Светодиодное устройство

Полезная модель относится к области электроники и преимущественно может быть использована в светодиодных устройствах, предназначенных для освещения, сигнализации или индикации, например, с целью рекламы. Устройство содержит источник стабильного тока и подключенные к его выходу, по меньшей мере, две последовательные светодиодные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов, где М=1, 2, 3,. Каждая светодиодная цепь снабжена подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U_ПР.M , где U_ПР.M - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи. Полезная модель обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства. 1 н.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к области электроники и преимущественно может быть использована в светодиодных устройствах, предназначенных для освещения, сигнализации или индикации, например, с целью рекламы.

Известно осветительное устройство (RU 2123633 С1, 1998) в виде люстры, содержащее арматуру, включающую держатель, по меньшей мере, один патрон и электрическую лампу накаливания, декоративные элементы и элементы, преломляющие световой поток, средство электропитания и параллельные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные ограничительный резистор и несколько светодиодов и присоединена к средству электропитания.

Известно устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока (RU 2151473 С1, 2000), которое содержит преобразователь напряжения, включающий двухполупериодный выпрямитель, емкостной фильтр и параметрический стабилизатор напряжения на основе стабилитрона и балластного резистора, и подключенные к выходу преобразователя напряжения параллельные цепи, каждая из которых включает последовательно соединенные ограничительный резистор и несколько светодиодов.

Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является светодиодный источник света (RU 99593 U1, 2010), который содержит источник стабильного тока и подключенные к его выходу N последовательно соединенных светодиодов.

Существенным недостатком указанного светодиодного источника света, как и всех рассмотренных выше аналогов, является то, что в случае обрыва в цепи одного из светодиодов, вызванного, например, отказом этого светодиода, оказывается разорванной вся цепь нескольких последовательно соединенных с ним светодиодов, в результате чего все последовательно соединенные светодиоды, в том числе, и оставшиеся исправными, перестанут испускать оптическое излучение. Это обстоятельство приводит к снижению надежности светодиодного источника света.

Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности светодиодного устройства.

Поставленная задача решена, согласно настоящей полезной модели, тем, что светодиодное устройство, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, источник стабильного тока и подключенные к его выходу, по меньшей мере, две последовательные светодиодные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов, где М=1, 2, 3,, отличается от ближайшего аналога тем, что каждая его светодиодная цепь снабжена подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U_ПР.М, где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи.

При этом в качестве резервного элемента может быть использован резистор с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U _ПР.М/I_СТ.

В качестве резервного элемента может быть использован стабилитрон с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2)U_ПР.М, который присоединен с возможностью обеспечения обратного включения.

Снабжение каждой светодиодной цепи светодиодного устройства подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U_ПР.М, где U _ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи, обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства.

Действительно, в случае обрыва в одной светодиодной цепи, вызванного, например, отказом одного из входящих в ее состав светодиодов, ток от источника стабильного тока протекать не будет через светодиоды этой светодиодной цепи, в результате чего светодиоды этой светодиодной цепи не будут испускать оптическое излучение. Но благодаря наличию у этой светодиодной цепи параллельно подключенного резервного элемента ток от источника стабильного тока станет протекать через этот резервный элемент. При этом, поскольку резервный элемент выполнен с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока источника стабильного тока, которое равно (0,8-1,2)U_ПР.М (где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи), то есть достаточно близко по значению к падению напряжения на этой светодиодной цепи при ее исправности, падения напряжений на остальных исправных светодиодных цепях практически не изменятся. В результате этого лишь незначительно изменятся прямые падения напряжений на светодиодах, входящих в состав исправных светодиодных цепей, в результате чего светодиоды исправных светодиодных цепей не только не перестанут испускать оптическое излучение, но и интенсивность этого оптического излучения практически не изменится.

С точки зрения надежности светодиодного устройства наилучшее осуществление настоящей полезной модели достигается при использовании в каждой светодиодной цепи только одного светодиода, когда М=1. В этом случае каждый светодиод заявляемого устройства оказывается снабженным упомянутым резервным элементом, в результате чего при обрыве цепи одного светодиода, например, вследствие его отказа, только один отказавший светодиод перестанет испускать оптическое излучение, а интенсивность оптического излучения остальных светодиодов практически не изменится.

Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящей полезной модели благодаря наличию у светодиодного устройства перечисленных выше отличительных признаков.

На фиг.1 приведена схема светодиодного устройства для случая использования в качестве резервных элементов резисторов.

На фиг.2 приведена схема светодиодного устройства для случая использования в качестве резервных элементов стабилитронов.

Светодиодное устройство содержит источник 1 стабильного тока, который подключен источнику электропитания (на чертежах не показан) и благодаря своему высокому выходному сопротивлению, существенно превышающему сопротивление внешней цепи, обеспечивает формирование стабильного выходного тока I_СТ, значение которого практически не зависит от сопротивления внешней цепи. Светодиодное устройство содержит К, но не менее двух, последовательно соединенных светодиодных цепей (К=2, 3, 4,), каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов 2 ₁₁, 2₁₂, , 2_1M, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ, где М=1, 2, 3, Значение выходного тока I_СТ источника 1 стабильного тока выбрано соответствующим значению прямого тока, являющегося параметром используемых светодиодов 2₁₁, 2₁₂ , , 2_1M, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ. Светодиодное устройство также содержит К резервных элементов 3₁, 3₂, 3_К, каждый из которых подключен параллельно одной из К светодиодных цепей.

В качестве резервных элементов 3₁, 3₂, 3_К могут быть использованы (см. фиг.1) резисторы с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U_ПР.M/I_СТ , где U_ПР.M - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах 2₁₁, 2₁₂, , 2_1M, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ соответствующей светодиодной цепи.

Кроме того, в качестве резервных элементов 3 ₁, 3₂, 3_К могут быть использованы (см. фиг.2) стабилитроны с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2)U_ПР.М , которые присоединены с возможностью обеспечения их обратного включения.

С точки зрения надежности светодиодного устройства при наилучшем осуществлении настоящей полезной модели в каждой из К светодиодных цепей используют один светодиод (в этом случае М=1), в результате чего светодиодное устройство содержит К светодиодов, параллельно каждому из которых включен один из резервных элементов 3₁, 3₂, 3_К.

Светодиодное устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения от источника электропитания (на чертежах не показан) на источник 1 стабильного тока последний формирует стабильный выходной ток I_СТ , протекающий через последовательно соединенные К светодиодных цепей.

В схеме, показанной на фиг.1, одна часть этого выходного тока I_СТ источника 1 стабильного тока протекает через резисторы, являющиеся резервными элементами 3 ₁, 3₂, 3_К, а другая часть - через светодиоды 2 ₁₁, 2₁₂, , 2_1М, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ. При этом, поскольку сопротивление светодиодов 2₁₁, 2₁₂, , 2_1М, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ каждой светодиодной цепи при их прямом включении существенно меньше сопротивления соответствующего резистора, являющегося резервным элементом 3₁, 3₂, 3_К соответствующей светодиодной цепи, существенно преобладающая по величине часть тока I_СТ протекает через светодиоды 2₁₁, 2₁₂, , 2_1М, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ, испускающие в результате оптическое излучение.

В схеме, показанной на фиг.2, поскольку напряжение стабилизации стабилитронов, являющихся резервными элементами 3₁, 3₂, 3_К, несколько превышает сумму U_ПР.М прямых падений напряжения на М светодиодах 2₁₁, 2 ₁₂, , 2_1М, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ соответствующей светодиодной цепи, не происходит электрического пробоя полупроводниковых переходов стабилитронов, при котором они выполняют функцию стабилизаторов напряжения. Вследствие отсутствия электрического пробоя сопротивление обратно включенных стабилитронов оказывается высоким и в результате этого практически весь выходной ток I_СТ источника 1 стабильного тока протекает не через резервные элементы 3 ₁, 3₂, 3_К, а через светодиоды 2₁₁, 2 ₁₂, , 2_1М, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ, испускающие в результате оптическое излучение.

В случае обрыва в одной из светодиодных цепей, вызванного, например, отказом одного из входящих в ее состав светодиодов (например, светодиода 2₁₁), выходной ток I_СТ источника 1 стабильного тока по этой светодиодной цепи протекать не будет, в результате чего все светодиоды 2₁₁, 2 ₁₂, , 2_1М этой светодиодной цепи перестанут испускать оптическое излучение.

При этом в схеме, показанной на фиг.1, весь выходной ток I_СТ источника 1 стабильного тока будет протекать через резистор, являющийся резервным элементом 3₁. Поскольку сопротивление резистора, являющегося резервным элементом 3₁, выбрано равным (0,8-1,2)U _ПР.M/I_СТ (где U_ПР.М - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах 2₁₁, 2₁₂ , , 2_1М этой светодиодной цепи), падение напряжения на резервном элементе 3₁ и напряжение на этой неисправной светодиодной цепи практически не изменится. В результате этого почти не изменятся и падения напряжений на других светодиодных цепях, оставшихся в исправном состоянии. Поэтому все остальные светодиоды заявляемого устройства, кроме светодиодов 2₁₁ , 2₁₂, , 2_1M неисправной светодиодной цепи, будут продолжать испускать оптическое излучение, причем интенсивность оптического излучения светодиодов практически не изменится.

В этом же случае отказа светодиода 2₁₁ в схеме, показанной на фиг.2, из-за увеличения напряжения на стабилитроне, являющимся резервным элементом 3₁, произойдет электрический пробой его полупроводникового перехода, в результате чего напряжение на нем станет равным его напряжению стабилизации, значение которого выбрано равным (1,05-1,2)U_ПР.M. Поэтому напряжения на резервном элементе 3₁, которым является стабилитрон, и напряжение на этой неисправной светодиодной цепи практически не изменится. В результате этого почти не изменятся и падения напряжений на других светодиодных цепях, оставшихся в исправном состоянии. Поэтому все остальные светодиоды заявляемого устройства, кроме светодиодов 2₁₁, 2₁₂, , 2_1M неисправной светодиодной цепи, будут продолжать испускать оптическое излучение, причем интенсивность оптического излучения светодиодов практически не изменится.

В случае обрыва цепи любого из светодиодов 2₁₁, 2 ₁₂, , 2_1М, , 2_К1, 2_К2, , 2_КМ работа заявляемого светодиодного устройства происходит аналогичным образом.

Таким образом, настоящая полезная модель обеспечивает повышение надежности светодиодного устройства.

1. Светодиодное устройство, содержащее источник стабильного тока и подключенные к его выходу, по меньшей мере, две последовательные светодиодные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные с обеспечением возможности прямого включения М светодиодов, где М=1, 2, 3, , отличающееся тем, что каждая его светодиодная цепь снабжена подключенным параллельно ей резервным элементом, выполненным с возможностью обеспечения падения напряжения на нем при протекании выходного тока (I_CT) источника стабильного тока, равного (0,8-1,2)U_ПР.M, где U_ПР.M - сумма прямых падений напряжения на М светодиодах этой светодиодной цепи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве резервного элемента использован резистор с сопротивлением, равным (0,8-1,2)U _ПР.M/I_СТ.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве резервного элемента использован стабилитрон с напряжением стабилизации, равным (1,05-1,2) U_ПР.M , который присоединен с возможностью обеспечения обратного включения.