Светодиодная лампа
Область изобретения
Изобретение относится к источникам освещения, и ,в частности, касается светодиодных ламп, которые могут быть использованы для наружного и внутреннего освещения и которые обладают сверхнизким потреблением активной энергии.
Предшествующий уровень техники Известны светодиодные лампы со встроенными в едином корпусе светодиодами белого света ( RU,2234638,C1 ).
Недостатком такого светодиодного источника света является постоянная необходимость встряхивания светильника.
Известна лампа с питанием от солнечной энергии, содержащая панель с фотоэлектрическими элементами, электрическую аккумуляторную батарею, осветительное устройство и блок управления, отличающаяся тем, что она содержит единый модульный корпус, в котором под прозрачной для солнечных лучей крышкой установлены панель с фотоэлектрическими элементами, электрическая аккумуляторная батарея, блок управления и осветительное устройство, выполненное в виде линейки светодиодов (RU,36478, Ul).
Недостатком такой лампы является невозможность её использования в закрытых помещениях.
Известно изобретение в качестве источника света для освещения различных поверхностей, а также для создания декоративных световых эффектов. Светодиодный осветитель содержит каркас, элементы крепления, электропроводящие провода и источник света, состоящие из светодиодов. Отличие состоит в том, что панель выполнена в форме плоского диска с лепестками и напоминает эпициклоиду, в которой количество ветвей (лепестков) m находится в пределах m ≥З. Светодиоды разделены на основные и вспомогательные. Основные светодиоды крепятся на лицевой стороне панели так, что их световые потоки направлены преимущественно в сторону освещаемой поверхности. Вспомогательные светодиоды установлены на тыльной стороне панели, их световые потоки направлены
преимущественно в сторону, противоположную световым потокам основных светодиодов. Каждый лепесток содержит механизм, позволяющий изменять положение плоскости лепестка, поворачивая его вокруг оси, проходящей через центр диска и ось симметрии лепестка. Элементы крепления содержат электропроводящие провода, а диск имеет внутреннее отверстие ( RU, 2285860,Cl).
Недостатком такого источника света является существенное потребление электроэнергии.
Известна также светодиодная лампа, которая может быть использована для освещения читальных залов , библиотек, книгохранилищ и др. и которая в соответствии с одним из аспектов изобретения содержит понижающий преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост и элемент для управления подачи энергии соединен с по меньшей мере одним светодиодом (RU, 2329619,Cl). В этой лампе между выпрямительным диодным мостом и светодиодом параллельно с ними включен емкостный фильтр, при этом понижающий преобразователь напряжения выполнен из параллельно соединенных, по меньшей мере, одного шунтирующего резистора и по меньшей мере, одного конденсатора, а также по меньшей мере одного токоограничивающего резистора . Недостатком такого устройства являются значительное потребление электроэнергии, часть из которой теряется на шунтирующем резисторе.
В основу изобретения поставлена задача создать такую светодиодную лампу, в которой за счет исключения значительных активных сопротивлений удалось реализовать сверхнизкое потребление активной электроэнергии на освещение.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается тем, что в светодиодной лампе, содержащей понижающий преобразователь напряжения, электрически связанный со светодиодами и предназначенный для обеспечения уровня их питания, согласно изобретению, понижающий преобразователь напряжения выполнен в виде цепочки последовательно соединённых конденсаторов, один из которых является конденсатором отбора мощности,
а каждая из пар светодиодов включена встречно параллельно и подсоединена к конденсатору отбора мощности.
Предлагаемое техническое решение позволяет достичь высокоэкономичного режима работы светодиодной лампы за счет исключения из схемы выпрямительного диодного моста, а также шунтирующего и токоограничивающего резисторов в понижающем преобразователе напряжения, приводящего, как следствие, к уменьшению потребления активной мощности .
В одном из предпочтительных примеров осуществления заявленной светодиодной лампы для снятия накопленного заряда в конденсаторах схемы на входе понижающего преобразователя возможно подключить разрядный резистор, при этом для ограничения тока протекающего по светодиодам перед конденсатором отбора мощности и после него могут быть дополнительно установлены токоограничивающие резисторы.
Кроме того, в предлагаемом варианте выполнения светодиодная лампа может дополнительно содержать выпрямительный мост с ёмкостным фильтром и универсальным разъёмом, подключенный через сблокированный выключатель параллельно светодиодам, что позволит обеспечить питание внешних потребителей, например мобильного телефона.
И в еще одном предлагаемом варианте выполнения для защиты светодиодов от коммутационных перенапряжений и перенапряжений, вызванных колебанием напряжения в питающей сети, параллельно светодиодам целесообразно устанавливать два стабилитрона, соединённых последовательно, но разнонаправлено.
Краткое описание чертежей
Далее сущность изобретения поясняется более подробным описанием со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых
Фиг.l представляет электрическую схему светодиодной лампы согласно изобретению;
Фиг.2 - то же для одного из вариантов выполнения с разрядным резистором.
Фиг.З - то же для другого варианта выполнения, предполагающего введение токоограничивающих резисторов .
Фиг.4 - то же для еще одного варианта выполнения с выпрямительным мостом, содержащим ёмкостной фильтр и универсальный разъём, и со сблокированным выключателем.
Фиг.5 - то же для варианта выполнения светодиодной лампы, предполагающего введение стабилитронов для защиты от перенапряжений.
Лучший из предполагаемых вариантов осуществления изобретения Как показано на фиг.l, заявленная светодиодная лампа имеет понижающий преобразователь 1 напряжения, который, согласно изобретению, выполнен в виде цепочки последовательно соединенных конденсаторов 2,3,4 , один из которых является конденсатором отбора мощности ( на фигурах конденсатор отбора мощности имеет позицию 3). Заявленная светодиодная лампа имеет по меньшей мере одну пару 5 включенных встречно параллельно светодиодов 6,7 подсоединенную к конденсатору 3 отбора мощности. Количество пар 5 в лампе выбирают исходя из условий достижения необходимого уровня освещенности.
Для снятия накопленного заряда в конденсаторах 2,3,4 , согласно одного из предпочтительных примеров осуществления, на входе преобразователя 1 может быть установлен резистор 8 ,кaк это показано на фиг.2. Номинальное значение сопротивления резистора 8 выбирают от единиц до десятков Мом.
Одновременно со снятием зарядов, согласно другому варианту выполнения, в патентуемой светодиодной лампе обеспечено ограничение тока, протекающего по светодиодам 6,7 за счет введения токоограничивающих резисторов 9,10 (фиг.З), включенных в цепочку конденсаторов 2,3,4 перед конденсатором 3 и после него. Номинальное значение резисторов 9,10 может составлять от единиц до десятков Ом.
Как показано на фиг.4, при дополнительном параллельном подключении к светодиодам 6,7 через сблокированный выключатель 11 выпрямительного моста 12 с емкостным фильтром и универсальным разъемом возможно расширить функциональные возможности заявленной
лампы, а именно: на универсальный разъем моста 12 выводить выпрямленный ток для подключения внешних потребителей, например мобильного телефона.
Для защиты светодиодов 5,6 от коммутационных перенапряжений и перенапряжений, вызванных колебанием напряжения в питающей сети, параллельно светодиодам, согласно еще одному варианту выполнения патентуемой лампы, устанавливают два стабилитрона 13,14 (фиг.5) соединённые последовательно, но разнонаправлено. Специалистам в данной области техники понятно, что защита светодиодов 5,6 будет обеспечена при аналогичном включении стабилитронов 13,14 в схему , показанную на фиг.l . Номинальное напряжение стабилизации стабилитронов Uст не должно превышать, более чем на 50% значения номинального рабочего напряжения светодиодов.
При подключении сетевого напряжения конденсаторы 2,3,4 (фиг.l) делят сетевое напряжение обратно пропорционально их ёмкостям, а конденсатор 3, являющийся конденсатором отбора мощности, формирует рабочее напряжение для питания пары 5 светодиодов 6,7, которые, вспыхивая, освещают окружающее пространство. При отключении лампы от сети, накопленный в конденсаторах 2,3,4 заряд разряжается через резистор 8 (фиг.2), что обеспечивает безопасную эксплуатацию лампы при извлечении лампы из патрона. Возможные импульсы повышенного напряжения на светодиодах 6,7, при включении и выключении светодиодной лампы сглаживаются резисторами 9 и 10 и конденсатором 3 (фиг.З).
Для обеспечения питания посторонних потребителей сблокированный выключатель 11 переключают для подачи питания на выпрямительный мост 12. При этом светодиоды 6,7 отключаются от питания и гаснут. Ёмкостной фильтр моста 12 сглаживает пульсации выпрямленного тока и на его универсальный разъём выводится выпрямленный ток для подключения внешнего потребителя (например, мобильного телефона).
При включении и выключении лампы, а также при колебаниях напряжения в питающей сети возникший повышенный импульс напряжения в цепи светодиодов 6,7 превышает напряжение стабилизации Uст
стабилитронов 13,14 (фиг.5) , стабилитроны 13,14 открываются и шунтируют светодиоды 6,7 , пропуская через себя ток повышенного напряжения во всё время прохождения импульса повышенного напряжения. При снижении напряжения ниже Uст , стабилитроны закрываются, рабочее напряжение подаётся на светодиоды 6,7, светодиоды получают питание и, вспыхивая, освещают окружающее пространство.
Таким образом предлагаемые варианты выполнения заявленной светодиодной лампы позволяют при достаточной простоте изготовления реализовать сверхнизкое потребление активной электроэнергии на освещение и одновременно обеспечивают оптимальный режим работы заявленной лампы, предполагающий снятие накопленного заряда в конденсаторах схемы, обеспечение ограничений тока, протекающего по светодиодам, возможность обеспечения питания внешних потребителей, а также защиты светодиодов от перенапряжений, например коммутационных или вызванных колебанием напряжения в питающей сети.
Как следствие, применение патентуемой светодиодной лампы в качестве источника наружного или внутреннего освещения с питанием от внешней электросети позволит многократно снизить финансовые затраты на оплату расходуемой электроэнергии.