RU133380U1 - LIGHT INSTRUMENT - Google Patents

Abstract

1. Световой прибор, содержащий светодиодный источник света, электромагнитный источник вторичного электропитания, конденсатор и светорассеивающий элемент с люминофорным покрытием, отличающийся тем, что он дополнительно содержит выпрямительный мост и пиковый стабилизатор напряжения, причем светодиоды или ветви светодиодной матрицы светодиодного источника света соединены последовательно и подключены параллельно с пиковым стабилизатором напряжения и конденсатором в диагональ выпрямительного моста, первый вход которого соединен с первым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания, а второй вход выпрямительного моста соединен со вторым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания.2. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит группу не менее чем двух светодиодов.3. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит светодиодную матрицу.4. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит группу светодиодных матриц.5. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит ветви, состоящие из одинакового числа последовательно включенных светодиодов, включенные параллельно между собой.1. A lighting device containing a LED light source, an electromagnetic source of secondary power supply, a capacitor and a light-scattering element with a phosphor coating, characterized in that it additionally contains a rectifier bridge and a peak voltage stabilizer, and the LEDs or branches of the LED matrix of the LED light source are connected in series and connected in parallel with the peak voltage regulator and the capacitor in the diagonal of the rectifier bridge, the first input of which is connected to the first output of the electromagnetic secondary power supply, and the second input of the rectifier bridge is connected to the second output of the electromagnetic secondary power supply. 2. The lighting device according to claim 1, characterized in that it contains a group of at least two LEDs as an LED light source. The lighting device according to claim 1, characterized in that it contains an LED matrix as an LED light source. The lighting device according to claim 1, characterized in that it comprises a group of LED matrices as an LED light source. The lighting device according to claim 1, characterized in that, as an LED light source, it contains branches consisting of the same number of LEDs connected in series, connected in parallel with each other.

Description

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении новых энергоэффективных световых приборов со светодиодными источниками света, в том числе светодиодных ламп, предназначенных для замены в светильниках линейных люминесцентных газоразрядных ламп низкого давления, а также для замены ртутных газоразрядных ламп высокого давления.The utility model relates to lighting engineering and can be used in the manufacture of new energy-efficient lighting devices with LED light sources, including LED lamps, designed to replace linear low-pressure fluorescent discharge lamps in luminaires, as well as to replace high-pressure mercury discharge lamps.

Известны световые приборы, содержащие светодиодную матрицу, состоящую из нескольких ветвей, источник вторичного электропитания, и светорассеивающий элемент (LED Down Light/MEEK, 2010, с.32; Полупроводниковая светотехника. Каталог производственного альянса «Контракт-Электроника» / ПА «Контракт-Электроника», 2010, с.24; Освещение вагонов поездов. Каталог Лихославльского завода светотехнических изделий «Светотехникa» / Galad, 2010, c.l2).Known lighting devices containing an LED matrix consisting of several branches, a secondary power source, and a light scattering element (LED Down Light / MEEK, 2010, p.32; Semiconductor lighting technology. Catalog of the Contract-Electronics / PA "Contract-Electronics" alliance ", 2010, p.24; Lighting of train cars. Catalog of the Likhoslavl Lighting Engineering Products Plant" Lighting Engineering "/ Galad, 2010, p.l2).

Недостатком данных световых приборов является узкая область применения, что обусловлено принятым способом электропитания светодиодной матрицы, использованием светодиодов с нанесенным непосредственно на кристалл люминофором, что приводит к работе кристаллов светодиодов и люминофора в режимах с повышенной температурой, вызывающего уменьшение светового выхода устройства, неравномерной яркостью светящейся поверхности, низкой световой и энергетической эффективностью.The disadvantage of these lighting devices is a narrow scope, which is due to the accepted method of power supply of the LED matrix, the use of LEDs with a phosphor deposited directly on the crystal, which leads to the operation of LED crystals and phosphor in high temperature modes, causing a decrease in the light output of the device, the uneven brightness of the luminous surface , low light and energy efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является световой прибор (RU 2453012, 2011), содержащий, как минимум, два светодиода или светодиодную матрицу, состоящую из нескольких ветвей, источник вторичного электропитания и светорассеивающий элемент, в котором светодиоды соединены встречно-параллельно и подключены к выходу источника вторичного электропитания через последовательный конденсатор. При этом источник вторичного электропитания выполнен в виде регулируемого источника переменного тока, а светорассеивающий элемент выполнен с дополнительным люминофорным покрытием.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a light device (RU 2453012, 2011), containing at least two LEDs or an LED matrix consisting of several branches, a secondary power source and a light-scattering element in which the LEDs are connected counter-parallel and connected to the output of the secondary power source through a series capacitor. In this case, the secondary power source is made in the form of an adjustable AC source, and the light-scattering element is made with an additional phosphor coating.

Недостатком светового прибора является тот факт, что включенные встречно-параллельно светодиоды запитываются полупериодными волнами переменного тока т.е., по сути импульсным током, что не дает возможности использования применяемых светодиодов на полную мощность. Так как данные полупроводниковые приборы нормируются по постоянному (без пульсаций) току, то максимальная величина амплитуды питающего импульсного тока не должна превышать максимально допустимое значение по постоянному току для данных полупроводниковых приборов в результате чего максимальная величина тока (действующее значение) разрешенная для данного прибора при длительной эксплуатации будет почти в 2,5 раза ниже максимально возможной, а световой поток излучаемый светодиодами примерно в 2 раза ниже чем при использовании постоянного тока. Кроме того запитывание светодиодов или светодиодных матриц полупериодными волнами переменного тока приводит к эффекту мерцания светового прибора, что в свою очередь создает ощутимый дискомфорт для пользователей. При этом т\, вышеупомянутый световой прибор не обеспечивает защиту от кратковременных выбросов напряжения в питающей сети, тем самым подвергая кристаллы светодиодов или светодиодных матриц дополнительному риску ранней деградации и выхода из строя.The disadvantage of the light device is the fact that the on-parallel LEDs are powered by half-period alternating current waves, i.e., essentially pulsed current, which makes it impossible to use the applied LEDs at full power. Since these semiconductor devices are normalized by direct current (without ripple), the maximum amplitude of the supply pulse current must not exceed the maximum permissible value of direct current for these semiconductor devices, as a result of which the maximum current value (effective value) is allowed for this device for a long operation will be almost 2.5 times lower than the maximum possible, and the luminous flux emitted by LEDs is approximately 2 times lower than when using a constant current. In addition, the powering of LEDs or LED arrays by half-period alternating current waves leads to the flickering effect of the light device, which in turn creates tangible discomfort for users. At the same time, t \, the aforementioned light device does not provide protection against short-term voltage surges in the supply network, thereby exposing the crystals of LEDs or LED arrays to the additional risk of early degradation and failure.

Задачей, решаемой авторами являлось создание более эффективного светового прибора, конструкция которого позволяла бы обеспечить более простую и эффективную замену используемых в настоящее время люминесцентных и ртутных газоразрядных ламп высокого давления ламп на светодиодные.The problem solved by the authors was the creation of a more efficient light fixture, the design of which would allow for a simpler and more efficient replacement of currently used fluorescent and mercury gas discharge lamps of high pressure lamps with LED ones.

Технический результат при решении данной задачи заключается в снижении себестоимости работ по замене люминесцентных и ртутных газоразрядных ламп высокого давления ламп на светодиодные и повышении качества освещения полученных в результате такой замены светильников.The technical result in solving this problem is to reduce the cost of work on replacing fluorescent and mercury gas discharge lamps of high pressure lamps with LED lamps and improving the quality of lighting obtained as a result of such replacement of lamps.

Технический результат достигается тем, что световой прибор, содержащем светодиодный источник света, конденсатор, электромагнитный источник вторичного электропитания и светорассеивающий элемент с люминофорным покрытием содержит дополнительно выпрямительный мост и стабилизатор напряжения, причем светодиоды или ветви светодиодной матрицы соединены последовательно и подключены параллельно с пиковым стабилизатором напряжения и конденсатором в диагональ выпрямительного моста, первый вход которого соединен с первым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания, а второй вход выпрямительного моста соединен со вторым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания.The technical result is achieved by the fact that a light device containing an LED light source, a capacitor, an electromagnetic secondary power source and a phosphor-coated diffuser element additionally contains a rectifier bridge and a voltage regulator, and the LEDs or LED matrix branches are connected in series and connected in parallel with the peak voltage regulator and a capacitor in the diagonal of the rectifier bridge, the first input of which is connected to the first output of the electron netic secondary power source, a second input of the rectifier bridge is connected to the second output of the electromagnetic source of secondary power.

В качестве светодиодного источника света прибор может содержать группу из не менее двух светодиодов, светодиодную матрицу или группу светодиодных матриц, в частности, сгруппированные в отдельные ветви.As an LED light source, the device may contain a group of at least two LEDs, an LED matrix or a group of LED matrices, in particular, grouped into separate branches.

При использовании данного технического решения допускается, что ветви, состоящие из одинакового числа последовательно включенных светодиодов, могут быть включены параллельно между собой.When using this technical solution, it is assumed that the branches consisting of the same number of series-connected LEDs can be connected in parallel with each other.

При этом в качестве электромагнитного источника вторичного электропитания используется источник вторичного электропитания традиционный для светильников с люминесцентными лампами, а также для светильников с ртутными газоразрядными лампами высокого давления, т.е. замена его при смене ламп не требуется, что, в частности, удешевляет такую операцию.At the same time, the secondary power source traditional for luminaires with fluorescent lamps, as well as for luminaires with high-pressure mercury discharge lamps, is used as an electromagnetic source of secondary power supply, i.e. replacing it when changing lamps is not required, which, in particular, reduces the cost of such an operation.

Общая схема прибора приведена на фиг.1, где используются следующие обозначения: 1 - электромагнитный источник вторичного электропитания; 2 - выпрямительный мост; 3 - конденсатор; 4 - пиковый стабилизатор напряжения; 5 - светодиоды; 6 - светорассеивающий элемент с люминофорным покрытием.The general diagram of the device is shown in figure 1, where the following notation is used: 1 - electromagnetic source of secondary power supply; 2 - rectifier bridge; 3 - capacitor; 4 - peak voltage stabilizer; 5 - LEDs; 6 - light scattering element with a phosphor coating.

Заявляемый прибор состоит из источника электропитания 1, подключенного к нему папаллельно выпрямительного моста 2 с конденсатором 3, пиковым стабилизатором напряжения 4 и светодиодами 5, а также светорассеивающего элемента 6 с люминофорным покрытием.The inventive device consists of a power source 1 connected to it by a papal rectifier bridge 2 with a capacitor 3, a peak voltage regulator 4 and LEDs 5, as well as a light-scattering element 6 with a phosphor coating.

Светодиодный источник излучения (светодиоды, матрица, группа отдельных светодиодных матриц) 1 представляет собой два или группу (матрицу) полупроводниковых приборов с p-n-переходом (диодов), работающий при прямом включении и преобразующий энергию электрического тока непосредственно в световое излучение. Светодиоды или ветви светодиодной матрицы 5 соединены между собой последовательно и подключены параллельно с пиковым стабилизатором напряжения и конденсатором в диагональ выпрямительного моста, первый вход которого соединен с первым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания, а второй вход выпрямительного моста соединен со вторым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания.The LED radiation source (LEDs, matrix, group of individual LED arrays) 1 is two or a group (matrix) of semiconductor devices with a pn junction (diodes), which operates upon direct connection and converts the energy of the electric current directly into light radiation. The LEDs or branches of the LED matrix 5 are interconnected in series and connected in parallel with the peak voltage regulator and capacitor in the diagonal of the rectifier bridge, the first input of which is connected to the first output of the electromagnetic secondary power source, and the second input of the rectifier bridge is connected to the second output of the electromagnetic secondary power source.

Регулируемый источник переменного тока 2 служит в качестве источника синусоидального или квазисинусоидального тока. Регулирование источника вторичного электропитания 2 позволяет изменять световой поток светодиодного источника излучения 1 в широких пределах. Источник вторичного электропитания 2 может быть выполнен по любой из известных схем на заданную мощность светодиодного источника излучения 1. В частности, за счет встречно-параллельного соединения светодиодов 5 источник вторичного электропитания 2 реализуется в виде источника переменного тока (преобразователя частоты). Регулирование источника вторичного электропитания осуществляется любым известным способом, например, регулирования напряжения в звене постоянного тока.Adjustable AC source 2 serves as a sinusoidal or quasi-sinusoidal current source. Regulation of the secondary power source 2 allows you to change the luminous flux of the LED radiation source 1 over a wide range. The secondary power supply 2 can be performed according to any of the known schemes for a given power of the LED radiation source 1. In particular, due to the counter-parallel connection of the LEDs 5, the secondary power supply 2 is implemented as an alternating current source (frequency converter). The regulation of the secondary power source is carried out in any known manner, for example, voltage regulation in the DC link.

Конденсатор 3 служит для емкостной развязки электрических цепей устройства и ограничения тока через светодиоды 5 источника излучения. Работа последовательного конденсатора 3 позволяет обеспечить универсальность способов электропитания светового прибора.The capacitor 3 is used for capacitive isolation of the electrical circuits of the device and current limitation through the LEDs 5 of the radiation source. The operation of the series capacitor 3 allows for the universality of the methods of power supply of the light device.

Стабилизатор напряжения 4 служит для выравнивания напряжения при сбоях стабильности в сети и максимальное его приближение к оптимальному показателю.The voltage stabilizer 4 serves to equalize the voltage in the event of stability failures in the network and its maximum approximation to the optimal indicator.

Светодиоды 5, работающие с различными полярностями полуволн тока, с целью снижения пульсаций светового потока и слепящего эффекта, при значительном числе светодиодов, в частности в линейках линейных светодиодных ламп, целесообразно подключать в «шахматном» порядке (через один). При работе светодиодов часть энергии рассеивается в элементах, что приводит к их разогреву.LEDs 5, operating with different polarities of half a wave of current, in order to reduce ripple of the light flux and glare effect, with a significant number of LEDs, in particular in the line of linear LED lamps, it is advisable to connect in a "checkerboard" order (through one). When the LEDs work, part of the energy is dissipated in the elements, which leads to their heating.

Светорассеивающий элемент 6 выполняется из стекла или оптически прозрачного пластика и служит, в частности для отвода рассеиваемого тепла от люминофорного покрытия. Люминофорное покрытие, нанесенное на поверхность оптически прозрачного светорассеивающего элемента 6, повышает равномерность распределения яркости по длине светящейся поверхности светового прибора, частично рассеивает свет и устраняет слепящий эффект светодиодов, являющихся, фактически, точечным источником излучения. Для защиты люминофорного покрытия от неблагоприятных воздействий (влага, излучение) внешней среды возможно нанесение дополнительного защитного покрытия. Одновременно такое защитное покрытие может служить дополнительным светорассеивающим слоем. Защитное покрытие светорассеивающего элемента 6 может быть выполнено, в том числе, путем простого ламинирования с использованием, например, пленки типа Aclar.The light-scattering element 6 is made of glass or optically transparent plastic and serves, in particular, to remove the heat dissipated from the phosphor coating. The phosphor coating deposited on the surface of the optically transparent light scattering element 6 increases the uniformity of the brightness distribution along the length of the luminous surface of the light device, partially diffuses the light and eliminates the glare effect of LEDs, which are, in fact, a point source of radiation. To protect the phosphor coating from the adverse effects (moisture, radiation) of the external environment, it is possible to apply an additional protective coating. At the same time, such a protective coating can serve as an additional light-scattering layer. The protective coating of the light-diffusing element 6 can be performed, inter alia, by simple lamination using, for example, Aclar-type films.

Прибор работает следующим образом. При включении прибора напряжение от источника тока 1 поступает на светодиоды 5 (светодиоды, матрица, группа отдельных светодиодных матриц), которые излучают свет определенных длин волн, который преобразуется люминофорным покрытием, нанесенным на поверхность светорассеивающего элемента 6 и восстанавливающим недостающие части спектра с целью получения качественного «белого» света. Так, если светодиод 5 имеет голубой цвет свечения, то люминофорное покрытие, наносимое на светорассеивающий элемент 6, при воздействии исходного (первичного) излучения светодиода 5 излучает энергию в недостающих областях спектра (желто-зеленый или зеленый и красный части спектра видимого света). При смешивании излучений светодиодов 5 и люминофора люминофорного покрытия образуется «белый» (или близкий к нему) свет.The device operates as follows. When the device is turned on, the voltage from current source 1 is supplied to LEDs 5 (LEDs, a matrix, a group of individual LED arrays), which emit light of certain wavelengths, which is converted by a phosphor coating applied to the surface of the light-scattering element 6 and restores the missing parts of the spectrum in order to obtain high-quality "White" light. So, if LED 5 has a blue glow, then the phosphor coating applied to the light-scattering element 6, when exposed to the initial (primary) radiation of the LED 5, emits energy in the missing spectral regions (yellow-green or green and red parts of the spectrum of visible light). When mixing the radiation of LEDs 5 and the phosphor of the phosphor coating, “white” (or close to it) light is formed.

Существенными преимуществами заявляемого прибора от известных аналогов является обеспечение работы кристаллов светодиодов и люминофорного покрытия в режимах с более низкой предельной температурой, обеспечивающих более высокий световой выход комплекта светодиодный источник излучения - светорассеивающий элемент с дополнительным люминофорным покрытием. В ходе его применения одновременно уменьшается слепящее действие светового прибора.Significant advantages of the claimed device from well-known analogues is the operation of LED crystals and phosphor coatings in lower temperature limit modes, providing a higher light output of the kit LED emitter - light-scattering element with an additional phosphor coating. In the course of its application, the blinding effect of the light device is simultaneously reduced.

Заявляемый прибор обладает высокой световой эффективностью, возможностью регулирования или стабилизации светового потока в широких пределах за счет регулируемого источника вторичного электропитания. Устройство является универсальным и может работать от любого источника электропитания, а также, в любых сочетаниях, в составе светильников в комбинации с люминесцентными газоразрядными лампами, либо при полной их замене.The inventive device has a high luminous efficiency, the ability to control or stabilize the luminous flux over a wide range due to an adjustable secondary power source. The device is universal and can operate from any power source, as well as, in any combination, as part of luminaires in combination with fluorescent discharge lamps, or when fully replaced.

Устройство имеет наивысшие энергетические показатели при питании от различных источников, в том числе непосредственно от промышленной сети переменного тока, пускорегулирующих аппаратов электромагнитного и электронного типов. Заявляемый световой прибор может успешно применяться при замене люминесцентных газоразрядных ламп в одноламповых и мульти-ламповых светильниках в различных сочетаниях как полностью, так и частично.The device has the highest energy performance when powered from various sources, including directly from an industrial AC network, ballasts of electromagnetic and electronic types. The inventive lighting device can be successfully used when replacing fluorescent discharge lamps in single-lamp and multi-lamp lamps in various combinations, both fully and partially.

Claims (5)

1. Световой прибор, содержащий светодиодный источник света, электромагнитный источник вторичного электропитания, конденсатор и светорассеивающий элемент с люминофорным покрытием, отличающийся тем, что он дополнительно содержит выпрямительный мост и пиковый стабилизатор напряжения, причем светодиоды или ветви светодиодной матрицы светодиодного источника света соединены последовательно и подключены параллельно с пиковым стабилизатором напряжения и конденсатором в диагональ выпрямительного моста, первый вход которого соединен с первым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания, а второй вход выпрямительного моста соединен со вторым выходом электромагнитного источника вторичного электропитания.1. A light device comprising a LED light source, an electromagnetic secondary power source, a capacitor and a diffuser with a phosphor coating, characterized in that it further comprises a rectifier bridge and a peak voltage regulator, the LEDs or branches of the LED matrix of the LED light source are connected in series and connected parallel to the peak voltage regulator and capacitor in the diagonal of the rectifier bridge, the first input of which is connected to the output of the electromagnetic source of secondary power, and the second input of the rectifier bridge is connected to the second output of the electromagnetic source of secondary power. 2. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит группу не менее чем двух светодиодов.2. The light device according to claim 1, characterized in that as an LED light source it contains a group of at least two LEDs. 3. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит светодиодную матрицу.3. The light device according to claim 1, characterized in that it contains an LED matrix as an LED light source. 4. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит группу светодиодных матриц.4. The lighting device according to claim 1, characterized in that as an LED light source it contains a group of LED arrays. 5. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодного источника света он содержит ветви, состоящие из одинакового числа последовательно включенных светодиодов, включенные параллельно между собой.

5. The light device according to claim 1, characterized in that as an LED light source, it contains branches consisting of the same number of LEDs connected in series, connected in parallel with each other.

Images