Источник питания светодиодного блока
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании осветительных приборов широкого назначения, в конструкции которых задействованы энергосберегающие светодиодные блоки. Устройство содержит трансформатор, первичная обмотка 1 которого подсоединена к источнику напряжения переменного тока, а вторичная обмотка 2, зашунтированная последовательной цепью из двух идентичных дросселей 3, 4, подключена ко входу двухполупериодного выпрямителя на диодах 5, 6. Вторичная обмотка 2 трансформатора выполнена с помощью шлейфовой намотки на сердечник (поверх первичной обмотки) в один слой, перекрывающий не менее 80% ее площади. Выход выпрямителя подключен через цепь питания светодиодного блока 7 к общей точке дросселей 3, 4. Для обеспечения идентичных характеристик дросселей 3 и 4 и снижения габаритов дроссели намотаны на общий магнитопровод, располагаясь друг относительно друга на расстоянии, обеспечивающем коэффициент связи между обмотками М
0,5. За счет использования шлейфовой намотки вторичной обмотки, увеличивающей число проводов, входящих в магнитную связь с первичной обмоткой при том же числе витков, коэффициент связи между обмотками повышается до 0,9-0,95 и, следовательно, увеличивается КПД устройства, что является техническим результатом полезной модели. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании осветительных приборов широкого назначения, в конструкции которых задействованы энергосберегающие светодиодные блоки.
Известны источники постоянного напряжения, используемые для питания различного вида нагрузок, в том числе и светодиодов. В состав устройств входит трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к источнику напряжения переменного тока, а вторичная - ко входу двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, выходом подсоединенного к нагрузке («Импульсные источники питания» Р. Мэк Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению, ДОДЭКА, 2008 г., Двухполупериодные выпрямители с удвоителем тока, рис.1-а).
Недостатком известного технического решения является низкий КПД, что объясняется малым коэффициентом связи между обмотками при высоком значении коэффициента трансформации (например, в случае питания светодиода напряжением 3-4 В при напряжении, подаваемом на первичную обмотку трансформатора 170 В, коэффициент трансформации составляет порядка 50, а коэффициент связи - порядка 0,3-0,4).
Наиболее близким к полезной модели является источник питания светодиодов (там же рис.1-б), в состав которого входит трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к источнику напряжения переменного тока, а вторичная, зашунтированная последовательной цепью из двух дросселей, - ко входу двухполупериодного выпрямителя с удвоителем тока. В выходную цепь выпрямителя включена нагрузка, один из выводов которой соединен со средней точкой дросселей. Данная схема наиболее эффективна в применении со светодиодами, т.к. имеет низкий уровень пульсаций при возможности использования в области больших токов. Однако она обладает тем же недостатком, что и известное решение, а именно, низким КПД, обусловленным такой же причиной - малым коэффициентом связи между обмотками при высоком значении коэффициента трансформации. Это объясняется тем, что первичная обмотка 1 трансформатора имеет обычно не более 50-70 витков, а вторичная - 2-3 витка, поэтому охват магнитных силовых линий вторичной обмотки происходит не полностью, из-за чего развивается влияние индуктивности рассеяния вторичной обмотки по отношению к первичной обмотке.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение КПД устройства за счет улучшения электромагнитной совместимости обмоток трансформатора (повышения коэффициента связи между обмотками).
Технический результат достигается за счет того, что в источнике питания светодиодного блока, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к входным выводам, предназначенным для подключения к источнику напряжения переменного тока, вторичная обмотка трансформатора, зашунтированная последовательной цепью из двух идентичных дросселей, подключена ко входу двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен через цепь питания светодиодного блока к общей точке дросселей, вторичная обмотка трансформатора выполнена с помощью шлейфовой намотки на сердечник поверх первичной обмотки в один слой, перекрывающий не менее 80% ее площади, при числе витков, выбранном в соответствии с требуемым коэффициентом трансформации. Для улучшения масса - габаритных показателей обмотки дросселей намотаны на общий сердечник, располагаясь друг относительно друга на расстоянии, обеспечивающем коэффициент связи между обмотками М0,5.
На Фиг.1 представлена электрическая схема устройства.
На Фиг.2 представлена конструкция дросселей устройства.
Устройство (Фиг.1) содержит трансформатор, первичная обмотка 1 которого подсоединена к входным выводам, предназначенным для подключения к источнику напряжения переменного тока. Вторичная обмотка 2 трансформатора, зашунтированная последовательной цепью из двух идентичных дросселей 3, 4, подключена ко входу двухполупериодного выпрямителя на диодах 5, 6. Выход выпрямителя подключен через цепь питания светодиодного блока 7 к общей точке дросселей 3, 4. Вторичная обмотка 2 трансформатора выполнена с помощью шлейфовой намотки на сердечник (поверх первичной обмотки) в один слой, перекрывающий не менее 80% ее площади. Соотношение между числами витков первичной и вторичной обмотками (коэффициент трансформации n) выбирается в соответствии с требуемыми номиналами входного и выходного напряжений.
При выборе диаметра (d) и количества (К) проводов в шлейфе достаточно руководствоваться соответственно допустимой плотностью тока j (А/мм2) и возможностью размещения шлейфовой обмотки в один слой, перекрывающий не менее 80% площади вторичной обмотки. Ширина шлейфа А будет равна от 0,8 W2 К d до W 2 К d.
Для обеспечения идентичных характеристик дросселей 3 и 4 и снижения общих габаритов дросселей целесообразно их намотать на общий магнитопровод (Фиг.2), обязательно обеспечивая при этом слабую магнитную связь между обмотками (М0,5), где М - коэффициент связи. Последнее условие необходимо для обеспечения низких пульсаций выходного напряжения и, следовательно, тока через светодиодный блок 5. Конструктивно это выполняется путем разнесения обмоток друг от друга на соответствующее расстояние, обеспечивающее данный коэффициент связи между обмотками.
Устройство работает следующим образом.
При подключении устройства к источнику напряжения переменного тока (частотой обычно более 50 Гц) к питающей цепи светодиодного блока прикладывается постоянное напряжение и светодиоды загораются.
За счет использования шлейфовой намотки вторичной обмотки, в К раз увеличивающей число проводов, входящих в магнитную связь с первичной обмоткой при том же числе витков, коэффициент связи между обмотками повышается до 0,9-0,95 и, следовательно, увеличивается КПД устройства, что является техническим результатом полезной модели.
Благодаря высокому КПД источник электропитания светодиодного блока может найти широкое применение в области производства устройств освещения.
1. Источник питания светодиодного блока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к входным выводам, предназначенным для подключения к источнику напряжения переменного тока, вторичная обмотка трансформатора, зашунтированная последовательной цепью из двух идентичных дросселей, подключена ко входу двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен через цепь питания светодиодного блока к общей точке дросселей, причем вторичная обмотка трансформатора выполнена с помощью шлейфовой намотки на сердечник поверх первичной обмотки в один слой, перекрывающий не менее 80% ее площади, при числе витков, выбранном в соответствии с требуемым коэффициентом трансформации.
2. Источник питания светодиодного блока по п.1, отличающийся тем, что обмотки дросселей намотаны на общий сердечник, располагаясь относительно друг друга на расстоянии, обеспечивающем коэффициент связи между обмотками М0,5.
