СВЕТОДИОДНЫЙ ОСВЕТИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК H05B37/02 

Светодиодный осветитель относится к устройствам для освещения помещений, таких, например, как читальные залы, библиотеки, книгохранилища и др.

Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащее по крайней мере одну электрическую лампу накаливания с диодным мостом, электронный преобразователь питающей сети, включающий выпрямительный диодный мост, балластный терморезистор и емкостный фильтр, и параллельно-последовательные цепочки светодиодов (см. RU 2151473, кл. Н05В 37/00, опубликовано 20.06.2000).

Недостаток известного устройства - возможные скачки высокого напряжения на выпрямителе и емкостном фильтре, что отрицательно сказывается на надежности их работы и сроке службы.

Техническим результатом предложенного изобретения является устранение скачков напряжения, повышение надежности работы и срока службы светодиодного осветителя, снижение потребляемой мощности от стационарной сети переменного тока и устранение отрицательно влияющих на окружающих людей факторов, а также возможность использования как аварийного и автономного осветительного прибора.

Согласно первому варианту выполнения изобретения технический результат достигается за счет выполнения светодиодного осветителя из преобразователя напряжения на основе реактивного сопротивления, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с по меньшей мере одним светодиодом и, расположенного между выпрямительным диодным мостом и светодиодом, параллельно с ними емкостного фильтра.

Согласно второму варианту (аварийный) выполнения изобретения светодиодный осветитель дополнительно содержит аккумуляторную батарею, связанную со светодиодом через элемент для управления подачи энергии и предназначенную для накапливания электрической энергии, поступающей от сети переменного тока через понижающий преобразователь напряжения и выпрямительный диодный мост. Также для обеспечения нормальной работы аккумуляторной батареи параллельно ей в схему включен стабилизатор напряжения.

Согласно третьему варианту (аварийно-автономный) выполнения изобретения светодиодный осветитель дополнительно содержит фотоэлектрический преобразователь, связанный с аккумуляторной батареей и светодиодом через элемент для подачи энергии, предназначенный для зарядки аккумуляторной батареи в случае отсутствия питания от сети переменного тока и элемент для контроля освещенности, служащий для контроля элемента для управления подачи энергии.

Кроме того, во всех вариантах выполнения изобретения преобразователь напряжения светодиодного осветителя выполнен из параллельно соединенных по меньшей мере одного шунтирующего резистора и по меньшей мере одного конденсатора, а также по меньшей мере одного токоограничивающего резистора для снижения входного переменного сетевого напряжения до уровня, необходимого для питания источника света - светодиода (группы светодиодов).

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано соединение элементов светодиодного осветителя; на фиг.2 - то же для второго варианта изобретения; на фиг.3 - то же для третьего варианта изобретения; на фиг.4 - понижающий преобразователь напряжения.

Светодиодный осветитель по всем трем вариантам (фиг.1, 2, 3) содержит бестрансформаторный статический понижающий преобразователь 1 напряжения, состоящий из по меньшей мере одного конденсатора 2 с параллельно подключенным к нему по меньшей мере одним шунтирующим резистором 3 и по меньшей мере одного токоограничивающего резистора 4 (фиг.4), выполненный по схеме реактивного сопротивления с последующим выпрямлением тока и стабилизацией его уровня, последовательно соединенный с понижающим преобразователем 1 напряжения выпрямительный диодный мост 5, емкостный фильтр 6, параллельно установленный в цепь между выпрямительным диодным мостом 5 и светодиодом 7 (группой светодиодов), предназначенный для сглаживания низкочастотных пульсаций выпрямленного напряжения и устранения влияния нестабильности, всплесков или провалов питающего напряжения на режим работы светодиода 7. В схему светодиодного осветителя после выпрямительного моста 5 введен элемент 8 для управления подачи энергии, служащий для обеспечения включения и выключения светодиода 7, а в аварийном и в аварийно-автономном вариантах также для регулирования заряда и разряда связанной со светодиодом 7 через элемент 8 для управления подачи энергии аккумуляторной батареи 9 (фиг.2, 3), предназначенной для использования преимущественно в аварийных ситуациях.

В процессе работы светодиодного осветителя (по аварийному варианту) электрическая энергия, поступающая от сети переменного тока, накапливается в аккумуляторной батарее 9 и, в случае аварийного отключения сетевого электропитания, изделие сохраняет работоспособность до момента полного допустимого разряда аккумуляторной батареи 9. Для обеспечения нормальной работы аккумуляторной батареи 9 (исключающей перезарядку) параллельно ей в схему включен стабилизатор 10 напряжения (фиг.2, 3).

В аварийно-автономном варианте выполнения светодиодного осветителя с целью зарядки аккумуляторной батареи 9 в схему включен альтернативный источник энергии - фотоэлектрический преобразователь 11 (фиг.3), связанный с аккумуляторной батареей 9 и светодиодом 7 через элемент 8 для управления подачи энергии.

В случае длительного отключения сетевого электропитания аккумуляторная батарея 9 получает дополнительное питание от фотоэлектрического преобразователя 11 в дневное время суток. Он устанавливается преимущественно за пределы помещения или располагается рядом со светодиодным осветителем в месте с достаточным освещением.

Также в схему параллельно фотоэлектрическому преобразователю 11 введен элемент 12 для контроля освещенности (фиг.3), связанный с элементом 8 для управления подачи энергии и служащий для его контроля. При снижении освещенности (снижении напряжения на фотоэлектрическом преобразователе 11 ниже заданного порогового значения) прекращается протекание тока через элемент 12 для контроля освещенности, что приводит к включению светодиодного осветителя. При возобновлении протекания тока через элемент 12 для контроля освещенности - повышение освещенности (повышение напряжения на фотоэлектрическом преобразователе 11 выше заданного порогового значения) производится автоматическое выключение светодиодного осветителя. В качестве элемента 12 для контроля освещенности может служить, например, параметрический стабилизатор напряжения, введенный в цепь фотоэлектрического преобразователя 11.

Благодаря таким вариантам выполнения изобретения за счет введения в схему на входе понижающего преобразователя напряжения обеспечивается устранение скачков напряжения, повышается надежность работы и срок службы светодиодного осветителя (срок его службы соответствует времени свечения светодиода при необходимом заданном токе - около 100000 часов), обеспечивается снижение потребляемой мощности от стационарной сети переменного тока и устранение отрицательно влияющих на окружающих людей факторов, а также возможность использования как аварийного и автономного осветительного прибора.

Поступающее на светодиод (группу светодиодов) напряжение вычисляется как разность между входным сетевым переменным напряжением и падением напряжения на реактивном сопротивлении. При этом потери активной мощности на реактивном сопротивлении и соответственно его нагрев практически равны нулю. Тем самым достигается преобразование уровня напряжения с высоким КПД. При увеличении или уменьшении тока, протекающего через реактивное сопротивление, падение напряжения на реактивном сопротивлении увеличивается или уменьшается, при этом обеспечивается стабилизация тока через светодиоды и соответственно стабилизация яркости их свечения.

Также возможно использование светодиодного осветителя в качестве электробезопасного аварийного осветителя за счет введения в схему питания светодиода аккумуляторной батареи со стабилизатором напряжения и фотоэлектрического преобразователя с элементом для контроля освещенности.

Применение светодиодного осветителя с вышеперечисленными признаками позволяет значительно снизить энергозатраты на освещение, существенно понизить мощность и стоимость электроподводящих систем и проводов и ослабить нагрузки на уже существующие электросистемы, тем самым, снизив возможную аварийность при перегрузках. Также благодаря отсутствию в спектре свечения светодиодов ультрафиолетового и инфракрасного излучения светодиодный осветитель незаменим для освещения читальных залов, библиотек, книгохранилищ и хранилищ других ценностей, где присутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения недопустимо.

Предложенное изобретение относится к устройствам для освещения помещений, таких как читальные залы, библиотеки, книгохранилища и др. Техническим результатом предложенного изобретения является устранение скачков напряжения, повышение надежности работы и срока службы светодиодного осветителя, снижение потребляемой мощности от стационарной сети переменного тока и устранение отрицательно влияющих на окружающих людей факторов. Светодиодный осветитель по первому варианту своего конструктивного исполнения содержит понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с по меньшей мере одним светодиодом, а между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними включен емкостный фильтр, при этом понижающий преобразователь напряжения выполнен из параллельно соединенных по меньшей мере одного шунтирующего резистора и по меньшей мере одного конденсатора, а также по меньшей мере одного токоограничивающего резистора. По второму варианту светодиодный осветитель дополнен аккумуляторной батареей с параллельно подсоединенным к ней стабилизатором напряжения, связанными со светодиодом через элемент для управления подачи энергии. По третьему варианту светодиодный осветитель дополнен фотоэлектрическим преобразователем с элементом для контроля освещенности, служащим для контроля элемента управления подачи энергии. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светодиодный осветитель, содержащий понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с, по меньшей мере, одним светодиодом, а между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними включен емкостный фильтр, при этом понижающий преобразователь напряжения выполнен из параллельно соединенных, по меньшей мере, одного шунтирующего резистора и, по меньшей мере, одного конденсатора, а также, по меньшей мере, одного токоограничивающего резистора.2. Светодиодный осветитель, содержащий понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с, по меньшей мере, одним светодиодом, расположенный между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними емкостной фильтр, а через элемент для управления подачи энергии со светодиодом связана аккумуляторная батарея с параллельно подсоединенным к ней стабилизатором напряжения, при этом понижающий преобразователь напряжения выполнен из параллельно соединенных, по меньшей мере, одного шунтирующего резистора и, по меньшей мере, одного конденсатора, а также, по меньшей мере, одного токоограничивающего резистора.3. Светодиодный осветитель, содержащий понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с, по меньшей мере, одним светодиодом, расположенный между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними емкостной фильтр, связанную со светодиодом через элемент для управления подачи энергии аккумуляторную батарею с параллельно подсоединенным к ней стабилизатором напряжения, а с аккумуляторной батареей и светодиодом через элемент для управления подачи энергии связан фотоэлектрический преобразователь с элементом для контроля освещенности, служащим для контроля элемента для управления подачи энергии, при этом понижающий преобразователь напряжения выполнен из параллельно соединенных, по меньшей мере, одного шунтирующего резистора и, по меньшей мере, одного конденсатора, а также, по меньшей мере, одного токоограничивающего резистора.