СВЕТОДИОДНОЕ УСТРОЙСТВО И ВОЗБУДИТЕЛЬ
LED DEVICE AND EXCITER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к источнику света, содержащему, по меньшей мере, один светодиод, и к возбудителю для возбуждения источника света. Изобретение дополнительно относится к системе, содержащей источник света и содержащей возбудитель, и, кроме того, относится к способу возбуждения источника света. К примерам такого источника света относятся модифицированные светодиодные трубки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В US 2004/0062041 A1 описывается светодиодная трубка, имеющий первый конец для электрической связи и имеющий второй холостой конец.
В US 2004/0062041 A1 не описывается возбудитель. Обычно возбудитель подает сигнал постоянного тока на источник света, содержащий, по меньшей мере, один светодиод.
При замене люминесцентной лампы на светодиодную трубку и, в то же время, замене дросселя стартера люминесцентной лампы на возбудитель для обеспечения безопасности специалиста, устанавливающего светодиодную трубку, как указано в US 2004/0062041 A1, в светодиодной трубке выполнен первый конец для электрической связи и второй холостой конец. При этом данный специалист более не находится в опасности при прикосновении рукой к одному концу, в то время как другой конец запитан через патрон. Однако это требует адаптации проводки в патроне, что увеличивает время установки и повышает стоимость замены.
Кроме того, при подаче сигнала постоянного тока на светодиодную трубку может возникнуть проблема полярности, которая может быть решена добавлением индикации полярности, что увеличивает время установки и повышает стоимость замены, либо она может быть решена добавлением такой схемы, как диодный выпрямитель, для предотвращения проблемы полярности, что вносит электрическую неэффективность и повышает стоимость производства.
В US 2010/244696 A1 описывается устройство для подключения светодиодной лампы к светильнику на люминесцентной лампе. Светильник на люминесцентной лампе содержит блок питания переменного тока (АС), дроссель стартера, две клеммы на первой стороне и две клеммы на второй стороне. Устройство для подключения светодиодной лампы содержит выпрямитель для выпрямления переменного тока и сглаживающий конденсатор для сглаживания выпрямленного тока. Конденсатор расположен параллельно выпрямителю. Конкретный вариант осуществления устройства D1 относится к люминесцентному светильнику, работающему в режиме напряжения высокой частоты.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание усовершенствованного источника света и создание усовершенствованного возбудителя. Кроме того, целями являются создание усовершенствованной системы и усовершенствованного способа.
В соответствии с первым аспектом, предлагается источник света, содержащий
- первый и второй выводы для обмена сигналом переменного тока с возбудителем, причем сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц,
- выпрямитель с первым входом, соединенным с первым выводом через конденсатор, и со вторым входом, соединенным со вторым выводом, и
- по меньшей мере, один светодиод, соединенный с выходами выпрямителя.
Источник света предназначен для замены люминесцентной лампы. Источник света и возбудитель обмениваются сигналом переменного тока, имеющим частоту, по меньшей мере, 1 кГц, предпочтительно - по меньшей мере, 10 кГц. В результате этого проблема полярности между возбудителем и источником света больше возникать не будет. Ввиду того, что, по меньшей мере, один светодиод нуждается в возбуждении сигналом постоянного тока, в источник света был добавлен выпрямитель для выпрямления сигнала переменного тока. Наконец, благодаря тому, что между одним из выводов источника света и одним из входов выпрямителя был добавлен конденсатор, специалист, устанавливающий источник света, больше не сможет получить сильное повреждение сигналом переменного тока ввиду того, что конденсатор ограничивает величину токового сигнала, протекающего через данного специалиста при последовательном соединении его с конденсатором.
В результате этого был создан усовершенствованный источник света, который больше не испытывает проблем с полярностью и который обеспечивает безопасность устанавливающего его специалиста.
Указанный, по меньшей мере, один светодиод включает в себя один или более светодиодов любого типа и в любой комбинации. Выпрямитель содержит диод, предпочтительно - четыре диода в виде диодного моста.
Один из вариантов осуществления источника света характеризуется источником света, имеющим первый конец, в котором расположен первый вывод, и второй конец, в котором расположен второй вывод. Этот источник света, такой как, например, электронная лампа, имеет два конца для электрической связи и не имеет холостого конца, поэтому проводка в патроне не обязательно должна адаптироваться.
Один из вариантов осуществления источника света характеризуется первым выводом, содержащим два первых штырька на первом конце, взаимосвязанных через первый предохранитель, причем с одним из первых штырьков соединен конденсатор, и вторым выводом, содержащим два вторых штырька, взаимосвязанных через второй предохранитель, причем второй вход выпрямителя соединен с одним из вторых штырьков. Первый и второй предохранители обеспечивают защиту в том случае, если два штырька на одном конце соединяются с различными выводами источника питания.
Один из вариантов осуществления источника света характеризуется путем тока, проходящим от первого вывода через конденсатор и через выпрямитель ко второму выводу, содержащему третий предохранитель. Третий предохранитель обеспечивает защиту от токового сигнала, протекающего от одного из выводов к другому из выводов и принимающего слишком высокое значение.
Один из вариантов осуществления источника света характеризуется источником света, предназначенным для замены люминесцентной лампы.
В соответствии со вторым аспектом, предлагается возбудитель, содержащий
- первый и второй входы, соединяемые с источником напряжения, и
- первый и второй выходы для обмена сигналом переменного тока с источником света, причем сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц.
Возбудитель, который возбуждает источник света, предназначен для замены дросселя стартера люминесцентной лампы, который возбуждает люминесцентную лампу. Источник напряжения представляет собой, например, сетевой источник электропитания для обмена сигналом переменного тока, имеющим частоту 50 Гц или 60 Гц, с возбудителем. Возбудитель обменивается с источником света сигналом переменного тока, имеющим частоту, по меньшей мере, 1 кГц, предпочтительно - по меньшей мере, 10 кГц.
Один из вариантов осуществления возбудителя характеризуется тем, что дополнительно содержит
- коммутационную схему для формирования сигнала переменного тока, причем, по меньшей мере, один из первого и второго выходов коммутационной схемы соединен, по меньшей мере, с одним из первого и второго выходов возбудителя через реактивную схему. Коммутационная схема содержит, например, полумост или содержит, например, полный мост. Реактивная схема может иметь индуктивный импеданс на рабочей частоте коммутационной схемы, поэтому коммутационная схема работает в режиме мягкой коммутации для повышения эффективности возбудителя. Возбудитель может дополнительно содержать фильтр подавления электромагнитных помех и/или выпрямитель и/или корректор коэффициента мощности, расположенный между входами возбудителя и входами коммутационной схемы.
Один из вариантов осуществления возбудителя характеризуется реактивной схемой, содержащей индуктивность, соединенную с первым выходом коммутационной схемы и с первым выходом возбудителя. Реактивная схема может дополнительно содержать конденсатор, соединенный со вторым выходом коммутационной схемы и с первым выходом возбудителя. Реактивная схема, содержащая индуктивность и конденсатор, может образовывать резонатор.
Один из вариантов осуществления возбудителя характеризуется путем тока, проходящим от первого выхода коммутационной схемы через индуктивность к первому выходу возбудителя, содержащему конденсатор. Специалист, устанавливающий возбудитель, больше не сможет получить сильное повреждение сигналом переменного тока ввиду того, что конденсатор ограничивает величину токового сигнала, протекающего через данного специалиста при последовательном соединении его с конденсатором. В том случае, если вторые выходы коммутационной схемы и возбудителя не соединены с заземлением, конденсатор может в соответствии с другим вариантом располагаться между этими вторыми выходами.
Один из вариантов осуществления возбудителя характеризуется реактивной схемой, дополнительно содержащей трансформатор, причем первичная обмотка трансформатора соединена с индуктивностью и со вторым выходом коммутационной схемы, а вторичная обмотка трансформатора соединена с первым и вторым выходами возбудителя. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку. Один конец вторичной обмотки может быть соединен с заземлением.
Один из вариантов осуществления возбудителя характеризуется путем тока, проходящим от первого выхода возбудителя ко второму выходу возбудителя, содержащему конденсатор.
Один из вариантов осуществления возбудителя характеризуется тем, что возбудитель предназначен для замены дросселя стартера люминесцентной лампы.
Один из вариантов осуществления возбудителя для дополнительного возбуждения дополнительного источника света характеризуется тем, что дополнительно содержит
- третий и четвертый выходы для обмена дополнительным сигналом переменного тока с дополнительным источником света, причем дополнительный сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц. Один и тот же возбудитель может использоваться для возбуждения более чем одного источника света.
В соответствии с третьим аспектом, предлагается система, содержащая источник света и содержащая возбудитель.
В соответствии с четвертым аспектом, предлагается способ возбуждения источника света, содержащего, по меньшей мере, один светодиод, причем способ включает в себя этапы
- обмена сигналом переменного тока между возбудителем и источником света, причем сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц,
- пропускания сигнала переменного тока через конденсатор внутри источника света, и
- выпрямления сигнала переменного тока внутри источника света.
Понятно, что сигналы постоянного тока требуют внимания к полярности, а сигналы переменного тока не требуют. Основная идея состоит в том, что источник света, содержащий один или более светодиодов, должен обмениваться сигналом переменного тока с возбудителем, причем сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц, и что источник света должен содержать встроенный выпрямитель и встроенный конденсатор.
Проблема создания усовершенствованного источника света и усовершенствованного возбудителя решена. Еще одно преимущество состоит в том, что проблемы техники безопасности больше не возникают и что проводка в патроне не обязательно должна адаптироваться. Наконец, усовершенствованный возбудитель может дополнительно использоваться для возбуждения люминесцентной лампы (совместимость с предшествующими системами).
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны из описываемых ниже вариантов осуществления и объяснены применительно к ним.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
НА ЧЕРТЕЖАХ:
на фиг. 1 изображена замена предшествующего уровня техники,
на фиг. 2 изображены возбудитель предшествующего уровня техники и источник света предшествующего уровня техники,
на фиг. 3 изображены усовершенствованный возбудитель и усовершенствованный источник света,
на фиг. 4 подробнее изображен вариант осуществления источника света,
на фиг. 5 изображена усовершенствованная замена,
на фиг. 6 изображен первый вариант осуществления усовершенствованного возбудителя, и
на фиг. 7 изображен второй вариант осуществления усовершенствованного возбудителя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 изображена замена предшествующего уровня техники. Над стрелкой источник 6 напряжения соединен с дросселем 500 стартера люминесцентной лампы. Дроссель стартера люминесцентной лампы соединен с помощью первого СИНЕГО провода В1 с первым выводом первой люминесцентной лампы 100, с помощью второго СИНЕГО провода В2 с первым выводом второй люминесцентной лампы 200 и с помощью одного КРАСНОГО провода R со вторыми выводами первой и второй люминесцентных ламп 100 и 200. Под стрелкой возбудитель 5 для замены дросселя 500 стартера люминесцентной лампы соединен с источником 6 напряжения и соединен с помощью двух проводов с первым и вторым штырьками первого вывода первого источника 1 света, содержащего, по меньшей мере, один светодиод для замены первой люминесцентной лампы 100, и соединен с помощью еще двух проводов с первым и вторым штырьками первого вывода второго источника 2 света, содержащего, по меньшей мере, один светодиод для замены второй люминесцентной лампы 200.
Вторые выводы первого и второго источников 1 и 2 света являются холостыми выводами. Это сделано для того, чтобы обеспечить безопасность специалиста, устанавливающего источники 1 и 2 света. В прошлом при помещении лампы в патрон этот специалист мог прикоснуться рукой к одному концу лампы, в то время как другой конец запитывался с помощью патрона, и получить сильное повреждение. Благодаря созданию холостых выводов это уже невозможно.
На фиг. 2 изображены возбудитель 5 предшествующего уровня техники и источник 1 света предшествующего уровня техники. Входы возбудителя 5 соединены с выходами источника 6 напряжения, такого как сетевой источник электропитания. Соответствующие выходы возбудителя 5 соединены с соответствующими первым и вторым штырьками 21 и 22 первого вывода 11 на первом конце источника 1 света. Источник 1 света содержит выпрямитель 13 с соответствующими первым и вторым входами, соединенными с соответствующими штырьками 21 и 22, и с выходами, соединенными, по меньшей мере, с одним светодиодом 15. На втором конце источник 1 света имеет холостой вывод 12 с первым и вторым штырьками 23 и 24. В данном случае важно, что возбудитель 5 предшествующего уровня техники выдает сигнал постоянного тока в источник 1 света. Выпрямитель 13 внутри источника 1 света установлен лишь для устранения проблемы полярности и при этом вносит электрическую неэффективность и повышает стоимость.
На фиг. 3 изображены усовершенствованный возбудитель 5 и усовершенствованный источник 1 света. Входы возбудителя 5 соединены с выходами источника 6 напряжения, такого как сетевой источник электропитания. Первый выход возбудителя 5 соединен и с первым, и со вторым штырьками 21 и 22 первого вывода 11 на первом конце источника 1 света. Второй выход возбудителя 5 соединен и с первым, и со вторым штырьками 23 и 24 второго вывода 12 на втором конце источника 1 света. Источник 1 света содержит выпрямитель 13 с первым входом, соединенным через конденсатор 14 и с первым, и со вторым штырьками 21 и 22, и со вторым входом, соединенным с обоими штырьками 23 и 24. Выходы выпрямителя 13 соединены, по меньшей мере, с одним светодиодом 15. В данном случае важно, что усовершенствованный возбудитель 5 обменивается сигналом переменного тока с источником 1 света, причем сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц. Выпрямитель 13 внутри источника 1 света установлен для выпрямления этого сигнала переменного тока. Конденсатор 14 обеспечивает безопасность специалиста, устанавливающего источник 1 света, ввиду того, что конденсатор 14 ограничивает, например, такую величину, как амплитуда токового сигнала, протекающего через данного специалиста, при последовательном соединении его с конденсатором 14. Кроме того, конденсатор 14 определяет величину токового сигнала, протекающего, по меньшей мере, через один светодиод 15. Конденсатор 14 может принимать такое значение, что, например, при 1 кГц или 10 кГц его относительно низкий импеданс обеспечит протекание достаточного тока, и такое значение, что при 50 Гц или 60 Гц его относительно высокий импеданс предотвратит сильное повреждение специалиста.
На фиг. 4 подробнее изображен вариант осуществления источника 1 света. У первого вывода 11 первый штырек 21 соединен с одной стороной первого предохранителя 31, а второй штырек соединен с другой стороной первого предохранителя 31 и с одной стороной конденсатора 14. Другая сторона конденсатора 14 соединена с первым входом выпрямителя 13, а второй вход выпрямителя 13 соединен с одной стороной третьего предохранителя 33. Другая сторона третьего предохранителя 33 соединена со вторым штырьком 24 второго вывода 12 и с одной стороной второго предохранителя 32. Другая сторона второго предохранителя 32 соединена с первым штырьком 23 второго вывода 12. Выходы выпрямителя 13 соединены с параллельным соединением конденсатора 16 и указанного, по меньшей мере, одного светодиода 15.
Выпрямитель 13 содержит диод, предпочтительно - четыре диода в виде диодного моста. Предохранители могут представлять собой настоящие предохранители или могут являться другими компонентами, имеющими функцию предохранителя. Конденсатор 16 имеет функцию фильтрации. Первый и второй предохранители 31, 32 обеспечивают защиту в том случае, если два штырька на одном конце соединяются с различными выводами источника питания. Третий предохранитель 33 обеспечивает защиту от токового сигнала, протекающего от одного из выводов к другому из выводов и принимающего слишком высокое значение.
На фиг. 5 изображена усовершенствованная замена при использовании возбудителя 5 и источника 1 света, изображенных на фиг. 3. Над стрелкой, как указано в описании фиг. 1, источник 6 напряжения соединен с дросселем 500 стартера люминесцентной лампы. Дроссель стартера люминесцентной лампы соединен с помощью первого СИНЕГО провода В1 с первым выводом первой люминесцентной лампы 100, с помощью второго СИНЕГО провода В2 с первым выводом второй люминесцентной лампы 200 и с помощью одного КРАСНОГО провода R со вторыми выводами первой и второй люминесцентных ламп 100 и 200. Под стрелкой возбудитель 5 для замены дросселя 500 стартера люминесцентной лампы соединен с источником 6 напряжения и соединен с помощью первого СИНЕГО провода В1 с первым и вторым штырьками первого вывода первого источника 1 света, содержащего, по меньшей мере, один светодиод для замены первой люминесцентной лампы 100, и соединен с помощью второго СИНЕГО провода В2 с первым и вторым штырьками первого вывода второго источника 2 света, содержащего, по меньшей мере, один светодиод для замены второй люминесцентной лампы 200, а с помощью одного КРАСНОГО провода R - с первым и вторым штырьками вторых выводов первого и второго источников 1, 2 света. Ясно, что какая-либо замена проводки остается в прошлом.
На фиг. 6 изображен первый вариант осуществления усовершенствованного возбудителя 5. Возбудитель 5 содержит первый и второй входы 51, 52, соединяемые с источником 6 напряжения, и содержит первый и второй выходы 53, 55 для обмена сигналом переменного тока с источником 1 света, причем сигнал переменного тока имеет частоту, по меньшей мере, 1 кГц.
Возбудитель 5 может дополнительно содержать коммутационную схему 61 для формирования сигнала переменного тока, причем первый и второй выходы коммутационной схемы 61 соединены с первым и вторым выходами 53, 55 возбудителя 5 через реактивную схему 62, 66. В данном случае реактивная схема 62, 66 содержит индуктивность 62, соединенную с первым выходом коммутационной схемы 61 и с первым выходом 53 возбудителя 5, и содержит конденсатор 66, соединенный со вторым выходом коммутационной схемы 61 и с первым выходом 53 возбудителя 5. В соответствии с другим вариантом, конденсатор 66 может быть исключен. Коммутационная схема содержит, например, полумост или содержит, например, полный мост. Возбудитель 5 может дополнительно содержать конденсатор 64, последовательно соединенный с индуктивностью 62 или, в соответствии с другим вариантом, последовательно соединенный между вторым выходом коммутационной схемы 61 и вторым выходом 55 возбудителя 5. Индуктивность 62 и конденсатор 66 могут образовывать резонатор. Реактивная схема 62, 66 может иметь индуктивный импеданс на рабочей частоте коммутационной схемы, поэтому коммутационная схема работает в режиме мягкой коммутации для повышения эффективности возбудителя.
В том случае, если возбудитель 5, показанный на фиг. 6, и источник 1 света, показанный на фиг. 4, соединены, последовательная цепь конденсаторов 64 и 14 будет определять амплитуду сигнала переменного тока, обмениваемого между упомянутым возбудителем 5 и упомянутым источником 1 света. Аналогично конденсатору 14, конденсатор 14 обеспечивает безопасность специалиста, устанавливающего систему или ее узлы.
Для того, чтобы иметь возможность дополнительного возбуждения одного или более дополнительных источников света, возбудитель 5 может быть снабжен третьим выходом 54 и четвертым выходом 55. При этом второй и четвертый выходы являются одним и тем же выходом 55, в соответствии с другим вариантом они могут являться различными выходами. И в данном случае третий выход 54 связан через конденсатор 65 с индуктивностью 62. Источники света возбуждаются независимо, следовательно, в том случае, если один из них удаляется, другой продолжает работать. Это еще одно существенное преимущество усовершенствованного возбудителя 5.
Возбудитель 5 может дополнительно содержать фильтр 71 подавления электромагнитных помех с входами, соединенными с входами 51, 52, и с выходами, соединенными с входами коммутационной схемы 61. Возбудитель 5 может дополнительно содержать выпрямитель 72 с входами, соединенными с входами 51, 52, и с выходами, соединенными с входами коммутационной схемы 61. Возбудитель 5 может дополнительно содержать корректор 73 коэффициента мощности с входами, соединенными с входами 51, 52, и с выходами, соединенными с входами коммутационной схемы 61. Возможна также комбинация двух или более из указанных блоков 71-73. Фильтр 71 подавления электромагнитных помех требуется в том случае, когда необходимо фильтровать электромагнитные помехи. Выпрямитель 72 требуется в том случае, когда источник 6 напряжения не выдает сигнал постоянного тока. Корректор 73 коэффициента мощности требуется в том случае, когда необходимо корректировать коэффициент мощности.
На фиг. 7 изображен второй вариант осуществления усовершенствованного возбудителя 5. Этот второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, изображенного на фиг. 6, тем, что реактивная схема 62, 63, 66 дополнительно содержит трансформатор 63. Первичная обмотка трансформатора 63 соединена параллельно конденсатору 66, рассматриваемому выше, а вторичная обмотка трансформатора 63 соединена с первым и вторым выходами 53, 55 возбудителя 5 через конденсатор 64. Трансформатор 63 обеспечивает гальваническую развязку. Один конец вторичной обмотки может быть соединен с заземлением.
Для того, чтобы иметь возможность дополнительного возбуждения одного или более дополнительных источников света, возбудитель 5 может быть снабжен третьим выходом 54 и четвертым выходом 55. В этом случае также второй и четвертый выходы являются одним и тем же выходом 55, в соответствии с другим вариантом они могут являться различными выходами. И при этом третий выход 54 связан через конденсатор 65 с вторичной обмоткой трансформатора 63. В соответствии с другим вариантом, трансформатор 63 может иметь несколько вторичных обмоток, например, по одной на источник света.
Таким образом, предлагаются источники 1 света для замены люминесцентных ламп 100 с выводами 11, 12 для обмена сигналами переменного тока, имеющими частоты, по меньшей мере, 1 кГц, с возбудителями 5, с выпрямителями 13, имеющими входы, соединенные с выводами 11, 12 через конденсаторы 14, и со светодиодами 15, соединенными с выходами выпрямителей 13. Выпрямители 13 выпрямляют сигналы переменного тока, а конденсаторы 14 обеспечивают безопасность специалистов, устанавливающих источники 1 света. Предпочтительно источники 1 света имеют различные концы, на которых расположены различные выводы 11, 12. Каждый вывод 11, 12 может содержать два штырька 21, 22, 23, 24, взаимосвязанных через предохранители 31, 32. Возбудители 5 для замены дросселей 500 стартеров люминесцентных ламп снабжены входами 51, 52, соединяемыми с источниками 6 напряжения, и выходами 53, 55 для обмена сигналами переменного тока с источниками 1 света. Возбудители 5 могут содержать коммутационные схемы 61 для формирования сигналов переменного тока, причем выходы коммутационных схем 61 соединены с выходами 53, 55 возбудителей 5 через реактивные схемы 62, 63, 66 с использованием индуктивностей 62, конденсаторов 66 и трансформаторов 63.
Несмотря на то, что изобретение подробно иллюстрировано и описано на чертежах и в вышеизложенном описании, такое иллюстрирование и такое описание следует рассматривать как пояснительные или иллюстративные, а не ограничительные; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. При осуществлении заявленного изобретения по результатам изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалисты могут понять и реализовать другие модификации описанных вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а неопределенный артикль не исключает множества. Сам по себе тот факт, что некоторые критерии излагаются в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что совокупность этих критериев не может использоваться с пользой. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.