СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Полезная модель относится к светотехническим устройствам и может быть использована при конструировании новых светодиодных осветительных приборов, применяемых в различных областях науки и техники.
Известно устройство включения световой трубки со светодиодами в сеть переменного тока (1), содержащее параллельно-последовательные цепочки светодиодов, размещенных на печатной плате и установленной внутри прозрачной термоосаживаемой световой трубки вдоль ее продольной оси. На противоположных концах этой печатной платы закреплены одноштырьковые разнополярные разъемы, которые с помощью наружных стандартных двухштырьковых разъемов подключены к общей питающей сети с электронным преобразователем в виде параметрического стабилизатора напряжения на базе выпрямителя, добавочного балластного терморезистора и стабилитрона, шунтирующего параллельно-последовательные цепочки светодиодов.
Также известен светодиодный источник света (2), содержащий корпус со встроенным полупроводниковым излучателем и нагруженный на этот полупроводниковый излучатель генератор тока в виде набора элементов с параллельно-последовательным включением относительно входных клемм. Причем плюсовая клемма источника света соединена с эмиттером первого p-n-р транзистора, параллельно эмиттер-коллекторному переходу которого включен резистор, при этом база первого транзистора через резистор соединена с коллектором второго n-p-n транзистора, коллектор первого транзистора через резистор соединен с базой второго n-p-n транзистора и коллектором третьего n-р-n транзистора, коллектор первого транзистора через резистор соединен с базой третьего транзистора и базой четвертого n-p-n транзистора. Полупроводниковый излучатель положительным выводом подключен к коллектору первого транзистора, а отрицательным выводом - к коллектору и эмиттеру четвертого транзистора и к выводу резистора обратной связи по току. Второй вывод резистора обратной связи соединен с эмиттерами второго и третьего транзисторов, и минусовой клеммой источника света, а между минусовой клеммой источника света и базой второго транзистора включен конденсатор.
Кроме этого также известна светодиодная лампа (3), содержащая печатную плату со светодиодами, прозрачный рассеиватель, радиатор, полый цилиндрический корпус, фланец корпуса, электронный блок, содержащий систему управления с управляющим элементом, преобразователь напряжения и элементы, стабилизирующие ток, контактную систему, связывающую через электронный блок источник внешнего напряжения с печатной платой со светодиодами. На печатной плате, рядом со светодиодами установлен датчик температуры, связанный с управляющим элементом системы управления,
Прототипом заявленной полезной модели является известная светодиодная лампа (4), имеющая в своем составе основание в виде печатной платы с токопроводящими площадками, вторичный источник питания в виде защитного устройства и двухполупериодного выпрямителя, с подключенным к его выходу накопительным конденсатором. Кроме этого, она содержит температурный ограничитель рабочего тока светодиодов, имеющего первый и второй n-p-n транзисторы, а также первый и второй резисторы и единичные светодиоды, подключенные своими контактами к токопроводящим площадкам основания в цепь. Цепь из единичных светодиодов подключена с учетом ее полярности одним полюсом к положительному выводу источника питания, а другим - через последовательно соединеннее переход коллектор-эмиттер второго транзистора и второй резистор температурного ограничителя рабочего тока, к отрицательному выводу источника питания. База второго транзистора подключена к коллектору первого транзистора и через первый резистор - к положительному выводу источника питания. Эмиттер первого транзистора подключен к отрицательному выводу источника питания, а его база - к эмиттеру второго n-p-n транзистора, причем корпуса первого транзистора и единичных светодиодов связаны между собой единым теплоотводом, взаимодействующим с окружающей средой, при этом величина второго резистора выбирается из выражения:
2
где: R - величина сопротивления второго резистора,
б-э
U VT1 - напряжение перехода база-эмиттер первого транзистора,
раб
I - величина рабочего тока, протекающего через единичные светодиоды, подключенные своими контактами к токопроводящим площадкам основания в цепь.
Недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что потребляемая светодиодными лампами энергия от источника питания не зависит от уровня возможной естественной освещенности помещения, в котором установлены выше вышеуказанные светодиодные лампы, что в значительной степени, с одной стороны снижает коэффициент полезного действия светодиодных ламп, а с другой стороны не обеспечивают возможность поддержания на заданном уровне освещенность помещений в целом с учетом возможного естественного освещения.
Техническим результатом заявленной светодиодной лампы является устранение недостатков как у аналогов, так и у прототипа, т.е. снижение непроизводственных потерь энергии светодиодной лампы, а также обеспечение суммарного уровня освещенности на заданном уровне внутри помещений, имеющих естественную освещенность.
Для достижения вышеуказанного технического результата предлагается электрическая схема светодиодной лампы, имеющая в своем составе двухполупериодный выпрямитель, к выходу которого подключена цепь в виде, последовательно соединенных между собой, ряда единичных светодиодов и управляемого источник тока, а также накопительного конденсатора, включенного параллельно единичным светодиодам. В свою очередь, управляемый источник тока содержит, включенную меду его входом и выходом цепь в виде, последовательно соединенных, соответственно элемента управления током и резистора, фильтр низких частот, двухвходовую схему сравнения, инверсный усилитель, масштабный усилитель и фотоприемник, причем фильтр низких частот включен между общей точкой элемента управления током и резистора и первым входом схемы сравнения, выход двухвходовой схемы сравнения - к входу инверсного усилителя, выход инверсного усилителя - к управляющему входу элемента управления током, а второй вход двухвходовой схемы сравнения - к выходу масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу фотоприемника.
С целью дальнейшего повышения стабильности заданного суммарного уровня освещенности внутри помещений, имеющих естественную освещенность, светодиодная лампа, содержащая последовательно соединенные между собой единичные светодиоды и управляемый источник тока, а также накопительный конденсатор, включенный параллельно единичным светодиодам, может быть подключена к выходу двухполупериодного выпрямителя через стабилизатор напряжения.
Кроме этого, повышению вышеуказанной стабильности заданного суммарного уровня освещенности будет способствовать и то, что цепь в виде, последовательно соединенных между собой, ряда единичных светодиодов будет содержать, включенный последовательно с ними, дополнительный фильтр низких частот, а накопительный конденсатор будет включен параллельно цепи из, последовательно соединенных, единичных светодиодов и дополнительного фильтра низких частот.
На фигурах 1, 2, 3 и 4 представлены возможные варианты электрической схемы предлагаемой светодиодной лампы, где показаны:
р
- П - плавкий предохранитель или термопредохранитель,
- TVS-диод или защитный диод или варистор, включенный параллельно входу двухполупериодного выпрямителя, напряжение открывания, у которых не превышает предельно допустимое значение напряжения промышленной сети,
- VD - двухполупериодный выпрямитель с клеммами или цоколем на входе для подключения к промышленной сети,
- С - накопительный конденсатор,
- LED1, LED2…LEDn - цепь в виде, последовательно соединенных единичных светодиодов,
- R - резистор,
- 1 - фильтр низких частот,
- 2 - двухвходовое устройство сравнения,
- 3 - инверсный усилитель,
- 4 - элемент управления током,
- 5 - масштабный усилитель,
- 6 - фотоприемник,
- 7 - управляемый источник тока,
- 8 - стабилизатор напряжения,
- 9 - дополнительный фильтр низких частот.
р
Предлагаемая светодиодная лампа (см. фиг.1) содержит двухполупериодный выпрямитель VD, вход которого подключен к промышленной сети через плавкий предохранитель или термопредохранитель П с использованием цоколя или клемм. Кроме этого, параллельно входу двухполупериодного выпрямителя VD включен TVS-диод или защитный диод, или варистор с напряжением открывания, не превышающим предельно допустимое значение напряжения промышленной сети. К выходу двухполупериодного выпрямителя VD подключены, последовательно соединенные между собой, управляемый источник тока 7 и цепь в виде последовательно соединенных между собой ряда единичных светодиодов LED1, LED2…LEDn с накопительным конденсатором С, включенным параллельно цепи из единичных светодиодов LED1, LED2…LEDn. В свою очередь, управляемый источник тока 7 содержит, последовательно соединенные между собой элемент управления током 4 и резистор R, подключенный свободным концом к выходу двухполупериодного выпрямителя VD, а входом элемента управления током 4 - к соответствующей общей точке накопительного конденсатора С и цепи из, последовательно соединенных, светодиодов LED1, LED2…LEDn. Другой общей точкой, параллельно соединенные, накопительный конденсатор С и цепь из, последовательно соединенных, единичных светодиодов LED1, LED2…LEDn подключены к другой выходной клемме двухполупериодного выпрямителя VD.
В управляемом источнике тока 7 общая точка между резистором R и элементом управления током 4 через фильтр низких частот 1 подключена к одному из входов двухвходового устройства сравнения 2, а другой вход устройства сравнения 2 подключен к выходу масштабного усилителя 5. Выход устройства сравнения 2 через инверсный усилитель 3 подключен к управляющему входу элемента управления током 4, а вход масштабного усилителя 5 к выходу фотоприемника 6.
С целью дальнейшего повышения стабильности заданного суммарного уровня освещенности внутри помещений, имеющих естественную освещенность, цепь, содержащая последовательно соединенные между собой единичные светодиоды LED1, LED2…LEDn и управляемый источник тока 7, а также накопительный конденсатор С, включенный параллельно единичным светодиодам LED1, LED2…LEDn, подключена к выходу двухполупериодного выпрямителя VD через стабилизатор напряжения 8 см. фиг.2 и 4.
На фиг.3 представлена электрическая схема светодиодной лампы, у которой с целью дополнительного повышения стабильности заданного суммарного уровня освещенности помещения, имеющего естественную освещенность, последовательно с единичными светодиодами LED1, LED2…LEDn включен дополнительный фильтр низких частот 9, а накопительный конденсатор С - параллельно цепи из, последовательно соединенных, единичных светодиодов LED1, LED2…LEDn и дополнительного фильтра низких частот 9. см. фиг.3 и 4.
На фиг.4 представлена электрическая схема светодиодной лампы, у которой использованы все признаки, изложенные в трех пунктах формулы полезной модели. Поэтому выполнение светодиодной лампы по схеме, изображенной на фиг.4 обеспечиваем наибольшую стабильность уровня освещенности помещения, имеющего дополнительное естественное освещение с помощью окон в светлое время суток.
На стабильность уровня освещенности внутри помещения, имеющего с одной стороны, искусственное освещение в виде предлагаемой светодиодной лампы, а с другой стороны дополнительное естественное освещение, интенсивность которого в значительной степени зависит от времени суток, положения солнца относительно окон, наличия жалюзей или штор, их уровня светопроницаемости и т.п. Схема светодиодной выполнена таким образом, что величина тока, протекающего через светодиоды LED1, LED2…LEDn, зависит в основном от величины сигнала, поступающего с выхода фотоприемника 6. В свою очередь сигнал с выхода фотоприемника 6 зависит от уровня суммарной освещенности внутри помещения, поэтому любые изменения как уровня естественного освещения, так и уровня искусственного освещения за счет светодиодной лампы неминуемо вызывают соответствующее изменение величины тока с выхода фотоприемника 6. Предложенное схемное решение светодиодной лампы, позволяет снизить в значительной степени уровень возможной нестабильности освещенности внутри помещения не зависимо от характера причин, отрицательно влияющих на этот параметр. Одновременно с этим обеспечивается существенная экономия электроэнергии, поскольку с увеличением уровня естественного освещения внутри помещения, одновременно снижается на соответствующую величину уровень искусственного освещения за счет уменьшения потребляемой электроэнергии светодиодной лампой от источника питания.
Иточники информации:
1. Патент RU №84661, кл. Н05В 37/00, опубликован 10.07.2009.
2. Патент RU №68184, кл. H01L 33/00, опубликован 10.11.2007.
3. Патент RU №80285, кл. H01L 33/00, опубликован 27.01.2009.
4. Патент RU №101867, кл. H01L 33/00, опубликован 27.01.2011.