотой сети 50 Гц уровень пульсаций будет выше из-за более низкой частоты пульсаций. Возможно, для продажи люстр в таких странах придется доработать технологию REAC, дополнительно увеличив время послесвечения люминофора.
Аграрное будущее
Большую выгоду бездрайверные светильники могут принести для освещения теплиц, если там есть и естественное освещение, а персонал продолжительное время работает в дневное время. Естественно, светильники должны соответствовать и действующим нормам по коэффициенту мощности.
Полное отсутствие пусковых токов является важным преимуществом для сельской местности. Низкая стоимость бездрайверных светодиодных светильников, простота установки и обслуживания позволяют сделать проект внедрения светодиодного освещения экономически выгодным.
Положительный опыт использования светильников с лампами ДНаТ, у которых К п доходит до 95%, позволяет утверждать, что наличие пульсаций у бездрайверных светодиодных светильников не окажет негативного влияния на рост сельскохозяйственных культур. Но в птицеводстве применять бездрайверные светильники нельзя, поскольку мерцания угнетают развитие — у птиц зрение более быстродействующее, чем у людей. Возможность применения бездрайверных светодиодных светильников в животноводстве требует дополнительных исследований.
Полное отсутствие пусковых токов является важным преимуществом для сельской местности, где электросети зачастую находятся не в лучшем состоянии. Низкая стоимость бездрайверных светодиодных светильников, простота установки и обслуживания, когда не надо вызывать в далекую деревню дорогостоящих специалистов, позволяют сделать проект внедрения светодиодного освещения экономически выгодным.
Алексей ВАСИЛЬЕВ
Источник: Материал размещен в журнале «Электротехнический рынок», №1 (73) январь-февраль 2017
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках