Τεχνικά άρθρα

Ηλεκτρονικά συστήματα λειτουργίας λαμπτήρων LED

Ηλεκτρονικά συστήματα λειτουργίας λαμπτήρων LEDΟι λαμπτήρες LED, για την έναυσή τους, απαιτούν στο ηλεκτρικό τους κύκλωμα τη χρήση κατάλληλου ηλεκτρονικού συστήματος λειτουργίας το οποίο πρέπει να αντιστοιχίζεται στην ηλεκτρική ισχύ (W) του συστήματος των χρησιμοποιούμενων λαμπτήρων.

Τα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου λαμπτήρων LED – τα οποία ανήκουν στις συσκευές προηγμένης τεχνολογίας – έχουν ως βασικά πλεονεκτήματα:

·       τη συμβατότητα μεταξύ συσκευής ρύθμισης έντασης φωτισμού (dimmer) και αισθητηρίων, με άμεσο αποτέλεσμα την ευρεία ποικιλία εφαρμογών σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού,
·       τον σχεδιασμό ασφάλειας, με άμεσο αποτέλεσμα την πλήρη λειτουργία μιας συσκευής για πολλές λύσεις,
·       την χαμηλή κατανάλωση ισχύος χάρη στην εξαιρετικά υψηλή απόδοσή τους,
·       τις μικρές απαιτήσεις του χώρου που καταλαμβάνουν
·       τη μεγάλη διάρκεια ζωής χάρη στο σύστημα παρακολούθησης και τις έξυπνες λειτουργίες ελέγχου
·       την δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας από την παρακολούθηση της κατανάλωσης της ενέργειας και τον έλεγχο των λειτουργιών ρύθμισης έντασης φωτισμού (dimming)
·       την δυνατότητα σύνδεσης πολλών μονάδων παράλληλα ή σε σειρά μεταξύ τους μέσα στην καθορισμένη περιοχή εξόδου, όχι όμως από την πλευρά του δευτερεύοντος,
·       τα μεγάλου μήκους επιτρεπόμενα καλώδια στην πλευρά του δευτερεύοντος και
·       την δυνατότητα ενσωμάτωσής τους στα φωτιστικά σώματα.

Είδη των ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου λαμπτήρων LED

Τα τροφοδοτικά που μπορεί να χρησιμοποιηθούν σε μια εγκατάσταση φωτισμού, κατατάσσονται στις πιο κάτω γενικές κατηγορίες, οι οποίες θα αναφερθούν στα παρακάτω:

1.  τροφοδοτικά χωρίς τη δυνατότητα ρύθμισης της έντασης φωτισμού (non dimmable),

2.  τροφοδοτικά με δυνατότητα ρύθμισης της έντασης φωτισμού (dimmable) και

3.  συσκευές συγκεντρωτικών λειτουργιών (all in one devices).

1. Τροφοδοτικά λαμπτήρων LED χωρίς τη δυνατότητα ρύθμισης της έντασης φωτισμού (non dimmable)

Τα τροφοδοτικά λαμπτήρων LED χωρίς τη δυνατότητα ρύθμισης της έντασης φωτισμού (non dimmable) διακρίνονται  –  από την πλευρά της εξόδου τους –  σε:

1.  σταθερής τάσης και

2.  σταθερής έντασης ρεύματος.

Τα τροφοδοτικά αυτά, ανάλογα με τον σκοπό που εξυπηρετούν, διατίθενται για διαφορετικές τιμές τάσης και έντασης ρεύματος και περιγράφονται – διεξοδικά – στον πίνακα  1.

α/α Χαρακτηρισμός λειτουργίας LED Περιγραφή Τεχνικά χαρακτηριστικά
1 Σταθερής  τάσης Τροφοδοτικό σταθερής τάσης για:

■  24 V

■  12 V

■  10V

♦  Τροφοδοσία μονάδων LEDαπό 6 μέχρι 75W

♦  Παράλληλη σύνδεση επιλεγμένων συσκευών για συνολική ισχύ εξόδου μέχρι 300W

♦  Τάση εξόδου της τάξης των 25 V, δηλαδή, ασφαλείας (SELV)

2 Σταθερού ρεύματος Τροφοδοτικό σταθερού ρεύματος για:

·   350 mA

·   500 mA

·   700 mA

·   1000 mA

► Σύνδεση σειράς μεταξύ επιλεγμένων συσκευών

► Περιορισμένες απώλειες ισχύος συστήματος

► Λειτουργία χωρίς πρόσθετα μέτρα θερμικής προστασίας

► Κατά τη σύνδεση σειράς τωνLED, η δημιουργούμενη πτώση τάσης δεν πρέπει να ξεπερνά τα 25 V


2. Τροφοδοσία λαμπτήρων LED με δυνατότητα ρύθμισης της έντασης φωτισμού (dimmable)

Στην πράξη με τον όρο δυναμικός φωτισμός, εννοούμε τη δυνατότητα ρύθμισης της έντασης φωτισμού σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση σε απόλυτη αντιστοιχία στη χρήση για την οποία προορίζεται αυτή π.χ. διακοσμητικές εφαρμογές, περίπλοκους ελέγχους χρωμάτων RGB κ.λπ..

Η επίτευξη του δυναμικού φωτισμού είναι συνάρτηση χρησιμοποίησης κατάλληλων συσκευών οι οποίες μπορεί να είναι εσωτερικά ή εξωτερικά συστήματα τροφοδοτικών ρύθμισης της έντασης φωτισμού μονάδων LED.

Τα εσωτερικά ολοκληρωμένα συστήματα τροφοδοτικών, τα οποία χαρακτηρίζονται και ως τροφοδοτικά dimmer, συνδυάζουν την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος και κατ’ επέκταση τη λειτουργία ρύθμισης της έντασης φωτισμού των μονάδων LED τους σε μια συσκευή, προσφέροντας εξοικονόμηση χώρου και απλό τρόπο εγκατάστασης.

Τα εξωτερικά συστήματα τροφοδοτικών, τα οποία χαρακτηρίζονται και ως ελεγκτές (drivers) dimmer, συνδέονται μεταξύ της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος και των ελεγκτών για τη ρύθμιση της έντασης φωτισμού των μονάδων LED, προσφέροντας τη μεγαλύτερη δυνατή ευελιξία στην επιλογή των εφαρμογών φωτισμού.

Τα συστήματα τροφοδοτικών dimmer και οι ελεγκτές dimmer διατίθενται με διαφορετικές μορφές εισόδων ελέγχου, σύμφωνα με την περιγραφή του πίνακα 2

α/α Χαρακτηρισμός ρυθμιστή φωτισμού(dimmer) Περιγραφή Τεχνικές

 ελέγχου

1 Σταθερής

τάσης

Τροφοδοτικό για ρύθμιση της έντασης φωτισμού (dimmer) ► 1…10V

► DALI

► DMX

2 Σταθερού ρεύματος Ελεγκτής για ρύθμιση της έντασης φωτισμού (dimmer)


Λειτουργία των ηλεκτρονικών συστημάτων λειτουργίας για λαμπτήρες LED

Όλα τα στοιχεία LED απαιτούν για την τροφοδοσία τους συνεχές ρεύμα. Το μέγιστο ρεύμα, καθορίζεται για κάθε συγκεκριμένο στοιχείο LED, και σε ακολουθία αυτό καθορίζεται και η προκύπτουσα εκπεμπόμενη φωτεινή ροή. Στο σημείο αυτό πρέπει να διευκρινισθεί πως σε μια μελέτη φωτισμού με λαμπτήρες στοιχείων LED, δεν απαιτείται απλά και μόνο ο καθορισμός των φωτομετρικών και γεωμετρικών παραμέτρων αυτών. Πρέπει να επιλέγεται το κατάλληλο τροφοδοτικό και τα κατάλληλα ηλεκτρονικά στοιχεία που απαιτούνται για τη δημιουργία του απαιτούμενου συνεχούς ρεύματος, ώστε, η επιλεγμένη μονάδαLED να αξιοποιείται πλήρως κατά τη χρησιμοποίησή της σε κάποια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Κατά τη λειτουργία – λοιπόν – των ηλεκτρονικών συστημάτων λειτουργίας λαμπτήρων LED, και με την ηλεκτροδότηση της πλευράς εισόδου, η εναλλασσόμενη τάση του δικτύου ανορθώνεται σε συνεχή τάση. Η τάση αυτή μετασχηματίζεται στη γεννήτρια υψηλών συχνοτήτων, σε τάση εναλλασσόμενου ρεύματος με ελεγχόμενη συχνότητα η οποία – με τη σειρά της – υποβιβάζεται σε χαμηλότερη τάση προς την πλευρά εξόδου του συστήματος. Η νέα αυτή τάση ανορθώνεται σε συνεχή, και μετά πρόσθετη αποκατάσταση και φιλτράρισμα οδηγείται στο φορτίο, δηλαδή, τη διάταξη των λαμπτήρων LED.

Τέλος, στο σχηματιζόμενο βρόχο μέσω της μονάδας ελέγχου, υπάρχει ανατροφοδότηση της πλευράς της εξόδου με ρύθμιση της παραγόμενης τάσης ή του παραγόμενου ρεύματος – ανάλογα και αντίστοιχα με τον τρόπο λειτουργίας των λαμπτήρων LED, σταθερής τιμής τάσης π.χ. 24 V, ή σταθερής τιμής ρεύματος π.χ. 350 mA  – στις επιθυμητές για αυτά τιμές, με αντίστοιχη και ταυτόχρονα ανάλογη ρύθμιση της συχνότητας (HF).

Ηλεκτρονικά συστήματα λειτουργίας λαμπτήρων LED
Μπλοκ διάγραμμα λειτουργίας ηλεκτρονικού ballast συστήματος λαμπτήρων LED

 [(1) Ανορθωτική διάταξη 1 και φίλτρο προστασίας υπερτάσεων, καταστολής θορύβων και υψηλών συχνοτήτων, (2) Φίλτρο καταστολής αρμονικών, (3) Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, (4) Σύστημα μεταβολής DC /AC (ΣΡ/ΕΡ), (5) Σύστημα μετατροπής υψηλών συχνοτήτων (HF), (6) Ανορθωτική διάταξη 2 (εξόδου) και φίλτρο προστασίας, (7) Φίλτρο αποθήκευσης ενέργειας, (8) Μονάδα ελέγχου λειτουργίας του συστήματος λαμπτήραLED, (9) Προστασία χαμηλής τάσης ασφαλείας (SELV) μεταξύ πλευράς εισόδου και πλευράς εξόδου της διάταξης, (10) Σύστημα λαμπτήρα LED]

Μεταξύ της πλευράς εισόδου και εξόδου των ηλεκτρονικών συστημάτων λειτουργίας λαμπτήρων  LED, εξασφαλίζεται προστασία χαμηλής τάσης ασφαλείας (SELV). Ακόμη, τα συστήματα αυτά διαθέτουν ειδικές μονάδες για προστασία από υπερφόρτιση, βραχυκύκλωμα και υπερθέρμανση, με αποτέλεσμα να επιτρέπουν στα συστήματα LED συστήματα να λειτουργούν με ασφάλεια και με αξιοπιστία.

πηγή: Επιστημονικά και Εκπαιδευτικά Ηλεκτρολογικά Νέα