Aktualności

Moduły LED zasilane bezpośrednio z sieci elektrycznej

ALS (Advanced LED Systems) to wrocławskie biuro projektowe z własnym zapleczem produkcyjnym. Od blisko 16 lat specjalizuje się w konstruowaniu modułów LED, sterowników LED oraz elektroniki dedykowanej do celów oświetleniowych. Wychodząc naprzeciw rynkowym oczekiwaniom oraz dzięki dofinansowaniu w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Dolnośląskiego 2014-2020 współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej, zespół projektowy ALS opracował unikalną konstrukcję modułu LED zasilanego bezpośrednio z sieci 230V.

Redukcja migotania światła w sekwencyjnych układach zasilania modułów LED.

Dążenie do ograniczenia wymiarów źródeł światła zawierających diody LED powoduje wzrost polarności sekwencyjnych układów zasilania zwanych też potocznie zasilaniem bezpośrednim. Rozwiązania te cechują się kilkukrotnie mniejszą zajmowaną powierzchnia niż tradycyjne zasilacze impulsowe. Jest to niewątpliwie jeden z atutów opisywanego rozwiązania. Niestety posiadają również istotną wadę w postaci migotania światła.

Jednym z parametrów opisujących migotanie jest  SVM (Stroboscopic Effect Visibility Measure). Im wartość SVM mniejsza tym mniejsze prawdopodobieństwo zauważenia efektu stroboskopowego.  Wartość SVM równa jeden jest uznawana za granicę widoczności efektu.  Od września 2021r większość źródeł światła sprzedawana na terenie UE zobowiązuje producentów oświetlenia do utrzymania parametru SVM na poziomie mniejszym lub równy 0.9.

Opracowanie konstrukcji sterowalnych i energooszczędnych modułów LED

W ramach prac B+R  zaprojektowano i przebadano 4 konstrukcje modułów LED. Zaprojektowane rozwiązania różnią się kształtem, oraz  parametrami świetlnymi. Źródła światła zostały przebadane pod kątem redukcji poziomu migotania, a szczególną uwagę zwrócono na minimalizację ilości i wielkości kondensatorów będących magazynami energii oraz na ograniczenie wymiarów modułów LED.

Zaprojektowane moduły zostały zmierzone w kuli fotometrycznej średnicy 1.5 m firmy GL Optic Sphere 1500 wyposażonej m. in. w szybką fotodiodę do pomiarów migotania światła GL Fotometrer HLSx 2.0.

Wyniki analizowano za pomocą oprogramowania SPECTROSOFT PRO.

Tabela1. Uzyskane parametry modułów

Zakup wyżej wymienionego sprzętu umożliwił firmie Advanced LED System wyposażenie profesjonalnego laboratorium pomiarowego. Ponad to dzięki doświadczeniu zdobytemu przez inżynierów ALS praktycznie od początku istnienia technologii LED dużej mocy, firma ma możliwości projektowania rozwiązań oświetleniowych najwyższej jakości. Doświadczony zespół projektantów rozpatruje wszystkie zagadnienia dotyczące diod LED min. właściwe odprowadzanie ciepła z diod LED, odpowiednie zasilanie, dobrze dobrana optyka i sterowanie diod LED. Jest to równoznaczne z wykorzystaniem wszystkich zalet tej technologii oraz osiągnięcia maksymalnej wydajności całego rozwiązania.

Pracując nad modułami zasilanymi bezpośrednio z sieci dokonano selekcji ze względu na moc proponowanego rozwiązania.

Moduł małej mocy (5W) wyposażono w układ z pojedynczą sekwencją. Celem tego rozwiązania jest minimalizacja wymiarów urządzenia oraz ilości zastosowanych kondensatorów.  Niestety takie rozwiązania cechują się niskim współczynnikiem mocy PF akceptowalnym jedynie w układach małej mocy.

Moduł średniej mocy (20W) opracowano w wariancie okrągłym oraz liniowym. W obu przypadkach zastosowano układy z 4 sekwencjami.  Konstrukcja ta pozwala na kompromis pomiędzy prostotą konstrukcji, wydajnością a wymaganym przepisami współczynnikiem mocy PF.

Moduł dużej mocy został wyposażony w układ 6 sekwencyjny. Jego skomplikowana konstrukcja kompensowała wyższe sprawności będące kluczowe w tego typu układach.

Wszystkie pomiary przeprowadziliśmy dla diod LED w temperaturze barwowej 3000 K i współczynniku oddawania barw Ra 80.

Aby ograniczyć migotanie zaprojektowanych modułów LED niezbędne jest zastosowanie odpowiednich kondensatorów.

Tabela 2. Współczynnik migotania w zależności od ilości zastosowanych kondensatorów dla modułu średniej mocy.

Zastosowanie kondensatorów obniża poziom migotania oraz zwiększa sprawność całego układu, co przedstawia powyższa tabela opracowana na podstawie przeprowadzonych badań w Advanced LED Systems. W przypadku układów jednosekcyjnych już niewielki kondensator zapewnia parametry migotania zbliżone do zasilania stałoprądowego. Tego typu konstrukcje byłyby wręcz idealne w całym spektrum mocy gdyby nie niski PF poniżej poziomu wymaganego normami PN-EN6100-3-2:2014.  Tego typu układy znajdują swoje miejsce w aplikacjach do mocy 5W, gdzie wymieniona wcześniej norma nie ma zastosowania. W układach wielosekcyjnych  zwiększona ilość kondensatorów zmniejsza zauważalnie migotanie oraz poprawia sprawność całego układu. Wynika to z uśrednienia prądu płynącego przez diody a co za tym idzie ich sprawności.

Szerokie grono odbiorców i zastosowań dla modułów LED zasilanych bezpośrednio z sieci

Producenci oświetleń dedykowanych do domów i mieszkań – wraz z rozwojem branży budowlanej oraz powstawaniem nowych obiektów mieszkalnych zwiększa się zapotrzebowanie na innowacyjne systemy oświetleniowe, które spełniają wymagania klientów. Odbiorcy oczekują rozwiązań energooszczędnych, a dzięki użyciu przy produkcji modułów opracowanych w trakcie realizacji projektu możliwe będzie sterowanie poziomem zużycia energii oświetlenia, które uzależnione będzie od realnego zapotrzebowania na światło sztuczne. Dodatkowym atutem jest możliwość dostosowania produktu do indywidualnych wymagań technicznych. Ważnym kryterium wyboru modułów LED do produkcji oświetlenia do domu i mieszkań jest cena, a dzięki opracowanym rozwiązaniom w trakcie realizacji projektu ALS będzie miał możliwość zaproponowania konkrecyjnych cen.

Producenci oświetleń dedykowanych do wsparcia infrastruktury drogowej (oświetlenie ulic, sygnalizacja świetlna) – wraz z budową i modernizacją infrastruktury drogowej, producenci oświetlenia oraz sygnalizacji świetlnej zgłaszają zapotrzebowanie na ekologiczne źródła światła, przy uproszczeniu procesu produkcji lamp LED dzięki ograniczeniu złożoności systemu oraz jednoczesnym utrzymaniu poziomu funkcjonalności. Podobnie jak w przypadku producentów oświetleń do domów i mieszkań, omawiana grupa odbiorców oczekiwać będzie konkurencyjnej ceny modułów LED oraz możliwości indywidualnego dostosowania produktu do wymagań, co umożliwia produkt będący efektem projektu. Dodatkowo, produkty opracowane przez inżynierów ALS spełniają wszystkie normy prawne.

Producenci oświetleń dedykowanych do powierzchni handlowych, usługowych, kulturowych oraz do użytku publicznego – tę grupę odbiorców wyróżnia to, że ich wymagania techniczne są indywidualne, każde rozwiązanie może mieć odmienne funkcjonalności, dlatego oczekiwana jest duża elastyczność i możliwość dostosowania produktu do indywidualnych potrzeb związanych np. ze specyfikacją miejsca, gdzie produkt ma być użyty. Advanced LED Systems zapewnia o możliwości dostosowywania produktu do potrzeb odbiorców. Dzięki ograniczeniu złożoności produktu jego cena będzie konkurencyjna, co jest również ważnym aspektem dla tej grupy odbiorców.

Silna konkurencja na rynku komponentów do oświetlenia LED zmobilizowała zespół specjalistów z Advanced LED Systems do ciężkiej pracy nad zaproponowanym rozwiązaniem. Skutkiem prac jest kompletny moduł LED zasilany bezpośrednio z sieci, który został przebadany w profesjonalnym laboratorium pomiarowym, gdzie pracownicy wrocławskiej firmy korzystali z najnowocześniejszego osprzętu pomiarowego.

Załącznik: dane

Więcej danych https://alsc.pl/advanced-led-systems oraz biuro@alsc.pl