Схема электрическая физиотерапевтического светодиодного аппарата

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к сетевым бестрансформаторным фототерапевтическим аппаратам, предназначенным для осуществления физиотерапевтических процедур путем оптической стимуляции защитных сил организма при облучении патологических очагов и рефлексогенных зон человека.
В бестрансформаторных фототерапевтических аппаратах с резистивноемкостным делителем напряжения при включении возникают большие импульсы тока, которые могут приводить к деградации светодиодов излучающей матрицы вплоть до выхода их из строя. Ограничить импульсы тока включения можно большой величиной сопротивления резистора делителя напряжения, но при этом на нем будет выделяться большая тепловая мощность, приводящая как к неэффективному использованию потребляемой мощности, так и к значительному нагреву корпуса, вплоть до локального расплавления и последующим выходом из строя резистора делителя напряжения, что наблюдалось в аналоге  1 , источник питания которого выполнен по безтрансформаторной схеме с резистивно-емкостным делителем напряжения с величиной сопротивления резистора делителя - 2 кОм.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является схема электрическая фототерапевтического светодиодного аппарата  2  (прототип), содержащая сетевой безтрансформаторный источник питания с резистивно-емкостным делителем напряжения и транзисторным фильтром, который обеспечивает мягкий пусковой режим с небольшой перегрузкой (15-25% от номинала по току в момент пуска) излучающей матрицы и небольшую тепловую мощность на резисторе делителя ввиду малости величины его сопротивления (100-120 Ом).
К недостаткам прототипа следует отнести ненадежную его работу при воздействии дестабилизирующих режимов, таких как искрение коммутационных элементов сети, наличие надломленных проводов, значительное превышение напряжения сети сверх нормы и др., приводящих к значительному выделению тепловой мощности на транзисторах фильтра с последующим выходом из строя как транзисторов, так и остальных элементов схемы, наиболее дорогими из которых являются светодиоды излучающей матрицы.
Основной технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении надежности работы фототерапевтического аппарата с резистивно-емкостным делителем при воздействии как пусковых, так и дестабилизирующих режимов.
Данный результат достигается тем, что в электрической схеме фототерапевтического аппарата для фильтрации токов перегрузки при включении или воздействии дестабилизирующих режимов применен тиристорный фильтр. Включение тиристорного фильтра аналогично транзисторному. Фильтр подсоединяется к выходу источника питания, управляющий электрод тиристора фильтра подсоединен к резистору (далее токовый резистор, так как снимаемый с него сигнал пропорционален току излучающей матрицы) в месте соединения его с излучающей матрицей через ограничительный резистор.
Повышению надежности способствует также гораздо меньшая тепловая мощность, выделяемая в тиристоре тиристорного фильтра и большая перегрузочная способность тиристора по сравнению с транзисторным фильтром.
Один из возможных вариантов заявляемой электрической схемы светодиодного фототерапевтического аппарата представлен на Фиг. 1.
Схема содержит резистивно-емкостной делитель R1,С1,диодный выпрямительный мост VD1-VD4, резистор R2, обеспечивающий разряд конденсатора С1 после выключения аппарата.
Последовательно с излучающей матрицей М соединен токовый резистор (R3), открывающий тиристор VS1 фильтра при включении или возникновении дестабилизирующих режимов.
Тиристорный фильтр состоит из тиристора VS1, резистора R4, конденсатора С2.
При номинальном режиме сигнала с токового резистора R3 недостаточно для открывания тиристора, тиристор заперт, и весь ток, потребляемый от источника питания, проходит через излучающую матрицу. При включении или возникновении дестабилизирующих режимов сигнал с токового резистора превышает порог открывания тиристора, тиристорный фильтр открывается и пропускает весь ток, шунтируя основные элементы схемы и переводя их в безопасное состояние на время воздействия включения или дестабилизирующих режимов. После завершения включения, прекращения или устранения причин дестбилизирующих режимов работа аппарата переходит в номинальный режим.
Резистор R4 обеспечивает безопасный режим включения тиристора. Конденсатор С2 фильтрует быструю составляющую импульса перегрузки, которую не успевает пропускать тиристор из-за инерционности включения.
Были изготовлены экспериментальные образцы фототерапевтических светодиодных аппаратов по предлагаемой электрической схеме. В схеме применены элементы следующих номиналов: конденсатор С1 делителя напряжения - 2,2мкФ, резистор R1 делителя - 20 Ом, излучающая матрица состояла из четырех последовательно соединенных светодиодов,. токовый резистор R3 - 0,36 Ом, тиристор VS1- типа КУ202Е1, резистор R4 - 20 Ом, конденсатор С2 - ЮООмкФ х 16В, резистор R2 - 1 МОм, четыре выпрямительных диода бООВх А.
При указанных номиналах элементов схемы ток излучающей матрицы в номинальном режиме составил 240 - 250 мА, с уровнем перегрузки в момент включения или воздействия дестабилизирующих режимов не более 15-25% от тока номинального режима, что не превышало величины предельно допустимого тока для типа применяемых светодиодов при общем токе импульсов перегрузки на входе более 1ОА.
Были проведены ресурсные испытания экспериментальных образцов, а также испытания на устойчивость их к дестабилизирующим режимам. Испытания подтвердили высокую надежность аппаратов на всех проведенных режимах испытаний.
Изменяя величины параметров элементов предлагаемой электрической схемы можно изготавливать фототерапевтические светодиодные аппараты с током излучающей матрицы до 500мА.
Литература:
1. Аппарат портативный светодиодный матричный для фототерапии, выпуск 1996 г. ТУ 9444-002-07543077-96.
2 Булгаков С.П. Схема электрическая физиотерапевтического светодиодного аппарата. Свидетельство на ПМ 6A61N  №11079.
Схема электрическая фототерапевтического светодиодного аппарата, содержащая сетевой бестрансформаторный источник питания, состоящий из резистивно емкостного делителя напряжения и диодного выпрямительного моста, к выходу которого подсоединены последовательно соединенные между собой матрица излучающих диодов и токовый резистор, отличающаяся тем, что к выходу источника питания подсоединен тиристорный фильтр, управляющий электрод тиристора которого через ограничительный резистор подсоединен к токовому резистору в месте его соединения с излучающей матрицей.
Схема электрическая фототерапевтического светодиодного аппарата