Atât timp cât diodele LED disponibile pe piață au fost folosite ca simple lămpi de control sau afișaje, alimentarea acestora era extrem de simplă și nu necesita soluții speciale, în afara unor rezistențe limitatoare de curent. Însă, de când pe piață au apărut primele componente de mică și medie putere, destinate iluminării diferitelor încăperi, cerințele privind alimentarea acestora s-au modificat în mod semnificativ. Pentru a asigura eficiența și durabilitatea acestor semiconductoare, concomitent cu alimentarea acestora într-un mod corect, a fost necesară utilizarea unor drivere special destinate acestui scop.
Sursă de alimentare pentru LED cu 40 A la ieșire? La ce folosește?
Standardele de siguranță pentru instalațiile de iluminat care funcționează în condiții dificile (HazLoc, Hazardous Locations) prevăd (în principiu) folosirea unor surse de tensiune joasă. Riscul de producere de scântei sau arcuri electrice trebuie și el redus la minimum. În consecință, la proiectarea acestui tip de instalație se preferă legarea în paralel a echipamentelor de iluminat și o intensitate mai mare a curentului, în dauna eficienței, dar cu creșterea nivelului de siguranță în funcționarea și întreținerea acestor instalații.
Driverul HLG-600H-12 este un exemplu de echipament destinat acestui tip de aplicații CV (tensiune continuă) de curent înalt.
De ce alimentarea LED este un factor atât de important și decisiv?
LED-urile, ca toate semiconductoarele, au caracteristici de derivă termică. În funcție de variația temperaturii, se modifică și tensiunea pe conectorul Vf al componentelor. Pentru a le controla în mod corect, trebuie să avem în vedere întotdeauna acest fenomen. Să luăm un exemplu practic: să presupunem că trebuie să alimentăm un circuit format din 50 de diode LED legate în serie. Menținând intensitatea curentului acestui circuit în serie la un nivel constant de 0,35 A și stabilizând temperatura conectorului la valoarea de 85°C, obținem o valoare a Vf de 3,2 V pentru fiecare diodă LED (fără a lua în considerare eventualele toleranțe ale componentei) și o tensiune cumulată la ieșirea driverului de 160 V. Însă, dacă ar trebui să conectăm circuitul în serie de diode LED la o temperatură extrem de joasă, situația la ieșirea sursei de alimentare ar fi cu totul alta.
În Figura 4 este prezentat raportul dintre temperatura conectorului și Vf (la valoarea curentului indicată anterior). Putem observa că, la 0°C, tensiunea de lucru a diodei este de 3,6 V, care, înmulțită cu 50, ne dă valoarea finală de 180 V – aceasta este valoarea pe care sursa de alimentare trebuie să o poată asigura, menținând curentul la un nivel constant (în aplicațiile de curent continuu) sau reducându-l proporțional (în aplicațiile de putere constantă). Una dintre cele mai importante caracteristici ale driverului corespunzător este faptul că acesta este prevăzut cu un domeniu larg de lucru, asigurând o funcționare stabilă a LED-urilor într-un interval foarte larg de temperaturi și permite conectarea unei serii de LED-uri și în cazul unor temperaturi joase (funcția „Cold Start”).
Cold Start? Ce înseamnă?
În driverele MEAN WELL această caracteristică permite modificarea condițiilor de lucru ale driverului în timpul pornirii la rece a sistemului de iluminat. În exemplul anterior am arătat modul în care un driver bun reacționează la variația temperaturii LED-urilor, nu doar menținând intensitatea stabilită a curentului, dar și controlând, în același timp, ca tensiunea cumulată să nu depășească valorile limită prevăzute pentru sistemul respectiv. Să luăm ca punct de referință modelul HLG-480H-C2100. Din specificațiile cuprinse în Figura 5 rezultă că acesta poate produce un curent cu valoarea maximă de 2,1 A, cu o putere maximă de 481 W și poate regla în mod eficient tensiunea (în modul de curent continuu) în domeniul cuprins între 114 V și 229 V.
În cazul unei funcționări normale, după stabilizarea termică a sistemului, raportul de funcționare V-I se va situa întotdeauna în această zonă. În caz de pornire la o temperatură extrem de mică, driverele MEAN WELL „modifică” momentan aceste domenii, crescând cu până la 20% tensiunea de lucru și reducând, concomitent, curentul produs. Datorită acestui compromis temporar, sursa de alimentare funcționează în zona albă (indicată în Figura 6), permițând, astfel, pornirea normală a sistemului. După stabilizarea termică a diodelor LED, se va reveni la parametrii standard prevăzuți în specificațiile echipamentului.
Ce este funcția „Flicker Free”?
În cazul driverelor LED de calitate standard, în condiții de lucru la o tensiune apropiată de
valorile limită de reglare, nivelul înalt al impulsurilor de joasă frecvență la ieșirea din prima secțiune a sursei condiționează funcționarea controlerului PWM și, în consecință (în pofida frecvenței relativ mari de comutare a acestuia), se poate percepe cu ochiul liber „clipirea” luminii produse de diodele LED. Acest fenomen este legat de valoarea înaltă a componentei reziduale cu frecvența de 100 Hz, care rezultă din prima secțiune. În produsele MEAN WELL, datorită soluțiilor care asigură un nivel scăzut al impulsurilor în prima secțiune și o rezervă mare între tensiunea de vârf și valoarea maximă reglabilă la ieșire – este garantată funcționarea sistemului de iluminat fără acest fenomen.
De exemplu, seria LDC MEAN WELL, deosebit de apreciată în instalațiile de iluminat rezidențiale, este prevăzută cu această funcție.
Cum poate fi alimentat driverul?
În principiu, driverele pot fi alimentate cu un domeniu larg de tensiuni AC, care, în funcție de model, sunt cuprinse între 90 V și peste 300 V. Anumite versiuni pot fi alimentate și la tensiune continuă (DC), între 110 V și 430 V, în funcție de model, acest lucru însemnând un plus pentru versatilitate.
Ce conexiuni se află, în general, la intrarea și ieșirea unui driver?
În condiții normale, avem de-a face cu conexiuni de alimentare de intrare, AC sau DC și cu o ieșire destinată LED. În modelele mai avansate, în afară de conexiunile simple I/O, găsim și intrări de control pentru reglarea (varierea intensității) luminii emise de LED-uri. În unele cazuri, putem găsi și o intrare pentru eventuala conectare a unui senzor de temperatură ambiantă (NTC). Standardele de conectare, în majoritatea cazurilor, sunt 0-10 V și DALI.
În ce constă standardul „0-10 V”?
Controlul semnalului de 0-10 V este cunoscută de peste 20 de ani și este unul dintre cele mai simple, mai des întâlnite și verificate protocoale analogice de control al luminozității driverelor LED și a surselor de alimentare pentru sistemele de iluminat. Intrarea de control suportă tensiune DC, care poate fi cuprinsă între 0 V (corespunzătoare unui nivel la ieșire = 0%, lumini stinse) și 10 V (ieșire = 100%, luminozitate completă). Acest sistem prezintă numeroase avantaje, printre altele:
- Reglare liniară între 0 și 100%;
- Siguranță (în cazul întreruperii semnalului de control, ieșirea driverului este setată la 100%);
- Simplitate excepțională, care nu necesită un sistem electronic complex de control.
Ce este DALI?
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) este evoluția digitală a standardului 0-10V. Este un protocol care nu este legat de producători, definit în standardul IEC62386, care garantează interoperabilitatea echipamentelor de control folosite în instalațiile de iluminat. Controlul digital este mult mai general decât standardul analogic 0-10 V și permite controlul și adresarea individuală a până la 64 de echipamente, care, în plus, pot fi împărțite în 16 grupe și 16 scenarii de control distincte. În plus, topologia liniară a acestuia (BUS), precum și cea tip stea, permit reducerea semnificativă a gradului de complicare a cablajelor.
Am un sistem de automatizare a locuinței în standard KNX: există drivere LED care pot fi conectate?
Da, de exemplu modelele din seria LCM-KN MEAN WELL. KNX este primul standard care poate fi utilizat în sistemele de case inteligent (building automation), care respectă cerințele normelor europene (EN50090 – EN13321-1) și internaționale (ISO/IEC 14543). Pentru a putea gestiona puteri mai mari decât cele pe care le propune seria LCM, putem utiliza intrarea KNX-DALI KDA-64, controlând astfel alte drivere, compatibile cu DALI sau și elemente de acționare/variatoare seria KAA
La intrare poate fi aplicat semnal de control PWM?
Desigur. În modelele care prevăd acest tip de soluție, iluminarea poate fi controlată și în acest mod. Semnalul de control PWM (Pulse Width Modulation) este folosit, de obicei, de sursele de alimentare cu tensiune continuă (10V), care este apoi întreruptă în mod ciclic pentru o perioadă denumită factor de umplere (duty cycle), care durează între 0 și 100% din intervalul de timp utilizat, conform Figurii 8 (în care sunt prezentate trei exemple cu valori de 50, 75 și 25%).
La ieșirea driverului vor fi obținute valori proporționale cu factorul de umplere al semnalului de intrare. Și acest tip de control (analogic) are numeroase avantaje legate de simplitatea cablajului și de utilizarea standardului 0-10V, dar prezintă, totodată, numeroase limitări. Pentru a obține o mai mare versatilitate la folosirea controlului PWM, pot fi instalate convertoare digitale speciale.
Ce interfețe pot fi folosite pentru utilizarea acestui tip de control?
Convertorul DALI-PWM DAP-04 MEAN WELL permite depășirea limitelor care decurg din utilizarea controlului PWM, primind, la intrare, un semnal în conformitate cu standardele DALI și generând, la ieșire, patru semnale PWM (adresabile individual), care permit controlul aceluiași număr de drivere cu intrări PWM cu logică Active-High sau Active-Low. Este o soluție extrem de avantajoasă, care permite conectarea driverelor LED care nu sunt prevăzute cu posibilitatea de control digital.
Driverele LED sunt adaptate pentru funcționarea în exterior?
Desigur, însă nu în toate cazurile. Cea mai bună modalitate de a verifica dacă produsul care ne interesează este adaptat pentru funcționarea în exterior (sau în încăperi parțial acoperite) este căutarea gradului de protecție IP al acestuia în specificația tehnică furnizată de producător. Aceste coduri IP au fost stabilite de Standardul Internațional IEC 60529 și indică în mod detaliat gradul de etanșeitate la apă al echipamentelor electrice. Însă, în principiu, întotdeauna se recomandă limitarea situațiilor în care driverele sunt expuse factorilor atmosferici și luminii solare. Dacă aveți îndoieli sau nelămuriri, puteți consulta departamentul de relații cu clienții al MEAN WELL, care vă va putea indica produsul cel mai potrivit cu cerințele dvs.