ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к электрическому освещению, а именно - к схемам управления источниками света, и может быть использована в осветительных и светосигнальных системах и в светильниках различного назначения, преимущественно со светоизлучающими диодами.
Известен световой прибор светосигнальной системы, содержащий источник питания, цепочку последовательно соединенных светодиодов, тиристоры, каждый из которых подключен параллельно к соответствующему светодиоду, и пары параллельно соединенных резисторов и конденсаторов, через которые управляющий электрод каждого тиристора подключен к соответствующему светодиоду [Патент РФ №2191949 С2, МПК F21S 8/08, F21W 111:00, 2000]. Тиристоры обеспечивают шунтирование неисправных светодиодов, тем самым - исключение разрыва электрической цепи в случае выхода из строя одного или нескольких светодиодов.
В этом световом приборе количество включенных светодиодов не может быть автоматически изменено при изменении параметров источника питания, например, в аварийных режимах, что ограничивает функциональные возможности известного устройства.
Известна также светосигнальная аэродромная система, содержащая соединенные последовательно источники света (светодиодные модули, галогенные лампы), подключенные к источнику постоянного напряжения, при этом параллельно каждому из источников света подключен шунтирующий его узел защиты с пороговой характеристикой [Патент РФ №99915 U1, МПК Н05В 37/00, F21S 4/00, 2010]. В случае выхода из строя одного из источников света срабатывает шунтирующий его узел защиты.
В этой светосигнальной системе так же количество включенных светодиодов не может быть автоматически изменено при изменении напряжения источника питания, что ограничивает ее функциональные возможности.
Наиболее близкой к предложенной осветительной системе является известная система, содержащая светоизлучающие элементы, соединенные в последовательную цепь, источник напряжения постоянного тока и два или более релейных элементов, выход каждого из которых соединен с одним или с группой из нескольких смежных светоизлучающих элементов с возможностью их шунтирования, причем система содержит контроллер, вход которого соединен с датчиком тока в последовательной цепи, а выходы - с входами релейных элементов [Патент РФ №2462842 С2, МПК Н05В 37/02, 2007].
В известной системе предусмотрена функция изменения количества включенных светоизлучающих элементов при изменении тока в последовательной цепи. Тем самым, в широком диапазоне изменения напряжения источника питания обеспечиваются ступенчатая стабилизация тока и максимальная светоотдача.
В известной системе сигналы на вход каждого из релейных элементов поступают от контроллера, общего для всей системы, что требует наличия связей между контроллером, релейными элементами и источниками света. Отсутствие автономности релейных элементов и необходимость организации указанных связей, например, путем прокладки дополнительных электрических проводок, является недостатком известной системы, особенно если последняя характеризуется пространственной протяженностью. Кроме того, отсутствует резервирование при возможном отказе контроллера, что снижает надежность осветительной системы.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение указанных недостатков известной осветительной системы.
Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в обеспечении автономного функционирования релейных элементов.
Указанный результат достигается тем, что в известной осветительной системе, содержащей светоизлучающие элементы, соединенные в последовательную цепь, источник напряжения постоянного тока и два или более релейных элементов, выход каждого из которых соединен с одним или с группой из нескольких смежных светоизлучающих элементов с возможностью их шунтирования, вход каждого релейного элемента соединен с выходом дополнительно введенного в систему датчика тока, включенного в последовательную цепь непосредственно у одной из точек подключения выхода соответствующего релейного элемента.
Новые признаки обеспечивают автономное функционирование релейных элементов в осветительной системе. При этом обеспечиваются ступенчатая стабилизация тока в широком диапазоне изменения напряжения источника питания. Кроме того, отказ какого-либо из релейных элементов не влияет на функционирование других релейных элементов и не приводит к отказу системы.
Селективность (избирательность) работы релейных элементов обеспечивается по известным в электротехнике правилам, с учетом характера питающей сети и возможного характера изменения напряжения питания: могут быть выбраны разные токи срабатывания для разных релейных элементов; может быть введена задержка по времени срабатывания релейных элементов, при этом каждый следующий по очередности срабатывания релейный элемент характеризуется меньшим током срабатывания и большей задержкой по времени срабатывания.
В частном случае реализации полезной модели в осветительную систему дополнительно введен линейный стабилизатор тока.
В этом частном случае осветительная система характеризуется двумя режимами стабилизации тока: в нормальном режиме питающей сети обеспечивается точная стабилизация, а в аварийном - ступенчатая. Линейный стабилизатор обеспечивает стабилизацию тока в заданном диапазоне значений напряжения питающей сети. При снижении напряжения ниже минимально допустимого для работы линейного стабилизатора значения поочередно срабатывают релейные элементы, общее число светоизлучающих элементов ступенчато уменьшается соответственно снижению напряжения, при этом линейный стабилизатор не возвращают в рабочий режим, пока напряжение питающей сети не увеличится.
Сущность предложенной полезной модели поясняется графическими материалами, где:
на фиг.1 показана электрическая структурная схема осветительной системы;
на фиг.2 - диаграмма работы системы, показанной на фиг.1.
Осветительная система (фиг.1) содержит светодиоды 1, соединенные в последовательную цепь 2, источник напряжения постоянного тока 3, линейный стабилизатор тока 4, релейные элементы 5 и 6 и датчики тока 7 и 8. Выход каждого из релейных элементов 5 и 6 соединен соответственно с группой 9 и 10 из нескольких смежных светодиодов 1 с возможностью их шунтирования при срабатывании релейного элемента. Датчик тока 7 (8) включен в последовательную цепь непосредственно у одной из точек подключения выхода соответствующего релейного элемента 5 (6), и выход датчика тока 7 (8) соединен с входом этого релейного элемента 5 (6). Источник напряжения постоянного тока 3 содержит выпрямитель 11, сглаживающий конденсатор 12 и аккумуляторную батарею 13 как источник резервного питания.
При полном отсутствии тока в последовательной цепи 2 и при значениях этого тока, соответствующих нормальному режиму питающей сети, т.е. в рабочем режиме линейного стабилизатора тока 4, релейные элементы 5 и 6 отпущены (их контакты разомкнуты).
Работа осветительной системы поясняется диаграммой (см. фиг.2), где показано изменение во времени напряжения на зажимах источника 3 (U), числа включенных светодиодов (N) и тока в цепи светодиодов (I).
0
0
0
В нормальном режиме электропитания напряжение на зажимах источника 3 равно U и соответствует рабочему режиму линейного стабилизатора тока 4, ток в последовательной цепи 2 светодиодов 1 равен I, релейные элементы 5 и 6 отпущены (их контакты разомкнуты), включены все N светодиодов.
Для обеспечения селективности ток срабатывания релейного элемента 6 выбран меньше тока срабатывания элемента 5, при этом элемент 6 имеет задержку по времени срабатывания.
0
1
1
2
cp5
2
3
ср6
3
В момент времени t происходит отключение питающей сети переменного тока, начинается разряд аккумуляторной батареи 13, сопровождающийся снижением напряжения на зажимах источника 3. К моменту времени t напряжение на зажимах источника 3 уменьшается до величины U, соответствующей нижней границе рабочего диапазона линейного стабилизатора тока 4. Далее происходит уменьшение тока в цепи 2, и к моменту времени t ток уменьшается до значения I, при котором происходит срабатывание релейного элемента 5 - его контакт замыкается, шунтируя группу 9 светодиодов 1, число включенных светодиодов уменьшается до N и в результате ток в цепи 2 увеличивается. Дальнейший разряд аккумуляторной батареи 13 приводит к уменьшению напряжения до U и тока до I, при котором происходит срабатывание релейного элемента 6 - его контакт замыкается, шунтируя группу 10 светодиодов, в результате число включенных светодиодов уменьшается до N и ток в цепи 2 вновь увеличивается.
0
0
После восстановления электропитания напряжение на зажимах источника 3 повысится до U, ток в последовательной цепи 2 увеличится, что приведет к отпусканию релейных элементов 5 и 6 (их контакты разомкнутся) и включению групп 9 и 10 светодиодов 1, в результате чего все N светодиодов окажутся включенными, а линейный стабилизатор тока 4 - в рабочем режиме.
Для каждого релейного элемента токи срабатывания и отпускания и число светоизлучающих элементов, соединенных с его выходом, выбирают с соблюдением следующих условий: при срабатывании релейного элемента (т.е. при шунтировании соответствующей группы светоизлучающих элементов) ток в последовательной цепи 2 не должен достигать тока отпускания всех сработавших релейных элементов; ток отпускания релейных элементов меньше тока стабилизации линейного стабилизатора тока 4; после отпускания релейного элемента и дешунтирования соответствующей группы светоизлучающих элементов (т.е. после обратного их включении в работу) ток в последовательной цепи должен быть больше тока срабатывания этого релейного элемента.
0
1
В другом примере выполнения источник резервного питания 13 подключают к последовательной цепи 2 светодиодов 1 после линейного стабилизатора тока 4 (показано на фиг.1 пунктиром). При отключении питающей сети переменного тока обеспечивается только ступенчатая стабилизация тока (участок t-t на диаграмме фиг.2 отсутствует), в остальном работа осветительной системы аналогична предыдущему примеру.
Источник резервного питания 13 в осветительной системе может отсутствовать, тогда ступенчатая стабилизация тока обеспечивается при колебаниях напряжения в питающей сети в выбранном диапазоне значений, а при наличии в системе линейного стабилизатора тока 4 - при колебаниях напряжения, выходящих за пределы рабочего режима этого стабилизатора.
Примеры выполнения подтверждают возможность достижения заявленного технического результата. Обеспечено автономное функционирование релейных элементов, осуществляющих ступенчатую стабилизацию тока в осветительной системе в широком диапазоне значений питающего напряжения.
Указанные примеры не исчерпывают возможные варианты реализации полезной модели. Количество ступеней стабилизации ограничено только числом светоизлучающих элементов, и в пределах этого числа может быть выбрано сколь угодно большим. В качестве светоизлучающих элементов осветительная система может содержать светоизлучающие диоды, галогенные лампы и т.д.