СВЕТОВОЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении новых энергоэффективных световых приборов со светодиодными источниками света, в том числе светодиодных ламп, предназначенных для замены в светильниках линейных люминесцентных газоразрядных ламп низкого давления, а также для замены ртутных газоразрядных ламп высокого давления.
Известны световые приборы, содержащие светодиодную матрицу, состоящую из нескольких ветвей, источник вторичного электропитания, и светорассеивающий элемент (LED Down Light/MEEK, 2010, с.32; Полупроводниковая светотехника. Каталог производственного альянса «Контракт-Электроника» / ПА «Контракт-Электроника», 2010, с.24; Освещение вагонов поездов. Каталог Лихославльского завода светотехнических изделий «Светотехникa» / Galad, 2010, c.l2).
Недостатком данных световых приборов является узкая область применения, что обусловлено принятым способом электропитания светодиодной матрицы, использованием светодиодов с нанесенным непосредственно на кристалл люминофором, что приводит к работе кристаллов светодиодов и люминофора в режимах с повышенной температурой, вызывающего уменьшение светового выхода устройства, неравномерной яркостью светящейся поверхности, низкой световой и энергетической эффективностью.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является световой прибор (RU 2453012, 2011), содержащий, как минимум, два светодиода или светодиодную матрицу, состоящую из нескольких ветвей, источник вторичного электропитания и светорассеивающий элемент, в котором светодиоды соединены встречно-параллельно и подключены к выходу источника вторичного электропитания через последовательный конденсатор. При этом источник вторичного электропитания выполнен в виде регулируемого источника переменного тока, а светорассеивающий элемент выполнен с дополнительным люминофорным покрытием.
Недостатком светового прибора является тот факт, что включенные встречно-параллельно светодиоды запитываются полупериодными волнами переменного тока т.е., по сути импульсным током, что не дает возможности использования применяемых светодиодов на полную мощность. Так как данные полупроводниковые приборы нормируются по постоянному (без пульсаций) току, то максимальная величина амплитуды питающего импульсного тока не должна превышать максимально допустимое значение по постоянному току для данных полупроводниковых приборов в результате чего максимальная величина тока (действующее значение) разрешенная для данного прибора при длительной эксплуатации будет почти в 2,5 раза ниже максимально возможной, а световой поток излучаемый светодиодами примерно в 2 раза ниже чем при использовании постоянного тока. Кроме того запитывание светодиодов или светодиодных матриц полупериодными волнами переменного тока приводит к эффекту мерцания светового прибора, что в свою очередь создает ощутимый дискомфорт для пользователей. При этом т\, вышеупомянутый световой прибор не обеспечивает защиту от кратковременных выбросов напряжения в питающей сети, тем самым подвергая кристаллы светодиодов или светодиодных матриц дополнительному риску ранней деградации и выхода из строя.
Задачей, решаемой авторами являлось создание более эффективного светового прибора, конструкция которого позволяла бы обеспечить более простую и эффективную замену используемых в настоящее время люминесцентных и ртутных газоразрядных ламп высокого давления ламп на светодиодные.
Технический результат при решении данной задачи заключается в снижении себестоимости работ по замене люминесцентных и ртутных газоразрядных ламп высокого давления ламп на светодиодные и повышении качества освещения полученных в результате такой замены светильников.
Технический результат достигается тем, что световой прибор, содержащем светодиодный источник света, конденсатор, электромагнитный источник вторичного электропитания и светорассеивающий элемент с люминофорным покрытием содержит дополнительно выпрямительный мост и стабилизатор напряжения, причем светодиоды или ветви светодиодной матрицы соединены последовательно и подключены параллельно с пиковым стабилизатором напряжения и конденсатором в диагональ выпрямительного моста, первый вход которого соединен с первым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания, а второй вход выпрямительного моста соединен со вторым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания.
В качестве светодиодного источника света прибор может содержать группу из не менее двух светодиодов, светодиодную матрицу или группу светодиодных матриц, в частности, сгруппированные в отдельные ветви.
При использовании данного технического решения допускается, что ветви, состоящие из одинакового числа последовательно включенных светодиодов, могут быть включены параллельно между собой.
При этом в качестве электромагнитного источника вторичного электропитания используется источник вторичного электропитания традиционный для светильников с люминесцентными лампами, а также для светильников с ртутными газоразрядными лампами высокого давления, т.е. замена его при смене ламп не требуется, что, в частности, удешевляет такую операцию.
Общая схема прибора приведена на фиг.1, где используются следующие обозначения: 1 - электромагнитный источник вторичного электропитания; 2 - выпрямительный мост; 3 - конденсатор; 4 - пиковый стабилизатор напряжения; 5 - светодиоды; 6 - светорассеивающий элемент с люминофорным покрытием.
Заявляемый прибор состоит из источника электропитания 1, подключенного к нему папаллельно выпрямительного моста 2 с конденсатором 3, пиковым стабилизатором напряжения 4 и светодиодами 5, а также светорассеивающего элемента 6 с люминофорным покрытием.
Светодиодный источник излучения (светодиоды, матрица, группа отдельных светодиодных матриц) 1 представляет собой два или группу (матрицу) полупроводниковых приборов с p-n-переходом (диодов), работающий при прямом включении и преобразующий энергию электрического тока непосредственно в световое излучение. Светодиоды или ветви светодиодной матрицы 5 соединены между собой последовательно и подключены параллельно с пиковым стабилизатором напряжения и конденсатором в диагональ выпрямительного моста, первый вход которого соединен с первым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания, а второй вход выпрямительного моста соединен со вторым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания.
Регулируемый источник переменного тока 2 служит в качестве источника синусоидального или квазисинусоидального тока. Регулирование источника вторичного электропитания 2 позволяет изменять световой поток светодиодного источника излучения 1 в широких пределах. Источник вторичного электропитания 2 может быть выполнен по любой из известных схем на заданную мощность светодиодного источника излучения 1. В частности, за счет встречно-параллельного соединения светодиодов 5 источник вторичного электропитания 2 реализуется в виде источника переменного тока (преобразователя частоты). Регулирование источника вторичного электропитания осуществляется любым известным способом, например, регулирования напряжения в звене постоянного тока.
Конденсатор 3 служит для емкостной развязки электрических цепей устройства и ограничения тока через светодиоды 5 источника излучения. Работа последовательного конденсатора 3 позволяет обеспечить универсальность способов электропитания светового прибора.
Стабилизатор напряжения 4 служит для выравнивания напряжения при сбоях стабильности в сети и максимальное его приближение к оптимальному показателю.
Светодиоды 5, работающие с различными полярностями полуволн тока, с целью снижения пульсаций светового потока и слепящего эффекта, при значительном числе светодиодов, в частности в линейках линейных светодиодных ламп, целесообразно подключать в «шахматном» порядке (через один). При работе светодиодов часть энергии рассеивается в элементах, что приводит к их разогреву.
Светорассеивающий элемент 6 выполняется из стекла или оптически прозрачного пластика и служит, в частности для отвода рассеиваемого тепла от люминофорного покрытия. Люминофорное покрытие, нанесенное на поверхность оптически прозрачного светорассеивающего элемента 6, повышает равномерность распределения яркости по длине светящейся поверхности светового прибора, частично рассеивает свет и устраняет слепящий эффект светодиодов, являющихся, фактически, точечным источником излучения. Для защиты люминофорного покрытия от неблагоприятных воздействий (влага, излучение) внешней среды возможно нанесение дополнительного защитного покрытия. Одновременно такое защитное покрытие может служить дополнительным светорассеивающим слоем. Защитное покрытие светорассеивающего элемента 6 может быть выполнено, в том числе, путем простого ламинирования с использованием, например, пленки типа Aclar.
Прибор работает следующим образом. При включении прибора напряжение от источника тока 1 поступает на светодиоды 5 (светодиоды, матрица, группа отдельных светодиодных матриц), которые излучают свет определенных длин волн, который преобразуется люминофорным покрытием, нанесенным на поверхность светорассеивающего элемента 6 и восстанавливающим недостающие части спектра с целью получения качественного «белого» света. Так, если светодиод 5 имеет голубой цвет свечения, то люминофорное покрытие, наносимое на светорассеивающий элемент 6, при воздействии исходного (первичного) излучения светодиода 5 излучает энергию в недостающих областях спектра (желто-зеленый или зеленый и красный части спектра видимого света). При смешивании излучений светодиодов 5 и люминофора люминофорного покрытия образуется «белый» (или близкий к нему) свет.
Существенными преимуществами заявляемого прибора от известных аналогов является обеспечение работы кристаллов светодиодов и люминофорного покрытия в режимах с более низкой предельной температурой, обеспечивающих более высокий световой выход комплекта светодиодный источник излучения - светорассеивающий элемент с дополнительным люминофорным покрытием. В ходе его применения одновременно уменьшается слепящее действие светового прибора.
Заявляемый прибор обладает высокой световой эффективностью, возможностью регулирования или стабилизации светового потока в широких пределах за счет регулируемого источника вторичного электропитания. Устройство является универсальным и может работать от любого источника электропитания, а также, в любых сочетаниях, в составе светильников в комбинации с люминесцентными газоразрядными лампами, либо при полной их замене.
Устройство имеет наивысшие энергетические показатели при питании от различных источников, в том числе непосредственно от промышленной сети переменного тока, пускорегулирующих аппаратов электромагнитного и электронного типов. Заявляемый световой прибор может успешно применяться при замене люминесцентных газоразрядных ламп в одноламповых и мульти-ламповых светильниках в различных сочетаниях как полностью, так и частично.