Схема подключения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока

Использование: для подключения светового прибора в сеть переменного тока. Сущность изобретения заключается в том, что схема включения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока содержит n (n=2, 3, …) последовательно соединенных СИД, диодный выпрямитель, положительный выход которого подключен к аноду первого СИД, первый резистор, одним выводом подключенный к отрицательной выходной клемме диодного выпрямителя, при этом в схему введены n управляемых ключей, причем первый ключ подключен параллельно второму СИД, второй ключ подключен параллельно третьему СИД, …, n-1 ключ - параллельно n-му СИД, первый вывод n-го ключа подключен к катоду n-го СИД, а второй вывод - ко второму выводу первого резистора, контроллер с процессором и двумя АЦП, резисторный делитель напряжения из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, включенный параллельно выходу диодного выпрямителя, дифференциальные входы первого АЦП подключены к первому резистору, дифференциальные входы второго АЦП подключены к третьему резистору, а n выходов процессора подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, …, n-го управляемых ключей. Технический результат: обеспечение возможности увеличения светового потока, уменьшения эмиссии гармоник в электрическую сеть и увеличения значения коэффициента мощности устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к светотехнике, в частности к электронным устройствам включения в сеть переменного тока световых приборов, в которых в качестве источников света использованы группы светоизлучающих полупроводниковых светодиодов (СИД).

Известно устройство питания светодиодов от сети переменного тока [1]. Устройство содержит две параллельно соединенные цепи, подключенные к источнику переменного напряжения, первая цепь содержит два встречно-параллельно включенных СИД, вторая цепь содержит последовательно соединенные конденсатор и два встречно-параллельно включенных СИД.

Потребление тока происходит короткими импульсами в моменты времени, соответствующие максимальному значению питающего переменного синусоидального напряжения, приложенного к СИД, что приводит к малому значению светового потока устройства, сопровождается эмиссией гармоник в электрическую сеть и порождает реактивную мощность, которая уменьшает значение коэффициента мощности [2].

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство питания светодиодов от сети переменного тока [3].

Устройство содержит n (n=2, 3, …) последовательно соединенных СИД. Анод первого СИД подключен к первому выводу сглаживающего пульсации напряжения первого конденсатора и к положительной выходной клемме диодного выпрямителя. Катод n-го СИД подсоединен ко второму выводу первого конденсатора и через первый резистор - к отрицательной клемме диодного выпрямителя. Входные клеммы диодного выпрямителя последовательно соединены с вторым токоограничивающим конденсатором и вторым резистором и подключены к сети переменного напряжения. Параллельно входным клеммам диодного выпрямителя подключен третий конденсатор, а параллельно второму конденсатору подключен третий разрядный резистор.

Задачами, на достижение которых направлено предлагаемое решение, являются увеличение светового потока, уменьшение эмиссии гармоник в электрическую сеть и увеличение значения коэффициента мощности устройства.

Это достигается тем, что в схему включения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока, содержащую n (n=2, 3, …) последовательно соединенных СИД, диодный выпрямитель, положительный выход которого подключен к аноду первого СИД, первый резистор, одним выводом подключенный к отрицательной выходной клемме диодного выпрямителя, введены n управляемых ключей, причем первый ключ подключен параллельно второму СИД, второй ключ подключен параллельно третьему СИД, …, n-1 ключ - параллельно n-му СИД, первый вывод n-го ключа подключен к катоду n-го СИД, а второй вывод - ко второму выводу первого резистора, контроллер с процессором и двумя АЦП, резисторный делитель напряжения из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, включенный параллельно выходу диодного выпрямителя, при этом дифференциальные входы первого АЦП подключены к первому резистору, дифференциальные входы второго АЦП подключены к третьему резистору, а n выходов процессора подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, …, n-го управляемых ключей.

Функциональная схема устройства приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 - контроллер; 2, 3 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП); 4 - диодный выпрямитель; 5.1, 5.2, …, 5.n - управляемые ключи; 6.1, 6.2, …, 6.n - СИД; 7 - первый резистор; 8, 9 - второй и третий резисторы.

На фиг. 2, а и 2, б приведены эпюры соответственно напряжения на выходе диодного выпрямителя 4 и тока, протекающего через цепь последовательно соединенных СИД 6.1, 6.2, …, 6.n, n-го управляемого ключа и первого резистора 7.

Устройство, изображенное на фиг. 1, работает следующим образом.

В выключенном состоянии ключи 5.1, …, 5.n разомкнуты, что предотвращает выход СИД из строя при включении устройства. При включении устройства контроллер 1 с помощью АЦП 2 определяет момент перехода пульсирующего напряжения на выходе диодного выпрямителя 4 через ноль и подает логические сигналы на управляющие входы управляемых ключей 5.1, 5.2, … 5.n таким образом, чтобы управляемые ключи перешли в замкнутое состояние. К выходным клеммам диодного выпрямителя 4 оказывается подключена цепь из последовательно соединенных СИД 6.1, замкнутого ключа 5.n и резистора 7. Светится СИД 6.1. С увеличением значения напряжения на выходных клеммах диодного выпрямителя 4 возрастает значение тока, протекающего по цепи последовательно соединенных СИД 6.1 - замкнутый ключ 5.n - резистор 7. Ток в цепи контролируется контроллером 1 с помощью АЦП 3 по падению напряжения на резисторе 7. При достижении тока в цепи максимального значения для выбранного типа СИД контроллер 1 изменяет логический сигнал на управляющем входе управляемого ключа 5.1 таким образом, чтобы управляемый ключ 5.1 перешел в разомкнутое состояние. К выходным клеммам диодного выпрямителя 4 оказывается подключена цепь из последовательно соединенных СИД 6.1, 6.2, замкнутого ключа 5.n и резистора 7. Светятся СИД 6.1 и 6.2. При дальнейшем увеличении напряжения на выходных клеммах диодного выпрямителя 4 контроллер последовательно размыкает ключи 5.2; 5.3 и т.д., поочередно подключая светодиоды СИД 6.3; 6.4 и т.д. После достижения напряжения на выходных клеммах диодного выпрямителя 4 максимального мгновенного значения напряжения и, соответственно, тока, протекающего по цепи СИД 6.1; 6.2; … 6.n-1, замкнутый ключ 5.n, резистор 7, напряжение и ток уменьшаются. При достижении тока в цепи минимального значения для выбранного типа СИД контроллер 1 изменяет логический сигнал на управляющем входе управляемого ключа 5.n-1 таким образом, чтобы управляемый ключ 5.n-1 перешел в замкнутое состояние. При дальнейшем уменьшении напряжения на выходных клеммах диодного выпрямителя 4 контроллер последовательно замыкает ключи 5.n-2; 5.n-3 и т.д., поочередно выключая светодиоды СИД 6.n-2; 6.n-3 и т.д.

В результате за половину периода переменного питающего напряжения с максимальной яркостью светятся один, два, три, …, n-1, n, n-1, …, три, два, один СИД, обеспечивая максимальное значение светового потока. Ток в цепи СИД меняется от минимального до максимального значения с частотой в 4n раз большей частоты питающего переменного напряжения.

По предлагаемой функциональной схеме (фиг. 1) был изготовлен макет устройства, содержащий четыре последовательно соединенных СИД, причем анод первого СИД подключен к положительной выходной клемме диодного выпрямителя, первый резистор одним выводом соединенный с отрицательной выходной клеммой диодного выпрямителя, а входные клеммы диодного выпрямителя подключены источнику переменного напряжения, четыре управляемых ключа, причем первый ключ подключен параллельно второму СИД, второй ключ подключен параллельно третьему СИД, третий ключ - параллельно четвертому СИД, первый вывод четвертого ключа подключен к катоду четвертого СИД, а второй вывод - ко второму выводу первого резистора, контроллер с процессором и двумя АЦП, дифференциальные входы первого из них подключены к первому резистору, дифференциальные входы второго АЦП подключены к третьему резистору делителя напряжения из второго и третьего резисторов, подключенному между положительной и отрицательной выходными клеммами двухполупериодного диодного выпрямителя, а четыре выхода процессора подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого управляемых ключей.

Экспериментальные измерения показали, что по отношению к устройству-прототипу предлагаемое устройство имеет на 42% большее значение светового потока, имеет на 90% меньшее значение третьей гармоники и имеет большее значение коэффициента мощности, равное 0,91.

Дополнительное преимущество заявляемого устройства заключается в повышенной надежности, поскольку контроллер может быть запрограммирован так, что при превышении тока через СИД максимального рабочего значения размыкается ключ 5.n, отключая СИД от диодного выпрямителя 4 до момента перехода пульсирующего напряжения на выходе диодного выпрямителя 4 через ноль.

Выполненные патентные исследования и анализ других источников информации показали, что предлагаемое техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень, поскольку не является очевидным из уровня техники. Возможность промышленного производства и достижения положительного эффекта доказаны экспериментально.

Источники информации, использованные при составлении описания изобретения:

1. Пат. US 8269408 В2 Led based structure with embedded capacitor / Helio optoelectronics corporation (TW), 11.01.2011.

2. Махлин А. Особенности проектирования блока питания для светодиодных ламп // Полупроводниковая светотехника. - 2011. - №1. - С. 31.

3. Пат. №95214 РФ, МПК H05B 37/00 СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ СВЕТОДИОДНОГО СВЕТОВОГО ПРИБОРА В СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА // Кумин Александр Михайлович (RU) - №2009146804/22, Заявл. 17.12.2009, опубл. 10.06.2010 - прототип устройства.

Схема включения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока, содержащая n (n=2, 3, …) последовательно соединенных СИД, диодный выпрямитель, положительный выход которого подключен к аноду первого СИД, первый резистор, одним выводом подключенный к отрицательной выходной клемме диодного выпрямителя, отличающаяся тем, что в схему введены n управляемых ключей, причем первый ключ подключен параллельно второму СИД, второй ключ подключен параллельно третьему СИД, …, n-1 ключ - параллельно n-му СИД, первый вывод n-го ключа подключен к катоду n-го СИД, а второй вывод - ко второму выводу первого резистора, контроллер с процессором и двумя АЦП, резисторный делитель напряжения из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, включенный параллельно выходу диодного выпрямителя, при этом дифференциальные входы первого АЦП подключены к первому резистору, дифференциальные входы второго АЦП подключены к третьему резистору, а n выходов процессора подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, …, n-го управляемых ключей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам освещения и распределения мощности. Техническим результатом является определение местоположения осветительных устройств в системе освещения, где определяется местоположение множества осветительных устройств в электрической сети питающих шинопроводов постоянного тока.

Изобретение относится к системам управления освещением. Техническим результатом является обеспечение управления конфигурацией, рабочими характеристиками, функционированием, обеспечением безопасности, управлением доступа и уровнем обслуживания для систем наружного освещения.

Изобретение относится к устройству (40; 50; 60) возбуждения и соответствующему способу возбуждения для возбуждения нагрузки (12), в частности блока (12) СИД, включающего в себя один или более СИД, причем упомянутое устройство возбуждения содержит входной блок (14) питания для приема входного напряжения (V10) от внешнего источника (18) питания и для обеспечения выпрямленного напряжения (V12) питания, управляемый резистор (48) для подачи тока (IL) нагрузки для питания нагрузки (12), частотный фильтр (42), соединенный с входным блоком (14) питания для подачи напряжения (V18) на нагрузку (12), в котором частотный фильтр (42) соединен параллельно нагрузке (12) и подсоединен к управляемому резистору (48) для подачи постоянной электрической мощности на нагрузку (12).

Изобретение относится к осветительным системам, а более конкретно к настройке сети кодированного света. Техническим результатом является соотнесение осветительных устройств-сателлитов в сети кодированного света с центральным осветительным устройством, в том числе и в условии помех от других источников света - сателлитов в поле зрения, которые не принадлежат комплектуемой осветительной системе.

Изобретение относится к светильникам на основе светодиодов и, более конкретно, к головному светодиодному светильнику с устройством для ограничения яркости. Технический результат заключается в создании головного светильника со встроенным защитным механизмом, способным предотвратить формирование света, оказывающего вредное слепящее действие на пользователя или на другого человека.

Изобретение относится к блоку (1) управления и способу для управления таким блоком в установке передачи питания по Ethernet (PoE). Блок (1) управления содержит, по меньшей мере, один первый порт (12a), к которому может подсоединяться внешнее устройство (2), и он выполнен с возможностью управления питанием, доставляемым на первом порте (12a), в зависимости от предварительно определенных правил переключения.

Изобретение относится к области светотехники. Варианты осуществления изобретения представляют управляющий аппарат (100) для осветительного средства (12), содержащий интерфейс (15) для двунаправленного обмена данными с устройством управления (20) и устройство (25) измерения энергии или мощности для определения потребления энергии или мощности осветительным средством.

В осветительном устройстве первичный модуль (103) управления и группа модулей (107) освещения расположены в цепи источника питания, каждый модуль (107) освещения упомянутой группы выполнен с возможностью приема команд из первичного модуля (103) управления через интерфейс (117) модуля освещения в модуле (107) освещения, в котором каждый последующий модуль (103; 107) в цепи имеет вход (145) питания, который подключается к переключаемому выходу (147) питания соответствующего предшествующего модуля (103; 107), каждый предшествующий модуль (103; 107) выполнен с возможностью подачи питания на выход (147) питания только после инициализации идентификации адреса модуля, и каждый последующий модуль (103; 107) выполнен с возможностью инициализировать идентификацию адреса модуля после подачи питания на вход (145) питания.

Изобретение относится к системам освещения. Техническим результатом является расширение арсенала технических возможностей системы освещения.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Способ управления угловым распределением света светового пучка, испущенного светоизлучающим устройством (102, 200) с первым набором источников света (105, 211), содержащим по меньшей мере один источник света, сконфигурированный для испускания света внутри первого углового диапазона (221, 231, 241), и второй набор источников света (107, 210), содержащий по меньшей мере один источник света, сконфигурированный для испускания света внутри второго углового диапазона (222, 232, 242), в котором первый угловой диапазон отличен от второго углового диапазона. Способ содержит этапы получения (401) от регулятора света (101) настройки (VDS) регулятора света, управления (404) упомянутым первым набором источников света, если упомянутая настройка регулятора света находится внутри первого предопределенного диапазона, на испускание света внутри упомянутого первого углового диапазона; и управления (405) упомянутым вторым набором источников света, если упомянутая настройка регулятора света находится внутри второго предопределенного диапазона, на испускание света внутри упомянутого второго углового диапазона. Технический результат- упрощение регулирования углового распределения света. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх