Zasilacze do żarówek LED

Łatwo zauważyć, że większość technologii podlega standaryzacji. Na przykład gwinty żarówek czy choćby przekroje przewodów. W kwestii zasilania źródeł światła, jeszcze przed pojawieniem się LEDów, mieliśmy najbardziej rozpowszechnione napięcia 230V i 12V, ale istnieją też 24V, 6V czy choćby 3V i 4,5V dla żarówek przeznaczonych do latarek. Z diodami jednak sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana. 


Elektronicy z łatwością rozumieją, że diody są zasilane przez źródła prądowe, w przeciwieństwie do żarówek, które wymagają źródeł napięciowych. Na rynku można znaleźć zasilacze opisane wartościami prądów, najczęściej 350mA, 700mA czy 1000mA. Dla większości użytkowników, którzy chcieliby w swoim otoczeniu zainstalować źródła światła typu LED, jest to kompletnie niezrozumiałe. Trudno się dziwić, przecież nie każdy musi mieć wykształcenie elektroniczne. 

Z takich właśnie powodów obserwujemy dzisiaj silną tendencję do rozpowszechniania się starych  standardów zasilania opartych o napięciowe, a nie prądowe rozwiązania zasilania opraw LED. Dzieje się tak dlatego, że są one lepiej rozumiane przez klientów, choć w rzeczywistości są okupione stratami mocy i większą komplikacją układów elektronicznych. Konsekwencją tego jest spotykanie na półkach sklepowych najczęściej opraw i innych źródeł LED przede wszystkim z napięciami 12V i 230V.

Rozróżnienie tych pojęć przez użytkowników LED sprawia niekiedy spore trudności.  Już tak podstawowa sprawa jak rodzaj prądu (AC – prąd przemienny,  a  DC – stały) powoduje zamieszanie i wątpliwości. Wobec tak prozaicznej przyczyny producenci opraw LED wyposażają je w układy prostujące, by mieć ten problem "z głowy". Dlaczego?  Ponieważ diody wymagają prądu jednokierunkowego, najlepiej stałego (DC).

Innym powodem takiego podejścia jest to, że diody LED nie są odporne na odwrotne przyłączenie  źródła napięcia. Pomyłki łączeniowe przy oprawach bez wstępnego układu prostującego, wobec  braku zrozumienia tego zjawiska, przyprawiłyby producentów źródeł światła o zawroty głowy z powodu reklamacji, które nie powinny być uznawane.  

Sam fakt, że układy prostujące w oprawach LED są zainstalowane (oprawy posiadają oznaczenie np.:  AC/DC), jest interpretowany przez instalatorów jako zielone światło do zasilania ich czymkolwiek, byle napięcie się zgadzało. Tak jednak być nie powinno.  Przykład: wykonaliśmy pomiar przyrostu  poboru mocy czynnej przez urządzenie  zasilające przypadkowo zakupionej  oprawki LED o mocy 1W i napięciu zasilania 12V AC/DC.


Jak widać, przy zasilaniu prądem stałym z wysokiej jakości źródła pobór mocy z sieci wyniósł 1W – tyle, ile faktycznie pobiera oprawka LED. Dla innych źródeł zasilania wynik jest dyskwalifikujący. Oznacza to, że energooszczędność dla niewłaściwych źródeł zasilania nie istnieje. Moc tracona w obwodzie zasilania i samej oprawce LED powoduje ponadto nadmierne podgrzewanie elementów, co prowadzi oczywiście do ich znacznie szybszego zużycia. Przeczy to obiecywanej, niemal wiecznej trwałości opraw LED.

Teoretyczne wyliczenia i badania procesów starzenia podają, że idealnie zasilane złącze LED będzie oddawało energię w postaci światła przez 100 tys. godzin, czyli około 12 lat.
Dla porównania: żarówka pracuje przez około 1000 godzin (41dni), a świetlówka przez około 3000 godzin (125dni). W rzeczywistości czas świecenia LED wynika z wartości i stabilności prądu zasilania oraz temperatury otoczenia. My mamy oczywiście wpływ głównie na wartość prądu.

Porównajmy zatem wartości szczytowe prądów przykładowej oprawki LED wyposażonej w rezystorowy układ stabilizacji prądu diod. Schemat wewnętrzny takiej oprawki pokazuje poniższy rysunek.



Wartość rezystora w każdej gałęzi to 33 Ohmy, zapewniająca prąd 20mA przy zasilaniu napięciem 12V DC stab. Prąd o wartości 20mA jest jednocześnie wartością nominalną dla zastosowanych diod. Porównanie wartości szczytowych prądów dla różnych źródeł zasilania pokazuje tabela.


Widać, że choć wartość skuteczna prądu w drugim i trzecim przypadku wynosi ok. 20mA, to jednak wartości szczytowe są odpowiednio: 8- i 28-krotnie większe niż wartości nominalne. Oznacza to, że w przypadku tego typu oprawki LED czas jej świecenia będzie dość krótki, jeśli zastosujemy transformator elektromagnetyczny (np. popularny toroid), a najgorzej będzie we współpracy  z transformatorem elektronicznym, którego napięcie wyjściowe o wysokiej częstotliwości w impulsie sięga nawet 30 Voltów.

Tego typu oprawki można poznać po tym, że z czasem przestają świecić niektóre diody. Na rynku są oczywiście jeszcze inne oprawki, które mają inny schemat wewnętrzny. Są one wyposażone w wyspecjalizowane układy elektroniczne zwane często driverami. Układy te nieco skuteczniej różne  kształty napięcia zasilania w prąd akceptowany przez diody. Biorą niejako na siebie całą energię napięć AC.

Tego typu oprawki można poznać po tym, że jeśli ulegają uszkodzeniu, to od razu przestają świecić wszystkie diody, gdyż najpierw uszkadza się driver. Wniosek dotyczący trwałości jest oczywisty.  Najlepszym źródłem zasilania opraw LED są zasilacze prądu stałego - czyli DC.

Producenci opraw LED, próbując uniknąć wszystkich niejasności czy też trudności wynikających z różnych parametrów zasilania, oferują oprawy LED przygotowane do bezpośredniego zasilania z sieci.  Próbę taką z lepszym lub gorszym skutkiem podjęto w podobnej sytuacji dotyczącej oprawek  żarówek halogenowych. Wracając jednak do LEDów, spróbujemy spojrzeć na to zagadnienie z nieco innej perspektywy.

Wiadomo, że nie jest łatwo przetworzyć stosunkowo wysokie napięcie sieciowe przemienne 230V AC na stały, stabilizowany prąd o niskim napięciu. To dlatego właśnie przemysłowy zasilacz prądu stałego o stabilizowanym napięciu, zawierający układy zabezpieczeń przeciążeniowych, przepięciowych oraz filtry wyższych harmonicznych, jest kilkaset razy większy niż cokół oprawki  LED.  

Jeśli zatem uzmysłowimy sobie skalę trudności w przetwarzaniu 230V AC do niskich napięć DC, to  łatwo wyciągnąć wniosek, że w oprawce  LED nie ma szans zmieścić się odpowiedni układ przetwarzania,  a zastosowane tam rozwiązania to bardzo daleko idący kompromis. Czy można zatem rozpatrywać takie rozwiązanie w kategoriach trwałości? Czym więc zasilać oprawki LED?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, skupmy się na oprawkach zasilanych napięciem 12V, najbardziej rozpowszechnionych. Wiemy już, że potrzebny jest zasilacz prądu stałego i najlepiej, gdyby miał napięcie wyjściowe stabilizowane.  Jeśli jednak nie będzie ono stabilizowane, to odchylenie rzędu 1V  nie będzie problemem dla napięcia 12V.

Dla tych, którzy szukają najlepszych rozwiązań, polecamy przemysłowe zasilacze stabilizowane z serii KSR.
Oferują one całkowitą stabilizację napięcia, wiele poziomów zabezpieczeń oraz idealne filtrowanie wyższych harmonicznych wracających w kierunku sieci elektroenergetycznej. Mamy tutaj nawet regulację napięcia, która może przydać się w wyjątkowo długich przewodach do oprawek LED.



Dla tych, którym zależy na dobrym zasilaniu i trwałości opraw LED, a jednocześnie na atrakcyjnym  poziomie cenowym, proponujemy serię dedykowanych LED-om zasilaczy impulsowych ZLD. 
Charakteryzują się one dobrym poziomem stabilizacji napięcia, małymi wymiarami i relatywnie niską ceną. Stosowanie tego rozwiązania pozwoli przywrócić dobrą opinię jaką powinny cieszyć się oprawki LED.




mgr inż. Krzysztof Majewski
Kierownik Działu Handlowego
Breve-Tufvassons

Komentarze