Спецификации за оперативна съвместимост на LED светлоизточници (Zhaga)

Tъй като пазарът на LED осветлението не спира да се разраства, съществува нарастваща нужда от взаимнозаменяеми осветителни тела със светодиоди. Много компании са разработили LED модули и LED осветителни системи (LED light engines) с тяхна собствена архитектура. Но когато осветителните тела със светодиоди са взаимозаменяеми, клиентът има възможност за избор на доставчик, което намалява рисковете по веригата на доставки и стимулира конкуренцията.

Също така, бъдещото развитие на осветителните тела със светодиоди е сигурно, защото съвместимите светлинни източници от различни доставчици ще са налични и в дългосрочен план. Когато модулите се модернизират до по-нови, по-ефективни версии, те могат лесно да бъдат включени в съществуващи осветителни системи, така че осветителното тяло може да върви в крак с еволюцията на LED технологията, а не да остарява.

Консорциумът Zhaga е създаден, за да се разработят спецификации, които позволяват взаимозаменяемостта на светлинните източници със светодиоди, направени от множество различни производители. Членове на консорциума Zhaga са стотици фирми от цялата глобална осветителната индустрия.

Сред участниците има производители на осветителни тела, на LED модули, доставчици на материали и осветителни компоненти, както и лаборатории за изпитване. Членството в Zhaga е отворено за всеки, а една от целите е да се гарантира, че продуктите, съвместими с нейните спецификации, са подходящи за всички световни пазари.

Взаимозаменяеми LED светлинни източници
Според Zhaga, две LED осветителни системи са взаимозаменяеми, когато едната може да замени другата без промяна в конструкцията на осветителното тяло. Производителят на осветителни тела, съвместими с Zhaga, може да избира между няколко взаимозаменяеми, съвместими с Zhaga осветителни системи на различни доставчици.

Производителят може и да произвежда осветително тяло със същия дизайн, но с различен начин на работа, като избере алтернативна, съвместима с Zhaga осветителна система, която има различни технически характеристики. Взаимозаменяемостта е важна както в завода, където осветителното тяло се асемблира за първи път, така и на място, където може да се наложи едната осветителна система да бъде заменена с друга.

Книгите на Zhaga
Спецификациите на Zhaga, известни като Books (книги), описват връзките между светодиодните осветители и LED осветителните системи. Всяка книга описва физическите размери, както и фотометричното, електрическото и топлинното поведение на различните видове светодиодни осветителни системи.

Членовете на консорциума Zhaga, които проектират продукти според някоя от книгите, могат да получат сертификат, който позволява техните продукти да носят логото Zhaga. Продуктите се изпитват от независими лаборатории, за да е сигурно, че са съвместими със спецификациите на Zhaga.

Логото на Zhaga е знак за взаимозаменяемост, но няма никакво отношение към безопасността, експлоатационните и други характеристики, които се покриват от действащите тестови марки и системи за сертификация.

Досега консорциумът Zhaga е публикувал седем книги, описващи различни типове светодиодни осветителни системи. В някои книги, светодиодната осветителна система има вграден LED драйвер (наречен още електронна система за управление), докато при други LED модулът и драйверът са отделни. Освен това, в някои случаи светлинният източник е конструиран така, че да може да се поставя в цокъл в осветителното тяло, докато в други книги модулът е просто завинтен към осветителното тяло с винтове.

Няколко книги обхващат кръгли осветителни системи, които са подходящи за прожектори или подово осветление. Две книги описват семейства правоъгълни светодиодни модули с отделни драйвери. Книга 4 включва модули с висока яркост, предназначени за външно осветление на стълбове, докато книга 7 включва линейни модули, които се използват предимно за осветление на закрито, като в офиси например.

Zhaga не спира да оценява разнообразни предложения за нови книги. Те се правят от членове на консорциума Zhaga, които определят видовете продукти и областите на приложение, където новите спецификации за светодиодни осветителни системи могат да са от полза.

Замяна на осветителни системи
Важно е да се отбележи, че за базираните на Zhaga осветителни системи термините “сменяем” и “взаимозаменяем” имат различни значения. Въпреки това, много светлинни източници, съвместими със Zhaga, имат качества, които ги правят лесно сменяеми.

В най-общ смисъл, “сменяема” осветителна система е тази, която може да бъде отделена от светлинния източник и да бъде сменена с друга. Това може да се наложи, ако осветителната система достигне края на своя експлоатационен период или ако се налага нейната модернизация, поправка или техническо обслужване.

Zhaga базираните осветителните системи са модулни и поради това могат лесно да се приспособят за смяна. Но осветително тяло, което използва сменяем светлинен източник, съвместим със Zhaga, може да не е предназначено или конструирано за смяна на светлинния източник на място. Дори при планирана смяна на осветителното тяло, тя би могла да е разрешена за извършване само от определени групи потребители.

Съществуват ред други фактори освен модулността, които следва да се имат предвид, за да може осветителното тяло да отговаря на регионалните норми за безопасност, приложими за случаите на смяна на светлинните източници. Те включват, но не са ограничени до: лекота на смяна; потенциална опасност за лицето, извършващо смяната; наличие на съответната информация за светлинния източник; системна съвместимост между осветителното тяло и източника на светлина.

Със и без цокъл
Спецификациите на Zhaga са изготвени, за да се направи възможна взаимозаменяемостта, но те не гарантират заменяемост. Но за да се отговори на нуждите на производителите, спецификациите на Zhaga използват обозначения и параметри, които обозначават заменяемостта на продуктите.
Дизайнът на осветително тяло има голямо значение за това дали замяната е възможна. Някои осветителни тела са “запечатани до живот”, което означава, че източникът на светлина никога не може да бъде заменен.

Zhaga използва термина “socketable” (с цокъл), за да укаже, че осветителната система или модул може да бъде сменен от крайния потребител, без да се използват допълнителни инструменти; това е ключова характеристика на светлинните източници, подходящи за смяна от потребителя. Осветителните системи, съвместими със Zhaga, които са с цокъл, са снабдени и с електромеханични и термични кодове, които лесно информират крайния потребител за сменяемостта на осветителната система. Тези кодове се нанасят допълнително както на самото осветително тяло (или на цокъла му), така и на осветителната система.

Обратно, “без цокъл” означава, че модулът е предназначен да бъде монтиран или сменян от професионалист (където това позволява самото осветително тяло). Това обикновено предполага използване на инструменти или познаване на техническите оценки. Предполага се, че лицето, което извършва замяната е в състояние да разпознава потенциално опасни ситуации и да се справя с тях, - ситуации, които може да не са очевидни за непрофесионалист.

Спецификациите за взаимозаменяемост на Zhaga поддържат както производителите, които искат да проектират осветителни тела със сменяеми от потребителите светлинни източници, така и тези, които желаят да ограничат правата за смяна на светлинния източник за обикновения потребител и да ги предоставят само на квалифициран персонал.

Еднакви работни характеристики
Важно е да се отбележи, че Zhaga сертификатите потвърждават взаимозаменяемостта, но не гарантират, че две осветителни системи ще имат еднакви работни характеристики. Много работни характеристики, като светлинна ефективност или експлоатационен срок, не са част от Zhaga книги.

Други характеристики – като стойностите на светлинния поток, корелативната температура на цветовете, индексът на цветопредаване и топлинните оценки – се проверяват и потвърждават по време на процеса на сертифициране на осветителната система. Но Zhaga не поставя някакви специфични изисквания или ограничения за тези параметри. Те се измерват от Zhaga, за да се провери дали работните характеристики, заявени от производителя, са точни.

Вследствие на това, две светодиодни осветителни системи, съвместими с Zhaga, биха отговаряли на спецификациите за свързаност, описани в конкретната книга на Zhaga, но иначе биха имали различни работни характеристики. Въпреки това, наличието на надеждни данни – които са проверени от Zhaga - дава възможност на създателите на осветителното тяло да направят съпоставка между различни варианти на продукта.

Взаимозаменяемост на драйвер и модул
Кодовете и оценките за съвместимост на Zhaga могат да се използват от производителите на оригинално оборудване за подаване информация на потребителите за правилните алтернативни източници на светлина. В зависимост от конкретното законодателство, указанията за смяна на лампи може да отговарят на други регулаторни и индустриални нормативни документи или стандарти.

На базата на обратна информация от индустрията Zhaga определя за своя цел да създаде условия за независима взаимозаменяемост на светодиодни модули и драйвери. Действащите спецификации на Zhaga само дефинират условията, необходими за замяна на цяла система за светодиодно осветление (която включва модул и драйвер). В случаите, когато модулите и драйверите са отделни, независимата взаимозаменяемост би позволила на производителя на осветителното тяло да използва различни съвместими светодиодни модули, без да му се налага да използва за тях различни драйвери.

Независимата взаимозаменяемост изисква подходящи спецификации, описващи електрическия интерфейс между драйвера и модула. Zhaga понастоящем извършва оценка на подходящи спецификации, създадени от външни организации. Очаква се в съществуващите книги на Zhaga да бъдат включени нормативни отправки към тези спецификации, където е подходящо.

Не е необичайно в спецификациите на Zhaga да има отправки към други стандарти. Например, отправки към стандарта NEMA SSL 7A-2013 “Затъмняване чрез фазово изрязване за светодиодно твърдотелно осветление – основна съвместимост” има в книги 2 и 8, които описват интегрирани светодиодни осветителни системи с цокъл.

На базата на обратна информация от производителите на осветителни тела и доставчиците на компоненти, Zhaga разработва нова спецификация за COB (chip-on-board) светодиодни масиви. Консорциумът отбелязва напредък и в усилията си да създаде условия за независима взаимозаменяемост на светодиодни модули и драйвери.

Освен това, в рамките на разработката на книгите на Zhaga, консорциумът подписва споразумение за взаимодействие с Международната електротехническа комисия (МЕК). Очаква се като резултат от това споразумение да бъде публикувана публично достъпна спецификация на МЕК, на базата на книга 3 на Zhaga, която е свързана с модулите за прожектори. В рамките на споразумението Zhaga подсигурява, че параметрите, зададени в спецификациите, биха позволили взаимозаменяемост без ограничаване свободата на дизайн, както се изисква от пазара.

Подбор на правилните параметри
Друга важна дейност на членовете на консорциума Zhaga е всеобхватният преглед на параметрите, включени във всяка спецификация. Целта е да се провери дали параметрите, зададени във всяка книга, включват всички характеристики, необходими за осигуряване на взаимозаменяемост на светодиодните осветителни системи, драйверите, модулите и други компоненти.

Отправната точка е създаването на изчерпателен списък на свойства и характеристики, свързани с компонентите, описани във всяка книга на Zhaga. Отправят се запитвания към известен брой производители на осветителни тела и други заинтересовани страни да опишат своите изисквания и предпочитания за всяко от свойствата, за да се определят характеристиките, които следва да влязат във всяка отделна книга. Характерните качества на светодиодните светлинни източници се разпределят в една от три групи.

Първата група включва технически характеристики, които не са от значение за взаимозаменяемостта, или са лесно достъпни на друго място, и поради това не са включени в спецификациите на Zhaga. Във втората група от технически характеристики влизат тези, които се считат за много важни за взаимозаменяемостта и са ограничени от спецификациите на Zhaga, така че не се позволяват никакви промени в тях (или се допускат, но съвсем малки).

Много технически характеристики в тази група са свързани с механичната съвместимост. Третата група включва параметри, чиято стойност трябва да е известна, за да може клиентът да прецени дали един светлинен източник е взаимозаменяем с друг. Но Zhaga не ограничава реалните стойности на тези технически характеристики. Един пример за това е светлинният поток. В общия случай за всяка книга Zhaga дефинира набор от категории на базата на диапазоните на светлинния поток.

Даден продукт може да има каквато и да е стойност на своя светлинен поток, но неговият диапазон трябва да бъде отбелязан в техническата спецификация. Това позволява на клиента, търсещ близко съвместими взаимозаменяеми продукти, да избира измежду алтернативни варианти, които са от една и съща категория по светлинен поток.

Chip-on-Board (COB) масиви
От известно време Zhaga работи върху нова книга, която ще засяга и Chip-on-Board (COB) LED масивите. Такива продукти вече се използват навсякъде в индустрията, но различните производители предлагат различни алтернативни размери. Това създава проблем на производителите на осветителни тела и на други заинтересовани страни, като доставчиците на носачи за COB осветителни тела, и ограничава възможностите им да използват алтернативни продукти от различни доставчици без промяна в конструкцията на осветителното тяло или носача.

Новата книга на Zhaga ще се отнася за светодиодни осветителни системи, направени от правоъгълни и квадратни LED модули с кръгова светоизлъчваща повърхност и отделен LED драйвер. Книгата ще дефинира серия модули със следните размери на печатните платки: 12 x 15 mm, 16 x 19 mm, 19 x 19 mm, 20 x 24 mm, 24 x 24 mm и 28 x 28 mm. Размерите на кръговите светоизлъчващи повърхности, дефинирани в новата книга, ще съответстват на категориите, специфицирани в действащите книги, които третират модулите за прожектори.

Нови книги и разширени серии
През юни 2015 г. Zhaga разшири своята библиотека от спецификации, като публикува книга 9. В сравнение с предишните книги, които бяха насочени към професионални приложения на светодиодното осветление, книга 9 представлява изместване на фокуса към потребителския сектор. Светодиодните осветителни системи, според книга 9, се състоят от LED модул без цокъл, с пръстеновидна светоизлъчваща повърхност и отделен LED драйвер.

LED модулите са малки – размерите на техните светоизлъчващи повърхности са от 12 до 25 mm. Те имат проста конструкция и са ниски (високи са едва 4 mm). Яркостта на излъчваната от тях светлина е от порядъка на няколко стотици до около хиляда лумена. Тези технически характеристики говорят, че светодиодните осветителни системи според книга 9 са много подходящи за използване в LED тела за потребителско осветление, като малки прожектори, линейни осветителни тела и др. Но Zhaga не ограничава областите на тяхното приложение.

Zhaga трупа актив от успеха на книга 3, която дефинира модулите с диаметър 50 mm за прожектори и свързаните с тях приложения. Продуктовата листа на модули за прожектори се разширява както по посока на по-големите (с диаметър 75 mm), така и на по-малките (35-милиметрови) размери, които са обект съответно на книги 10 и 11. Книга 11 бе публикувана от Zhaga през юли 2015 г. Заради сходствата на тези модули, Zhaga предстои да слее тези три книги в една.

Светодиодните модули, които са с форми, дефинирани в книга 7, сега се срещат често на пазара. В същата книга са включени и серия мащабирани линейни модули с дължини от 280 до 560 mm и ширини 20, 40 или 60 mm. Наскоро към книга 7 бяха добавени два допълнителни квадратни модула с размери 380 и 560 mm. Всички тези модули са подходящи за осветление на закрити помещения – например офиси.

Последното допълнение към богатата библиотека от книги на Zhaga е номер 14. Тази книга ще дефинира спецификациите за линейни осветителни системи и модули с цокъл със система за монтаж с капачка и държач. Ще включва версии с вградени драйвери и с отделни драйвери. Най-вероятно ще бъдат включени три обозначения за дължини - 1400 mm, 1120 mm и 560 mm.

Нови предложения
В момента Zhaga извършва преглед на поредица от нови предложения, сред които:
• Плоски кръгли светодиодни осветителни системи с голям диаметър (с вградени драйвери) с възможна употреба в плоски и кръгли осветителни тела с хомогенна повърхност и ниска степен на отблясъци.
• Правоъгълни LED модули (с отделни драйвери) за употреба в комбинация с лещи, за осветителни тела за открити пространства. 
• Кръгли LED осветителни системи с малки диаметри, прожекторен тип с вградени драйвери, за използване в компактни прожекторни осветителни тела за закрити помещения.

Тези предложения са направени, след като са определени възможностите и установени приоритетите за нови спецификации, които са от най-голяма полза за индустрията на LED осветлението.