СВЕТОДИОДНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электроники и преимущественно может быть использована в светодиодных устройствах, предназначенных для освещения, сигнализации или индикации, например, с целью рекламы.
Известно осветительное устройство (RU 2123633 С1, 1998) в виде люстры, содержащее арматуру, включающую держатель, по меньшей мере, один патрон и электрическую лампу накаливания, декоративные элементы и элементы, преломляющие световой поток, средство электропитания и параллельные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные ограничительный резистор и несколько светодиодов и присоединена к средству электропитания.
Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока (RU 2151473 С1, 2000), которое содержит преобразователь напряжения, включающий двухполупериодный выпрямитель, емкостной фильтр и параметрический стабилизатор напряжения на основе стабилитрона и балластного резистора, и подключенные к выходу преобразователя напряжения параллельные цепи, каждая из которых включает последовательно соединенные ограничительный резистор и несколько светодиодов.
Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является светодиодный источник света (RU 99593 U1, 2010), который содержит источник стабильного тока и подключенные к его выходу N последовательно соединенных светодиодов.
Существенным недостатком указанного светодиодного источника света, как и всех рассмотренных выше аналогов, является то, что в случае обрыва в цепи одного из светодиодов, вызванного, например, отказом этого светодиода, оказывается разорванной вся цепь нескольких последовательно соединенных с ним светодиодов, в результате чего все последовательно соединенные светодиоды, в том числе, и оставшиеся исправными, перестанут испускать оптическое излучение. Это обстоятельство приводит к снижению надежности светодиодного источника света.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности светодиодного устройства.
ПР.М
ПР.М
Поставленная задача решена, согласно настоящей полезной модели, тем, что светодиодное устройство, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, источник стабильного тока и подключенные к его выходу, по меньшей мере, две последовательные светодиодные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов, где М=1, 2, 3,…, отличается от ближайшего аналога тем, что каждая его светодиодная цепь снабжена подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U, где U - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи.
ПР.М
СТ
При этом в качестве резервного элемента может быть использован резистор с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U/I.
ПР.М
В качестве резервного элемента может быть использован стабилитрон с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2)U, который присоединен с возможностью обеспечения обратного включения.
ПР.М
ПР.М
Снабжение каждой светодиодной цепи светодиодного устройства подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U, где U - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи, обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства.
ПР.М
ПР.М
Действительно, в случае обрыва в одной светодиодной цепи, вызванного, например, отказом одного из входящих в ее состав светодиодов, ток от источника стабильного тока протекать не будет через светодиоды этой светодиодной цепи, в результате чего светодиоды этой светодиодной цепи не будут испускать оптическое излучение. Но благодаря наличию у этой светодиодной цепи параллельно подключенного резервного элемента ток от источника стабильного тока станет протекать через этот резервный элемент. При этом, поскольку резервный элемент выполнен с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, которое равно (0,8-1,2)U (где U - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи), то есть достаточно близко по значению к падению напряжения на этой светодиодной цепи при ее исправности, падения напряжений на остальных исправных светодиодных цепях практически не изменятся. В результате этого лишь незначительно изменятся прямые падения напряжений на светодиодах, входящих в состав исправных светодиодных цепей, в результате чего светодиоды исправных светодиодных цепей не только не перестанут испускать оптическое излучение, но и интенсивность этого оптического излучения практически не изменится.
С точки зрения надежности светодиодного устройства наилучшее осуществление настоящей полезной модели достигается при использовании в каждой светодиодной цепи только одного светодиода, когда М=1. В этом случае каждый светодиод заявляемого устройства оказывается снабженным упомянутым резервным элементом, в результате чего при обрыве цепи одного светодиода, например, вследствие его отказа, только один отказавший светодиод перестанет испускать оптическое излучение, а интенсивность оптического излучения остальных светодиодов практически не изменится.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящей полезной модели благодаря наличию у светодиодного устройства перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг.1 приведена схема светодиодного устройства для случая использования в качестве резервных элементов резисторов.
На фиг.2 приведена схема светодиодного устройства для случая использования в качестве резервных элементов стабилитронов.
СТ
11
12
1M
К1
К2
КМ
СТ
11
12
1M
К1
К2
…
КМ
1
2
К
Светодиодное устройство содержит источник 1 стабильного тока, который подключен источнику электропитания (на чертежах не показан) и благодаря своему высокому выходному сопротивлению, существенно превышающему сопротивление внешней цепи, обеспечивает формирование стабильного выходного тока I, значение которого практически не зависит от сопротивления внешней цепи. Светодиодное устройство содержит К, но не менее двух, последовательно соединенных светодиодных цепей (К=2, 3, 4,…), каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2, где М=1, 2, 3,… Значение выходного тока I источника 1 стабильного тока выбрано соответствующим значению прямого тока, являющегося параметром используемых светодиодов 2, 2, …, 2, …, 2, 2, , 2. Светодиодное устройство также содержит К резервных элементов 3, 3, …3, каждый из которых подключен параллельно одной из К светодиодных цепей.
1
2
К
ПР.M
СТ
ПР.M
11
12
1M
К1
К2
КМ
В качестве резервных элементов 3, 3, …3 могут быть использованы (см. фиг.1) резисторы с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U/I, где U - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2 соответствующей светодиодной цепи.
1
2
К
ПР.М
Кроме того, в качестве резервных элементов 3, 3, …3 могут быть использованы (см. фиг.2) стабилитроны с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2)U, которые присоединены с возможностью обеспечения их обратного включения.
1
2
К
С точки зрения надежности светодиодного устройства при наилучшем осуществлении настоящей полезной модели в каждой из К светодиодных цепей используют один светодиод (в этом случае М=1), в результате чего светодиодное устройство содержит К светодиодов, параллельно каждому из которых включен один из резервных элементов 3, 3, …3.
Светодиодное устройство работает следующим образом.
СТ
При подаче напряжения от источника электропитания (на чертежах не показан) на источник 1 стабильного тока последний формирует стабильный выходной ток I, протекающий через последовательно соединенные К светодиодных цепей.
СТ
1
2
К
11
12
1М
К1
К2
КМ
11
12
1М
К1
К2
КМ
1
2
К
СТ
11
12
1М
К1
К2
КМ
В схеме, показанной на фиг.1, одна часть этого выходного тока I источника 1 стабильного тока протекает через резисторы, являющиеся резервными элементами 3, 3, …3, а другая часть - через светодиоды 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2. При этом, поскольку сопротивление светодиодов 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2 каждой светодиодной цепи при их прямом включении существенно меньше сопротивления соответствующего резистора, являющегося резервным элементом 3, 3, …3 соответствующей светодиодной цепи, существенно преобладающая по величине часть тока I протекает через светодиоды 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2, испускающие в результате оптическое излучение.
1
2
К
ПР.М
11
12
1М
К1
К2
КМ
СТ
1
2
К
11
12
1М
К1
К2
КМ
В схеме, показанной на фиг.2, поскольку напряжение стабилизации стабилитронов, являющихся резервными элементами 3, 3, …3, несколько превышает сумму U прямых падений напряжения на М светодиодах 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2 соответствующей светодиодной цепи, не происходит электрического пробоя полупроводниковых переходов стабилитронов, при котором они выполняют функцию стабилизаторов напряжения. Вследствие отсутствия электрического пробоя сопротивление обратно включенных стабилитронов оказывается высоким и в результате этого практически весь выходной ток I источника 1 стабильного тока протекает не через резервные элементы 3, 3, …3, а через светодиоды 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2, испускающие в результате оптическое излучение.
11
СТ
11
12
1М
В случае обрыва в одной из светодиодных цепей, вызванного, например, отказом одного из входящих в ее состав светодиодов (например, светодиода 2), выходной ток I источника 1 стабильного тока по этой светодиодной цепи протекать не будет, в результате чего все светодиоды 2, 2, …, 2 этой светодиодной цепи перестанут испускать оптическое излучение.
СТ
1
1
ПР.M
СТ
ПР.М
11
12
1М
1
11
12
1M
При этом в схеме, показанной на фиг.1, весь выходной ток I источника 1 стабильного тока будет протекать через резистор, являющийся резервным элементом 3. Поскольку сопротивление резистора, являющегося резервным элементом 3, выбрано равным (0,8-1,2)U/I (где U - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах 2, 2, …, 2 этой светодиодной цепи), падение напряжения на резервном элементе 3 и напряжение на этой неисправной светодиодной цепи практически не изменится. В результате этого почти не изменятся и падения напряжений на других светодиодных цепях, оставшихся в исправном состоянии. Поэтому все остальные светодиоды заявляемого устройства, кроме светодиодов 2, 2, …, 2 неисправной светодиодной цепи, будут продолжать испускать оптическое излучение, причем интенсивность оптического излучения светодиодов практически не изменится.
11
1
ПР.M
1
11
12
1M
В этом же случае отказа светодиода 2 в схеме, показанной на фиг.2, из-за увеличения напряжения на стабилитроне, являющимся резервным элементом 3, произойдет электрический пробой его полупроводникового перехода, в результате чего напряжение на нем станет равным его напряжению стабилизации, значение которого выбрано равным (1,05-1,2)U. Поэтому напряжения на резервном элементе 3, которым является стабилитрон, и напряжение на этой неисправной светодиодной цепи практически не изменится. В результате этого почти не изменятся и падения напряжений на других светодиодных цепях, оставшихся в исправном состоянии. Поэтому все остальные светодиоды заявляемого устройства, кроме светодиодов 2, 2, …, 2 неисправной светодиодной цепи, будут продолжать испускать оптическое излучение, причем интенсивность оптического излучения светодиодов практически не изменится.
11
12
1М
К1
К2
КМ
В случае обрыва цепи любого из светодиодов 2, 2, …, 2, …, 2, 2, …, 2 работа заявляемого светодиодного устройства происходит аналогичным образом.
Таким образом, настоящая полезная модель обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства.