СВЕТИЛЬНИК
LAMP

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к области энергосберегающих технологий, в частности при экономии электроэнергии, используемой для освещения магистралей, улиц, дорог, площадей, мостов, тоннелей, дворов, складов, производств и т.д.
Уровень техники.
Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащее параллельно-последовательные цепочки светодиодов и электронный преобразователь питающей сети с емкостным фильтром, которые подключены в сеть переменного тока (описание изобретения к патенту РФ №2151473, МПК 7 H05B 37/00, F21S 4/00,1998 г., опубликовано 2000.06.20).
Известно осветительное устройство или источник света, основанный на действии светодиодов, содержащий светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь, с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов (заявка на изобретение №2005119149, МПК H05B 33/02, 2003, опубликовано 2006.01.20).
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения является светильник, содержащий светодиодные группы, соединенные последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью подачи на светодиоды стабилизированного тока и с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, входящих в состав каждой из указанных светодиодных групп (заявка на изобретение №2006141582, МПК H05B 33/02, F21S 4/00, 2006, опубликовано 2007.12.20).
К недостаткам известных технических решений как аналога, так и прототипа, относятся возможность перегрева светодиодов при эксплуатации и их низкая эксплуатационная надежность.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности при эксплуатации светильника с нестабильными сетями (электрическими сетями с частыми перепадами напряжения), защита от внешних воздействий, улучшение теплоотвода и повышение экономии электроэнергии.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении данного изобретения, заключается в исключении при работе светильника стробоскопического эффекта, обеспечении стабильности силы света во всем диапазоне питающих напряжений, обеспечении устойчивости к вибрациям, несанкционированным воздействиям, обеспечении стабильной работы в широком диапазоне рабочих температур и питающих напряжений, при маленьком времени выхода на режим (не более 1 секунды), высоком уровне защиты от внешних воздействий.
Сущность изобретения - светильника, содержащего светодиодные группы, соединенные последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, входящих в состав каждой из указанных светодиодных групп, состоит в том, что светодиоды установлены на печатной плате с подложкой из стеклотекстолита или алюминия, которая закреплена на корпусе светильника путем вальцевания или ее прижатия к поверхности корпуса светильника с загибом краев корпуса, при этом корпус светильника выполнен из металла, выполняющего также роль радиатора, импульсный блок питания установлен на печатной плате и содержит электронный самовосстанавливающийся токовый предохранитель, двухполупериодный выпрямитель, импульсный преобразователь напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп, в состав которого входит датчик температуры на основе терморезистора, который нагревается за счет конвекционных потоков воздуха внутри корпуса, датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и датчик движения, реагирующий на движение субъектов, находящихся в зоне освещения светильника, выполненный на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей и подключенный к питающей сети переменного или постоянного тока, причем датчик движения электрически соединен с датчиком автоматического включения-выключения светильника, с возможностью управления работой последнего.
В качестве материала корпуса светильника может быть использован сплав алюминия.
Корпус светильника может быть выполнен путем экструзии.
Светодиодные группы могут образовывать блоки, размещенные под углом 0-60 градусов по отношению друг к другу.
Светодиодные группы могут образовывать блоки, размещенные симметрично относительно вертикальной оси.
Светодиодные группы могут образовывать блоки, размещенные несимметрично относительно вертикальной оси.
Датчик автоматического включения-выключения светильника может быть выполнен на основе фототранзистора.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема светильника, где:
1 - корпус радиатор,
2 - светодиодные группы,
3 - печатные платы с подложкой из стеклотекстолита или алюминия,
4 - импульсный блок питания, установленный на печатной плате,
5 - датчик температуры на основе терморезистора.
Светильник может быть осуществлен с реализацией указанного назначения следующим образом. Светильник содержит корпус-радиатор 1, который выполнен путем экструзии из алюминиевого сплава, например АД-31. Внешняя поверхность корпуса используется в качестве рабочей поверхности радиатора для отвода тепла от светодиодных групп 2. Светодиодные группы 2 представляют собой печатные платы 3 с подложкой из стеклотекстолита или алюминия, которые наиболее технологичны в изготовлении и в обработке.
Основными задачами корпуса-радиатора 1 являются эффективный отвод тепла от светодиодных групп 2 и защита от внешних воздействий. Для эффективного отвода тепла от светодиодных групп 2 применена технология вальцевания или прижатия печатной платы 3 к полукруглой поверхности корпуса 1 путем изгиба краев корпуса. Такой способ крепления печатных плат 3 позволяет получить максимально возможную степень передачи тепла в отличие от широко известных способов прикручивания или заклепывания. За счет незначительной деформации печатной платы 3 на полукруглой поверхности корпуса 1 происходят прижатие к центральной части полукруга и эффективная передача тепла.
Одним из серьезных требований производителей светодиодов к режимам использования светодиодов является максимально возможный уровень температуры их нагрева, который лимитируется. В процессе использования светильника может возникнуть ситуация, при которой помимо нагрева от светодиодных блоков 2 на светильник будут воздействовать и другие источники тепла. Это может быть солнце или какие-либо электронагревательные приборы. Для предотвращения перегрева светильника в таких ситуациях применена система ограничения температуры путем снижения тока в светодиодных группах 2 при достижении определенной температуры. Снижение тока и яркости происходит плавно и «на глаз» совершенно незаметно. Датчик температуры 5 входит в состав импульсного блока питания 4, установленного на печатной плате, и не имеет непосредственного контакта с корпусом-радиатором 1. Датчик температуры 5 нагревается за счет конвекционных потоков внутри корпуса 1. Такой способ измерения температуры применен благодаря большой инертности корпуса, т.к. прогрев воздуха внутри корпуса происходит с незначительным запаздыванием.
Для получения высокой надежности при эксплуатации светильника с нестабильными сетями (электрическими сетями с частыми перепадами напряжения) в импульсном блоке питания 4 применен электронный токовый самовосстанавливающийся предохранитель. Данный предохранитель срабатывает при кратковременных превышениях входного напряжения, которые могут вывести светильник из строя, либо перегрузках в цепях светодиодов, а при следующем включении светильник вновь будет работать и никакого вмешательства человека не потребуется.
Кроме того, импульсный блок питания 4 содержит двухполупериодный выпрямитель и импульсный преобразователь напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп 2, в состав которого входит вышеупомянутый датчик температуры 5. Импульсное преобразование производится на частотах от 20 до 300 килогерц. Применение блока питания 4 на таких частотах обусловлено получением более высокого КПД при меньших размерах блока.
Для получения высокой экономии электроэнергии в светильнике может применяться, по меньшей мере, один датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и, по меньшей мере, один датчик движения, реагирующий на движение субъекта, находящегося в зоне освещения светильника, которые входят в состав преобразователя напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп 2. Датчик автоматического включения-выключения светильника не разрешает светильнику светить в светлое время суток. В темное время суток, когда датчик автоматического включения-выключения светильника разрешает работу светильника, дополнительную экономию можно получить за счет датчика движения. Датчик движения может быть выполнен на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей. Датчик движения подключается к питающей сети переменного или постоянного тока.
Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к питающей сети переменного тока входное напряжение поступает на вход импульсного блока питания 4, питающего соответственно группы светодиодов 2. Затем напряжение через электронный самовосстанавливающийся токовый предохранитель, двухполупериодный выпрямитель и импульсный преобразователь напряжения преобразуется в стабилизированный ток, после чего стабилизированный ток поступает в группу светодиодов 2, обеспечивая их свечение. Также импульсный блок питания 4, установленный на печатной плате, содержит датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и датчика движения, который управляет яркостью свечения светильника. Датчик автоматического включения-выключения светильника и датчик движения работают следующим образом. В ночное время суток до тех пор, пока не сработает датчик движения, светильник светит на 10-30% от номинальной яркости. При появлении движения в зоне видимости датчика движения датчик автоматического включения-выключения светильника плавно поднимает яркость до 100%. Такой алгоритм работы позволяет получить до 90% экономии электроэнергии.