RU114508U1

RU114508U1 - LED DEVICE

Info

Publication number: RU114508U1
Application number: RU2011140804/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Соловьев
Original assignee: Владимир Александрович Соловьев
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-03-27

Abstract

1. Светодиодное устройство, содержащее источник стабильного тока и подключенные к его выходу, по меньшей мере, две последовательные светодиодные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов, где М=1, 2, 3, …, отличающееся тем, что каждая его светодиодная цепь снабжена подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока (ICT) источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)UПР.M, где UПР.M - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве резервного элемента использован резистор с сопротивлением, равным (0,8-1,2)UПР.M/IСТ. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве резервного элемента использован стабилитрон с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2) UПР.M, который присоединен с возможностью обеспечения обратного включения. 1. LED device containing a stable current source and connected to its output, at least two series LED circuits, each of which contains M LEDs connected in series with the possibility of direct switching on, where M = 1, 2, 3, ..., different in that each of its LED circuit is equipped with a backup element connected in parallel to it, made with the possibility of providing a voltage drop across it when the output current (ICT) of a stable current source flows, equal to (0.8-1.2) UPR.M, where UPR. M is the sum of the forward voltage drops across the M LEDs of this LED circuit. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that a resistor with a resistance equal to (0.8-1.2) UPR.M / ICT is used as a backup element. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that a zener diode with a stabilization voltage equal to (1.05-1.2) UPR.M is used as a backup element, which is connected with the possibility of providing a reverse connection.

Description

Полезная модель относится к области электроники и преимущественно может быть использована в светодиодных устройствах, предназначенных для освещения, сигнализации или индикации, например, с целью рекламы.The utility model relates to the field of electronics and can mainly be used in LED devices designed for lighting, alarm or indication, for example, for advertising.

Известно осветительное устройство (RU 2123633 С1, 1998) в виде люстры, содержащее арматуру, включающую держатель, по меньшей мере, один патрон и электрическую лампу накаливания, декоративные элементы и элементы, преломляющие световой поток, средство электропитания и параллельные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные ограничительный резистор и несколько светодиодов и присоединена к средству электропитания.A lighting device is known (RU 2123633 C1, 1998) in the form of a chandelier containing fixtures, including a holder, at least one lampholder and an electric incandescent lamp, decorative elements and elements that refract the luminous flux, power supply and parallel circuits, each of which contains a limiting resistor and several LEDs connected in series and connected to a power supply.

Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока (RU 2151473 С1, 2000), которое содержит преобразователь напряжения, включающий двухполупериодный выпрямитель, емкостной фильтр и параметрический стабилизатор напряжения на основе стабилитрона и балластного резистора, и подключенные к выходу преобразователя напряжения параллельные цепи, каждая из которых включает последовательно соединенные ограничительный резистор и несколько светодиодов.A device for incorporating a light device with LEDs into an alternating current network (RU 2151473 C1, 2000) is known, which comprises a voltage converter including a half-wave rectifier, a capacitive filter and a parametric voltage stabilizer based on a zener diode and a ballast resistor, and parallel circuits connected to the output of the voltage converter each of which includes a series-connected limiting resistor and several LEDs.

Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является светодиодный источник света (RU 99593 U1, 2010), который содержит источник стабильного тока и подключенные к его выходу N последовательно соединенных светодиодов.The closest in technical essence to this utility model is an LED light source (RU 99593 U1, 2010), which contains a stable current source and N series-connected LEDs connected to its output.

Существенным недостатком указанного светодиодного источника света, как и всех рассмотренных выше аналогов, является то, что в случае обрыва в цепи одного из светодиодов, вызванного, например, отказом этого светодиода, оказывается разорванной вся цепь нескольких последовательно соединенных с ним светодиодов, в результате чего все последовательно соединенные светодиоды, в том числе, и оставшиеся исправными, перестанут испускать оптическое излучение. Это обстоятельство приводит к снижению надежности светодиодного источника света.A significant drawback of this LED light source, as well as all the analogs discussed above, is that in the event of a break in the circuit of one of the LEDs, caused, for example, by a failure of this LED, the entire chain of several LEDs connected in series is broken, resulting in all series-connected LEDs, including those remaining intact, will no longer emit optical radiation. This circumstance leads to a decrease in the reliability of the LED light source.

Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности светодиодного устройства.The objective of this utility model is to increase the reliability of an LED device.

Поставленная задача решена, согласно настоящей полезной модели, тем, что светодиодное устройство, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, источник стабильного тока и подключенные к его выходу, по меньшей мере, две последовательные светодиодные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов, где М=1, 2, 3,…, отличается от ближайшего аналога тем, что каждая его светодиодная цепь снабжена подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U_ПР.М, где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи.The problem is solved, according to this utility model, in that the LED device containing, in accordance with the closest analogue, a stable current source and connected to its output, at least two consecutive LED circuits, each of which contains connected in series with the possibility direct connection of M LEDs, where M = 1, 2, 3, ..., differs from the closest analogue in that each of its LED circuits is equipped with a backup element connected in parallel with it, made with the possibility of to ensure voltage drop across it when the output current of the source of stable current flows, equal to (0.8-1.2) U _PR.M , where U _PR.M is the sum of direct voltage drops on the M LEDs of this LED circuit.

При этом в качестве резервного элемента может быть использован резистор с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U_ПР.М/I_СТ.At the same time, a resistor with a resistance equal to (0.8-1.2) U _PR.M / I _ST can be used as a backup element.

В качестве резервного элемента может быть использован стабилитрон с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2)U_ПР.М, который присоединен с возможностью обеспечения обратного включения.As a backup element, a zener diode with a stabilization voltage equal to (1.05-1.2) U _PR.M can be used, which is connected with the possibility of providing reverse switching.

Снабжение каждой светодиодной цепи светодиодного устройства подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U_ПР.М, где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи, обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства.Supply of each LED circuit of the LED device with a backup element connected in parallel with it, _configured to ensure a voltage drop across it when the output current of the stable current source flows equal to (0.8-1.2) U _PR.M , where U _PR.M is the sum direct voltage drops on the M LEDs of this LED circuit, provides increased reliability of the LED device.

Действительно, в случае обрыва в одной светодиодной цепи, вызванного, например, отказом одного из входящих в ее состав светодиодов, ток от источника стабильного тока протекать не будет через светодиоды этой светодиодной цепи, в результате чего светодиоды этой светодиодной цепи не будут испускать оптическое излучение. Но благодаря наличию у этой светодиодной цепи параллельно подключенного резервного элемента ток от источника стабильного тока станет протекать через этот резервный элемент. При этом, поскольку резервный элемент выполнен с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, которое равно (0,8-1,2)U_ПР.М (где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи), то есть достаточно близко по значению к падению напряжения на этой светодиодной цепи при ее исправности, падения напряжений на остальных исправных светодиодных цепях практически не изменятся. В результате этого лишь незначительно изменятся прямые падения напряжений на светодиодах, входящих в состав исправных светодиодных цепей, в результате чего светодиоды исправных светодиодных цепей не только не перестанут испускать оптическое излучение, но и интенсивность этого оптического излучения практически не изменится.Indeed, in the event of a break in one LED circuit caused, for example, by a failure of one of its LEDs, the current from the stable current source will not flow through the LEDs of this LED circuit, as a result of which the LEDs of this LED circuit will not emit optical radiation. But due to the presence of a parallel-connected backup element in this LED circuit, current from a stable current source will flow through this backup element. Moreover, since the backup element is _configured to provide a voltage drop across it when the output current of the stable current source flows, which is equal to (0.8-1.2) U _PR.M (where U _PR.M is the sum of direct voltage drops on M LEDs of this LED circuit), that is, quite close in value to the voltage drop on this LED circuit when it is operational, the voltage drop on the remaining healthy LED circuits will not change. As a result of this, the direct voltage drops on the LEDs that make up the working LED circuits will only slightly change, as a result of which the LEDs of the working LED circuits will not only stop emitting optical radiation, but the intensity of this optical radiation will practically not change.

С точки зрения надежности светодиодного устройства наилучшее осуществление настоящей полезной модели достигается при использовании в каждой светодиодной цепи только одного светодиода, когда М=1. В этом случае каждый светодиод заявляемого устройства оказывается снабженным упомянутым резервным элементом, в результате чего при обрыве цепи одного светодиода, например, вследствие его отказа, только один отказавший светодиод перестанет испускать оптическое излучение, а интенсивность оптического излучения остальных светодиодов практически не изменится.From the point of view of the reliability of the LED device, the best implementation of this utility model is achieved by using only one LED in each LED circuit, when M = 1. In this case, each LED of the claimed device is provided with the aforementioned backup element, as a result of which, if the circuit of one LED is broken, for example, due to its failure, only one failed LED will stop emitting optical radiation, and the intensity of the optical radiation of the remaining LEDs will not change.

Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящей полезной модели благодаря наличию у светодиодного устройства перечисленных выше отличительных признаков.The aforementioned testifies to the solution of the task of the present utility model declared above due to the presence of the above distinguishing features of the LED device.

На фиг.1 приведена схема светодиодного устройства для случая использования в качестве резервных элементов резисторов.Figure 1 shows a diagram of an LED device for the case of using resistors as backup elements.

На фиг.2 приведена схема светодиодного устройства для случая использования в качестве резервных элементов стабилитронов.Figure 2 shows a diagram of an LED device for the case of using zener diodes as backup elements.

Светодиодное устройство содержит источник 1 стабильного тока, который подключен источнику электропитания (на чертежах не показан) и благодаря своему высокому выходному сопротивлению, существенно превышающему сопротивление внешней цепи, обеспечивает формирование стабильного выходного тока I_СТ, значение которого практически не зависит от сопротивления внешней цепи. Светодиодное устройство содержит К, но не менее двух, последовательно соединенных светодиодных цепей (К=2, 3, 4,…), каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1M, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ, где М=1, 2, 3,… Значение выходного тока I_СТ источника 1 стабильного тока выбрано соответствующим значению прямого тока, являющегося параметром используемых светодиодов 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1M, …, 2_К1, 2_К2, _…, 2_КМ. Светодиодное устройство также содержит К резервных элементов 3₁, 3₂, …3_К, каждый из которых подключен параллельно одной из К светодиодных цепей.The LED device contains a stable current source 1, which is connected to a power source (not shown in the drawings) and, due to its high output resistance significantly exceeding the resistance of the external circuit, ensures the formation of a stable output current I _CT , the value of which is practically independent of the resistance of the external circuit. The LED device contains K, but not less than two, in series connected LED circuits (K = 2, 3, 4, ...), each of which contains in series connected with the possibility of direct inclusion of M LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _KM , where M = 1, 2, 3, ... The value of the output current I _ST of the stable current source 1 is selected corresponding to the value of the direct current, which is a parameter of the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , _... , 2 _KM . The LED device also contains K redundant elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K , each of which is connected in parallel with one of the K LED circuits.

В качестве резервных элементов 3₁, 3₂, …3_К могут быть использованы (см. фиг.1) резисторы с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U_ПР.M/I_СТ, где U_ПР.M - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1M, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ соответствующей светодиодной цепи.As backup elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K can be used (see _figure 1) resistors with a resistance equal to (0.8-1.2) U _PR.M / I _CT , where U _PR.M - the sum of the direct voltage drops on the M LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _{KM of the} corresponding LED circuit.

Кроме того, в качестве резервных элементов 3₁, 3₂, …3_К могут быть использованы (см. фиг.2) стабилитроны с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2)U_ПР.М, которые присоединены с возможностью обеспечения их обратного включения.In addition, as backup elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K can be used (see _figure 2) zener diodes with a stabilization voltage equal to (1.05-1.2) U _PR.M , which are connected with the possibility ensuring their reverse inclusion.

С точки зрения надежности светодиодного устройства при наилучшем осуществлении настоящей полезной модели в каждой из К светодиодных цепей используют один светодиод (в этом случае М=1), в результате чего светодиодное устройство содержит К светодиодов, параллельно каждому из которых включен один из резервных элементов 3₁, 3₂, …3_К.From the point of view of the reliability of the LED device in the best implementation of the present utility model, one of the LED circuits uses one LED (in this case, M = 1), as a result of which the LED device contains K LEDs, each of which has one of the backup elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K.

Светодиодное устройство работает следующим образом.LED device operates as follows.

При подаче напряжения от источника электропитания (на чертежах не показан) на источник 1 стабильного тока последний формирует стабильный выходной ток I_СТ, протекающий через последовательно соединенные К светодиодных цепей.When voltage is supplied from the power source (not shown in the drawings) to the stable current source 1, the latter generates a stable output current I _CT flowing through the K-connected LED circuits.

В схеме, показанной на фиг.1, одна часть этого выходного тока I_СТ источника 1 стабильного тока протекает через резисторы, являющиеся резервными элементами 3₁, 3₂, …3_К, а другая часть - через светодиоды 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ. При этом, поскольку сопротивление светодиодов 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ каждой светодиодной цепи при их прямом включении существенно меньше сопротивления соответствующего резистора, являющегося резервным элементом 3₁, 3₂, …3_К соответствующей светодиодной цепи, существенно преобладающая по величине часть тока I_СТ протекает через светодиоды 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ, испускающие в результате оптическое излучение.In the circuit shown in figure 1, one part of this output current I _ST of the stable current source 1 flows through resistors that are backup elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K , and the other part through the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ... , 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _KM . Moreover, since the resistance of LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _{KM of} each LED circuit when they are directly connected is significantly less than the resistance of the corresponding resistor, which is a backup element 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _{K of the} corresponding LED circuit, the predominantly largest part of the current I _CT flows through the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _KM , resulting in optical radiation.

В схеме, показанной на фиг.2, поскольку напряжение стабилизации стабилитронов, являющихся резервными элементами 3₁, 3₂, …3_К, несколько превышает сумму U_ПР.М прямых падений напряжения на М светодиодах 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ соответствующей светодиодной цепи, не происходит электрического пробоя полупроводниковых переходов стабилитронов, при котором они выполняют функцию стабилизаторов напряжения. Вследствие отсутствия электрического пробоя сопротивление обратно включенных стабилитронов оказывается высоким и в результате этого практически весь выходной ток I_СТ источника 1 стабильного тока протекает не через резервные элементы 3₁, 3₂, …3_К, а через светодиоды 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ, испускающие в результате оптическое излучение.In the circuit shown in figure 2, since the stabilization voltage of the zener diodes, which are backup elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K , slightly exceeds the sum of U _{PR. M} direct voltage drops on M LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _{KM of the} corresponding LED circuit, there is no electrical breakdown of the semiconductor junctions of the zener diodes, in which they serve as voltage stabilizers. Due to the absence of electrical breakdown, the resistance of the zener diodes back on is high and as a result of this, almost the entire output current I _ST of the stable current source 1 does not flow through the backup elements 3 ₁ , 3 ₂ , ... 3 _K , but through the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _KM , resulting in optical radiation.

В случае обрыва в одной из светодиодных цепей, вызванного, например, отказом одного из входящих в ее состав светодиодов (например, светодиода 2₁₁), выходной ток I_СТ источника 1 стабильного тока по этой светодиодной цепи протекать не будет, в результате чего все светодиоды 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М этой светодиодной цепи перестанут испускать оптическое излучение.In the event of a break in one of the LED circuits caused, for example, by a failure of one of its LEDs (for example, LED 2 ₁₁ ), the output current I _ST of the stable current source 1 will not flow through this LED circuit, as a result of which all LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _{1M of} this LED circuit will cease to emit optical radiation.

При этом в схеме, показанной на фиг.1, весь выходной ток I_СТ источника 1 стабильного тока будет протекать через резистор, являющийся резервным элементом 3₁. Поскольку сопротивление резистора, являющегося резервным элементом 3₁, выбрано равным (0,8-1,2)U_ПР.M/I_СТ (где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М этой светодиодной цепи), падение напряжения на резервном элементе 3₁ и напряжение на этой неисправной светодиодной цепи практически не изменится. В результате этого почти не изменятся и падения напряжений на других светодиодных цепях, оставшихся в исправном состоянии. Поэтому все остальные светодиоды заявляемого устройства, кроме светодиодов 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1M неисправной светодиодной цепи, будут продолжать испускать оптическое излучение, причем интенсивность оптического излучения светодиодов практически не изменится.Moreover, in the circuit shown in figure 1, the entire output current I _{CT of the} source 1 of the stable current will flow through the resistor, which is a backup element 3 ₁ . Since the resistance of the resistor, which is the backup element 3 ₁ , is chosen equal to (0.8-1.2) U _PR.M / I _ST (where U _PR.M is the sum of the direct voltage drops on the M LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _{1M of} this LED circuit), the voltage drop on the backup element is 3 ₁ and the voltage on this faulty LED circuit will practically not change. As a result of this, the voltage drops on other LED circuits that remained in good condition will hardly change. Therefore, all the other LEDs of the claimed device, except for the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _{1M of the} faulty LED circuit, will continue to emit optical radiation, and the intensity of the optical radiation of the LEDs will not change.

В этом же случае отказа светодиода 2₁₁ в схеме, показанной на фиг.2, из-за увеличения напряжения на стабилитроне, являющимся резервным элементом 3₁, произойдет электрический пробой его полупроводникового перехода, в результате чего напряжение на нем станет равным его напряжению стабилизации, значение которого выбрано равным (1,05-1,2)U_ПР.M. Поэтому напряжения на резервном элементе 3₁, которым является стабилитрон, и напряжение на этой неисправной светодиодной цепи практически не изменится. В результате этого почти не изменятся и падения напряжений на других светодиодных цепях, оставшихся в исправном состоянии. Поэтому все остальные светодиоды заявляемого устройства, кроме светодиодов 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1M неисправной светодиодной цепи, будут продолжать испускать оптическое излучение, причем интенсивность оптического излучения светодиодов практически не изменится.In the same case, the failure of the LED 2 ₁₁ in the circuit shown in figure 2, due to an increase in voltage at the zener diode, which is a backup element 3 ₁ , an electrical breakdown of its semiconductor junction occurs, as a result of which the voltage on it becomes equal to its stabilization voltage, the value of which is chosen equal to (1.05-1.2) U _PR.M. Therefore, the voltage on the backup element 3 ₁ , which is a zener diode, and the voltage on this faulty LED circuit will not change. As a result of this, the voltage drops on other LED circuits that remained in good condition will hardly change. Therefore, all the other LEDs of the claimed device, except for the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _{1M of the} faulty LED circuit, will continue to emit optical radiation, and the intensity of the optical radiation of the LEDs will not change.

В случае обрыва цепи любого из светодиодов 2₁₁, 2₁₂, …, 2_1М, …, 2_К1, 2_К2, …, 2_КМ работа заявляемого светодиодного устройства происходит аналогичным образом.In the event of an open circuit of any of the LEDs 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _1M , ..., 2 _K1 , 2 _K2 , ..., 2 _{KM, the} operation of the claimed LED device occurs in a similar manner.

Таким образом, настоящая полезная модель обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства.Thus, the present utility model provides increased reliability of the LED device.

Claims

1. An LED device containing a source of stable current and connected to its output, at least two consecutive LED circuits, each of which contains connected in series with the possibility of direct inclusion of M LEDs, where M = 1, 2, 3, ..., characterized the fact that each of its LED circuits is equipped with a backup element connected in parallel with it, configured to ensure a voltage drop across it when the output current (I _CT ) of the stable current source is equal to (0.8-1.2) U _PR.M , where U _PR.M - the sum of the direct voltage drops on the M LEDs of this LED circuit.

2. The device according to claim 1, characterized in that a resistor with a resistance equal to (0.8-1.2) U _PR.M / I _{ST is} used as a backup element.

3. The device according to claim 1, characterized in that a zener diode with a stabilization voltage of (1.05-1.2) U _{PR.M is} used as a backup element, which is connected with the possibility of reverse switching.