СВЕТИЛЬНИК Российский патент 2009 года по МПК H05B33/02 F21S4/00 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области энергосберегающих технологий, в частности при экономии электроэнергии, используемой для освещения магистралей, улиц, дорог, площадей, мостов, тоннелей, дворов, складов, производств и т.д.

Уровень техники.

Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащее параллельно-последовательные цепочки светодиодов и электронный преобразователь питающей сети с емкостным фильтром, которые подключены в сеть переменного тока (описание изобретения к патенту РФ №2151473, МПК 7 H05B 37/00, F21S 4/00,1998 г., опубликовано 2000.06.20).

Известно осветительное устройство или источник света, основанный на действии светодиодов, содержащий светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь, с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов (заявка на изобретение №2005119149, МПК H05B 33/02, 2003, опубликовано 2006.01.20).

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения является светильник, содержащий светодиодные группы, соединенные последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью подачи на светодиоды стабилизированного тока и с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, входящих в состав каждой из указанных светодиодных групп (заявка на изобретение №2006141582, МПК H05B 33/02, F21S 4/00, 2006, опубликовано 2007.12.20).

К недостаткам известных технических решений как аналога, так и прототипа, относятся возможность перегрева светодиодов при эксплуатации и их низкая эксплуатационная надежность.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности при эксплуатации светильника с нестабильными сетями (электрическими сетями с частыми перепадами напряжения), защита от внешних воздействий, улучшение теплоотвода и повышение экономии электроэнергии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении данного изобретения, заключается в исключении при работе светильника стробоскопического эффекта, обеспечении стабильности силы света во всем диапазоне питающих напряжений, обеспечении устойчивости к вибрациям, несанкционированным воздействиям, обеспечении стабильной работы в широком диапазоне рабочих температур и питающих напряжений, при маленьком времени выхода на режим (не более 1 секунды), высоком уровне защиты от внешних воздействий.

Сущность изобретения - светильника, содержащего светодиодные группы, соединенные последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, входящих в состав каждой из указанных светодиодных групп, состоит в том, что светодиоды установлены на печатной плате с подложкой из стеклотекстолита или алюминия, которая закреплена на корпусе светильника путем вальцевания или ее прижатия к поверхности корпуса светильника с загибом краев корпуса, при этом корпус светильника выполнен из металла, выполняющего также роль радиатора, импульсный блок питания установлен на печатной плате и содержит электронный самовосстанавливающийся токовый предохранитель, двухполупериодный выпрямитель, импульсный преобразователь напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп, в состав которого входит датчик температуры на основе терморезистора, который нагревается за счет конвекционных потоков воздуха внутри корпуса, датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и датчик движения, реагирующий на движение субъектов, находящихся в зоне освещения светильника, выполненный на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей и подключенный к питающей сети переменного или постоянного тока, причем датчик движения электрически соединен с датчиком автоматического включения-выключения светильника, с возможностью управления работой последнего.

В качестве материала корпуса светильника может быть использован сплав алюминия.

Корпус светильника может быть выполнен путем экструзии.

Светодиодные группы могут образовывать блоки, размещенные под углом 0-60 градусов по отношению друг к другу.

Светодиодные группы могут образовывать блоки, размещенные симметрично относительно вертикальной оси.

Светодиодные группы могут образовывать блоки, размещенные несимметрично относительно вертикальной оси.

Датчик автоматического включения-выключения светильника может быть выполнен на основе фототранзистора.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема светильника, где:

1 - корпус радиатор,

2 - светодиодные группы,

3 - печатные платы с подложкой из стеклотекстолита или алюминия,

4 - импульсный блок питания, установленный на печатной плате,

5 - датчик температуры на основе терморезистора.

Светильник может быть осуществлен с реализацией указанного назначения следующим образом. Светильник содержит корпус-радиатор 1, который выполнен путем экструзии из алюминиевого сплава, например АД-31. Внешняя поверхность корпуса используется в качестве рабочей поверхности радиатора для отвода тепла от светодиодных групп 2. Светодиодные группы 2 представляют собой печатные платы 3 с подложкой из стеклотекстолита или алюминия, которые наиболее технологичны в изготовлении и в обработке.

Основными задачами корпуса-радиатора 1 являются эффективный отвод тепла от светодиодных групп 2 и защита от внешних воздействий. Для эффективного отвода тепла от светодиодных групп 2 применена технология вальцевания или прижатия печатной платы 3 к полукруглой поверхности корпуса 1 путем изгиба краев корпуса. Такой способ крепления печатных плат 3 позволяет получить максимально возможную степень передачи тепла в отличие от широко известных способов прикручивания или заклепывания. За счет незначительной деформации печатной платы 3 на полукруглой поверхности корпуса 1 происходят прижатие к центральной части полукруга и эффективная передача тепла.

Одним из серьезных требований производителей светодиодов к режимам использования светодиодов является максимально возможный уровень температуры их нагрева, который лимитируется. В процессе использования светильника может возникнуть ситуация, при которой помимо нагрева от светодиодных блоков 2 на светильник будут воздействовать и другие источники тепла. Это может быть солнце или какие-либо электронагревательные приборы. Для предотвращения перегрева светильника в таких ситуациях применена система ограничения температуры путем снижения тока в светодиодных группах 2 при достижении определенной температуры. Снижение тока и яркости происходит плавно и «на глаз» совершенно незаметно. Датчик температуры 5 входит в состав импульсного блока питания 4, установленного на печатной плате, и не имеет непосредственного контакта с корпусом-радиатором 1. Датчик температуры 5 нагревается за счет конвекционных потоков внутри корпуса 1. Такой способ измерения температуры применен благодаря большой инертности корпуса, т.к. прогрев воздуха внутри корпуса происходит с незначительным запаздыванием.

Для получения высокой надежности при эксплуатации светильника с нестабильными сетями (электрическими сетями с частыми перепадами напряжения) в импульсном блоке питания 4 применен электронный токовый самовосстанавливающийся предохранитель. Данный предохранитель срабатывает при кратковременных превышениях входного напряжения, которые могут вывести светильник из строя, либо перегрузках в цепях светодиодов, а при следующем включении светильник вновь будет работать и никакого вмешательства человека не потребуется.

Кроме того, импульсный блок питания 4 содержит двухполупериодный выпрямитель и импульсный преобразователь напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп 2, в состав которого входит вышеупомянутый датчик температуры 5. Импульсное преобразование производится на частотах от 20 до 300 килогерц. Применение блока питания 4 на таких частотах обусловлено получением более высокого КПД при меньших размерах блока.

Для получения высокой экономии электроэнергии в светильнике может применяться, по меньшей мере, один датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и, по меньшей мере, один датчик движения, реагирующий на движение субъекта, находящегося в зоне освещения светильника, которые входят в состав преобразователя напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп 2. Датчик автоматического включения-выключения светильника не разрешает светильнику светить в светлое время суток. В темное время суток, когда датчик автоматического включения-выключения светильника разрешает работу светильника, дополнительную экономию можно получить за счет датчика движения. Датчик движения может быть выполнен на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей. Датчик движения подключается к питающей сети переменного или постоянного тока.

Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к питающей сети переменного тока входное напряжение поступает на вход импульсного блока питания 4, питающего соответственно группы светодиодов 2. Затем напряжение через электронный самовосстанавливающийся токовый предохранитель, двухполупериодный выпрямитель и импульсный преобразователь напряжения преобразуется в стабилизированный ток, после чего стабилизированный ток поступает в группу светодиодов 2, обеспечивая их свечение. Также импульсный блок питания 4, установленный на печатной плате, содержит датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и датчика движения, который управляет яркостью свечения светильника. Датчик автоматического включения-выключения светильника и датчик движения работают следующим образом. В ночное время суток до тех пор, пока не сработает датчик движения, светильник светит на 10-30% от номинальной яркости. При появлении движения в зоне видимости датчика движения датчик автоматического включения-выключения светильника плавно поднимает яркость до 100%. Такой алгоритм работы позволяет получить до 90% экономии электроэнергии.

Изобретение относится к области энергосберегающих технологий, в частности при экономии электроэнергии, используемой для освещения магистралей, улиц, дорог, площадей и т.д. Светильник содержит светодиодные группы, соединенные последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, входящих в состав каждой из указанных светодиодных групп. Светодиоды установлены на печатной плате с подложкой из стеклотекстолита или алюминия, которая закреплена на корпусе светильника путем вальцевания или прижатия к поверхности корпуса светильника с загибом краев корпуса, который выполнен из металла, выполняющего роль корпуса-радиатора. Импульсный блок питания, установленный на печатной плате, содержит электронный самовосстанавливающийся токовый предохранитель, двухполупериодный выпрямитель, импульсный преобразователь напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп. В состав импульсного преобразователя напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп входит датчик температуры на основе терморезистора, который нагревается за счет конвекционных потоков воздуха внутри корпуса, датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света и датчик движения, реагирующий на движение субъектов, находящихся в зоне освещения светильника. Датчик движения выполнен на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей и подключен к питающей сети переменного или постоянного тока. Датчик движения электрически соединен с датчиком автоматического включения-выключения светильника, с возможностью управления работой последнего. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение надежности при эксплуатации светильника с нестабильными сетями, защита от внешних воздействий, улучшение теплоотвода и повышение экономии электроэнергии. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Светильник, содержащий светодиодные группы, соединенные последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, входящих в состав каждой из указанных светодиодных групп, отличающийся тем, что светодиоды установлены на печатной плате с подложкой из стеклотекстолита или алюминия, которая закреплена на корпусе светильника путем вальцевания или прижатия ее к полукруглой поверхности корпуса с загибом краев корпуса, при этом корпус светильника выполнен из металла, выполняющего также роль радиатора, импульсный блок питания установлен на печатной плате и содержит электронный самовосстанавливающийся токовый предохранитель, двухполупериодный выпрямитель, импульсный преобразователь напряжения в стабилизированный ток для питания светодиодных групп, в состав которого входит датчик температуры на основе терморезистора, который нагревается за счет конвекционных потоков воздуха внутри корпуса, датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света, и датчик движения, реагирующий на движение субъектов, находящихся в зоне освещения светильника, выполненный на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей и подключенный к питающей сети переменного или постоянного тока, причем датчик движения электрически соединен с датчиком автоматического включения-выключения светильника, с возможностью управления работой последнего.

2. Светильник по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала корпуса светильника использован сплав алюминия.

3. Светильник по п.2, отличающийся тем, что корпус светильника выполнен путем экструзии.

4. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиодные группы образуют блоки, размещенные под углом 0-60° по отношению друг к другу.

5. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиодные группы образуют блоки, размещенные симметрично относительно вертикальной оси.

6. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиодные группы образуют блоки, размещенные несимметрично относительно вертикальной оси.

7. Светильник по п.1, отличающийся тем, что датчик автоматического включения-выключения светильника выполнен на основе фототранзистора.