Источник питания - Ключ к эффективному и надёжному Светодиодному освещению

Корпус
Радиатор
Светодиоды
Оптика
Источник
питания
Общий вид светодиодного светильника
Часть 1.

Основные требования предъявляемые к светодиодным светильникам.
Светотехнические требования
(световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света)
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
(температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP)
Часть 1.

Светотехнические требования
(световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света)
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
(температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP)
Часть 1.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания?

Светотехнические требования
(световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света)
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
(температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP)
Часть 1.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания?

Часть 1.
Источник питания для светодиодов
(LED Driver)
Какой выбрать?

Что питаем?
Часть 1.
Дать ответы на главные вопросы… Чем питаем?
Как питаем?

Как устроен светодиод?
От индикаторного к мощному…
Часть 1.

Принцип работы светодиода.
(Совсем немного теории)
Часть 1.

Электрические свойства светодиода.
Часть 1.
Простая схема включения
Вольт Амперная Характеристика

Часть 2.
Световой поток светодиода
lm
(Люмен)
Светотехнические требования.

Зависимость светового потока от
величины протекающего тока.
Часть 2.
Светотехнические требования.
ТЕПЛО!!!

Зависимость светового потока от
рабочей температуры кристалла.
Часть 2.
Светотехнические требования.
1
0.8
0.6
0.4
0.2
25
50
75
100

Часть 2.
Законодательные нормы
Гигиенические требования к освещению
жилых и общественных зданий.
СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10
Светотехнические требования.

Пульсации светового потока.
Часть 2.
2%
7%
40% !!!
Светотехнические требования.*
Кп = 100% (Еmax – Emin) / 2Eср

Светотехнические требования
световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP
Часть 3.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания&
Энергоэффективность.

Часть 3.
Законодательные нормы
Об энергосбережении и о повышении
энергетической эффективности.
№261-ФЗ
Энергоэффективность.

Часть 3.
Энергоэффективность.
Световая отдача.
Энергоэффективность.
Ватт
Люмен

Потребляемая мощность
P (Вт) = I (А) × U (В)
Часть 3.
Мощность светодиода
Энергоэффективность.

Потребляемая мощность
P (Вт) = I (А) × U (В)
Потребляемая мощность одного светодиода
PLED (Вт) = 0.35 (А) × 3.2 (В) = 1.12 Вт
Часть 3.
Мощность светодиода
Энергоэффективность.

24 LED =
24 Вт
26,88 Вт !!!
?
Часть 3.
Сколько потребляет модуль
из 24 светодиодов при токе 350mA?
Энергоэффективность.*

Светотехнические требования
световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP
Часть 4.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания?
Электробезопасность.

Часть 4.
Законодательные нормы
Технический регламент о безопасности
низковольтного оборудования
№347-ФЗ
Электробезопасность.

Классы защиты от поражения
электрическим током.
Часть 4.
класс I Основная изоляция + защитное
заземление (1,5кВ);
класс II Двойная (усиленная) изоляция (3,6кВ);
класс III Безопасное сверхнизкое напряжение
не более 50В (0,5кВ).
Электробезопасность.*

Светотехнические требования
световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP
Часть 5.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания?
Электромагнитная совместимость.

Часть 5.
Действующие стандарты
по ЭМС
Электромагнитная совместимость.

Часть 5.
Действующие стандарты
по ЭМС
Электромагнитная совместимость.

Полная мощность
S (ВА)
Реактивная мощность
Q (ВАр)
Активная мощность
P (Вт)
λ = P / S
Часть 5.
Понятие коэффициента мощности
Power Factor (PF)
…или за что платим деньги?
Электромагнитная совместимость.

ДРАЙВЕР С PFC (24LED/0.35A)
ДРАЙВЕР БЕЗ PFC (24LED/0.35A)
S = 35,1 ВА
PF = 0.62
Часть 5.
Формы волны потребляемого тока при разных значениях PF
P = 33,5 Вт
S = 54,1 ВА
PF = 0.96
P = 33,5 Вт
< Power Factor >
< Активная мощность >
< Полная мощность >
Электромагнитная совместимость.

ДРАЙВЕР С PFC (24LED/0.35A)
ДРАЙВЕР БЕЗ PFC (24LED/0.35A)
PF = 0.955
P = 33,5 Вт
S = 35,1 ВА
PF = 0.62
P = 33,5 Вт
S = 54,1 ВА
Часть 5.
Уровни гармоник при разном PF
Электромагнитная совместимость.

Мощность светодиодного модуля
PLED (Вт)
Активная мощность
потребляемая ИП
PАКТ (Вт)
η = (PLED / PАКТ) × 100%
Часть 5.
КПД преобразователя
КПД не путать с PF!!!
Потери преобразователя = PАКТ ─ PLED
Электромагнитная совместимость.*

Светотехнические требования
световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP
Часть 6.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания?
Надёжность.

Надёжность и срок службы LEDs.
Часть 6.
Надёжность.

Надёжность и срок службы ИП.
Часть 6.
В случае ремонтопригодной продукции:
MTBF – (Мean Time Between Failures)
Среднее время между отказами.
В случае не ремонтопригодной продукции:
MTTF – (Мean Time To Failures)
Среднее время до первого отказа.
Для ИП MTBF как правило более 100000 часов.
Надёжность.*

Светотехнические требования
световой поток, Кривая Силы Света, пульсации света
Энергоэффективность
Электробезопасность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Надежность и срок службы
Соответствие требованиям условий эксплуатации
температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP
Часть 7.
На какие параметры светильника влияет качество источника питания?
Условия эксплуатации.

Температурный диапазон
эксплуатации и IP
Часть 7.
Для условий внутреннего освещения
Indoor:
0….+45
IP > 20
Условия эксплуатации.

Температурный диапазон
эксплуатации и IP
Часть 7.
Для утилитарного наружного освещения:
Outdoor:
У1
-40….+40
IP > 54
Условия эксплуатации.

Температурный диапазон
эксплуатации и IP
Часть 7.
Для условий российского климата:
Outdoor:
УХЛ1
-60…..+45
IP > 54
Условия эксплуатации.*

Электрические параметры:
- диапазон входного напряжения;
- диапазон выходного напряжения;
- значение и пульсации выходного тока;
- выходная мощность (минимальная и максимальная);
- Коэффициент Полезного Действия преобразователя (КПД);
- наличие или отсутствие Коррекции Коэффициента Мощности (Power Factor Corrector - PFC );
- наличие или отсутствие гальванической связи с питающей сетью.
Конструктивные параметры:
- класс защиты от внешних воздействующих факторов (IP),
- диапазон рабочей температуры,
- габаритные размеры и масса.
Итог…
Технические параметры ИП
требующие пристального внимания

Составление технического задания
Разработка топологии изделия
Тепловой анализ
Оптический расчёт
Выбор или разработка ИП
Расчёт эффективности изделия
Разводка печатных плат
Работа с поставщиками
Производство печатных плат
SMD монтаж компонентов
Фотометрические измерения
Электротехнические измерения
Сертификация
Написание ТУ
Изготовление файлов фотометрии
Перед разработчиком LED светильников стоит целый ряд
сложных и специфических задач.
Как быть если не хватает компетенций???
Обращайтесь к
Профессионалам!
Светотроника

ООО «Светотроника»
Основана в 2008 году, г. Москва.
Инженерная проектно-ориентированная компания. Разработка оригинальных светодиодных решений на заказ.
Полный цикл от чертежей до комплексных серийных поставок.
Сервис предприятиям в быстром выходе на светодиодный рынок.
Эксклюзивный партнёр Future Lighting Solutions.
Официальный представитель Philips Lumileds на территории России.
WWW.SVETOTRONICA.RU
Светотроника

Разработка решений
Какие сервисы доступны нашим клиентам?

Тепловой анализ
В 2010 году компания Светотроника стала первым в России официальным пользователем программы теплового анализа CF design, работающем на светотехническом рынке.

Тепловой анализ
Разработка теплоотводов любой сложности

Оптические расчёты
Расчёт оптической системы и основных фотометрических параметров

Печатные платы
Разработка печатных плат и подготовка документации для производства

Контрактное производство
Производство и поставка готовых модулей под сборку

Техническая поддержка
Техническая поддержка на уровне проектной интеграции изделий

Сотрудничество
Работая с нами, вы получаете полный комплекс разработки и технической поддержки на высочайшем уровне.
Вы тратите свои ресурсы только на развитие Вашего бизнеса, не отвлекаясь на технические проблемы.

[email protected]
Спасибо за внимание
Нижний Новгород 2011

Семинар на тему
?

Как устроен светодиод?
От индикаторного к мощному…
Часть 1.

Что питаем?
Часть 1.
Для правильного выбора ИП необходимо ответить на вопросы…
Чем питаем?
Как питаем?

Наши компетенции
Полный цикл разработки светодиодных светильников.
Оптимальный подбор компонентов под разные приложения.
Термодинамические расчёты и 3D моделирование.
Разработка систем питания и управления светодиодами.
Расчёты надёжности и жизненного цикла светодиодного модуля.
Светотехнические расчёты реальных объектов с применением разработанных светильников.
Изготовление опытных образцов светодиодных решений.
Серийные комплексные поставки готовых решений «под ключ».
Вступление

ГОСТ Р МЭК 60598-99 Светильники. Общие требования и методы испытания.
Классы защиты от поражения электрическим током:
класс I Основная изоляция + защитное заземление (1,5кВ);
класс II Двойная (усиленная) изоляция (3,6кВ);
класс III Безопасное сверхнизкое напряжение не более 50В (0,5кВ).

Контролируемый световой поток светодиодного светильника может достигать 83-85% общего светового потока светодиодного модуля этого светильника.
Часть 1.
Оптические свойства светодиода

Варианты группового подключения
светодиодов.
Часть 2.

Часть 2.
Действующие стандарты

Световая отдача светильника на любом типе ламп не превышает 80% световой отдачи используемой в светильнике лампы.
Контролируемый световой поток не превышает 60-65% светового потока лампы
Часть 1.
Почему светодиод лучше?

Семинар на тему
2008
2010

Семинар на тему

Текст

Семинар на тему

Корпус
Радиатор
Светодиоды
Источник питания
Внешний вид светодиодного светильника
Часть 1.

Внешний вид светодиодного светильника
Часть 1.

Наши компетенции
Подготовка Технико-Экономического Обоснования.
Помощь в составлении Технического Задания.
Выбор рабочего режима светодиода, его основных параметров.
Эскизная проработка конструкции изделия.
Термическое моделирование конструкции и определение светового потока светодиода в рабочем режиме.
Разработка оптической системы, обеспечивающей необходимое распределение света в пространстве.
Подбор источника питания и разработка системы управления.
Изготовление опытного образца.
Выпуск опытной партии и организация серийного производства.
Часть 2.

Потери связанные с температурным режимом светодиода
Понятие cold/hot factor
Потери на значении cold/hot factor в общем случае составляют от 5% до 15% при плотности тока 350мА.
При повышенной плотности тока падение световой отдачи светодиода достигает 20-27%

Светодиод.
Эволюция развития.

Геннадий Терехов – технический директор
Антон Булдыгин – ведущий специалист
Москва 2010г.
"ЯВНЫЕ И СКРЫТЫЕ ПОТЕРИ В ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА"

Светотехнические
световой поток, цветовая температура, пульсации и т.п.
Надежность
Энергоэффективность
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Электробезопасность
Соответствие требованиям условий эксплуатации
температурный диапазон эксплуатации, класс защиты IP
Часть 1.

Законодательные нормы

Факторы влияющие на световую отдачу светильника
питание
тепло
оптика
?
?
?
?
100 Лм/Вт

Влияние КПД источника питания на энергетическую эффективность системы освещения
100
90
80
70
60
?
КПД
Лм/Вт

ДРАЙВЕР С PFC (24LED/0.35A)
Потери в системе питания
ДРАЙВЕР БЕЗ PFC (12LED/0.7A)
PF = 0.955 P = 33,5 Вт
S = 35,1 ВА
PF = 0.62
P = 35,5 Вт
S = 56,7 ВА

Потери значения световой отдачи
100
90
80
70
60
Потери в системе питания
Потери на значении hot/cold factor
Потери на светопропускании оптических элементов
t, C°
Лм/Вт

1927г. Олег Лосев запатентовал принцип п/п свечения.
1970г. Жорес Алфёров, исследование гетероструктур п/п.
1993г. Суджи Накамура, первый коммерческий синий светодиод.
2004г. Мощный коммерческий белый светодиод.
Белый светодиод – предпосылка для революции в освещении.
Светодиод.
Эволюция развития.
Часть 1.

Потери значения световой отдачи
100
90
80
70
60
Потери в системе питания
Потери на значении hot/cold factor
Потери на светопропускании оптических элементов
t, C°
Лм/Вт
Потери в системе питания 10-15%
?
?

Потери связанные с температурным режимом светодиода
Понятие cold/hot factor
1
0.8
0.6
0.4
0.2
25
50
75
100
t, C⁰

Световая отдача светильника на любом типе ламп не превышает 80% световой отдачи используемой в светильнике лампы.

КПД

Когда применяются интегральные драйверы?
Требуется питать светодиоды «нестандартным» значением тока;
Имеется «нестандартное» напряжение питания для разрабатываемого устройства;
Необходимо осуществлять регулировку тока через светодиоды;
Конструкция модульного драйвера не подходит под разрабатываемое устройство;
Необходимо минимизировать габариты устройства
Снизить себестоимость изделия ….
Интегральные драйверы обеспечивают разработчику свободу выбора
электрических и конструктивных параметров устройства питания светового
прибора.