Обережно, Світлодіоди! Або підводні камені при харчуванні LED-ламп на CS-CS.Net: Лабораторія Електрошамана

Ну що? Пост я хотів написати вже як рік тому, але тоді не було приводу. А зараз привід знову є! Світлодіодне освітлення входить в маси тотально як і китайськими лампочками з барахолок, так і злими світлодіодними прожекторами або спотами в стелю.

Світлодіоди - це тренд, це круто, потужно і зручно. Вони споживають менше потужності, більш компактні. Але не все так гладко, як здається, і не всі моменти враховують. Особисто мені не подобається, коли світлодіодний ліхтар на стовпі одержить як точкове джерело світла і через це прямо під стовпом світло і добре, але зате сліпить очі, а в трьох метрах ні чорта не видно.

Але справа не тільки в тому, наскільки зручно або не зручно це освітлення! Є ще одне технічне западло, яке не всі враховують, але яке призводить до негативних наслідків. Для того, щоб зрозуміти про те, яке ж це таке западло, ми повертаємося до самого початку і згадуємо ранній пост про імпульсні блоки живлення , В якому кострубато описано їх пристрій. Давайте його повторимо?

Отже, блоки живлення з трансформатором майже до кінця життя відійшли нафіг. Чому? А тому що важко стабілізувати напругу, тому що сам трансформатор важкий і громіздкий і не скрізь його позапіхаешь. Виявилося зручніше робити такі ж блоки живлення, але де трансформатор працює на більш високій частоті. Ось в нашій мережі частота всього 50 Гц. А якщо її підняти до 25-30 кГц, то величезний трансформатор на 200 Ватт перетвориться в маленьку фіговінку.

А як підняти частоту мережі? А зробити свій власний генератор цієї частоти на мікросхемі або транзисторах! Хай він наш маленький трансформатор і живить! А вже сам генератор ми будемо плекати звичайним мережевим напругою. Розглянемо логіку творців ДБЖ далі. Яким родом струму найпростіше живити генератор? Постійним, випрямленою. А значить у нас з'являється випрямляч і фільтруючий конденсатор. І ось тут-то і починається найголовніше западло.

Повторимо все ще раз. Звичайне мережеве напруга змінного струму випрямляється за допомогою діодного моста і потрапляє на фільтруючий конденсатор. Після цього напруга постійного струму йде на генератор високої частоти. Напруга високої частоти проходить через трансформатор, знижується до потрібного рівня, випрямляється, стабілізується і подається на вихід блоку живлення.

І ось це ось конденсатор і створює нам найголовніше западло. Коли ми подаємо харчування на будь-який імпульсний блок живлення (а це і комп'ютерний, і зарядка для стільникового, і драйвер або блок живлення для LED-світильника), то короткочасно на частки секунди споживаний струм підскакує до космічних величин (раз в 10 більше звичайного споживання) .

УВАГА! Все, описане і підрахована нижче, підходить для тих випадків, коли ви ставите світлодіодні світильники з окремим зовнішнім драйвером (в тому числі і світлодіодні прожектори)! Якщо ви просто переходите на світлодіодні лампи, які живляться від 220 безпосередньо і в яких драйвер вбудований всередину, то зазвичай ніяких проблем з освітленням не виникає.

Давайте візьмемо який-небудь драйвер від Mean Well і подивимося на його специфікацію. Я навмання вибрав APC-16-350 . Це кволенький такий драйвер на 16 Ватт зі стабілізацією струму. Для будь-якого світлодіода на 10 Ватт згодиться.

Уважно вивчаємо зазначені там параметри і першим бачимо параметр «Струм» ( «AC Current») - 0,3 ампера. І тут наші добрі люди (в тому числі і ті, хто замовляє мені щити) якраз і пишуть мені щось типу «А, так у мене освітлення світлодіодне, всього десять драйверів по 0,3 ампера кожен, споживання фігня».

І колись я теж думав, що споживання фігня. Ну дивіться самі: 0,3 х 10 = 3 ампера. Так це ж будь-яка квола релюшкой впорається, а захищати такі лінії треба автоматом на 6А. Вірно?

А ось НІ! Добрий виробник дав нам класний параметр «Стартовий струм» ( «Inrush Current»), який становить .. 45 (сорок п'ять!) Ампер за час 0,000 21 секунди! Уявляєте? Якісь нікчемні 0,3 ампера при включенні блоку перетворюються в 45! Це в 150 разів більше нормального споживання! І щоб ми зовсім вже засмутилися, наступний параметр, який нам дають - це те, скільки таких драйверів можна навісити на автомат номіналом в 16А (а не 10А, яким ми зазвичай захищаємо освітлення): на B16 можна поставити 13 штук драйверів, а на С16 - 23 штуки.

Давайте ще раз переосмислимо все це. При старті кволий драйвер жере струм в 150 разів більше звичайного (45 ампер)! А на автомат B16 їх можна поставити лише 13 штук!

І ось через це зараз відбувається все більше і більше ось таких ось випадків (всі вони з перших рук, тому що це були мої замовники):

• У щиті стояв автомат B6 для «кволих драйверів по 10 Вт». Драйверів було десять штук. При включенні світла звичайним вимикачем автомат наглухо вибивають. Замінили автомат на B10 - все одно вибиває. Вибивати перестало на C10. Замінити автомат на C16 можна, тому що на освітлення закладено стандартний кабель 3х1,5 кв.мм.
• Регулярно (раз на місяць) зварювалися контакти вимикача, який включав п'ять світлодіодів з їх драйверами. Довелося міняти світильники на інші, в яких немає таких злісних драйверів (про це нижче).
• Зібрали щит з ПЛК і релюшкой CR-P на 16А . Я якось пропустив те, що світлодіодні лампи там теж з драйверами. Після парочки включень цих ламп (теж десяток світильників) релюшки спаялися і померли. Хоча вони, зауважте, розраховані на 16А активного навантаження.

І що робити? Як це виправляти? Покладемо, якби горіли якісь там кволі релюшки! А горять навіть вимикачі! Звичайні вимикачі, розраховані на 10А. Давайте подумаємо про можливі варіанти:

• Міняти релюшки на контактори серії ESB20 (на 20А з більш міцними контактами). Але чи витримають вони? Стартовий струм десяти таких драйверів буде 45 х 10 = 450 ампер. При цьому контактори ESB20 не дуже хороші. Їх магнітна система працює на змінному струмі на відміну від усіх інших контакторів серії ESB і часто гуде або перегрівається.
• Ставити зліші контактори. Ну це вже смішно. Прикиньте, скільки буде коштувати щит на ESB24, якщо їх знадобиться поставити штук 25?
• Використовувати установчі реле E297 (аналог імпульсних за розмірами і типом, але без фіксації). Вони замовлені і розраховані на струми 16А. І ми нічого не виграємо!
• Використовувати PTC-Термістори, включені послідовно з таким драйвером, щоб полегшити його стартовий режим. Так роблять в імпульсних блоках харчування на великі потужності. Я ніколи не розглядав цей варіант і буду вдячний, якщо мені хтось підкаже в коментарях, що це таке і з чим їх їдять.

А як обійти фішку підгоряння контактів у вимикача? Дійсно, чи що, ставити контактор і закладати магістраль 3х4 під автоматом C20 на такі світильники? ..

Так що будьте ДУЖЕ уважні зі світлодіодним освітленням великої потужності! Чи не все так легко і просто, і не все так дешево як може здатися: можливо, що вам доведеться витрачати грошей на хитру начинку щита для управління драйверами світлодіодних ламп і тільки потім вже вираховувати загальну економію по споживанню електроенергії!

Доповнення від 10.2018. Ура! Проблема, здається, вирішена! Меандр випустив реле МРП-101, яке обмежує ці стартові струми. Читайте пост про нього (і його застосування) !