AC / DC-преобразователи Mean Well для питания мощных светодиодов
В статье дан обзор AC / DC-преобразователей Mean Well для питания мощных и сверъярких светодиодов
Мощные и сверхъяркие светодиоды постепенно начинают вытеснять привычные источники света (например, люминесцентные, галогенные и лампы накаливания). Высокая надежность, простота управления, малые габариты светодиодных светильников все больше привлекают дизайнеров и разработчиков новых систем освещения. Для питания сверхярких и мощных светодиодов во многих случаях удобнее всего использовать обычную сеть с переменным напряжением 220 В.
В то же время светодиоды — это низковольтные полупроводниковые приборы. К тому же, для питания светодиодов, обеспечивающего длительный срок службы, необходимо стабилизировать протекающий через них ток. Дело в том, что незначительные изменения прямого напряжения на светодиоде вызывают резкие скачки тока через светодиод. Это наглядно иллюстрирует рисунок 1, на котором в качестве примера приведены вольтамперные характеристики полноцветного RGBW (Red, Green, Blue, White — красный, зеленый, синий, белый) светодиода Cree MC-E.
Рис. 1. Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов
Буква W подчеркивает, что светодиоды этой серии обеспечивают и белое свечение. Кроме того, падение напряжения на светодиодах разных цветов довольно сильно различается. Например, прямое напряжение на красном светодиоде примерно в 1,5 раза меньше, чем у синего (или белого) или зеленого светодиода. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении светодиодов, т.к. при последовательном включении светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.
Еще одна очень важная причина, заставляющая питать светодиоды именно стабилизированным током — это зависимость светового потока от протекающего через светодиод тока. Эту зависимость используют при необходимости регулировки силы света светодиодного светильника или для получения различных цветовых оттенков свечения в полноцветных RGBW-светодиодах. Однако в большинстве случаев требуется стабильное равномерное свечение источника света. В качестве примера на рисунке 2 приведены зависимости светового потока для светодиодов разных цветов на примере серии MC-E компании Cree.
Из графика на рисунке 2 видно, что для изменения светового потока светодиодов серии MC-E в пределах 20—100% ток светодиода должен изменяться в диапазоне 100…350 мА.
Варианты питания мощных светодиодов
Рассмотрим особенности применения источников питания со стабилизированным выходным напряжением или стабилизированным выходным током для питания мощных светодиодов. Преимущества использования источников питания со стабилизированным током приведены на рисунке 3.
Рис. 3. Варианты схем включения мощных светодиодов
В простейшем случае применяют обычные источники питания со стабилизированным выходным напряжением, включив резистор последовательно для задания тока через светодиоды. Этот случай отличается низкой эффективностью и плохой стабилизацией тока, что нежелательно при использовании мощных светодиодов.
Второй вариант — подключение интегральной схемы драйвера светодиодов к выходу этого же источника питания (см. среднюю часть рисунка 3). Этот вариант, несомненно, лучше первого, но требует применения и установки дополнительного драйвера светодиодов, что усложняет конструкцию и повышает цену.
Для питания мощных светодиодов оптимален третий вариант с использованием AC/DC-преобразователей со стабилизированным выходным током (см. нижнюю часть рисунка 3), что позволяет отказаться от внешних компонентов (резистора или интегральной схемы драйвера светодиодов) и добиться простоты подключения светодиодов, удобства эксплуатации и снижения стоимости всей системы. Однако даже этому варианту присущи недостатки из-за ограниченности выбора мощности источников питания с токовым выходом.
На рисунке 4 показано матричное включение светодиодов из нескольких параллельно включенных цепей.
Рис. 4. Матричное включение светодиодов
При этом светодиоды с одинаковыми номерами включены параллельно. Матричное включение исключает гашение всей светодиодной цепочки при выходе из строя одного из светодиодов, т.к. ток протекает через параллельно включенные соседние светодиоды. Недостаток матричной схемы включения при подключении нескольких цепей светодиодов — необходимость подключения определенного количества последовательных цепей. Количество светодиодных цепей на рисунке 4 равно 18 (6,3/0,35 = 18).
К сожалению, не всегда возможно обеспечить матричное включение светодиодов: оно недопустимо, если светодиоды имеют разные цвета свечения и, как следствие, разные значения падения напряжения на светодиодах.
Источники питания Mean Well со стабилизированным выходным током
Номинальное значение прямого тока современных мощных светодиодов достигает 1750 мА (максимальный — до 2500 мА). Для питания таких светодиодов от сети 220 В/50 Гц нужны соответствующие модули питания (модульные AC/DC-драйверы, AC/DC-преобразователи). Компания Mean Well выпускает специализированные AC/DC-преобразователи со стабилизированным выходным током со следующими значениями: 350, 700, 1050, 1400 и 1750 мА.
Основные параметры источников питания Mean Well с токовым выходом приведены в таблице 1.
Таблица 1. AC/DC-преобразователи Mean Well со стабилизированным выходным током
| | Выходная мощность, Вт | Параметры выхода | Точность, % | Пульсации, мВ | КПД, % |
|---|---|---|---|---|---|
| LPC-20-350 | 20 | 350 мА при U = 3…48 В | 5 | 200 | 83 |
| LPC-20-700 | 20 | 700 мА при U = 3…30 В | 5 | 200 | 83 |
| LPC-35-700 | 35 | 700 мА при U = 9…48 В | 5 | 200 | 85 |
| LPC-35-1050 | 35 | 1050 мА при U = 9…30 В | 5 | 200 | 85 |
| LPC-35-1400 | 35 | 1400 мА при U = 9…24 В | 5 | 200 | 85 |
| LPC-60-1050 | 60 | 1050 мА при U = 9…48 В | 5 | 200 | 87 |
| LPC-60-1400 | 60 | 1400 мА при U = 9…42 В | 5 | 200 | 85 |
| LPC-60-1750 | 60 | 1750 мА при U = 9…34 В | 5 | 200 | 87 |
AC / DC - преобразователи серии LPC имеют широкий диапазон рабочих температур –30…70°С. Кроме того, они имеют универсальный вход 90…264 В AC и встроенную защиту от повышенного входного напряжения до 300 В в течение 5 с. Необходимо учитывать, что указанный в таблице 1 стабилизированный выходной ток гарантируется только при суммарном падении напряжения на светодиодах в соответствующем диапазоне напряжений. Например, для LPC-20-350 выходной ток 350 мА гарантируется только при попадании в диапазон напряжения на нагрузке 3…48 В.
Источники питания серии LPC предназначены для уличного освещения, т.е. наружной установки. Поэтому их корпуса имеют степень защиты IP67: это полная защита от пыли при допустимом частичном или полном погружении в воду на глубину 15 см…1 м. По просьбе наших клиентов мы составили интегральную таблицу, которая позволяет наглядно сравнить между собой разные степени защиты IP (см. рис. 5).
Источники питания Mean Well для светодиодного освещения имеют высокую степень защиты от внешних климатических воздействий от IP64 до IP67. Все остальные источники питания этой компании обладают защитой по IP20.
Источники питания для мощных светодиодов
Компания Mean Well выпускает несколько серий источников питания для светодиодного освещения. Их основные параметры представлены в таблице 2.
Таблица 2. AC/DC-преобразователи Mean Well для питания светодиодов
| Серия | Серия/мощность | ККМ** | Корпус | Герметизация компаундом | IP*** | Диапазон рабочих температур,°С | Особенности |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HLG | HLG-100(H) HLG-120(H) HLG-150(H) HLG-185(H) HLG-240(H) HLG-300(H) | Есть | Металл | Есть | IP67 | –30…70 | • с буквой «Н» — вход 90…305 В AC • без буквы «Н» — вход 90…264 В AC • высокий КПД до 94% • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока |
| CLG | CLG-60 CLG-100 CLG-150 | Есть | Металл | Есть | IP67 | –30…70 | • высокий КПД до 91% • сертификаты UL/CUL/TÜV/CE • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока |
| CEN* | CEN-60 CEN-75 CEN-100 | Есть | Металл | Нет | IP66 | –30…70 | • высокий КПД до 91% • экономичный класс 2 для светодиодных источников питания • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока |
| PLN | PLN-20 PLN-30 PLN-45 PLN-60 PLN-75 PLN-100 | Есть | Пластик | Нет | IP64 | –30…50 | • сертификаты UL/CUL/TÜV/CE • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока (серия PLN-20 допускает регулировку только тока ограничения) |
| PLC | PLC-30 PLC-45 PLC-60 PLC-75 PLC-100 | Есть | Пластик | Нет | IP20 | –30…50 | • подключение входных и выходных проводов с помощью клемм • сертификаты UL/CUL/TÜV/CE • возможность регулировки выходного напряжения и уровня ограничения выходного тока |
| ULP | ULP-100 ULP-150 | Есть | Металл (без крышки) | Нет | IP20 | –30…70 | • подключение входных и выходных проводов с помощью клемм • допустимо входное напряжение до 300 В AC в течение 30 с • допускается перегрузка по выходу до 300% в течение 30 мс |
| PLP | PLP-20 PLP-30 PLP-45 PLP-60 | Есть | Открытый (без корпуса) | Нет | IP20 | –30…70 | • низкая цена • открытое исполнение • возможность установки уровня ограничения выходного тока |
| ELN | ELN-30 ELN-60 ELN-100 | Нет | Пластик | Нет | IP64 | –20…60 | • опция «D = димминг» — управление выходом с помощью управляющего напряжения • опция PWM — управление выходом с помощью ШИМ |
| LPC LPV | LPC-20 LPC-35 LPC-60 LPV-20 LPV-35 LPV-60 | Нет | Пластик | Есть | IP67 | –30…70 | • LPV — Constant Voltage Mode — серия со стабилизированным выходным напряжением • LPC — Constant Current Mode — серия со стабилизированным выходным током |
| LPH | LPH-18 LPHC-18 | Нет | Пластик | Есть | IP67 | –25…70 | • LPH — Constant Voltage Mode — серия со стабилизированным выходным напряжением • LPHC — Constant Current Mode — серия со стабилизированным выходным током |
