УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОКОМ СВЕТОДИОДОВ

Заявляемая полезная модель относится к светотехнике и может быть использована в производстве осветительных приборов, предназначенных промышленного или бытового освещения.
Известны осветительные приборы, построенные с использованием светодиодов (см., например, патент Украины на полезную модель № 39536, F21S 8/00, 2009). Подобный светодиодный осветительный прибор состоит из монтажной панели со светодиодами на ней и стабилизированного источника питания.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению относится устройство управления током светодиодов, описанное с Руководстве по разработке от Power Integration, например DER-296, или справочный листок TNY274-280. Устройство представляет собой обратноходовой преобразователь напряжения, к выходному выпрямителю которого подключена линейка светодиодов. Недостатком такого устройства является наличие трансформатора напряжений и демпферной цепочки, ограничивающей выбросы напряжения на ключевом элементе преобразователя. Выбросы напряжения являются следствием наличия паразитных индуктивностей трансформатора. Снижение этих паразитных индуктивностей возможно за счет увеличения сложности конструкции трансформатора и, как следствие, повышения цены всего устройства. При этом выбросы напряжения могут быть уменьшены, но не устранены полностью. Демпферная цепочка подавляет эти выбросы напряжения, что приводит к дополнительным непроизводительным расходам энергии с одной стороны и увеличению общей стоимости устройства с другой.
Задачей заявляемой полезной модели является создание более простого и надежного устройства управления током светодиодов, обладающего меньшей стоимостью и более высоким коэффициентом полезного действия.
Поставленная задача решается следующим образом.
1. Устройство управления током светодиодов, содержавшее микросхему обратноходово-го преобразователя напряжения, выпрямительный диод, электролитический конденсатор выпрямителя обратноходового преобразователя, керамический блокировочный конденсатор, линейку светодиодов, балластное сопротивление, оптоэлектронный преобразователь отличающееся тем, что из схемы преобразователя исключена демпферная цепочка, а вместо трансформатора напряжений в схему обратноходового преобразователя включен дроссель, первый вывод которого соединен с линией высоковольтного питания преобразователя, а его второй вывод соединен с первым выводом (сток полевого транзистора) микросхемы обратноходового преобразователя и с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с положительной обкладкой электролитического конденсатора выпрямителя, отрицательная обкладка которого соединена с линией высоковольтного питания преобразователя, при этом катод выпрямительного диода соединен также с положительным выводом линейки светодиодов, отрицательный вывод которой соединен с первым выводом балластного сопротивления и с анодом светодиода оптоэлектронного преобразователя, при этом второй вывод балластного сопротивления и катод светодиода оптоэлектронного преобразователя соединены с линией высоковольтного питания преобразователя, при этом эмиттер транзистора оптоэлектронного преобразователя соединен с общим проводом, а коллектор транзистора оптоэлектронного преобразователя соединен с вторым выводом (вход управления) микросхемы обратноходового преобразователя, при этом первый вывод керамического блокировочного конденсатора соединен с третьим выводом (цепь питания) микросхемы обратноходового преобразователя, а второй вывод керамиче-
ского блокировочного конденсатора и четвертый вывод (исток полевого транзистора) микросхемы обратноходового преобразователя соединены с общим проводом.
2. Устройство управления током светодиодов по п. 1, отличающееся тем, что в схему введен дополнительный фототранзистор, эмиттер которого соединен с общим проводом, а его коллектор соединен с вторым выводом (вход управления) микросхемы обратноходового преобразователя, при этом с помощью этого дополнительного фототранзистора осуществляют автоматическое плавное увеличение до максимума и уменьшение вплоть до нуля тока линейки светодиодов при изменении уровня внешнего освещения.
Эти свойства предполагаемого изобретения являются новыми, поскольку в способе прототипе в силу присущих ему недостатков, заключающихся в наличии трансформатора напряжений обратноходового преобразователя, присутствуют паразитные индуктивности, которые приводят к возникновению выбросов напряжения на выходе ключевого каскада микросхемы обратноходового преобразователя, которые необходимо подавлять демпферной цепочкой. В заявляемом устройстве управления паразитная индуктивность отсутствует, поскольку в схеме присутствует только один дроссель, включающий в себя как рабочую, так и паразитную индуктивности. При этом выброс напряжения на этом дросселе является рабочим выбросом напряжения обратного хода, которое с помощью выходного диода выпрямляют и подают на линейку светодиодов. Демпферная цепочка при этом отсутствует за ненадобностью, непроизводительные расходы энергии при этом отсутствуют.
Принципиальная схема устройства управления током светодиодов показана на фиг. 1.
Устройство управления током светодиодов состоит из микросхемы обратноходового преобразователя напряжения 1, дросселя 2, выпрямительного диода 3, электролитического конденсатора 4, керамического блокировочного конденсатора 5, линейки светодиодов 6, балластного сопротивления 7, оптоэлектронного преобразователя 8, клеммы подачи высокого напряжения постоянного тока 9 (фиг. 1 а, б) и фототранзистора 10 (фиг. 1 б).
При этом (фиг. 1 а, б) первый вывод дросселя 2 соединен с линией высоковольтного питания преобразователя, а его второй вывод соединен с первым выводом (сток полевого транзистора) микросхемы обратноходового преобразователя 1 и с анодом выпрямительного диода 3, катод которого соединен с положительной обкладкой электролитического конденсатора выпрямителя 4, отрицательная обкладка которого соединена с линией высоковольтного питания преобразователя, при этом катод выпрямительного диода соединен также с положительным выводом линейки светодиодов 6, отрицательный вывод которой соединен с первым выводом балластного сопротивления 7 и с анодом светодиода оптоэлектронного преобразователя 8, при этом второй вывод балластного сопротивления 7 и катод светодиода оптоэлектронного преобразователя 8 соединены с линией высоковольтного питания преобразователя, при этом эмиттер транзистора оптоэлектронного преобразователя 8 соединен с общим проводом, а коллектор транзистора оптоэлектронного преобразователя 8 соединен с вторым выводом (вход управления) микросхемы обратноходового преобразователя 1, при этом первый вывод керамического блокировочного конденсатора 4 соединен с третьим выводом (цепь питания) микросхемы обратноходового преобразователя 1, а второй вывод керамического блокировочного конденсатора 4 и четвертый вывод (исток полевого транзистора) микросхемы обратноходового преобразователя 1 соединены с общим проводом. В схеме устройства управления (фиг. 1 б) эмиттер внешнего дополнительного фототранзистора 10 соединен с общим проводом, а его коллектор соединен с вторым выводом (вход управления) микросхемы обратноходового преобразователя 1.
Работает устройство следующим образом. Первоначально полевой выходной транзистор микросхемы обратноходового преобразователя 1 открыт и через дроссель 2 протекает линейно нарастающий ток, накапливая энергию в дросселе. Напряжение на втором выводе дросселя 2 близко к нулю и выпрямительный диод 3 закрыт. Затем полевой транзистор микросхемы обратноходового преобразователя закрывается и на дросселе возникает выброс напряжения положи-
тельной полярности больше входного напряжения высоковольтного питания на величину так называемого напряжения обратного хода. Величина этого напряжения выбирается равной рабочему напряжению линейки светодиодов. Это напряжение открывает выпрямительный диод 3 и заряжает электролитический конденсатор 4. Через линейку светодиодов 6 начинает протекать ток, создавая на балластном сопротивлении 7 небольшого номинала падение напряжения. Как только величина этого напряжения превысит напряжение открывания светодиода оптоэлектронного преобразователя 8, через последний начинает протекать ток, открывая фототранзистор оптоэлектронного преобразователя 8, что снижает, в свою очередь, длительность открытого состояния полевого транзистора микросхемы обратноходового преобразователя 1 и, как следствие, величину накапливаемой в дросселе энергии, а, соответственно и величину напряжения обратного хода. Таким образом осуществляется стабилизация рабочего тока линейки светодиодов. Величина этого тока определяется номиналом балластного сопротивления 7 и напряжением открывания светодиода оптоэлектронного преобразователя, имеющего фиксированную величину.
Дополнительно оптоэлектронный преобразователь осуществляет гальваническую развязку высоковольтной цепи линейки светодиодов и цепи управления микросхемы преобразователя.
Дополнительный внешний фототранзистор 10, подключенный параллельно фототранзистору оптоэлектронного преобразователя 8, уменьшает рабочий ток линейки светодиодов 6 при наличии внешнего естественного освещения. При превышении уровня внешнего естественного освещения некоторой пороговой величины, дополнительный фототранзистор 10 оказывается открытым настолько, что ток линейки светодиодов 6 может быть уменьшен до нуля. Для исключения обратной связи, световой поток, создаваемый линейкой светодиодов 6, не дожжен попадать на внешний дополнительный фототранзистор 10 непосредственно.
Экономический эффект от применения заявляемого устройства управление током светодиодов заключается в упрощении конструкции устройства целом и снижении непроизводительных затрат энергии, связанных с наличием демпферной цепочки прототипа.
Устройство управления током светодиода с внешним дополнительным фототранзистором является исключительно полезным при организации освещения на лестничных площадках многоквартирных жилых домов. При этом изменение уровня внешнего естественного освещения на лестничных площадках автоматически включает и выключает ток линейки светодиодов.