СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА Российский патент 2016 года по МПК H05B33/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к светодиодному источнику света, содержащему N светодиодных нагрузок, которые могут быть непосредственно соединены с источником питания, подающим низкочастотное переменное напряжение, таким как сетевой источник питания.

Уровень техники

Такой светодиодный источник света известен из US 7081722. Светодиодные нагрузки представляют собой светодиодные матрицы, содержащие последовательные сборки и, возможно, параллельные сборки отдельных светодиодов. Известный светодиодный источник света содержит выпрямитель для выпрямления низкочастотного переменного напряжения питания. Последовательная сборка, содержащая N светодиодных нагрузок, соединена с выходными разъемами выпрямителя. Во время работы периодическое постоянное напряжение с частотой 2f и амплитудой, изменяющейся от нуля вольт до максимальной амплитуды, приложено между выходными разъемами выпрямителя. Когда амплитуда периодического постоянного напряжения равна нулю вольт, ни через одну из светодиодных нагрузок не протекает ток. Когда амплитуда периодического постоянного напряжения повышается, достигается напряжение, при котором первая светодиодная нагрузка начинает проводить ток. Аналогично, когда амплитуда периодического постоянного напряжения далее повышается до достаточно высокого значения, вторая светодиодная нагрузка начинает проводить ток.

Дальнейшее увеличение амплитуды периодического постоянного напряжения последовательно приводит к тому, что остальные светодиодные нагрузки начинают проводить ток.

Когда все светодиодные нагрузки проводят ток, амплитуда периодического постоянного напряжения увеличивается далее, пока не будет достигнута максимальная амплитуда. После этого амплитуда периодического постоянного напряжения начинает уменьшаться. В то время как амплитуда понижается, светодиодные нагрузки прекращают проводить ток одна за другой в обратном порядке (вначале N-я светодиодная нагрузка прекращает проводить, и первая светодиодная нагрузка последней прекращает проводить ток). После того как первая светодиодная нагрузка прекратит проводить ток, амплитуда периодического постоянного тока понижается далее до нуля, и затем цикл, описанный выше, повторяется.

Известный светодиодный источник света очень компактен и сравнительно прост. Кроме того, его можно непосредственно питать от источника низкочастотного переменного напряжения питания, такого как европейский или североамериканский сетевой источник напряжения. Использование светодиодов определено следующим образом:

LED_Utilization (в случае N=4)=

(I_LED1_AVG/I_LED1_AVG*Vseg1+I_LED2_AVG/I_LED1_AVG*Vseg2+I_LED3_AVG/I_LED1_AVG*Vseg3+I_LED4_AVG/I_LED1_AVG*Vseg4)/Vstring_total,

где I_LED#_AVG представляет собой средний ток через светодиодную нагрузку, оцениваемый по одному периоду низкочастотного переменного напряжения питания, Vseg# представляет собой напряжение светодиодной нагрузки, Vstring_total представляет собой общее напряжение всех 4 светодиодных нагрузок.

Низкая степень использования светодиодов определяется тем фактом, что разные светодиодные нагрузки проводят ток в течение интервалов времени существенно разной длительности в пределах периода периодического постоянного напряжения. N-я светодиодная нагрузка проводит ток в течение намного более короткого интервала времени, чем первая светодиодная нагрузка. Вследствие этого первая светодиодная нагрузка проводит значительно более высокий средний ток, чем N-я светодиодная нагрузка. Светодиодные нагрузки, в общем, формируются одним или более светодиодными сборками, содержащими набор светодиодных матриц с множеством переходов. В процессе производства сборки, которые используются в первой светодиодной нагрузке, не отличаются от сборок, которые используются в любой из других светодиодных нагрузок; поэтому все сборки имеют одинаковый размер матрицы и характеристику мощности сборки, которая должна удовлетворять требованиям наихудшего случая. В таком случае упомянутые требования соответствуют использованию сборки в первой светодиодной нагрузке (которая во время работы проводит самый большой средний ток среди всех светодиодных нагрузок). Однако большая часть светодиодных сборок, используемых в светодиодном источнике света, не используется в первой светодиодной нагрузке.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить светодиодный источник света и соответствующий способ, имеющий сравнительно высокую степень использования светодиодов.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предусмотрен светодиодный источник света, содержащий

- первый входной разъем и второй входной разъем для соединения источника напряжения питания, подающего низкочастотное переменное напряжение питания с частотой f,

- выпрямитель, соединенный с входными разъемами, для выпрямления низкочастотного переменного напряжения питания,

- последовательную сборку, содержащую N светодиодных нагрузок, причем первый конец и второй конец упомянутой последовательной сборки соединены соответственно с первым выходным разъемом и вторым выходным разъемом выпрямителя,

- средство управления для последующего обеспечения протекания тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с первой светодиодной нагрузки, которая расположена ближе всего к первому концу, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда повышается, и для последующего обеспечения прекращения протекания тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с N-й светодиодной нагрузки, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда понижается, при этом прямое напряжение первой светодиодной нагрузки, по меньшей мере, на 50% выше, чем прямое напряжение любой из других светодиодных нагрузок.

В предшествующем уровне техники прямое напряжение всех светодиодных нагрузок обычно выбирают так, чтобы оно было приблизительно одинаковым. В случае когда прямое напряжение первой светодиодной нагрузки выбирают на 50% выше, чем у других светодиодных нагрузок, первая светодиодная нагрузка начнет проводить только при сравнительно высокой амплитуде низкочастотного переменного напряжения питания, и средний ток через первую светодиодную нагрузку будет понижаться, поскольку период времени, в течение которого первая светодиодная нагрузка проводит ток, уменьшается. В случае когда комбинированное прямое напряжение всех светодиодных нагрузок остается одинаковым, это уменьшение среднего тока через первую светодиодную нагрузку, в общем, приводит к повышенной степени использования светодиодов (см. формулу на странице 4).

Другими словами, поскольку первая светодиодная нагрузка пропускает меньший средний ток, наихудший случай, который может возникнуть для светодиодов, используемых в светодиодном источнике света, может быть менее жестким таким образом, что размер матрицы и характеристики мощности сборок светодиодов могут быть уменьшены, и, следовательно, светодиодные сборки могут быть более дешевыми. Следует отметить, что для получения такой же световой отдачи ток через светодиодные нагрузки должен быть несколько большим, чем в случае светодиодного источника света предшествующего уровня техники, в котором прямое напряжение первой светодиодной нагрузки ниже, в то время как сумма прямых напряжений светодиодных нагрузок приблизительно такая же. Однако это увеличение тока компенсируется тем фактом, что такой светодиодный источник света является существенно более дешевым.

Предпочтительно, прямое напряжение первой светодиодной нагрузки, по меньшей мере, на 100% больше, чем у любых других светодиодных нагрузок. В этом последнем случае средний ток через первую светодиодную нагрузку еще меньше, так что степень использования светодиода повышается еще больше. Кроме того, прямое напряжение первой светодиодной нагрузки становится настолько высоким, что общее количество светодиодных нагрузок, содержащихся в светодиодном источнике света, может быть уменьшено на 1, по сравнению со светодиодным источником света предшествующего уровня техники, в котором прямое напряжение первой светодиодной нагрузки приблизительно равно прямому напряжению каждой из других светодиодных нагрузок. Такое уменьшение количества светодиодных нагрузок означает, что, например, число переключаемых источников тока, необходимых для светодиодного источника света, уменьшается на один таким образом, что в дополнение к более высокой степени использования светодиодов также обеспечивается экономия из-за меньшего количества необходимых компонентов.

Возможны несколько вариантов воплощения средства управления.

В первом примере средство управления содержит

- N-1 цепей управления, содержащих переключатель и шунтирующих со второй по N-ю светодиодные нагрузки соответственно,

- схему управления, соединенную с N-l цепями управления для управления переключателями, содержащимися в цепях управления, и

- источник тока, включенный между N-й светодиодной нагрузкой и вторым выходным разъемом выпрямителя. Такой первый вариант осуществления является сравнительно простым при воплощении.

Во втором примере средство управления содержит N цепей управления, содержащих переключаемый источник тока и соединяющих катод светодиодной нагрузки со вторым выходным разъемом выпрямителя. В течение периода времени, в котором первые n светодиодных нагрузок проводят ток, только n-й источник тока включен и проводит ток. Каждый из переключаемых источников тока прежде всего предотвращает слишком большой рост тока через светодиодные нагрузки. Кроме того, уровень тока каждого из переключаемых источников тока можно регулировать до разного значения. В случае когда, например, разные светодиодные нагрузки содержат светодиоды разного цвета, цвет света, генерируемого всеми светодиодными нагрузками, проводящими ток, меняется каждый раз, когда новая светодиодная нагрузка начинает проводить ток. Вклад каждого из этих разных цветов в средний цвет света, воспринимаемого глазом человека, можно регулировать, регулируя уровень тока переключаемых источников тока. Регулирование уровня тока переключаемых источников тока также можно использовать для уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта источника света, или его можно использовать для увеличения коэффициента мощности и уменьшения гармонических искажений входного тока.

В предпочтительном варианте осуществления источника света в соответствии с изобретением светодиодный источник света содержит от 3 до 6 светодиодных нагрузок. В общем, когда количество светодиодных нагрузок увеличивается, отношение между мощностью, рассеиваемой светодиодными нагрузками, и входной мощностью светодиодного источника света увеличивается. Однако количество цепей, содержащихся в средстве управления, также увеличивается таким образом, что фактическое количество светодиодных нагрузок представляет компромисс между эффективностью и стоимостью. Предпочтительный вариант осуществления предлагает хорошую эффективность и уменьшенную сложность схемы управления.

В предпочтительном варианте осуществления прямые напряжения от второй светодиодной нагрузки до N-й светодиодной нагрузки выбирают так, чтобы они были идентичными. В этом отношении следует отметить, что на практике незначительные различия между такими прямыми напряжениями могут возникать из-за распределения прямых напряжений, возникающих при изготовлении светодиодных сборок, составляющих светодиодные нагрузки. Такие различия на практике часто не превышают +5% или -5%.

В любом практическом варианте применения количество светодиодных нагрузок выбирают в диапазоне от 3 до 5. Первый пример представляет собой светодиодный источник света в соответствии с изобретением, при этом светодиодный источник света содержит первую, вторую и третью светодиодные нагрузки, отношение между прямыми напряжениями которых составляет 2:1:1. Второй пример представляет собой светодиодный источник света в соответствии с изобретением, при этом светодиодный источник света содержит первую, вторую и третью светодиодные нагрузки, соотношение между прямыми напряжениями которых составляет 5:2:1. Третий пример представляет собой светодиодный источник света, при этом светодиодный источник света содержит первую, вторую, третью и четвертую светодиодные нагрузки, соотношение между прямыми напряжениями которых составляет 3:1:1:1. И снова, малые отклонения от этих отношений могут на практике происходить из-за распределения прямых напряжений, возникающих при изготовлении светодиодных сборок, составляющих светодиодные нагрузки.

Предпочтительно, светодиодные нагрузки формируют, используя одну или более светодиодных сборок, содержащих одну или более светодиодных матриц с множеством переходов. Использование сборок позволяет сравнительно легко изготовлять светодиодный источник света в соответствии с изобретением. Светодиодные сборки, предпочтительно, имеют прямое напряжение в одном из диапазонов в группе, сформированной из 24В ± 5%, 36В ± 5%, 48В ± 5% и 72В ± 5%. Эти диапазоны выбраны так, что, когда низкочастотное переменное напряжение питания представляет собой европейское сетевое напряжение или североамериканское сетевое напряжение, светодиодные нагрузки могут быть легко сформированы, используя множество таких сборок.

Хорошие результаты были получены для источников света, в которых прямое напряжение первой светодиодной нагрузки составляет от 26% до 60% максимальной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, предпочтительно от 33% до 48% максимальной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, и более предпочтительно - от 40% до 48% максимальной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания.

В другом предпочтительном варианте осуществления источника света в соответствии с изобретением светодиодный источник света дополнительно содержит

- последовательную сборку из емкостного элемента и переключателя S,

- вторую цепь управления, соединенную с переключателем S, для того, чтобы переключать переключатель в проводящее и непроводящее состояние в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания.

Переключателем S управляют таким образом, что емкостный элемент заряжается в течение периода времени, в который мгновенная амплитуда периодического постоянного напряжения сравнительно высока. Напряжение на емкостном элементе используется как напряжение питания для светодиодных нагрузок, когда мгновенная амплитуда периодического постоянного напряжения сравнительно низкая. Таким образом, общее количество тока, подаваемого к светодиодным нагрузкам, увеличивается.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ подачи питания в последовательную сборку из N светодиодных нагрузок, содержащий следующие этапы, на которых

- подают низкочастотное переменное напряжение питания,

- выпрямляют низкочастотное переменное напряжение питания,

- подают выпрямленное переменное напряжение питания в последовательную сборку, содержащую N светодиодных нагрузок,

- в дальнейшем обеспечивают протекание тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с первой светодиодной нагрузки, которая расположена ближе всего к первому концу последовательной сборки, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда увеличивается,

- в дальнейшем прекращают протекание тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с N-й светодиодной нагрузки, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда понижается, при этом прямое напряжение первой светодиодной нагрузки, по меньшей мере, на 50% выше, чем прямое напряжение любой из других светодиодных нагрузок.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления светодиодного источника света в соответствии с изобретением будут далее описаны со ссылкой на чертежи.

На Фиг. 1-4 показаны схематичные представления вариантов осуществления светодиодного источника света в соответствии с изобретением, и

На Фиг. 5 представлены таблицы, иллюстрирующие, как светодиодные нагрузки в разных вариантах осуществления светодиодного источника света в соответствии с изобретением могут быть составлены из светодиодных сборок с разными прямыми напряжениями.

Осуществление изобретения

На Фиг. 1a MAINS обозначен источник сетевого напряжения, подающий низкочастотное переменное напряжение питания. Сетевой источник напряжения соединен с входными разъемами выпрямителя. Выходные разъемы выпрямителя соединены через последовательную сборку из емкостного элемента C1 и переключателя S и через последовательную сборку из первой светодиодной нагрузки, сформированной светодиодной сборкой LP1 и светодиодной сборкой LP2, вторую светодиодную нагрузку, сформированную светодиодной сборкой LP3, третью светодиодную нагрузку, сформированную светодиодной сборкой LP4, и цепь управления, сформированную переключаемым источником CS3 тока. Вторая цепь управления сформирована переключаемым источником CS2 тока и соединяет катод второй светодиодной нагрузки со вторым выходным разъемом выпрямителя. Третья цепь управления сформирована переключаемым источником CS1 тока и соединяет катод первой светодиодной нагрузки со вторым выходным разъемом выпрямителя. Светодиодные сборки LP1-LP4 являются идентичными. Переключатель S, а также переключаемые источники тока соединены с цепью управления (не показана). Во время работы выпрямленное сетевое напряжение присутствует между выходными разъемами выпрямителя. В случае когда амплитуда выпрямленного сетевого напряжения повышается, первая - третья светодиодные нагрузки в дальнейшем начинают проводить ток поочередно, начиная с первой светодиодной нагрузки, и в зависимости от амплитуды выпрямленного сетевого напряжения. В случае когда амплитуда выпрямленного сетевого тока понижается, светодиодные нагрузки в дальнейшем прекращают проводить ток поочередно, начиная с третьей светодиодной нагрузки, и в зависимости от амплитуды выпрямленного сетевого напряжения. В любой один момент только один из источников CS1-CS3 тока проводит ток. Поскольку светодиодные сборки являются идентичными, прямое напряжение первой светодиодной нагрузки в два раза выше, чем прямые напряжения второй и третьей светодиодных нагрузок. Поскольку прямое напряжение первой светодиодной нагрузки сравнительно высоко, она начинает проводить только тогда, когда амплитуда выпрямленного сетевого напряжения будет сравнительно высокой. Средний ток через первую светодиодную нагрузку, поэтому будет сравнительно малым, так что степень использования светодиодов будет сравнительно высокой. Вследствие этого светодиодные сборки должны удовлетворять менее строгим требованиям, чем в случае более высокого среднего тока через первую светодиодную нагрузку и поэтому могут быть менее дорогостоящими.

Следует отметить, что в случае, когда катод светодиодной сборки LP1 также подключен ко второму выходному разъему выпрямителя через переключаемый источник тока, может быть получен светодиодный источник света, в котором могут быть установлены четыре светодиодные нагрузки с идентичными прямыми напряжениями. В этой ситуации первая светодиодная нагрузка, формируемая LP1, может начинать проводить ток и затем прекращать проводить ток при гораздо меньшей амплитуде выпрямленного сетевого напряжения. Вследствие этого средний ток через первую светодиодную нагрузку может быть сравнительно большим.

На Фиг. 1b и на Фиг. 2 - Фиг. 4 части цепей и компоненты, аналогичные частям цепей и компонентам в варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, обозначены теми же номерами ссылочных позиций.

Разница между Фиг. 1a и Фиг. 1b состоит в том, что две цепи управления, содержащие источник CS1 тока и источник CS2 тока соответственно, исключены. Вместо этого вторая светодиодная нагрузка шунтирована цепью управления, содержащей переключатель S1, и третья светодиодная нагрузка шунтирована цепью управления, содержащей переключатель S2. Переключатель S, а также переключатели S1 и S2 соединены с цепью управления (не показана). Фиг. 1a и Фиг. 1b, таким образом, отличаются только средством управления. Во время работы, когда амплитуда периодического постоянного напряжения повышается, переключатели S1 и S2 являются сначала проводящими, так что только первая светодиодная нагрузка проводит ток. В ходе дальнейшего увеличения амплитуды периодического постоянного напряжения переключатель S1 и переключатель S2 последовательно становятся непроводящими, так что первые две светодиодные нагрузки и все три светодиодные нагрузки соответственно проводят ток. Когда амплитуда периодического постоянного напряжения начинает понижаться, сначала переключать S2 и затем переключатель S1 снова становятся проводящими, так что третья светодиодная нагрузка и затем вторая светодиодная нагрузка прекращают проводить ток. В ходе дальнейшего понижения амплитуды периодического постоянного напряжения также первая светодиодная нагрузка прекращает проводить ток. Также в случае светодиодного источника света, представленного на Фиг. 1b, первая светодиодная нагрузка имеет сравнительно высокое прямое напряжение, так что средний ток через первую светодиодную нагрузку будет сравнительно низким, и светодиодные сборки должны удовлетворять менее строгим требованиям, чем в случае большего среднего тока через первую светодиодную нагрузку, и поэтому могут быть выполнены менее дорогостоящими.

На Фиг. 2 LP1-LP8 представляют собой светодиодные сборки. Они выполнены взаимно идентичными, но имеют другое прямое напряжение, чем у светодиодных сборок, используемых в варианте осуществления, показанном на Фиг. 1. Разница между вариантом осуществления, показанным на Фиг. 1, и вариантом, представленным на Фиг. 2, состоит в том, что в последнем первая светодиодная нагрузка содержит 5 светодиодных сборок вместо двух, и вторая светодиодная нагрузка содержит 2 светодиодные сборки вместо одной. Работа варианта осуществления, показанного на Фиг. 2, аналогична представленному на Фиг. 1. Поскольку прямое напряжение первой светодиодной нагрузки сравнительно высокое (более чем на 100% выше, чем у любой другой светодиодной нагрузки), степень использования светодиодов будет сравнительно высокой.

На Фиг. 3 и Фиг. 4 соответственно показаны светодиодный источник света для подключения к европейскому сетевому источнику питания и светодиодный источник света для подключения к североамериканскому сетевому источнику питания. В каждом из вариантов осуществления, показанных на Фиг. 3 и Фиг. 4, первая светодиодная нагрузка содержит четыре светодиодные сборки, вторая светодиодная нагрузка содержит две светодиодные сборки, и третья светодиодная нагрузка содержит две светодиодные сборки. Однако в светодиодных нагрузках в варианте осуществления, показанном на Фиг. 3, светодиодные сборки подключены последовательно, в то время как в светодиодных нагрузках в варианте осуществления, показанном на Фиг. 4, они подключены в группах по две параллельные светодиодные сборки. Вследствие этого прямое напряжение каждой светодиодной нагрузки в варианте осуществления на Фиг. 3 в два раза больше по сравнению со светодиодной нагрузкой в варианте осуществления на Фиг. 4. Светодиодные нагрузки, таким образом, согласуются с амплитудой европейской сети и североамериканской сети соответственно. Работа вариантов осуществления, раскрытых на Фиг. 3 и на Фиг. 4, аналогична работе варианта осуществления, показанного на Фиг. 1.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3, так же, как и в варианте осуществления, показанном на Фиг. 4, прямое напряжение первой светодиодной нагрузки в два раза выше, чем прямое напряжение у второй светодиодной нагрузки и у третьей светодиодной нагрузки. И снова, по тем же причинам, что и в варианте 1 осуществления, это приводит к сравнительно высокой степени использования светодиодов и относительно низкой стоимости светодиодных сборок.

В каждом из вариантов осуществления, показанных на Фиг. 1 - Фиг. 4, переключатель S работает так, что емкостный элемент C1 заряжается, когда выпрямленное сетевое напряжение имеет сравнительно высокую мгновенную амплитуду. Когда мгновенная амплитуда выпрямленного сетевого напряжения сравнительно мала, емкостный элемент функционирует как источник напряжения питания для подачи питания в светодиодные нагрузки.

Таблица, показанная на Фиг. 5, иллюстрирует, как светодиодные нагрузки в светодиодных источниках света в соответствии с изобретением могут быть сформированы из светодиодных сборок с определенным прямым напряжением в качестве стандартного строительного блока.

Представлены шесть примеров, каждый из которых относится к светодиодным сборкам с разным прямым напряжением. Первые три столбца в левом верхнем углу таблицы иллюстрируют, как составляют разные светодиодные нагрузки светодиодных источников света для использования с соответственно сетью на 220 В и сетью на 110 В, используя светодиодные сборки с прямым напряжением 35 В. В первом и втором рядах второго столбца представлены среднее квадратичное значение 220 В и максимальная амплитуда 311 В для сетевого напряжения 220 В. Аналогично, для сетевого напряжения 110 В среднее квадратичное значение 110 В и максимальная амплитуда 155 В представлены в первом и втором рядах соответственно третьего столбца. В третьей строке в столбце 1 указано прямое напряжение одной светодиодной сборки. В четвертой строке указано прямое напряжение двух светодиодных сборок, включенных последовательно, и в пятой строке указано прямое напряжение трех светодиодных сборок, включенных последовательно, и т.д. В третьей строке во втором столбце представлено прямое напряжение одной светодиодной сборки в виде процента от амплитуды европейского сетевого источника питания. В четвертой строке во втором столбце представлено прямое напряжение двух светодиодных сборок, включенных последовательно, в виде процента от амплитуды (311 В) сетевого источника питания на 220 В и т.д. Аналогично, в третьей строке в третьем столбце показано прямое напряжение одной светодиодной сборки в виде процента от амплитуды (155 В) сетевого источника питания на 110 В. В четвертой строке в третьем столбце показано прямое напряжение двух светодиодных сборок, включенных последовательно, в виде процента от амплитуды сетевого источника питания на 110 В, и так далее.

Как можно видеть, в светодиодном источнике света, предназначенном для использования с сетевым источником питания на 220 В, используются 8 светодиодных сборок. Распределение этих светодиодных сборок по разным светодиодным нагрузкам обозначено с использованием горизонтальных линий. Можно видеть, что первая светодиодная нагрузка содержит 4 светодиодных сборок, включенных последовательно, и каждая из второй и третьей светодиодных нагрузок состоит из двух светодиодных сборок, включенных последовательно. Прямое напряжение первой светодиодной нагрузки составляет 45% от амплитуды сетевого источника питания, прямое напряжение первых двух светодиодных нагрузок составляет 67,5% от амплитуды сетевого источника питания, и прямое напряжение первых трех светодиодных нагрузок составляет 90% от амплитуды сетевого источника питания.

Аналогично, в светодиодном источнике, предназначенном для питания от сети на 110 В, используются 4 светодиодные сборки с прямым напряжением 35 В. Также в этом случае распределение этих светодиодных сборок по разным светодиодным нагрузкам обозначено с использованием горизонтальных линий.

Первая светодиодная нагрузка содержит 2 светодиодные сборки, включенные последовательно, и каждая из второй и третьей светодиодных нагрузок состоит из 1 светодиодной сборки. Также в этом случае прямое напряжение первой светодиодной нагрузки составляет 45% от амплитуды сетевого источника питания, прямое напряжение первых двух светодиодных нагрузок составляет 67,5% от амплитуды сетевого источника питания, и прямое напряжение первых трех светодиодных нагрузок составляет 90% от амплитуды сетевого источника питания.

Аналогично, в следующих трех столбцах, в верхней части таблицы показано, как разные светодиодные нагрузки могут быть составлены из светодиодных сборок с прямым напряжением 36 В, как для сетевого источника питания на 220 В, так и на 110 В соответственно. Также в этом случае имеются три светодиодные нагрузки. В последних трех столбцах в верхней половине таблицы представлено использование светодиодных сборок с прямым напряжением 37 В для формирования светодиодных нагрузок в светодиодном источнике света в соответствии с изобретением для сетевого источника питания на 220 В и 110 В соответственно. Также в этом случае имеются три светодиодные нагрузки.

В следующих трех примерах, показанных в нижней половине таблицы, представлено использование светодиодных сборок с прямым напряжением соответственно 27 В, 28 В и 29 В. В этих трех последних примерах количество светодиодных нагрузок равно четырем, количество светодиодных сборок в первой светодиодной нагрузке равно четырем, и в каждой из других трех светодиодных нагрузок количество светодиодных сборок равно двум.

Изобретение относится к области светотехники. Последовательная сборка светодиодных нагрузок (LP1-LP4) включена между выходными разъемами выпрямителя, входные разъемы которого соединены с сетевым источником питания, подающим низкочастотное переменное напряжение. Средство управления делает светодиодные нагрузки поочередно проводящими, когда амплитуда напряжения питания повышается, и поочередно непроводящими, когда амплитуда напряжения питания понижается. Первая светодиодная нагрузка (LP1, LP2) имеет прямое напряжение, по существу, большее, чем у других светодиодных нагрузок. Технический результат - повышение степени использования светодиодов, что позволяет получить сравнительно дешевые светодиодные нагрузки, используемые в последовательной сборке. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Светодиодный источник света, содержащий
- первый входной разъем и второй входной разъем для соединения источника напряжения питания, подающего низкочастотное переменное напряжение питания с частотой f,
- выпрямитель, соединенный с входными разъемами, для выпрямления низкочастотного переменного напряжения питания,
- последовательную сборку, содержащую N светодиодных нагрузок, причем первый конец и второй конец упомянутой последовательной сборки соединены соответственно с первым выходным разъемом и вторым выходным разъемом выпрямителя,
- средство управления для последующего обеспечения протекания тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с первой светодиодной нагрузки, которая расположена ближе всего к первому концу, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда повышается, и для последующего обеспечения прекращения протекания тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с N-й светодиодной нагрузки, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда понижается,
при этом прямое напряжение первой светодиодной нагрузки, по меньшей мере, на 50% выше, чем прямое напряжение любой из других светодиодных нагрузок.

2. Светодиодный источник света по п. 1, в котором прямое напряжение первой светодиодной нагрузки, по меньшей мере, на
100% больше, чем у любых других светодиодных нагрузок.

3. Светодиодный источник света по п. 1 или 2, в котором средство управления содержит
- N-1 цепей управления, содержащих переключатель и шунтирующих со второй по N-ю светодиодные нагрузки соответственно,
- схему управления, соединенную с N-1 цепями управления для управления переключателями, содержащимися в цепях управления, и
- источник тока, включенный между N-й светодиодной нагрузкой и вторым выходным разъемом выпрямителя.

4. Светодиодный источник света по п. 1 или 2, в котором средство управления содержит N цепей управления, содержащих переключаемый источник тока и соединяющих катод светодиодной нагрузки со вторым выходным разъемом выпрямителя.

5. Светодиодный источник света по п. 1, при этом светодиодный источник света содержит от 3 до 6 светодиодных нагрузок.

6. Светодиодный источник света по п. 1 или 2, в котором прямые напряжения от второй светодиодной нагрузки до N-й светодиодной нагрузки выбирают так, чтобы они были идентичными.

7. Светодиодный источник света по п. 1, содержащий первую, вторую и третью светодиодные нагрузки, отношение между прямыми напряжениями которых составляет 2:1:1.

8. Светодиодный источник света по п. 1, содержащий первую, вторую и третью светодиодные нагрузки, соотношение между прямыми напряжениями которых составляет 5:2:1.

9. Светодиодный источник света по п. 1, содержащий первую, вторую, третью и четвертую светодиодные нагрузки, соотношение между прямыми напряжениями которых составляет 3:1:1:1.

10. Светодиодный источник света по п. 1, в котором светодиодные нагрузки сформированы, используя одну или более светодиодных сборок, содержащих одну или более светодиодных матриц с множеством переходов.

11. Светодиодный источник света по п. 10, в котором светодиодные сборки имеют прямое напряжение в одном из диапазонов в группе, сформированной из 24 В ± 5%, 36 В ± 5%, 48 В ± 5% и 72 В ± 5%.

12. Светодиодный источник света по п. 10, в котором прямое напряжение первой светодиодной нагрузки составляет от 26% до 60% максимальной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, предпочтительно от 33% до 48% максимальной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, и более предпочтительно - от 40% до 48% максимальной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания.

13. Светодиодный источник света по п. 1, при этом светодиодный источник света дополнительно содержит
- последовательную сборку из емкостного элемента и переключателя S,
- вторую цепь управления, соединенную с переключателем S, для того, чтобы переключать переключатель в проводящее и непроводящее состояние в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания.

14. Способ подачи питания в последовательную сборку из N светодиодных нагрузок, содержащий следующие этапы, на которых
- обеспечивают низкочастотное переменное напряжения питания,
- выпрямляют низкочастотное переменное напряжение питания,
- подают выпрямленное переменное напряжение питания в последовательную сборку, содержащую N светодиодных нагрузок,
- в дальнейшем обеспечивают протекание тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с первой светодиодной нагрузки, которая расположена ближе всего к первому концу последовательной сборки, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда увеличивается,
- в дальнейшем обеспечивают прекращение протекания тока поочередно через светодиодные нагрузки, начиная с N-й светодиодной нагрузки, в зависимости от мгновенной амплитуды низкочастотного переменного напряжения питания, когда амплитуда понижается,
при этом прямое напряжение первой светодиодной нагрузки, по меньшей мере, на 50% выше, чем прямое напряжение любой из других светодиодных нагрузок.