Защита систем светодиодного освещения от перегрузок

Выбор защитного блока

При подборе подходящего устройства плавного пуска рекомендуется учитывать два фактора — мощность и производителя. О мощности блока сказано выше. Что касается брендов, наибольшей известностью обладают такие компании:

«Feron» (КНР);
«Camelion» (КНР);
«Шепро» (Россия);
«Гранит 1000», «Гранит 500» (Беларусь);
«Композит» (Россия);
«Вжик» (совместное производство России и Китая).

Самые популярные модели выпускаются компаниями «Feron» и «Гранит». Продукция китайского производителя отличается невысокими ценами. Как и большая часть изделий из Китая, блоки от компании «Feron» считаются не слишком качественными. Для них характерны следующие недостатки:

просадки напряжения, что нарушает работу светильника;
мигание лампы при подключении и в процессе функционирования;
регулярные помехи;
среднее качество пайки;
экономия на материалах, из которых изготовлен блок.

Продукция белорусской компании считается значительно более качественной. Однако «Гранит» не отличается компактностью, что в некоторых случаях является критически важным недостатком (например, при размещении в подрозетнике выключателя). Также следует отметить стоимость «Гранита» — более высокую, чем у китайских производителей.

Блоки защиты ламп: подключение и применение, работа и устройство

Блок защиты от
импульсных перенапряжений предохраняет энергосберегающие светодиодные лампы от
скачков в сети до 20 кВ. В зависимости от конструкционных особенностей он
монтируется в схему параллельно или последовательно.

Технические данные

Устройства для защиты
от перепадов сети для светодиодов и энергосберегающих ламп характеризуются
тремя основными параметрами:

Суммарная мощность потребляемых светильников.
Входное напряжение.
Номинал на выходе.

Особенности выбора

Первым необходимым
условием выбора блока защиты для светодиодных и иных энергосберегающих ламп
является правильный расчет суммарной мощности потребления. При этом к расчетной
мощности для страховки лучше добавить еще 20-30% от полученного значения. Если
устройство приобретается не только для лэд-элементов, но и для лампочек
накаливания или галогенок, то желательно, чтобы оно было оснащено системой
плавного повышения напряжения.

Правила и способы подключения

Блок защиты для одной
или нескольких светодиодных или других энергосберегающих ламп устанавливается в
самом начале схемы (после выключателя) в соответствии с конструкцией (последовательно
или параллельно).

Места установки защиты

Если блок защиты для светодиодных и энергосберегающих ламп небольшой (до 300 Вт), его можно установить в распределительном модуле для проводки. Однако необходимо иметь ввиду, что он должен хорошо охлаждаться и быть доступным в случае необходимости ремонта или замены.

Собрать своими руками

Своими руками можно сделать не только Лед светильник, но и простой блок
питания для него (не импульсный). Схема может быть трансформаторная и бестрансформаторная
(вторая проще). Требуется диодный мост, резисторы и конденсаторы.

Первым устанавливается конденсатор,
ограничивающий переменный электроток. Правильно подобранная емкость – гарантия того, что на
светодиоды будет подаваться требуемая сила тока. Напряжение этого элемента от
300 В.

Параллельно подключается резистор-шунт с
сопротивлением, достаточным для разряжения конденсатора в момент отключения
светильника. Мощность большого значения не имеет.

Следующий элемент – диодный мост,
превращающий переменный ток в постоянный. Можно купить сборку или спаять
несколько диодов с подходящими для схемы характеристиками. Сила тока должна
быть больше той, которая протекает по светильнику, обратное напряжение от 300
В.

После моста электроток постоянный, но
скачкообразный. Ситуацию может улучшить сглаживающий конденсатор на 300-400 В с
емкостью от 10 микрофарад. Для шунтирования к нему подключается резистор.

Такой БП подходит для последовательного
подключения до 75-и ярких светодиодов с напряжением 3,5 В и током 20 мА.
Яркость свечения меняется с изменением емкости первого конденсатора.

Эта схема недостаточно безопасна, так как при попадании влаги светильник может бить током.

Если использовать трансформатор, то его
мощность должна быть в полтора раза больше мощности светильника. На выходе
должно быть 12-20 В. После трансформатора включается фильтрующая емкость и стабилизатор
на основе микросхемы 7812, обеспечивающей на выходе ток до 1,5 А.

Мировые стандарты защиты светодиодного освещения

Во многих странах разработаны или разрабатываются стандарты защиты для светодиодного освещения. С развитием светодиодного освещения меняются и стандарты его защиты – как правило, они становятся все более жесткими.

Безопасность определяется максимальной токовой защитой, в частности, от короткого замыкания, и защитой от перегрузки. В Северной Америке UL8750 является стандартом безопасности светодиодного оборудования, относящегося к бытовым светодиодным лампам и уличным светильникам. Целью этого требования является свести к минимуму риск поражения электрическим током и снизить возможность возникновения пожара. Оно устанавливает нормы эксплуатации устройства защиты от перегрузок по току, чтобы прервать или ограничить ток во время короткого замыкания или состояния перегрузки. Плавкие предохранители являются надежной технологией защиты от таких угроз и, соответственно, наиболее часто используются.

За пределами США стандартом для светодиодных драйверов (источников питания, стабилизированных по току) являются спецификации IEC/EN 61347 и IEC/EN 62031. В Европе требования к защите от перегрузок по перенапряжению и току определяются такими документами как IEC/EN 61547, которые базируются на IEC/EN 61000-4-5. В них разграничиваются различные уровни пиков тока на основе 8 кА/20 мкс короткого замыкания и сочетания формы волны. Для применений в наружном освещении эти уровни могут варьироваться от 4 кВ/2 кА во многих азиатских странах до 10 кВ/5 кА в Европе.

В США очень важным стандартом для проверки защиты от скачков тока является ANSI/IEEE C.62.41-2002. Этот стандарт определяет две категории защиты освещения в зависимости от местоположения и связанных с ним требований к испытаниям, переходным перенапряжениям. В зависимости от места применения осветительного оборудования, например, в помещении или на улице, определяется категория. Скажем, на открытом воздухе светильники подпадают под категорию С (высокий или низкий тест требований) – они гораздо более подвержены ударам молний и, следовательно, будут подлежать испытаниям защиты от скачков тока. В таблице 1 представлены сводные показатели уровней перенапряжений IEEE C.62.41-2002 и их применение.

Таблица 1. Сводные показатели уровней перенапряжения и требования к испытаниям IEEE C.62.41-2002 для светодиодных светильников

Категория местоположения	Макс. имп. напряжение, кВ	Макс. имп. ток, кA	Источник	Применение
1,2/50 мкс	8/20 мкс	Импеданс, Ом
A (в закрытом помещении)	6	0,5	12	Закрытые помещения, жилые помещения, офисы
B	6	3	2	Уличное освещение возле зданий
C (низкий)	6	3	2	Коммерческое промышленное освещение, освещение складов и гаражей
C High (на открытом воздухе)	20	10	2	Уличное освещение, парковки, освещение на открытом воздухе

Плавкие предохранители, MOVs и TVS-диоды производства компании Littelfuse имеют важное значение в обеспечении защиты LED-ламп. Они соответствуют главным нормативным стандартам и нормам безопасности

В настоящее время Соединенные Штаты являются страной, где наиболее проработаны стандарты защиты освещения, эффективности и безопасности для коммерческих помещений, уличного освещения, промышленного и складского. Существуют международные стандарты, которые определяются Международной электротехнической комиссией (МЭК), где указаны нормы защиты от перенапряжений, условия проведения тестирования в соответствии с МЭК 61000-4-5. Кроме того, часть IEC61547 «Оборудование для освещения общего назначения» требует тестирования на электромагнитную совместимость (ЭМС).

Все стандарты защиты можно разделить на две группы: стандарты безопасности, описывающие необходимую защиту от перегрузок по току, и стандарты, определяющие надежность и регламентирующие требования к устройству выдерживать перенапряжения.

Внешние блоки питания не входящие в комплект поставки

При покупке внешнего БП нужно знать, что
он будет достигать максимального КПД при мощности 80% от номинальной. Чтобы
получить оптимальное значение, необходимо умножить мощность светодиодного
источника света на 1,2-1,15 (коэффициент запаса).

Если блок покупается с расчетом на то, что в будущем к нему будут подключаться дополнительные источники света, то мощность светильников, которые будут подключены сразу, должна быть в 1,2 раза меньше минимальной нагрузки БП. В противном случае при включении сработает защита от холостого хода.

Внешний блок желательно подключить даже
к тем осветительным приборам, в которые встроены драйверы. Важна так же степень
защиты БП. Если лампа будет установлена на улице или в помещении с повышенным
уровнем влажности, потребуется уровень защиты IP65. Не стоит переплачивать,
если система освещения устраивается в отапливаемом жилом помещении.

Монтирование ленты и подключение к сети

Как варианта светодиодного светильника часто применяют лед-полоску. Несмотря на кажущуюся простоту, ее монтаж также имеет свои особенности. Как правило, ее устанавливаются либо под полотно натяжного потолка, либо под короба навесной конструкции. Основной эффект ее применения – зонирование отдельных областей, подчеркивание рельефа и создание однородной внутренней подсветки на определенном участке или по всей поверхности.

Рассмотрим простейший пример того, как повесить лед-полоску под навесной потолок:

После того как подсчитано количество светильников, проводки и оборудования, выполняется разметка.
Далее с помощью саморезов или дюбелей к потолку крепится алюминиевый П-профиль или уголок для размещения лед-полоски.
На него наклеивается светодиодная лента.
Монтируется и подсоединяется проводка, трансформатор и дополнительное оборудование.
Устанавливаются крепежные элементы для потолка.
Прикручиваются листы гипсокартона или натягивается навесная ткань.

Прежде чем выполнять финишный монтаж потолочной поверхности, нужно провести контрольную проверку установленной системы подсветки

Также рекомендуется по возможности выбирать место размещения лед-прибора и важного оборудования так, чтобы в случае необходимости их можно было заменить

Пример монтажа светодиодной ленты в короб натяжного потолка приведен на следующем изображении:

На что смотреть при выборе

Первое, что необходимо сделать перед
покупкой – определить, где источник света будет использоваться – в помещении
или на улице. Следующий параметр – производитель. Не стоит сразу покупать
модуль неизвестного изготовителя, который устанавливается в осветительный
прибор для люминесцентной лампы или лампы накаливания. Лучший вариант – выбрать
осветительный прибор, предназначенный для светодиодов и обеспечивающий хороший
отвод тепла.

Важно правильно подобрать блок питания. Эго коэффициент мощности должен быть 0,9, желательно наличие устройства, защищающего от скачков напряжения, помех и перегрева

Продавец должен знать страну производителя и предоставить сертификат качества.

Температура
вырабатываемого света

От температуры света зависит его
«оттенок»:

белый
теплый (2700-3200К);
белый
дневной (3500-4500К);
белый
(5000-6000К)
белый
холодный (6000-8000К).

Следует учесть отклонения, регламентированные стандартом C78.377A и воздействие каждого оттенка на человека. Теплый белый свет расслабляет, дневной повышает работоспособность, холодный создает контрасты, необходимые при выполнении работ, требующих высокой точности.

СНиП 23-05-95 для жилых помещений
рекомендует свет с температурой 3000-4000К. Если у интерьера синий или зеленый
цвет, температура должна быть более 4000 К. В помещении с большим количеством
желтого и красного цвета температура не должна превышать 3500 К.

Показатель
угла излучения

Углом излучения называется угол, при котором в 2 раза снижается сила света. Поток света излучается в этих пределах. От угла излучения зависит площадь освещения – чем меньше угол, тем выше освещенность. На производстве и в офисах основная часть светового луча должна падать только на рабочую поверхность, не нарушая требований по равномерности освещения.

Соблюсти все требования помогают
источники света, оснащенные линзами и рефлекторами, концентрирующими световой
луч. Необходимо учесть, что угол выбирается в зависимости от того, на какую высоту
будет повешен светильник. Чем больше высота, тем меньше должен быть угол
излучения.

Без оптики у светодиодов угол излучения 20-120 градусов (кроме филаментов с углом до 300 градусов). Луч более яркий в центре, освещенность снижается у краев угла. Большой ассортимент модулей позволяет выбрать изделия практически с любым узлом излучения.