В наши дни энергосбережение стало предметом всемирного внимания. Вопросы экономии электроэнергии и политика сокращения выбросов углеродов обсуждаются и контролируются на правительственном уровне. Электроэнергия, потребляемая для освещения, составляет около 19-20% от общего мирового потребления. Если источником света является светодиод, то он обеспечивает меньшее потребление электроэнергии и длительный срок службы светильника относительно ламп накаливания и других видов светоизлучающих элементов. Именно поэтому рынок светодиодного освещения быстро растет, вытесняя все виды обычного освещения в различных областях применения, таких как освещение офисных и жилых помещений, промышленное освещение, освещение торговых и логистических центров, уличное освещение, освещение теплиц и т.д.
«Сердцем» любого светодиодного светильника является блок питания, т.к. называемый «драйвер», который обеспечивает питание светодиодов постоянным током. Правильный выбор и базовые характеристики используемого драйвера напрямую влияют на эффективность светильника по светоотдаче и надежность. В разрезе оценки надёжности драйвера, остается открытым вопрос об использовании электролитических конденсаторов, поскольку нет единого мнения, являются ли они причиной относительно короткого срока службы светильника.
По наличию гальванической развязки между входными и выходными цепями драйверы светодиодов делятся на два типа – изолированные и неизолированные. Из соображений безопасности, большинство производителей светильников выбирают светодиодные драйверы изолированного типа и почти во всех драйверах светодиодов представленных на рынке используют электролитические конденсаторы. Компания MEAN WELL посвятила много времени исследованиям и разработкам, чтобы улучшить качество своих источников питания. В этой статье содержится подробное описание роли электролитических конденсаторов и их влияние на срок службы светодиодных драйверов.
Какую же роль играет использование электролитических конденсаторов в светодиодных драйверах?
Грубо говоря, с точки зрения применения, электролитические конденсаторы для изолированных светодиодных драйверов делятся на конденсаторы первичных (Cp) и вторичных электрических цепей (Cs). Оба типа выполняют функцию накопления энергии и/или фильтрации помех. Конденсаторы первичных цепей Cp, в разрезе обеспечения электромагнитной совместимости (далее ЭМС), не только «сглаживают» импульсы перенапряжения и пульсации при изменении потребляемой мощности, но и уменьшают уровень помех, возвращаемых в электрическую сеть. Конденсаторы вторичных выходных цепей Cs в основном используются для фильтрации шумов и снижения низкочастотных пульсаций выходного тока.
Многие современные производители маломощных драйверов светодиодов, стараясь обеспечить требования к коррекции коэффициента мощности и спектру гармоник потребляемого от сети тока и сохранив при этом низкую стоимость, используют топологию «обратноходового» преобразователя без Cp – так называемую топологию PSR. Отсутствие Cp приводит к необходимости использования других компонентов для борьбы с перенапряжениями. С другой стороны преобразователи, выполненные на базе такой топологии, в большинстве случаев по пульсациям выходного тока не могут обеспечить низкий уровень мерцания светильника (изменение низкочастотного светового потока менее 8%).
Срок службы светодиодного светильника
Ключевыми компонентами, влияющими на срок службы светодиодного светильника, являются источник света и электролитические конденсаторы в используемом драйвере. Их работоспособность напрямую связана с рабочей температурой. Указанный срок службы для современных осветительных приборов, представленных на рынке, колеблется от 15 000 до 50 000 часов. Согласно данным, полученным от одного из ведущих мировых производителей светодиодов, для каждого теста LM-80 или TM-21, средний срок службы обычного светодиода высокой мощности составляет примерно 50 000 часов. Ниже приведен пример графика ухудшения характеристик светодиода от времени работы. Срок службы светодиодного драйвера зависит от его базового исполнения и рабочей температуры электролитических конденсаторов. Понятно, что, он не должен быть меньше срока службы светодиода.
Срок службы драйвера для светодиодов MEAN WELL
Исследования сроков службы светодиодных драйверов MEAN WELL были основаны на тестах и расчетах, предложенных известными международными производителями электролитических конденсаторов. Для примера, возьмем драйвер HLG-150H-24. Расчетное время работы используемого в нем электролитического конденсатора в выходной цепи на максимальной емкости составляет 10000 часов при рабочей температуре 105 ºС. КПД драйвера HLG-150H-24 достигает 93% при температуре окружающей среды до 60 ºС. Температура электролитических конденсаторов при этом не выше 80 ºС. Согласно результатам реальных тестов, значение времени жизни изделия в этом случае достигает 70000 часов. При температуре окружающей среды будет ниже 50 ºС ожидается, что срок службы будет еще больше. В результате, оказывается, что использование электролитических конденсаторов не влияет на срок службы светодиодных светильников. А что действительно увеличивает срока службы светильника – так это выбор светодиодного драйвера, с высококлассной схемой и с применением высококачественных электролитических конденсаторов.
