ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПИТАНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к преобразователям для питания светодиодных осветителей.
Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащее преобразователь питающей сети, включающий выпрямительный диодный мост, балластный резистор, емкостный фильтр и цепочки светодиодов (патент РФ №2151473, Н05В 37/00, 2000).
Недостаток данного устройства заключается в возможных скачках сетевого напряжения на выпрямителе и емкостном фильтре, что отрицательно сказывается на надежности работы указанных элементов и светодиодов. Наличие резистора увеличивает потребление энергии вследствие его нагрева.
Известен также понижающий преобразователь напряжения для питания светодиодных осветителей, соединенный, по меньшей мере, с одним светодиодом и содержащий выпрямительный диодный мост, блок управления питанием светодиода и конденсатор (патент РФ №2354084, Н05В 37/00, 2009).
Недостатком указанного устройства является наличие токоограничивающего и шунтирующего резисторов, что снижает КПД преобразователя за счет их нагрева. Кроме того, для стабилизации работы светодиодов к каждому из них параллельно подключен конденсатор, что усложняет схему преобразователя.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача разработки конструкции преобразователя для питания светодиодных осветителей, обеспечивающей снижение энергозатрат, повышение КПД и высокую стабильность светового потока светодиодов, а также снижение затрат на изготовление преобразователя.
Поставленная задача решается тем, что в энергосберегающем стабилизированном преобразователе для питания светодиодных осветителей, соединенном, по меньшей мере, с одним светодиодом и содержащем выпрямительный диодный мост, блок управления питанием светодиода и конденсатор, между выпрямительным диодным мостом и конденсатором включен емкостный делитель напряжения, а между блоком управления и светодиодом - импульсный стабилизатор тока, включающий высокочастотный трансформатор с тремя обмотками, первая и которых соединена с выходом преобразователя, вторая - со светодиодом, а третья - с блоком управления питанием светодиода, при этом стабилизация напряжения блока управления обеспечивается стабисторными свойствами светодиода.
Далее полезная модель поясняется примером ее выполнения со ссылкой на чертеж, на котором схематично показано соединение элементов предлагаемого преобразователя.
Преобразователь содержит выпрямительный диодный мост 1, емкостный делитель напряжения 2, конденсатор 3, блок управления подачей питания 4, импульсный преобразователь тока 5, включающий высокочастотный трансформатор 6 с тремя обмотками, первая из которых соединена с выходом преобразователя, вторая - со светодиодом 7 (группой светодиодов), а третья - с блоком управления 4. Емкостный делитель напряжения 2 обеспечивает запуск блока управления 4 питанием светодиода 7 (группы светодиодов). Через вторую обмотку трансформатора ток с заданным напряжением и частотой передается на светодиод 7 (группу светодиодов), а через третью обмотку - на блок управления 4. Третья обмотка является исходным элементом обратной связи между светодиодом и схемой управления преобразователем. Так как питание светодиода стабилизировано, то и питание блока управления тоже стабилизировано стабисторными свойствами светодиодов. Стабилизация осуществляется за счет ограничения тока первичной обмотки трансформатора на заданном уровне с помощью измерительного резистора Rизм.
Преобразователь работает следующим образом. При включении в сеть питания переменный ток проходит через диодный мост 1, где происходит выпрямление сетевого напряжения с накоплением энергии в емкостном делителе напряжения 2, со средней точки которого осуществляется подзарядка конденсатора 3. Далее выпрямленный ток поступает в импульсный стабилизатор тока 5 и блок управления 4, где постоянный ток преобразуется в импульсный ток с заданным напряжением и частотой, который через вторую обмотку трансформатора 6 питает светодиод 7 (группу светодиодов).
изм
m
on
m
m
1
2
3
СД
3
2
1
2
3
Питание блока управления 4 в рабочем режиме осуществляется от импульсного стабилизатора тока 5, при этом напряжение на всех обмотках трансформатора определяется только стабисторными свойствами светодиода (светодиодов) и коэффициентом трансформации. Питание светодиода (группы светодиодов) импульсным током стабилизированной амплитуды осуществляется стабилизатором тока 5 и блоком управления 4 по падению напряжения на измерительном резисторе R на уровне I=U/R2. При прерывании тока первой обмотки трансформатора силовым транзистором (не показан) полярность напряжения на всех его обмотках меняется на противоположную. В соответствии с законом неразрывности тока через индуктивность во второй обмотке трансформатора, питающей светодиод 7 (группу светодиодов), появляется ток I(2)=I(1)N/N, а на третьей обмотке, питающей блок управления 4, возникает стабилизированное напряжение U=nUN/N, где N,N, N - число витков в трех обмотках трансформатора, а n - число светодиодов и излучающей цепочке.
2
СД
m
2
СД
2
СД
m
1
ср
m
2
1
2
Ток светодиода (светодиодов) уменьшается по линейному закону dI/dt=nU/L до полного исчезновения за время τ=I(2)L/U, где L - индуктивность второй обмотки, а U - рабочее напряжение светодиода. Отсюда следует, что при I(1)=const и f=const потребляемая и отдаваемая мощность, определяемая выражением N=Im(1)Lf/2, среднее значение тока светодиодов I=I(1)τf/2τ n и, следовательно, их свечение будет стабильным, не зависящим от напряжения питающей сети и изменения свойств используемых светодиодов
Преимущества предлагаемого преобразователя:
- светодиод (группа светодиодов) одновременно используется для
а) излучения света
б) выпрямления собственного тока питания
с) стабилизации напряжения питания блока управления
- отсутствие выпрямительных диодов в цепи питания светодиода (группы светодиодов) снижает энергопотребление и упрощает схему преобразователя
- светимость светодиода (группы светодиодов) не зависит от величины напряжения сети
- повышение КПД до 99%