ИСТОЧНИК СВЕТА СВЕТОДИОДНЫЙ

Заявляемая полезная модель относится к электрическим источникам света, а именно к электрическим схемам источников света на светоизлучающих диодах (светодиодах).
Среди светодиодных источников света известен, например, источник по патенту РФ на полезную модель №93611 (МПК Н05В 37/00, апрель 2010 г. [1]), характеризующийся тем, что он содержит выпрямительный диодный мост, параллельно которому подключен емкостный фильтр, выход которого подключен ко входу понижающего преобразователя напряжения, выполненного в виде трехвыводного стабилизатора положительного напряжения, например в виде микросхемы LM317T или ее аналогов, а выход преобразователя напряжения через элемент для управления подачи энергии последовательно соединен, по меньшей мере, с одним светодиодом, при этом регулирующий вход преобразователя напряжения подключен между элементом для управления подачи энергии и светодиодом.
Недостатком указанного устройства является наличие емкостного фильтра, приводящего к увеличению времени включения и выключения источника света относительно момента включения и выключения питания. Другим недостатком является произвольность включения светодиодов, что в случае наличия нескольких параллельно включенных светодиодов или светодиодных цепочек благодаря различию электрических параметров светодиодов может приводить к разному току, проходящему по разным упомянутым цепочкам, и, следовательно, к разному свечению светодиодов. Произвольный выбор количества светодиодов может приводить к большому падению напряжения на понижающем преобразователе напряжения, что будет приводить к снижению КПД источника света и повышенному нагреву упомянутого преобразователя.
Указанный светодиодный источник света является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение возможности использования источника света в системах, чувствительных к времени включения и выключения относительно момента подачи питания с одновременным обеспечением повышения КПД источника света.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью является снижение времени включения и выключения источника света относительно момента подачи питания, повышение КПД и снижение рабочей температуры.
Сущность полезной модели состоит в том, что источник света светодиодный содержит выпрямительный диодный мост, к выходу которого подключены светодиоды, последовательно которым подключен стабилизатор тока. При этом стабилизатор тока содержит стабилизатор напряжения, выход которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого является выходом стабилизатора тока и соединен с управляющим входом упомянутого стабилизатора напряжения. При этом 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.
пит
ст min
LED
пит
ст max
LED
Целесообразно выбирать количество светодиодов N таким, чтобы оно было максимальным целым числом из диапазона (U-U)/U>N>(U-U)/U.
Стабилизатор тока может быть подключен в разрыв последовательной цепи между любой парой смежных светодиодов.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
На фигурах 1 и 2 показаны примеры электрической схемы заявляемого источника света.
Источник света светодиодный (фиг.1) содержит выпрямительный диодный мост 1, полюсы питания которого предназначены для соединения с источником питания, преимущественно переменного тока, а полюсы нагрузки соединены с последовательно соединенными стабилизатором тока 2 и N одинаковыми светодиодами 3.
Стабилизатор тока 2 содержит полюсы входа и выхода. Стабилизатор тока выполнен в виде стабилизатора напряжения 4, вход которого является полюсом входа стабилизатора тока 2, а выход соединен через резистор 5 с полюсом выхода стабилизатора тока 1. При этом регулирующий вход стабилизатора напряжения 4 подключен к полюсу выхода стабилизатора тока 2.
Количество N светодиодов 3 определяется таким, чтобы оно было целым числом 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.
Целесообразно количество N светодиодов 3 выбирать как можно большим числом из указанного выше диапазона.
Пример конкретного выполнения.
Пример 1.
пит
1/2
Пример относится к источнику света для включения в электрическую сеть общего пользования переменного напряжения 220 В. Пиковое напряжение в указанной сети U=220*2≈310 В.
ст min
ст max
Стабилизатор напряжения 4 выполнен в виде микросхемы КР142ЕН12 (Журнал РАДИО N 8. 1993 г. с.41-42 [2]) или микросхемы LM317 производства компании National Semiconductor Corporation (www.national.com [3]) с рабочим падением напряжения от U=3 В до U=40 В.
LED
Светодиоды 3 выполнены в виде светодиодов EZ400 производства компании Cree Inc., г.Дарем, Англия (www.cree.com [4]) с рабочим напряжением U=3 В.
Количество N светодиодов 3 выбирается из диапазона
(310-40)/3=90<N<(310-3)/3=102.
Пример 2.
С целью упрощения схемы разводки печатной платы источника света стабилизатор тока 2 включен в разрыв последовательной цепи светодиодов 3 между любой парой светодиодов 3 (фиг.2).
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Заявляемый источник света светодиодный работает следующим образом. При подаче питания на полюсы питания выпрямительного диодного моста 1 на его полюсах нагрузки возникает ток одного направления. При этом стабилизатор тока 2 стремится поддерживать постоянным протекающий по цепи ток, что приводит к постоянному свечению светодиодов 3. Отсутствие в схеме заявляемого источника света емкостных фильтров обеспечивает быстрое включение и выключение светодиодов относительно момента подачи питания.
При подаче переменного напряжения на полюсы питания на практике величина тока, протекающего в цепи светодиодов 3, стабилизируется не в каждый момент времени, а только тогда, когда падение напряжения на стабилизаторе тока 2 входит в его рабочий диапазон таких напряжений. Это приводит к миганию светодиодов 3. Скважность такого мигания тем меньше, чем меньше время, в течение которого падение напряжения на стабилизаторе тока 2 меньше минимально допустимого значения такого напряжения. Указанное достигается либо увеличением рабочего падения напряжения на стабилизаторе тока 2, либо выбором стабилизатора тока 2 с малым значением нижней границы рабочего напряжения. Однако, первый вариант, связанный с увеличением падения напряжения на стабилизаторе тока 2, ведет к повышению рабочей температуры источника света. Авторами установлено, что оптимальным является расчет источника света таким образом, чтобы рабочее падение напряжения на стабилизаторе тока не превышало 25% его максимального значения.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: «снижение времени включения и выключения источника света относительно момента подачи питания, повышение КПД и снижение рабочей температуры» достигается за счет того, что источник света светодиодный содержит выпрямительный диодный мост, к выходу которого подключены светодиоды, последовательно которым подключен стабилизатор тока. При этом стабилизатор тока содержит стабилизатор напряжения, выход которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого является выходом стабилизатора тока и соединен с управляющим входом упомянутого стабилизатора напряжения. При этом 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.
Заявляемый источник света светодиодный реализован с применением промышленно выпускаемых устройств, может быть собран на любом электротехническом предприятии и найдет широкое применение в области электрических источников света.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ на полезную модель №93611, МПК Н05В 37/00, апрель 2010 г.
2. Журнал РАДИО N 8. 1993 г. с.41-42.
3. Интернет-ресурс www.national.com.
4. Интернет-ресурс www.cree.com.