Jak dobrać zasilacz do oprawy LED?

Zasilacz jest bardzo istotnym elementem każdej oprawy LED, ponieważ determinuje główne wymagania odnośnie wspomnianych wyżej norm i dyrektyw. Dlatego dobór zasilaczy LED ma tak ogromny wpływ na ogólną wydajność oprawy, a także na pozytywny wynik procesu certyfikacji. Producent opraw odpowiedzialny jest za wybór właściwego zasilacza, który powinien mieć odpowiednie raporty i certyfikaty.

Rysunek 1 przedstawia elementy składowe oznaczenia CE dla zasilacza LED lub osprzętu sterującego. Normy dotyczące bezpieczeństwa – EMC i RoHS – były szeroko omawiane w poprzednich latach, natomiast dopiero od niedawna dla produktów wprowadzanych na rynek wymóg odnośnie ekoprojektu jest obowiązkowy, niezależnie od miejsca ich zainstalowania.

W niniejszym artykule zostały przedstawione niezbędne czynniki, które są kluczem do zdobycia oznaczenia CE dla opraw produkowanych na rynek europejski z wykorzystaniem zasilaczy LED lub osprzętu sterującego.

Dyrektywa niskonapięciowa (LVD) jako wymagania bezpieczeństwa

Obecna dyrektywa LVD bazuje na dyrektywie 2006/95/EC i będzie zastąpiona przez dyrektywę 2014/35/EU od 20 czerwca 2016 r. Nowa dyrektywa ma jednoznacznie określić funkcję i odpowiedzialność każdej ze stron, która wprowadza urządzenia elektryczne na rynek.

Zasilacz wykorzystywany w oprawie LED powinien spełniać wymagania normy PN-EN 61347-1 jako normy dotyczącej wymagań ogólnych i bezpieczeństwa urządzeń do lamp oraz wymagania normy PN-EN 61347-2-13, podającej wymagania bezpieczeństwo dla urządzeń sterujących.

Obecna norma PN-EN 61347-1:2010+A1:2011 będzie obowiązywać do 1 stycznia 2016 r. Później zastąpi ją norma PN-EN 61347-1:2010+A1: 2011+A2: 2013, która będzie obowiązywać dla wszystkich istniejących i nowych produktów. Norma PN-EN 61347-2-13:2008 dotycząca urządzeń sterujących do modułów LED została 2 kwietnia 2015 r. zastąpiona przez Polski Komitet Normalizacyjny normą PN-EN 61347-2-13:2015-04 (komisja Europejska dopuszcza stosowanie normy EN 61347-2-13:2006 do 8 października 2017 r., przy czym zaleca się, aby urządzenia zasilające do modułów LED spełniały wymagania jak najnowszych norm).

Wymagania odnośnie kompatybilności elektromagnetycznej (EMC)

Obecna dyrektywa EMC 2004/108/EC będzie zastąpiona 20 kwietnia 2016 r. przez 2014/30/EU. Nowa dyrektywa jednoznacznie określa funkcję i odpowiedzialność każdej ze stron, która wprowadza urządzenie elektryczne na rynek. Zasilacze LED, jako objęte dyrektywą EMC 2004/108/EC, muszą spełniać wymagania norm dla osprzętu oświetleniowego przedstawione w tabeli 1. 

Wymagania norm dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej oraz zakłóceń mogą być różne dla urządzeń dla gospodarstw domowych i dla przemysłu, dlatego należy zadbać o to, aby wybrać urządzenie spełniające wymagania normy odpowiedniej do danej lampy LED.

Najistotniejszymi normami dla zasilaczy LED są PN-EN 55015 dotycząca zaburzeń elektromagnetycznych (EMI) oraz PN-EN 61000-3-2 dotycząca harmonicznych prądu. Jeśli oba te standardy są spełnione, następnym korkiem jest sprawdzenie czy zasilacz LED spełnia wymagania norm PN-EN 61000-3-3 dotyczącej napięcia migotania oraz PN-EN 61547 dotyczącej kompatybilności elektromagnetycznej, która obejmuje inne elementy badań.

Poziomy harmonicznych prądu

W normie PN-EN 61000-3-2 podane są dopuszczalne poziomy harmonicznych prądu dla urządzeń z prądem wejściowym do 16 A na fazę. Dla zasilaczy LED, których moc wynosi poniżej 25 W, nie ma ograniczeń odnośnie harmonicznych. Natomiast dla zasilaczy LED o skutecznej mocy wejściowej powyżej 25 W obowiązują limity przedstawione w tabeli 2. 

Zależność pomiędzy współczynnikiem harmonicznych prądu i mocą jest przedstawiona w równaniu poniżej. Chociaż harmoniczne prądu dla zasilaczy LED o mocy poniżej 25 W nie są ograniczone w normie PN-EN 61000-3-2, zostały uregulowane w dyrektywie ekoprojektu za pomocą współczynnika mocy.

gdzie THDi to całkowite zniekształcenia harmonicznych, I1 prąd podstawowy, I2 druga harmoniczna prądu itd.

Ekoprojekt – wymagania

Wymogi ekoprojektu 2009/125/EC dla lamp kierunkowych, lamp emitujących światło z diod oraz związanych z nimi urządzeń powinny być spełniane od grudnia 2012 r. Nie dotyczą one tylko konkretnych produktów, takich jak lampy LED z modułami LED, ale również związanych z nimi urządzeń pomiędzy siecią a lampą, jak osprzęt sterujący, np. zasilacz LED. Istotne parametry tego typu urządzeń to m.in. czas rozruchu, pobór mocy w stanie bez obciążenia oraz współczynnik mocy.

Czas rozruchu

Dla kierunkowych i bezkierunkowych lamp LED wymaga się, aby czas rozruchu był mniejszy niż 0,5 s. Zgodnie z tymi wymaganiami średni czas rozruchu dla lampy w badanej partii nie może być dłuższy niż wymagany czas rozruchu zwiększony o 10 proc. i żadna lampa w partii próbnej nie może mieć czasu rozruchu dwa razy dłuższego niż wymagany.

Pobór mocy w stanie jałowym

Pobór mocy w stanie bez obciążenia oznacza najniższy średni pobór mocy zasilacza LED podłączonego do sieci, podczas gdy podłączona do niego lampa nie emituje światła. Wymagania odnośnie tego parametru przedstawiono w tabeli 3. 

Wymagania dotyczące poboru mocy w stanie bez obciążenia dotyczą również urządzeń sterujących np. ściemnianiem. Jednak w przypadku, gdy urządzenie sterujące ma dodatkową funkcję, taką jak czujniki lub połączenie sieciowe, ich pobór mocy w stanie jałowym nie powinien być zawarty w powyższych wymaganiach. Zależność tę przedstawioną na rysunku 2.

Należy jednak pamiętać, że dyrektywa ekoprojekt 2009/125/EC określa wymagania dotyczące poboru mocy bez obciążenia, które dotyczą tylko aplikacji, w których przełącznik do włączania obciążenia lampy halogenowej jest w obwodzie wyjściowym układu sterującego.

Współczynnik mocy

Wymagania dotyczące współczynnika mocy dla kierunkowych i niekierunkowych lamp LED ze zintegrowanym urządzeniem sterującym przedstawiono w tabeli 4. 

Chociaż norma EMC PN-EN 61000-3-2 dotycząca harmonicznych prądu nie określa wymagań dla zasilaczy LED o mocy poniżej 25 W, to określa je dyrektywa ekoprojektu.

Wymania RoHS

Dyrektywa 2011/65/EU obowiązuje od 2 stycznia 2013 r. i ogranicza stosowanie substancji niebezpiecznych w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych, dlatego zasilacze LED muszą spełniać jej wymagania.

Analiza przypadków

W artykule przedstawiono najbardziej istotne normy i dyrektywy, których wymagania powinny być spełnione, aby uzyskać CE. Użytkownik lub producent oprawy, w celu doboru zasilacza LED zgodnego z aktualnymi standardami, może posłużyć się tabelą 5. 

Przypadek 1. Zasilacz LED jest zgodny wymaganiami podanych w tabeli norm. Korzystając z kolumny „W pierwszej kolejności powinna mieć” w tabeli 5, można stwierdzić, że nie jest to odpowiednie urządzanie, ponieważ nie spełnia wymagań norm zharmonizowanych dyrektywy niskonapięciowej (LDV) i norm dotyczących poziomów harmonicznych prądu.

Przypadek 2. Zasilacz LED jest wykonany zgodnie z wymaganiami norm PN-EN 61347 i PN-EN 55015 dla oświetlenia LED i wydaje się, że spełnia wymagania. Niestety, to również nie jest odpowiednie urządzenie, ponieważ nie spełnia wymagań odnośnie harmonicznych prądu według PN-EN 61000-3-2 oraz współczynnika mocy, zgodnych z dyrektywą ekoprojektu.

Przypadek 3. Zasilacz LED nie tylko spełnia wymagania norm PN-EN 61347 oraz PN-EN 55015, ale również wymagania odnośnie harmonicznych prądu i poboru mocy bez obciążenia (który wynosi poniżej 0,5 W przy włączniku zamontowanym za zasilaczem). Zgodnie z tabelą 5 ten zasilacz spełnia również wszystkie wymagania, które powinny być sprawdzone w drugiej kolejności. Tak więc jest to idealne urządzenie do zastosowania w oprawie lub lampie LED, dopuszczone do stosowania na terenie Unii Europejskiej.

Podsumowanie

Parametry techniczne zasilacza LED lub urządzenia sterującego odgrywają istotną rolę w uzyskaniu przez oprawę LED oznakowania CE. Użytkownik lub producent oprawy w celu doboru zasilacza LED powinien wziąć pod uwagę wymagania norm i dyrektyw, które muszą być spełnione dla oznakowania CE, zgodnego z aktualnymi standardami.

Wojciech Gościniak
menedżer produktu w firmie Elmark Automatyka

dr Wen Wu
menedżer produktu w firmie Mean Well

Elmark Automatyka

ul. Niemcewicza 76, 05-075 Warszawa-Wesoła
tel. 22 773 79 37, fax 22 773 79 36
e-mail: elmark@elmark.com.pl
www.elmark.com.pl

*Tabele dostępne są w czasopiśmie

źródło: Automatyka 7-8/2015