Преимущества Li‑ion над LFP в блоках аварийного питания для светотехники
Татьяна Тришина, коммерческий директор компании «Трион»
Статья размещена в журнале «Современная Светотехника» №6-2025.
Аварийное освещение такая же неотъемлемая часть BMS здания, как общий свет и системы отопления, кондиционирования или вентиляции. Более того, в последнее время качеству и соответствию данного вида освещения уделяется все больше внимания со стороны надзорных и контролирующих органов, а значит, компромиссы с качеством недопустимы. Однако всеобъемлющий тренд на удешевление БАП и попытки продать низкопробные импортные изделия под предлогом мнимых инноваций не выдерживают критики со стороны элементарных законов физики.
Так, в последнее время с открытых площадок можно все чаще услышать тезис об инновационности, безопасности и долговечности LiFePo4 (LFP) аккумуляторов по сравнению с зарекомендовавшими себя на рынке Li-ion-аккумуляторами.
В статье показано, что при умеренных тепловых условиях и требуемой автономии до 2–3 часов литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) обеспечивают сопоставимую надежность при меньших габаритах, большей удельной энергоемкости и более высоком системном КПД по сравнению с литий-железо-фосфатными (LFP) источниками тока.
Введение
Блок аварийного питания (БАП) в светодиодном светильнике работает в специфическом режиме: длительное пребывание в состоянии готовности, периодические проверки аварийного режима и редкие глубокие разряды и температура внутри светильника. Для такого профиля работы важнее высокая удельная энергия, минимальный саморазряд и компактность. Именно здесь Li-ion чаще оказывается практичнее LFP. Рис. 1
Рис. 1. Низкопрофильный интегрированный БАП STAR 35-350T Energy Pro
Энергоемкость и габариты
Li-ion имеют энергоемкость 260–280 Вт·ч/кг, что значительно выше, чем у LFP (всего 120–160 Вт·ч/кг). Соответственно, при одинаковой емкости Li-ion заметно легче и компактнее – это прямой выигрыш в размерах БАП и свободе компоновки светильника, а иногда и единственный шанс вписаться в габарит старого корпуса осветительного прибора при ретрофите. Li-ion-аккумулятор в типоразмере 18650 не испортит дизайн даже самой ультратонкой световой панели. Более того, компактные размеры Li-ion-аккумуляторов позволяют использовать их в составе низкопрофильных интегрированных БАП, популярных среди российских светотехников уже более 10 лет. Надежность, простота и скорость сборки светильника с интегрированным БАП в одном корпусе значительно перевешивает мнимую выгоду «технологичного» LFP-аккумулятора. Рис. 2
Рис. 2. Блок аварийного питания TRN 100-L90 Pulsar Mini
Как правило, LFP-батареи представлены в более крупных форм-факторах: 32700 и выше, что делает нецелесообразной их установку в корпус интегрированного БАП. Рис. 3
Рис. 3. Блок аварийного питания STAR 20-350T-LS1 Neuron
Скорость саморазряда: готовность к редким, но безотказным срабатываниям
Профиль эксплуатации аккумулятора в составе БАП – длительное нахождение в спящем режиме и редкие циклы срабатывания. На этой марафонской дистанции выигрывают аккумуляторы с меньшим саморазрядом. На практике у LFP это 5–8% в месяц, у Li-ion – около 2–4% за тот же период. Чем меньше паразитные потери, тем дольше устройство сохраняет паспортную автономию без подзаряда и тем меньше вероятность отказа во время проведения периодических испытаний. Рис. 4
Рис. 4. Блок аварийного питания STAR 50-350T-L3 Neuron
Этот пункт особенно актуален для применения интегрированного БАП в составе светильника с низкочастотной эксплуатацией в рабочем режиме. Проще говоря, из-за особенностей схемотехники аккумулятор в интегрированном БАП заряжается только во время эксплуатации светильника, поскольку конверсионный модуль питается от основного преобразователя и не подключен напрямую к аварийной фазе. При таком режиме эксплуатации преимущество однозначно на стороне Li-ion БАП. Рис. 5
Рис. 5. Блок аварийного питания STAR 60-700T-L1 Neuron
Реальный срок службы vs профиль использования
Неоспоримым преимуществом LFP является ресурс в 2000–5000 циклов до −20% емкости; Li-ion быстрее теряет емкость при интенсивной эксплуатации (до −40% после ~300 циклов). Но… как это соотносится с режимом эксплуатации аварийного светильника? Как часто в реальной жизни можно встретить объекты, на которых БАП срабатывают хотя бы сотни раз за весь срок службы? В сценарии редких разрядов жизненный цикл определяют календарное старение и условия хранения, а не ресурс в тысячах циклов, где LFP однозначно выигрывает. Соответственно, для БАП конкурентное преимущество LFP крайне сложно монетизировать! Рис. 6
Рис. 6. Блок аварийного питания STAR 100-L3 Quasar
Безопасность: от мифов маркетологов к практике
В качестве основного аргумента в пользу LFP-батарей часто приводят более низкую склонность к тепловому разгоранию, но «полной безопасности» не бывает: при перегреве или КЗ и LFP выделяет пары/дым и также требует грамотной схемотехники защиты и корректных режимов заряда/хранения. Другими словами, требования по BMS, отсечкам и термозащите обязательны для обоих типов аккумуляторов. Рис. 7
Рис. 7. Блок аварийного питания TRN 100-L90 Pulsar
Производители, специализирующиеся на разработке и серийном производстве БАП, прекрасно освоили механизмы защиты батарей как от избыточного разряда, так и от перезаряда батарей. Хотя для тех, кто только заходит на этот рынок, подобные тонкости могут показаться неочевидными.
Скорость заряда: стоит ли за это платить?
В чем отличие БАП от мобильного телефона или ваших любимых smart-часов? Вы пользуетесь носимыми девайсами постоянно, и вынужденный «простой» для подзарядки воспринимается вами как явное неудобство, и вы несомненно готовы заплатить больше, чтобы минимизировать этот дискомфорт. Кто следит за временем заряда БАП…
У LFP часто указывают заряд «до 10С». Для БАП это избыточно: при сетевом питании мы заряжаем батарею в щадящем режиме; критична не скорость, а сколько света даст блок при отключении сети и как долго он удержит заряд в ожидании следующего теста/аварии. Здесь снова важны удельная энергия и саморазряд, где Li-ion выглядит предпочтительно.
Экономика: цена ватт-часа в корпусе, а не на бумаге
При равной номинальной емкости LFP обычно дороже и тяжелее. Если считать такой параметр как «цена за ватт-час в заданном объеме/массе», Li-ion часто дает лучшую экономику на уровне светильника/БАП: меньше материалов для изготовления корпуса, проще крепеж и теплоотвод, ниже трудоемкость монтажа. Фактическая себестоимость узла снижается, даже если БАПы сопоставимы по цене. Рис. 8
Рис. 8. Блок аварийного питания TRN 100-L180 Pulsar Max
Монтаж и сервис: избавляемся от лишних килограммов
Более тяжелый и объемный аккумулятор = выше требования к крепежу и базовому корпусу, больше риски вибронагруженности и утомления пластика в подвесных/встраиваемых решениях, сложнее сервисная замена. Это прямые эксплуатационные риски и косвенные издержки.
Разговоры о важном
Не будем забывать, что качественный БАП – это не только и не столько аккумулятор, сколько полноценный конверсионный модуль и источник питания (если речь идет об интегрированном БАП), а значит, на него должны распространяться все требования ТР ТС 004 и 020, стандарты рынка по полноценной защите от превышения входного напряжения («защита от 380 В»), термозащите, не говоря уже о КЗ, ХХ и прочих обязательных вещах. И все это отнюдь не «инновации нового поколения заморских БАП», а базовый минимум, к которому давно уже привык российский потребитель. А сертификат СТ-1 станет еще одним аргументом в пользу выбора отечественного производителя.
