Ország, amelynek oldalán vagy: Hungary. Számodra javasolt verzió USA / US
Vevői fiók
A TE kosaradban
Regisztráció

LED driver: Milyet válaszunk?

2020-11-04

Addig, amíg a piacon kapható LED diódákat csak sima kontroll lámpaként vagy kijelzőként használták, rendkívül egyszerű volt a megtáplálásuk, nem kellett hozzá speciális megoldásokat alkalmazni, hanem csak áramerősség korlátozó ellenállásokra volt szükség. Amióta viszont megjelenetek a piacon a differenciált helyiségek megvilágítására szolgáló közepes és nagyteljesítményű komponensek, jelentősen megváltoztak a tápfeszültséggel való ellátásukkal kapcsolatos követelmények. Ahhoz, hogy biztosítani lehessen ezen félvezetős elemek hatékonyságát és tartósságát és egyidejűleg a megtáplálását is, szükségessé vált direkt erre a célra megfelelő driverek alkalmazása.

LED driver: Milyet válaszunk?

Miért hívjuk ezeket a berendezéseket „drivereknek”, és nem pedig szokásosan „tápegységeknek”?

Azért, mert a LED-ek táplálására hivatott driver nem csak egy szokásos tápegység a szó hagyományos értelmében. Az a projekt, amelyen ez az egész megoldás alapul, már a kezdetektől figyelembe vette a LED diódák különleges tulajdonságait, hogy biztosítani lehessen azok optimális működését, tartósságát, energetikai hatékonyságát és sérülésekkel szembeni védelmét. Egy klasszikus tápegység nem tudná mindezt biztosítani. és hogy elláthassa ugyanezeket a funkciókat, vezérlőelektronikával kellene ellátni.

A piacon kapható driverek mind hasonlítanak egymásra?

Egyáltalán nem. Az egyes modellek között számos különbség van, nagyok és fontosak is, melyek főként az alapértelmezett applikációkkal kapcsolatosak. Példaként megkülönböztethetünk több alkalmazás-makrokategóriát, megpróbálva minden esetben röviden ismertetve azoknak azon jellemzőit, amelyeket analizálni szükséges az egyes berendezésekben.

Otthoni világítási rendszerek

Alapvetően, egy ház belső terének világítási rendszeréhez való drivernek az alábbi követelményeknek kell megfelelnie:

  • Nem nagy méretek
  • Versenyképes ár
  • Közepes – alacsony teljesítmény
  • Magas hatásfok és megbízhatóság
  • Könnyű szerelhetőség
  • Egyszerű és azonnali fényerő vezérlés (dimmer)
  • Tartósság

Az ebbe a kategóriába eső megoldások példájaként megemlíthetjük a 35-80 W teljesítményű, LDC sorozatú drivereket, melyek képesek a LED diódák CP (konstans teljesítményű) vezérlésére.

Az otthoni automatikai rendszerrel való integrációra is megfelelő applikációk esetében a fenti megoldásokon kívül utalhatunk az alábbiakra is:

  • Fejlett interfészek elérhetősége, mint pl. DALI vagy KNX
  • Vezeték nélküli vezérlés lehetősége

Például az LCM-BLE sorozat egyesíti magában a Bluetooth funkciót a Mesh Networking-gel. A berendezés könnyen programozható és kezelhető egy speciális applikáció segítségével.

Úti világítások

Ez valószínúleg a legkritikusabb alkalmazási területek egyike, mivel itt a LED-eknek nehéz körülmények között kell hibamenetesen üzemelnie. Emiatt a drivereiknek is a lehető legjobb tulajdonságúaknak kell lenniük a vezérlést, megbízhatóságot és tartósságot illetően.

  • Széles működési hőmérséklettartomány
  • Magas hatásfok és stabilitás
  • Állandó telejsítményű működés
  • Aktív teljesítmény tényező korrekció (Active PFC)
  • Magas IP osztáyú védelem
  • 2. szigetelési osztály
  • Távvezérlés lehetősége Smart City funkcióhoz,
  • Tökéletes ár/műszaki paraméter arány.

XLG-100-H-A 1. ábra: XLG-100-H-A állandó teljesítményű driver

Az 1. ábrán bemutatott XLG sorozatú, kisméretű driverek, vagy kiváló ár/műszaki paraméter arányú ELG sorozatú driverek, vagy a magas hatékonyságú, HLG sorzatú driverek nagyon jó választásnak bizonyulnak az ilyen típusú felhasználásokra.

A további energiatakarékosság biztosítása érdekében az ELG sorozat D2 verzióját (opcionálisan a HLG modellt) „Smart Timer Dimming” funkcióval is ellátták.

Hogyan működik pontosan a „Smart Timer Dimming” funkció?

Ez a funkció lehetőve teszi az elsötétítés százalékos értékének változtatását 14 órás időtartamon belül, 00:00 órától 14:00 óráig, három alapértelmezett profil (otthoni világítás, útvilágítás vagy alagútvilágítás) szerint. Alternatívaként alkalmazni lehet az SDP-001 programozási interfészt, amely lehetővé teszi a driver programozását a felhasználó által meghatározott profilok segítségével.

Színpadi világítás

Előbbiekhez hasonlóan, a LED világítási fényforrásoknak a művészeti ágazatokban is, pl. színházi vagy zenei előadások alkalmával rendkívül széles az alkalmazási területe a modern a színpadokon.

RGB megoldások esetén feszültségszabályozási (CV) lehetőséggel rendelkező MEAN WELL drivereket lehet alkalmazni DMX szabványú LED vezérlő tápegységként, kihasználva azok magas szintű méretezhetőségét és széleskörű alkalmazhatóságát. Másrészről pedig, nagyteljesítményű monokromatikus megoldások esetén (pl. fókuszált fénycsóvás pontprojektoroknál) alkalmazni lehet a HBG sorozat drivereit, amelyek hengeres alakja tökéletesen megfelel erre a célra.

Intenzív növénytelepítések megvilágítása

Az intenzív növénynevelés során a LED megvilágítások üvegházi alkalmazása kiváltotta és feljavította a korábban használt fényforrásokat, vagyis a nagynyomású nátriumlámpákat. Alapvetően a jobb rendszerre való átállás azon alapult, hogy kihasználták a különböző színű LED-ek kombinálásának lehetőségeit, hogy az adott növény fajtájától vagy fejlődési szakaszától függően a legmegfelelőbb színárnyalatokat lehessen használni. A magas hatékonyságon, megbízhatóságon, szigetelésen és védettségen kívül, mely tényezők az előző kategóriánál is követelmények voltak, az erre a célra használatos drivereknek a következő tulajdonságokkal is rendelkezniük kell:

  • Magas kimeneti telejesítmény
  • Széles vezérlhető tartomány, magas feszültség esetén is

LCM-40KN LCM sorozatú LED driverek a MEAN WELL cégtől

A HVGC sorozatú berendezések (7. ábra), tekintettel a tulajdonságaikra, különösen alkalmasak mezőgazdasági szektorban történő használatra. Ilyan alkalmazási példák esetén, figyelembe véve, hogy nagy teljesítmények igénybevételéről van szó, az energetikai hatékonyság és a lényegesen csökkenthető bemeneti áramerősség miatt rendkívül hasznos, ha 2 fázis bekötésére van lehetőségünk, 3 fázisú hálózatban (400 V AC bemenet). Ilyen esetekben különösen hasznosnak bizonyulhat egy aktív „Active PFC” rendszer megléte.

Min alapul az aktív PFC rendszer működése és milyen előnyei vannak?

A PFC vagyis „Power Factor Correction” vagy aktív teljesítménytényező korrekció, egy nagyon hasznos funkció, mely eliminálja az ezt a funkciót nélkülöző, kevésbé fejlett driverek bemeneti állapotaival kapcsolatos egyik problémát. A 3. ábrán egy ilyen tíusú tápegység AC bemenetére vonatkozóan bemutatjuk a feszültség (zöld) és az áramerősség (piros) görbéit. Az ábra bal oldalán látható egy aktív PFC nélküli berendezés által felvett áram változása. Ha alaposan megszemléljük az ábrát, észrevesszük, hogy az áram futása nem csak, hogy el van tolódva a feszültséghez képest, hanem jelentős deformálódást is mutat. Ezt a helyzetet nem szabad figyelmen kívül hagyni, mert az az elektromos hálózat hatékonyságának csökkenését okozza (túl nagy áramerősségek az átadott aktív teljesítményhez képest). Ezen túlmenően, az ilyen állapot jogi szempontból is kifogásolható, és ezért ezt az áramszolgáltatók az ipari és üzleti fogyasztók felé magasabb tarifákkal szankcionálják. A MEAN WELL driverekben alkalmazott aktív PFC rendszer – folyamatos működés és automatikus illesztési funkció révén – lehetővé teszi az áramgörbe deformációinak jelentős csökkentését és a két jel közötti eltolódás mérséklését (mint ahogy az a 3. ábra jobb felén látható) úgy, hogy a teljesítménytényező értékét 0,9-re vagy annál nagyobbra állítja be, függetlenül a terheléstől.

Feszültség görbék 3. ábra: Feszültség (zöld) és áramerősség (piros) görbék aktív teljesítmény tényezőt szabályzó rendszer (AFC) nélküli (bal), illetve azzal rendelkező (jobb) driver AC bemenetén.

Milyen standardok vonatkoznak a LED világítások táplálására?

A LED-ek standard megtáplálása szokásosan konstans áramerősségű (CC) vagy konstans feszültségű (CV) táplálás. Legjobb módszer arra, hogy megtudjuk, melyiket kell alkalmaznunk, ha megismerkedünk a gyártó által szállított részegységek műszaki sepcifikációival.

Konstans áramerősségű táplálás (CC)

A LED-eket (egyenként vagy sorba kötve) egy driver táplálja, amely egyfolytában kontrollálja és szabályozza a félvezető kapcsokon áthaladó áram erősségét. Ilyen berendezéskre példa lehet a MEAN WELL cég konstans áramú HVGC sorozatú, alacsony pulzálású driver családja, melynek kimeneti áramerősség tartománya 350 mA-tól do 7 A-ig tart, és széles tartományban képes feszültséget biztosítani, ami a driver által vezérelt áramkört alkotó diódák számától függ

Konstans feszültségű táplálás (CV)

Ebben az esetben a driver precízen kontrollálja és szabályozza az ezt az üzemmódot támogató LED-ekre jutó feszültséget. A szolgáltatott áramerősség függeni fog az összekapcsolt elemek számától, miközben a driver integrált védelme megakadályozza a specifikációban megadott felső teljesítmény-határértékek túllépését. A MEAN WELL cég APV sorozata példaként szolgál a „Constant Voltage” megoldás alkalmazására. Ez a sorozat 5V-48V szabályozott vagy konstans kimeneti feszültségű és 0,3 A-tól 40 A-ig terjedő áramerősség tartományú termékekből áll.

LED tápegység 40 A-es kimenettel? Mire szolgál?

Az extrém körülmények között üzemelő világítási hálózatokra vonatkozó biztonsági szabványok (HazLoc, Hazardous Locations) alapvetően (elvileg) alacsony feszültségű áramforrások használatát írják elő. A szikraképződések és az elektromos ívek képződésének kockázatát is a minimumra kell csökkenteni. Követkézésképpen, az ilyen típusú hálózatok tervezésénél preferálják a világítási berendezések párhuzamos bekötését és nagyobb áramerősségek alkalmazását, ami ugyan rontja a hatékonyságot, de javítja a rendszer működési és a karbantartási biztonságának szintjét.

A HLG-600H-12 driver például szolgálhat egy ilyen típusú, magas áramerősségű, CV alkalmazásra.

Miért annyira fontos és döntő tényező a LED táplálása?

A LED-ek, mint az összes félvezető, hajlamosak előidézni az ún. hőmérsékleti drift jelenséget. A hőmérséklet változásától függően változik a komponensek Vf kapcsán jelentkező feszültség is. Ahhoz, hogy a komponenseket megfelelő módon vezérelhessük, figyelmebe kell venni ezt a jelenséget. Vegyünk ide egy gyakorlati példát: tegyük föl, meg kell táplálnunk egy 50 db LED-ből álló, sorosan kapcsolt áramkört. Fenntartva ennek a soros áramkörnek az áramerősségét konstans 0,35 A szinten és stabilizálva a kapocs hőmérsékletét 85°C-on, 3,2V-os Vf értéket kapunk mindegyik LED-re (figyelmen kívül hagyva a komponens esetleges toleranciáját), valamint 160V összesített feszültséget a driver kimenetén. Ennek ellenére, ha rendkívül alacsony hőmérsékleten kellene bekapcsolnunk a soros LED áramkört, akkor a tápegység kimenetén mindenképpen más lenne a helyzet.

A 4. ábrán látható a hőmérséklet Vf kapocshoz viszonyított aránya (az előbbiekben megadott áramerősség mellett). Megfigyelhetjük, hogy 0°C-nál a diódák üzemi feszültsége 3,6 V, amit ha megszorzunk 50-nel, megkapjuk a 180V végleges értéket – amit a tápegységnek tudnia kell biztosítani, konstans szinten megtartva az áramot (konstans áramú alkalmazásokban), vagy arányosan redukálnia kell azt (állandó teljesítményű alkalmazásokban). A megfelelő driver fontosabb tulajdonságainak egyike, hogy széles üzemelési tartománnyal rendelkezzen, olyannal mely különösen széles hőmérséklet-tartományban biztosítja a LED-ek stabil működését és lehetővé teszi a LED sorok bekapcsolását alacsony hőmérsékletek mellett is („Cold Start funkció”).

Hőmérséklet aránya a Vf értékhez *4. ábra: Hőmérséklet aránya a Vf értékhez

Cold Start? Mi is az?

A MEAN WELL driverekben ez a tulajdonság az, ami lehetővé teszi a driver működési feltételeinek módosítását a hideg állapotú világítási rendszer bekapcsolásakor. Az előző példában megmutattuk, hogy milyen módon reagál a driver a LED-ek hőmérsékletének változására, nem csak a meghatározott áramerősség fenntartása mellett, hanem egyidejűleg azt is kontrollálva, hogy az összesített feszültség ne léphesse túl az adott rendszerre előírt maximális határértékeket. Vonatkoztatási pontként fogadjuk el a HLG-480H-C2100 modellt. Az 5. ábrán megadott specifikációkból követekezik, hogy ez a modell 2,1 A maximális értékű áramot képes előállítani 481 W maximális teljesítménnyel, és képes a feszültséget hatékonyan szabályozni (konstans áramú módban) a 114 V-tól 229 V-ig húzódó tartományban.

Driver fő műszakai adatai 5. ábra: HLG-480H-C2100 driver fő műszaki adatai

A 6. ábrán mutatunk egy grafikont, amely ennek a drivernek a fentebb említett üzemelési tartományát illusztrálja (szürkével jelölve; X tengely: feszültség üzemi tartománya; Y tengely: áramerősség tartománya).

Üzemi tartomány cold-start funkcióhoz 6. ábra: Standard (szürke) és bővített (fehér) üzemi tartomány cold-start funkcióhoz

Normál üzemelés esetén, a rendszer termikus stabilizálódását követően, a V-I működés aránya mindig el fog férni ebben a zónában. Abban az esetben, amikor a bekapcsolás extrém alacsony hőmérsékleten történik, a MEAN WELL driverek egy pillanatnyi ideig „modifikálják” ezeket a tartományokat, akár 20%-kal is megnövelve az üzemi feszültséget és együdejűleg redukálva a generált áramot. Ez az ideiglenes kompromisszum okozza azt, hogy a tápegység a fehér zónában működik (6. ábrán jelölve), lehetővé téve ezáltal a rendszer normál indítását. A LED-ek termikus stabilizálódása után a paraméterek visszaállnak a berendezés specifikációjában megadott standard értékekre.

Mi az a „Flicker Free” funkció?

Standard minőségű LED-driverek esetén a szabályozási határértékekhez közeli feszültségű üzemi körülmények között a tápegység első szekciójának kimenetén jelentkező alacsony frekvenciájú, erős pulzálás befolyásolja a PWM vezérlő működését, és ennek következtében (a viszonylag magas kapcsolási gyakoriság ellenére) ránézésre úgy tünhet, mintha a LED-ek által generált fény „villódzását” észlelnénk. Ez a jelenség az első szekcióból származó, 100 Hz frekvenciájú reziduális összetevő magas értékével van összefüggésben. A MEAN WELL termékeknél, a már az első szekcióban alacsony szintű pulzálást biztosító megoldásoknak valamint a csúcsfeszültség és a kimeneten szabályozott maximális feszültség közötti tartaléknak köszönhetően – garantált, hogy a világítási rendszer ezen jelenség bekövetkezése nélkül fog működni.

HVGC-1000A-L-AB 7. ábra: nagyteljesítményű és sokoldalúan használható HVGC sorozat a Mean WELL cégtől

Például, az otthoni világítási hálózatokban különösen nagyra értékelt MEAN WELL LDC sorozat rendelkezik ilyen funkcióval.

Hogyen lehet megtáplálni a drivert?

Alapvetően, a drivereket széles tartományú AC feszültségekkel táplálhatjuk, mely feszültségek a driver modellektől függően 90 V-tól kezdődhetnek és meghaladhatják a 300 V-ot. A sokoldalúság érdekében egyes verziók DC feszültséggel is működtethetők 110 V-tól 430 V-ig, modelltől függően.

Milyen csatlakozások találhatók általában a driverek kimenetén és bemenetén?

Normál körülmények között AC vagy DC tápbemeneti csatlakozásokkal van dolgunk, illetve a LED -ek számára kialakított kimenettel. Fejlettebb modelleknél az egyszerű I/O csatlakozókon kívül szintén találhatunk vezérlő bemenetet a LED-ek által kibocsátott fény erősségének szabályozására (dimmer). Egyes esetekben esetlegesen környezeti hőmérsékletet érzékelő szenzor bekötésére alkalmas bemenet is szerepelhet (NTC). A csatlakozási szabványok értékei az esetek többségében 0-10 V és DALI.

Mi az a „0-10 V” szabvány?

A 0-10 V erősségű jellel történő vezérlés már több mint 20 éve ismert, és egyike a legegyszerűbb, legelterjedtebb és jól bevált analóg protokolloknak, melyek világítási rendszerek tápegységeinek és LED driverek fényerejének vezérlésére szolgálnak. A vezérlő bemenet a DC feszültséget támogatja, melynek értéke 0 V-tól (kimenet = 0%, vagyis lekapcsolt fények) 10 V-ig (kimenet = 100%, teljes világosság) változhat. A rendszernek számos előnye van, többek között:

  • 0-tól 100%-ig lineárisan szabályozható
  • Biztonságos (a vezérlő jel kiesése esetén a driver kimenete 100%-ra áll)
  • Rendkívüli egyszerűség, nincs szükség összetett vezérlő elektronikára

Mi az a DALI?

A DALI (Digital Addressable Lighting Interface) a 0-10V standard digitális evolúciója. Egy gyártókhoz nem köthető, IEC62386 szabványban definiált protokoll, mely garantálja a világítási hálózatokban alkalmazott vezérlőberendezések interoperatibilitását. A digitális vezérlés határozottan univerzálisabb az analog 0-10 V standardtól, és lehetővé teszi akár 64 berendezés egyenkénti vezérlését és címzését, melyeket továbbiakban 16 csoportba és 16 független vezérlési szcenárióba sorolhatunk. Ezen felül, úgy a lineáris topológiája (BUS), mint a csatlakozó aljzatoké is, jelentős egyszerűsítést tesznek lehetővé a komplikált kábelezésben.

Az otthoni automatika rendszerem KNX szabványú: léteznek olyan LED driverek, melyek ebbe beköthetők?

Igen, például a MEAN WELL LCM-KN sorozat modelljei. A KNX az első olyan szabvány, melyet alkalmazni lehet az intelligens épületek (okosházak) rendszereiben (building automation), és amelyek megfelelnek az európai (EN50090 – EN13321-1) szabványok és (ISO/IEC 14543) globális szabványok követelményeinek is. Ahhoz, hogy az LCM sorozat által javasolt teljesítményektől nagyobb tekejsítményeket is menedzselhessünk, alkalmazni lehet egy KNX-DALI KDA-64 bemenetet, ily módon vezérelve a DALI-val kompatibilis egyéb drivereket, vagy a KAA sorozat végrehajtó/dimmer elemeit is.

Lehet-e PWM vezérlőjelet alkalmazni a bemeneten?

Természetesen. Az ilyen típusú megoldást támogató modelleknél a világítás ezzel a módszerrel is vezérelhető. A PWM (Pulse Width Modulation) vezérlő jel általában állandó feszültségű (10V) forrást használ, mely ezután ciklikusan megszakítódik a kitöltésnek nevezett (duty cycle) időtartamra, ami a kihasznált időintervallum 0-100%-áig tart, a 8. ábrán ábrázoltaknak megfelelően (amelyen három példát mutatunk 50, 75és 25%-os értékekkel).

Duty cycle 8. ábra: Példák 50, 75 és 25%-os kitöltöttségre

A driver kimenetén bemeneti jel kitöltöttségével arányos értékeket fogunk kapni. Ez a vezérlési (analóg) mód úgyszintén sok - a kábelezés egyszerűségével és a 0-10V standard alkalmazásval összefüggő - előnnyel jellemezhető, de egyidejűleg számos korlátozással is bír. Ahhoz, hogy a PWM vezérlés mellé nagyobb sokoldalúságot is kaphassunk, speciális, digitális konveretereket lehet installállni.

Milyen interfészeket lehet alkalmazni az ilyen típusú vezérlés kihasználása céljából?

A DALI-PWMDAP-04 MEAN WELL konverter lehetővé teszi a PWM vezérlés használatából eredő korlátok legyőzését, elfogadva a DALI szabványoknak megfelelő jelet a bemeneten és négy PWM jelet generálva (egyenként címezve) a kimeneten, lehetővé téve ezáltal ugyanannyi - Active-High vagy Active-Low logikájú - PWM bemenetes meghajtó vezérlését. Ez kivételesen hasznos megoldás, mellyel összekapcsolhatók a digitális vezérlési lehetőségekkel nem rendelkező LED driverek.

Alkalmassá vannak-e téve a LED driverek kültéri üzemelésre?

Természetesen, bár nem minden esetben. Legjobb módszer ellenőrizni azt, hogy a minket érdeklő termék alkalmas-e kültéri (vagy részben fedett térben történő) működtetésre, ha kikeressük a gyártó által mellékelt műszaki specifikációban az IP védettségi osztályt. Ezek az IP kódok az IEC 60529 Nemzetközi Szabvány alapján vannak megállapítva, és részletesen meghatározzák az elektromos berendezések vízállósági szintjét. Általában azért mégis ajánlott, hogy korlátozzuk azokat az eseteket, amelyeknél a driverek atmoszferikus tényezők és tartós napfény hatásainak vannak kitéve. Kétségek esetén konzultáljanak a MEAN WELL vevőszolgálattal, amely képes a vevő igényeinek legjobban megfelelő terméket ajánlani.

Tekintsd meg a LED drivereket a katalógusban

EZT IS OLVASD EL

A Te böngésződ már elavult, tölts le egy újabb verziót

Firefox Firefox Letöltés
Internet explorer Internet Explorer Letöltés