RU2313199C1

RU2313199C1 - Lamp

Info

Publication number: RU2313199C1
Application number: RU2006141582/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Осипенко (RU); Владимир Павлович Осипенко; Юрий Владимирович Осипенко (RU); Юрий Владимирович Осипенко; ков Александр Анатольевич Бур (RU); Александр Анатольевич Буряков
Original assignee: Владимир Павлович Осипенко; Юрий Владимирович Осипенко; Александр Анатольевич Буряков
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-12-20

Abstract

FIELD: engineering of lamps for street, industrial, home and architectural-designer lighting.

SUBSTANCE: in body 1 of lamp light diodes are installed, which are connected to power blocks (4,5), connected to powering network of alternating voltage, and provided with power transformer (10) of alternating current into constant current for light diodes. Light diodes are made in form of at least two sections of light conduits (2, 3), each one of which sections is connected to its own power block (4, 5), containing serially connected power transformer (10) and ballast throttles, made in form of at least two ballast throttles (7, 8 and 11, 12), coupled in parallel through the normally closed contact of thermal sensor (9). Thermal sensor (9) and light diode sections (2, 3) are mounted on cooling radiator.

EFFECT: thermal stabilization of light diode operation mode.

17 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к осветительным устройствам и/или источникам света и может быть использовано для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.The invention relates to lighting devices and / or light sources and can be used for street, industrial, domestic and architectural design lighting.

За аналог заявляемого изобретения принято техническое решение того же назначения - устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащего параллельно-последовательные цепочки светодиодов и электронный преобразователь питающей сети с емкостным фильтром, которые подключены в сеть переменного тока (описание изобретения к патенту РФ №2151473, МПК7 Н05В 37/00, F21S 4/00, 1998 г., опубликовано 2000.06.20).An analogue of the claimed invention has made a technical solution of the same purpose - a device for connecting a light device with LEDs to an alternating current network, containing parallel-sequential chains of LEDs and an electronic converter of the supply network with a capacitive filter that are connected to the alternating current network (description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2151473, IPC7 H05B 37/00, F21S 4/00, 1998, published 2000.06.20).

Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемое изобретение является техническое решение того же назначения - осветительное устройство или источник света, основанный на действии светодиодов, содержащий светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь, с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов (заявка на изобретение №2005119149, МПК Н05В 33/02, 2003, опубликовано 2006.01.20).The closest analogue to the same purpose as the claimed invention is a technical solution of the same purpose - a lighting device or a light source based on the action of LEDs, containing LEDs connected to a power supply unit that is connected to an AC voltage supply network, and a power converter, with the ability to convert incoming AC current into direct current for LEDs (application for invention No. 2005119149, IPC Н05В 33/02, 2003, published 2006.01.20).

К недостаткам известных технических решений как аналога, так и прототипа, относятся возможность перегрева светодиодов при эксплуатации их при повышенных температурах окружающего воздуха и их низкая эксплуатационная надежность при повреждении их электрических цепей.The disadvantages of the known technical solutions of both the analogue and the prototype include the possibility of overheating of the LEDs when operating them at elevated ambient temperatures and their low operational reliability in case of damage to their electrical circuits.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышения срока службы светильника при его эксплуатационной надежности.The problem to which the invention is directed, is to increase the life of the lamp with its operational reliability.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в термостабилизации режима работы светодиодов и в дублировании источников света - светодиодов.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to stabilize the operating mode of the LEDs and to duplicate the light sources - LEDs.

Сущность изобретения - светильника, содержащего светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь, с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов, состоит в том, что светодиоды установлены в корпусе и выполнены в виде, по меньшей мере, двух секций светодиодов, каждая из которых соединена со своим блоком питания, содержащим последовательно соединенные силовой преобразователь и балластные дроссели, выполненные в виде, по меньшей мере, двух балластных дросселей включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика, при этом термодатчик и секции светодиодов установлены на радиаторе охлаждения.The essence of the invention is a luminaire containing LEDs connected to a power supply unit, which is connected to an alternating voltage power supply network, and a power converter, with the possibility of converting the incoming alternating current to direct current for LEDs, that the LEDs are installed in the housing and are made in the form of at least two sections of LEDs, each of which is connected to its own power supply unit, containing a series-connected power converter and ballast chokes, made in the form of at least two ballast chokes connected in parallel through a normally closed contact of the temperature sensor, while the temperature sensor and LED sections are mounted on a cooling radiator.

В качестве радиатора охлаждения использован корпус светильника из теплопроводящего материала, например из алюминия.As a cooling radiator, a lamp housing made of a heat-conducting material, such as aluminum, is used.

В качестве радиатора охлаждения использован блок металлических элементов, расположенных на корпусе.As a cooling radiator, a block of metal elements located on the body is used.

Блок металлических элементов расположен внутри корпуса.A block of metal elements is located inside the housing.

Поверхность радиатора охлаждения имеет принудительное охлаждение, с возможностью увеличения рассеиваемой тепловой мощности светодиодов.The surface of the cooling radiator has forced cooling, with the possibility of increasing the dissipated thermal power of the LEDs.

Площадь поверхности радиатора охлаждения пропорциональна суммарной паспортной тепловой мощности секций светодиодов.The surface area of the cooling radiator is proportional to the total passport thermal power of the LED sections.

Силовые преобразователи выполнены в виде трансформаторов, подключенных к вторичным обмоткам полнопериодных выпрямителей, к выходам которых подключены емкостные фильтры.Power converters are made in the form of transformers connected to the secondary windings of full-cycle rectifiers, the outputs of which are connected by capacitive filters.

Силовые преобразователи выполнены в виде высокочастотных преобразователей.Power converters are made in the form of high-frequency converters.

Балластные дроссели каждого блока питания использованы с одинаковыми характеристиками.The ballast chokes of each power supply are used with the same characteristics.

Балластные дроссели каждого блока питания использованы с различными характеристиками.The ballast chokes of each power supply are used with different characteristics.

В каждой секции светодиодов использованы светодиоды одинакового цвета свечения.In each section of the LEDs, LEDs of the same glow color are used.

В каждой секции светодиодов использованы светодиоды различного цвета свечения.In each section of the LEDs, LEDs of different glow colors are used.

Светодиоды каждой секции выполнены с одинаковой диаграммой направленности излучения.The LEDs of each section are made with the same radiation pattern.

Светодиоды каждой секции выполнены с различной диаграммой направленности излучения.The LEDs of each section are made with different radiation patterns.

Корпус выполнен произвольной формы.The case is made of arbitrary shape.

Секции светодиодов установлены в одной плоскости.LED sections are installed in one plane.

Секции светодиодов установлены в различных плоскостях.LED sections are installed in various planes.

Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы изобретения, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности - новизна.The technical solution with the claimed combination of essential features of an independent claim is not known from the prior art, which confirms the compliance of the invention with the patentability condition - novelty.

Существенные отличительные признаки независимого пункта формулы заявляемого изобретения для специалиста явным образом не следуют из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности - изобретательский уровень.The essential features of the independent claim of the claimed invention for a specialist do not explicitly follow from the prior art, which confirms the compliance of the invention with the condition of patentability - inventive step.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 показано светильник с использованием металлического корпуса светильника в качестве радиатора охлаждения светодиодов;figure 1 shows a lamp using a metal housing of the lamp as a radiator for cooling LEDs;

на фиг 2 - то же, с использованием блока металлических элементов в качестве радиатора охлаждения светодиодов;in Fig.2 - the same, using a block of metal elements as a radiator for cooling LEDs;

на фиг 3 - схема силового преобразователя.Fig 3 is a diagram of a power converter.

Светильник может быть осуществлен с реализацией указанного назначения следующим образом. Светильник состоит из корпуса 1, в котором установлены секции светодиодов 2 и 3. Секций светодиодов в светильнике может быть установлено, по меньшей мере, две, а может быть и более. Описывается светильник, в котором установлены две секции светодиодов. Каждая секция светодиодов 2 и 3 соединена соответственно с блоками питания 4 и 5. В секциях светодиодов 2 и 3 использованы светодиоды одинакового цвета с одинаковой диаграммой направленности излучения.The lamp can be implemented with the implementation of this purpose as follows. The luminaire consists of a housing 1, in which sections of the LEDs 2 and 3 are installed. The LED sections in the luminaire can be installed at least two, and maybe more. A lamp is described in which two sections of LEDs are installed. Each section of LEDs 2 and 3 is connected respectively to power supplies 4 and 5. In sections of LEDs 2 and 3, LEDs of the same color with the same radiation pattern are used.

Блок питания 4 секции светодиодов 2 содержит силовой преобразователь 6, подключенный к питающей сети переменного напряжения через балластные дроссели 7 и 8, при этом балластные дроссели 7 и 8 выполнены в виде двух балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика 9. К выходу силового преобразователя 6 подключена секция светодиодов 2.The power supply unit 4 sections of the LEDs 2 contains a power converter 6 connected to the AC mains via ballast reactors 7 and 8, while the ballast reactors 7 and 8 are made in the form of two ballast reactors connected in parallel through a normally closed contact of the temperature sensor 9. To the output of the power Converter 6 connected section of the LEDs 2.

Блок питания 5 секции светодиодов 3 содержит силовой преобразователь 10, подключенный к питающей сети переменного напряжения через балластные дроссели 11 и 12, при этом балластные дроссели 11 и 12 выполнены в виде двух балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика 9. К выходу силового преобразователя 10 подключена секция светодиодов 3.The power supply unit 5 of the LED section 3 contains a power converter 10 connected to the AC mains via ballast reactors 11 and 12, while the ballast reactors 11 and 12 are made in the form of two ballast reactors connected in parallel through a normally closed contact of the temperature sensor 9. To the output of the power Converter 10 connected section of the LEDs 3.

Возможно использование в каждом блоке питания 4 и 5 нескольких балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика 9.It is possible to use several ballast chokes in each power supply unit 4 and 5, connected in parallel through a normally closed contact of the temperature sensor 9.

Каждый из силовых преобразователей 6 и 10 выполнен (фиг.3) в виде трансформатора 13 с подключенным к вторичной обмотке полнопериодного выпрямителя 14, к выходам которого подключен емкостный фильтр 15. В качестве силового преобразователя возможно использование другого устройства, осуществляющего преобразование входного переменного тока в постоянный ток для питания светодиодов, например высокочастотного преобразователя.Each of the power converters 6 and 10 is made (Fig. 3) in the form of a transformer 13 with a full-period rectifier 14 connected to the secondary winding, to the outputs of which a capacitive filter 15 is connected. As a power converter, it is possible to use another device that converts the input AC to DC current to power the LEDs, such as a high-frequency converter.

Секции светодиодов 2, 3 и термодатчик 10 жестко закреплены в металлическом корпусе 1, который использован в качестве радиатора охлаждения (фиг.1). Для корпуса 1 светильника использован теплопроводящий материал - алюминий.The sections of the LEDs 2, 3 and the temperature sensor 10 are rigidly fixed in a metal case 1, which is used as a cooling radiator (figure 1). For the housing 1 of the lamp used heat-conducting material - aluminum.

Жесткое крепление в корпусе 1 секций светодиодов 2, 3 и термодатчика 10 выполнено при помощи термопроводящего клея. Возможно жесткое крепление секций светодиодов 2 и 3 и термодатчика 10 в корпусе 1, например при помощи винтов, заклепок, также закреплен и блок металлических элементов 13. В качестве радиатора охлаждения может быть использован блок металлических элементов 16, расположенный внутри корпуса 1 (фиг.2). Возможно крепление блока металлических элементов 16 на корпусе 1. При использовании в качестве радиатора охлаждения блока металлических элементов 16 возможно выполнение корпуса светильника не из теплопроводящего материала. Жесткое крепление блока металлических элементов 16 внутри корпуса 1 светильника или на корпусе 1 возможно, например, при помощи термопроводящего клея, винтов, заклепок. Площадь поверхности радиатора охлаждения рассчитывается пропорциональной суммарной паспортной тепловой мощности светодиодов в секциях светодиодов 2 и 3. Радиатор охлаждения может иметь принудительное охлаждение поверхности, например, при помощи нагнетающего вентилятора (на чертеже не показан) для увеличения рассеиваемой тепловой мощности секций светодиодов 2 и 3.Rigid fastening in the housing 1 of the sections of the LEDs 2, 3 and the temperature sensor 10 is made using thermally conductive glue. Perhaps rigid mounting sections of the LEDs 2 and 3 and the temperature sensor 10 in the housing 1, for example by means of screws, rivets, and a block of metal elements 13 is also fixed. As a cooling radiator, a block of metal elements 16 located inside the housing 1 can be used (Fig. 2 ) It is possible to mount a block of metal elements 16 on the housing 1. When using a block of metal elements 16 as a cooling radiator, it is possible to make the lamp housing not of heat-conducting material. Rigid fastening of the block of metal elements 16 inside the housing 1 of the lamp or on the housing 1 is possible, for example, using thermally conductive glue, screws, rivets. The surface area of the cooling radiator is calculated proportionally to the total passport thermal power of the LEDs in the sections of the LEDs 2 and 3. The cooling radiator may have forced cooling of the surface, for example, by means of a blower fan (not shown in the drawing) to increase the dissipated thermal power of the sections of the LEDs 2 and 3.

При использовании светильников для архитектурно-дизайнерских подсветок возможно применения светодиодов в секциях 2 и 3 как одинакового, так и разного цвета свечения.When using luminaires for architectural and design lighting, it is possible to use LEDs in sections 2 and 3 of the same or different color of illumination.

Для формирования заданных зон освещения секции светодиодов 2 и 3 выполнены на светодиодах с одинаковой диаграммой направленности излучения или с разной диаграммой направленности излучения.To form the specified lighting zones, the sections of the LEDs 2 and 3 are made on LEDs with the same radiation pattern or with different radiation patterns.

Для освещения одним светильником различных участков поверхности корпус светильника может иметь произвольную форму для возможности установки секций светодиодов 2 и 3 как в одной плоскости, так и в различных плоскостях.For illumination of various sections of the surface with one lamp, the lamp housing can have an arbitrary shape for the possibility of installing sections of LEDs 2 and 3 both in the same plane and in different planes.

Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к питающей сети переменного напряжения входное напряжение поступает на входы блоков питания 4 и 5, питающих соответственно секции светодиодов 2 и 3. Формирование постоянного тока для питания секций светодитодов 2 и 3 рассмотрено на примере функционирования блока питания 4, к выходу которого подключена секция светодиодов 2. Переменное напряжение питающей сети поступает через дроссель 7 и подсоединенный параллельно ему через нормально замкнутый контакт термодатчика 9 дроссель 8, на вход силового преобразователя 6, где поступает на первичную обмотку трансформатора 13. Напряжение с выхода вторичной обмотки трансформатора 13 преобразуется полнопериодным выпрямителем 14 в постоянное и сглаживается емкостным фильтром 15, после чего постоянное напряжение поступает на секцию светодиодов 2, обеспечивая их свечение. Тепло, выделяемое секциями светодиодов, поглощается корпусом 1, который работает в качестве радиатора охлаждения и рассеивается в окружающем пространстве.The lamp operates as follows. When the luminaire is connected to an alternating voltage supply network, the input voltage is supplied to the inputs of power supplies 4 and 5, supplying sections of LEDs 2 and 3, respectively. The formation of direct current for power supply of sections of LEDs 2 and 3 is considered using the power supply 4 as an example, the output of which is connected to a section LEDs 2. An alternating voltage of the supply network enters through the inductor 7 and connected in parallel to it through the normally closed contact of the temperature sensor 9, the inductor 8, to the input of the power converter 6, where it enters the primary winding of the transformer 13. The voltage from the output of the secondary winding of the transformer 13 is converted by a full-period rectifier 14 into a constant and smoothed by a capacitive filter 15, after which a constant voltage is supplied to the LED section 2, providing their glow. The heat generated by the LED sections is absorbed by the housing 1, which operates as a cooling radiator and is dissipated in the surrounding space.

При выходе из строя одного из блоков питания 4 или 5 или подключенных к их выходам секций светодиодов 2 или 3 работу светильника обеспечивает функционирующая цепь секции светодиодов со своим блоком питания. За счет дублирования работы секции светодиодов светильник продолжает работать, обеспечивая освещенность на уровне 0,5 от номинального значения, при этом восприятие человеком уровней освещенности, отличающегося в два раза, практически незаметно.In the event of failure of one of the power supplies 4 or 5 or of the LED sections 2 or 3 connected to their outputs, the luminaire is operated by a functioning circuit of the LED section with its own power supply. Due to the duplication of the work of the LED section, the lamp continues to work, providing illumination at the level of 0.5 of the nominal value, while the person’s perception of the illumination levels that differs by half is almost imperceptible.

При эксплуатации светильника при температуре окружающего воздуха выше рекомендованного, по условиям технической эксплуатации, возможен нагрев светодиодов секций 2 и 3 выше рекомендованной техническими условиями производителя светодиодов, что приводит к сокращению срока службы светодиодов. При эксплуатации светильника при температуре окружающего воздуха в рекомендованных производителем пределах, площади радиатора охлаждения достаточно для поддержания температуры светодиодов в пределах диапазона температур, рекомендованных производителем светодиодов, при условии расчета площади радиатора охлаждения пропорциональной рассеиваемой паспортной тепловой мощности секции светодиодов 2 и 3. Для предотвращения перегрева светодиодов, при достижении температуры светодиодов на 10-20° ниже максимально разрешенных производителем светодиодов, нормально замкнутый контакт термодатчика 9 размыкается, отключая от питающей сети балластный дроссель 8, при одинаковых параметрах балластных дросселей происходит уменьшение тока питающего светодиоды в два раза, что приводит к уменьшению рассеиваемой тепловой мощности светодиодов и понижению их температуры, что приводит к термостабилизации режима работы секции светодиодов. Светильник продолжает работать, обеспечивая освещенность на уровне 0,5 от номинального значения, при этом восприятие человеком уровней освещенности, отличающегося в два раза, практически незаметно. При неодинаковых параметрах дросселей возможно снижение питающего тока в любых заданных пределах.When using the lamp at an ambient temperature higher than recommended, according to the conditions of technical operation, it is possible to heat the LEDs of sections 2 and 3 higher than recommended by the technical conditions of the LED manufacturer, which reduces the life of the LEDs. When the luminaire is operated at an ambient temperature within the limits recommended by the manufacturer, the area of the cooling radiator is sufficient to maintain the temperature of the LEDs within the temperature range recommended by the manufacturer of the LEDs, provided that the area of the cooling radiator is proportional to the dissipated heat rating of the LED section 2 and 3. To prevent overheating of the LEDs , when the temperature of the LEDs is 10-20 ° below the maximum allowed by the manufacturer LEDs, the normally closed contact of the temperature sensor 9 opens, disconnecting the ballast choke 8 from the mains supply, with the same parameters of the ballast chokes, the current of the supply LEDs is reduced by half, which leads to a decrease in the dissipated thermal power of the LEDs and a decrease in their temperature, which leads to thermal stabilization of the operating mode LED sections. The lamp continues to work, providing illumination at the level of 0.5 of the nominal value, while the person’s perception of the levels of illumination, which differs by half, is almost imperceptible. If the parameters of the chokes are not the same, the supply current can be reduced within any given limits.

Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление светильника, с реализацией указанного назначения, подтверждает соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности - промышленная применимость.The described means and methods by which it is possible to realize a lamp with the realization of the indicated purpose confirms the compliance of the claimed invention with the patentability condition - industrial applicability.

СветильникLamp

Перечень позиций элементов чертежей светильника:The list of positions of the elements of the drawings of the lamp:

1 - корпус1 - case

2 - секция светодиодов2 - LED section

3 - секция светодиодов3 - LED section

4 - блок питания4 - power supply

5 - блок питания5 - power supply

6 - силовой преобразователь6 - power converter

7 - балластный дроссель7 - ballast throttle

8 - балластный дроссель8 - ballast throttle

9 - термодатчик9 - temperature sensor

10 - силовой преобразователь10 - power converter

11 - балластный дроссель11 - ballast throttle

12 - балластный дроссель12 - ballast throttle

13 - трансформатор13 - transformer

14 - полнопериодный выпрямитель14 - full-time rectifier

15 - емкостный фильтр15 - capacitive filter

16 - блок металлических элементов.16 is a block of metal elements.

Claims

1. A luminaire comprising LEDs connected to a power supply unit that is connected to an alternating voltage power supply network, and a power converter capable of converting the incoming alternating current to direct current for LEDs, characterized in that the LEDs are installed in the housing and are made in the form of at least at least two sections of LEDs, each of which is connected to its own power supply unit, containing a series-connected power converter and ballast chokes, made in the form of at least two allotric chokes connected in parallel through a normally closed contact of the temperature sensor, while the temperature sensor and LED sections are mounted on a cooling radiator.

2. The lamp according to claim 1, characterized in that the lamp housing is made of a heat-conducting material, such as aluminum, as a cooling radiator.

3. The lamp according to claim 1, characterized in that a block of metal elements located on the housing is used as a cooling radiator.

4. The lamp according to claim 3, characterized in that the block of metal elements is located inside the housing.

5. The lamp according to claim 1, characterized in that the surface of the cooling radiator has forced cooling with the possibility of increasing the dissipated thermal power of the LEDs.

6. The lamp according to claim 3, characterized in that the surface area of the cooling radiator is proportional to the total passport thermal power of the LED sections.

7. The lamp according to claim 1, characterized in that the power converters are made in the form of transformers connected to the secondary windings of full-cycle rectifiers, to the outputs of which capacitive filters are connected.

8. The lamp according to claim 1, characterized in that the power converters are made in the form of high-frequency converters.

9. The lamp according to claim 1, characterized in that the ballast chokes of each power supply are used with the same characteristics.

10. The lamp according to claim 1, characterized in that the ballast chokes of each power supply are used with different characteristics.

11. The lamp according to claim 1, characterized in that in each section of the LEDs, LEDs of the same glow color are used.

12. The lamp according to claim 1, characterized in that in each section of the LEDs, LEDs of various colors are used.

13. The lamp according to claim 1, characterized in that the LEDs of each section are made with the same radiation pattern.

14. The lamp according to claim 1, characterized in that the LEDs of each section are made with different radiation patterns.

15. The lamp according to claim 1, characterized in that the housing is made of arbitrary shape.

16. The lamp according to clause 15, wherein the sections of the LEDs are installed in the same plane.

17. The lamp according to claim 15, characterized in that the LED sections are installed in different planes.