RU162915U1 - Интегрированный источник оптического излучения - Google Patents

Abstract

1. Интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника через последовательную цепь из резистора и предохранителя, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через емкостную цепь, зашунтированную вторым резистором, выводы постоянного тока моста зашунтированы второй последовательной цепью из третьего резистора и светодиодной цепи, отношение величин прямого напряжения светодиодной цепи к максимальному значению напряжения на входных выводах источника равно 0,3…0,8.2. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1, отличающийся тем, что вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через варистор.3. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вывод переменного тока моста соединен со втором входным выводом источника через конденсатор.4. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выводы постоянного тока моста зашунтированы вторым конденсатором и четвертым резистором.5. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что во вторую последовательную цепь включен дроссель, зашунтированный пятым резистором.6. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что емкостная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких конденсаторов, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно.7. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что светодиодная цепь може

Description

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных интегрированных источников оптического излучения с повышенными коэффициентом полезного действия и сроком службы, универсальных, предназначенных как для внутренней, так и для наружной установки, имеющих низкие уровни коэффициента гармоник потребляемого от сети тока и электромагнитных помех. Полезная модель направлена на расширение области применения устройства.

Известен интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через защитный элемент, аналоговый контроллер постоянного тока, имеющий выводы REXT, GND и вывод OUT, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через последовательную цепь из нескольких светодиодных матриц, вывод GND контроллера подключен к отрицательному выходному выводу моста, 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).

Недостатком известного интегрированного источника оптического излучения является узкая область применения, что обусловлено высокой ценой, низкой надежностью работы, отсутствием в устройстве надежной защиты от нарушения электрического режима, высокими уровнями коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, коэффициента пульсаций светового потока и электромагнитных помех, низкими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности.

Известен интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через защитный элемент, аналоговый контроллер постоянного тока, имеющий выводы REXT, GND и четыре вывода OUT1-OUT4, четвертый вывод OUT4 которого соединен с положительным выходным выводом моста через последовательную цепь из четырех светодиодных матриц, первый вывод OUT1 контроллера подключен к общей точке соединения первой и второй светодиодных матриц, второй вывод OUT2 контроллера подключен к общей точке соединения второй и третьей светодиодных матриц, а третий вывод OUT3 контроллера подключен к общей точке соединения третьей и четвертой светодиодных матриц, вывод GND контроллера подключен к отрицательному выходному выводу моста, а вывод REXT соединен с выводом GND через резистор (Altoran Chip and Systems. Driver 1С Introduce. ACS1004S and ACS1404S // www.altorancns.com).

Недостатком известного интегрированного источника оптического излучения является узкая область применения, что обусловлено высокой ценой, низкой надежностью работы, отсутствием в устройстве надежной защиты от нарушения электрического режима, высокими уровнями коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, коэффициента пульсаций светового потока и электромагнитных помех, низкими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности.

Известен интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через защитный элемент, аналоговый контроллер постоянного тока, имеющий выводы REXT, GND и четыре вывода OUT1-OUT4, четвертый вывод OUT4 которого соединен с положительным выходным выводом моста через последовательную цепь из четырех светодиодных матриц, первый вывод OUT1 контроллера подключен к общей точке соединения первой и второй светодиодных матриц, второй вывод OUT2 контроллера подключен к общей точке соединения второй и третьей светодиодных матриц, а третий вывод OUT3 контроллера подключен к общей точке соединения третьей и четвертой светодиодных матриц, вывод GND контроллера подключен к отрицательному выходному выводу моста, а вывод REXT соединен с выводом GND через резистор (SM2087 High Power Factor Linear Constant Current LED Driver(datasheet) // www.dianyua-nic.com).

Недостатком известного интегрированного источника оптического излучения является узкая область применения, что обусловлено высокой ценой, низкой надежностью работы, отсутствием в устройстве надежной защиты от нарушения электрического режима, высокими уровнями коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, коэффициента пульсаций светового потока и электромагнитных помех, низкими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности.

Известен интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через защитный элемент, аналоговый контроллер постоянного тока, имеющий выводы REXT, GND и вывод OUT, вывод OUT которого соединен с положительным выходным выводом моста через последовательную цепь из нескольких светодиодных матриц, вывод GND контроллера подключен к отрицательному выходному выводу моста, а вывод REXT соединен с выводом GND через резистор, выходные выводы моста зашунтированы конденсатором, между выводами OUT и GND включен второй конденсатор (SM2082B Single Channel LED Constant Current Driver (datasheet) // www.dianyua-nic.com).

Недостатком известного интегрированного источника оптического излучения является узкая область применения, что обусловлено высокой ценой, низкой надежностью работы, отсутствием в устройстве надежной защиты от нарушения электрического режима, высокими уровнями коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, коэффициента пульсаций светового потока и электромагнитных помех, низкими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности.

Известен интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через конденсатор, зашунтированный резистором, выводы постоянного тока моста зашунтированы второй последовательной цепью из нескольких светодиодов (Обзор светодиодной лампы Эдисона. 24 июня 2014 года // www.superfonarik.ru).

Известный интегрированный источник оптического излучения является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа также является узкая область применения, что обусловлено низкой надежностью работы, отсутствием в устройстве защиты от нарушения электрического режима, высокими уровнями коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, коэффициента пульсаций светового потока и электромагнитных помех, низкими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности.

Полезная модель направлена на решение задачи расширения области применения интегрированного источника оптического излучения, что является целью полезной модели.

Указанная цель достигается тем, что в интегрированном источнике оптического излучения:

1. Содержащем однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника через последовательную цепь из резистора и предохранителя, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через емкостную цепь, зашунтированную вторым резистором, выводы постоянного тока моста зашунтированы второй последовательной цепью из третьего резистора и светодиодной цепи, отношение величин прямого напряжения светодиодной цепи к максимальному значению напряжения на входных выводах источника равно 0,3…0,8;

2. По п. 1, вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через варистор;

3. По п.п. 1 и 2, вывод переменного тока моста соединен со втором входным выводом источника через конденсатор;

4. По п.п. 1 и 2, выводы постоянного тока моста зашунтированы вторым конденсатором и четвертым резистором;

5. По п.п. 1 и 2, во вторую последовательную цепь включен дроссель, зашунтированный пятым резистором;

6. По п.п. 1 и 2, емкостная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких конденсаторов, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно;

7. По п.п. 1 и 2, светодиодная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких светодиодов, или светодиодных матриц, или светодиодных линеек, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является расширение области применения интегрированного источника оптического излучения за счет изменения принципа функционирования, улучшения его технических характеристик и возможных вариантов конструктивного исполнения. Новый источник обладает высокой надежностью работы, наличием в устройстве необходимой защиты от нарушений электрического режима, сравнительно низкими уровнями коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, коэффициента пульсаций светового потока и электромагнитных помех, достаточно высокими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности.

Расширение области применения обусловлено новыми принципами устройства и новой конструкцией источника, новой электрической схемой, реализацией входной цепи, новыми элементами и связями, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого интегрированного источника оптического излучения являются существенными.

На рисунке приведена электрическая схема интегрированного источника оптического излучения.

Интегрированный источник оптического излучения содержит однофазный мост на четырех диодах 1-4, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника через последовательную цепь из резистора 5 и предохранителя 6, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через емкостную цепь 7, зашунтированную вторым резистором 8, выводы постоянного тока моста зашунтированы второй последовательной цепью из третьего резистора 9 и светодиодной цепи 10, отношение величин прямого напряжения светодиода к максимальному значению напряжения на входных выводах источника равно 0,3…0,8. Вывод переменного тока моста может быть соединен со втором входным выводом источника через варистор 11. Вывод переменного тока моста может быть также соединен со втором входным выводом источника через конденсатор 12. Выводы постоянного тока моста могут быть дополнительно зашунтированы вторым конденсатором 13 и четвертым резистором 14. Во вторую последовательную цепь может быть включен дроссель 15, зашунтированный пятым резистором 16. Емкостная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких конденсаторов, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно. Светодидная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких светодиодов, или светодиодных матриц, или светодиодных линеек, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно.

Интегрированный источник оптического излучения в установившемся режиме работает следующим образом.

Светодиодная цепь (светодиоды, светодиодные матрицы, светодиодные линейки или группы перечисленных элементов, соединенных электрически последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно) 10 генерирует (генерируют) оптическое излучение в диапазоне видимого света или инфракрасном (ультрафиолетовом) частях спектра. Резистор 9 (а также дроссель 16) ограничивает и стабилизирует ток через светодиодную цепь 10, что необходимо для его нормальной работы. Резистор 15 выполняет роль элемента фильтра (совместно с дросселем 16) и ограничивает величины перенапряжений на дросселе 16, возникающих при выключении светодиодной цепи 10. Резистор 9 может быть выполнен в виде отрезка проводника на печатной плате или представлять собой дискретный элемент, или резисторную микросборку. При этом уровень номинального (стабилизированного) тока через светодиодную цепь 10 задается с помощью емкостной цепи (конденсатора или нескольких конденсаторов) 7. Устройство подключается к входным выводам через защитный элемент (предохранитель) 6, резистор 5 и емкостную цепь 7. Резистор 5 является дополнительным ограничивающим ток элементом и совместно с конденсатором 12 также выполняет роль элемента фильтра радиопомех и излучений. Таким образом, резистор 5 дополнительно реализует функции элемента общей системы помехоподавления, ограничения высших гармоник потребляемого устройством тока и снижения коммутационных потерь на активных элементах устройства (в том числе, на диодах моста 1-4). Предохранитель 6 и резистор 5 могут быть выполнены в виде отрезков проводников на печатной плате или представлять собой дискретные элементы. Резистор 5, кроме того, может быть реализован в виде микросборки. Резистор 5 может ограничивать бросок пускового тока, а также амплитуды бросков рабочих токов, возникающих при заряде второго конденсатора 13.

Элемент 6 защищает источник оптического излучения от короткого замыкания и любых аварийных нарушений электрического режима, а варистор 11 защищает устройство от импульсных перенапряжения на входных выводах.

Однофазный мост (диоды 1-4) выпрямляет (преобразует) переменное питающее (сетевое) напряжение, прикладываемое к входным выводам устройства, в знакопостоянное с пульсацией на частоте 100 Гц (при стандартном сетевом напряжении частотой 50 Гц). Однофазный мост (диоды 1-4) может быть реализован на дискретных элементах или в виде микросхемы (микросборки). Принцип работы устройства при этом остается неизменным.

Второй конденсатор 13 заряжаются через диоды 1-4 моста, емкостную цепь 7 и резистор 5 до напряжения, практически равного прямому напряжению на светодиодной цепи 10 (при малой величине сопротивления резистора 9 и внутреннего активного сопротивления дросселя 16). Отношение величин прямого напряжения светодиодной цепи 10 к максимальному значению напряжения на входных выводах источника (сетевого напряжения) должно быть равно 0,3…0,8.

Резисторы 8, 14 имеют относительно большое сопротивление и предназначены для разряда конденсаторов 12, 13 при выключении устройства, что обеспечивает безопасную эксплуатацию. Одновременно резисторы 8, 14 являются дополнительными элементами фильтров радиопомех и излучений. Резисторы 8, 14 выполняются на основе дискретных элементов или микросборок.

Емкостная цепь 7 может состоять как из одного, так и из нескольких конденсаторов, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно, а светодиодная цепь 10, соответственно, может состоять как из одного, так и из нескольких светодиодов, или светодиодных матриц, или светодиодных линеек, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно (варианты реализации с повышенной мощностью).

По сравнению с прототипом существенно расширяется область применения интегрированного источника оптического излучения за счет изменения принципа функционирования, улучшения его технических характеристик и возможных вариантов конструктивного исполнения. Заявляемый источник оптического излучения имеет сравнительно высокие коэффициенты полезного действия (более 95%) и мощности (более 60%) и низкий уровень радиопомех и излучений (не превышающий установленные нормы), обладает сравнительно низким коэффициентом гармоник потребляемого от сети тока (не более 27%), обеспечивает малые броски пускового тока (при включении интегрированного источника оптического излучения они практически отсутствуют), а также амплитуду входного рабочего тока.

Новый интегрированный источник оптического излучения имеет сравнительно простое устройство и высокую надежность работы.

Отношение величин прямого напряжения светодиода к максимальному значению напряжения на входных выводах источника равно 0,3…0,8. Это обеспечивает оптимальное сочетание основных технических характеристик.

Цена нового устройства является относительно низкой (за счет обеспечения оптимального набора технических характеристик).

Номенклатура типоисполнений интегрированных источников оптического излучения по новой схеме значительно расширяется. Каждое типоисполнение может представлять собой оптимальное по конструкции и достаточно технологичное изделие, что снижает, дополнительно, конечную цену изделий.

Снижение цены и широкая номенклатура также расширяют область применения устройства.

Заявляемый источник соответствует современным требованиям к техническим характеристикам подобных устройств. Действительно, новый интегрированный источник оптического излучения может более эффективно использоваться, как для внутренней, так и для наружной установки в системах повышенного качества оптического излучения, а также в закрытых светильниках ограниченного объема в различных ответственных системах освещения, либо в специальных генераторах (источниках) инфракрасного или ультрафиолетового излучения.

Новый источник оптического излучения, по сравнению с прототипом, как отмечено выше, имеет более низкий уровень радиопомех и излучений (не превышающий установленные в настоящее время стандартами нормы к подобным устройствам). Последнее является очень важным при эксплуатации устройства.

Claims (7)

1. Интегрированный источник оптического излучения, содержащий однофазный мост на четырех диодах, вывод переменного тока моста подключен к входному выводу источника через последовательную цепь из резистора и предохранителя, а второй вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через емкостную цепь, зашунтированную вторым резистором, выводы постоянного тока моста зашунтированы второй последовательной цепью из третьего резистора и светодиодной цепи, отношение величин прямого напряжения светодиодной цепи к максимальному значению напряжения на входных выводах источника равно 0,3…0,8.

2. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1, отличающийся тем, что вывод переменного тока моста соединен со вторым входным выводом источника через варистор.

3. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вывод переменного тока моста соединен со втором входным выводом источника через конденсатор.

4. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выводы постоянного тока моста зашунтированы вторым конденсатором и четвертым резистором.

5. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что во вторую последовательную цепь включен дроссель, зашунтированный пятым резистором.

6. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что емкостная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких конденсаторов, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно.

7. Интегрированный источник оптического излучения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что светодиодная цепь может состоять как из одного, так и из нескольких светодиодов, или светодиодных матриц, или светодиодных линеек, соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно.

Images