The lite Engine
+7 (499) 647-80-74

Драйверы IP67 от компании Sosen

Хорошо известно, что производители светильников по-разному подходят к выбору комплектующих для своих изделий. Кому-то, в первую очередь, важны качественные технические характеристики, кому-то – цена. Естественно, это обусловлено той рыночной нишей, для которой предназначена продукция. Не секрет, что все хотели бы получить максимально дешевое изделие с наилучшими характеристиками, но это практически невозможно. Все просто – чем оно надежнее и технологичнее, тем выше его цена, поскольку на его создание требуются более дорогие комплектующие, высокотехнологичное оборудование, квалифицированный персонал. В статье рассматриваются драйверы светодиодов с высоким коэффициентом защиты (IP) от воздействия внешних факторов.

Как определить, насколько продукт качественный? Существуют два основных критерия: надежность производителя и качество комплектующих.

Компания-производитель

В этой статье мы хотим представить читателям компанию Sosen. Это китайский производитель, специализирующийся на драйверах для светодиодов с высоким коэффициентом IP (65–67). Компания занимается разработкой и выпуском драйверов с 2006 г. Размер производственных площадей – более 15000 м2. Имеет международные представительства в Кельне, Лос-Анджелесе и Торонто с объемом продаж более 4 млн. шт. в год.

Модельный ряд производимой продукции представлен тремя разными форм-факторами (см. табл. 1). Выбор из более чем 70 моделей драйверов способен удовлетворить потребности широкого круга потребителей.

Высокий контроль качества выпускаемых изделий обеспечивает минимальный процент брака и позволяет повысить надежность своей продукции до европейского качества (см. табл. 2). В качестве подтверждения этому можно привести Sosen – одну из тех немногих компаний, которые предоставляют на свои изделия гарантию в семь лет.

Отлаженная система логистики и взаимодействия производства позволяет минимизировать временные затраты на выпуск и подготовку готовой продукции без потери качества изделий. Совершенствование и модернизация выпускаемых драйверов, а также разработка новых высокотехнологичных моделей – неотъемлемая составляющая работы Sosen. Практически все модели имеют функцию плавной регулировки выходного тока. При необходимости можно добавлять функцию диммирования по любому из протоколов: триак, 1–10 B. Предлагаются модели с функцией диммирования DALI. Инженеры компании отслеживают все новые тенденции и с успехом воплощают их своих изделиях. 

Таблица 1. Серии драйверов SOSEN
Серия R Серии H, V Серии C, D

100–277 В AC UL/CE/TUV/SAA 10–50 Вт Заливающий свет, панели

100–277 В AC UL/CE/TUV/SAA/BIS 25–200 Вт Уличный свет, туннели, высокие подвесные светильники Диммирование 3-в-1, управление временным режимом

100–277 В AC UL/TUV Высокие подвесные светильники Диммирование 3-в-1,  управление временным режимом 

Таблица 2. Структура контроля качества
Категория

ТЕСТ

Хранение Высокотемпературная камера
Камера низкой температуры 
Камера термических циклов 
Камера повышенной влажности 

Эксплуатация при высоких температурах

Эксплуатация Эксплуатация при  низких температурах 
Испытания при высокой влажности 
Испытания термических циклов
Тестирование при максимально допустимой температуре 
Тестирование при минимально допустимой температуре 
Тестирование общих технических характеристик 
Тестирование при выключенном/ включенном переменном токе 

Тестирование максимального выходного тока


Компоненты и комплектующие


Драйвер и компонентная база

Одним из ключевых достоинств драйверов Sosen является подход к выбору компонентной базы для своих изделий (см. рис. 1). В зависимости от конструкционных особенностей драйвера в его схему могут входить разные электронные компоненты. В качестве оказывающих наибольшее влияние на его срок службы и надежность можно выделить следующие:

  • Электролитические конденсаторы;
  • Ключевые транзисторы;
  • ШИМ-контроллеры;
  • Трансформаторы;
  • Диодные мосты.


Все эти электронные компоненты представлены производителями известных брендов с признанной репутацией высококачественной продукцией – компаниями Rubycon, Nippon, TDK, Toshiba, Epcos, Fairchild, ST.

Эти компоненты обеспечивают высокие показатели качественных технических характеристик драйвера, его срок службы и устойчивость соответствия заданным техническим параметрам с течением времени.

Попробуем разобраться по порядку, почему это так важно. Рассмотрим каждый из этих элементов. 

Рис. 1. Производители компонентов для драйверов Sosen

Электролитические конденсаторы

Этот элемент можно встретить практически в любом драйвере за исключением узкоспециализированных моделей. Применяются они в качестве накопительной фильтрующей емкости и для сглаживания пульсаций. В обоих случаях требуются конденсаторы большой емкости. С учетом ограничения объема устройства в целом такую емкость при минимальном размере обеспечивают только электролитические конденсаторы. Уверен, что подавляющее большинство знакомо с этим устройством, и объяснять его принцип работы нет смысла. Нас, в первую очередь, интересует как он влияет на качество драйвера. Для этого следует понимать, какие условия и технологические особенности влияют на срок службы и бесперебойную работу этого элемента.

Начнем с самого очевидного – с электролита. Поскольку электролит является жидкостью, он способен переходить из одного агрегатного состояния в другое под воздействием внешних факторов. Он может «выкипать» или «высыхать», меняя в процессе плотность и электрохимические качества под воздействием высокой температуры. От химического состава электролита напрямую зависит скорость протекания этого процесса. Кроме того, поскольку температура драйвера достигает значительных величин за счет работы всех прочих его компонентов, происходит саморазогрев этих конденсаторов, вызванный эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Это т. н. «паразитное активное сопротивление» обусловлено сопротивлением материала обкладок, выводов конденсатора и контактов между ними. Благодаря этому сопротивлению конденсатор приобретает свойства резистора, который при протекании через него высокочастотного тока начинает греться. Причем, тем больше, чем больший ток через него протекает. Выделяемая мощность определяется как P = I2R, где R – сумма сопротивления конденсатора и его ESR. В случае с драйверами оно практически равно ESR, т. к. при протекании переменного тока сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте тока и имеет очень низкое значение. Чем выше ESR и сила тока, тем больше тепла выделяет электролитический конденсатор. Соответственно, чем больше мощность драйвера, тем сильнее разогреваются в нем эти конденсаторы. Это было бы не так критично, если бы величина ESR была неизменной в процессе эксплуатации, поскольку у только что выпущенных с завода изделий он составляет единицы и даже десятые доли мОм. Но ESR растет вместе со сроком службы, деградацией электролита и повышением общей температуры устройства. Наряду с ESR увеличивается и собственная температура элемента, что, в конечном итоге, приводит к изменению емкостных характеристик конденсатора от которых напрямую зависят характеристики драйвера и выходу из строя не только самого элемента, но и всего изделия.

Таким образом, необходимо, чтобы в драйвере использовались качественные электролитические конденсаторы из высокотехнологичных элементов, с изначально малым ESR и хорошей устойчивостью к воздействию высокой температуры. Особенно это важно для мощных драйверов, к которым и относится продукция компании Sosen. В своих устройствах она использует конденсаторы Rubycon и Nippon известных японских производителей высококачественных и надежных электронных элементов (см. рис. 2).

Рис. 2. Электролитический конденсатор Rubycon серии YXJ, применяемый  в драйверах Sosen

Ключи и диодные мосты

Эти два разных электронных компонента объединяет то, что оба они являются полупроводниковыми приборами, принцип работы которых построен на использовании p‑n-перехода между полупроводниками с разной проводимостью. Соответственно, и факторы, определяющие их надежность и срок службы, совпадают. По большому счету, он один – риск возникновения «пробоя». Пробоем называют резкое увеличение обратного тока при достижении обратным напряжением определенного уровня, выше которого обратный ток возрастает с большим градиентом в узком диапазоне обратного напряжения. Если проще, то диод в таких случаях теряет свои свойства односторонней проводимости и превращается в обычный проводник, что чревато негативными последствиями для всей схемы.

Пробои бывают двух типов – электрический и тепловой. Из названий, думаю, уже понятны причины их возникновения. Электрический пробой относится к обратимому типу, т. е. с течением времени свойства прибора возвращаются к исходным параметрам. Однако при длительном протекании высокочастотного тока в результате электронного пробоя прибор начинает нагреваться, что может привести к тепловому пробою. Поскольку из-за теплового пробоя свойства полупроводников в приборе меняются необратимо, для устройства в целом он фатальнее. Не составляют исключение электронные компоненты с использованием диодов Шоттки, в которых применяется металл и полупроводник. Для них тепловой пробой тоже фатален.

Вывод напрашивается сам собой – высокая температура является главным врагом этих устройств. Следовательно, крайне необходимо, чтобы данной проблеме разработчики электронных компонентов уделяли большое внимание. В свою очередь, разработчик драйвера должен позаботиться о достаточном отводе тепла с полупроводниковых приборов.

Показатель качества ключевых транзисторов не ограничивается только его устойчивостью к возникновению пробоя. Существенное влияние на характеристики драйвера оказывают динамические потери, возникающие в момент отпирания и запирания ключа, – процессе преобразования частоты электрического тока, протекающего через ключевой транзистор. Поскольку в случае с драйверами частота преобразования достаточно высока (это обусловлено тем, что чем выше частота электрического тока, тем меньше размеры трансформатора, необходимого для его преобразования), динамические потери тоже велики. Это отражается и на эффективности источника питания, и на количестве генерируемых им помех.

Поставщиками ключей для драйверов Sosen являются компании Toshiba и STMicroelectronics. Обе компании – одни из крупнейших производителей, занимающихся разработкой, изготовлением и продажей полупроводниковых электронных и микроэлектронных компонентов (см. рис. 3).

Рис. 3. Транзисторы Toshiba

Трансформаторы

Без этого элемента не обходится ни один импульсный блок питания. В зависимости от особенностей построения схемы устройства количество трансформаторов может быть разным. Хотя это один из самых надежных элементов в драйвере, от качества и точности подбора трансформатора напрямую зависит КПД драйвера. Чем качественнее трансформатор, тем меньше он искажает форму передаваемого сигнала. Это искажение происходит под влиянием вихревых токов и емкостных связей между обмотками и витками трансформатора. Необходимо, чтобы качество изоляции обмотки, материала магнитопровода и сердечника, а также изготовления элемента в целом были высокого уровня. 

Вторым ключевым свойством трансформатора является его нагрев. С учетом того, что было сказано об электролитических конденсаторах и ключах, это очень важный параметр, на который следует обратить особое внимание. Причины высокого нагрева трансформатора могут быть разными. Некачественная изоляция обмотки, и как следствие, короткое замыкание среди витков обмотки. Некачественный материал сердечника. Чрезмерная или недостаточная нагрузка. Недоработка в одном из этих моментов приведет к тому, что трансформатор будет греться и нагревать остальные элементы драйвера, снижая его надежность и срок службы. 

Не стоит забывать и о габаритах. Чем они меньше, тем лучше, т. к. габаритный объем драйвера ограничен. Само собой, соблюсти выполнение всех трех условий разом (минимальные габариты, низкий температурный нагрев и точность передачи сигнала) под силу далеко не каждому производителю. 

В своих драйверах Sosen использует трансформаторы компании TDK (см. рис. 4). Компания TDK, являющаяся одним из мировых лидеров по разработке и производству моточных изделий, уделяет особое внимание совершенствованию и расширению своего номенклатурного ряда изделий. Основной акцент разработчики предприятия при этом ставят на создание миниатюрных компонентов, обладающих улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями. 

Рис. 4. Понижающий трансформатор TDK

Шим-контроллеры

Этому элементу можно посвятить отдельную статью. В целом, он является одним из ключевых в схеме устройства. Данную микросхему можно назвать «мозгом» импульсного блока питания, построенного на принципе широтно-импульсной модуляции. Именно ШИМ-контроллер управляет работой и транзисторов, и трансформаторов, регулирует частоту импульсного тока и, соответственно, влияет на показатели выходного тока. Помимо основной функции – формирование управляющих сигналов для токозадающих компонентов драйвера, ШИМ-контроллер может выполнять ряд дополнительных функций: управление стабилизацией опорного напряжения; регулировка «мягкого старта» устройства за счет ограничения максимально допустимой ширины модулируемых импульсов; защитное ограничение тока на ключах.

Срок работы микроконтроллера зависит от качества элементов, использованных при его производстве, и качества сборки. Кроме того, качество ШИМ-контроллера определяет его КПД, которое достигает очень высоких значений, что, в свою очередь, сказывается на КПД устройства. Небольшие габариты контроллеров дают им преимущество над стандартными схемами с использованием трансформаторов.

Значение этого элемента сложно переоценить. Очевидно, что даже самые надежные и качественные электронные компоненты не обеспечат высоких характеристик и большого срока службы драйвера, если для управления их работой будет использоваться низкокачественный управляющий элемент. В драйверах Sosen применяются микроконтроллеры, произведенные лидерами – компаниями ON Semiconductor/Fairchild, STMicroelectronics (см. рис. 5).

Рис. 5. Микроконтроллеры Fairchild

Все перечисленные факты свидетельствуют в пользу того, что компания Sosen очень серьезно относится к качеству и надежности выпускаемых драйверов. Практика продажи в США и Европе подтверждает правильность такого решения. До того момента, как мы не узнали об этой компании, сложно было выделить кого-то, кто мог бы смело заявить о конкуренции с таким грандом как Mean Well. Однако, на внутреннем китайском рынке Sosen уже навязывает эту конкуренцию и неуклонно расширяет свои рынки в других частях света. 

Возможно, кого-то отпугнет цена драйверов, которая не намного ниже, чем у признанных грандов. Однако, следует учесть, что она обусловлена применением качественных компонентов и производственными затратами, которые неизбежны, когда речь идет о надежности и наивысших технических показателях. 

За более подробной информацией обо всех изделиях компании Sosen обращайтесь в компанию «Сити-Эл». Наши менеджеры готовы оказать помощь в подборе подходящих моделей и предоставить всю необходимую техническую документацию.

Назад к списку