Система централизованного освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой Российский патент 2020 года по МПК H05B47/00 H05B45/00 H05B33/08 

Изобретение относится к светотехнике, а именно, к области энергосберегающих систем электропитания и управления освещением производственных объектов и помещений, административных, торговых, культурно-развлекательных и спортивных зданий и сооружений с питанием от сети переменного тока, и может быть использовано в трехфазных питающих сетях, в том числе для освещения промышленных зон, аэропортов, складов, стадионов, парков, помещений с высокой влажностью и взрывоопасной средой.

Известны групповые сети рабочего освещения объектов с большой световой нагрузкой с питанием от трехфазной сети переменного тока, для которых требуется увеличивать сечение нулевого провода в линиях питающей сети до сечения фазных проводников (Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание 7, введен 01.01.2003 г, гл. 6) с целью обеспечения работоспособности системы освещения при несимметричной загрузке фаз и эмиссией пускорегулирующими аппаратами современных источников света высших гармоник тока (А. Куско, М. Томпсон. Качество энергии в электрических сетях. М. изд. Додэка, 2008 г. Стр. 66), причем защитные и коммутационные аппараты рекомендуется размещать группами в доступных для обслуживания местах (Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание 7, введен 01.01.2003 г., гл. 6).

Известны сети электропитания светодиодного освещения на напряжении постоянного тока (Э. Ваффеншмидт. Сеть электропитания постоянного тока для светодиодного освещения. Полупроводниковая светотехника №6 2015 г. стр. 62…68., О. Зотин. Сети освещения на постоянном напряжении в Нидерландах. Полупроводниковая светотехника №4 2015 г. Стр. 30…32), в которых от мощных преобразователей переменного тока в постоянный ток запитано большое количество светильников со встроенными или расположенными в непосредственной близости от них пускорегулирующими аппаратами, управление режимом работы которых осуществляется по питающей сети. Использование напряжения постоянного тока снимает проблему эмиссии высших гармоник тока в питающую сеть (А. Куско, М. Томпсон. Качество энергии в электрических сетях. М. изд. Додэка, 2008 г.. стр. 77) и дает повышение надежности работы пускорегулирующих аппаратов за счет упрощения конструкции и схемотехники (А. Васильев. Блок питания как «слабое звено» светодиодного светильника.: https://wvvw.elec.ru/articles/blok-pitaniya-kak-slaboe-zveno-svetodiodnoqo-sveti/ 03. 02.2014 г.).

Известно управляющее устройство, система и способ для общественного освещения по патенту Российской Федерации №2427985, кл. Н05В 37/02, F21S 9/00, 2011 г., в котором блок управления функционально соединен с источником света, освещающим, по существу, одну секцию площади, содержащей, по меньшей мере, две секции. Блок управления содержит средство для контроля секции в отношении действий, представляющих интерес, а также содержит средство для координации мероприятий по освещению с, по меньшей мере, одним соответствующим блоком управления на, по меньшей мере, одной ближайшей секции посредством связи с соответствующим блоком управления, предпочтительно использующим способ беспроводной связи. Мероприятия по освещению могут содержать переменное регулирование световых характеристик, установку источника света в резервный режим и выключение источника света.

Однако, оно не позволяет в достаточной мере контролировать тепловой режим работы светильников, выявлять неисправности электрической цепи и работоспособность светильников.

Известна автоматизированная система управления освещением дорог по патенту Российской Федерации №2453761, кл. F21S 9/00, 2012 г., которая содержит датчик освещенности, три коммутатора напряжения фаз, четыре видеокамеры, устанавливаемые попарно на крайних опорах освещаемого участка, видеодетектор движения, три таймера, датчик тумана и датчик гололеда, при этом первая фаза трехфазной сети подключена к входу датчика освещенности, выход которого подключен к входу первого коммутатора, к выходу которого в свою очередь подключены первые входы каждого из N-светильников на основе светодиодов и входы питания видеокамер, входы питания видеодетектора движения, таймеров, коммутаторов, а также входы питания датчика тумана и датчика гололеда, выходы видеокамер соединены соответственно с третьим, первым, пятым и четвертым входами видеодетектора, выход которого соединен с входом первого таймера, выход которого в свою очередь соединен с входом второго таймера, а выход второго таймера соединен с входом второго коммутатора, второй выход второго коммутатора соединен с входом третьего таймера, выход которого соединен с входом третьего коммутатора, третьи входы второго и третьего коммутаторов соединены соответственно с второй и третьей фазами питающей участок сети, а первый выход второго коммутатора и выход третьего коммутатора соединены с вторыми и третьими входами каждого из N-светильников, выход датчика тумана подключен к четвертым входам, а выход датчика гололеда - к пятым входам второго и третьего коммутаторов, нулевые выводы светильников участка соединены с нулевым проводом питающей сети.

Данное решение позволяет решить задачу энергосбережения, при этом обеспечивает равномерность освещения при переходе автоматизированной системы в энергосберегающий или дежурный «ночной» режим, возможность автоматического двухступенчатого повышения светового потока каждого светильника на участке дороги до нормируемого уровня при приближении транспортного средства к освещаемому участку и удержание этого уровня на период движения транспортного средства на участке в условиях существующих трехфазных систем электроснабжения, независимое переключение светильников на полный световой поток при ухудшении погодных условий: дожде, снегопаде, тумане и гололеде, на удаленном от диспетчерского пункта участке дороги, чем улучшает условия безопасности дорожного движения.

Однако, оно не позволяет в достаточной мере обеспечить равномерную загрузку фаз питающей сети, контролировать тепловой режим работы и работоспособность светильников, выявлять неисправности электрической цепи.

Известна система освещения с безопасным питанием и управлением яркостью светодиодных ламп, описанная в журнале «Полупроводниковая светотехника» №4, 2014 г., стр. 56-59, принятая заявителем за прототип. В системе используют безопасное напряжение питание, светодиодные лампы с высоким классом защиты, а также предусмотрена возможность программируемого управления уровнем освещенности.

При освещении промышленных и складских помещений, помещений с высокой влажностью, птицеводческих фабрик, свиноферм, для ландшафтного освещения и т.п., необходимо безопасное напряжение питания. Для таких применений разработаны и освоены в производстве светодиодные светильники с напряжением питания 24 В и системы освещения на их основе. В них используют активные компоненты (MOSFET, ИМС), LED-драйверы и систему управления освещением.

В состав системы управления светодиодным освещением входят:

- контроллер силового питания;

- шкаф управления с источниками питания;

- лампы светодиодные 6-9 Вт со встроенным управляемым источником питания светодиодов;

- комплект кабелей питания;

- пульт управления.

Система управления построена на базе комплекта технических средств, специально разработанного для построения распределительных систем управления освещением.

Управляемый источник питания при решении задачи создания интеллектуальных систем освещения обеспечивает реализацию двух основных функций:

- прием, обработка и передача микросхеме LED-драйвера управляющего сигнала;

- обеспечение заданной интенсивности свечения светодиодов при их оптимальных режимах работы.

Автоматизированная система освещения с безопасным питанием и возможностью программируемого управления освещенностью построена на базе универсального комплекта технических средств, специализированного для построения распределенных систем управления освещением с возможностями как группового управления источниками света, так и индивидуального управления каждым источником. В качестве примера показано решение данной системы для применения на птицеводческих фабриках с возможностью группового управления светодиодными светильниками мощностью 6 Вт, разработанными специально под требования клеточного содержания птицы, и мощностью 9 Вт, разработанными для напольного содержания птицы.

Однако, система управления данной системы освещения не позволяет контролировать тепловой режим работы светильников, выявлять и извещать о неисправности электрической цепи освещения, не имеет аварийного освещения и не обеспечивает равномерную загрузку фаз питающей сети.

Технической проблемой заявляемого изобретения является расширение функциональных и сервисных возможностей, которые заключаются не только в возможности программно менять уровень освещенности: полный свет-дежурный свет-выключено, в зависимости от времени суток или по сигналам датчиков в соответствии с заданным алгоритмом группами или индивидуально по каждому светильнику, но и контролировать в автоматическом или ручном режиме функциональную работоспособность системы освещения, а именно, по каждому светильнику: работает - работает с ограничением по температуре корпуса - не работает, температура корпуса светильника, исправность изоляции цепи питания светильника, наличие напряжения питания аварийного освещения, а также по запросу внешнего управляющего устройства в автоматическом режиме или в ручном режиме с устройства управления и индикации проверить функционирование аварийного освещения безопасности.

Поставленная проблема решается тем, что в предлагаемом решении, которое содержит светильники со светодиодными источниками света, систему управления светодиодным освещением, выполненным с возможностью программного управления уровнем освещенности, входящие в систему управления контроллер силового питания, электрический шкаф управления с источниками питания, светильники со встроенным управляемым источником питания светодиодов, комплект кабелей питания, пульт управления, взаимодействующий с ним драйвер линии, который взаимодействует с пультом управления по цифровой линии связи и выполняет команды, связанные с управлением уровнем освещенности линии, оно снабжено локальным управляющим устройством ограниченного количества светильников, каждый светильник снабжен встроенным датчиком контроля температуры нагрева светильников, светодиоды в светильниках соединены последовательно, а светильники со встроенным датчиком контроля температуры нагрева светильников запитаны через датчик тока и детектор сигнала датчика контроля температуры нагрева светильников от регулируемого источника тока - драйвера рабочего освещения соответствующей мощности и нерегулируемого источника тока - драйвера аварийного освещения безопасности меньшей мощности, причем, по меньшей мере, три таких комбинированных источника смонтированы в электрическом шкафу управления освещением расположенном в удобном для обслуживания месте, в котором размещено устройство управления и индикации, соединенное цифровой линией связи с внешним управляющим устройством и внешними датчиками, по меньшей мере, с датчиками движения и освещенности, и по цифровой линии связи через локальное управляющее устройство реализует заданный режим освещения производственных помещений и сбор первичной информации о работоспособности и техническом состоянии системы освещения, а именно, ток и температура светодиодов светильников, а также установлены датчик контроля изоляции осветительной сети, датчик напряжения питания аварийного освещения и датчик напряжения постоянного тока питания драйверов рабочего освещения, который подключен к выходу трехфазного выпрямителя, к нему же подключены емкостной фильтр высших гармоник и элемент защиты от импульсных помех питающей сети, причем вход трехфазного выпрямителя через согласующий трансформатор и коммутирующий элемент подключен к трехфазной питающей сети.

Кроме того, встроенный датчик контроля температуры нагрева светильников выполнен в виде ключевого элемента и преобразователя температура-частота с шинами питания, чувствительный элемент которого смонтирован в непосредственной близости от основания одного из светодиодов, а выход преобразователя температура-частота соединен с управляющим входом ключевого элемента, который подключен к шинам питания преобразователя температура-частота и соединен с произвольно взятой группой последовательно соединенных светодиодов светильника, а ключевой элемент и преобразователь температура-частота подключены к этой произвольно взятой группе светодиодов светильника параллельно.

Кроме того, драйвер каналов рабочего освещения выполнен в виде понижающего импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное первого рода и включает в себя ключевой элемент, индуктивность и обратный диод, который выполнен в виде диодного моста, в диагональ которого включена вторичная обмотка трансформатора выходного каскада драйвера аварийного освещения, вход которого через элемент защиты по току и коммутирующий элемент связан с внешним источником питания аварийного освещения

Кроме того, локальное управляющее устройство выполнено на базе микроконтроллера и имеет однонаправленные выходы, которые соединены со входами драйверов рабочих каналов, и однонаправленные входы, которые соединены с выходами датчиков тока, детекторов импульсов, датчика контроля замыкания на «землю», датчика контроля напряжения питания аварийного освещения, а также имеет двунаправленную шину связи с устройством управления и индикации, которое, в свою очередь, имеет возможность соединения с выходами датчиков, по меньшей мере, с выходами датчиков движения и освещенности, с внешним управляющим устройством и неограниченным количеством других локальных управляющих устройств.

Кроме того устройство управления и индикации установлено с возможностью в автоматическом режиме по сигналу внешнего управляющего устройства или в ручном режиме производить проверку работоспособности аварийного освещения безопасности.

Техническим результатом является повышение надежности освещения объекта, улучшения условий эксплуатации системы освещения и экономия электрической энергии. В предлагаемом решении функционально и конструктивно объединены элементы коммутации, защиты и согласования с питающей сетью органов регулирования светового потока, управления режимом освещения и контроля технического состояния мощных светодиодных источников света.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой;

на фиг. 2 - встроенный датчик контроля температуры нагрева светильников;

на фиг. 3 - выходные каскады драйверов рабочего и аварийного освещения безопасности.

Одной из современных тенденций в области освещения производственных помещений и сооружений является не только оптимизация режимов работы систем освещения с учетом влияния внешних факторов, как то сменность и цикличность работы оборудования, уровень внешней подсветки и другое, с целью минимизации потребления электроэнергии, но и снижение прочих эксплуатационных расходов, главным образом за счет увеличения срока службы основных элементов системы освещения - драйверов и светодиодных светильников. Основными негативными факторами, определяющими срок службы драйверов и светодиодов, являются нестабильность питающей сети, неблагоприятные тепловые режимы работы и низкая ремонтопригодность. Наиболее чувствительны к повышенной температуре в процессе эксплуатации самые теплонагруженные элементы светодиодных систем освещения - светодиоды и электролитические конденсаторы драйверов светодиодов, причем последние к тому же чувствительны и к импульсным перенапряжениям питающей сети. Поэтому для мощных светильников широкое распространение получают системы освещения, в которых драйвер не встраивается в светильник, а выполняется в виде отдельного функционально законченного блока соответствующего условиям эксплуатации климатического исполнения, который располагается в непосредственной близости от светильника. Однако это не в полной мере решает задачу обеспечения нормального теплового режима. Отвод тепла происходит преимущественно потоками воздуха, который в сильной степени зависит от скорости потока воздуха и состояния охлаждаемых поверхностей. Необходимо также учитывать влияние теплонагруженного технологического оборудования. Профилактика отказов оборудования, сводящаяся чаще всего к своевременной очистке поверхностей охлаждения от загрязнений, не всегда эффективна и очень затратна. Крайне важным является наличие и высокая надежность работы аварийного освещения безопасности, обеспечивающего возможность продолжения работ при отключении рабочего освещения.

Решение указанных проблем может быть достигнуто путем применения рациональной топологии как электрической схемы, так и размещения ее элементов.

Предлагаемая система централизованного освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой лишена большинства перечисленных выше недостатков, а потому при высокой плотности установки осветительных приборов и большой световой нагрузке она имеет существенные преимущества. Они выражаются в том, что драйверы питания светодиодов светильников располагаются группами в шкафу с контролируемой средой в удобном, как того требуют Правила Устройства Электроустановок, для обслуживания месте. Электропитание осуществляется от трехфазного выпрямителя через трансформатор, соответственно гарантированно обеспечивается симметричная загрузка фаз питающей сети во всех возможных режимах работы системы освещения при минимальной эмиссии в сеть высших гармоник тока, к тому же отпадает потребность в силовых электролитических конденсаторах. В том же шкафу смонтированы драйверы аварийного освещения безопасности, выходные каскады которых объединены с выходными каскадами драйверов рабочего освещения. Светодиодные светильники оснащены встроенными датчиками контроля температуры.

Система централизованного освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой выполнена следующим образом.

В исходном состоянии напряжение питания через коммутационно-защитный аппарат 1 и согласующий трансформатор 2 поступают на вход выпрямителя 3. Ограничитель напряжения (например, варистор) 4 обеспечивает защиту цепи рабочего питания от импульсных помех питающей сети, а емкостный фильтр 5 блокирует прохождение в питающую сеть высокочастотных гармоник тока, эмитируемых драйверами 7 каналов рабочего освещения 6. Канал рабочего освещения 6, вход которого соединен с выходом выпрямителя 3, включает в себя драйвер 7, выход которого через датчик тока 8 и детектор импульсов датчика контроля температуры 9 связан со светильником 10, представляющим собой объединенные в одном корпусе группу последовательно соединенных светодиодов 11. Параллельно некоторой части группы светодиодов 11 (например, четырем) подключены ключевой элемент 12 и преобразователь температура-частота 13, чувствительный элемент 14 которого смонтирован в непосредственной близости от основания одного из группы светодиодов 11, а выход соединен с ключевым элементом 12, образующих вместе датчик контроля температуры нагрева светильников. Датчик контроля температуры нагрева светильников позволяет дистанционно контролировать температуру корпуса светильника и при необходимости снижать тепловую нагрузку на светодиоды путем уменьшения тока через них, что гарантирует сохранение светоотдачи светодиодов в течении длительного времени, заявленного производителем. А также это может являться основанием для организационно-технических мероприятий по улучшению теплового режима работы светильников, например, неплановая очистка корпуса светильника от пыли или изменения режима вентиляции в зоне установки светильника.

Драйвер рабочего освещения 7, представляющий собой понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения в постоянное первого рода, включает в себя ключевой элемент 15, индуктивность 16 и обратный диод 17, выполненный в виде диодного моста, в диагональ которого включена вторичная обмотка трансформатора 18 выходного каскада драйвера аварийного освещения 19, вход которого через элемент защиты по току, например, самовосстанавливающийся предохранитель 20 и коммутирующий элемент 21 связан с внешним источником питания аварийного освещения, например, аккумуляторной батареей 22.

Управление режимом работы драйверов рабочего освещения 7 осуществляется локальным управляющим устройством (ЛУУ) 23.

Локальное управляющее устройство 23, выполненное на базе микроконтроллера, имеет однонаправленные выходы, соединенные со входами драйверов рабочего освещения 7 рабочих каналов 6 и однонаправленные входы, соединенные с выходами датчиков тока 8, детекторов импульсов датчика контроля температуры 9, датчика контроля замыкания на «землю» 24, датчика контроля напряжения питания аварийного освещения 25, двунаправленную связь с устройством контроля напряжения питания рабочих каналов 26 и двунаправленную цифровую линию связи с устройством управления и индикации (УУИ) 27, которое в свою очередь по этой же линии может быть соединено также с неограниченным количеством других локальных управляющих устройств. Кроме того, устройство управления и индикации 27 соединено с выходами датчиков, например, движения 28, освещенности 29 и с внешним управляющим устройством 30.

Устройство контроля напряжения питания рабочих каналов 26 имеет один однонаправленный вход, соединенный с выходом выпрямителя 3, один двунаправленный вход - выход, соединенный с ЛУУ 23 и однонаправленный выход, соединенный с управляющим входом коммутирующего элемента 21.

Датчик контроля замыкания на «землю» 24 имеет два входа, один из которых соединен с контуром заземления помещения (сооружения), второй с выходом выпрямителя 3, а выход соединен со входом ЛУУ 23. Датчик контроля замыкания на "землю" служит для контроля исправности цепей питания светильников. Учитывая большую протяженность этих цепей существует вероятность замыкания одной жилы на землю. И это никоим образом не отразится на работе светильников до тех пор, пока не замкнет еще один провод из группы светильников, запитанных от одного силового трансформатора 2. При отсутствии "глухого" замыкания разность потенциалов в точках пробоя может достигать 150…180 В, а так как драйверы светодиодов работают в режиме источника тока, то даже при токе 1 А может возникнуть устойчивый дуговой разряд и схема защиты драйверов это не почувствует, что нежелательно с точки зрения пожароопасности. В тоже время вероятность одновременного замыкания на "землю" в другой точке схемы чрезвычайно мала, потому, по аналогии с распределительными сетями 6(10) кВ с изолированной нейтралью, можно допустить некоторое время работы системы освещения в штатном режиме с последующим устранением неисправности в плановом порядке.

Светильники 10 излучают световой поток пропорционально току светодиодов 11, величину которого регулируют драйвером 7 по сигналу задания от ЛУУ 23, выполняющего в данном случае в паре с датчиком тока 8 функцию регулятора тока. Учитывая критическую зависимость срока службы светодиодов от температуры кристаллов, ЛУУ 23 по сигналу датчика контроля температуры нагрева светильников ограничивает задание тока светодиодов 11 при достижении корпусом светодиода заданного предельного уровня температуры до достижения теплового равновесия.

Устройство управления и индикации УУИ 27 выполнено на базе типового контроллера, включающего в себя элементы визуального отображения информации и органы управления. Оно соединено с выходами датчиков, например, движения 28, освещенности 29, цифровыми линиями связи с внешним управляющим устройством 30 и неограниченным числом локальных управляющих устройств 23. УУИ обеспечивает формирование задания тока драйверов рабочего освещения 7 автоматически по заранее заданной программе в функции времени, по сигналам датчиков, по команде оператора или внешнего управляющего устройства как для группы светильников в целом, так и для каждого светильника в отдельности. Также возможен просмотр текущих параметров работы по каждому каналу: ток в % от номинального, температура корпуса светильника, состояние изоляции. Реализация всех вышеперечисленных функций возможна как в автономном режиме, так и в режиме внешнего управления при включении системы в компьютерную сеть.

УУИ 27 является важным элементом повышения качественных характеристик системы освещения. Это программно-аппаратный комплекс, оснащенный элементами управления и индикации и связанный цифровыми двунаправленными линиями связи с локальными управляющими устройствами и внешним управляющим устройством, который реализует:

- ручное управление в реальном времени группами светильников или каждым светильником в отдельности, контроль температуры корпуса любого из светильников, состояния изоляции цепей питания светильников, наличие напряжения питания аварийного освещения и проверку работоспособности аварийного освещения по группам светильников;

- автоматическое управление освещенностью по таймеру реального календарного времени, по сигналам датчиков, например освещенности, движения или других в произвольной комбинации, светозвуковая сигнализация при нарушении изоляции, недопустимом превышении температуры любого из светильников, отсутствии напряжения питания аварийного освещения;

- подключение к внешнему управляющему устройству обеспечивает дистанционное дублирование функций устройства управления и индикации в ручном и автоматическом режимах работы, а также дает возможность не только автоматизировать процесс диагностики системы освещения, но и обеспечить мониторинг температуры окружающей среды в зоне установки светильников.

Система централизованного освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой работает следующим образом.

В нормальном рабочем режиме коммутационно-защитный аппарат 1 включен и на выходе выпрямителя 3 присутствует напряжение, достаточное для нормального функционирования системы освещения и срабатывания устройства контроля напряжения питания рабочих каналов 26, который через коммутирующий аппарат 21 разрывает цепь питания драйверов аварийного освещения 19 и через двунаправленную связь дает ЛУУ 23 разрешение на включение драйверов 7 рабочих каналов 6. Драйверы 7 обеспечивают регулирование и стабилизацию тока светодиодов 11 в светильнике от ноля (выключено) до номинального значения (полный свет) во всем допустимом нормами диапазоне колебаний напряжения питающей сети в соответствии с заданным алгоритмом управления освещением. Точность стабилизации тока обеспечивается реализованным программно в ЛУУ 23 регулятором тока по сигналу датчика тока 8. При повышении температуры светодиодов до заданного предельного уровня под действием внешних факторов, как то ухудшение условий охлаждения вследствие загрязнения или повышения температуры окружающей среды, начинает работать обратная связь по температуре, направленная на уменьшение тепловыделений в светильнике путем уменьшения тока светодиодов до установления теплового баланса. Информация о температуре удаленно расположенного светильника передается по цепи питания посредством модуляции напряжения на выходе драйвера 7. Преобразователь температура-частота 13 генерирует короткие импульсы, частота следования которых пропорциональна температуре корпуса одного из светодиодов 11 светильника 10, воздействующие на ключевой элемент 12. Замыкание ключа 12 приводит к изменению эквивалентного сопротивления цепи и, так как драйвер 7 по существу является источником тока, соответственно изменяется напряжение на выходе драйвера 7. Детектор импульсов 9 выделяет полезный сигнал на фоне шумов драйвера и наведенных помех, возможных в длинной линии драйвер-светильник, и транслирует его на вход ЛУУ 23, замыкая цепь обратной связи по температуре. При большой скважности импульсов, генерируемых преобразователем напряжение-частота 13, кратковременное шунтирование небольшой части светодиодов 11 светильника 10 не приводит к сколько-нибудь заметному снижению светового потока. Электропитание преобразователя напряжение-частота 13 осуществляется от группы последовательно соединенных светодиодов, например тех, которые шунтируются ключевым элементом 12, потому его работа возможна только при работающем светильнике. Соответственно факт наличия импульсов датчика температуры однозначно и безусловно определяет работоспособность светильника в целом, то есть драйвер, линия связи и цепь светодиодов 11 светильника 10 исправны. Это свойство позволяет реализовать оперативную диагностику работоспособности всех элементов системы освещения в ручном режиме с устройства управления и индикации 27 или в ручном и автоматическом режиме с внешнего управляющего устройства 30. Кроме того этим обеспечивается возможность объективного и оперативного тестирования работоспособности аварийного освещения безопасности в любой произвольный момент времени. Для этого ЛУУ 23 по команде УУИ 27 или внешнего управляющего устройства 30 блокирует работу драйверов рабочего освещения 7. Одновременно через датчик контроля напряжения питания рабочих каналов 26 коммутирующий аппарат 21 замыкает цепь питания драйверов аварийного освещения 19 и они включаются в работу. Далее ЛУУ 23 по факту наличия сигнала с детектора импульсов 9 формирует сигнал обратной связи о работоспособности аварийного освещения безопасности по каждому светильнику в отдельности.

В случае снижения напряжения питания рабочих каналов 6 ниже допустимого уровня срабатывает устройство контроля напряжения питания рабочих каналов 26, двунаправленный выход которого через ЛУУ 23 блокирует работу драйверов 7 рабочих каналов 6, а второй выход через коммутирующий элемент 21 замыкает цепь от источника питания аварийного освещения 22 со входом драйверов аварийного освещения 19, которые через трансформатор 18 диодного моста 17 обеспечивают питание светодиодов 11 светильников 10 в аварийном режиме. Включение аварийного освещения происходит автоматически по факту снижения напряжения питания ниже допустимого уровня вплоть до полного отключения. Отличительной особенностью данной системы аварийного освещения является использование штатных светильников рабочего освещения. Выходной трансформаторный каскад 18 драйвера аварийного освещения 19 включается параллельно-последовательно выходу драйвера рабочего освещения 7, обеспечивая полную гальваническую развязку цепей питания рабочего и аварийного освещения. При восстановлении напряжения питания рабочих каналов схема возвращается в исходное состояние.

Для исключения модуляции выходного тока выпрямителя 3 одновременно работающими драйверами 7 рабочих каналов 6, соответственно для снижения эмиссии высших гармоник тока в питающую сеть, ЛУУ 23 синхронизирует работу ключевых элементов 15 драйверов 7 рабочих каналов 6 с фазовым сдвигом 2π/N электрических градусов, где N - число подключенных к ЛУУ 23 рабочих каналов 6.

Предлагаемая система освещения показывает высокую надежность в работе, в том числе путем рационального размещения элементов с учетом доступности обслуживания, обеспечения оптимальных тепловых и электрических режимов работы оборудования, возможностью оперативного контроля неисправностей и тестирования функциональной работоспособности.

Использование предлагаемого технического решения позволило повысить надежность освещения объекта, улучшить условия эксплуатации системы освещения и обеспечить экономию электрической энергии. В предлагаемой системе централизованного освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой функционально и конструктивно объединены элементы коммуникации, защиты и согласования с питающей сетью органов управления, регулирования светового потока и контроля технического состояния мощных светодиодных источников света.

Кроме того, решение задачи выравнивания загрузки фаз во всех возможных режимах работы системы освещения, минимизация эмитируемых в питающую сеть высших гармоник тока, снижение трудоемкости обслуживания осветительной сети за счет возможности в автоматическом режиме дистанционного контроля работоспособности всех элементов системы освещения как в рабочем, так и в аварийном режимах, снижение капитальных затрат на систему освещения путем совмещения функции рабочего освещения и аварийного освещения безопасности в одном светильнике, повышение надежности системы освещения за счет сокращения общего числа элементов схемы и оптимизации температурных режимов их работы, представляет собой тот положительный эффект, получаемый от использования предлагаемой системы централизованного освещения.

Изобретение относится к светотехнике, а именно к области энергосберегающих систем электропитания и управления освещением производственных объектов и помещений, административных, торговых, культурно-развлекательных и спортивных зданий и сооружений с питанием от сети переменного тока, и может быть использовано в трехфазных питающих сетях, в том числе для освещения промышленных зон, аэропортов, складов, стадионов, парков, помещений с высокой влажностью и взрывоопасной средой. Технический результат-расширение функциональных и сервисных возможностей. Устройство содержит светильники со светодиодными источниками света, систему управления светодиодным освещением, выполненным с возможностью программного управления уровнем освещенности, входящие в систему управления контроллер силового питания, электрический шкаф управления с источниками питания, светильники со встроенным управляемым источником питания светодиодов, комплект кабелей питания, пульт управления, взаимодействующий с ним драйвер линии, который взаимодействует с пультом управления по цифровой линии связи и выполняет команды, связанные с управлением уровнем освещенности линии, оно снабжено локальным управляющим устройством ограниченного количества светильников, каждый светильник снабжен встроенным датчиком контроля температуры нагрева светильников, светодиоды в светильниках соединены последовательно, а светильники со встроенным датчиком контроля температуры нагрева светильников запитаны через датчик тока и детектор сигнала датчика контроля температуры нагрева светильников от регулируемого источника тока - драйвера рабочего освещения соответствующей мощности и нерегулируемого источника тока - драйвера аварийного освещения безопасности меньшей мощности, причем, по меньшей мере, три таких комбинированных источника смонтированы в электрическом шкафу управления освещением, в котором размещено устройство управления и индикации, соединенное цифровой линией связи с внешним управляющим устройством и внешними датчиками, по меньшей мере, с датчиками движения и освещенности, и по цифровой линии связи через локальное управляющее устройство реализует заданный режим освещения производственных помещений и сбор первичной информации о работоспособности и техническом состоянии системы освещения, а именно, ток и температура светодиодов светильников, а также установлены датчик контроля изоляции осветительной сети, датчик напряжения питания аварийного освещения и датчик напряжения постоянного тока питания драйверов рабочего освещения, который подключен к выходу трехфазного выпрямителя, к нему же подключены емкостной фильтр высших гармоник и элемент защиты от импульсных помех питающей сети, причем вход трехфазного выпрямителя через согласующий трансформатор и коммутирующий элемент подключен к трехфазной питающей сети. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система централизованного освещения производственных помещений и сооружений с большой световой нагрузкой, содержащая светильники со светодиодными источниками света, систему управления светодиодным освещением, выполненным с возможностью программного управления уровнем освещенности, входящие в систему управления контроллер силового питания, электрический шкаф управления с источниками питания, светильники со встроенным управляемым источником питания светодиодов, комплект кабелей питания, пульт управления, взаимодействующий с ним драйвер линии, который взаимодействует с пультом управления по цифровой линии связи и выполняет команды, связанные с управлением уровнем освещенности линии, отличающаяся тем, что она снабжена локальным управляющим устройством ограниченного количества светильников, каждый светильник снабжен встроенным датчиком контроля температуры нагрева светильников, светодиоды в светильниках соединены последовательно, а светильники со встроенным датчиком контроля температуры нагрева светильников запитаны через датчик тока и детектор сигнала датчика контроля температуры нагрева светильников от регулируемого источника тока - драйвера рабочего освещения соответствующей мощности и нерегулируемого источника тока - драйвера аварийного освещения безопасности меньшей мощности, причем, по меньшей мере, три таких комбинированных источника смонтированы в электрическом шкафу управления освещением, расположенном в удобном для обслуживания месте, в котором размещено устройство управления и индикации, соединенное цифровой линией связи с внешним управляющим устройством и внешними датчиками, по меньшей мере, с датчиками движения и освещенности, и по цифровой линии связи через локальное управляющее устройство реализует заданный режим освещения производственных помещений и сбор первичной информации о работоспособности и техническом состоянии системы освещения, а именно, ток и температура светодиодов светильников, кроме того, установлены датчик контроля изоляции осветительной сети, датчик напряжения питания аварийного освещения и датчик напряжения постоянного тока питания драйверов рабочего освещения, который подключен к выходу трехфазного выпрямителя, к нему же подключены емкостной фильтр высших гармоник и элемент защиты от импульсных помех питающей сети, причем вход трехфазного выпрямителя через согласующий трансформатор и коммутирующий элемент подключен к трехфазной питающей сети.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что встроенный датчик контроля температуры нагрева светильников выполнен в виде ключевого элемента и преобразователя температура-частота с шинами питания, чувствительный элемент которого смонтирован в непосредственной близости от основания одного из светодиодов, а выход преобразователя температура-частота соединен с управляющим входом ключевого элемента, который подключен к шинам питания преобразователя температура-частота и соединен с произвольно взятой группой последовательно соединенных светодиодов светильника, а ключевой элемент и преобразователь температура-частота подключены к этой произвольно взятой группе светодиодов светильника параллельно.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что драйвер каналов рабочего освещения выполнен в виде понижающего импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное первого рода и включает в себя ключевой элемент, индуктивность и обратный диод, который выполнен в виде диодного моста, в диагональ которого включена вторичная обмотка трансформатора выходного каскада драйвера аварийного освещения, вход которого через элемент защиты по току и коммутирующий элемент связан с внешним источником питания аварийного освещения.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что локальное управляющее устройство выполнено на базе микроконтроллера и имеет однонаправленные выходы, которые соединены со входами драйверов рабочих каналов, и однонаправленные входы, которые соединены с выходами датчиков тока, детекторов импульсов, датчика контроля замыкания на «землю», датчика контроля напряжения питания аварийного освещения, а также имеет двунаправленную шину связи с устройством управления и индикации, которое, в свою очередь, имеет возможность соединения с выходами датчиков, по меньшей мере, с выходами датчиков движения и освещенности, с внешним управляющим устройством и неограниченным количеством других локальных управляющих устройств.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство управления и индикации установлено с возможностью в автоматическом режиме по сигналу внешнего управляющего устройства или в ручном режиме производить проверку работоспособности аварийного освещения безопасности.