СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА

Полезная модель относится к осветительным устройствам наружного и внутреннего освещения.
Известен светодиодный осветитель, содержащий понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с по меньшей мере одним светодиодом, а между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними включен емкостный фильтр, при этом понижающий преобразователь напряжения выполнен из параллельно соединенных по меньшей мере одного шунтирующего резистора и по меньшей мере одного конденсатора, а также по меньшей мере одного токоограничивающего резистора (патент RU №2329619, МПК Н05В 37/02, опубликован 2008/07/20).
Недостатком такого устройства являются значительное потребление электроэнергии, часть из которой теряется на шунтирующем резисторе, а также большая восприимчивость к изменениям частоты.
Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащее по крайней мере одну электрическую лампу накаливания с диодным мостом, электронный преобразователь питающей сети, включающий выпрямительный диодный мост, балластный терморезистор и емкостный фильтр, и параллельно-последовательные цепочки светодиодов (см. RU 2151473, кл. Н05В 37/00, опубликовано 20.06.2000).
Недостатком данного устройства - возможные скачки высокого напряжения на выпрямителе и емкостном фильтре, что отрицательно сказывается на надежности их работы и сроке службы.
Известен источник света светодиодный, содержащий выпрямительный диодный мост, к выходу которого подключены светодиоды, последовательно которым подключен стабилизатор тока, содержащий стабилизатор напряжения, выход которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого является выходом стабилизатора тока и соединен с управляющим входом упомянутого стабилизатора напряжения, отличающийся тем, что светодиоды соединены между собой последовательно, а количество светодиодов N выбирается из диапазона
пит
ст min
LED
пит
ст max
LED
(U-U)/U>N>(U-U)/U,
пит
где U - пиковое значение напряжения питания;
ст max
U - максимальное рабочее напряжение стабилизатора тока;
ст min
U - минимальное рабочее напряжение стабилизатора тока;
LED
U - рабочее напряжение каждого из светодиодов (патент RU 99593 МПК F21S 13/00, опубликован 2010/11/20).
Недостатком такого источника света светодиодного является сложность исполнения схемы стабилизации тока и напряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является светодиодный источник света, содержащий понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост соединен с по меньшей мере одним светодиодом, а между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ним включен емкостной фильтр. Понижающий преобразователь напряжения выполнен из цепочки последовательно соединенных конденсаторов, по крайней мере один из которых, являющийся конденсатором отбора мощности, соединен с выпрямительным диодным мостом (патент RU 79741 МПК Н05В 37/02, опубликован 10.01.2009, Бюл.№1).
Недостатком светодиодного источника является значительное потребление реактивной мощности, неустойчивая работа светодиодного источника света в переходных режимах, особенно в моменты кратковременного многократного повторяющегося включения-выключения, а также неустойчивость к резким броскам напряжения в сети и изменению частоты питающего напряжения
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является уменьшение потребляемой реактивной мощности, повышение устойчивости работы светодиодного источника света в переходных режимах, а также при резких бросках напряжения в сети и изменении частоты питающего напряжения.
Сущность полезной модели заключается в том, что светодиодный источник света содержит понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост соединен, по меньшей мере с одним светодиодом, а между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними включен резисторно-емкостной фильтр.
Понижающий преобразователь напряжения выполнен из последовательно соединенных балластного дросселя, токоограничивающего резистора и балластного конденсатора с шунтирующим его резистором. При этом угол сдвига фазы тока относительно фазы питающего напряжения, создаваемый балластным конденсатором, частично компенсируется противоположным углом сдвига фаз между питающим напряжением и током, протекающим через балластный дроссель. Результирующий угол сдвига фаз между питающим напряжением и током, протекающим через светодиодный источник света, выбирается из условий заданного активного сопротивления балластного дросселя токоограничивающего резистора, активного сопротивления светодиодов при необходимом значении тока и одного заданного реактивного сопротивления балластного дросселя или балластного конденсатора.
Резисторно-емкостной фильтр сглаживает пульсации выпрямленного тока, а шунтирующий резистор разряжает резисторно-емкостной фильтр, резко прекращая остаточное свечение светодиодов после выключения светодиодного источника света. Изменяя величину соотношения реактивных сопротивлений балластного дросселя и балластного конденсатора возможно регулировать ток светодиодного источника света.
Использование последовательно включенного балластного дросселя, токоограничивающего резистора и балластного конденсатора с шунтирующим его резистором, приводит к повышению устойчивости схемы к изменениям частоты, так как группа светодиодов рассчитана на значение тока, протекающего при достижении резонанса напряжений на резонансной частоте, а он и является максимально возможным, на остальных частотах, включая и рабочую частоту 50 Гц, ток через светодиодный источник света уменьшается.
Наличие балластного дросселя на входе ограничивает возможность резкого изменения тока через светодиодный источник света, а, значит, обеспечивает его плавный пуск, в том числе и при повторно кратковременном режиме работы, а также устойчивость при резких бросках напряжения в сети.
Использование последовательно включенного балластного дросселя и балластного конденсатора позволяет значительно уменьшить потребление реактивной мощности светодиодного источника света, за счет частичной компенсации реактивной мощности балластным дросселем, потребляемой балластным конденсатором.
В понижающий преобразователь напряжения последовательно введен балластный конденсатор с шунтирующим его резистором, а выпрямительный диодный мост подключен в разрыв цепочки балластных конденсаторов с шунтирующими их резисторами. Причем угол сдвига фазы тока относительно фазы питающего напряжения, создаваемый балластными конденсаторами с шунтирующим их резисторами частично компенсируется противоположным углом сдвига фаз между питающим напряжением и током, протекающим через балластный дроссель. Результирующий угол сдвига фаз между питающим напряжением и током, протекающим через светодиодный источник света, выбирается из условий заданного активного сопротивления токоограничивающего резистора, внутреннего активного сопротивления балластного дросселя, активного сопротивления токоограничивающего резистора, активного сопротивления светодиодов при необходимом значении тока и одного заданного реактивного сопротивления балластного дросселя или балластных конденсаторов.
Введение последовательно с выпрямительным мостом второго выпрямительного моста с резисторно-емкостным фильтром, к выводам постоянного тока которого подключены светодиоды, и введение в понижающий преобразователь напряжения последовательно токоограничивающего резистора, позволяет достичь еще более плавный запуск схемы и производить последовательное подключение данных светодиодов без потерь надежности схемы
Сущность полезной модели по первому варианту поясняется рисунком, где на фиг.1 показана схема устройства.
Светодиодный источник содержит понижающий преобразователь напряжения 1, выпрямительный диодный мост 2, резисторно-емкостной фильтр 3 и светодиоды EL1.
Понижающий преобразователь напряжения 1, состоит из балластного дросселя L1, балластного конденсатора С1 с шунтирующим резистором R1, токоограничивающего резистора R2, выпрямительного диодного моста VD1, емкостного фильтра С2 с шунтирующим резистором R3, соединенного с группой светодиодов EL1. Шунтирующие резисторы R1 и R3 имеют значения от сотен килом до единиц МОм. Токоограничивающий резистор R2 имеет значение от единиц Ом до сотен Ом. Количество светодиодов в группе выбирают исходя из единичного светового потока, создаваемого одним светодиодом и требуемого светового потока, создаваемого светодиодным источником света.
Работает устройство по первому варианту следующим образом. Питание из сети напряжением 110-220 В переменного тока частотой 50-60 Гц через балластный дроссель L1, который сглаживает броски напряжения в сети, через токоограничивающий резистор R2 и балластный конденсатор С1 с шунтирующим резистором R1 подается на выпрямительный мост VD1. При этом балластный конденсатор С1 задает уровень напряжения на выпрямительном мосту VD1, а шунтирующий резистор R1 обеспечивает снятие заряда с балластного конденсатора С1 после выключения схемы. Выпрямленный ток от выпрямительного моста VD1 подается на питание группы светодиодов EL1, светодиоды вспыхивают и освещают окружающее пространство. При этом резисторно-емкостной фильтр С2 сглаживает пульсации выпрямленного тока, а шунтирующий резистор R3 разряжает резисторно-емкостной фильтр С2, резко прекращая остаточное свечение светодиодов EL1 после выключения светодиодного источника света. Резисторно-емкостной фильтр С2, позволяет достичь минимальных потерь энергии и при этом обеспечить быстрое погашение светодиодов EL1 после снятия питания с источника света и, таким образом, минимизировать время послесвечения.
Сущность полезной модели по второму варианту поясняется чертежом, где на фиг.2 показана схема устройства.
Понижающий преобразователь напряжения 1, состоит из балластного дросселя L1, балластного конденсатора С1 с шунтирующим резистором R1, токоограничивающего резистора R2, балластного конденсатора С3 с шунтирующим резистором R4, который через выпрямительный диодный мост VD1, резисторно-емкостной фильтр С2 соединен со светодиодами EL1. Шунтирующие резисторы R1 и R3, R4 имеют значения от сотен килом до единиц МОм. Токоограничивающий резистор R2 имеет значение от единиц Ом до сотен Ом. Количество светодиодов в группе выбирают исходя из единичного светового потока, создаваемого одним светодиодом и требуемого светового потока, создаваемого светодиодным источником света.
Работает устройство по второму варианту следующим образом. Питание из сети напряжением 110-220 В переменного тока частотой 50-60 Гц через дроссель L1, который сглаживает броски напряжения в сети, через токоограничивающий резистор R2 и балластный конденсатор С1 и подается на выпрямительный диодный мост VD1 и последовательно с ним соединенный второй балластный конденсатор С3 в цепи питания переменного тока. При этом балластные конденсаторы С1 и С3 задают уровень напряжения на выпрямительном мосту VD1, шунтирующие резисторы R1 и R4 обеспечивают снятие заряда с конденсаторов С1 и С3 после выключения схемы. Выпрямленный ток от выпрямительного моста VD1 подается на питание группы светодиодов EL1, светодиоды вспыхивают и освещают окружающее пространство. При этом резисторно-емкостной фильтр С2 сглаживает пульсации выпрямленного тока, а шунтирующий резистор R3 разряжает емкостной фильтр С2, резко прекращая остаточное свечение светодиодов EL1 после выключения лампы.
Сущность полезной модели по третьему варианту поясняется рисунком, где на фиг.3 показана схема устройства.
Понижающий преобразователь напряжения 1 состоит из балластного дросселя L1, балластного конденсатора С1 с шунтирующим резистором R1, токоограничивающего резистора R2. Выпрямительный диодный мост VD1, емкостной фильтр С2 с шунтирующим резистором R3 соединен с группой светодиодов EL1, а через второй выпрямительный мост VD2, емкостной фильтр С4 и шунтирующий резистор R6, балластный конденсатор С3 с шунтирующим резистором R4, токоограничивающий резистор R5 соединен со второй группой светодиодов EL2. Шунтирующие резисторы R1 и R3, R6 и R4 имеют значения от сотен килом до единиц МОм. Токоограничивающий резистор R2 и R5 имеет значение от единиц Ом до сотен Ом. Количество светодиодов в группе выбирают исходя из единичного светового потока создаваемого одним светодиодом и требуемого светового потока, создаваемого светодиодным источником света.
Работает устройство по третьему варианту следующим образом. Питание из сети напряжением 110-220 В переменного тока частотой 50-60 Гц через дроссель L1, который сглаживает броски напряжения в сети, через балластный конденсатор С1 с шунтирующим резистором R1 и токоограничивающий резистор R2 подается на выпрямительный мост VD1 и последовательно с ним соединенный выпрямительный мост VD2 и далее через второй балластный конденсатор С3 с шунтирующим его резистором R4, соединен со вторым токоограничивающим резистором R5 цепи питания переменного тока. При этом балластные конденсаторы С1 и С3 задают уровни напряжения на выпрямительных мостах VD1 и VD2, шунтирующие резисторы R1 и R4 обеспечивают снятие заряда с конденсаторов С1 и С3 после выключения схемы. Выпрямленный ток от выпрямительных мостов VD1 и VD2 подается на питание групп светодиодов EL1 и EL2 соответственно, светодиоды вспыхивают и освещают окружающее пространство. При этом резисторно-емкостные фильтры С2 и С4 сглаживают пульсации выпрямленного тока, а шунтирующие резисторы R3 и R6 разряжают емкостные фильтры С2 и С4, соответственно резко прекращая остаточное свечение светодиодов EL1 и EL2 после выключения лампы.
В результате введения на входе балластного конденсатора С3 с шунтирующим его резистором R4 токоограничивающего резистора R5 запуск становится плавным, с возможностью последовательного включения нескольких устройств, с экономией на общем балластном дросселе и использовании балластных конденсаторов, рассчитанных на более низкое напряжение.
Техническим результатом применения полезной модели является возможность реконструировать, с незначительными изменениями их электрической схемы, массово применяемые в промышленности и бытовом секторе, светильники с опасными для здоровья человека ртутными лампами низкого давления, заменив их на светодиоды, при этом достигается снижение потребления электроэнергии более чем в два раза и улучшается качество освещения за счет более благоприятного для зрения человека спектра излучения светодиодов и отсутствия пульсаций светового потока.