СВЕТОДИОДНАЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к регулированию интенсивности освещения, и предназначено для создания длинных распределенных источников освещения с управлением яркостью свечения, например, для освещения клеток для содержания птиц и др., а также для управления удаленных от оператора источников освещения.
Общей проблемой распределенного освещения является создание недорогой, долговечной, простой в обслуживании системы.
Общеизвестны распределительные системы освещения, например, ледяных катков для массового катания, теннисных кортов, городских парков и т.д.
Они достаточно просты, но обладают следующими ярко выраженными недостатками, а именно: малый срок служб ламп, т.к. в основном это лампы накаливания или люминесцентные, большая длина проводов питающего напряжения, малый КПД этих ламп, почти на возможность регулировки светового потока.
Широко известно устройство для управления яркостью освещения залов театров и софитов сцены, в которых для изменения, а также включения/выключения, применяются реостаты.
Недостатки очевидны: нет дистанционного управления, при большой мощности источников света требуется соответственно и реостат высокой (большой) мощности, также низкий КПД реостата, так как избыток мощности реостат тратит впустую (на нагрев самого себя).
В настоящее время в мире происходит смещение акцента в пользу использования инновационных энергоэффективных технологий с новой стороны. Светодиодные технологии выступают в числе наиболее перспективных источников освещения. Причем, обладая множеством возможных сфер практического приложения (это мобильные телефоны, дисплеи, рекламные вывески и пр.), именно направление по использованию осветительных светодиодов развивается наиболее динамично. Удешевление светодиодных технологий позволяет заявить о масштабных переменах на светотехническом рынке изделий и технологий. Преимущество светодиодных источников света над традиционными: неоновыми, галогеновыми и люминесцентными заключается в следующем.
Срок службы - до 70 тысяч часов, это эквивалентно 25 годам работы в режиме реального городского освещения. Это обусловлено отсутствием нити накала, благодаря нетепловой природе излучения света. Например, галогеновую лампу за этот срок придется заменить примерно 100 раз, а металлогалогеновую - 30. Высокая экономичность энергопотребления.
Контрастность света светодиодов в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, тем самым обеспечивает значительно лучшую четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи 80-85) при, казалось бы, меньшей видимой яркости.
Показатель использования светового потока равен 100%, тогда как у стандартных уличных светильников - 60-75%.
Мощные светодиоды представляют собой точечные источники света с встроенной корректирующей оптикой, что обеспечивает идеальное формирование заданных диаграмм направленности светового потока (задача практически невыполнимая для других источников).
Отсутствие вредного эффекта низкочастотных пульсаций (стробоскопического эффекта), свойственного люминесцентным и газоразрядным источникам света. Световой поток светодиодов постоянен, как и естественный свет солнца, что обеспечивает психологический комфорт.
Потребляемый ток светодиодного светильника равен 0,6-1,0 А, тогда как у светильника с газоразрядной лампой потребляемый ток 2,1 А, а пусковой 4,5 А. Светодиодные светильники (в отличие от светильников с газоразрядной лампой) обладают возможностью регулировки яркости за счет снижения питающего напряжения. СНиП 23-05-95 для экономии электроэнергии допускает в ночное время снижение уровня освещенности на 30-50%.
Дополнительным немаловажным преимуществом является мгновенное зажигание при подаче питающего напряжения и независимость работоспособности от низких температур окружающего воздуха.
Известны преобразователи DC/N и N/DC фирмы «Интеграл», г.Минск, см. ж. «Компоненты и технологии» №9, 2010 г, стр.104, в котором удачно схемотехнически выполняется регулировка выходного напряжения с довольно высоким КПД до 84% и с выходным током 1,5 А. Преобразователь можно использовать для питания светодиодов - ПРОТОТИП, см. подробнее www.kit-e.ru.
Недостаток: хотя для регулировки Uвых применена интегральная микросхема, преобразователь требует большое количество навесных элементов: R, С и дроссели, которые очень значительно увеличивают габаритно-массовые характеристики преобразователя.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение удобства в эксплуатации с одновременным понижением себестоимости системы и монтажа.
Для решения поставленной задачи предлагается светодиодная распределительная система освещения, содержащая входную цепь переменного тока, источники питания и "n" блоков освещения на светодиодах, отличающаяся тем, что в нее введены блоки регулирования яркости и микроконтроллер с выходной шиной М со следующими соединениями: входная цепь переменного тока соединена с источниками питания, выходы которых соединены с вторыми входами блоков регулирования, первые входы которых соединены с выходной шиной М микроконтроллера, выходы блоков регулирования двухжильными кабелями соединены со светодиодными блоками, причем количество источников питания и блоков регулирования равно числу светодиодных блоков; конструктив размещения светодиодов содержит для каждого светодиода печатную плату, на которой размещен светодиод, защитный диод и регулировочный резистор, соединенные последовательно, а вся эта цепочка подсоединена параллельно к двухжильному кабелю, а сам кабель с цепочкой светодиодов помещен термоусаживаемую прозрачную трубку, причем на каждый светодиод может быть установлена линза для создания светового потока нужной силы света и направления.
На фиг.1 показана структурная электрическая схема системы, на которой изображено: 1 - шкаф питания и управления, 2 - микроконтроллер (МС), 3, 4, 5 "n" - преобразователи напряжения AC/DC, 6, 7 и 8 - блоки регулирования яркостью (БР), 9, 10 и 11 - блоки светодиодные; на фиг.2 показана конструкция размещения каждого отдельного светодиода относительно кабеля питания, на которой изображено: 12 - двухжильный кабель, 13 - светодиод (CD), 14 - электрорадиоэлементы ЭРЭ (последовательно соединенные с CD защитный диод и токозадающий резистор), 15 - термоусадная прозрачная трубка (с клеевым слоем при необходимости), 16 - печатная плата, М - магистраль (выходная шина).
Система на фиг.1 имеет следующие соединения.
Входная шина переменного напряжения ~U соединена с входами преобразователей 3-5 AC/DC, выходы которых соединены со вторыми входами блоков (БР) 6-8, с первыми входами которых выходной шиной М соединен выход микроконтроллера (МС) 2. Выходы БР 6-8 соединены с блоками светодиодов 9-11 соответственно.
Конструкция отдельно взятого CD (на фиг.2) имеет следующие соединения. Светодиод 13 и ЭРЭ 14 размещены на печатной плате 16, к которой подведены два конца двухжильного кабеля питания 12; на кабель 12, светодиод 13 и ЭРЭ 14 вместе с печатной платой 16 надета термоусадная прозрачная трубка 15.
Система работает следующим образом.
Рассмотрим на примере птичника.
Птичник имеет несколько отделений: инкубаторные, птенчиковые, молодежные и пр. Очевидно, что для каждого из них нужны свои параметры освещения, поэтому вся система содержит "n" блоков освещения 9-11 и соответственно "n" блоков 6-8 регулирования этим освещением и "n" блоков питания 3-5. Микроконтроллер 2 управляет яркостью светодиодных светильников (блоков 9-11) в двух режимах: централизованно от внешнего компьютера или автономно от внутреннего таймера. Также предусмотрено и ручное управление. Управление яркостью происходит посредством диммирования, которое реализуется в блоках регулирования 6-8, к которым подключены кабели 12, в них через необходимые промежутки находятся светодиодные светильники 13, которые размещаются в необходимых местах: над кормушками, поилками и т.д. для создания в них необходимой освещенности. Выходная шина М связывает выход МС2 с блоками регулирования 6-8 индивидуально т.е. с каждым адресно.
Конструкция светодиодного светильника: состоит из печатной платы 16 на которой расположен светодиод 13, защитный диод и токозадающий выравнивающий резистор 14, с двух сторон к плате подсоединяется двухпроводной кабель 12. С наружи на печатную плату со светодиодом и часть кабеля, подходящая к плате надета прозрачная трубка 15 с клеевым слоем или без него длиной около 10 см. На светодиод 13 может быть установлена линза для создания потока нужного распределения силы света. Светодиод и термоусадную трубку можно использовать разных цветов для получения нужного цвета освещения.