RU2354084C2

RU2354084C2 - Photodiode illuminator "ekon-t"

Info

Publication number: RU2354084C2
Application number: RU2007121760/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владиславович Двойченко (RU); Евгений Владиславович Двойченко
Original assignee: Евгений Владиславович Двойченко; Гнездилов Владимир Иванович; Черкашин Александр Иванович
Priority date: 2007-06-09
Filing date: 2007-06-09
Publication date: 2009-04-27
Also published as: RU2007121760A

Abstract

FIELD: lighting. ^ SUBSTANCE: photodiode illuminator contains a voltage converter, diode bridge rectifier, capacitor filter and photodiode, which are placed on a printed-circuit board. The board is located inside a transparent body, made with current-carrying leads. The body is made in the form of a pipe, and the photodiodes are uniformly distributed throughout the length of the printed-circuit board. Illuminator proposed is a finished product and can be used in bodies of lamps instead of daylight lamps and incandescent lamps. ^ EFFECT: expanding the functional capabilities. ^ 7 cl, 4 dwg

Description

Светодиодный осветитель относится к устройствам для освещения помещений, таких, например, как читальные залы, библиотеки, книгохранилища и др.LED illuminator refers to devices for lighting rooms, such as, for example, reading rooms, libraries, bookstores, etc.

Известен светодиодный осветитель, выбранный в качестве ближайшего аналога, содержащий понижающий преобразователь напряжения, выпрямительный диодный мост, элемент для управления подачи энергии, по меньшей мере, один светодиод, емкостный фильтр, аккумуляторную батарею со стабилизатором напряжения и фотоэлектрический преобразователь с элементом для контроля освещенности (см. RU 60293 от 10.01.2007).Known LED illuminator, selected as the closest analogue, containing a step-down voltage converter, a rectifier diode bridge, an element for controlling the energy supply, at least one LED, a capacitive filter, a battery with a voltage regulator and a photoelectric converter with an element for controlling light (see RU 60293 dated January 10, 2007).

Известны также светильники для освещения помещений с использованием ламп дневного света. Но, к сожалению, они требуют для своего запуска дроссельно-стартерную или электронную пускорегулирующую аппаратуру. Недостатки таких систем - стробоскопический эффект - мерцание, пульсация, утомляемость для глаз человека, нестабильность работы в условиях низких температур, сложность и неэкологичность утилизации из-за содержания в них паров ртути.Fixtures for lighting rooms using fluorescent lamps are also known. But, unfortunately, they require throttle starter or electronic ballasts for their launch. The disadvantages of such systems are the stroboscopic effect - flickering, pulsation, fatigue for the eyes of a person, instability of work at low temperatures, the complexity and non-environmental disposal due to the content of mercury vapor in them.

Технической задачей предложенного изобретения является разработка светодиодного осветителя, который мог бы быть использован в корпусах светильников вместо ламп накаливания, ламп дневного света и т.п. и имеющего повышенные показатели его работы, такие как экономичность, долговечность, надежность и экологичность.The technical task of the proposed invention is the development of an LED illuminator that could be used in lamp housings instead of incandescent lamps, fluorescent lamps, etc. and having enhanced performance, such as profitability, durability, reliability and environmental friendliness.

Техническая задача изобретения решается благодаря тому, что светодиодный осветитель содержит преобразователь напряжения, выпрямительный диодный мост, емкостной фильтр и, по меньшей мере, один светодиод, при этом указанные элементы размещены на печатной плате, расположенной внутри светопроницаемого корпуса, выполненного с токоподводящими выводами.The technical problem of the invention is solved due to the fact that the LED illuminator contains a voltage converter, a rectifying diode bridge, a capacitive filter and at least one LED, while these elements are placed on a printed circuit board located inside a translucent housing made with current-carrying leads.

Также светодиоды предпочтительно распределены равномерно по всей длине печатной платы, обеспечивая равномерность светового потока.Also, the LEDs are preferably distributed evenly over the entire length of the printed circuit board, ensuring uniform light output.

Корпус может быть выполнен в виде трубки, например, округлой, овальной, прямоугольной или квадратной формы.The housing can be made in the form of a tube, for example, round, oval, rectangular or square.

В случае применения светодиодного осветителя в корпусах светильников, содержащих токоподводящие коммутирующие разъемы или разъемы в виде резьбового цоколя Эдисона, в светодиодном осветителе токоподводящие выводы могут быть выполнены с одной из сторон корпуса в виде коммутационного разъема или в виде резьбового цоколя Эдисона.If an LED illuminator is used in luminaire housings containing current-carrying switching connectors or connectors in the form of a threaded Edison base, in the LED illuminator, current-conducting leads can be made on one side of the housing in the form of a switching connector or in the form of a threaded Edison base.

Кроме того, токопроводящие выводы могут быть расположены с двух противоположных сторон корпуса и выполнены в виде коммутационных проводов или штыревых соединительных элементов.In addition, the conductive terminals can be located on two opposite sides of the housing and are made in the form of switching wires or pin connectors.

Преобразователь напряжения может быть соединен, по меньшей мере, с одним светодиодом через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии, емкостный фильтр включен между выпрямительным диодным мостом и светодиодом, а параллельно к каждому светодиоду подключен конденсатор, значительно стабилизирующий работу каждого светодиода.The voltage converter can be connected to at least one LED through a rectifier diode bridge and an element for controlling the energy supply, a capacitive filter is connected between the rectifier diode bridge and the LED, and a capacitor is connected to each LED, which significantly stabilizes the operation of each LED.

Кроме того, преобразователь напряжения может быть выполнен из параллельно соединенных, по меньшей мере, одного шунтирующего резистора, по меньшей мере, одного конденсатора и, по меньшей мере, одного токоограничивающего резистора для снижения входного переменного сетевого напряжения до уровня, необходимого для питания источника света - светодиода (группы светодиодов).In addition, the voltage Converter can be made of parallel-connected at least one shunt resistor, at least one capacitor and at least one current-limiting resistor to reduce the input AC voltage to the level necessary to power the light source - LEDs (LED groups).

Предлагаемый осветитель представляет собой законченное изделие и может быть применено в корпусах светильников вместо ламп дневного света, ламп накаливания и т.п., обычной заменой применительно к штатным существующим в корпусах светильников разъемам.The proposed illuminator is a finished product and can be used in lamp housings instead of fluorescent lamps, incandescent bulbs, etc., by the usual replacement with respect to standard connectors existing in lamp housings.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано соединение элементов светодиодного осветителя, расположенных на печатной плате; на фиг.2 - понижающий преобразователь напряжения; на фиг.3 (а, б) схематично показан светодиодный светильник с токопроводящими выводами с одной из сторон корпуса в виде штыревого коммутационного разъема и резьбового цоколя Эдисона соответственно; на фиг.4 схематично показан светодиодный светильник с расположенными с двух противоположных сторон корпуса токопроводящими выводами.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows the connection of the elements of the LED illuminator located on the printed circuit board; figure 2 - step-down voltage Converter; figure 3 (a, b) schematically shows an LED lamp with conductive leads on one side of the housing in the form of a pin switching connector and a threaded Edison base, respectively; figure 4 schematically shows an LED lamp with conductive leads located on two opposite sides of the housing.

Светодиодный осветитель содержит размещенный на печатной плате 1 бестрансформаторный статический понижающий преобразователь 2 напряжения, состоящий, в свою очередь, из, по меньшей мере, одного конденсатора 3 с параллельно подключенным к нему, по меньшей мере, одним шунтирующим резистором 4 и, по меньшей мере, одного токоограничивающего резистора 5 (фиг.2). Понижающий преобразователь 2 напряжения выполнен по схеме реактивного сопротивления с последующим выпрямлением тока и стабилизацией его уровня. На печатной плате 1 также размещены выпрямительный диодный мост 6, последовательно соединенный с преобразователем 2 напряжения, емкостный фильтр 7, параллельно установленный в цепь между выпрямительным диодным мостом 6 и светодиодом 8 (группой светодиодов), при этом к каждому светодиоду 8 (группе светодиодов) параллельно подключен конденсатор 9, значительно стабилизирующий работу каждого светодиода 8 (фиг.1), т.к. вольт-амперные характеристики у всех светодиодов 8 разные и влияние нестабильности питающей сети отрицательно сказывается на времени и качестве свечения светодиода 8. В данном случае дополнительный конденсатор 9 (буфер) позволяет исключить деградацию (уменьшение светового потока) светодиода 8 со временем и значительно увеличить срок службы изделия в целом. Также в схему светодиодного осветителя после выпрямительного моста 6 введен элемент 10 для управления подачи энергии, служащий для обеспечения включения и выключения светодиода 8. Емкостный фильтр 7 предназначен для сглаживания низкочастотных пульсаций выпрямленного напряжения и устранения влияния нестабильности, всплесков или провалов питающего напряжения на режим работы светодиода 8.The LED illuminator comprises a transformer-free static step-down voltage converter 2 located on a printed circuit board 1, which, in turn, consists of at least one capacitor 3 with at least one shunt resistor 4 and at least one current-limiting resistor 5 (figure 2). The step-down voltage converter 2 is made according to a reactance circuit with subsequent rectification of the current and stabilization of its level. A rectifier diode bridge 6 is also placed on the printed circuit board 1, connected in series with the voltage converter 2, a capacitive filter 7, parallel mounted in the circuit between the rectifier diode bridge 6 and LED 8 (group of LEDs), with each LED 8 (group of LEDs) in parallel a capacitor 9 is connected, which significantly stabilizes the operation of each LED 8 (Fig. 1), because the current-voltage characteristics of all LEDs 8 are different and the influence of instability of the supply network negatively affects the time and quality of the LED 8 glow. In this case, an additional capacitor 9 (buffer) eliminates the degradation (decrease in light flux) of LED 8 over time and significantly increases the service life products in general. Also, in the circuit of the LED illuminator after the rectifier bridge 6, an element 10 for controlling the energy supply is introduced, which serves to turn the LED 8 on and off. A capacitive filter 7 is designed to smooth out the low-frequency ripple of the rectified voltage and to eliminate the influence of instability, surges or voltage dips on the LED operation 8.

Печатная плата 1 с размещенными на ней всеми вышеперечисленными элементами расположена внутри светопроницаемого корпуса 11, выполненного в виде трубки, имеющей, например, округлую, овальную, прямоугольную или квадратную форму. На корпусе 11 либо с одной из сторон расположены токопроводящие выводы 12 в виде коммутационного разъема или в виде резьбового цоколя Эдисона (фиг.3а, б), либо с двух противоположных сторон, выполненные в виде коммутационных проводов или штыревых соединительных элементов (фиг.4).The printed circuit board 1 with all of the above elements placed on it is located inside the translucent housing 11, made in the form of a tube having, for example, a round, oval, rectangular or square shape. On the housing 11, either on one side there are conductive leads 12 in the form of a switching connector or in the form of a threaded base Edison (figa, b), or on two opposite sides, made in the form of switching wires or pin connectors (figure 4) .

Исполнение светодиодного осветителя в корпусах 11, содержащих токоподводящие выводы 12, выполненные в виде коммутационных проводов или штыревых соединительных элементов с двух противоположных сторон, позволяет с успехом применять его для замены ламп дневного света в существующих корпусах светильников и не требовать замены самого корпуса светильника, что является существенной статьей экономии при проведении электромонтажных и ремонтных работ. В данном случае переменное напряжение подается напрямую на трубчатый светильник, исключая из схемы уже существующие дроссели и стартеры путем несложной перекоммутации и возможные ошибки при подключении питающей сети (перепутывании фазы/ноль), т.к. токоподводящие коммутирующие выводы расположены на противоположных сторонах, что обеспечивает простоту монтажа.The design of the LED illuminator in the housings 11, containing current-carrying leads 12, made in the form of switching wires or pin connectors on two opposite sides, can be successfully used to replace fluorescent lamps in existing lamp housings and not require replacement of the lamp housing itself, which is a significant savings item when conducting electrical and repair work. In this case, the alternating voltage is supplied directly to the tube lamp, excluding from the circuit already existing chokes and starters by means of simple switching and possible errors when connecting the mains (phase reversal / zero), because current-carrying switching terminals are located on opposite sides, which ensures ease of installation.

Напряжение, поступающее на группу светодиодов 8, вычисляется как разность между входным сетевым переменным напряжением и падением напряжения на реактивном сопротивлении. При этом потери активной мощности на реактивном сопротивлении и, соответственно, его нагрев практически равны нулю. Тем самым достигается преобразование уровня напряжения с высоким КПД. При увеличении или уменьшении тока, протекающего через реактивное сопротивление, падение напряжения на реактивном сопротивлении увеличивается или уменьшается, при этом обеспечивается стабилизация тока через светодиоды 8 и, соответственно, стабилизация яркости их свечения.The voltage supplied to the group of LEDs 8 is calculated as the difference between the input mains voltage and the voltage drop across the reactance. In this case, the loss of active power on the reactance and, accordingly, its heating are almost zero. Thus, the conversion of the voltage level with high efficiency is achieved. When increasing or decreasing the current flowing through the reactance, the voltage drop across the reactance increases or decreases, while stabilizing the current through the LEDs 8 and, accordingly, stabilizing the brightness of their glow.

Отсутствие в спектре свечения светодиодов ультрафиолетового и инфракрасного излучения делает его незаменимым для освещения читальных залов, библиотек, книгохранилищ и хранилищ других ценностей, где присутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучений недопустимо.The absence of ultraviolet and infrared radiation in the emission spectrum of LEDs makes it indispensable for illuminating reading rooms, libraries, book depositories and other valuables where the presence of ultraviolet and infrared radiation is unacceptable.

Благодаря понижающему стабилизированному преобразователю 2 напряжения при питании светодиодов 8 их ток ограничен оптимальными значениями, соответственно, срок службы в целом такого светодиодного светильника соответствует времени свечения светодиода 8 при необходимом заданном токе - около 100000 часов, что в 5-7 раз больше срока службы даже так называемых энергосберегающих люминесцентных ламп, а по энергопотреблению сопоставимый по яркости светодиодный светильник экономичнее такого же с лампами дневного освещения в несколько раз.Due to the step-down stabilized voltage converter 2, when the LEDs 8 are powered, their current is limited by optimal values, respectively, the service life of such an LED lamp as a whole corresponds to the glow time of LED 8 at the required set current - about 100,000 hours, which is 5-7 times longer than the service life called energy-saving fluorescent lamps, and in terms of energy consumption, a LED lamp comparable in brightness is more economical than the same with daylight lamps several times.

Также техническим результатом при применении предлагаемой разработки в устройства для освещения является снижение потребляемой мощности от стационарной сети переменного тока и устранение отрицательно влияющих на окружающих людей факторов, связанных с применением ламп дневного света (мерцание, пульсация, сложность и неэкологичность утилизации).Also, the technical result when applying the proposed development in lighting devices is to reduce the power consumption from a stationary AC network and eliminate the factors negatively affecting people around us associated with the use of fluorescent lamps (flickering, pulsation, complexity and non-environmental disposal).

Claims

1. An LED illuminator comprising a voltage converter, which is connected through at least one LED via a rectifier diode bridge, a capacitive filter is connected in parallel, characterized in that said elements are placed on a printed circuit board, which is located inside a translucent housing made with current-carrying leads, while the case is made in the form of a tube, and the LEDs are evenly distributed along the entire length of the printed circuit board.

2. The LED illuminator according to claim 1, characterized in that the current-carrying leads are located on one side of the housing.

3. The LED illuminator according to claim 2, characterized in that the current-carrying leads are made in the form of a switching connector or in the form of a threaded Edison base.

4. The LED illuminator according to claim 1, characterized in that the current-carrying leads are located on both sides of the housing.

5. The LED illuminator according to claim 4, characterized in that the current-carrying leads are made in the form of switching wires or pin connecting elements.

6. The LED illuminator according to claim 1, characterized in that the voltage converter is connected to at least one LED via a rectifier diode bridge and an element for controlling energy supply, a capacitive filter is connected between the rectifier diode bridge and the LED, and in parallel to each LED capacitor connected.

7. The LED illuminator according to claim 6, characterized in that the voltage converter is made of at least one shunt resistor, at least one capacitor and at least one current-limiting resistor connected in parallel.