СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ СВЕТОДИОДНОГО СВЕТОВОГО ПРИБОРА В СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к светотехнике, в частности, к электронным устройствам включения в сеть переменного тока световых приборов, в которых в качестве источников света использованы группы светоизлучающих полупроводниковых диодов (светодиодов).
Известна схема включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащая, по крайней мере, одну электрическую лампу накаливания, параллельно-последовательные цепочки светодиодов и электронный преобразователь питающей сети с емкостным фильтром, причем указанный преобразователь и параллельно-последовательные цепочки светодиодов подключены в сеть переменного тока последовательно с электрической лампой накаливания. Электронный преобразователь совместно с лампой накаливания представляет собой параметрический стабилизатор напряжения, выполненный на базе выпрямителя на полупроводниковых диодах с последовательно включенными вышеуказанной электрической лампой накаливания, добавочным терморезистором и мощным, установленным на теплоотводе, стабилитроном, шунтирующим совместно с емкостным фильтром параллельно-последовательные цепочки светодиодов, ограничивающим и стабилизирующим напряжение на них (RU 2151473, C1 H05B 37/00, F21S 4/00, 25.06.1998).
Недостатками данной схемы является ее неэкономичность - низкий КПД обусловленный включением параллельно нагрузке, которой являются цепи последовательно и параллельно соединенных светодиодов, дополнительных вспомогательных цепей, а именно: стабилитрона и резистора, а также включением большого количества дополнительных резисторов, включенных последовательно в цепь питания светодиодов. Недостатками этой схемы также являются: необходимость согласования тока лампы накаливания с током всех параллельно включенных светодиодов, что приводит к необходимости подбора типа лампы и количества подключаемых светодиодов, и неизбежный переходный процесс во время включения схемы в сеть, заключающийся в большом броске тока, возникающем из-за нелинейности сопротивления лампы накаливания. Последнее обстоятельство требует выбора таких параметров элементов схемы, которые выдерживали бы возникающие перегрузки.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является схема подключения светодиодной лампы к источнику переменного тока, содержащая девятнадцать светодиодов, подключенных параллельно к сглаживающему пульсации напряжения конденсатору, подсоединенному к диодному выпрямителю, подсоединенному последовательно к конденсатору, задающему рабочий ток, при этом конденсатор, задающий рабочий ток с подключенным параллельно ему разрядным резистором вместе с токоограничивающим резистором последовательно подключены в сеть переменного тока. В схему также включены два стабилитрона и резистор, подсоединенные параллельно светодиодам (Сергеев А. Светодиодная сетевая «лампа». Ж. Радио, 2004 №9, с.40).
Недостатком такой схемы является то, что включенные в цепь постоянного тока резистор и стабилитроны - снижают КПД работы схемы и являются источниками дополнительного тепловыделения.
Задачей, поставленной перед заявляемым техническим решением, является упрощение схемы при одновременном улучшении эксплуатационных характеристик и срока службы устройства за счет достижения безопасного пускового режима для светоизлучающих полупроводниковых диодов.
Поставленная задача решается тем, что схема подключения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока содержит группу последовательно соединенных светодиодов, подключенных параллельно к сглаживающему пульсации напряжения конденсатору, подсоединенному к диодному выпрямителю, подсоединенному последовательно к конденсатору, задающему рабочий ток, при этом конденсатор, задающий рабочий ток с подключенным параллельно ему разрядным резистором вместе с токоограничивающим резистором последовательно подключены в сеть переменного тока. Новым в схеме является то, что параллельно входу выпрямителя в цепь переменного тока подключен дополнительный конденсатор.
Техническим результатом заявляемой схемы является уменьшение числа составляющих ее элементов с одновременным достижением высокой степени защиты светодиодов и других элементов схемы от переходных процессов при их включении и кратковременных выбросов напряжения в питающей сети. Достигнута простота и надежность самой защиты, поскольку конденсаторы являются очень дешевыми и надежными радиоэлементами. Кроме того, важным результатом является снижение суммарной стоимости всех радиоэлементов схемы, которое происходит при одновременном повышении качества светового прибора.
На представленном чертеже изображена схема подключения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока.
Схема содержит группу последовательно соединенных светодиодов, например, 1, 2, 3, подключенных параллельно к сглаживающему пульсации напряжения конденсатору 4, подсоединенному к диодному выпрямителю 5 через резистор 6. Выпрямитель 5 подсоединен последовательно к конденсатору 7, задающему рабочий ток, с подключенным параллельно ему разрядным резистором 8 и вместе с токоограничивающим резистором 9 они последовательно подключены в сеть переменного тока. Параллельно выпрямителю 5 в цепь переменного тока включен дополнительный конденсатор 10.
Подключение схемы питания светодиодов светового прибора в сеть переменного тока необходимо рассмотреть в самый неблагоприятный момент - в тот момент, когда действующее значение синусоидально изменяющегося входного напряжения имеет максимальное - амплитудное значение. В этот момент все конденсаторы (4, 7 и 10) схемы разряжены, и поэтому начальный (пусковой) ток их заряда имеет самое большое значение, величина которого ограничивается только величиной активного сопротивления резистора 9. Однако в этот момент низкое динамическое реактивное сопротивление конденсатора 10 шунтирует вход выпрямителя 5 и поэтому ограничивает ток заряда конденсатора 4, протекающий через выпрямитель 5, а, следовательно, и бросок тока в цепи питания светодиодов. Этот же механизм защиты выпрямителя 5 и светодиодов 1, 2, 3, срабатывает и при появлении ненормируемых коротких выбросов в сети питающего переменного напряжения. В установившемся режиме схема работает следующим образом.
Величина действующего значения переменного тока, поступающего из сети, задается большим реактивным (емкостным) сопротивлением конденсатора 7. Этот ток выпрямляется диодным выпрямителем 5 и сглаживается «Г» образным фильтром, состоящим из резистора 6 и конденсатора 4. Сглаженный постоянный ток протекает далее через последовательно соединенные светодиоды 1, 2, 3, подключенные параллельно к конденсатору 4. После отключения от сети конденсатор 7 разряжается через резистор 8, конденсатор 4 в течение нескольких минут разряжается через светодиоды 1, 2, 3, а конденсатор 10 разряжается через сопротивление утечки выпрямителя 5.