Breve Tufvassons Sp.zo.o. Zasilanie opraw LED

Zasilanie opraw

LED

Tematy dotyczące źródeł światła opartych na diodach LED od kilku lat znajdują się niemal w każdym branżowym czasopiśmie. Swoją popularność zawdzięczają prawdopodobnie naszym "ludzkim" odwiecznym tendencjom do zachwycania się wszystkim co błyszczące, kolorowe i święcące. W dzisiejszych czasach doszły nam nowe argumenty np.: miniaturyzacja, energooszczędność, trwałość. Dodatkowo popularność tą podtrzymuje pędzący rozwój technologiczny, który z innej strony spędza sen z powiek szczególnie firmom handlowym, gdyż niezwykle trudno jest podjąć decyzję zakupu określonych urządzeń w obliczu ryzyka, że za tydzień może pojawić się coś nowego , lepszego i prawdopodobnie tańszego. Na to wszystko nakłada się pewnego rodzaju dezorientacja dotycząca metod i źródeł zasilania opraw LED. Powodów do dezorientacji jest z pewnością wiele. Niniejszy artykuł podejmuje próbę uporządkowania tej dziedziny.

Standardy napięciowe Nietrudno zauważyć w naszym otoczeniu, że większość różnych technologii podlega konieczności standaryzacji. Przykład ? - gwinty żarówek, przekroje przewodów itd. W zakresie zasilania źródeł światła przed pojawieniem się LEDów mieliśmy i mamy nadal napięcia 230V, 12V - najbardziej rozpowszechnione, ale istnieją też 24V, 6V i nawet 3V i 4,5V dla żarówek do latarek. Z diodami jest niestety wciąż jeszcze problem. Elektronicy szybciej to rozumieją, gdyż diody są elementami zasilanymi przez źródła prądowe, przeciwnie niż żarówki, które wymagają źródeł napięciowych. Na rynku można znaleźć np. zasilacze opisane wartościami prądów - najczęściej 350mA, 700mA czy 1000mA. Dla większości użytkowników, którzy chcieliby w swoim otoczeniu zainstalować źródła światła typu LED jest to kompletnie niezrozumiałe. Trudno mieć o to do kogokolwiek pretensje. Przecież nie każdy musi mieć wykształcenie elektroniczne. Z takich właśnie powodów obserwujemy dzisiaj silną tendencję do rozpowszechniania się starych standardów zasilania opartych o napięciowe, a nie prądowe rozwiązania zasilania opraw LED, gdyż są one łatwiej przyswajalne przez rynek, i łatwiej rozumiane, mimo iż w rzeczywistości są okupione stratami mocy, czy większą komplikacją układów elektronicznych i wszystkim co się z tym wiąże. Dlatego też na dzisiejszych półkach magazynowych najczęściej możemy znaleźć oprawy i inne źródła LED z napięciami głównie 12V i 230V.

1

Breve Tufvassons Sp.zo.o. Zasilanie opraw LED

Prąd stały DC , czy zmienny AC? Dogłębne rozróżnienie tych pojęć przez użytkowników LED sprawia niekiedy spore trudności. Poczynając od samego faktu, że trudno zapamiętać, że AC - oznacza przemienny, a DC-stały. Wobec tak prozaicznej przyczyny producenci opraw LED wyposażają je w układy prostujące, by mieć ten problem "z głowy". Dlaczego? - bo diody wymagają prądu jednokierunkowego - najlepiej stałego (DC). Innym powodem tej konieczności jest również fakt, że diody LED nie są odporne na odwrotne przyłączenie źródła napięcia. Pomyłki łączeniowe przy oprawach bez wstępnego układu prostującego wobec braku rozumienia tego zjawiska przyprawiłyby producentów źródeł światła , delikatnie rzecz ujmując o co najmniej "mdłości" z powodu reklamacji, które nie powinny być uznawane. Niestety sam fakt, że takie układy prostujące w oprawach LED są zainstalowane (oprawy posiadają oznaczenie np.: AC/DC) jest natychmiastowo interpretowane przez instalatorów jako zielone światło do zasilania ich czymkolwiek, byle napięcie się zgadzało. Tak jednak być nie powinno. Dla przykładu wykonaliśmy pomiar przyrostu poboru mocy czynnej przez urządzenie zasilające przypadkowo zakupionej oprawki LED, która posiada dane techniczne: moc 1W, napięcie zasilania 12V AC/DC. Wyniki pokazuje tab.1

Porównanie przyrostów poboru mocy z sieci dla różnych źródeł zasilania: urządzenie zasilające przyrost mocy przemysłowy zasilacz stabilizowany 12V DC stab. 1W transformator toroidalny 12V AC sinus 1,55W transformator elektroniczny od halogenów 12V 2,2W tab.1 Jak widać z wyników , przy zasilaniu prądem stałym z wysokiej jakości źródła, pobór mocy z sieci wyniósł 1W - tyle ile faktycznie pobiera oprawka LED. Dla innych źródeł zasilania wynik jest niemal dyskwalifikujący. Oznacza to, że energooszczędność dla niewłaściwych źródeł zasilania nie istnieje. Moc tracona w obwodzie zasilania i samej oprawce LED powoduje ponadto nadmierne podgrzewanie elementów, co prowadzi oczywiście do ich znacznie szybszego zużycia. Przeczy to obiecywanej niemal wiecznej trwałości opraw LED. Co do zasilania opraw bezpośrednio z napięcia 230V AC - czyli z sieci wypowiem się w dalszej części artykułu.

Trwałość opraw LED Teoretyczne wyliczenia i badania procesów starzenia podają, że idealnie zasilane złącze LED będzie oddawało energię w postaci światła przez czas około 100tys godzin. Oznaczałoby to po przeliczeniu ok. 12 lat. Przypomnijmy : żarówka ok. 1000h (41dni), świetlówka ok.3000h (125dni). W rzeczywistości o czasie świecenia LED decyduje głównie wartość i stabilność prądu zasilania, oraz temperatury otoczenia. My mamy oczywiście wpływ głównie na wartość prądu. Porównajmy

2

Breve Tufvassons Sp.zo.o. Zasilanie opraw LED

3

zatem wartości szczytowe prądów przykładowej oprawki LED wyposażonej w rezystorowy układ stabilizacji prądu diod. Schemat wewnętrzny takiej oprawki pokazuje rys1.

rys1.

Wartość rezystora w każdej gałęzi to 33 Ohmy, zapewniająca prąd 20mA przy zasilaniu napięciem 12V DC stab. Prąd o wartości 20mA jest jednocześnie wartością nominalną dla zastosowanych diod.. Porównanie wartości szczytowych prądów dla różnych źródeł zasilania pokazuje tabela 2. Porównanie wartości szczytowych prądów diod dla różnych źródeł zasilania: urządzenie zasilające szczytowa wartość prądu przemysłowy zasilacz stabilizowany 12V DC stab. 20mA transformator toroidalny 12V AC sinus 167mA transformator elektroniczny od halogenów 12V 563mA tab. 2 Widać tutaj, że mimo iż wartość tzw. skuteczna prądu w drugim i trzecim przypadku będzie ok. 20mA, to jednak wartości szczytowe będą odpowiednio 8 i 28 krotnie większe niż wartości nominalne. Oznacza to, że w przypadku tego typu oprawki LED czas jej świecenia będzie dość krótki, jeśli zastosujemy transformator elektromagnetyczny np. popularny toroid, a najgorzej będzie we współpracy z transformatorem elektronicznym, którego napięcie wyjściowe o wysokiej częstotliwości w impulsie sięga nawet 30 Voltów. Tego typu oprawki można poznać po tym , że z czasem przestają świecić niektóre diody. Na rynku są oczywiście jeszcze inne oprawki, które mają inny schemat wewnętrzny. Są one wyposażone w wyspecjalizowane układy elektroniczne zwane często driverami. Układy te wykorzystujące przetwarzanie metodami impulsowymi przekształcają nieco skuteczniej różne kształty napięcia zasilania w prąd akceptowany przez diody. Biorą niejako na siebie całą energię napięć AC. Tego typu oprawki można poznać po tym, że jeśli się uszkadzają, to od razu przestają świecić wszystkie diody, gdyż najpierw uszkadza się driver. Wniosek dotyczący trwałości jest oczywisty. Najlepszym źródłem zasilania opraw LED są zasilacze prądu stałego - czyli DC.

Breve Tufvassons Sp.zo.o. Zasilanie opraw LED

Zasilanie 230V AC - Jakość zasilaczy Nieco tajemnicze połączenie dwóch tematów zostanie zaraz wyjaśnione w sposób w pewnym sensie obrazowy. Producenci opraw LED próbując uniknąć wszystkich niejasności, czy też trudności dla innych parametrów zasilania, oferują oprawy LED przygotowane do bezpośredniego zasilania z sieci. Próbę taką z większym lub mniejszym skutkiem podjęto w podobnej sytuacji dotyczącej oprawek żarówek halogenowych. Wracając jednak do LEDów spróbujemy spojrzeć na to zagadnienie z nieco innej perspektywy. Najpierw jednak należy sformułować pewne twierdzenie, które zresztą jest już dawno udowodnione. Twierdzenie brzmi: Nie jest łatwo przetworzyć stosunkowo wysokie napięcie sieciowe przemienne 230V AC na stały, stabilizowany prąd o niskim napięciu. Sedno tkwi w porównaniu urządzeń zasilających, a odpowiedź w pytaniu: Dlaczego przemysłowy zasilacz prądu stałego o stabilizowanym napięciu, zawierający układy zabezpieczeń przeciążeniowych, przepięciowych, oraz filtry wyższych harmonicznych ma wymiary nawet kilkaset razy większe niż cokół oprawki LED ? Jeśli uzmysłowić sobie skalę trudności w przetwarzaniu z 230V AC do niskich napięć DC, to łatwo wyciągnąć wniosek, że w oprawce LED nie ma żadnych szans zmieścić odpowiedni układ przetwarzania, a zastosowane tam rozwiązania odzwierciedlają kompromisy kompromisów. Czy można zatem rozpatrywać takie rozwiązanie w kategoriach trwałości ?

Czym zasilać oprawki LED ? Jest wiele możliwości. Wyżej przedstawione fakty z pewnością dają nam odpowiedź w zakresie parametrach zasilania. Chcąc odpowiedzieć na tytułowe pytanie zawęźmy rozważania do oprawek zasilanych napięciem 12V, które wydają się być w chwili obecnej najbardziej rozpowszechnione. Wiemy już z pewnością że musi być to zasilacz prądu stałego. Najlepiej gdyby miał napięcie wyjściowe stabilizowane. Jeśli jednak nie będzie ono stabilizowane, to odchyłka nawet 1V od wartości 12V nie byłaby żadnym kłopotem. Ponieważ niniejszy artykuł jest materiałem sponsorowanym pozwolę sobie w tym momencie zaoferować już konkretne rozwiązania. Dla fanów idealnych rozwiązań sugerowałbym skorzystać z przemysłowych zasilaczy stabilizowanych - seria KSR w ofercie firmy Breve-Tufvassons Sp. z o.o.. Mamy tutaj całkowitą stabilizację napięcia, wiele poziomów zabezpieczeń, i idealne filtrowanie wyższych harmonicznych wracających w kierunku do sieci elektroenergetycznej. Mamy tutaj nawet regulację napięcia , która może przydać się w wyjątkowo długich przewodach do oprawek LED. Będzie to rozwiązanie prawie idealne. Dla tych jednak z Państwa, którym zależy na dobrym zasilaniu, trwałości opraw LED, a jednocześnie

4

Breve Tufvassons Sp.zo.o. Zasilanie opraw LED

5

na atrakcyjnym poziomie cenowym proponuję skorzystać z serii dedykowanych LEDom zasilaczy impulsowych występujących pod nazwą grupy ZLD w ofercie firmy Breve Tufvassons Sp. z o.o. Zasilacze charakteryzują się dobrym poziomem stabilizacji napięcia, małymi wymiarami, i relatywnie niską ceną. Stosowanie tego rozwiązania pozwoli przywrócić dobrą opinię jaką powinny cieszyć się oprawki LED. Dostępne modele podaje tabela3, zaś wygląd zasilaczy prezentuje zdjęcie. Typ zasilacza ZLD 06-12LS ZLD 12-12LS ZLD 18-12LS ZLD 30-12LS

Napięcie 12V DC 12V DC 12V DC 12V DC

Prąd nominalny 0,5A 1,0A 1,5A 2,5A

Moc 6W 12W 18W 30W

tab. 3

Mam nadzieję, że wyjaśnienia tego artykułu przyczynią się do właściwych wyborów urządzeń w instalacjach ze źródłami światła typu LED. Zapraszam do korzystania z rozwiązań firmy Breve Tufvassons Sp. z o.o.. mgr inż. Krzysztof Majewski Kierownik Działu Handlowego Doradca Techniczno-Handlowy Breve Tufvassons Sp. z o.o.