УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ СВЕТОДИОДОВ (ГРУПП СВЕТОДИОДОВ)

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах иллюминации, например, в елочных гирляндах, в медицинских аппаратах для фототерапии и ДР.
Известно устройство, содержащее плюсовую (первую) и общую (вторую) шины питания, блок управления, транзисторы в количестве, которое равно количеству светодиодов, при этом коллекторы всех транзисторов соединены с одной из шин питания, а к эмиттеру каждого транзистора через токоограничивающий резистор подсоединен анодный (катодный) вывод соответствующего светодиода, а все катодные (анодные) выводы светодиодов подсоединены к другой шине питания / Быстров Ю. А., Галунов А. П., Персианов Г. М. Сто схем с индикаторами. - М.: Радио и связь, 1990, стр. 13-15/.
Недостатком такого устройства является, во первых, то, что для обеспечения протекания заданного тока через каждый светодиод необходимо, чтобы сопротивление токоограничи-вающего резистора было значительно больше сопротивления соответствующего светодиода. Это приводит к существенному снижению эффективности использования источника питания, а значит к увеличению его габаритов и массы. Во вторых, не представляется возможным использовать в качестве источника питания генератор тока, что повысило бы эффективность использования источника питания, т. к. при одновременном включении всех светодиодов становится существенным разброс тока между светодиодами из-за разброса падения напряжения на них при заданном токе, особенно при использовании светодиодов с различными длинами волн излучения.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное решение, состоит в обеспечении при использовании в качестве источника питания генератора тока (стабилизатора тока) одинаковой величины тока, протекающего через каждый светодиод (группу светодиодов) как при включении всех светодиодов (групп светодиодов) одновременно, так и при включении любого одного светодиода (группы светодиодов) при эффективном использовании источника питания.
Технический результат достигается тем, что в устройство коммутации светодиодов (групп светодиодов), содержащее первую и вторую шины питания, блок управления, введены первая и вторая группы ключей по (п-1) ключей в каждой (n - количество коммутируемых светодиодов (групп светодиодов)), причем первые силовые выводы ключей первой группы соединены с первой шиной питания, вторые силовые выводы ключей второй группы соединены со второй шиной питания, второй силовой вывод каждого ключа первой
группы соединен с первым силовым выводом соответствующего ключа второй группы и эти соединения совместно с первой и второй шинами питания являются точками подсоединения указанных светодиодов (групп светодиодов), а управляющие выводы ключей обеих групп подсоединены к выходам блока управления таким образом, что в любой момент времени может быть открыт только или первый ключ второй группы, или (п-1)-й ключ первой группы, или соответственно одна из пар ключей: первый ключ первой группы и второй ключ второй группы, второй ключ первой группы и третий ключ второй группы, ... (п-2)-й ключ первой группы и (п-1)-й ключ второй группы, или все ключи первой и второй групп могут быть закрыты. В предлагаемом устройстве коммутации светодиодов (групп светодиодов) ключи первой и второй групп выполнены на транзисторах одного типа проводимости.
Далее полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства коммутации светодиодов (групп светодиодов).
На фиг.2 приведена электрическая схема одного из возможных вариантов исполнения устройства коммутации светодиодов, когда ключи первой и второй групп выполнены на транзисторах одного типа проводимости: n-ρ-n.
Устройство коммутации светодиодов (групп светодиодов) (Фиг.1) содержит первую 1 и вторую 2 шины питания. С первой шиной питания 1 соединены первые силовые выводы 3.1.1, 3.2.1,....3.(n-1).1 ключей 3.1, 3.2,....3.(n-1) первой группы ключей 3. вторые силовые выводы 4.1.2, 4.2.2.,....4.(n-1).2 ключей 4.1, 4.2,....4.(n-1) второй группы ключей 4 соединены со второй шиной питания 2. Вторые силовые выводы 3.1.2, 3.2.2....3.( n-1).2 ключей 3.1, 3.2,....3.(n-1) первой группы ключей 3 соединены соответственно с первыми силовыми выводами 4.1.1, 4.2.1,....4.(n-l).l ключей 4.1, 4.2,....4.(n-1) второй группы ключей 4 и эти соединения совместно с первой 1 и второй 2 шинами питания являются точками подсоединения указанных светодиодов (групп светодиодов) 5.1, 5.2,....5..(n -1), 5.n а управляющие выводы ключей обеих групп подсоединены к выходам блока управления 6 таким образом, что в любой момент времени может быть открыт только или первый ключ 4.1 второй группы ключей 4, или 3.(n-1)-й ключ первой группы ключей 3, или одна из пар ключей: первый ключ 3.1 первой группы ключей 3 и второй ключ 4.2 второй группы ключей 4; второй ключ 3.2 первой группы ключей 3 и третий ключ 4.3 второй группы ключей 4;... 3.(n-2)-й ключ первой группы ключей 3 и 4.(n-1)-й ключ второй группы ключей 4, или все ключи первой 3 и второй 4.групп могут быть закрыты
Устройство коммутации работает следующим образом. При подаче напряжения на первую 1 и вторую 2 шины питания и таком состоянии выходов блока управления 6, при котором все ключи 3.1, 3.2,....3.(n-1) первой группы ключей 3 и все ключи 4.1, 4.2,....4.(n-1) второй группы ключей 4 закрыты, через все свето диоды 5.1, 5.2....5.(n-1), 5.n будет
протекать одинаковый ток. При открытом состоянии ключа 4.1 ток будет протекать только через светодиод 5.1 и ключ 4.1. При открытом состоянии одновременно ключа 3.(n-2) и ключа 4.(n-1) ток будет протекать только через светодиод 5.(n-1), ключ 3.(n-2) и ключ 4.(n-1). При открытом состоянии ключа 3.(n-1) ток будет протекать только через светодиод 5.п и ключ 3.(n-1). При использовании в качестве источника напряжения, подаваемого на первую 1 и вторую 2 шины питания, генератора тока (стабилизатора тока), величина тока, протекающего через каждый светодиод (группу светодиодов) как при включении всех светодиодов (групп светодиодов) одновременно, так и при включении любого одного светодиода (группы светодиодов), будет одинаковой.
Таким образом, в предложенном техническом решении обеспечивается при использовании в качестве источника питания генератора тока (стабилизатора тока) одинаковая величину тока, протекающего через каждый светодиод (группу светодиодов) как при включении всех светодиодов (групп светодиодов) одновременно, так и при включении любого одного светодиода (группы светодиодов) при эффективном использования источника питания
Устройство коммутации светодиодов (групп светодиодов), в котором ключи первой 3 и второй 4 групп выполнены на транзисторах n-ρ-n типа (Фиг.2), содержит плюсовую шину питания 7 (первую шину питания), к которой подсоединены коллекторы транзисторов 9.1,....9.4 первой группы ключей 3, и общую шину питания 8 (вторую шину питания), к которой подсоединены эмиттеры транзисторов 10.1,....10.4 второй группы ключей 4. Эмиттер каждого транзистора первой группы ключей 3 соединен с коллектором соответствующего транзистора второй группы ключей 4, и эти соединения совместно с плюсовой 7 и общей 8 шинами питания являются точками подсоединения светодиодов 11.1,....11.5. Базы транзисторов 9.1, 9.2, 9.3 соединены соответственно с базами транзисторов 10.2, 10.3, 10.4 через соответствующие пары резисторов 12.1-13.2, 12.2-13.3, 12.3-13.4 и подключены к соответствующим выходам счетчика 14, являющегося выходным элементом блока управления 6. К другим выводам счетчика 14 через резисторы 12.4 и 13.1 подключены соответственно базы транзисторов 9.4 и 10.1.
Работа предлагаемого устройства коммутации светодиодов была проверена на макете, коммутирующем 5 светодиодов АЛ 307. Для ключей первой 3 и второй 4 групп были использованы транзисторы КТ 503. В качестве выходного элемента 14 блока управления 6 использовался счетчик К 561 ИЕ 8, тактовые импульсы на вход которого подавались кнопкой. Питание светодиодов осуществлялось от линейного стабилизатора КР 142 ЕН 12, работавшего в режиме стабилизации тока.