ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕТИТЕЛЯ

Полезная модель относится к светотехнике, приборостроению и преобразовательной технике и может быть использована при создании 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 С. Замена традиционной лампы накаливания \\ Современная светотехника, 2009. - №1. с.30, 31].
Недостатком источника питания является низкий косинус фи.
Известен также 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 через трансформатор и однополупериодный выпрямитель и зашунтированы конденсатором, первичная обмотка трансформатора зашунтирована последовательной цепью из встречного диода и стабилитрона [Полупроводниковая светотехника от компонента до решения (каталог) \\ Светотроника, 2010, с.31].
Недостатком этого источника питания также является относительно низкий коэффициент полезного действия.
Известен также источник питания, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника и зашунтированы первой последовательной цепью, состоящей из первого и второго конденсаторов, а выходные выводы зашунтированы второй последовательной цепью, состоящей из конденсатора фильтра, диода и второго конденсатора фильтра, общие точки соединения конденсаторов фильтра и диода второй последовательной цепи соединены с выходными выводами выпрямителя через второй и третий диоды, соответственно, третий конденсатор, соединяющий общую точку соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи, с выходным выводом выпрямителя, однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы, образуемые общими точками соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи и транзисторов инвертора соответственно соединены с выходными выводами источника, зашунтированными коммутирующим конденсатором, через коммутирующий дроссель [RU 103991, U1, H02M 5/458, 27.04.11].
Недостатком этого устройства является его относительно большая сложность.
Кроме того, известно устройство, содержащее преобразователь для питания светодиодных осветителей, соединенный, по меньшей мере, с одним светодиодом и содержащий выпрямительный диодный мост, блок управления питанием светодиода и конденсатор, причем, между выпрямительным диодным мостом и конденсатором включен емкостный делитель напряжения, а между блоком управления и светодиодом -импульсный стабилизатор тока, включающий высокочастотный трансформатор с тремя обмотками, первая из которых соединена с выходом преобразователя, вторая - со светодиодом, а третья - с блоком управления питанием светодиода, при этом, стабилизация напряжения блока управления обеспечивается стабисторными свойствами светодиода [RU 96716, U1, Н05В 31/00, 10.08.10].
Недостатком устройства является относительно высокая сложность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее последовательно соединенные импульсный преобразователь с функцией коррекции фазы и импульсный преобразователь с функцией подавления сетевых пульсаций и стабилизации тока [http://www.fairchildsemi.com/applications/diagrams/lighting_high_power.html?mkt_tok=3RkMMJWWfF9wsRonvqXPZKXonjHpfsX66u0oX6Gg38431UFwdcjKPmjr1YYDSNQhcOuuEwcWGog8xg1RCOOddYxE6fBQAg%3D%3D]
Недостатком этого устройства является относительно большие энергозатраты из-за наличия в схеме двух импульсных преобразователей, один из которых предназначен для реализации функции коррекции фазы, а другой - функции подавления сетевых пульсаций и стабилизации тока. Это снижает КПД устройства. Кроме того, используемая конструкция импульсного преобразователя с функцией подавления сетевых пульсаций и стабилизации тока не позволяет обеспечить современные требования пульсация яркости светодиодов не более 5% и значения Cos(φ) не ниже 0.95. Поскольку светодиоды являются нелинейной нагрузкой, то ток через светодиоды после превышения порогового напряжения нарастает по экспоненте, что затрудняет обеспечение пульсация яркости светодиодов не более 5% и значения Cos(φ) не ниже 0.95.
Требуемый технический результат заключается в повышении стабильности светового потока светодиодов за счет обеспечения стабильности питающего тока, снижение энергозатрат и повышение КПД.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в источник питания для светодиодного осветителя, импульсный преобразователь с функцией коррекции фазы, первая и вторая входные клеммы которого являются первой и второй входными клеммами источника питания для светодиодного осветителя, введен и конденсатор и линейный стабилизатор тока, при этом, первая и вторая клеммы конденсатора соединены, соответственно, с первой и второй выходным клеммами импульсного преобразователя с функцией коррекции фазы, первая клемма линейного стабилизатора тока соединена с первой клеммой конденсатора, а вторая клемма - является первой выходной клеммой источника питания для светодиодного осветителя и соединена с первой входной клеммой светодиодного осветителя, а вторая клемма конденсатора является второй выходной клеммой источника питания для светодиодного осветителя и соединена со второй входной клеммой светодиодного осветителя.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, линейный стабилизатор тока выполнен в виде первого и второго резисторов, первые клеммы которых объединены, первого конденсатора, первая клемма которого соединена с первой клеммой первого резистора, второго конденсатора, первая клемма которого соединена со второй клеммой второго резистора, стабилитрона и транзистора, при этом, вторая клемма первого резистора является первой клеммой линейного стабилизатора тока и соединена с катодом стабилитрона и коллектором транзистора, база которого соединена с анодом стабилитрона и первой клеммой второго конденсатора, вторая клемма которого является второй клеммой линейного стабилизатора тока и соединена со второй клеммой первого конденсатора и с эмиттером транзистора.
На чертеже представлены:
на фиг.1 - функциональная схема источник питания для светодиодного осветителя;
на фиг.2 - линейного стабилизатора тока.
Источник питания для светодиодного осветителя содержит импульсный преобразователь 1 с функцией коррекции фазы, первая и вторая входные клеммы которого являются первой и второй входными клеммами источника питания для светодиодного осветителя, конденсатор 2, первая и вторая клеммы которого соединены, соответственно, с первой и второй выходным клеммами импульсного преобразователя 1 с функцией коррекции фазы, и линейный стабилизатор тока, входная клемма которого соединена с первой клеммой конденсатора 2, а вторая клемма - соединена с первой входной клеммой светодиодного осветителя 4, вторая входная клемма которого соединена со второй клеммой конденсатора 2, при этом, линейный стабилизатор тока выполнен в виде первого 5 и второго 6 резисторов, первые клеммы которых объединены, первого конденсатора 7, первая клемма которого соединена с первой клеммой первого резистора 5, второго конденсатора 8, первая клемма которого соединена со второй клеммой второго резистора 6, стабилитрона 9 и транзистора 10, причем, первая клемма линейного стабилизатора тока соединена со второй клеммой первого резистора 5, с катодом стабилитрона 9 и коллектором транзистора 10, база которого соединена с анодом стабилитрона 9 и первой клеммой второго конденсатора 8, вторая клемма которого соединена со второй клеммой первого конденсатора 7, с эмиттером транзистора 10 и со второй клеммой линейного стабилизатора тока.
В качестве импульсного преобразователя 1 с функцией коррекции фазы может быть использовано аналогичное устройство прототипа.
Работает источник питания для светодиодного осветителя следующим образом.
Поступающее питающее напряжение преобразуется в импульсное напряжение импульсным преобразователем 1, который одновременно осуществляет коррекцию фазы, и сглаживается конденсатором 2. Сформированный ток поступает через линейный стабилизатор тока 3 на токовую светодиодную нагрузку 4, состоящую, по крайней мере, из одного светодиода. Линейный стабилизатор тока 3 представляет собою двухполюсник, что важно, так, как позволяет работать в любом диапазоне напряжений с любым количеством светодиодов в цепи нагрузки, с которой он включен последовательно. Он сглаживает пульсации тока на частотах выше нескольких Гц и, при этом, может без значительных потерь пропускать постоянный ток, то есть ведет себя, как большая (порядка 1 Генри) индуктивность, что обеспечивает высокое значение Cos(φ). Транзистор 10 - основной регулирующий элемент, который при постоянном потенциале на базе работает в режиме стабилизации тока коллектора. Первый 5 и второй 6 резисторы и первый 7 и второй 8 конденсаторы образуют фильтр высоких частот второго порядка, подавляющий пульсации напряжения на базе транзистора 10. Стабилитрон 9 служит для ограничения напряжение на транзисторе 10 в момент включения источника питания.
Практическая реализация показала, что с приемлемыми затратами реализуется схема, которая обеспечивает допустимый уровень пульсаций и снижает общий КПД примерно на 1.5%. Достичь такого КПД с импульсным стабилизатором тока не представляется возможным.
Таким образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении стабильности светового потока светодиодов за счет обеспечения стабильности питающего тока при приемлемой емкости сглаживающего конденсатора, снижении энергозатрат и повышении КПД. В реализованном варианте схема линейного стабилизатора тока представляет собою двухполюсник, что важно, так, как позволяет работать в любом диапазоне напряжений с любым количеством светодиодов в цепи. Он сглаживает пульсации тока на частотах выше нескольких герц, при этом, может без значительных потерь пропускать постоянный ток, то есть ведет себя, как большая (порядка 1 Генри) индуктивность.