RU158331U1

RU158331U1 - SOURCE OF OPTICAL RADIATION

Info

Publication number: RU158331U1
Application number: RU2015119260/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин
Original assignee: Евгений Михайлович Силкин
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2015-12-27

Abstract

Источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через предохранитель и резистор и зашунтированы конденсатором и варистором, аналоговый контроллер постоянного тока, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через светодиод, или через цепь из нескольких светодиодов, или через светодиодную матрицу, или через цепь из светодиодных матриц, соединенных последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно, вывод GND контроллера подключен к выводу OUT через второй конденсатор и к отрицательному выходному выводу моста непосредственно, или через второй светодиод, или через вторую цепь из нескольких светодиодов, или через вторую светодиодную матрицу, или через вторую цепь из светодиодных матриц, соединенных последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно, а вывод REXT соединен с выводом GND через второй резистор, выходные выводы моста зашунтированы встречно последовательной цепью из трех диодов или последовательной цепью из первого и второго диодов, дросселя, третьего и четвертого диодов, общая точка соединения диодов цепи подключена к положительному выходному выводу моста через третий конденсатор, а вторая общая точка соединения диодов цепи подключена к отрицательному выходному выводу моста через четвертый конденсатор, или последовательной цепью из первого диода, дросселя, второго и третьего диодов, общая точка соединения первого диода и дросселя цепи подключена к положительному выходному выводу моста через третий конденсатор.An optical radiation source containing a single-phase bridge on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a fuse and resistor and are shunted by a capacitor and varistor, an analog DC controller whose OUT terminal is connected to the positive bridge output via an LED, or through a chain of several LEDs, either through an LED array, or through a chain of LED arrays connected in series, or in parallel, or in series-in parallel, the GND control output the lehler is connected to the OUT terminal through a second capacitor and to the negative output terminal of the bridge directly, or through a second LED, or through a second chain of several LEDs, or through a second LED matrix, or through a second chain of LED arrays connected in series or parallel, or in series-parallel, and the REXT pin is connected to the GND pin through a second resistor, the bridge output pins are shunted in the opposite series of three diodes or a serial circuit of the first and second d odes, chokes, third and fourth diodes, the common point of connection of the diodes of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor, and the second common point of the connection of the diodes of the circuit is connected to the negative output terminal of the bridge through the fourth capacitor, or by a serial circuit from the first diode, inductor, of the second and third diodes, the common point of connection of the first diode and the inductor of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor.

Description

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных источников оптического излучения с повышенным сроком службы, универсальных, предназначенных как для внутренней, так и для наружной установки. Полезная модель направлена на расширение области применения источника оптического излучения.The utility model relates to lighting engineering and can be used in the design of new energy-efficient sources of optical radiation with increased service life, universal, designed for both indoor and outdoor installations. The utility model is aimed at expanding the scope of the optical radiation source.

Известен источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника, аналоговый контроллер постоянного тока, вывод OUT1 которого соединен с положительным выходным выводом моста через светодиодную матрицу, вывод OUT2 соединен с выводом OUT1 через вторую светодиодную матрицу, вывод OUT3 соединен с выводом OUT2 через третью светодиодную матрицу, вывод OUT4 соединен с выводом OUT3 через третью светодиодную матрицу, вывод GND контроллера подключен к отрицательному выходному выводу моста непосредственно, а вывод REXT соединен с выводом GND через резистор (SM2087 High Power Factor Linear Constant Current LED Driver(datasheet) // www.dianyua-nic.com).A known source of optical radiation containing a single-phase bridge on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source, an analog DC controller, the output OUT1 of which is connected to the positive output terminal of the bridge through the LED matrix, the output OUT2 is connected to the output OUT1 through the second LED matrix, the output OUT3 is connected to OUT2 through a third LED matrix, OUT4 is connected to OUT3 through a third LED, controller GND is connected to a negative output bridge directly, and the REXT pin is connected to the GND pin through a resistor (SM2087 High Power Factor Linear Constant Current LED Driver (datasheet) // www.dianyua-nic.com).

Недостатком известного источника оптического излучения является высокий коэффициент пульсаций светового потока, достигающий 50%. Отмеченный недостаток значительно сужает область применения источника.A disadvantage of the known source of optical radiation is the high ripple coefficient of the light flux, reaching 50%. The noted drawback significantly narrows the scope of the source.

Известен источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника, аналоговый контроллер постоянного тока, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через светодиодную матрицу, вывод GND контроллера подключен к отрицательному выходному выводу моста непосредственно, а вывод REXT соединен с выводом GND через второй резистор, выходные выводы моста зашунтированы конденсатором (SM2082B Single Channel LED Constant Current Driver (datasheet)// http://www.dianyua-nic.com).A known source of optical radiation containing a single-phase bridge on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source, an analog DC controller, the OUT terminal of which is connected to the positive output terminal of the bridge through an LED matrix, the GND terminal of the controller is connected directly to the negative output terminal of the bridge, and the REXT pin is connected to the GND pin through a second resistor, the bridge output pins are shunted by a capacitor (SM2082B Single Channel LED Constant Current Driver (datasheet) // http://www.dianyua-nic.com).

Недостатками известного источника оптического излучения являются значительный бросок пускового тока, отсутствие защит от короткого замыкания и импульсных перенапряжений на входе, высокий уровень радиопомех, относительно низкий коэффициент мощности и высокий коэффициент гармоник потребляемого от сети тока, равные, соответственно, 0,45-0,65 и 120-135%. Отмеченные недостатки значительно сужают область применения источника оптического излучения.The disadvantages of the known source of optical radiation are a significant inrush current, lack of protection against short circuits and surge surges at the input, a high level of radio noise, a relatively low power factor and a high harmonic coefficient of the current consumed from the mains, equal, respectively, 0.45-0.65 and 120-135%. The noted disadvantages significantly narrow the scope of the optical radiation source.

Известен источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через предохранитель, аналоговый контроллер постоянного тока, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через светодиодную матрицу, вывод GND контроллера подключен к выводу OUT через конденсатор и к отрицательному выходному выводу моста непосредственно, а вывод REXT соединен с выводом GND через резистор, выходные выводы моста зашунтированы конденсатором (SM2082B Single Channel LED Constant Current Driver (datasheet) // www.dianyua-nic.com).A known optical radiation source containing a single-phase bridge on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a fuse, an analog DC controller, the OUT terminal of which is connected to the positive output terminal of the bridge via an LED matrix, the GND terminal of the controller is connected to the OUT terminal through a capacitor and to the negative output terminal of the bridge directly, and the REXT terminal is connected to the GND terminal through a resistor, the bridge output terminals are shunted by a capacitor (SM2082B Single Channel LED Constant Curre nt Driver (datasheet) // www.dianyua-nic.com).

Известный источник оптического излучения является наиболее близким кпо технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.A known source of optical radiation is the closest to the technical essence of the utility model and is selected as a prototype.

Недостатками прототипа являются значительный бросок пускового тока, отсутствие защиты от импульсных перенапряжений на входе, высокий уровень радиопомех, относительно низкий коэффициент мощности и высокий коэффициент гармоник потребляемого от сети тока, равные, соответственно, 0,45-0,65 и 120-135%. Отмеченные недостатки значительно сужают область применения источника оптического излучения.The disadvantages of the prototype are a significant surge inrush current, lack of protection against surge surges at the input, a high level of radio noise, a relatively low power factor and a high harmonic coefficient of the current consumed from the mains, which are respectively 0.45-0.65 and 120-135%. The noted disadvantages significantly narrow the scope of the optical radiation source.

Полезная модель направлена на решение задачи расширения области применения источника оптического излучения, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of expanding the field of application of the optical radiation source, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в источнике оптического излучения, содержащем однофазный мост на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через предохранитель и резистор и зашунтированы конденсатором и варистором, аналоговый контроллер постоянного тока, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через светодиод или через цепь из нескольких светодиодов, или через светодиодную матрицу, или через цепь из светодиодных матриц, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, вывод GND контроллера подключен к выводу OUT через второй конденсатор и к отрицательному выходному выводу моста непосредственно или через второй светодиод, или через вторую цепь из нескольких светодиодов, или через вторую светодиодную матрицу, или через вторую цепь из светодиодных матриц, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, а вывод REXT соединен с выводом GND через второй резистор, выходные выводы моста зашунтированы встречно последовательной цепью из трех диодов или последовательной цепью из первого и второго диодов, дросселя, третьего и четвертого диодов, общая точка соединения диодов цепи подключена к положительному выходному выводу моста через третий конденсатор, а вторая общая точка соединения диодов цепи подключена к отрицательному выходному выводу моста через четвертый конденсатор, или последовательной цепью из первого диода, дросселя, второго и третьего диодов, общая точка соединения первого диода и дросселя цепи подключена к положительному выходному выводу моста через третий конденсатор.This goal is achieved by the fact that in an optical radiation source containing a single-phase bridge on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a fuse and resistor and are bridged by a capacitor and varistor, an analog DC controller whose OUT terminal is connected to the positive output terminal of the bridge through LED either through a chain of several LEDs, or through an LED matrix, or through a chain of LED matrices connected in series or in parallel, or In parallel, the GND pin of the controller is connected to the OUT pin through the second capacitor and to the negative bridge output pin either directly through the second LED, or through a second chain of several LEDs, or through a second LED matrix, or through a second chain of LED matrices connected in series either in parallel or in series-in parallel, and the REXT pin is connected to the GND pin through a second resistor, the bridge output pins are shunted in the opposite series of three diodes or series By connecting the circuit from the first and second diodes, the inductor, the third and fourth diodes, the common connection point of the diodes of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor, and the second common connection point of the diodes of the circuit is connected to the negative output terminal of the bridge through the fourth capacitor, or by series from the first diode, inductor, second and third diodes, the common point of connection of the first diode and the inductor of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является расширение области применении источника оптического излучения за счет улучшения его технических характеристик и возможных вариантов конструктивного исполнения. Заявляемый источник оптического излучения имеет высокий коэффициент мощности (более 92%) и низкий уровень радиопомех, защиты от короткого замыкания и импульсных перенапряжений на входе, обладает сравнительно малым коэффициентом гармоник потребляемого от сети тока (менее 27%) и обеспечивает малые пульсации светового потока (15-20%). Броски пускового тока при включении источника оптического излучения практически отсутствуют.A significant difference characterizing the utility model is the expansion of the field of application of the optical radiation source by improving its technical characteristics and possible design options. The inventive optical radiation source has a high power factor (more than 92%) and a low level of radio noise, protection against short circuit and surge voltage at the input, has a relatively low harmonic coefficient of the current consumed from the network (less than 27%) and provides small ripple of the light flux (15 -twenty%). Inrush current surges when the optical radiation source is turned on are practically absent.

Расширение области применения обусловлено новыми принципами устройства и новой конструкцией источника, новой электрической схемой, реализацией входной цепи контроллера, новыми элементами и связями, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого источника оптического излучения являются существенными.The expansion of the scope is due to new principles of the device and a new source design, a new electrical circuit, the implementation of the controller input circuit, new elements and connections, that is, the hallmarks of the utility model. Thus, the distinguishing features of the claimed source of optical radiation are significant.

На рисунке приведена электрическая схема источника оптического излучения.The figure shows the electrical diagram of the optical radiation source.

Источник оптического излучения содержит однофазный мост на диодах 1-4, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через предохранитель 5 и резистор 6 и зашунтированы конденсатором 7 и варистором 8, аналоговый контроллер 9 постоянного тока, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через светодиод 10 или через цепь из нескольких светодиодов, или через светодиодную матрицу, или через цепь из светодиодных матриц, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, вывод GND контроллера подключен к выводу OUT через второй конденсатор 11 и к отрицательному выходному выводу моста непосредственно или через второй светодиод 12, или через вторую цепь из нескольких светодиодов, или через вторую светодиодную матрицу, или через вторую цепь из светодиодных матриц, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно-параллельно, а вывод REXT соединен с выводом GND через второй резистор 13, выходные выводы моста зашунтированы встречно последовательной цепью из трех диодов 14-16 или цепью из первого и второго диодов, дросселя 17, третьего и четвертого 18 диодов, или цепью из первого диода, дросселя, второго и третьего диодов, общая точка соединения диодов или диода и дросселя цепи подключена к положительному выходному выводу моста через третий конденсатор 19, а вторая общая точка соединения диодов цепи подключена к отрицательному выходному выводу моста через четвертый конденсатор 20.The optical radiation source contains a single-phase bridge on diodes 1-4, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a fuse 5 and resistor 6 and are bridged by a capacitor 7 and a varistor 8, an analog DC controller 9, the OUT terminal of which is connected to the positive output terminal of the bridge through LED 10 or through a chain of several LEDs, or through an LED matrix, or through a chain of LED arrays connected in series or in parallel, or in series-parallel, GND output to the controller is connected to the OUT terminal through the second capacitor 11 and to the negative output terminal of the bridge directly or through the second LED 12, or through a second circuit of several LEDs, or through a second LED matrix, or through a second chain of LED arrays connected in series or in parallel, or in series-parallel, and the REXT terminal is connected to the GND terminal through the second resistor 13, the output terminals of the bridge are shunted in the opposite series circuit of three diodes 14-16 or a circuit of the first and second diodes, the inductor 17, the third and fourth 18 diodes, or a circuit from the first diode, the inductor, the second and third diodes, the common connection point of the diodes or the diode and the inductor of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor 19, and the second common connection point of the diodes of the circuit is connected to the negative output terminal of the bridge through the fourth capacitor 20.

Источник оптического излучения в установившемся режиме работает следующим образом.The optical radiation source in the steady state operates as follows.

Светодиоды (светодиодные матрицы) 10, 12 генерируют оптическое излучение в диапазоне видимого света или инфракрасном (ультрафиолетовом) частях спектра. Аналоговый контроллер 9 стабилизирует ток через светодиоды (10, 12), что необходимо для их нормальной работы. При этом уровень тока через светодиоды 10, 12 задается с помощью резистора 13 (выводы REXT, GND контроллера 9). Конденсатор 11 (выводы OUT, GND контроллера 9) обеспечивает снижение величин электромагнитных помех, которые возникают при работе активных элементов аналогового контроллера 9.LEDs (LED arrays) 10, 12 generate optical radiation in the range of visible light or infrared (ultraviolet) parts of the spectrum. The analog controller 9 stabilizes the current through the LEDs (10, 12), which is necessary for their normal operation. In this case, the current level through the LEDs 10, 12 is set using the resistor 13 (conclusions REXT, GND controller 9). The capacitor 11 (outputs OUT, GND of the controller 9) provides a reduction in the amount of electromagnetic interference that occurs during operation of the active elements of the analog controller 9.

Устройство подключается к входным выводам через предохранитель 5 и резистор 6. Предохранитель 5 защищает источник оптического излучения от короткого замыкания. Резистор 6 ограничивает (совместно с дросселем 17, если он устанавливается) бросок пускового тока, а также амплитуды бросков рабочих токов, возникающих при заряде конденсаторов 19, 20.The device is connected to the input terminals through fuse 5 and resistor 6. Fuse 5 protects the optical radiation source from short circuit. The resistor 6 limits (together with the inductor 17, if installed) the inrush of the inrush current, as well as the amplitude of the surge currents that occur when the capacitors 19, 20 are charged.

Конденсатор 7 снижает электромагнитные помехи на входе устройства, в частности, вызванные коммутациями диодов 1-4 моста.The capacitor 7 reduces electromagnetic interference at the input of the device, in particular, caused by switching diodes 1-4 of the bridge.

Мост (диоды 1-4) может быть реализован на дискретных элементах или иметь интегральное исполнение (например, MBS10F или КЦ407). Принцип работы устройства, при этом, остается неизменным.The bridge (diodes 1-4) can be implemented on discrete elements or have an integral design (for example, MBS10F or KTs407). The principle of operation of the device, however, remains unchanged.

Конденсаторы 19, 20 заряжаются через диоды 15, 16 и дроссель 17 до напряжения, равного половине амплитуды выходного напряжения моста (диоды 1-4) или до несколько более высокого. Заряд конденсаторов 19, 20 осуществляется по последовательной схеме включения, что снижает амплитуды токов заряда и обеспечивает работу устройства с высоким коэффициентом мощности. При разряде (через диоды 14, 18) на нагрузку (светодиоды 10, 12) конденсаторы 19, 20 работают параллельно. Это энергетически выгодно.Capacitors 19, 20 are charged through diodes 15, 16 and inductor 17 to a voltage equal to half the amplitude of the output voltage of the bridge (diodes 1-4) or to a slightly higher one. The capacitors 19, 20 are charged according to a sequential switching circuit, which reduces the amplitudes of the charge currents and ensures the operation of the device with a high power factor. When discharging (through diodes 14, 18) to the load (LEDs 10, 12), the capacitors 19, 20 work in parallel. It is energetically beneficial.

Один из диодов (15 или 16 на общей схеме) или дроссель 17 в схеме могут отсутствовать. Принципиально работа источника, в этих случаях, не изменяется. Однако оставшийся диод (15 или 16) должен быть выбран на большее рабочее напряжение. Кроме того, схема (при наличии дросселя 17) становится несимметричной. Дроссель 17 обеспечивает работу устройства со значительно более высоким коэффициентом мощности. Также, при соответствующем значении индуктивности дросселя 17, уровень напряжения на конденсаторах 19, 20 несколько увеличивается. Это может быть полезным (необходимым) при эксплуатации источника оптического излучения в некоторых режимах, в частности, при больших рабочих напряжениях светодиодных матриц 10, 12.One of the diodes (15 or 16 in the general circuit) or inductor 17 in the circuit may be absent. Fundamentally, the work of the source, in these cases, does not change. However, the remaining diode (15 or 16) must be selected for a higher operating voltage. In addition, the circuit (in the presence of inductor 17) becomes asymmetric. The inductor 17 provides the device with a significantly higher power factor. Also, with the corresponding value of the inductance of the inductor 17, the voltage level on the capacitors 19, 20 increases slightly. This can be useful (necessary) when operating an optical radiation source in some modes, in particular, at high operating voltages of LED arrays 10, 12.

Варистор 8 обеспечивает защиту устройства от импульсных перенапряжений на входе.Varistor 8 protects the device from surge surges at the input.

В устройстве, при его технической реализации, может быть использован, например, варистор 8 типа 10D471 (напряжение питания источника оптического излучения 220 В).In the device, during its technical implementation, for example, a varistor 8 of type 10D471 (voltage supply of the optical radiation source 220 V) can be used.

Технические решения по устройству входной цепи контроллера (выпрямитель, последовательная цепь) применимы для любых типов контроллеров постоянного тока аналогичного назначения (например, SM2082, SM2087, ZONOPO8062, SM7315, ACS1004, ACS1404, ВР2833, ВР3122 и других)Technical solutions for the controller input circuitry (rectifier, serial circuit) are applicable for any type of DC controllers of the same purpose (for example, SM2082, SM2087, ZONOPO8062, SM7315, ACS1004, ACS1404, BP2833, BP3122 and others)

По сравнению с прототипом существенно расширяется область применения нового источника оптического излучения. Заявляемый источник соответствует современным требованиям к техническим характеристикам подобных устройств.Compared with the prototype, the scope of the new optical radiation source is significantly expanded. The inventive source meets current requirements for the technical characteristics of such devices.

Действительно, новый источник оптического излучения может более эффективно использоваться как для внутренней, так и для наружной установки, а также в закрытых светильниках ограниченного объема в различных системах освещения, либо в специальных генераторах инфракрасного или ультрафиолетового излучения.Indeed, a new source of optical radiation can be used more efficiently for both indoor and outdoor installation, as well as in closed luminaires of limited volume in various lighting systems, or in special generators of infrared or ultraviolet radiation.

Номенклатура типоисполнений источников оптического излучения по новой схеме значительно расширяется. Каждое типоисполнение может представлять собой оптимальное по конструкции и достаточно технологичное изделие, что снижает, в частности, конечную цену изделий.The nomenclature of type designs of optical radiation sources according to the new scheme is expanding significantly. Each type design can be an optimal design and a fairly technological product, which reduces, in particular, the final price of the products.

Новый источник оптического излучения обеспечивает снижение бросков пускового тока.A new source of optical radiation reduces inrush currents.

Коэффициент мощности для заявляемого источника увеличивается приблизительно в два раза (на 40-50%). При этом, коэффициент гармоник потребляемого от сети тока уменьшается в 3-4 раза и не превышает 30%. Пульсации светового потока (потока излучения) остаются на сравнительно малом уровне (15-20%).The power factor for the inventive source is approximately doubled (40-50%). At the same time, the harmonic coefficient of the current consumed from the network decreases by 3-4 times and does not exceed 30%. The pulsations of the light flux (radiation flux) remain at a relatively low level (15-20%).

Источник оптического излучения также имеет низкий уровень радиопомех (не превышающий установленные нормы).The optical radiation source also has a low level of radio interference (not exceeding the established standards).

Новый источник обладает и эффективной защитой от короткого замыкания и импульсных перенапряжений на входе.The new source also has effective protection against short circuits and surge surges at the input.

Claims

An optical radiation source containing a single-phase bridge on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a fuse and resistor and are shunted by a capacitor and varistor, an analog DC controller whose OUT terminal is connected to the positive bridge output via an LED, or through a chain of several LEDs, either through an LED array, or through a chain of LED arrays connected in series, or in parallel, or in series-in parallel, the GND control output the lehler is connected to the OUT terminal through a second capacitor and to the negative output terminal of the bridge directly, or through a second LED, or through a second circuit of several LEDs, or through a second LED matrix, or through a second chain of LED arrays connected in series or parallel, or series-parallel, and the REXT pin is connected to the GND pin through a second resistor, the bridge output pins are shunted in the opposite series of three diodes or a serial circuit of the first and second d odes, chokes, third and fourth diodes, the common point of connection of the diodes of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor, and the second common point of the connection of the diodes of the circuit is connected to the negative output terminal of the bridge through the fourth capacitor, or by a serial circuit from the first diode, inductor, of the second and third diodes, the common point of connection of the first diode and the inductor of the circuit is connected to the positive output terminal of the bridge through the third capacitor.