Układy zasilające i sterujące źródłami światła stosowanymi w oświetleniu zewnętrznym

Zastosowanie stateczników elektronicznych do lamp wyładowczych w systemach sterowania oświetleniem zewnętrznym

Stosowanie stateczników elektronicznych umożliwia realizację sterowania oświetleniem zewnętrznym. Przykład stateczników elektronicznych, które umożliwiają wielofunkcyjne sterowanie strumieniem świetlnym lamp metalohalogenkowych i lamp sodowych wysokoprężnych oraz diod elektroluminescencyjnych (LED), przedstawiony jest na przykładzie elektronicznych stateczników POWERTRONIC 3DIM oraz elektronicznych zasilaczy do LED OPTOTRONIC 3DIM firmy OSRAM.

Stateczniki POWERTRONIC 3DIM przystosowane są do zasilania i sterowania lampami metalohalogenkowymi i sodowymi wysokoprężnymi o mocach 35 W, 50 W, 70 W, 100 W i 150 W. Zasilacze elektroniczne do LED OPTOTRONIC 3DIM przystosowane są do zasilania modułów LED. Przykład budowy statecznika POWERTRONIC przedstawiono na rysunku 1.

Rys. 1. Przykład konstrukcji statecznika POWERTRONIC 3DIM [2]

Stateczniki POWERTRONIC 3DIM charakteryzują się następującymi własnościami:

• wyposażone w szczelną plastikową obudowę do montażu w oprawie oświetleniowej,
• możliwość trzystopniowej regulacji strumienia świetlnego (3DIM),
• trwałość ≥ 60 000 h przy maks. temp. w punkcie tc (wskaźnik awaryjności < 8 %),
• zwiększone zabezpieczenie przepięciowe (do 4 kV),
• zabezpieczenie przeciwodgromowe do 10 kV,
• odporność na drgania zgodnie z EN/IEC 60598-1 pkt.4.20),
• są przystosowane do zasilania lamp o standardowych mocach i mają znormalizowany system zasilania lamp,
• konstrukcja umożliwia zastosowanie w oprawach oświetleniowych o klasach ochronności I i II

Stateczniki te przystosowane są do trzech systemów sterowania oświetleniem (3DIM): DALI, StepDim oraz AstroDim.

Cechy systemu sterowania DALI

• Sygnał sterujący DALI dociera do oprawy różnymi drogami (np. linią zasilającą (PLC), falami radiowymi, sygnałem GSM...).
• Statecznik PTo 3DIM jest sterowany sygnałem DALI®, który jest znormalizowany.
• System sterowania DALI® umożliwia otrzymywanie informacji zwrotnych o stanie systemu, np.: stanie pracy lampy lub statecznika (informacja o awariach), czasie pracy statecznika i źródła, jakie umożliwiają optymalizację systemu konserwacji oświetlenia.

Cechy systemu sterowania StepDim

• System ten zastępuje tradycyjne dławiki magnetyczne z odczepem służącym do skokowej zmiany mocy lampy (strumienia świetlnego).
• Możliwe jest wykorzystanie istniejącej instalacji elektrycznej i sterującej.
• Przewód sterujący „control phase” realizujący opcję zmiany mocy lampy podłączany jest bezpośrednio do statecznika.
• Konfiguracja sterowania może być zmieniana za pomocą programu.

Cechy systemu sterowania AstroDim

• Regulacja nie wymaga dodatkowych elementów sterujących ani dodatkowej instalacji sterującej.
• Automatyczna kontrola regulacji mocy jest oparta na aktywnym rocznym cyklu włączeń i regulacji mocy oświetlenia, zapisanym w wewnętrznym zegarze.
• Mikrokontroler kontroluje cykl redukcji mocy zapisany za pomocą parametrów wprowadzanych domyślnie lub indywidualnie.
• Możliwa jest realizacja kilku kroków redukcji mocy (stanów pracy).
• Parametry statecznika mogą być zmieniane indywidualnie za pomocą programu.

Zastosowanie elektronicznych zasilaczy do modułów LED w systemach sterowania oświetleniem zewnętrznym

Diody elektroluminescencyjne (LED) są coraz powszechniej stosowane w oświetleniu zewnętrznym, głównie ze względu na ich wysoką energooszczędność, która w obecnym czasie może dorównywać energooszczędności lamp metalohalogenkowych, długą trwałość, która przewyższa trwałość lamp wyładowczych i osiąga wartość 60 tys. - 100 tys. godzin, oraz wytwarzanie światła białego o wysokim wskaźniku oddawania barw (Ra >80).

W przypadku technologii LED stosowanej w oświetleniu zewnętrznym należy zwrócić uwagę, że w obecnym czasie oferowane są różnorodne rozwiązania tego typu. Jednak stosowanie profesjonalnych rozwiązań modułów LED i opraw LED przynosi rzeczywiste korzyści, ponieważ zastosowane moduły LED w oprawach oświetleniowych wymagają odpowiedniej konstrukcji układów optycznych, radiatorów i układów zasilających.

Odpowiednie zaprojektowanie wszystkich elementów składowych oprawy LED zapewnia uzyskanie wysokich parametrów świetlnych, eksploatacyjnych oraz funkcjonalnych.

Zasilanie LED ma decydujące znaczenie dla ich trwałości, skuteczności świetlnej oraz funkcjonalności. W przypadku elektronicznych zasilaczy do LED stosowanych w oświetleniu zewnętrznym jednym z najnowocześniejszych rozwiązań są układy umożliwiające sterowanie pracą diod elektroluminescencyjnych, podobnie jak w przypadku stateczników elektronicznych do lamp wyładowczych. Przykładem dobrego rozwiązania są zasilacze elektroniczne OPTOTRONIC 3DIM oferowane przez firmę OSRAM. Podobnie jak w przypadku stateczników elektronicznych POWERTRONIC 3DIM umożliwiają one sterowanie źródłami LED za pomocą trzech różnych obecnie dostępnych systemów sterowania.

Przykład konstrukcji zasilacza elektronicznego OPTOTRONIC 3DIM przedstawiono na rysunku 2.

Elektroniczne zasilacze OPTOTRONIC 3DIM przystosowane są do zasilania prądowego i napięciowego modułów LED.

Przykładem elektronicznego zasilacza prądowego może być OT 90/220-240/700 3DIMLT E (OPTOTRONIC 3DIM). Do głównych właściwości tego zasilacza można zaliczyć:

• duży zakres mocy wyjściowej aż do 90 W,
• interfejs 3DIM (StepDIM/AstroDIM/DALI),
• może być stosowany w oprawach oświetleniowych o klasie ochronności I i II,
• zakres natężenia prądu 75-700 mA,
• ochrona przed przepięciami 4 kV (L-N)/4 kV (L/N-PE),
• elastyczne ustawianie wartości prądu, całkowicie nadające się do programowania,
• możliwość ustawienia różnych trybów i poziomów strumienia świetlnego,
• niezależna funkcja regulacji strumienia świetlnego LED umożliwia pracę w istniejących instalacjach.

Przykładem elektronicznego zasilacza napięciowego może być OT 65/220-240/24 3DIM E (OPTOTRONIC 3DIM). Do głównych właściwości tego zasilacza można zaliczyć:

• zasilanie modułów LED 24 V,
• interfejs 3DIM (StepDIM/AstroDIM/DALI),
• może być stosowanych w oprawach oświetleniowych o klasie ochronności I i II,
• wysoka ochrona przed przepięciami >3 kV,
• elastyczne opcje ustawiania trybu i poziomu strumienia świetlnego,
• niezależna funkcja regulacji strumienia świetlnego LED umożliwia pracę w istniejących instalacjach.

Rys. 2. Przykład budowy zasilacza elektronicznego OPTOTRONIC 3DIM [2]

Wnioski

Stosowanie elektronicznych układów zasilających umożliwia przede wszystkim możliwość sterowania oświetleniem zewnętrznym. Wykorzystanie różnorodnych systemów sterowania znacznie rozszerza możliwość stosowania tych układów.

Rozwój konstrukcji diod elektroluminescencyjnych wymaga udoskonalania układów zasilających. W obecnym czasie źródło światła i elektroniczny układ zasilający tworzą spójny element oprawy oświetleniowej.

Oprócz możliwości sterowania oświetleniem, użytkownicy uzyskują długotrwały, energooszczędny i możliwie tani w eksploatacji system oświetleniowy.

Rozwój konstrukcji elektronicznych układów zasilających źródła światła jest w obecnym czasie stałym elementem rozwoju techniki świetlnej.

Artykuł powstał na podstawie referatu wygłoszonego podczas V Krajowej Konferencji naukowo-technicznej „Energooszczędne oświetlenie w miastach i gminach”. Kraków, 24 października 2013 r.

Literatura:

[1] Materiały techniczne firmy OSRAM, POWERTRONIC Technical Guide. Electronic Power Supplies for HID lamps.

[2] Katalog firmy OSRAM 2013.

[3] Wiśniewski A., Źródła światła, COSIW – monografie naukowo-techniczne, Warszawa 2013.

[4] High Intensity Discharge Lamps – Technical information on reducing the wattage, materiały techniczne firmy OSRAM.