RU131129U1

RU131129U1 - LED LAMP

Info

Publication number: RU131129U1
Application number: RU2013109350/07U
Authority: RU
Inventors: Станислав Иванович Косенко; Александра Алексеевна Лубашева
Original assignee: Станислав Иванович Косенко; Александра Алексеевна Лубашева
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2013-08-10

Abstract

Светодиодная лампа, содержащая последовательно соединенные двухполупериодный сетевой выпрямитель и фильтр низких частот и светоизлучающий узел (СИУ) из N последовательно соединенных единичных светодиодов с включенным параллельно ему накопительным конденсатором (НК), а также последовательно соединенные источник образцового напряжения, узел стабилизации тока, узел управления, а также резисторный датчик тока, отличающаяся тем, что дополнительно введены узел детектирования размагничивания, узел рабочего питания, узел термозащиты, узел контроля сетевого напряжения, узел стабилизации напряжения, узел ограничения тока, импульсный трансформатор (ИТ), импульсный выпрямитель, коммутирующий элемент и узел пускового питания, при этом к выходу фильтра низких частот подключен вход импульсного трансформатора, второй выход которого подключен ко входу импульсного выпрямителя, а выход импульсного выпрямителя подключен к светоизлучающему узлу с параллельно ему включенным накопительным конденсатором, в то же время первый выход импульсного трансформатора соединен с входом узла пускового питания, объединенным с нагрузочным входом коммутирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу узла управления, а нагрузочный выход коммутирующего элемента - ко входу резисторного датчика тока, объединенному со входом узла ограничения тока, выход которого соединен с пятым входом узла управления, дополнительно с первым входом узла управления соединен выход узла термозащиты, кроме того выход узла контроля сетевого напряжения соединен с вторым входом узла управления, а третий выход импульсного трансформатора со�An LED lamp containing a series-connected full-wave mains rectifier and a low-pass filter and a light-emitting unit (LIE) of N series-connected single LEDs with a storage capacitor (NC) connected in parallel to it, as well as a series-connected source of an exemplary voltage, a current stabilization unit, a control unit, as well as a resistor current sensor, characterized in that a demagnetization detection unit, a working power unit, a thermal protection unit, a mains voltage control unit, a voltage stabilization unit, a current limiting unit, a pulse transformer (IT), a pulse rectifier, a switching element and a starting unit are additionally introduced. power supply, while the input of the pulse transformer is connected to the output of the low-pass filter, the second output of which is connected to the input of the pulse rectifier, and the output of the pulse rectifier is connected to a light-emitting unit with a storage capacitor connected in parallel to it, while At the same time, the first output of the pulse transformer is connected to the input of the starting power supply unit, combined with the load input of the switching element, the control input of which is connected to the output of the control unit, and the load output of the switching element is connected to the input of the resistor current sensor, combined with the input of the current limiting unit, the output of which is is connected to the fifth input of the control unit, in addition, the output of the thermal protection unit is connected to the first input of the control unit, in addition, the output of the mains voltage monitoring unit is connected to the second input of the control unit, and the third output of the pulse transformer is connected

Description

Полезная модель относится к светотехническим устройствам и может быть использована при конструировании светодиодных осветительных приборов, применяемых в различных областях науки и техники, а также для освещения служебных, производственных и бытовых помещений.The utility model relates to lighting devices and can be used in the design of LED lighting devices used in various fields of science and technology, as well as for lighting office, industrial and domestic premises.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является светодиодная лампа (см. патент РФ на полезную модель №113419), содержащая двухполупериодный выпрямитель, к выходу которого подключены цепь в виде ряда последовательно соединенных между собой единичных светодиодов и накопительный конденсатор, включенный параллельно этой цепи, при этом последовательно с этой цепью и включенным параллельно ей накопительным конденсатором включен управляемый источник тока, содержащий, в свою очередь, элемент управления током, резистор, фильтр низких частот, двухвходовую схему сравнения, инверсный усилитель и источник опорного напряжения, причем элемент управления током и резистор включены последовательно с единичными светодиодами и накопительным конденсатором, фильтр низких частот включен между общей точкой элемента управления током и резистора и первым входом схемы сравнения, выход двухвходовой схемы сравнения - к входу инверсного усилителя, выход инверсного усилителя - к управляющему входу элемента управления током, а второй вход двухвходовой схемы сравнения - к выходу источника опорного напряжения.Closest to the technical nature of the claimed device is an LED lamp (see RF patent for utility model No. 113419), containing a half-wave rectifier, to the output of which a circuit is connected in the form of a series of single LEDs connected in series and a storage capacitor connected in parallel with this circuit, in this case, a controlled current source is connected in series with this circuit and a storage capacitor connected in parallel with it, which, in turn, contains a current control element, a resistor p, a low-pass filter, a two-input comparison circuit, an inverse amplifier and a reference voltage source, wherein the current control element and the resistor are connected in series with single LEDs and a storage capacitor, a low-pass filter is connected between the common point of the current control and the resistor and the first input of the comparison circuit, the output of the two-input comparison circuit is to the input of the inverse amplifier, the output of the inverse amplifier is to the control input of the current control element, and the second input of the two-input comparison circuit is to the output of the voltage reference.

Основными недостатками рассмотренной светодиодной лампы являются: значительная электрическая мощность, рассеиваемая резистором в цепи управления рабочим током светодиодов, что приводит к существенному снижению КПД устройства; отсутствие контроля температуры основных элементов лампы и термозащиты, что может вызвать их тепловое повреждение; отсутствие аварийного отключения лампы при выходе из строя элемента управления током; гальваническая связь между светодиодами и источником первичного сетевого напряжения, создающая потенциальную опасность электротравматизма для пользователя устройством.The main disadvantages of the considered LED lamp are: significant electrical power dissipated by the resistor in the control circuit of the operating current of the LEDs, which leads to a significant reduction in the efficiency of the device; lack of temperature control of the main elements of the lamp and thermal protection, which can cause their thermal damage; lack of emergency shutdown of a lamp at failure of a current control element; galvanic connection between the LEDs and the source of the primary mains voltage, which creates a potential danger of electric injury to the device user.

Задачами, решаемыми заявляемой полезной моделью, является устранение перечисленных выше недостатков.The problems solved by the claimed utility model is the elimination of the above disadvantages.

Их решение достигается тем, что в известной светодиодной лампе, содержащей последовательно соединенные двухполупериодный сетевой выпрямитель и фильтр низких частот, и светоизлучающий узел из N последовательно соединенных единичных светодиодов с включенным параллельно ему накопительным конденсатором, а также последовательно соединенные источник образцового напряжения, узел стабилизации тока, узел управления, а также резисторный датчик тока, дополнительно введены узел детектирования размагничивания, узел рабочего питания, узел термозащиты, узел контроля сетевого напряжения, узел стабилизации напряжения, узел ограничения тока, импульсный трансформатор, импульсный выпрямитель, коммутирующий элемент и узел пускового питания, при этом к выходу фильтра низких частот подключен вход импульсного трансформатора, второй выход которого подключен ко входу импульсного выпрямителя, а выход этого импульсного выпрямителя подключен к светоизлучающему узлу с параллельно ему включенным накопительным конденсатором, в то же время первый выход импульсного трансформатора соединен с входом узла пускового питания, объединенным с нагрузочным входом коммутирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу узла управления, а нагрузочный выход коммутирующего элемента - ко входу резисторного датчика тока, объединенному со входом узла ограничения тока, выход которого соединен с пятым входом узла управления, дополнительно с первым входом узла управления соединен выход узла термозащиты, кроме того выход узла контроля сетевого напряжения соединен с вторым входом узла управления, а третий выход импульсного трансформатора соединен с объединенными вторыми входами узла контроля сетевого напряжения, узла стабилизации тока, узла стабилизации напряжения, а также входом узла рабочего питания и входом узла детектирования размагничивания, выход которого подключен к объединенным первым входам узла контроля сетевого напряжения, узла стабилизации тока и узла стабилизации напряжения, а их объединенные третьи входы соединены с выходом источника образцового напряжения, кроме того выход узла стабилизации напряжения соединен с четвертым входом узла управления, дополнительно четвертый выход импульсного трансформатора объединен с выходами накопительного конденсатора и светоизлучающего узла, и соединен с выходным изолированным общим проводом питания.Their solution is achieved by the fact that in a well-known LED lamp containing a half-wave rectifier and a low-pass filter connected in series, and a light-emitting unit of N single-connected LEDs in series with a storage capacitor connected in parallel to it, as well as a reference voltage source, a current stabilization unit, connected in series, a control unit, as well as a resistor current sensor, an additional demagnetization detection unit, an operating power unit, and a thermal unit are additionally introduced protection, network voltage monitoring unit, voltage stabilization unit, current limiting unit, pulse transformer, pulse rectifier, switching element and starting power supply unit, while the input of the pulse transformer is connected to the output of the low-pass filter, the second output of which is connected to the input of the pulse rectifier, and the output of this pulse rectifier is connected to a light-emitting unit with a storage capacitor connected in parallel with it, while the first output of the pulse transformer is connected the input of the starting power supply unit, combined with the load input of the switching element, the control input of which is connected to the output of the control unit, and the load output of the switching element is connected to the input of the resistor current sensor, combined with the input of the current limiting unit, the output of which is connected to the fifth input of the control unit, additionally the output of the thermal protection unit is connected to the first input of the control unit, in addition, the output of the mains voltage monitoring unit is connected to the second input of the control unit, and the third output of the pulse The informant is connected to the combined second inputs of the network voltage monitoring unit, the current stabilization unit, the voltage stabilization unit, as well as the input of the operating power unit and the input of the demagnetization detection unit, the output of which is connected to the combined first inputs of the network voltage monitoring unit, the current stabilization unit, and the voltage stabilization unit , and their combined third inputs are connected to the output of the reference voltage source, in addition, the output of the voltage stabilization unit is connected to the fourth input of the control unit detecting further fourth output pulse transformer is integrated with the storage capacitor and a light emitting unit outputs and an output coupled to a common insulated wire supply.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что выпрямленное сетевое напряжение, прикладываемое к первичной обмотке импульсного трансформатора, с помощью коммутирующего элемента преобразуется в импульсное на вторичной обмотке, которое затем выпрямляется, сглаживается и подается на светодиоды, чем достигается гальваническая развязка между первичной и вторичной цепями преобразователя. Дополнительные узлы на первичной стороне преобразователя обеспечивают работу коммутирующего элемента в квазирезонансном режиме и поддерживают параметры коммутирующих импульсов так, что рабочий ток светодиодов остается стабильным при значительных колебаниях сетевого напряжения, а также выполняют ряд защитных функций и оптимизируют энергетический режим устройства, поскольку резисторный датчик тока включен на первичной стороне преобразователя, где коммутируемый ток в соответствии с коэффициентом трансформации между первичной и вторичной обмотками примерно на порядок меньше рабочего тока светодиодов.The essence of the claimed technical solution lies in the fact that the rectified mains voltage applied to the primary winding of a pulse transformer, with the help of a switching element is converted to a pulse on the secondary winding, which is then rectified, smoothed and fed to the LEDs, thereby achieving galvanic isolation between the primary and secondary circuits transducer. Additional nodes on the primary side of the converter ensure the operation of the switching element in quasi-resonant mode and support the parameters of the switching pulses so that the operating current of the LEDs remains stable under significant fluctuations in the mains voltage, as well as perform a number of protective functions and optimize the energy mode of the device, since the resistor current sensor is switched on the primary side of the converter, where the switched current in accordance with the transformation ratio between the primary and W ary windings about an order of magnitude less than the operating current of the LEDs.

Функциональная схема заявляемой светодиодной лампы приведена на фиг.1, где обозначено: 1 - двухполупериодный выпрямитель (ДПВ); 2 - фильтр низких частот (ФНЧ); 3 - источник образцового напряжения (ИОН); 4 - узел детектирования размагничивания (УДР); 5 - узел рабочего питания (УРП); 6 - узел термозащиты (УТЗ); 7 - узел контроля сетевого напряжения (УКСН); 8 - узел стабилизации тока (УСТ); 9 - узел стабилизации напряжения (УСН); 10 - узел ограничения тока (УОТ); 11 - импульсный трансформатор (ИТ); 12 - узел управления (УУ); 13 - коммутирующий элемент (КЭ); 14 - резисторный датчик тока (РДТ) 15 - импульсный выпрямитель; 16 - узел пускового питания (УПП); 17 - накопительный конденсатор (НК); 18 - светоизлучающий узел (СИУ) из N последовательно соединенных единичных светодиодов.The functional diagram of the inventive LED lamp is shown in figure 1, where it is indicated: 1 - a half-wave rectifier (DPV); 2 - low-pass filter (low-pass filter); 3 - source of reference voltage (ION); 4 - node detection demagnetization (UDR); 5 - node working power (URP); 6 - thermal protection unit (UTZ); 7 - node control network voltage (UKSN); 8 - current stabilization unit (UST); 9 - node voltage stabilization (USN); 10 - current limiting node (UOT); 11 - pulse transformer (IT); 12 - control unit (UE); 13 - switching element (FE); 14 - resistor current sensor (RTD) 15 - pulse rectifier; 16 - starting power supply unit (SCP); 17 - storage capacitor (NK); 18 - light emitting node (SIU) of N series connected single LEDs.

Вновь введенные элементы образуют импульсный обратноходовый преобразователь (см. Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование.: Пер. с англ. - К.: «МК-Пресс», 2007, с.52-140), и при этом их назначение состоит в следующем:The newly introduced elements form a pulsed flyback converter (see Brown M. Power supplies. Calculation and design .: Translated from English - K .: MK-Press, 2007, pp. 52-140), and their purpose consists of the following:

ИТ 11 - преобразует входное выпрямленное сетевое напряжение в выходное импульсное для питания светодиодов, обеспечивает их гальваническую развязку;IT 11 - converts the input rectified mains voltage to the output pulse for powering the LEDs, provides their galvanic isolation;

ИОН 3 - вырабатывает образцовое напряжение, необходимое для стабилизации выходного импульсного напряжения и тока;ION 3 - produces the model voltage necessary to stabilize the output pulse voltage and current;

УДР 4 - обнаруживает размагничивание магнитопровода импульсного трансформатора по отсутствию импульсного тока в обмотках и вырабатывает управляющие сигналы для функционирования УКСН 7, УСТ 8, УСН 9;UDR 4 - detects the demagnetization of the magnetic circuit of a pulse transformer by the absence of a pulse current in the windings and generates control signals for the functioning of UKSN 7, UST 8, USN 9;

УРП 5 - обеспечивает питание всех узлов преобразователя в рабочем режиме;URP 5 - provides power to all nodes of the converter in operating mode;

УТЗ 6 - контролирует тепловой режим КЭ 13 и СИУ 18, при возрастании рабочей температуры свыше 150°С через УУ 12 блокирует работу КЭ 13, после их остывания до 130°С работа импульсного преобразователя автоматически возобновляется;UTZ 6 - controls the thermal regime of KE 13 and SIU 18, when the operating temperature rises above 150 ° C, UE 12 blocks the operation of KE 13, after cooling to 130 ° C, the operation of the pulse converter automatically resumes;

УКСН 7 - контролирует сетевое напряжение, блокирует работу преобразователя при отклонении сетевого напряжения вне допустимых минимального и максимального значений, корректирует функционирование УСТ 8 и УСН 9 для компенсации колебаний сетевого напряжения в допустимых пределах;UKSN 7 - monitors the mains voltage, blocks the operation of the converter when the mains voltage deviates outside the permissible minimum and maximum values, adjusts the functioning of the UST 8 and USN 9 to compensate for fluctuations in the mains voltage within acceptable limits;

УСТ 8 - при выходном токе более некоторого критического значения, в том числе и при замыкании в нагрузке, стабилизирует выходной ток преобразователя;UST 8 - when the output current is more than a certain critical value, including when shorted in the load, it stabilizes the output current of the converter;

УСН 9 - при выходном токе менее некоторого критического значения, в том числе и при обрыве в нагрузке, стабилизирует выходное напряжение преобразователя;USN 9 - when the output current is less than a certain critical value, including when there is a break in the load, it stabilizes the output voltage of the converter;

УОТ 10 - в каждом коммутирующем импульсе контролирует максимальное значение тока, при превышении допустимого значения блокирует работу преобразователя;UOT 10 - in each switching pulse controls the maximum current value, when the permissible value is exceeded, it blocks the operation of the converter;

УУ 12 - управляет работой КЭ 13, при этом обеспечивает коммутацию импульсного трансформатора в квазирезонансном режиме, когда импульсный ток в обмотках отсутствует, а напряжение минимально, что минимизирует коммутационные потери и повышает КПД, а также в целях безопасного функционирования преобразователя прекращает его работу при чрезмерном возрастании рабочего тока и при перегреве СИУ 18 или КЭ 13;UU 12 - controls the operation of the CE 13, while ensuring switching of the pulse transformer in quasi-resonant mode, when there is no pulse current in the windings, and the voltage is minimal, which minimizes switching losses and increases efficiency, and also, for the purpose of safe functioning of the converter, stops its operation when it is excessively increased operating current and during overheating of SIU 18 or KE 13;

КЭ 13 - при воздействии УУ 12 по управляющему входу поочередно переходит в замкнутое и разомкнутое состояние, в замкнутом состоянии обеспечивает накопление энергии в импульсном трансформаторе, в разомкнутом - ее передачу в нагрузку;KE 13 - when exposed to UU 12 at the control input, it alternately passes into a closed and open state, in a closed state provides energy storage in a pulse transformer, in open - its transfer to the load;

РДТ 14 - преобразует пилообразный сигнал тока в импульсном трансформаторе в пилообразное напряжение, отслеживаемое в УОТ 10 и УУ 12, и предотвращает повреждение преобразователя при чрезмерном возрастании рабочего тока;RDT 14 - converts a sawtooth current signal in a pulse transformer into a sawtooth voltage, monitored in UOT 10 and UU 12, and prevents damage to the converter when the operating current is excessively increased;

ИВ 15 - преобразует выходное импульсное напряжение в постоянное, используемое для питания светодиодов;IV 15 - converts the output pulse voltage to a constant voltage used to power the LEDs;

УПП 16 - при включении в сеть обеспечивает питание всех узлов преобразователя от выпрямленного сетевого напряжения до выхода в рабочий режим, когда УПП 16 отключается, и включается УРП 5, используя импульсное напряжение с дополнительной обмотки связи импульсного трансформатора;SCP 16 - when connected to the network, it provides power to all converter units from the rectified mains voltage to the operating mode when the soft starter 16 is turned off and the circuit breaker 5 is turned on using pulse voltage from an additional winding of the pulse transformer;

НК 17 - сглаживает высокочастотные импульсы напряжения, поступающие от импульсного трансформатора 11, обеспечивает питание СИУ 18 стабилизированным постоянным током;NK 17 - smoothes high-frequency voltage pulses coming from a pulse transformer 11, provides power to the SIU 18 with stabilized direct current;

СИУ 18 - преобразует энергию постоянного тока в световое излучение.SIU 18 - converts direct current energy into light radiation.

Принцип функционирования светодиодной лампы поясняет фиг.2, где приведены диаграммы токов в импульсном трансформаторе и импульсного напряжения на его первичной обмотке. Интервал времени 0...t₁ (t₅...t₆) соответствует замкнутому состоянию КЭ 13, t₁...t₅ - разомкнутому. На вторичной обмотке трансформатора и на обмотке связи импульсное напряжение пропорционально показанному, при этом пропорциональность определяется коэффициентом трансформации между обмотками. Выходное напряжение преобразователя U_выпр, сглаженное накопительным конденсатором, соответствует разности максимального значения импульсного напряжения U_max и его постоянной составляющей U=, как это показано на фиг.2. Величина выходного напряжения U_выпр зависит от соотношения длительностей интервалов времени, соответствующих замкнутому и разомкнутому состоянию КЭ 13. УУ 12 изменяет это соотношение путем регулирования момента замыкания t₀, t₅ и размыкания t₁, t₆ КЭ 13, и тем самым регулирует выходное напряжение преобразователя и ток в нагрузке.The principle of operation of the LED lamp is illustrated in figure 2, which shows the diagrams of currents in a pulse transformer and pulse voltage on its primary winding. The time interval 0 ... t ₁ (t ₅ ... t ₆ ) corresponds to the closed state of the FE 13, t ₁ ... t ₅ - open. On the secondary winding of the transformer and on the communication winding, the pulse voltage is proportional to that shown, while the proportionality is determined by the transformation coefficient between the windings. The output voltage of the converter U _rect , smoothed by the storage capacitor, corresponds to the difference between the maximum value of the pulse voltage U _max and its constant component U =, as shown in Fig.2. The magnitude of the output voltage U _prot depends on the ratio of the durations of the time intervals corresponding to the closed and open state of the CE 13. UU 12 changes this ratio by adjusting the moment of closing t ₀ , t ₅ and opening t ₁ , t ₆ KE 13, and thereby regulates the output voltage converter and current in load.

Как видно на диаграмме (фиг.2), напряжение на разомкнутом КЭ 13 максимально на интервале t₁...t₂, когда в обмотках трансформатора присутствует ток, линейно снижающийся от максимального I_max до нулевого значения. Для снижения коммутационных потерь замыкание КЭ 13 выполняется на интервале t₂...t₅, когда в работе преобразователя наблюдается бестоковая пауза (магнитопровод трансформатора размагничен), причем в те моменты времени, когда напряжение минимально (t₃, t₄, t₅). Такую задачу выполняет УДР 4 - обнаруживает размагничивание магнитопровода трансформатора и подготавливает включение УКСН 7, УСТ 8 либо УСН 9, стабилизирующих выходное напряжение (УСН 9) или ток (УСТ 8), а также УКСН 7, компенсирующего нестабильность сетевого напряжения путем корректировки момента размыкания КЭ 13 через УУ 12.As can be seen in the diagram (figure 2), the voltage on the open KE 13 is maximum in the interval t ₁ ... t ₂ when there is a current in the transformer windings that decreases linearly from the maximum I _max to zero. To reduce switching losses, the KE 13 circuit is performed on the interval t ₂ ... t ₅ when the converter is in an idle pause (the magnetic core of the transformer is demagnetized), and at those times when the voltage is minimal (t ₃ , t ₄ , t ₅ ) . This task is performed by UDR 4 - it detects the demagnetization of the transformer magnetic circuit and prepares the inclusion of UKSN 7, UST 8 or USN 9, stabilizing the output voltage (USN 9) or current (UST 8), as well as UKSN 7, which compensates for the instability of the mains voltage by adjusting the moment of opening of the FE 13 through UU 12.

Заявляемая светодиодная лампа функционирует следующим образом. При включении устройства переменное сетевое напряжение преобразуется в постоянное с помощью ДПВ 1, а затем сглаживается ФНЧ 2. Положительное напряжение прикладывается ко входу ИТ 11, отрицательное соединено с общим проводом преобразователя. С первого выхода ИТ 11 (первичной обмотки) выпрямленное сетевое напряжение поступает на нагрузочный вход разомкнутого КЭ 13, и одновременно на УПП 16, с выхода которого напряжение питания U_пит подается на все узлы устройства. В результате УУ 12 через управляющий вход замыкает КЭ 13, и в первичной обмотке ИТ 11 возникает линейно нарастающий ток, показанный пунктиром на фиг.2 (момент времени t₀=0). При этом трансформатор накапливает энергию. Сигнал линейно нарастающего тока, пропорциональный соотношению числа витков в обмотках ИТ 11, с его вспомогательной обмотки обратной связи, индуктивно связанной с другими обмотками, подается на вход УДР 4, УКСН 7, УСТ 8, УСН 9. Положительная часть импульса U_выпр выпрямляется в УРП 5 и после пуска используется для питания устройства. В рабочем режиме УПП 16 отключается.The inventive LED lamp operates as follows. When the device is turned on, the alternating mains voltage is converted to direct by means of the DPV 1, and then the low-pass filter is smoothed 2. A positive voltage is applied to the input of IT 11, a negative voltage is connected to the common wire of the converter. From the first output of IT 11 (primary winding), the rectified network voltage is supplied to the load input of open KE 13, and simultaneously to soft starter 16, from the output of which the supply voltage U _pit is supplied to all nodes of the device. As a result, the control unit 12 closes the FE 13 through the control input, and a linearly increasing current appears in the primary winding of IT 11, shown by the dashed line in Fig. 2 (time t ₀ = 0). In this case, the transformer accumulates energy. A linearly increasing current signal proportional to the ratio of the number of turns in the IT 11 windings, with its auxiliary feedback winding inductively coupled to other windings, is fed to the input of UDR 4, UKSN 7, UST 8, USN 9. The positive part of the pulse U is _rectified in URP 5 and after start-up is used to power the device. In operating mode, soft starter 16 is turned off.

Линейно нарастающий в первичной обмотке ИТ 11 ток отслеживается в перечисленных выше узлах и сравнивается с образцовым напряжением, формируемым ИОН 3. В зависимости от режима работы преобразователя (стабилизации выходного тока или напряжения) при достижении линейным сигналом тока заданного уровня I_max (фиг.2) один из узлов УСТ 8 или УСН 9 воздействует на УУ 12 и размыкает КЭ 13 (момент времени t₁).The current linearly increasing in the primary winding of IT 11 is monitored in the above nodes and compared with the reference voltage generated by ION 3. Depending on the operating mode of the converter (stabilization of the output current or voltage) when the linear signal reaches the current level I _max (figure 2) one of the nodes UST 8 or USN 9 acts on the UU 12 and opens KE 13 (time t ₁ ).

При размыкании КЭ 13 полярность импульсного напряжения на обмотках трансформатора 11 изменяется на противоположную, ИВ 15 открывается и обеспечивает передачу накопленной трансформатором энергии в СИУ 18 и включенный параллельно СК 17. Также открывается УРП 5 и обеспечивает питание всех узлов преобразователя в рабочем режиме. Ток в обмотках линейно убывает, как это показано сплошной линией на фиг.2, и по завершении передачи энергии в момент времени t₂ импульсное напряжение на разомкнутом КЭ 13 переходит в затухающие колебания, по своей форме напоминающие ряд повторяющихся впадин (нижняя диаграмма фиг.2, моменты времени t₃, t₄, t₅). УДР 4 при этом обнаруживает минимум импульсного напряжения, и через УСТ 8 либо УСН 9 (в зависимости от режима) и УУ 11 повторно замыкает КЭ 13 (момент времени t₅). Затем процесс накопления энергии в трансформаторе и ее передачи в нагрузку циклически повторяется. Такой режим работы обратноходового импульсного преобразователя, примененного в заявляемой светодиодной лампе, называют квазирезонансным с переключением при нулевом токе (см. Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование, с.168-179).When opening KE 13, the polarity of the pulse voltage on the windings of the transformer 11 is reversed, the IV 15 opens and ensures the transfer of energy accumulated by the transformer to the SIU 18 and connected in parallel to the SC 17. The URP 5 also opens and provides power to all converter nodes in the operating mode. The current in the windings decreases linearly, as shown by the solid line in FIG. 2, and upon completion of the energy transfer at time t _{2, the} pulse voltage on the open KE 13 goes into damped oscillations, which in their shape resemble a series of repeating troughs (lower diagram of FIG. 2 , time instants t ₃ , t ₄ , t ₅ ). In this case, the UDR 4 detects a minimum of the pulse voltage, and through the UST 8 or the USN 9 (depending on the mode) and the UU 11 repeatedly closes the CE 13 (time t ₅ ). Then the process of energy storage in the transformer and its transmission to the load is cyclically repeated. This mode of operation of the flyback pulse converter used in the inventive LED lamp is called quasi-resonant with switching at zero current (see Brown M. Power sources. Calculation and design, p.168-179).

В зависимости от величины сетевого напряжения и нагрузки включение КЭ 13 может происходить и на третьей впадине (момент времени t₅), как это показано на фигуре, и на второй (t₄), и на первой (t₃). При очень малой нагрузке (перегорании светодиодов) преобразователь начинает работать в режиме формирования пачек коммутирующих импульсов. При малой нагрузке работой КЭ 13 управляет УСН 9, т.е. преобразователь функционирует в режиме стабилизации выходного напряжения. При увеличении нагрузки после некоторого критического значения тока наступает режим стабилизации тока, обеспечиваемый УСТ 8. Если ток становится чрезмерно большим при коротком замыкании в светодиодах или накопительном конденсаторе, УОТ 10 обнаруживает превышение заданного порога пилообразным сигналом тока на РДТ 14 и воздействуя на УУ 12, вызывает в каждом коммутирующем импульсе принудительное выключение КЭ 13, предохраняя его от повреждения. Жесткий энергетический режим устройства контролируется также УТЗ 6, и при опасном повышении температуры КЭ 13 или СИУ 18 работа преобразователя прекращается. После остывания перегревшихся элементов работа преобразователя автоматически возобновляется.Depending on the magnitude of the mains voltage and load, the inclusion of KE 13 can occur in the third cavity (time t ₅ ), as shown in the figure, and in the second (t ₄ ) and the first (t ₃ ). With a very small load (burnout of LEDs), the converter starts to work in the mode of formation of bursts of switching pulses. With a small load, the operation of CE 13 is controlled by USN 9, i.e. the converter operates in stabilization mode of the output voltage. When the load increases, after some critical value of the current, the current stabilization mode provided by UST 8 occurs. If the current becomes excessively large during a short circuit in the LEDs or the storage capacitor, UOT 10 detects that the sawtooth current signal is exceeded by a sawtooth current signal on the RTD 14 and, acting on the SU 12, causes in each switching pulse, the forced shutdown of the CE 13, protecting it from damage. The hard energy mode of the device is also controlled by UTZ 6, and when the temperature increases KE 13 or SIU 18, the operation of the converter stops. After cooling of the overheated elements, the operation of the converter automatically resumes.

Таким образом, в заявляемой светодиодной лампе реализованы все необходимые для экономичной и безопасной эксплуатации светодиодов функции: стабилизация тока; гальваническая развязка; защита от замыканий и обрывов в нагрузке; тепловая защита; оптимизированное переключение преобразователя в квазирезонансном режиме.Thus, in the inventive LED lamp, all the functions necessary for the economical and safe operation of the LEDs are implemented: current stabilization; galvanic isolation; protection against short circuits and breaks in the load; thermal protection; optimized switching of the converter in quasi-resonant mode.

Claims

An LED lamp containing a half-wave rectifier and a low-pass filter connected in series and a light emitting unit (SIU) from N single-connected LEDs with a storage capacitor (NK) connected in parallel with it, as well as a reference voltage source, a current stabilization unit, a control unit, connected in series as well as a resistor current sensor, characterized in that an additional demagnetization detection unit, an operating power supply unit, a thermal protection unit, an assembly are additionally introduced monitoring the mains voltage, the voltage stabilization unit, the current limiting unit, a pulse transformer (IT), a pulse rectifier, a switching element and a starting power supply unit, while the input of the pulse transformer is connected to the output of the low-pass filter, the second output of which is connected to the input of the pulse rectifier, and the output of the pulse rectifier is connected to the light emitting node with a storage capacitor connected in parallel with it, while the first output of the pulse transformer is connected to the input of the power supply, combined with the load input of the switching element, the control input of which is connected to the output of the control unit, and the load output of the switching element is connected to the input of the resistor current sensor, combined with the input of the current limiting unit, the output of which is connected to the fifth input of the control unit, additionally with the first the output of the thermal protection unit is connected to the input of the control unit, in addition, the output of the network voltage monitoring unit is connected to the second input of the control unit, and the third output of the pulse transformer with dinene with the combined second inputs of the network voltage monitoring unit, the current stabilization unit, the voltage stabilization unit, as well as the input of the operating power unit and the input of the demagnetization detection unit, the output of which is connected to the combined first inputs of the network voltage monitoring unit, the current stabilization unit, and the voltage stabilization unit, and their combined third inputs are connected to the output of the reference voltage source, in addition, the output of the voltage stabilization unit is connected to the fourth input of the control unit, exactly the fourth IT 11 output is combined with the outputs of NK 17 and SIU 18 and is connected to the output isolated common power wire.