Стабилизированный источник питания светодиодных систем освещения

Полезная модель относится к области электротехники, приборостроению и преобразовательной технике и может быть использована при создании стабилизированных источников питания для светодиодных осветителей.
Известен источник питания, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через резистор, а выходные выводы зашунтированы индуктивно-емкостным фильтром, состоящим из конденсатора фильтра, дросселя фильтра и второго конденсатора фильтра, однофазный однотактный инвертор на транзисторе с последовательным коммутирующим дросселем, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы соединены с выходными выводами источника конденсатором и резистором, встречный диод, шунтирующий последовательную цепь, состоящую из выходных выводов и коммутирующего дросселя (Фимиани Сильв. Замена традиционной лампы накаливания / Сильвестро Фимиани // Современная светотехника - 2009. - № 1. - с. 30-31).
Также известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока (патент РФ № 2151473, МПК 7 Н05В 37/00 F21S 4/00, 1998 г. / Басов Ю.Г., Замятин А.Д., Кузнецов В.Д., Сысун В.В. - 98112325/09; заявлено 25.06.1998; опубл. 20.06.2000, Бюл. № 17 - 2 с.).
Недостатками известных технических решений является низкий коэффициент мощности и КПД, отсутствие стабилизации выпрямленного напряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащее выпрямительный диодный мост и цепочки светодиодов (патент РФ № 2151473, МПК 7 Н05В 37/00 F21S 4/00, 1998 г.).
Недостаток данного устройства заключается в низком КПД из-за наличия активной нагрузки, необходимой в качестве балласта. Наличие резистивных цепочек в цепи питания и отсутствие узла стабилизации напряжения светодиодов увеличивает потребление энергии вследствие нагрева, что приводит также к преждевременному тепловому старению светодиодных источников света.
Техническим результатом полезной модели является упрощение схемы при одновременном улучшении эксплуатационных характеристик и срока службы устройства и светодиодов за счет стабилизации выпрямленного напряжения.
Технический результат достигается тем, что стабилизированный источник питания светодиодных систем освещения, содержащий однофазную сеть переменного тока, мостовой двухполупериодный однофазный выпрямитель, на выходе которого включена светодиодная нагрузка, согласно полезной модели имеет емкостной делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов, токоограничивающего и силового конденсаторов и блок стабилизации выходного выпрямленного напряжения, содержащего твердотельное полупроводниковое однофазное реле с выводами для управления по постоянному току и с выводами для силовой цепи переменного тока, маломощный резистор, термистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, который соединен первым своим выводом с одним из выводов для управления по постоянному току блока стабилизации и вторым выводом со вторым выходом двухполупериодного однофазного выпрямителя, а другой из выводов для управления по постоянному току через маломощный резистор сообщен с первым выходом двухполупериодного однофазного выпрямителя и со светодиодной нагрузкой, при этом один из последовательно соединенных конденсаторов емкостного делителя подключен ко второму входу выпрямителя и выводу второго конденсатора, причем один из выводов из двух последовательно соединенных и токоограничивающего конденсаторов подключен к однофазной сети переменного тока, твердотельное реле связано с однофазной цепью переменного тока через один из выводов силовой цепи по переменному току с первым выводом второго конденсатора, а другой вывод силовой цепи по переменному току подключен через силовой конденсатор к электрическому узлу последовательно соединенных конденсаторов емкостного делителя, а двухполупериодный однофазный выпрямитель выполнен на базе диодов Шоттки.
Новизна заявляемой полезной модели заключается в том, что в стабилизированном источнике с целью понижения напряжения для выпрямителя используется неактивное сопротивление или активно-индуктивное, а емкостное, которое не приводит к активным потерям в устройстве, а служит также для компенсации реактивной энергии, что приводит к повышению коэффициента мощности, а также присутствует система стабилизации выпрямленного напряжения с использованием обратной связи по напряжению.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на рисунке 1 представлена принципиальная схема стабилизированного источника питания светодиодного освещения.
Стабилизированный источник питания светодиодных систем освещения содержит однофазную сеть переменного тока 1, мостовой двухполупериодный однофазный выпрямитель 2, на выходе которого включена светодиодная нагрузка 3, отличающийся тем, что имеет емкостной делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов 4 и 5, токоограничивающего 6 и силового 7 конденсаторов и блок стабилизации выходного выпрямленного напряжения, содержащего твердотельное полупроводниковое однофазное реле 8 с выводами для управления по постоянному току 9 и 10 и с выводами для силовой цепи переменного тока 11 и 12, маломощный резистор 13, термистор 14 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, который соединен первым своим выводом с одним из выводов для управления по постоянному току блока стабилизации и вторым выводом со вторым выходом двухполупериодного однофазного выпрямителя, а другой из выводов для управления по постоянному току через маломощный резистор сообщен с первым выходом двухполупериодного однофазного выпрямителя и со светодиодной нагрузкой, при этом один из последовательно соединенных конденсаторов емкостного делителя подключен ко второму входу выпрямителя и выводу второго конденсатора, причем один из выводов из двух последовательно соединенных и токоограничивающего конденсаторов подключен к однофазной сети переменного тока, твердотельное реле связано с однофазной цепью переменного тока через один из выводов силовой цепи по переменному току с первым выводом второго конденсатора, а другой вывод силовой цепи по переменному току подключен через силовой конденсатор к электрическому узлу последовательно соединенных конденсаторов емкостного делителя, а двухполупериодный однофазный выпрямитель выполнен на базе диодов Шоттки.
Стабилизированный источник питания светодиодных систем освещения работает следующим образом.
При подключении источника к сети переменного тока 1 с номинальным напряжением, не превышающим 110% (ГОСТ), работа блока питания осуществляется по следующему алгоритму: ток протекает через конденсаторы емкостного делителя 4-5, причем емкость данных конденсаторов подобрана так, что на выводах конденсатора 5 присутствует напряжение необходимого порядка, которое может регулировать, изменяя, величины емкостей конденсаторов 4-5. С конденсатора 5 уменьшенное напряжение поступает на входы однофазного двухполупериодного выпрямителя, образованного четырьмя диодами Шоттки, которые предназначены для снижения потерь энергии при выпрямлении, через стабилизирующий пусковой ток конденсатора 6, и выпрямленный ток от мостового выпрямителя поступает на группу светодиодов 3. Если напряжение на входе устройства превышает величину 110% номинального напряжения сети 1, то на выходе мостового выпрямителя 2 и на выводах светодиодной цепочки 3 также присутствует повышенное напряжение. Это приводит к увеличенной светоотдаче и повышенному тепловыделению от тыльной стороны светодиодов, к которой прикреплен термистор 14 с рабочей точкой на линейном участке его вольтамперной характеристики, чье сопротивление сразу же начинает снижаться, и тем самым будет повышаться потенциал на выводах 11 и 12 твердотельного реле. При достижении определенного напряжения данное реле сработает, и сопротивление между выводами 9-10 станет незначительным, то есть реле перейдет в рабочее состояние, и на обоих выводах конденсатора 7 будет присутствовать необходимая разница потенциалов, которая приведет к снижению разницы потенциалов на выводах конденсатора 5 и мостового выпрямителя 2. Когда сетевое напряжение на входе источника питания вернется к номинальному, температура кристалла светодиода снизится, сопротивление термистора 10 увеличится, напряжение на выводах 11-12 твердотельного реле снизится, и оно перейдет в непроводящее состояние - конденсатор 7 отключится от сети 1, работа устройства перейдет в штатный режим. Маломощный резистор 13 необходим для стабилизации работы термистора 14.
Величины емкостей конденсаторов 4-6 могут быть подобраны так, что они могут быть исполнены на небольшое рабочее напряжение, что повышает массогабаритные показатели и дает повышенный экономический эффект от использования такого источника питания.