СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА И ЛАМПА, СОДЕРЖАЩАЯ СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА
LED LIGHT SOURCE AND LAMP COMPRISING LED LIGHT SOURCE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к светодиодному источнику света, который может получать питание от сети, и к лампе, содержащей светодиодный источник света.
Предшествующий уровень техники
Очень дешевым способом подачи тока на светодиодную цепочку является подключение светодиодной цепочки к выходным клеммам выпрямителя. В ходе эксплуатации входные клеммы выпрямителя подключены к сети электропитания и с выходных клемм выпрямленное сетевое напряжение подается на светодиодную цепочку, благодаря чему через светодиодную цепочку течет ток.
Сущность изобретения
В непосредственной близости от нулевых значений сетевого напряжения напряжение на светодиодной цепочке слишком мало, чтобы вызвать протекание тока через светодиодную цепочку. Вследствие чего ток через светодиодную цепочку прерывается с частотой, равной удвоенной сетевой частоте. При освещении покоящихся объектов мерцание не воспринимается, но при освещении движущихся объектов возникают стробоскопические дефекты.
Эти стробоскопические дефекты можно в значительной степени подавлять в случае использования светодиодного источника света, который содержит две светодиодные цепочки, и между токами в первой светодиодной цепочке и во второй светодиодной цепочке обеспечен фазовый сдвиг. Такой фазовый сдвиг может быть предусмотрен, подключив каждую из светодиодных цепочек к выходным клеммам отдельного выпрямителя. Первый выпрямитель, например, подключен к сети электропитания напрямую или через компоненты, не создающие фазового сдвига, и второй выпрямитель, например, подключен к сети через реактивный компонент, создающий фазовый сдвиг, например, емкостной элемент или индуктивный элемент. Выходные клеммы первого выпрямителя подключены к первой светодиодной цепочке, и выходные клеммы второго выпрямителя подключены ко второй светодиодной цепочке. Когда ток через одну из светодиодных цепочек равен нулю, ток через другую светодиодную цепочку, вследствие фазового сдвига, не равен нулю. В результате стробоскопические дефекты в значительной степени подавляются. Предпочтительно фазовый сдвиг между током через первую светодиодную цепочку и током через вторую светодиодную цепочку равен примерно 90 градусам.
Подавлять стробоскопические дефекты можно также в случае, когда светодиодный источник света содержит три или более светодиодных цепочек и ток через последующую светодиодную цепочку сдвинут по фазе на 180/n градусов, где n - количество светодиодных цепочек. Для обеспечения этого фазового сдвига светодиодный источник света должен содержать, по меньшей мере, третий выпрямитель и второй реактивный элемент.
Рабочий цикл тока через светодиодную цепочку (т.е. отношение времени, в течение которого светодиодная цепочка проводит ток, и полупериод сети электропитания) возрастает при уменьшении падения напряжения на светодиодной цепочке. Для этого часть СИД, содержащихся в светодиодной цепочке, можно соединять параллельно. В случае, когда падение напряжения на светодиодной цепочке, питаемой реактивным током, меньше, чем падение напряжения на другой светодиодной цепочке, фазовый сдвиг между токами через светодиодные цепочки увеличивается.
Вышеописанный источник света весьма пригоден для использования в светодиодной лампе, содержащей корпус лампы, электрические контакты для подключения к источнику питания, теплоотвод, который, по меньшей мере, частично расположен в корпусе лампы, причем пространство, заключенное в корпусе лампы, делится на несколько ячеек, каждая из которых, по меньшей мере, отчасти ограничена стенкой корпуса лампы и теплоотводом. СИД, содержащиеся в каждой из светодиодных цепочек светодиодного источника света, подключены к теплоотводу и распределены по, по меньшей мере, части ячеек.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодная лампа содержит цоколь лампы, колбу лампы, соединенную с цоколем лампы и разделенную на две или более частей, теплоотвод, расположенный между частями колбы лампы и делящий пространство в лампе на ячейки, количество которых равно количеству частей колбы лампы, причем СИД, содержащиеся в каждой из светодиодных цепочек, подключены к теплоотводу и равномерно распределены по ячейкам.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения более подробно описаны ниже со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вариант осуществления светодиодного источника света в соответствии с изобретением, и распределение СИД, содержащихся в светодиодных цепочках, по ячейкам светодиодной лампы согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 2 изображает вариант осуществления светодиодной лампы в соответствии с изобретением;
фиг. 3-6 изображают распределение СИД, содержащихся в светодиодных цепочках светодиодного источника света согласно варианту осуществления изобретения, по ячейкам, содержащимся в светодиодной лампе согласно варианту осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 K1 и K2 представляют собой входные клеммы для подключения к сети электропитания. Входная клемма K1 подключена через омический резистор R1 к первой входной клемме выпрямительного моста Rect1 а также через омический резистор R2 и конденсатор C к первой входной клемме второго выпрямительного моста Rect2. Конденсатор C образует реактивный элемент. Входная клемма K2 подключена ко второй входной клемме первого выпрямительного моста Rect1 и ко второй входной клемме второго выпрямительного моста Rect2. Первая выходная клемма первого выпрямительного моста Rect1 подключена к первому концу светодиодной цепочки LS1. Второй конец светодиодной цепочки LS1 подключен ко второй выходной клемме первого выпрямителя Rect1. Первая выходная клемма второго выпрямителя Rect2 подключена к первому концу второй светодиодной цепочки LS2. Второй конец второй светодиодной цепочки LS2 подключен ко второй выходной клемме второго выпрямительного моста Rect2. На фиг. 1 Comp1 и Comp2 схематически представляют соответственно первую ячейку и вторую ячейку, содержащиеся в светодиодной лампе согласно варианту осуществления изобретения. СИД каждой из светодиодных цепочек LS1 и LS2 распределены по первой ячейке Comp1 и второй ячейке Comp2 таким образом, что часть СИД каждой светодиодной цепочки присутствует в первой ячейке Comp1 и остальные СИД каждой светодиодной цепочки присутствуют во второй ячейке Comp2.
Светодиодный источник света, показанный на фиг. 1, работает следующим образом.
Когда входные клеммы K1 и K2 подключены к полюсам сети электропитания, первое синусоидальное низкочастотное напряжение переменного тока, поступающее из этой сети электропитания, присутствует на входных клеммах первого выпрямительного моста Rect1 и выпрямляется в первое периодическое напряжение постоянного тока, которое присутствует между выходными клеммами первого выпрямительного моста Rect1 и, таким образом, на первой светодиодной цепочке LS1. Второе синусоидальное низкочастотное напряжение переменного тока присутствует на входных клеммах второго выпрямительного моста Rect1 и выпрямляется во второе периодическое напряжение постоянного тока, которое присутствует между выходными клеммами второго выпрямительного моста Rect2 и, таким образом, на второй светодиодной цепочке LS2. Второе синусоидальное напряжение переменного тока поступает из сети электропитания через конденсатор C и по этой причине сдвинуто по фазе относительно первого синусоидального напряжения переменного тока. В результате второе периодическое напряжение постоянного тока также оказывается сдвинутым по фазе относительно первого периодического напряжения постоянного тока. Когда мгновенная амплитуда первого периодического напряжения постоянного тока слишком мала, чтобы вызвать протекание тока через первую светодиодную цепочку LS1, благодаря фазовому сдвигу мгновенная величина второго периодического напряжения постоянного тока достаточно велика, чтобы вызвать протекание тока через вторую светодиодную цепочку LS2. Вследствие этого в любой момент времени, одна из светодиодных цепочек всегда проводит ток и, таким образом, генерирует свет. Поскольку СИД каждой светодиодной цепочки распределены по ячейкам Comp1 и Comp2, в любой момент времени свет генерируется в каждой ячейке. Это позволяет подавлять стробоскопические эффекты.
На фиг. 2 показана светодиодная лампа, которая имеет форму лампы накаливания. Лампа имеет цоколь 1 лампы и корпус или колбу 2/3 лампы, который делится на две части 2 и 3. Между двумя частями присутствует теплоотвод 4, который делит пространство в колбе лампы на две ячейки. Светодиодная лампа содержит светодиодный источник света, показанный на фиг. 1. В каждой из ячеек половина СИД, принадлежащих каждой из двух разных светодиодных цепочек, присутствует на теплоотводе. Две разные светодиодные цепочки подключены к сети электропитания, как показано на фиг. 1. Поскольку первая половина СИД в каждой цепочке находится в первой ячейке, а другая - во второй ячейке, количество света, генерируемого в обеих ячейках, всегда одинаково. В цоколе лампы располагаются два выпрямителя, два резистора и конденсатор.
Конечно, можно выбрать корпус лампы, форма которого отличается от формы лампы накаливания. Можно также разделить пространство в корпусе лампы на три или более ячейки, которые, по меньшей мере, частично ограничены теплоотводом и стенкой корпуса лампы. Лампа может быть снабжена электрическими контактами, которые отличаются от контактов цоколя лампы или патрона лампы. В зависимости от практического применения лампы может быть желательным, чтобы световой выход каждой ячейки, содержащей СИД, был примерно идентичным. В этом случае необходимо, чтобы СИД, содержащиеся в двух или более светодиодных цепочках, были равномерно распределены по, по меньшей мере, части ячеек. В некоторых приложениях может быть желательным, чтобы разные ячейки имели разный световой выход. Этого можно добиться, неравномерно распределяя СИД, содержащиеся в двух или более светодиодных цепочках по, по меньшей мере, части ячеек.
На фиг. 3B схематически показано распределение трех светодиодных цепочек по трем ячейкам светодиодной лампы. На каждую из светодиодных цепочек подается периодическое напряжение постоянного тока. Эти периодические напряжения постоянного тока генерируются схемой, показанной на фиг. 3A, содержащей три выпрямителя Rect1, Rect2 и Rect3 и два реактивных элемента C1 и C2 в виде двух конденсаторов. Эти три периодических напряжения постоянного тока присутствуют между выходными клеммами K3-K8 трех соответствующих выпрямителей. Каждое из этих периодических напряжений постоянного тока сдвинуто по фазе относительно двух других периодических напряжений постоянного тока. Первая светодиодная цепочка LS1 подключена между выходными клеммами K3 и K4 выпрямителя Rect1. Вторая светодиодная цепочка LS2 подключена между выходными клеммами K5 и K6 выпрямителя Rect2. Третья светодиодная цепочка LS3 подключена между выходными клеммами K7 и K8 выпрямителя Rect3. Каждая из светодиодных цепочек LS1, LS2 и LS3 распределена по двум из трех ячеек Comp1, Comp2 и Comp3, поскольку первая часть СИД присутствует в ячейке, и остальные СИД присутствуют в другой ячейке. Все ячейки содержат одинаковое количество СИД и поэтому имеют одинаковый световой выход в ходе эксплуатации светодиодной лампы. Лампы с тремя ячейками обычно имеют более хорошую характеристику всенаправленного распределения генерируемого света. Использование трех сдвинутых по фазе токов через три соответствующие светодиодные цепочки, в общем случае, обеспечивает интенсивность света, которая меньше изменяется со временем, чем в случае, когда свет генерируется только двумя светодиодными цепочками.
На фиг. 4 также схематически показано распределение трех светодиодных цепочек по трем ячейкам светодиодной лампы. Светодиодные цепочки получают питание от схемы, показанной на фиг. 3A. Каждая из светодиодных цепочек неравномерно распределена по трем ячейкам, поскольку каждая светодиодная цепочка содержит 8 СИД, первые три из которых содержатся в первой ячейке, вторые три - во второй ячейке и два оставшихся - в третьей ячейке. Каждая из трех ячеек содержит одинаковое количество СИД, так что суммарное количество СИД, содержащихся в трех светодиодных цепочках, равномерно распределено по трем ячейкам.
На фиг. 5 схематически показано распределение двух светодиодных цепочек по двум ячейкам светодиодной лампы. Аналогично фиг. 1, на каждую светодиодную цепочку подается периодическое напряжение постоянного тока. Два периодических напряжения постоянного тока сдвинуты по фазе относительно друг друга. В каждой светодиодной цепочке часть СИД присутствует в первой ячейке и остальные присутствуют во второй ячейке. Из суммарного количества СИД, содержащихся в двух цепочках, в первой ячейке присутствует больше СИД, чем во второй ячейке. В результате световой выход первой ячейки в ходе эксплуатации больше, чем у второй ячейки. Однако, поскольку каждая ячейка содержит СИД, принадлежащие обеим светодиодным цепочкам, стробоскопические дефекты в значительной степени подавляются. Свет, генерируемый в первой ячейке, можно, например, использовать, для освещения стола, а свет, генерируемый во второй ячейке, можно использовать для освещения окружения стола.
На фиг. 6 показаны две светодиодные цепочки, распределенные по двум ячейкам. Две светодиодные цепочки получают питание, как показано на фиг. 1 или фиг. 5. По меньшей мере, часть СИД, содержащихся во второй цепочке, подключена параллельно. В случае, когда эта вторая цепочка подключена к выходным клеммам выпрямителя, показанного на фиг. 1, который имеет конденсатор, подключенный к его входной клемме, и другая цепочка подключена к выходным клеммам другого выпрямителя, рабочий цикл емкостного тока возрастает, поскольку падение напряжения на первой цепочке оказывается ниже, чем в случае, когда все СИД соединены последовательно. В результате напряжение на конденсаторе увеличивается, и поэтому фазовый сдвиг между токами, текущими через две цепочки, также увеличивается.