RU131551U1

RU131551U1 - LIGHTING SYSTEM

Info

Publication number: RU131551U1
Application number: RU2013111393/07U
Authority: RU
Inventors: Игорь Валерьевич Ворошилов; Борис Борисович Котляров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик"
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2013-08-20

Abstract

1. Осветительная система, содержащая светоизлучающие элементы, соединенные в последовательную цепь, источник напряжения постоянного тока и два или более релейных элементов, выход каждого из которых соединен с одним или с группой из нескольких смежных светоизлучающих элементов с возможностью их шунтирования, отличающаяся тем, что вход каждого релейного элемента соединен с выходом датчика тока, включенного в последовательную цепь непосредственно у одной из точек подключения выхода соответствующего релейного элемента.2. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен линейный стабилизатор тока.1. A lighting system containing light-emitting elements connected in series, a DC voltage source and two or more relay elements, the output of each of which is connected to one or to a group of several adjacent light-emitting elements with the possibility of shunting them, characterized in that the input each relay element is connected to the output of the current sensor connected to the serial circuit directly at one of the connection points of the output of the corresponding relay element. 2. The lighting system according to claim 1, characterized in that a linear current stabilizer is additionally introduced into it.

Description

Полезная модель относится к электрическому освещению, а именно - к схемам управления источниками света, и может быть использована в осветительных и светосигнальных системах и в светильниках различного назначения, преимущественно со светоизлучающими диодами.The utility model relates to electric lighting, namely, to light source control circuits, and can be used in lighting and light-signal systems and in luminaires for various purposes, mainly with light emitting diodes.

Известен световой прибор светосигнальной системы, содержащий источник питания, цепочку последовательно соединенных светодиодов, тиристоры, каждый из которых подключен параллельно к соответствующему светодиоду, и пары параллельно соединенных резисторов и конденсаторов, через которые управляющий электрод каждого тиристора подключен к соответствующему светодиоду [Патент РФ №2191949 С2, МПК F21S 8/08, F21W 111:00, 2000]. Тиристоры обеспечивают шунтирование неисправных светодиодов, тем самым - исключение разрыва электрической цепи в случае выхода из строя одного или нескольких светодиодов.A known light device of a light-signal system containing a power source, a chain of series-connected LEDs, thyristors, each of which is connected in parallel to the corresponding LED, and pairs of parallel-connected resistors and capacitors through which the control electrode of each thyristor is connected to the corresponding LED [RF Patent No. 2191949 C2 IPC F21S 8/08, F21W 111: 00, 2000]. Thyristors provide shunting of faulty LEDs, thereby eliminating an open circuit in the event of failure of one or more LEDs.

В этом световом приборе количество включенных светодиодов не может быть автоматически изменено при изменении параметров источника питания, например, в аварийных режимах, что ограничивает функциональные возможности известного устройства.In this light device, the number of LEDs turned on cannot be automatically changed when changing the parameters of the power source, for example, in emergency modes, which limits the functionality of the known device.

Известна также светосигнальная аэродромная система, содержащая соединенные последовательно источники света (светодиодные модули, галогенные лампы), подключенные к источнику постоянного напряжения, при этом параллельно каждому из источников света подключен шунтирующий его узел защиты с пороговой характеристикой [Патент РФ №99915 U1, МПК Н05В 37/00, F21S 4/00, 2010]. В случае выхода из строя одного из источников света срабатывает шунтирующий его узел защиты.Also known is a light-signal airfield system containing series-connected light sources (LED modules, halogen lamps) connected to a constant voltage source, while a shunt protection unit with a threshold characteristic is connected in parallel to each light source [RF Patent No. 99915 U1, IPC Н05В 37 / 00, F21S 4/00, 2010]. In the event of failure of one of the light sources, the shunting protection unit is triggered.

В этой светосигнальной системе так же количество включенных светодиодов не может быть автоматически изменено при изменении напряжения источника питания, что ограничивает ее функциональные возможности.In this light-signal system, the number of LEDs turned on cannot be automatically changed when the voltage of the power source changes, which limits its functionality.

Наиболее близкой к предложенной осветительной системе является известная система, содержащая светоизлучающие элементы, соединенные в последовательную цепь, источник напряжения постоянного тока и два или более релейных элементов, выход каждого из которых соединен с одним или с группой из нескольких смежных светоизлучающих элементов с возможностью их шунтирования, причем система содержит контроллер, вход которого соединен с датчиком тока в последовательной цепи, а выходы - с входами релейных элементов [Патент РФ №2462842 С2, МПК Н05В 37/02, 2007].Closest to the proposed lighting system is a known system containing light-emitting elements connected in series, a DC voltage source and two or more relay elements, the output of each of which is connected to one or a group of several adjacent light-emitting elements with the possibility of their shunting, moreover, the system contains a controller, the input of which is connected to a current sensor in a serial circuit, and the outputs are with inputs of relay elements [RF Patent No. 2462842 C2, IPC Н05В 37/02, 2007].

В известной системе предусмотрена функция изменения количества включенных светоизлучающих элементов при изменении тока в последовательной цепи. Тем самым, в широком диапазоне изменения напряжения источника питания обеспечиваются ступенчатая стабилизация тока и максимальная светоотдача.In the known system provides a function of changing the number of included light emitting elements when the current in the serial circuit. Thus, in a wide range of changes in the voltage of the power source, step-wise stabilization of the current and maximum light output are provided.

В известной системе сигналы на вход каждого из релейных элементов поступают от контроллера, общего для всей системы, что требует наличия связей между контроллером, релейными элементами и источниками света. Отсутствие автономности релейных элементов и необходимость организации указанных связей, например, путем прокладки дополнительных электрических проводок, является недостатком известной системы, особенно если последняя характеризуется пространственной протяженностью. Кроме того, отсутствует резервирование при возможном отказе контроллера, что снижает надежность осветительной системы.In a known system, the input signals of each of the relay elements come from the controller, common to the entire system, which requires the presence of connections between the controller, relay elements and light sources. The lack of autonomy of the relay elements and the need to organize these connections, for example, by laying additional electrical wiring, is a disadvantage of the known system, especially if the latter is characterized by a spatial extent. In addition, there is no redundancy in case of a possible controller failure, which reduces the reliability of the lighting system.

Предлагаемая полезная модель направлена на устранение указанных недостатков известной осветительной системы.The proposed utility model is aimed at eliminating these shortcomings of the known lighting system.

Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в обеспечении автономного функционирования релейных элементов.The technical result in the implementation of the utility model is to ensure the autonomous functioning of relay elements.

Указанный результат достигается тем, что в известной осветительной системе, содержащей светоизлучающие элементы, соединенные в последовательную цепь, источник напряжения постоянного тока и два или более релейных элементов, выход каждого из которых соединен с одним или с группой из нескольких смежных светоизлучающих элементов с возможностью их шунтирования, вход каждого релейного элемента соединен с выходом дополнительно введенного в систему датчика тока, включенного в последовательную цепь непосредственно у одной из точек подключения выхода соответствующего релейного элемента.This result is achieved by the fact that in a known lighting system containing light-emitting elements connected in series, a DC voltage source and two or more relay elements, the output of each of which is connected to one or a group of several adjacent light-emitting elements with the possibility of their shunting , the input of each relay element is connected to the output of a current sensor additionally introduced into the system, included in the serial circuit directly at one of the points connected The output of the corresponding relay element.

Новые признаки обеспечивают автономное функционирование релейных элементов в осветительной системе. При этом обеспечиваются ступенчатая стабилизация тока в широком диапазоне изменения напряжения источника питания. Кроме того, отказ какого-либо из релейных элементов не влияет на функционирование других релейных элементов и не приводит к отказу системы.New features provide autonomous functioning of relay elements in the lighting system. This provides step-by-step stabilization of the current in a wide range of voltage changes of the power source. In addition, the failure of any of the relay elements does not affect the functioning of other relay elements and does not lead to a failure of the system.

Селективность (избирательность) работы релейных элементов обеспечивается по известным в электротехнике правилам, с учетом характера питающей сети и возможного характера изменения напряжения питания: могут быть выбраны разные токи срабатывания для разных релейных элементов; может быть введена задержка по времени срабатывания релейных элементов, при этом каждый следующий по очередности срабатывания релейный элемент характеризуется меньшим током срабатывания и большей задержкой по времени срабатывания.The selectivity (selectivity) of the operation of relay elements is ensured according to the rules known in electrical engineering, taking into account the nature of the supply network and the possible nature of the change in supply voltage: different tripping currents for different relay elements can be selected; a delay in the response time of relay elements can be introduced, and each relay element next in sequence of operation is characterized by a lower response current and a longer delay in response time.

В частном случае реализации полезной модели в осветительную систему дополнительно введен линейный стабилизатор тока.In the particular case of the implementation of the utility model, a linear current stabilizer is additionally introduced into the lighting system.

В этом частном случае осветительная система характеризуется двумя режимами стабилизации тока: в нормальном режиме питающей сети обеспечивается точная стабилизация, а в аварийном - ступенчатая. Линейный стабилизатор обеспечивает стабилизацию тока в заданном диапазоне значений напряжения питающей сети. При снижении напряжения ниже минимально допустимого для работы линейного стабилизатора значения поочередно срабатывают релейные элементы, общее число светоизлучающих элементов ступенчато уменьшается соответственно снижению напряжения, при этом линейный стабилизатор не возвращают в рабочий режим, пока напряжение питающей сети не увеличится.In this particular case, the lighting system is characterized by two current stabilization modes: in the normal mode of the supply network, accurate stabilization is provided, and in the emergency mode, it is stepwise. A linear stabilizer provides current stabilization in a given range of supply voltage values. When the voltage drops below the minimum acceptable value for the operation of the linear stabilizer, the relay elements act in turn, the total number of light-emitting elements decreases stepwise according to the voltage decrease, while the linear stabilizer is not returned to operating mode until the supply voltage increases.

Сущность предложенной полезной модели поясняется графическими материалами, где:The essence of the proposed utility model is illustrated by graphic materials, where:

на фиг.1 показана электрическая структурная схема осветительной системы;figure 1 shows the electrical structural diagram of the lighting system;

на фиг.2 - диаграмма работы системы, показанной на фиг.1.figure 2 - diagram of the system shown in figure 1.

Осветительная система (фиг.1) содержит светодиоды 1, соединенные в последовательную цепь 2, источник напряжения постоянного тока 3, линейный стабилизатор тока 4, релейные элементы 5 и 6 и датчики тока 7 и 8. Выход каждого из релейных элементов 5 и 6 соединен соответственно с группой 9 и 10 из нескольких смежных светодиодов 1 с возможностью их шунтирования при срабатывании релейного элемента. Датчик тока 7 (8) включен в последовательную цепь непосредственно у одной из точек подключения выхода соответствующего релейного элемента 5 (6), и выход датчика тока 7 (8) соединен с входом этого релейного элемента 5 (6). Источник напряжения постоянного тока 3 содержит выпрямитель 11, сглаживающий конденсатор 12 и аккумуляторную батарею 13 как источник резервного питания.The lighting system (figure 1) contains LEDs 1 connected in series circuit 2, a DC voltage source 3, a linear current stabilizer 4, relay elements 5 and 6 and current sensors 7 and 8. The output of each of the relay elements 5 and 6 is connected respectively with a group of 9 and 10 from several adjacent LEDs 1 with the possibility of their shunting when the relay element is triggered. The current sensor 7 (8) is connected to the serial circuit directly at one of the connection points of the output of the corresponding relay element 5 (6), and the output of the current sensor 7 (8) is connected to the input of this relay element 5 (6). The DC voltage source 3 contains a rectifier 11, a smoothing capacitor 12 and a battery 13 as a backup power source.

При полном отсутствии тока в последовательной цепи 2 и при значениях этого тока, соответствующих нормальному режиму питающей сети, т.е. в рабочем режиме линейного стабилизатора тока 4, релейные элементы 5 и 6 отпущены (их контакты разомкнуты).With the complete absence of current in serial circuit 2 and with values of this current corresponding to the normal mode of the supply network, i.e. in the operating mode of the linear current stabilizer 4, the relay elements 5 and 6 are released (their contacts are open).

Работа осветительной системы поясняется диаграммой (см. фиг.2), где показано изменение во времени напряжения на зажимах источника 3 (U), числа включенных светодиодов (N) и тока в цепи светодиодов (I).The operation of the lighting system is illustrated by a diagram (see figure 2), which shows the time variation of the voltage at the terminals of the source 3 (U), the number of LEDs (N) and the current in the LED circuit (I).

В нормальном режиме электропитания напряжение на зажимах источника 3 равно U₀ и соответствует рабочему режиму линейного стабилизатора тока 4, ток в последовательной цепи 2 светодиодов 1 равен I₀, релейные элементы 5 и 6 отпущены (их контакты разомкнуты), включены все N₀ светодиодов.In the normal power supply mode, the voltage at the terminals of source 3 is U ₀ and corresponds to the operating mode of the linear current stabilizer 4, the current in the serial circuit 2 of LEDs 1 is I ₀ , relay elements 5 and 6 are released (their contacts are open), all N ₀ LEDs are on.

Для обеспечения селективности ток срабатывания релейного элемента 6 выбран меньше тока срабатывания элемента 5, при этом элемент 6 имеет задержку по времени срабатывания.To ensure selectivity, the response current of the relay element 6 is selected less than the response current of the element 5, while the element 6 has a delay in response time.

В момент времени t₀ происходит отключение питающей сети переменного тока, начинается разряд аккумуляторной батареи 13, сопровождающийся снижением напряжения на зажимах источника 3. К моменту времени t₁ напряжение на зажимах источника 3 уменьшается до величины U₁, соответствующей нижней границе рабочего диапазона линейного стабилизатора тока 4. Далее происходит уменьшение тока в цепи 2, и к моменту времени t₂ ток уменьшается до значения I_cp5, при котором происходит срабатывание релейного элемента 5 - его контакт замыкается, шунтируя группу 9 светодиодов 1, число включенных светодиодов уменьшается до N₂ и в результате ток в цепи 2 увеличивается. Дальнейший разряд аккумуляторной батареи 13 приводит к уменьшению напряжения до U₃ и тока до I_ср6, при котором происходит срабатывание релейного элемента 6 - его контакт замыкается, шунтируя группу 10 светодиодов, в результате число включенных светодиодов уменьшается до N₃ и ток в цепи 2 вновь увеличивается.At time t ₀ , the AC mains is turned off, the battery 13 starts to discharge, accompanied by a decrease in voltage at the terminals of source 3. By time t _{1, the} voltage at the terminals of source 3 decreases to U ₁ corresponding to the lower boundary of the operating range of the linear current stabilizer 4. Further, there is a reduction current in the circuit 2 and the time t _2, the current time is reduced to a value I _cp5, at which the tripping relay element 5 - its contact is closed, shunting group 9 etodiodov 1, the number of LEDs included reduced to N ₂ and the resulting current in the circuit 2 is increased. Further discharge of the battery 13 leads to a decrease in voltage to U ₃ and current to I _cf6 , at which the relay element 6 is triggered - its contact closes, bypassing the group of 10 LEDs, as a result, the number of LEDs turned on decreases to N ₃ and the current in circuit 2 again increases.

После восстановления электропитания напряжение на зажимах источника 3 повысится до U₀, ток в последовательной цепи 2 увеличится, что приведет к отпусканию релейных элементов 5 и 6 (их контакты разомкнутся) и включению групп 9 и 10 светодиодов 1, в результате чего все N₀ светодиодов окажутся включенными, а линейный стабилизатор тока 4 - в рабочем режиме.After the power supply is restored, the voltage at the terminals of the source 3 will increase to U ₀ , the current in the series circuit 2 will increase, which will release the relay elements 5 and 6 (their contacts will open) and turn on the groups 9 and 10 of the LEDs 1, as a result of which all N ₀ LEDs will turn on, and the linear current stabilizer 4 will be in operation.

Для каждого релейного элемента токи срабатывания и отпускания и число светоизлучающих элементов, соединенных с его выходом, выбирают с соблюдением следующих условий: при срабатывании релейного элемента (т.е. при шунтировании соответствующей группы светоизлучающих элементов) ток в последовательной цепи 2 не должен достигать тока отпускания всех сработавших релейных элементов; ток отпускания релейных элементов меньше тока стабилизации линейного стабилизатора тока 4; после отпускания релейного элемента и дешунтирования соответствующей группы светоизлучающих элементов (т.е. после обратного их включении в работу) ток в последовательной цепи должен быть больше тока срабатывания этого релейного элемента.For each relay element, the operation and release currents and the number of light-emitting elements connected to its output are selected subject to the following conditions: when the relay element is activated (i.e., bypassing the corresponding group of light-emitting elements), the current in serial circuit 2 must not reach the release current all triggered relay elements; the release current of the relay elements is less than the stabilization current of the linear current stabilizer 4; after releasing the relay element and unloading the corresponding group of light-emitting elements (i.e., after turning them back on), the current in the series circuit must be greater than the response current of this relay element.

В другом примере выполнения источник резервного питания 13 подключают к последовательной цепи 2 светодиодов 1 после линейного стабилизатора тока 4 (показано на фиг.1 пунктиром). При отключении питающей сети переменного тока обеспечивается только ступенчатая стабилизация тока (участок t₀-t₁ на диаграмме фиг.2 отсутствует), в остальном работа осветительной системы аналогична предыдущему примеру.In another exemplary embodiment, the backup power supply 13 is connected to the serial circuit 2 of the LEDs 1 after the linear current stabilizer 4 (shown in broken line in FIG. 1). When disconnecting the AC mains, only stepwise current stabilization is provided (there is no section t ₀ -t ₁ in the diagram of FIG. 2); otherwise, the operation of the lighting system is similar to the previous example.

Источник резервного питания 13 в осветительной системе может отсутствовать, тогда ступенчатая стабилизация тока обеспечивается при колебаниях напряжения в питающей сети в выбранном диапазоне значений, а при наличии в системе линейного стабилизатора тока 4 - при колебаниях напряжения, выходящих за пределы рабочего режима этого стабилизатора.The backup power supply 13 may not be available in the lighting system, then stepwise current stabilization is ensured by voltage fluctuations in the supply network in a selected range of values, and if there is a linear current stabilizer 4 in the system, when voltage fluctuations fall outside the operating mode of this stabilizer.

Примеры выполнения подтверждают возможность достижения заявленного технического результата. Обеспечено автономное функционирование релейных элементов, осуществляющих ступенчатую стабилизацию тока в осветительной системе в широком диапазоне значений питающего напряжения.Examples of execution confirm the possibility of achieving the claimed technical result. Autonomous functioning of relay elements providing step-by-step stabilization of current in the lighting system in a wide range of supply voltage values is provided.

Указанные примеры не исчерпывают возможные варианты реализации полезной модели. Количество ступеней стабилизации ограничено только числом светоизлучающих элементов, и в пределах этого числа может быть выбрано сколь угодно большим. В качестве светоизлучающих элементов осветительная система может содержать светоизлучающие диоды, галогенные лампы и т.д.These examples do not exhaust the possible options for implementing the utility model. The number of stabilization steps is limited only by the number of light-emitting elements, and within this number can be chosen arbitrarily large. As light-emitting elements, the lighting system may include light-emitting diodes, halogen lamps, etc.

Claims

1. A lighting system containing light-emitting elements connected in a series circuit, a DC voltage source and two or more relay elements, the output of each of which is connected to one or a group of several adjacent light-emitting elements with the possibility of their shunting, characterized in that the input each relay element is connected to the output of the current sensor included in the serial circuit directly at one of the connection points of the output of the corresponding relay element.

2. The lighting system according to claim 1, characterized in that it additionally introduced a linear current stabilizer.