СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к устройствам для освещения промышленных предприятий, территорий заводских комплексов, уличного освещения, внутреннего освещения помещений организаций и других подобных объектов.
Известен светильник светодиодный промышленный, содержащий корпус, светодиодные кластеры, блок питания, включающий AC/DC преобразователь с токовым выходом, управляющий выход, позистор и резистор, при этом управляющий выход блока питания снабжен дополнительным резистором, подключенным параллельно позистору, один вывод которого подключен к токовому выходу блока питания, а второй вывод подключен на вход блока питания (патент RU №112342, MПK F21S 13/00, 10.01.2012).
Основными недостатками известного светильника являются низкие показатели надежности, энергоэффективности и экономичности, а также невысокий срок службы из-за использования в качестве блока питания электронного AC/DC преобразователя с токовым выходом.
Наиболее близким техническим решением является светильник светодиодный, содержащий группу последовательно соединенных светодиодов, подключенных параллельно к электролитическому конденсатору, сглаживающему пульсации напряжения, параллельно подсоединенному, через первый токоограничивающий резистор, к диодному выпрямителю. Вход диодного выпрямителя подсоединен параллельно к дополнительному конденсатору. Выпрямитель подсоединен последовательно к конденсатору, задающему рабочий ток (токостабилизирующему конденсатору), параллельно которому подключен разрядный резистор, и, вместе со вторым токоограничивающим резистором, они последовательно подключены в сеть переменного тока (патент RU №95214, МПК Н05В 37/00, 10.06.2010).
Недостатком светильника является наличие во входной и выходной цепях схемы питания светодиодов первого и второго токоограничивающих резисторов, снижающих светоотдачу и ограничивающих мощность светодиодных промышленных светильников, а также повышающих уровень пульсаций светового потока вследствие увеличения постоянной времени заряда электролитического конденсатора.
Кроме этого, наличие одного светодиодного модуля, в виде группы последовательно соединенных светодиодов, существенно снижает надежность и срок службы работы светильника.
Задачей полезной модели является повышение мощности, надежности и срока службы светильника светодиодного промышленного, обеспечение стабильности светового потока и коэффициента пульсации освещенности не выше предельного нормативного значения при наличии отклонения напряжения сети промышленной частоты от номинального и наличии высоковольтных импульсных помех.
Технический результат достигается тем, что в светильник светодиодный промышленный, содержащий первую группу последовательно соединенных светодиодов, подключенных параллельно к первому электролитическому конденсатору, сглаживающему пульсации напряжения, подсоединенному к первому диодному выпрямителю, который подсоединен последовательно к токостабилизирующему конденсатору, при этом токостабилизирующий конденсатор с подключенным параллельно ему разрядным резистором последовательно подключен в сеть переменного тока, согласно нашему предложению, дополнительно введены N диодных выпрямителей, N электролитических конденсаторов, N групп последовательно соединенных светодиодов и варистор, при этом каждый N-ный диодный выпрямитель последовательно подключен к токостабилизирующему конденсатору, каждый N-ный электролитический конденсатор параллельно подсоединен к соответствующему N-ному диодному выпрямителю и к соответствующей N-ной группе последовательно соединенных светодиодов, причем первая группа последовательно соединенных светодиодов и каждая N-ная группа последовательно соединенных светодиодов снабжены соответствующей n-ной дополнительной группой последовательно соединенных светодиодов с возможностью образования светодиодных кластеров, а в сеть переменного тока светильник подключен при помощи варистора. Первая группа последовательно соединенных светодиодов и каждая N-ная группа последовательно соединенных светодиодов параллельно подключены к соответствующей n-ной дополнительной группе последовательно соединенных светодиодов с возможностью образования светодиодных кластеров.
Таким образом, технический результат достигается тем, что через один токостабилизирующий конденсатор осуществляется питание нескольких светодиодный кластеров. Это способствует повышению надежности работы светодиодного промышленного светильника, уменьшению коэффициента пульсаций освещенности и стабилизации светового потока при полном или частичном выходе из строя одной или нескольких групп последовательно соединенных светодиодов (модулей) любого светодиодного кластера.
На чертеже представлена схема предлагаемого светильника светодиодного промышленного.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - первая группа последовательно соединенных светодиодов,
2 - вторая группа последовательно соединенных светодиодов,
3 - третья группа последовательно соединенных светодиодов,
4 - первый электролитический конденсатор,
5 - второй электролитический конденсатор,
6 - третий электролитический конденсатор,
7 - первый диодный выпрямитель,
8 - второй диодный выпрямитель,
9 - третий диодный выпрямитель,
10 - токостабилизирующий конденсатор,
11 - разрядный резистор,
12 - варистор,
13 - первая дополнительная группа последовательно соединенных светодиодов,
14 - вторая дополнительная группа последовательно соединенных светодиодов,
15 - третья дополнительная группа последовательно соединенных светодиодов.
I - первый светодиодный кластер,
II - второй светодиодный кластер,
III - третий светодиодный кластер.
Пример конкретного выполнения.
Светодиодный промышленный светильник содержит первую группу 1 последовательно соединенных светодиодов, подключенных параллельно к первому электролитическому конденсатору 4, сглаживающему пульсации напряжения. Первый электролитический конденсатор 4 подсоединен к первому диодному выпрямителю 7, который, в свою очередь, последовательно подсоединен к токостабилизирующему конденсатору 10. Токостабилизирующий конденсатор 10 с подключенным параллельно ему разрядным резистором 11 последовательно подключен в сеть переменного тока.
В описываемом примере конкретного выполнения, предлагаемого светодиодного промышленного светильника, отличием является то, что в него дополнительно введены второй 8 и третий 9 диодные выпрямители, второй 5 и третий 6 электролитические конденсаторы, вторая 2 и третья 3 группы последовательно соединенных светодиодов, и варистор 12.
Второй 8 и третий 9 диодные выпрямители последовательно подключены к токостабилизирующему конденсатору 10.
Второй 5 и третий 6 электролитические конденсаторы параллельно подсоединены соответственно ко второму 8 и третьему 9 диодным выпрямителям.
Второй 5 и третий 6 электролитические конденсаторы параллельно подсоединены соответственно ко второй 2 и третьей 3 группам последовательно соединенных светодиодов
Первая 1, вторая 2 и третья 3 группы последовательно соединенных светодиодов снабжены соответственно первой 13, второй 14 и третьей 15 дополнительными группами последовательно соединенных светодиодов с возможностью образования соответственно первого I, второго II и третьего III светодиодных кластеров.
В сеть переменного тока светильник подключен при помощи варистора 12.
Первая 1, вторая 2 и третья 3 группы последовательно соединенных светодиодов параллельно подключены соответственно к первой 13, второй 14 и третьей 15 дополнительным группам последовательно соединенных светодиодов с возможностью образования соответственно первого I, второго II и третьего III светодиодных кластеров.
Светодиодный промышленный светильник, изображенный на чертеже, работает следующим образом.
Напряжение сети через токостабилизирующий конденсатор 10 поступает на первый 7, второй 8, третий 9 диодные выпрямители, к выходу которых параллельно подключены соответственно первый 4, второй 5, третий 6 электролитические конденсаторы, обеспечивающие сглаживание пульсирующего напряжения, и первый I, второй II, третий III светодиодные кластеры.
Для обеспечения удовлетворительной стабилизации светового потока емкостное сопротивление токостабилизирующего конденсатора 10 выбирается больше суммарного сопротивления первого I, второго II и третьего III светодиодных кластеров и в соответствии с требуемым уровнем мощности светильника. Уровень коэффициента пульсаций в соответствии с требованием СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 прежде всего обеспечивается выбором соответствующего значения емкости первого 4, второго 5 и третьего 6 электролитических конденсаторов, сглаживающих пульсирующее напряжение. Дополнительное сглаживание пульсирующего напряжения может быть обеспечено за счет увеличения количества светодиодов в группах последовательно соединенных светодиодов (модулях) или уменьшения числа модулей в каждом светодиодном кластере. Резистор 11, параллельно подключенный к токостабилизирующему конденсатору 10, предназначен для предотвращения умножения напряжения питания в момент включения светильника и ускоренного разряда конденсатора 10 после выключения светильника. При превышении напряжения промышленной частоты номинального значения начинает несколько повышаться напряжение на первом 4, втором 5 и третьем 6 электролитических конденсаторах. Это приводит к мгновенному открыванию светодиодов в первом I, втором II и третьем III светодиодных кластерах, снижению их сопротивления и, таким образом, к большему падению напряжения на токостабилизирующем конденсаторе 10. По мере повышения температуры окружающей среды происходит автоматическое снижение рабочего тока в цепи «токостабилизирующий конденсатор - кластеры» за счет увеличения падения напряжения на токостабилизирующем конденсаторе 10. Высокочастотные помехи не вызывают выхода из строя первого I, второго II и третьего III светодиодных кластеров, так как с одной стороны, имеется определенная стабилизация тока, а с другой стороны светодиоды выдерживают 5-10 кратные импульсные и кратковременные токовые перегрузки. В зависимости от степени превышения сопротивления токостабилизирующего конденсатора 10 над сопротивлением первого I, второго II и третьего III светодиодных кластеров и уровня сглаживания пульсации выпрямленного напряжения медленные колебания напряжения сети на величину, равную ±10%, вызывают изменение светового потока на величину, равную лишь ±2-8%. Такие уровни колебания светового потока вполне допустимы, поскольку не воспринимаются зрением.
Таким образом, исключение из светильника сложного многоэлементного электронного стабилизатора тока (драйвера) позволяет его удешевить, повысить энергоэффективность, надежность и срок его службы, а отсутствие в схеме питания предлагаемого светильника ограничительных резисторов и применение ряда светодиодных кластеров, вместо одного модуля, питаемых через один токостабилизирующий конденсатор, позволяют повысить энергоэффективность, световой поток, обеспечить возможность достижения большой мощности светильника и снижения коэффициента пульсации до санитарных норм за счет уменьшения постоянной времени заряда сглаживающего электролитического конденсатора и увеличения постоянной времени его разряда. Бросок силы тока в момент подачи напряжения сети непосредственно в светодиодном кластере отсутствует, так как напряжение на светодиодах и сила тока, отставая от силы пусковоготока, экспоненциально приближаются к рабочим значениям. Поэтому отсутствует необходимость в параллельном подключении дополнительного конденсатора к входу диодного выпрямителя. Отклонение напряжения сети от номинального успешно отрабатывается системой «токостабилизирующий конденсатор - кластеры», обеспечивая стабильность светового потока.
Значительные кратковременные отклонения сетевого напряжения импульсного характера от номинального не представляют опасности для светильника, так как, с одной стороны, светодиодный кластер выдерживает кратковременные 5-10 кратные токовые перегрузки, а с другой стороны, проявляется токостабилизирущее действие системы «токостабилизирующий конденсатор - кластеры». В схеме питания, для устранения влияния высоковольтных всплесков в сети, предусматривается варистор.
Использование предлагаемой полезной модели позволит повысить мощность, надежность, срок службы, световой поток, энергоэффективность (светоотдачу), экономичность светодиодного промышленного светильника, обеспечить стабильность светового потока при выходе из строя одного из модулей и коэффициент пульсации освещенности меньше нормативного значения, при этом его схема питания позволяет обеспечить работоспособность при наличии отклонений напряжения сети промышленной частоты в широких пределах и высоковольтных импульсных помех.