+7 (499) 647-80-74

Острые углы и подводные камни при выборе драйверов

Светодиодные светильники заняли прочные позиции на рынке светотехники и с каждым годом набирают все большую популярность. Производители данной продукции вынуждены постоянно развивать свой продукт, добиваясь новых технологических высот и качественных показателей. Конкурировать приходится не только между собой, но и с производителями светильников спроектированных без применения светодиодов. Нащупать тонкую нить баланса между ценой и качеством, функциональностью и гибкостью - ответственная задача, разрешением которой постоянно занимаются конструкторы и инженеры светотехники. Разобраться с этим непростым вопросом вам поможет компания Сити-Эл — поставщик качественных компонентов для светодиодных светильников из Японии, Европы и Китая. Мы являемся дистрибьютором светодиодных матриц производства Citizen Electronics, драйверов KGP Electronics и SOSEN в России. В ходе работы специалисты нашей компании часто сталкиваются с задачами по подбору комплектующих, исходя из запросов наших клиентов. Для достижения положительного результата им приходится уделять пристальное внимание к каждому из компонентов в отдельности, а также их совместимости.

Одним из ключевых элементов светильника, от которого напрямую зависит срок службы и его качество, является светодиодный драйвер. Несовпадение его параметров с требованиями и запросами покупателя, могут критически повлиять на востребованность светильника на рынке. Какие же ключевые характеристики драйвера влияют на то, насколько успешно будет продаваться изделие, в которое он установлен? И какие из его параметров могут негативно сказаться на эксплуатационных возможностях?

В первую очередь на выбор источника тока влияет область применения светильника: уличное и дорожное освещение, административные и торговые объекты, промышленное освещение. (см. рис. 1) 

Рис.1 Области применения светодиодных светильников.png

Рис. 1. "Области применения светодиодных светильников"

Важнейшим параметром драйвера, влияющим на его пригодность в дорожных и уличных светильниках, а также в сфере промышленного освещения, является класс защиты от воздействия окружающей среды. Для всеобщего удобства разработан международный стандарт защиты – IP, представленный двузначным числовым значением. Первый индекс в показателе указывает степень защиты от проникновения пыли, и предлагается в интервале 0 — 6. Второй индекс определяет степень защиты от попадания влаги и имеет диапазон 0 — 8. Чем выше индекс, тем выше защита. Как правило, для светильников наружного применения стараются использовать драйверы c IP44 и выше. Для внутренних помещений обычно применяют драйверы с IP20.

Другой ключевой показатель – соотношение цены и качества драйвера, которое в наибольшей степени определяет стоимость и срок службы светильника. В дешевом сегменте основным преимуществом является цена, поэтому, как правило, производители закрывают глаза на то, какими характеристиками и параметрами драйвера жертвуют ради достижения ее минимального значения. Однако, брендам из средней ценовой категории, а также узнаваемым производителям более дорогих марок приходится заниматься поиском оптимального сочетания качественных характеристик драйверов, разнообразия их функциональных возможностей и заботиться о том, чтобы модельный ряд мог удовлетворить наибольше количество потребностей покупателя.
Под качественными характеристиками в первую очередь подразумеваются срок службы драйвера, соответствие заявленным выходным параметрам тока, значение пульсации тока в пределах, установленных стандартами, наличие необходимых защит и безопасность. К функциональным возможностям относятся гибкость настройки параметров драйвера, возможность интеграции с системами управления светом, удобные габариты. Что касается широкого модельного ряда, не всегда большой выбор - благо для покупателя драйверов. Огромный номенклатурный список влечет за собой увеличение расходов на логистику. Практически каждый производитель светильников хотел бы иметь на складе не более 2-3 моделей одной мощности разных брендов, чтобы в случае необходимости нивелировать риски брака со стороны одного из них.

Казалось бы, определившись с областью применения и подобрав нужную модель с выходными параметрами тока и ценой наилучшим образом подходящими для будущего светильника, можно считать вопрос закрытым. Срок службы устраивает, светодиоды излучают необходимый световой поток, пульсации света в пределах допустимых норм. Однако, драйвер, как и любой физический объект, имеет свойство взаимодействовать с внешней средой. То, как он это делает, определяется нюансами его схемотехники и элементами исполнения. Именно с этим набором свойств и особенностей связано большое количество проблем и рисков, возникающих в процессе эксплуатации драйвера. Условно эти свойства можно поделить на две категории: защиты от внешних помех и защиты от исходящих помех.

Рассмотрим те из них, по которым чаще всего возникают вопросы как у производителей светильников, так и у потребителей.

рис 2. Проблемные вопросы при выборе драйвера.jpg

Рис. 2. "Проблемные вопросы при выборе драйвера"

1.       Защита от микросекундных импульсов большой энергии, или грозозащита.

2.       Электромагнитная совместимость

3.       Защита от высокого напряжения (380В и более)

4.       Класс защиты от поражения электрическим током

5.       Значение пускового тока

6.       Защита от воздействия температуры 

Разберем их по порядку:

1. Под микросекундными импульсами большой энергии чаще всего принято понимать прямое или косвенное воздействие грозовых разрядов на сеть электроснабжения. Также они могут появляться под воздействием переходных или коммутационных процессов, возникающих при переключении нагрузок в сети, например, включение мощных силовых установок с высокими пусковыми токами. Их возникновение часто приводит к различным аварийным ситуациям, влекущим за собой  выход из строя электроприборов, к которым, безусловно, относятся и светильники. В России испытания на устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии проводят в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.5. В зависимости от условий эксплуатации светильника, что в первую очередь обусловлено сферой его применения, выделяют 4 степени жесткости испытаний, каждой из которой соответствует свое минимальное значение напряжения микросекундного импульса, воздействие которого он должен выдерживать. Таблица 1. Степени жесткости испытаний

Условия эксплуатации технических средств, в нашем случае светильников, имеют следующую классификацию, которой соответствует степень жесткости испытаний:

Класс 1. Частично защищенная электромагнитная обстановка.
Класс 2. Электромагнитная обстановка при разносе силовых и сигнальных кабелей.
Класс 3. Электромагнитная обстановка при параллельной прокладке силовых и сигнальных кабелей.
Класс 4. Электромагнитная обстановка при прокладке соединительных кабелей вне помещений вблизи силовых кабелей и использовании многопроводных кабелей, содержащих линии, подключенные к цепям электронного и электротехнического оборудования.

Исходя из данных в таблице 1 и классификации условий эксплуатации, мы видим, что минимальным требованием для уличных, а также многих промышленных светильников, является устойчивость к воздействиям микросекундных импульсов большой энергии не ниже 4кВ.  Далеко не все драйверы имеют подобную защиту, даже при условии, что они защищены от воздействия влаги и пыли. Опять же, значение в 4 кВ является минимальным, но не гарантирует вам 100% защищенности. Как правило, известные производители драйверов с IP65-67 стараются оснащать свои устройства защитой от 6 до 12кВ, что связано с более жесткими требованиями международных стандартов, например IEEE C.62.41-2002. Но и это не является панацеей, так как количество срабатывания защитных устройств ограничено 2-4 десятками раз, и при частом повторении нагрузки на них может произойти выход из строя, что влечет и гибель драйвера. Решением данной проблемы может быть использование внешнего устройства защиты, которое устанавливается перед драйвером, и может выдерживать до 20кВ в пределах 100 срабатываний. Следует помнить, что обязательным условием для того, чтобы защита работала, является наличие защитного заземления.

2. Электромагнитная совместимость (ЕМС) - способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

Данная проблема не является новой, еще с 80х годов прошлого века начались разработки стандартов, ужесточающих требования к ЕМС технических средств. С развитием компьютерной техники, и, как следствие, появлением большого числа импульсных источников питания, а также массовым распространением беспроводных систем связи, эта проблема приобрела все большие масштабы.

Светодиодный драйвер является импульсным источником питания, вследствие чего, в процессе эксплуатации, выделяет различные помехи, как в радиочастотном диапазоне, так и в виде гармонических искажений в сети переменного тока. Существует комплекс мер направленный на их ограничение: применение активного корректора мощности, помехоподавляющих фильтров, экранов и т.д.  Далеко не каждый производитель драйверов идет на их полное или частичное применение, избегая удорожания  своего продукта. Вследствие этого применение большого количества таких драйверов, может как вызвать сбои в работе других электронных устройств, так и оказывать существенную нагрузку на генераторы электроэнергии, снижая их эффективность.

В то же самое время, на его работоспособность также могут влиять чужеродные помехи, что в конечном итоге приведет к выходу из строя светильника в целом.

Для того, чтобы ограничить использование таких изделий, разработано большое количество отечественных и международных стандартов, основные из которых приведены в таблице 2.

таблица 2. Основные стандарты регулирующие ЭМС

Немаловажен тот факт, что другие компоненты светильника (корпус, светодиод, контактные провода) являются усилителями генерируемых драйвером помех. Именно по этой причине в большинстве случаев испытания на ЭМС проходит именно светильник, однако выбор правильного источника тока для него, может избавить вас от многих проблем в дальнейшем.

3. Защита от перенапряжения 380В.

Возрастание напряжения в сетях переменного тока явление не редкое. Оно может быть вызвано различными причинами. От самого банального – ошибка при монтаже, до обрыва нулевого провода и, как следствие, возникновения межфазного перекоса. Естественно для драйверов, рассчитанных в лучшем случае на входное напряжение в пределах 154-286 В, а зачастую и более узкий промежуток значений, его воздействие фатально. Большинство современных драйверов оборудованы подобной  защитой, построенной на варисторах и устройстве перевода его в «спящий» режим, с последующим включением после стабилизации напряжения в пределах рабочей нормы.
При этом нужно понимать, что устойчивость к длительному воздействию напряжения свыше 300В даже в «спящем» режиме не бесконечна. У разных производителей это время варьируется в пределах от нескольких минут до нескольких часов. По этой причине драйверы различных производителей при прочих равных ведут себя по-разному под воздействием длительного перенапряжения. В технической документации как правило об этом не пишут, ограничиваясь упоминанием о том, такая защита есть. Зачастую это приводит к различного рода конфликтным ситуациям, после того как драйверы выходят из строя по причине перенапряжения. При проектировании светильника уточняйте какое время драйвер может находиться под воздействием высокого напряжения, и прописывайте это в паспорте светильника, чтобы избежать непонимания с вашими клиентами. Полностью обезопасить светильник от выхода из строя только подбором драйвера, к сожалению, невозможно. Лучше всего с этой проблемой справляется стабилизатор напряжения, установленный на группу освещения.

4. Класс защиты от поражения электрическим током - система обозначения способов и степени обеспечения электрической безопасности при пользовании электрическим оборудованием. Вопрос, пользующийся в России особенным вниманием. Классификация приборов по степени защиты пользователя от поражения электрическим током определяется ГОСТ Р МЭК 536-94. Классы защиты отражают то, каким способом осуществляется в каждом конкретном случае защита от поражения электрическим током. Таблица.3 Классы защиты от поражения электрическим током

Разделение на классы защиты отражает не уровень безопасности оборудования, а лишь указывает на то, каким способом осуществляется защита от поражения электрическим током. В светодиодных светильниках, как правило, используют драйверы либо I класса защиты, либо II класса. Драйверы класса II сконструированы с применением гальванической развязки для обеспечения двойной изоляции от сети переменного тока. Однако, гальваноразвязаный драйвер теряет в эффективности, а также имеет более высокую стоимость по сравнению со своим аналогом класса I.

Насколько это оправданно можно увидеть, если обратиться к приложению А ГОСТ Р МЭК 536-94. в таблице 4.

таблица 4. «Способы обеспечения безопасности»

Из таблицы мы видим, что наличие защитного заземления в устройствах класса I обеспечивает его безопасность. Конечно, всегда есть риск одновременного касания токоведущей части и контакта защитного заземления.

В европейских странах, где отношение к выполнению требований техники безопасности более ответственное, повсеместно используются источники тока класса I. В России тоже есть крупные производители светильников, использующие данный тип источников, но в целом драйверы II класса защиты имеют большее распространение. Частично это обусловлено тем, что использование драйверов без гальванической развязки требует соблюдения минимального расстояния в 5мм между контактными проводами на светодиодной плате и заземленными частями светильника. Соблюдение этого условия совместно с применением пластиковых элементов крепления линеек к корпусу позволяет избежать возникновения электрического пробоя во время переходных процессов в работе драйвера и, как следствие, выхода из строя светодиодов на плате. Так же на выбор влияет нежелание быть причиной поражения током людей, нарушающих технику безопасности.
А если учесть, что класс защиты драйвера не обязательно определяет класс защиты светильника в целом, то и риск поражения электрическим током можно исключить за счет конструкционных особенностей корпуса. На вопрос какие источники тока какого класса защиты следует использовать до сих пор нет однозначного ответа.  Данный вопрос требует рассмотрения всего комплекса компонентов конкретного светильника и четкого понимания для решения каких задач требуется драйвер с тем или иным классом защиты.

5. Проблема «пусковых токов». Пусковой ток – ток, который необходим для запуска электрического или электротехнического устройства.  В светодиодном светильнике этот ток возникает в момент зарядки сглаживающего конденсатора драйвера во время его включения. При этом он может в несколько раз, а иногда и в десятки раз, превышать номинальные значения рабочего тока. Значения пусковых токов традиционных источников тока редко превышают 15-20А. У мощных светодиодных драйверов они могут достигать значений до 100А. Но прежде чем делать выводы, взгляните на таблицу 5.

таблица 5. Время существования пусковых токов различных источников света.

Главным преимуществом светодиодного светильника перед другими типами светильников в данном вопросе – крайне малое время существования пусковых токов. И если у кого-то автоматические выключатели все же сработали, то причина в том, что они неправильно подобраны или некачественные.  В этом легко убедиться взглянув на рис.3.

рис.3 Время-токовая характеристика автоматического выключателя.jpg

Рис. 3. "Время-токовая характеристика автоматического выключателя"



Назад к списку