СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Область техники
Полезная модель относится к приборостроению и может быть использовано в схемах питания светодиодных осветительных устройств.
Известный уровень техники
Работу светодиодов в качестве осветительного прибора обеспечивает преобразователь электрической энергии (далее драйвер). Одним из требований к драйверу является обеспечение выходного напряжения и тока без пульсаций (в идеальном случае) или с минимальными пульсациями, так как пульсации выходного тока приводят к пульсациям светового потока осветительного прибора, что отрицательно влияет на работоспособность персонала, использующего светильник для освещения рабочего места.
Для различных рабочих профессий требования к пульсациям светового потока значительно отличаются. Самые высокие требования предъявляются к светильникам, используемым в офисах, оборудованных компьютерной техникой, и для освещения иных рабочих мест, где необходимо высокое зрительное напряжение для выполнения профессиональных обязанностей.
Известно решение, в котором снижение пульсаций освещенности реализуется фильтрацией пульсаций тока драйвера с помощью накопительных емкостей (Архипов А.Е. и др., «Полупроводниковая светотехника» №5, 2011, с.70-72).
Однако величина накопительной емкости и ее габаритные размеры для многих применений светильников становится препятствием для использования. Вторым недостатком такого решения является невысокая долговечность относительно недорогой емкости, в качестве которой обычно используют электролитический конденсатор.
Тем не менее, производители драйверов для обеспечения необходимого уровня пульсаций напряжения и тока используют в качестве выходного фильтра, в основном, электролитический конденсатор (Г.Бандура «Высокоэффективный источник питания мощностью 150 Вт с корректором коэффициента мощности для уличного светодиодного светильника», «Полупроводниковая светотехника» №2, 2009, с.28-31; А..Е.Архипова и др. «Источники питания светодиодов», «Полупроводниковая светотехника» №5, 2010, с.51-52; А.Щерба «Особенности применения нового стабилизатора тока МР4000 для питания мощных светодиодов», «Полупроводниковая светильника» №6, 2011, с.32-34).
Известен светодиодный источник света, содержащий преобразователь напряжения питающей сети и группу источников излучения, подключенных к выходам преобразователя (патент RU 113329 U1, МПК F21K 2/00, опубликован 10.02.2012).
Все указанные известные технические решения обеспечения светодиодов стабилизированным напряжением и током основаны на использовании конденсаторов в качестве элементов фильтра пульсаций со всеми перечисленными выше недостатками.
В качестве ближайшего аналога принято решение по патенту RU 113329.
Техническим результатом полезной модели является снижение величины пульсации светового потока и повышение срока службы осветительного устройства.
Раскрытие полезной модели.
В полезной модели питание светодиодов предлагается осуществлять постоянным напряжением, содержащим пульсации с драйвера и уменьшать пульсации с помощью встроенного последовательно в цепь питания светодиодов генератора переменного синхронного и синфазного напряжения с амплитудой равной или меньшей амплитуде пульсаций драйвера. В этом случае, несмотря на наличие пульсаций первичного напряжения питания драйвера, к цепочке светодиодов будет приложено напряжение определяемое разницей напряжений драйвера и генератора. Так как амплитуда пульсаций драйвера близка к амплитуде напряжения генератора и эти напряжения находятся в одной фазе, то результирующая пульсация уменьшится до минимально необходимой величины.
Сущность полезной модели характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:
Светодиодный светильник, содержащий преобразователь напряжения питающей сети и группу источников излучения, подключенных к выходам преобразователя, отличающийся тем, что последовательно с группой источников излучения и отрицательным выходом преобразователя включен регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом операционного усилителя, первый вход которого соединен с отрицательным полюсом группы источников света, а второй со средней точкой последовательно соединенных резистора и конденсатора, второй электрод которого соединен с положительным выходом преобразователя, а второй электрод резистора соединен с отрицательным выходом преобразователя напряжения, при этом параллельно резистору подключен диод, анод которого соединен с отрицательным выходом преобразователя напряжения.
В качестве регулирующего элемента в светодиодном светильнике может быть использован транзистор.
Краткое описание чертежей
Вариант полезной модели иллюстрируется чертежом.
На чертеже показан преобразователь напряжения 1, который нагружен на цепочку светодиодов D1…DN 2. Последовательно со светодиодами 2 включен регулирующий элемент 3, выполненный в виде транзистора. На управляющий вход транзистора 3 подают напряжение с выхода операционного усилителя 4. На первый вход операционного усилителя 4 подается напряжение с выхода транзистора 3, а на второй вход - со средней точки последовательно соединенных конденсатора C и резистора R, параллельно к которому подключен диод D. Такое соединение C, R и D обеспечивает выделение переменной составляющей выходного напряжения драйвера в точке соединения этих элементов. Операционный усилитель 4 совместно с транзистором 3 обеспечивают поддержание одинакового напряжения на входах операционного усилителя поз.4. Таким образом, на отрицательном полюсе светодиодной цепочки формируется переменное напряжение той же амплитуды и фазы, которое присутствует на выходе драйвера, что исключает протекание переменного тока через светодиоды 2 или уменьшает его значение.
Осуществление полезной модели
Полезная модель реализована в офисном светильнике, содержащем 32 светодиода и драйвер PSL 50, обеспечивающий напряжение питания светодиодов порядка 110 вольт. Установка дополнительных радиоэлектронных элементов снижает уровень пульсаций напряжения до 0,7-0,9 вольт. Такой уровень пульсаций в 5 раз ниже минимально допустимого нормативными документами уровня для офисных светильников. Полностью исключить пульсации напряжения схемы не возможно из-за неидеальной характеристики диода и погрешностей элементов схемы.