Продукция

Поиск на сайте

Спецпредложение

На что обращать внимание при выборе источника питания для светильника наружного освещения

На что обращать внимание при выборе источника питания для светильника наружного освещения? Требованиям каких нормативных документов должен соответствовать источник питания, чтобы осветительное устройство, в котором он установлен, смогло пройти сертификационные испытания? Среди каких производителей можно подобрать источник питания, соответствующий установленным нормам и требованиям? Ответы на поставленные вопросы имеются в данной статье.

Источник питания, также как и источник света, является очень важной составной частью светодиодного светильника; оказывает решающее влияние на большинство качественных характеристик конечного изделия. К характеристикам, на которые источник питания оказывает непосредственное влияние, относятся: надежность, стабильность светового потока, энергоэффективность, электромагнитная совместимость, электробезопасность, устойчивость к воздействию импульсов повышенной энергии и др. Многие из указанных параметров регламентируются различными нормативными документами. Источник питания не оказывает влияния только на кривую силы света (КСС) которая формируется элементами вторичной оптики, и на показатель дискомфорта светильника.

Светильники наружного освещения эксплуатируются в наиболее жестких условиях; должны сохранять работоспособность в широком температурном диапазоне при непосредственном воздействии различных атмосферных осадков, твердых частиц (в данном случае - пыли) и ультрафиолетового излучения солнца. Источник питания как составная часть должен соответствовать условиям эксплуатации конечного изделия.

Разработчику светодиодного светильника приходится решать достаточно сложную задачу выбора оптимального источника питания для разрабатываемого изделия. Чтобы грамотно ее решить и при этом выполнить требования сертификационных испытаний изделия, нужно знать некоторые особенности и ориентироваться в требованиях нормативных документов.

На какие основные моменты следует обращать внимание при выборе источника питания для светильника наружного освещения?

Температурный диапазон и класс защиты IP

Ввиду довольно высоких мощностей (десятки и сотни ватт), для облегчения совместного теплового режима светодиодов и самого источника питания, его, как правило, располагают на внешней стороне светильника. Температурный диапазон и вариант исполнения выбираемого источника питания в этом случае должны быть не хуже, чем соответствующие характеристики светильника, если не предусматривается специальная дополнительная защита источника.

Диапазон рабочей температуры в зависимости от варианта исполнения изделия определяется по ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды» с изменениями от 28.05.1999. На территории России, согласно указанному документу, имеются области умеренного и холодного климата. Поэтому, чтобы разработанные светильники наружного освещения могли без ограничения применяться по всей территории России, они должны иметь исполнение УХЛ1 (1.1). В этом случае, рабочий температурный диапазон будет составлять -60...40°С, а предельный рабочий -70...45°С. В рабочем диапазоне температур изделие обязано работать с сохранением своих параметров, а в предельном рабочем диапазоне изделие должно сохранять работоспособность, но номинальные параметры могут выходить за рамки допустимых. Диапазон температуры, соответствующий исполнению УХЛ1(1.1), является очень широким, и реализация изделия, полностью соответствующая указанному исполнению, может оказаться слишком дорогостоящей. Однако, если ограничиться территорией, где сосредоточено основное население страны, а именно, европейской частью России и южной частью Сибири, то светильник может иметь исполнение для умеренного климата У1(1.1), с обязательным указанием этого параметра в технических условиях. Температурный диапазон в этом случае будет более узкий: -45...40°С (-50...45°С).

Температура корпуса светильника, который одновременно является и радиатором для отвода тепла от светодиодов, в рабочем режиме всегда выше температуры окружающей среды. Если в конструкции светильника источник питания располагается в непосредственной близости от корпуса или имеет непосредственный тепловой контакт с корпусом, то верхнее значение рабочей температуры источника питания должно быть выше, чем указанное ранее. По требованию ГОСТ 15150-69 верхнее значение температуры источника в этом случае должно быть не менее 50°С, но более правильно определить верхнее значение температуры при тепловом расчете светильника, так как это значение может оказаться значительно выше 50°С. Точное значение верхней рабочей температуры источника питания можно получить, только выполнив соответствующий расчет, а нижнее значение необходимо определять по ГОСТ 15150-69.

Имеющиеся на рынке источники питания, как правило, имеют нижнее значение рабочей температуры -40°С. Тем не менее, подобные источники с успехом можно применять в составе светильника в исполнении У1(1.1). Дело в том, что данные источники питания только испытываются при температуре -40°С, но это не значит, что они не работают при более низкой температуре. Нижнее значение рабочей температуры не является предельным для данных источников, а является гарантированным рабочим, на котором проведены испытания. Т.е. производитель источников питания не испытывает свою продукцию при более низкой температуре. Поэтому, выбирая источники питания с нижней рабочей температурой -40...-35°С и проведя дополнительные испытания на возможность запуска и работы при температуре -45...50°С можно гарантировать соответствие конечного изделия температурному диапазону для умеренного климата.

Устойчивость изделия от проникновения влаги и твердых частиц определяется классом защиты IP. Класс защиты устройства определяется по ГОСТ 14254-96 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (IP)».

Для таких электронных изделий, как источник питания, эксплуатируемых на открытом воздухе, желательна степень защиты не ниже IP66. В принципе, возможно применение и источников с IP65, но с обязательными защитными мерами от воздействия влаги, образующейся внутри изделия при прохождении «точки росы» в момент изменения температуры окружающей среды (лакирование или заливка компаундом или герметизация с осушенным газом).  

Электробезопасность

Поскольку, первичным источником питания является сеть 380/220 В/50 Гц, то требования по электробезопасности изделия в обязательном порядке должны быть соблюдены.

Требования по электробезопасности светильников приведены в нормативном документе ГОСТ МЭК 60598-1-2003 «Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний»

Светильники подразделяются на четыре класса по защите от поражения электрическим током.

В светильниках, выполненных по 0-му классу электробезопасности (применяется только для обычных светильников), защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией, и защитное заземление не предусматривается. Функцию защиты от повреждения основной изоляции выполняет внешняя оболочка. Испытательное напряжение установлено 1,44 кВ.

В светильниках, выполненных по I-му классу электробезопасности, защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией и дополнительным защитным заземлением. В этом случае изоляция светильника испытывается при подведении к светильнику испытательного напряжения 1,44 кВ, а светильник к сети подключается трехпроводным кабелем.

В светильниках, выполненных по II-му классу электробезопасности, защита от поражения электрическим током обеспечивается основной и дополнительной или усиленной изоляцией. В этом случае испытательное напряжение имеет величину 3,6 кВ, а светильник допускается подключать к сети двухпроводным кабелем.

В светильниках, выполненных по III-му классу электробезопасности, защита от поражения электрическим током обеспечивается применением безопасного сверхнизкого напряжения питания (БСНН) и в нем не возникает напряжение, превышающее БСНН (БСНН это напряжение не выше 42 В переменного тока). Испытательное напряжение для этого класса светильников установлено 0,5 кВ.

Светильники наружного освещения выполняются по I или II классу защиты от поражения электрическим током. Исходя из того, по какому классу электробезопасности разрабатывается светильник, следует при выборе источника питания обращать внимание на такой его параметр как электрическая прочность изоляции «вход-выход» и/или «вход-корпус» и, применяя те или иные конструктивные решения, не ухудшить в конечном изделии значение этого параметра.

Согласно рассматриваемому документу возможно применение источников питания и без гальванической развязки (гальванически связанных с сетью). В этом случае выполнить требования по электробезопасности может оказаться более сложно, но возможно, если светодиоды устанавливаются на алюминиевую печатную плату с электрической прочностью изоляции более 1,44 кВ.

Гальванически развязанные источники питания, выполненные по I или II классу, как правило, оказываются предпочтительней с точки зрения более простой конструкции светильника по сравнению с источниками, имеющими гальваническую связь.

Защита от импульсов большой энергии

При прямом попадании молнии в наружную сеть электропитания в ней возникают импульсные перегрузки большой энергии вследствие протекания тока разряда (сотни кА). Подобные перегрузки возникают в сети и при грозовом разряде, когда образующиеся поля индуцируют повышенные напряжения и токи в наружных проводниках, а также при различных коммутациях конденсаторных батарей, разделительных трансформаторов большой мощности и т.п. Конечно, электросеть содержит системы первичного подавления и ослабления подобных перегрузок, но их бывает недостаточно ввиду распределенности и разветвленности сети. Поэтому является важным наличие защиты непосредственно в устройствах, подключенных к электросети, что значительно повышает надежность всей системы. Наличие подобной защиты требуется, например, в устройствах наружного освещения. Требования изложены в нормативном документе ГОСТ Р51317.4.5 «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний». Этот документ определяет классы устройств по их применению и устанавливает требования к ним при воздействии помехи. Применение для уличного освещения источников питания без встроенной защиты требует дополнительной установки различных внешних элементов, что усложняет и удорожает монтаж. Далеко не все источники питания, представленные на рынке, имеют подобную встроенную защиту.

Источники питания на различную мощность (16...320 Вт) которые удовлетворяют всем перечисленным выше требованиям, представлены в линейке продукции таких известных производителей как Inventronics и Mean Well.

Наибольшим многообразием серий источников питания обладает компания Mean Well. В номенклатуре источников данного производителя имеются изделия в открытом корпусе (серия HLP; рисунок 1), изделия в пластмассовом корпусе (серия LPF; рисунок 2) и изделия в металлическом корпусе (серии HLG, HVG, HVGC, LDV; рисунок 3).

Все источники питания выпускаются на стандартный ряд выходного напряжения: 12, 15, 18/20, 24, 30, 36, 42, 48, 54 В и работают в режиме стабилизации тока. Основные электрические и конструктивные параметры некоторых моделей указанных серий приведены в таблице.

Таблица. Параметры источников питания Mean Well 

Наименование*

Мощность, Вт

Ток (диапазон подстройки), A

Диапазон выходного напряжения, В

ККМ

КПД, %

Димминг

IP

HLP-40H-48

40,3

0,84 (0,5...0,84)

28,8...48

> 0,95

89,5

есть

HLP-60H-30

60

2,0 (1,2...2,0)

18...30

> 0,95

90

есть

HLP-80H-54

81

1,5 (1,2...1,5)

32,4...54

> 0,95

90

есть

 

LPF-40-42

40,3

0,96

25,2...42

> 0,95

88,5

нет

IP67

LPF-60-48

60

1,25

28,8...48

> 0,95

90

нет

IP67

LPF-90-48

90,2

1,88

28,8...48

> 0,95

91

нет

IP67

 

LPF-40D-36

40,3

1,12

21,6...36

> 0,95

88

есть

IP67

LPF-60D-30

40,2

1,34

18...30

> 0,95

88

есть

IP67

LPF-90D-54

90,1

1,67

32,4...54

> 0,96

90,5

есть

IP67

 

HLG-40H-20A

40

2,0 (1,2...2,0)

12...20

> 0,95

88

нет

IP65

HLG-60H-36A

61,2

1,7 (1,0...1,7)

21,6...36

> 0,95

90

нет

IP65

HLG-120H-54A

124,2

2,3 (1,1...2,3)

32,4...54

> 0,95

94

нет

IP65

HLG-185H-54A

186,3

3,45 (1,72...3,45)

32,4...54

> 0,95

94

нет

IP65

 

HLG-40H-24B

40

1,67

14,4...24

> 0,95

88

есть

IP67

HLG-60H-42B

60,9

1,45

25,2...42

> 0,95

90

есть

IP67

HLG-150H-48B

153,6

3,2

28,8...48

> 0,95

94

есть

IP67

HLG-240H-54B

240,3

4,45

32,4...54

> 0,95

94

есть

IP67

 

HVG-100-48A

96

2,0 (1,1...2,0)

28,8...48

> 0,98

91

нет

IP65

HVG-100-54A

95,6

1,77 (0,97...1,77)

32,4...54

> 0,98

91

нет

IP65

 

HVG-100-48B

96

2,0

28,8...48

> 0,98

91

есть

IP67

HVG-100-54B

95,6

1,77

32,4...54

> 0,98

91

есть

IP67

* – приведена часть номенклатуры; полный перечень моделей смотрите на http://www.meanwell.com.

 Серия открытых источников питания может применяться в составе светильника, если предусматриваются специальные защитные меры от воздействия внешних факторов и образования влаги при прохождении «точки росы» при изменении температуры окружающей среды. Об этом говорилось выше. При использовании источников питания в пластмассовом корпусе желательно предусмотреть некоторую защиту источников от прямого попадания солнечного излучения. Источники питания в металлическом корпусе с IP65/67 дополнительной защиты не требуют и могут устанавливаться снаружи светильника без каких-либо ограничений.

Особенностью источников питания компании Mean Well, за исключением единственной серии HVGC, является то, что максимальное выходное напряжение ограничено значением 54 В. Поскольку мощности источников питания достаточно большие (десятки и сотни ватт), а значение напряжения относительно невелико (12...54 В), то источники характеризуются повышенными значениями выходного тока. Это очень актуально, если в светильнике в качестве источника света используются мощные и эффективные светодиоды, например светодиоды серии XM-L компании CREE или аналогичные. Максимальный рабочий ток светодиодов указанной серии достигает 3000 мА, а оптимальное значение тока находится в диапазоне 1500...2100 мА. Поэтому для светильника, выполненного на подобных светодиодах, будет нетрудно подобрать источник питания из номенклатуры компании Mean Well.

Единственная серия источников питания, в которой производитель отошел от вышеуказанной особенности - это новая серия HVGC. В настоящее время серия содержит две модели мощностью по 100 Вт на ток 350 мА и 700 мА, с выходным напряжением до 285 В и 142 В соответственно.