Oszczędność energii to temat, który budzi globalne zainteresowanie. Oświetlenie odpowiada za około 19–20% całkowitego zużycia energii na świecie. Zastosowanie LED jako źródła światła pozwala znacznie obniżyć zużycie prądu oraz wydłużyć żywotność urządzeń. Z tego powodu rynek oświetlenia LED rozwija się bardzo dynamicznie i szybko zastępuje tradycyjne formy oświetlenia w różnych zastosowaniach — od użytku domowego, przez przemysł, handel, aż po oświetlenie uliczne, samochodowe czy szklarniowe. Jest to główny kierunek, w którym zmierzają rządy na całym świecie, realizując politykę ograniczania emisji i oszczędzania energii.

Jednak od dawna istnieje otwarta dyskusja, czy wykorzystanie kondensatorów elektrolitycznych w zasilaczach LED rzeczywiście wpływa negatywnie na żywotność opraw. Ogólnie przyjęto, że rozwiązania LED driverów dzielą się na typ izolowany oraz nieizolowany. Ze względów bezpieczeństwa większość użytkowników wybiera izolowane zasilacze LED, a niemal wszystkie dostępne na rynku modele zawierają kondensatory elektrolityczne. Firma MEAN WELL, specjalizująca się w zasilaczach impulsowych i dbająca o wysoką jakość, przeanalizowała w artykule rolę tych kondensatorów i ich wpływ na żywotność zasilaczy LED.

Rola kondensatorów elektrolitycznych w zasilaczach LED

Z punktu widzenia zastosowania, kondensatory elektrolityczne w izolowanych zasilaczach LED dzielą się na kondensatory pierwotne (Cp) oraz wtórne (Cs). Obie grupy pełnią funkcje magazynowania energii i filtrowania. Kondensator Cp, ważny dla rozwiązań EMC, tłumi nagłe skoki napięcia, przeciwdziała migotaniu wynikającemu ze zmian zasilania oraz redukuje zakłócenia EMI. Z kolei Cs, znajdujący się po stronie wyjściowej, odpowiada głównie za filtrowanie i redukcję niskoczęstotliwościowego tętnienia prądu, co skutkuje zmniejszeniem migotania światła. Wiele niskiej mocy zasilaczy LED dostępnych obecnie na rynku, chcąc spełniać normy współczynnika mocy oraz harmonicznych i jednocześnie obniżyć koszty, stosuje jednofazową topologię flyback bez Cp lub topologię PSR. Pominięcie kondensatora Cp wymaga wtedy zastosowania dodatkowych komponentów w celu spełnienia testów przepięciowych. Dodatkowo obecność tętnień na wyjściu powoduje, że trudno osiągnąć niski poziom migotania (poniżej 8% zmian strumienia świetlnego).

Czynniki wpływające na żywotność opraw LED

Na długość życia opraw LED wpływają głównie kondensatory elektrolityczne stosowane zarówno w źródłach światła, jak i zasilaczach. Czynnikiem decydującym jest tutaj temperatura. Obecnie oferowane jednostki oświetleniowe mają żywotność od 15 000 do nawet 50 000 godzin. Według danych od głównych dostawców LED, bazując na testach LM-80 lub TM-21, przeciętna żywotność diod LED dużej mocy wynosi około 50 000 godzin (poniższy wykres pochodzi od firmy Cree). Czas pracy zasilacza LED zależy od poziomu zastosowanych komponentów oraz temperatury kondensatorów elektrolitycznych. Zgodnie z dobrymi praktykami projektowymi, żywotność zasilacza nie powinna być krótsza niż sama żywotność diod LED.

Żywotność zasilaczy LED MEAN WELL

Testy i obliczenia przeprowadzone przez MEAN WELL w oparciu o dane renomowanych producentów kondensatorów elektrolitycznych pokazują, że żywotność zasilaczy może być bardzo wysoka. Przykładowo, w modelu HLG-150H-24 na wyjściu zastosowano kondensator najwyższej klasy, o trwałości 10 000 godzin przy 105℃. Urządzenie osiąga sprawność na poziomie 93%, co przy temperaturze otoczenia 60℃ skutkuje niewielkim wzrostem temperatury kondensatora — poniżej 80℃. Na podstawie rzeczywistych testów, szacowana żywotność tego modelu wynosi aż 70 000 godzin. Przy temperaturze otoczenia 50℃ można spodziewać się jeszcze lepszych wyników. Dlatego sam fakt stosowania kondensatorów elektrolitycznych w zasilaczach LED nie wpływa negatywnie na żywotność opraw. Kluczowe znaczenie ma natomiast wybór zasilacza, który wykorzystuje efektywną topologię oraz wysokiej jakości kondensatory