Введение
Сегодня уже не вызывает сомнений надежность и эффективность светодиодного освещения. Действительно, используя светодиоды в качестве источника света, вы гарантированно получаете стабильное свечение, повышенный КПД и многочисленные варианты управления. Однако, чтобы получить все преимущества, важно обеспечить грамотный подбор драйвера для питания светодиодов. В нынешнем ассортименте нетрудно потеряться, но за последнее время образовался ряд производителей, зарекомендовавших себя с наилучшей стороны. Среди них PHILIPS [1] предлагает широкий выбор светодиодных драйверов, возможности которых могут удивить даже искушенного пользователя светодиодной продукции. Помимо стандартного «преобразования» вы получаете многочисленные варианты управления выходным током (далее димминг), а также инструменты, позволяющие тщательно настроить работу светодиодного светильника так, чтобы продлить срок службы как самого драйвера, так и светодиодного модуля, при этом не забыв про безопасность эксплуатации.
Для начала рассмотрим общие характеристики, касающиеся большинства серий драйверов PHILIPS, а затем перейдем к описанию некоторых из них, наиболее выделяющихся в номенклатуре производителя.

Электрические характеристики
В работе светодиодного освещения временами неизбежно возникают ситуации, приводящие к угрозе электрической безопасности или же повреждению оборудования. Драйверы PHILIPS оснащены необходимым набором защит, среди которых защита от обрыва цепи, короткого замыкания, превышении мощности. Температурную защиту рассмотрим позже.

При обрыве цепи, когда на выходе устанавливается максимальное напряжение, и коротком замыкании происходит отключение драйвера для обеспечения безопасности. Для продолжения работы необходимо, исправив ситуацию на выходе, перезапустить питание драйвера.

При превышении мощности происходит автоматическое снижение выходного напряжения до момента, пока она не будет соответствовать номинальной величине. Это можно проследить на графике зависимости выходного тока и напряжения, который в документации PHILIPS имеет название «рабочее окно» (operating window). Такое окно приведено в даташите для каждого драйвера (рисунок 1). Оно позволяет оценить рабочие диапазоны выходного тока и напряжения и понять, подойдет ли этот драйвер для данного случая.

Рисунок 1 – Пример рабочего окна светодиодного драйвера PHILIPS

Пусковой ток
Радость от преимуществ светодиодного света пропадает, когда речь заходит о пусковом токе, который неизбежно возникает при включении любого импульсного источника питания, коим является светодиодный драйвер. Запуская один драйвер, вы вряд ли столкнетесь с проблемами, однако же при подключении нескольких драйверов к одному автоматическому выключателю (далее автомат) их пусковые токи складываются. В таком случае автомат, в зависимости от его характеристик, может отключиться и не дать запуститься освещению. PHILIPS предлагает следующие пути выхода из такой ситуации:

1. Использовать автоматический выключатель меньшей чувствительности. Например, вместо типа B использовать тип C или D.
2. Сгруппировать светодиодные драйверы с их подключением к нескольким автоматам.
3. Вместо одновременного включения использовать последовательное.
4. Установить внешние устройства, ограничивающие пусковой ток.

Рисунок 2 – Типичный пусковой ток при включении драйвера

Величина пускового тока указывается для каждого драйвера в даташите (рисунок 2). Его длительность (T) принимается за величину, при которой пусковой ток спадает наполовину. Вдобавок, в технической документации приведена таблица, по которой может быть определено максимальное количество драйверов, подключенных к одному автомату (по умолчанию для типа B16). По данным той же таблицы можно рассчитать максимальное количество для автоматов другого типа.

Также следует отметить функцию MainsGuard, встроенную в светодиодные драйверы линейки Xitanium Xtreme, о которой ниже поговорим подробнее. Первоначальная роль этой функции – ограничение входного тока в условиях пониженного или повышенного напряжения питания (рисунок 3) с целью избежать полного отключения светодиодного светильника. Внутри рабочего диапазона ток ограничен величиной 130% номинала, что облегчает работу автоматического выключателя, к которому подключены несколько светильников.

Рисунок 3 – Характеристика функции MainsGuard

Температурные характеристики
Работа некоторых компонентов светодиодных драйверов сопровождается нагревом. Они структурно расположены таким образом, что температуру нагрева можно измерить в точке, расположенной на корпусе драйвера. Она обозначена знаком Tc (рисунок 4).

Величина максимально допустимой температуры корпуса указана в даташите, и ее превышение означает работу защиты от перегрева. Ее соотношение с рабочей температурой окружающей среды обычно имеет вид, близкий к линейному. Разница между этими температурами зависит от нескольких факторов, среди которых особенности конструкции светодиодного светильника.

Рисунок 4 – Точка измерения примерной температуры внутренних компонентов

Одним из важнейших характеристик светодиодов является срок службы, который обычно указывается для конкретной температуры, на которую оказывает непосредственное влияние окружающая температура. В светодиодных драйверах PHILIPS предложена функция автоматического снижения тока в случае превышения температуры – защита Module Temperature Protection (MTP). Реализуется она с использованием внешнего термистора (NTC), который размещается в непосредственной близости от светодиодов и подключается к светодиодному драйверу. Его выбор производится с тем учетом, что снижение тока происходит при сопротивлении NTC <2966 Ом. Обеспечив такого рода защиту, вы получаете срок службы светодиодов, заявленный производителем.

Светодиодные драйверы PHILIPS Xitanium Linear
Драйверы линейки Xitanium Linear [2] мощностью от 17 до 300 Вт имеют продолговатую форму и предназначены для внутреннего освещения. Их надежность подтверждается пятилетней гарантией, что обычно не является свойственным для офисных драйверов. Драйверы Linear делятся на изолированные и неизолированные. Неизолированные не имеют изоляции между первичной и вторичной цепями и используются по большей части в светодиодных светильниках с классом изоляции I. Их выходное напряжение может превышать 60 В. Изолированные драйверы с напряжением на выходе не больше 60 В могут быть встроены в светильники I и II класса изоляции.

Регулировка тока в этой линейке может быть нескольких видов:
- Подключение внешнего резистора (Rset и LEDset);
- 1-10 В;
- DALI;
- Амплитудный димминг (по амплитуде входного напряжения);
- «Коридор».

Рисунок 5 – Светодиодный драйвер серии Xitanium Linear

Настройка параметров для драйверов с уникальной технологией PHILIPS SimpleSet производится в специальном приложении MultiOne. Более подробно о ней и о приложении будет сказано ниже, когда речь зайдет о линейке Xitanium Xtreme. Тогда же рассмотрим амплитудный димминг.

Регулировка тока по интерфейсу Rset и LEDset
Возможно самый простой способ установить нужный ток на выходе – подключить к драйверу резистор определенного номинала. Интерфейс Rset может иметь обозначение Rset1 и Rset2. В таблице зависимости выходного тока от номинала резистора можно подобрать наиболее подходящий. Причем, вход Rset1 позволяет получить ток до 700 мА, а Rset2 – до 2000 мА. Такую регулировку нельзя назвать диммингом в обычном понимании, так как установка производится разово. То есть каждому резистору соответствует определенный ток.

Более современный промышленный стандарт – LEDset является неким усовершенствованием Rset и позволяет установить ток в пределах от 0,05 до 8 А. Требуемый резистор при этом может быть номиналом от 100 кОм до 625 Ом. Он рассчитывается по формуле Rset [Ом] = (5 [В] / Idrive [А]) × 1000, которая учитывает наличие встроенного в драйвер источника напряжения 5 В; Idrive – желаемый ток через светодиоды. На первый взгляд отличия интерфейса LEDset незначительны. Однако, вместо резистора можно использовать схему динамического сопротивления, встроенную в светодиодный модуль. При этом она реагирует на изменение температуры, регулируя ток через Rset, что в свою очередь влечет изменение тока через светодиоды. Таким образом, реализуется дополнительная защита от перегрева.

Димминг по DALI
DALI – это двунаправленный цифровой протокол, широко распространённый в светодиодном освещении. Используя этот интерфейс, вы можете установить требуемый уровень (от 1 до 254), время перехода между уровнями, запросить статус драйвера или светодиодов и прочее. Обычно к одной шине DALI может быть подключено до 64 устройств, в частности светодиодных драйверов. Важно понимать, что при отключении драйвера от сети и повторном включении устанавливается последний зафиксированный уровень. Вдобавок, этот параметр регулируется в приложении MultiOne.

PUSH-димминг
Драйверы Xitanium Linear с DALI диммингом имеют дополнительный суффикс TD (Touch and Dim) в названии и специальный вход (рисунок 6), который позволяет реализовать помимо DALI так называемый PUSH-димминг кратковременной подачей сетевого напряжения с помощью нормально разомкнутой кнопки. Короткое нажатие приводит к включению или отключению драйвера (зависит от предшествующего состояния), даже если входное питание присутствует. Длительное нажатие приводит к диммированию вверх или вниз. Направление меняется с каждым следующим нажатием.

При повторном включении драйвер восстанавливает предыдущий уровень. То же самое происходит, даже если случился обрыв питания по основному входу. Уровень после включения так же настраивается в приложении MultiOne.

Рисунок 6 – Вход для реализации PUSH-димминга или DALI

Следует отметить также функцию синхронизации светодиодных светильников с целью выставить все драйверы в системе на одинаковый уровень и установить одно и то же направление диммирования. Активируется эта функция нажатием кнопки длительностью 10 секунд. Выход всех драйверов в этом случае устанавливается на 37%.

Для корректной работы PUSH-димминга необходимо, чтобы напряжение входа питания и контрольного входа было одной фазы. Если же PUSH-димминг или DALI не используется, производитель рекомендует закоротить его выходы, так как кратковременное отклонение питающего напряжения может привести к случайному отключению выхода.

Режим «коридор»
На этом возможности входа Touch and Dim не исчерпаны. К нему также можно подключить датчик присутствия (инфракрасный или микроволновый) и тем самым реализовать режим «коридор» (рисунок 7). Он активируется подачей напряжения на вход TD длительностью 1 минуту.

Рисунок 7 – Графическое отображение работы драйвера в режиме «коридор»

С этого момента освещение регулируется следующим образом:
1. Датчик перестает регистрировать присутствие, отсчет времени задержки датчика (если она есть) при нормальном освещении.
2. Отсчет времени задержки драйвера при нормальном освещении.
3. Плавный переход от нормального освещения к фоновому.
4. Фоновое освещение, отсчет времени отсрочки отключения.
5. Отключение освещения.
6. В случае обнаружения объекта в любой точке профиля устанавливается нормальное освещение.
Основные параметры режима «коридор» редактируются в приложении MultiOne.

Светодиодные драйверы PHILIPS Xitanium Xtreme
Драйверы линейки Xitanium Xtreme [3] мощностью от 12 до 330 Вт предназначены в большей степени для уличного освещения.

Рисунок 8 – Светодиодный драйвер серии Xitanium Xtreme

Несмотря на то, что степень защиты у них IP20 из-за наличия открытых разъемов для подключения проводов. То есть, подразумевается, что защита от пыли и влаги обеспечивается корпусом самого светодиодного светильника.

Различные версии драйверов отличаются набором характеристик (таблица 1).

Доступ к настройке параметров обеспечивается в приложении MultiOne, которое доступно для скачивания на официальном сайте производителя.

Рисунок 9 – Главное окно конфигуратора MultiOne

Запись и чтение параметров светодиодного драйвера производится двумя способами: с использованием DALI интерфейса и специального устройства LCN8600, либо при помощи уникальной беспроводной технологии SimpleSet®, с которой скорость передачи данных происходит значительно быстрее. В последнем случае необходимо использовать устройство LCN9610/20/30, которое прикладывается к месту, отмеченному на корпусе специальным знаком. Причем для чтения и записи необязательно, чтобы драйвер был подключен к питанию.

Рисунок 10 – Устройства LCN9610 и LCN9620 для бесконтактного обмена данными

Работа в конфигураторе MultiOne проста и интуитивно понятна. Окно разбито на несколько вкладок, в каждой из которых представлена определенная функция. Разберем основные параметры, доступные к настройке в данной программе.

Работа с конфигуратором MultiOne
Первичная установка тока, если это необходимо, задается значением во вкладке AOC (Adjustable Output Current). Это значение в [мА] далее принимается за 100% и используется в качестве максимального в условиях любого типа димминга. Заводская установка выходного тока приведена в даташите драйвера.

Если в используемой светодиодной системе необходимо ограничить световой поток, конфигуратор MultiOne предлагает воспользоваться функцией ALO (Adjustable Light Output). Величина указывается в процентах, ползунком или в специальном поле и является своего рода коэффициентом для значения AOC. То есть, если во вкладке AOC выставлено значение 700 мА, а во вкладке ALO – 70%, то итоговый выходной ток не превысит величину 700 × 0,7 = 490 мА. Параметр ALO min. не позволит световому потоку опуститься ниже указанной величины, если это предусмотрено условиями применения светодиодной системы.

Температурная защита светодиодного драйвера и модуля представлена функциями MTP (LED Module Temperature Protection) и DTL (Driver Temperature Limit). Во вкладке MTP указывается тип термистора, установленного внутри светодиодного модуля (рисунок 11). Настраиваются параметры сопротивления (в соответствии с температурой), при котором начинается и заканчивается димминг, а также его минимальный уровень. Для наглядности приведен график зависимости уровня димминга от температуры с учетом установленных параметров.

Рисунок 11 – Настройка функции MTP

Чтобы понять суть функции DTL, сначала рассмотрим встроенную температурную защиту драйверов линейки Xitanium Xtreme, которая зовется ThermalGuard. Ее предназначение – не допустить превышение максимальной температуры корпуса Tc (этот параметр был описан выше при рассмотрении линейки Linear). Делается это за счёт мгновенного снижения выходного тока в соответствии с графиком, приведенным в даташите. Напомню, что работа драйвера при повышенной температуре значительно сокращает срок службы светодиодного драйвера.

Рисунок 12 – Встроенная температурная защита ThermalGuard и функция DTL

В соответствии с приведенным графиком (рисунок 12), снижение выходного тока, согласно ThermalGuard, начинается при температуре свыше 86°C и заканчивается на уровне 10% при температуре 92°C. Возврат тока к первоначальному уровню 100% происходит при снижении температуры согласно тому же графику.

Если для охлаждения драйвера снижения тока недостаточно, и температура продолжает расти, то при 96°C ток спадает до нуля. Он вернется к уровню 10% при условии снижения температуры до 92°C (перезапуск драйвера не требуется). Гистерезис 4°C исключает эффект моргания в переходный момент.

Защита ThermalGuard не может быть деактивирована, ее параметры также неизменны. Однако, она может быть дополнена функцией DTL, настройка которой производится в одноименной вкладке конфигуратора MultiOne. В данном примере она настроена так, что выходной ток снижается, начиная с 80°C, и температура не может превысить 86°C. Тем самым обеспечивается срок службы светодиодного драйвера не менее 75 кч.

Функция DTL может применяться в качестве замены MTP и обеспечить температурную защиту светодиодного модуля. Но только в том случае, если известно соотношение его температуры с температурой корпуса светодиодного драйвера. Иначе есть вероятность срабатывания DTL при слишком высокой или низкой температуре светодиодного модуля.

Функция CLO (Constant Light Output) позволяет автоматически компенсировать эффект старения светодиодов, возникающий в процессе эксплуатации (рисунок 13).

Рисунок 13 – Настройка функции CLO

Драйвер ведет подсчет времени работы и производит установку уровня выходного тока в соответствии с заданным графиком во вкладке CLO, начиная со значения при 0 кч. Для графика можно назначить несколько точек с шагом 1%. Величина 100% соответствует выставленному значению во вкладке AOC (или AOC × ALO). Версия CLO Lite позволяет задать только начальную и конечную точку. Изменение уровня между ними происходит линейно.

Во вкладке EOL (End Of life) производится установка заявленного срока службы светодиодного модуля. По истечении этого срока при каждом включении светильника в течение 2,5 секунд будут наблюдаться короткие вспышки, после чего возобновится нормальная работа. При этом учитывается параметр LSO (Light Source Operating Hours), который отражает количество отработанных часов установленного светодиодного модуля. Очевидно, что при его замене это значение необходимо обнулить. При замене же светодиодного драйвера во вкладке LSO указывается количество отработанных часов модуля с предыдущим драйвером. Эта величина также учитывается при отработке графика CLO.

Плавность нарастания света при включении светильника обеспечивается параметром AST (Adjustable Start-Up Time). Доступный диапазон установки – 0-30 секунд. Это промежуток времени, в течение которого яркость достигает максимального значения.

DCemDim (DC emergency dimming operation) – уникальный вид димминга, который активируется по умолчанию в экстренных случаях отключения основного питания и включения резервного питания постоянного тока. При этом происходит автоматическая установка заданного уровня, который не может превышать 60% от установленного значения AOC. Драйвер не будет реагировать на DALI команды до тех пор, пока не будет активирована опция «Allow dimming».

Традиционный вид димминга – аналоговый по интерфейсу 1-10 В. Уровень тока на выходе устанавливается в зависимости от величины напряжения. Эта зависимость имеет вид, близкий к линейному. На выбор дается два вида димминга, с максимальным уровнем при 8 В или 9 В. Уровень 100% принимается равным значению тока во вкладке AOC. Минимальное значение выходного тока – 10%, даже при сигнале димминга 0 В. То есть интерфейс 1-10 В не подразумевает полное отключение.

Согласно заводским установкам, димминг DALI и LineSwitch активированы, причем LineSwitch является приоритетным. Поэтому в светодиодных системах под управлением DALI рекомендуется отключить димминг LineSwitch в конфигураторе MultiOne. Там же происходит переключение с логарифмической кривой на линейную при помощи специальной команды.

На димминге LineSwitch следует остановиться подробнее. Он совмещает в себе возможности PUSH-димминга и режима «коридор», рассмотренных ранее, и позволяет производить установку определенного уровня освещения с помощью переключателя или датчика присутствия. Это реализуется путем подачи сетевого напряжения на специальный вход. Драйвер рассматривает напряжение >176 В AC как «высокий» уровень, а <110 В AC как «низкий». По умолчанию активирован одноступенчатый димминг LineSwitch, который подразумевает установку одного уровня напряжения, в то время как трехступенчатый предлагает два дополнительных уровня и настраиваемые времена задержки. Также, в конфигураторе MultiOne доступна к настройке логика активации димминга. По умолчанию, низкий уровень (отсутствие напряжения на входе LineSwitch) подразумевает отсутствие димминга и уровень Low V Level на выходе. При подаче напряжения устанавливается уровень High V Level (рисунок 14).

Рисунок 14 – Графическое отображение димминга LineSwitch

Расшифровка параметров профиля трехступенчатого димминга LineSwitch при активном низком уровне:
- High V Level: уровень димминга при подаче напряжения на вход LineSwitch;
- Low V Level: уровень димминга при отсутствии напряжения на входе LineSwitch;
- Fade up time: время перехода от низкого уровня к более высокому;
- Fade down time: время перехода от высокого уровня к более низкому;
- Switch off delay time: время задержки перед переходом от уровня Low V Level к High V Level;
- Delay for Level 2: время задержки перед переходом к уровню Level 2;
- Level 2: уровень димминга после перехода от уровня High V Level.

Среди возможностей светодиодных драйверов разных производителей сложно встретить регулировку выходного тока посредством изменения амплитуды сетевого напряжения. Но PHILIPS это, пожалуй, исключение из многих правил. Поэтому неудивительно, что в драйверах линейки Xitanium Xtreme есть и такой димминг. По умолчанию он отключен. Его активация предоставляет возможность установки выходного тока в зависимости от амплитуды сетевого напряжения в диапазоне 170-250 В AC (действующее значение) (рисунок 15)

Рисунок 15 – Настройка функции AmpDim

Dynadimmer – многоуровневый димминг, обеспечивающий автономную регулировку яркости освещения, цель которой экономия потребляемой электроэнергии путем снижения светового потока в течение ночи (рисунок 16).

Рисунок 16 – Настройка профиля Dynadimmer

В разных сериях светодиодных драйверов Dynadimmer может отличаться:
- Xi FP: Dynadimmer с пятью настраиваемыми уровнями, с отключением;
- Xi LP S1: Dynadimmer с пятью настраиваемыми уровнями, без отключения;
- Xi LP SL: Dynadimmer Lite с одним настраиваемым уровнем, без отключения.
Профиль димминга может быть привязан ко времени (time-based), либо к местности (location-based). Тип time-based используется, если включение и отключение светильника происходит изо дня в день в одно и то же время без учета сезонного изменения продолжительности его работы.

В большинстве случаев требуется, чтобы в течение года происходила адаптация профиля, основанная на подсчете средней продолжительности работы предыдущих периодов включения. Эти данные используются для оценочного определения текущего времени, которое принимается за виртуальные часы. Обычно, время включения и выключения освещения связано с закатом и рассветом. С течением года это время плавно меняется. Dynadimmer производит расчет средней длительности работы драйвера за пять каждых предшествующих «стабильных» ночей. Под такими ночами понимаются периоды включенного состояния длительностью не менее 4 часов с разбросом не более 1 часа. После установки светильников диммингу Dynadimmer требуются три стабильные ночи, чтобы определить виртуальные часы. В эту фазу синхронизации свет никак не регулируется.

В зависимости от географического расположения светодиодной системы светильников время заката и рассвета не всегда симметрично расположено относительно полуночи. Проще говоря, в разных городах солнце садится и встает в разное время. Программа позволяет определить требуемый сдвиг времени для данной местности с указанием ее координат.

Короткие перебои питающего напряжения воспринимаются программой таким образом, что они не учитываются при подсчете средней продолжительности работы светильников. Учитывается длительность только стабильных ночей.

Итоговый выходной ток светодиодного драйвера зависит от настроек конфигуратора MultiOne, которые включают в себя установки параметров ALO, ACO, CLO, DALI, MTP, DTL, Dynadimmer, DCemDim и LineSwitch. В большинстве случаев активированы только некоторые из них. Ток, рассчитывается следующим образом:

- AOC × ALO × CLO × Dynadimmer × (MTP и/или DTL);
- AOC × ALO × CLO × DALI × (MTP и/или DTL);
- AOC × ALO × CLO × LineSwitch × (MTP и/или DTL).

Например, если AOC равен 500 мА, CLO равен 80%, DALI команда 242 (70%), итоговый ток составит 280 мА. В случае питания от постоянного напряжения (DCemDim) ток не может превысить AOC × 0,6 = 300 мА ввиду особенностей этого режима.

В линейке Xitanium Xtreme можно найти светодиодные драйверы с двумя выходами. Их можно использовать для удвоения тока AOC, соединив светодиодные модули параллельно. Параметр AOC назначается одинаковый для обоих каналов. Выходы можно использовать и раздельно, причем их нагрузка может отличаться. Последовательное соединение выходов недоступно.

На этом краткое описание основных характеристик светодиодных драйверов PHILIPS [1] можно считать законченным. Информация, приведенная здесь, позволит сформировать первое впечатление об их возможностях, хотя конечно на этом они не исчерпаны. И это не говоря о других линейках драйверов, которым есть чем выделиться среди огромной массы устройств, существующей на мировом рынке светодиодной продукции.

Компания Элтех [4], являясь официальным дистрибьютером OEM компонентов PHILIPS, готова оказать любую техническую поддержку в подборе и применении драйверов, предоставить техническую документацию, ровно как и необходимые образцы для оценки работы с вашими светодиодными приборами.

Литература
1. Официальный сайт компании PHILIPS по системам освещения // www.lighting.philips.ru/home
2. Официальный сайт компании Элтех // https://www.eltech.spb.ru/
3. Технические характеристики светодиодных драйверов Xitanium Linear // http://www.docs.lighting.philips.com/en_gb/oem/download/xitanium/ PHIL_170419_DIG_Xitanium_Indoor-driver-Linear_A11.pdf
4. Технические характеристики светодиодных драйверов Xitanium Xtreme // http://www.docs.lighting.philips.com/en_gb/oem/download/xitanium/PHIL_160818_Xitanium_LED_Xtreme_driver_DIG.pdf