Интегральный светодиодный излучатель



Интегральный светодиодный излучатель
Интегральный светодиодный излучатель

 


Владельцы патента RU 2634302:

Общество с ограниченной ответственностью "Лайт Электрик" (RU)

Изобретение относится к светотехнике и позволяет осуществлять питание светодиодных светильников непосредственно от внешних бытовых электросетей. Технический результат - возможность эксплуатации светодиодного излучателя с высоким КПД излучения напрямую от источников переменного тока без использования стабилизатора тока. Интегральный светодиодный излучатель содержит корпус с электрическими выводами для подключения к источнику питания и размещенные в корпусе и подключенные к электрическим выводам через выпрямитель светоизлучающий модуль и контроллер управления ключами, светоизлучающий модуль представляет собой участок электрической цепи из последовательно соединенных N светодиодных элементов, каждый из которых содержит светодиодный блок с определенным количеством светодиодов, последовательно соединенных внутри блока, и подключенный параллельно со светодиодным блоком ключ, контроллер имеет N+2 выводов, причем двумя выводами он соединен с электрическими выводами на корпусе, а каждый из остальных N выводов подключен к ключу соответствующего светодиодного элемента. При этом светодиодный блок любого светодиодного элемента может содержать не менее двух параллельно соединенных участков электрической цепи, каждый - из одинакового количества последовательно соединенных светодиодов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Техническое решение относится к светотехнике и позволяет осуществлять питание светодиодных светильников непосредственно от внешних бытовых электросетей.

Светодиоды в отличие от других излучающих свет приборов (электродуговых, люминесцентных ламп, ламп накаливания и т.д.) в общем случае не могут быть включены в бытовую сеть, поскольку являются «токовыми приборами». Для их нормальной и долговечной работы требуется выполнить ряд требований по электропитанию, главное из которых - обеспечение протекания через светодиод стабилизированного номинального тока. Ток должен быть постоянным и не зависеть от колебаний или изменений питающего напряжения.

Известны различные схемы питания светодиодов.

Наиболее простым решением для ограничения тока светодиода является резистор, включенный последовательно с светодиодом, однако такой вариант не слишком экономичен. Немалая часть подводимой мощности будет выделяться на этом резисторе в виде тепла. Чем меньше сопротивление резистора, тем больше он будет греться, так как напряжение на резисторе практически неизменно и приблизительно равно разности напряжения питания и падения напряжения на светодиоде, но и тем больше будет меняться ток светодиода при изменении его параметров, вызванных, например, изменениями температуры.

Другой способ питания — стабилизация тока через светодиод с помощью специальных устройств, называемых драйверами питания (LED drivers). Условно все эти драйверы можно разделить на простые - выполненные на одном - трёх транзисторах, и сложные - с применением специализированных микросхем.

Известны различные источники питания (драйверы) для светодиодов (см., например, патенты RU: 2518525, МПК H05B 33/08, опубликован 10.06.2014; 2462841, МПК H05B 33/08, H05B 37/02, опубликован 27.09.2012; 2385553, МПК H05B 33/02, опубликован 27.03.2010), содержащие большое количество радиоэлектронных компонентов, что делает их сложным в изготовлении.

В качестве наиболее близкого аналога принят светодиодный излучатель (см. патент RU 2550743, МПК H05B 37/02, опубликован 10.05.2015), содержащий N светодиодов и драйвер управления, положительный выходной полюс которого соединен с анодами светодиодов, причем в схему светодиодного излучателя введены N ключей и кольцевой генератор импульсов, имеющий N выходов, каждый из которых подключен к управляющим входам ключей, а катоды каждого из N светодиодов через силовые электроды ключей соединены с отрицательным выходным полюсом драйвера.

В данном светодиодном излучателе питание и управление N-м количеством светодиодов осуществляется с помощью всего лишь одного драйвера. Это снижает себестоимость и повышает технологичность и надежность устройства.

Однако само наличие драйвера в качестве источника питания светодиодов продолжает оставаться необходимым.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является возможность подключения и бесперебойной работы светодиодного излучателя непосредственно от электросети переменного тока.

Техническим результатом изобретения является возможность эксплуатации светодиодного излучателя с высоким КПД излучения напрямую от источников переменного тока без использования стабилизатора тока.

Технический результат достигается за счет того, что интегральный светодиодный излучатель содержит корпус с электрическими выводами для подключения к источнику питания и размещенные в корпусе и подключенные к электрическим выводам через выпрямитель светоизлучающий модуль и контроллер управления ключами, светоизлучающий модуль представляет собой участок электрической цепи из последовательно соединенных N светодиодных элементов, каждый из которых содержит светодиодный блок с определенным количеством светодиодов, последовательно соединенных внутри блока, и подключенный параллельно со светодиодным блоком ключ, контроллер имеет N+2 выводов, причем двумя выводами он соединен с электрическими выводами на корпусе, а каждый из остальных N выводов подключен к ключу соответствующего светодиодного элемента.

При этом светодиодный блок любого светодиодного элемента может содержать не менее двух параллельно соединенных участков электрической цепи, каждый - из одинакового количества последовательно соединенных светодиодов.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором показана электрическая схема светодиодного излучателя.

Интегральный светодиодный излучатель содержит корпус 1 с электрическими выводами 2 и размещенные в нем светоизлучающий модуль, состоящий из светодиодных элементов 3, включающих светодиодные блоки 4 и ключи 5, контроллер 6 и выпрямитель 7.

Работа заявляемого светодиодного излучателя происходит следующим образом.

Устройство через электрические выводы 2 подключают к источнику питания, например электросети однофазного переменного тока.

Разность потенциалов (далее, в общем случае, напряжение) на электрических выводах 2 излучателя изменяется от 0 до максимума по амплитуде два раза за период, направление тока меняется каждые полпериода.

Светоизлучающий модуль и контроллер 6 подключены к электрическим выводам 2 через выпрямитель 7, преобразующий входной переменный ток в постоянный. Для преобразования могут использоваться различные выпрямительные схемы, например диодный мост (на чертеже). Подключение контроллера 6 к электрическим выводам 2 позволяет ему с заданной частотой измерять мгновенное значение напряжения на входе в светоизлучающий модуль. Каждый из блоков 4 соответствующего светодиодного элемента 3 в светоизлучающем модуле содержит определенное количество последовательно соединенных светодиодов, причем это количество рассчитывается таким образом, чтобы сумма падений напряжений на участке цепи, образованном различными комбинациями последовательных соединений светодиодных блоков 4, перекрывала весь диапазон изменений напряжения на входе в светодиодный модуль (от 0 до максимума) с дискретностью, равной величине падения напряжения на единичном светодиоде (например, порядка 3 В для синих светодиодов).

Для расчета количества светодиодов в каждом из светодиодных блоков 4 возможно применение различных систем счисления. Применение какой-либо определенной системы счисления влияет (при условии заданного максимального напряжения в сети питания) только на общее количество светодиодов, используемых в конструкции излучателя, и количество N светодиодных блоков 4. Так, для максимальном напряжении на входе ≈325 В при использовании двоичной системы счисления необходимо 127 светодиодов (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64), а количество светодиодных блоков 4: N=7; при использовании десятичной – 199 светодиодов, а N=19 (9 светодиодных блоков, содержащих по 1 светодиоду, 9 блоков – по 10 светодиодов, 1 блок - 100 светодиодов).

Контроллер 6 осуществляет управление ключами 5 светодиодных элементов 3, размыкая или замыкая их, обеспечивая тем самым в каждый момент времени включение в цепь комбинации светодиодных блоков 4, соответствующей мгновенному напряжению на входе в светоизлучающий модуль.

Для увеличения светоизлучения какие-либо из светодиодных блоков 4 могут содержать две или более параллельных ветки из одинакового количества соединенных последовательно светодиодов.

В качестве примера рассмотрим описание работы в течение одного полупериода интегрального светодиодного излучателя с использованием синих светодиодов, количество которых для светодиодных блоков 4 рассчитано по двоичной системе счисления, например, от бытовой электросети однофазного переменного тока с действующим напряжением 230 В (соответственно Umax ≈325 В). Для такой сети излучатель должен будет содержать минимум N=6 светодиодных элементов 3, включающих параллельно соединенные с ключами 5 светодиодные блоки 4, содержащие последовательно соединенные светодиоды (в количестве 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64).

В начале периода напряжение на входе в светоизлучающий модуль составляет 0 В и начинает расти. Ключи 5 всех светодиодных блоков 4 за исключением блока, содержащего один светодиод, замкнуты по командам, поступившим через соответствующие управляющие выводы контроллера 6. Ключ светодиодного блока, содержащего один светодиод, разомкнут.

Разомкнутое состояние ключа 5 обеспечивает включение соответствующего ему (подключенного параллельно) светодиодного блока 4 в цепь (ток протекает через него); замкнутое – отключает соответствующий блок 4 от цепи (ток течет через замкнутую ключом перемычку, через блок 4 ток не течет, поскольку на выходах из блока в этот момент отсутствует достаточная разность потенциалов).

С ростом напряжения на входе в светоизлучающий модуль замкнутый в цепь блок 4, содержащий один светодиод, начинает светить (с момента, когда напряжение достигает нижнего порога рабочей зоны напряжения питания, ≈2,5 В, для синего светодиода).

Напряжение на входе продолжает расти, изменение его мгновенного значения «отслеживается» контроллером 6. В момент, когда это значение приближается к верхнему порогу рабочей зоны напряжения питания (≈3,5 В, для синего светодиода), контроллер 6 через соответствующие управляющие выводы меняет состояние ключей 5, замыкая ключ блока, содержащего один светодиод, и размыкая ключ блока, содержащего два светодиода.

При дальнейшем росте, а затем и падении напряжения на входе светоизлучающего модуля контроллером 6 при помощи размыканий/замыканий определенных ключей 5 производятся включения в цепь/отключения от цепи соответствующих светодиодных блоков 4, так что в каждый момент времени общее количество последовательно включенных в цепь светодиодов такое, что их суммарное напряжение питания равно мгновенному напряжению на входе в светоизлучающий модуль.

Например, когда значение напряжения на входе равно:

- 70 В, в цепь подключены светодиодные блоки 4, содержащие восемь и шестнадцать светодиодов (суммарное напряжение питания ≈72 В);

- 200 В - светодиодные блоки 4, содержащие один, два и шестьдесят четыре светодиода (≈201 В);

- 283 В - светодиодные блоки 4, содержащие один, два, четыре, восемь, шестнадцать и шестьдесят четыре светодиода (≈285 В).

Заявляемый интегральный светодиодный излучатель технологичен в изготовлении, может быть запитан напрямую от сети переменного тока и эксплуатироваться таким образом в течение длительного времени, обеспечивая высокий КПД излучения.

1. Интегральный светодиодный излучатель, содержащий корпус с электрическими выводами для подключения к источнику питания и размещенные в корпусе и подключенные к электрическим выводам через выпрямитель светоизлучающий модуль и контроллер управления ключами, отличающийся тем, что светоизлучающий модуль представляет собой участок электрической цепи из последовательно соединенных N светодиодных элементов, каждый из которых содержит светодиодный блок с определенным количеством светодиодов, последовательно соединенных внутри блока, и подключенный параллельно со светодиодным блоком ключ, контроллер имеет N+2 выводов, причем двумя выводами он соединен с электрическими выводами на корпусе, а каждый из остальных N выводов подключен к ключу соответствующего светодиодного элемента.

2. Интегральный светодиодный излучатель по п. 1, отличающийся тем, что светодиодный блок любого светодиодного элемента содержит не менее двух параллельно соединенных участков электрической цепи, каждый - из одинакового количества последовательно соединенных светодиодов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе электропитания. Цифровое устройство уравнивания тока содержит: модуль (102) дискретизации и усиления выходного тока, модуль (104) цифровой обработки и модуль (106) преобразования частоты основной мощности.

Изобретение относится к области светотехники. Раскрываются система и способы для автоматического ввода в эксплуатацию электрических установок с использованием звука.

Изобретение относится к адаптируемому осветительному блоку на основе LED. Техническим результатом является возможность адаптивно достигать множества осветительных эффектов.

Изобретение относится к системам освещения. Техническим результатом является решение задачи управления освещенностью с целью достижения персонализированного освещения открытого участка.

Изобретение относится к области светотехники. Осветительная сеть (100) содержит множество осветительных устройств (10), которые могут работать при электропитании АС и резервном электропитании DC, если электропитание АС отключено.

Способы и устройство для управления осветительным прибором с использованием протокола связи, передаваемого по линии электропитания, которая питает осветительный прибор.

Изобретение относится к контроллеру для системы освещения, к системе освещения, включающей в себя контроллер. Техническим результатом является выборочное управление освещением в пространстве на основании измерений уровня звука в различных зонах упомянутого пространства.

Изобретение относится к области светотехники. Осветительное устройство (2а, 2b, 2с) содержит излучатель (14) света, выполненный с возможностью излучать свет с периодической модуляцией, при которой встраивается информация в свет; и формирователь (13) света, выполненный с возможностью возбуждать излучатель света, предоставляя указатель излучателю света, причем указатель относится к модуляции света, который должен излучаться излучателем света, и излучатель (14) света выполнен с возможностью излучать свет, модулированный согласно упомянутому указателю.

Изобретение относится к устройствам освещения. Техническим результатом является повышение коэффициента мощности, надежности и КПД светоизлучающего устройства.

Изобретение относится к системам управления освещением. Техническим результатом является возможность осуществить избирательно применяемое освещение лица и, по выбору, избирательно применяемое рабочее освещение, например, в чувствительных к дневному свету системах освещения и/или в терапевтических системах освещения.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение долговечности источника света с органическими люминесцентными материалами.

Изобретение относится к светотехнике и электронной коммутации для обеспечения управлением яркостью свечения светодиодов (СД) для подсвета знаков и надписей на лицевой панели пультов, используемых в бортовом оборудовании летательных аппаратов (ЛА) с изменяющейся внешней засветкой, а также для СД, используемых в качестве источников световой индикации.

Предложено средство защиты для обеспечения безопасности осветительного устройства. Измеряют электрический параметр путем возбуждения осветительного устройства с конкретными уставками возбуждения и сравнивают его с оценочным ожидаемым значением электрического параметра таким образом, что в случае обнаруженного системного отказа могут быть обеспечены выдача сигнала предупреждения об опасности или отключение.

Изобретение относится к возбудителю освещения для возбуждения одного или более источников света, в частности светодиодных (СИД) источников света, и к блоку освещения, включающему в себя возбудитель освещения.

Изобретение относится к задающей схеме для возбуждения нагрузки, причем нагрузка содержит по меньшей мере один светоизлучающий диод (СИД). Техническим результатом является снижение потерь энергии и уменьшение помех.

Изобретение относится к области светотехники. Раскрыты способы и устройство, относящиеся к осветительному устройству на основе светоизлучающих диодов (СИД), имеющему сенсорную светоизлучающую поверхность, к которой может прикасаться пользователь для изменения характеристик светоотдачи СИД осветительного устройства.

Изобретение относится к области светотехники. Схема драйвера LED (светоизлучающих диодов) содержит, по меньшей мере, одну цепочку (10) LED (12), соединенных последовательно, и источник питания, для преобразования напряжения сети переменного тока в выходное напряжение (Uвых), прикладываемое к упомянутой, по меньшей мере, одной цепочке (10) LED.

Изобретение относится к области светотехники. Способ направления света к светочувствительной поверхности содержит этапы, на которых: ассоциируют первый датчик светочувствительной поверхности по меньшей мере с одним из множества светоформирующих светодиодов; ассоциируют второй датчик упомянутой светочувствительной поверхности по меньшей мере с одним из упомянутого множества светоформирующих светодиодов; отслеживают интенсивность света первого датчика для упомянутого первого датчика и интенсивность света второго датчика для упомянутого второго датчика; обнаруживают заблокированное состояние первого датчика в упомянутом первом датчике, когда упомянутая интенсивность света первого датчика ниже порогового уровня для первого датчика; формируют первый световой выход по меньшей мере из одного из упомянутых светоформирующих светодиодов, ассоциированных с упомянутым первым датчиком, когда упомянутый первый датчик находится в упомянутом заблокированном состоянии первого датчика; обнаруживают заблокированное состояние второго датчика в упомянутом втором датчике, когда упомянутая интенсивность света второго датчика ниже порогового уровня для второго датчика; и формируют второй световой выход по меньшей мере из одного из упомянутых светоформирующих светодиодов, ассоциированных с упомянутым вторым датчиком, когда упомянутый второй датчик находится в упомянутом заблокированном состоянии второго датчика.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение безопасности использования.

Изобретение относится к способу и схеме для возбуждения матрицы излучающих элементов, например лазерных диодов или светодиодов. Техническим результатом является обеспечение способа и устройства для управления матрицей VCSEL или матрицей излучающих элементов других типов, посредством которых обеспечивается матрица с высокой плотностью мощности и/или высоким быстродействием.

Настоящее изобретение обеспечивает способ выполнения универсальной светодиодной лампочки, светодиодную лампочку, имеющую конструкцию стопорного кольца, и лампу, выполненную согласно способу.
Наверх