Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы

Изобретение относится к системам управления организацией энергоснабжения и, в частности, к системам управления мощностью освещения. Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы включает корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды, при этом модуль управления обеспечивает плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где Iвых - выходной ток драйвера тока, Iнач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, Кзап - коэффициент запаса, Траб - время работы светильника с момента первого включения, Тэкспл - срок эксплуатации светильника. Технический результат - увеличение долговечности светодиодных светильников, снижение энергозатрат. 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к системам управления организацией энергоснабжения и, в частности, к системам управления мощностью освещения.

Светодиоды очень долговечны (50…100 тыс. часов). Известным недостатком существующих на сегодняшний день светодиодных светильников является снижение светового потока к концу срока их службы, что связано с деградацией самих светодиодов на протяжении их жизненного цикла. Обязательным же условием нормального функционирования освещения является обеспечение требуемого уровня освещенности в течение всего срока эксплуатации светильника.

Известны новые LED-драйверы компаний «Inventronics» и «MeanWell», имеющие режим компенсации старения светодиодов [Сергей Миронов, Как выбрать программируемый LED-драйвер и использовать его новые возможности https://docviewer.vandex.ru/view/16785836/?*=VPTvi8aYWIoa0tYS61CSsnwb6P97InVybCI6InlhL W1haWw6Ly8xNjM4MTg0MzY0NDU2MTQxMTkvMS4yIiwidG10bGUiOiLQmtCw0Log0LLRi9C x0YDQsNGC0Ywg0L%2FRgNC%2B0LPRgNCw0LzQvNC40YDRg9C10LzRi9C5IExFRCDOtNG A0LDQudCy0LXRgC5wZGYiLCJ1aWQiOiIxNjc4NTgzNiIsInllIjoiNzUwMDkw OTU5MTQ4NDM3NDY2OSIsIm5vaWZyYWllIipmYWxzZSwidHMiOiElMTE4MDc2MTA0NzJ91/. B этих драйверах кривая снижения отдачи светодиодов компенсируется множеством временных интервалов со скачкообразным изменением тока через светодиоды в начале каждого интервала.

Существенным недостатком светильников с такими драйверами является сложность их использования, связанная с необходимостью их пошагового программирования по кривой старения используемых светодиодов, параметры которых имеют значительный разброс даже внутри одной серийной партии.

Также для компенсации снижения светового потока в СП 52.13330.2011 введен коэффициент запасакоторый, например, для автодорог равен 1,5, а для производственных помещений - 1,3. Соответственно, данный документ требует устанавливать светильник с увеличенной на 30-50% потребляемой мощностью, которая к концу срока эксплуатации должна обеспечить минимально допустимую освещенность, что также приводит к перерасходу электроэнергии и избыточной освещенности в первые годы эксплуатации.

Технической задачей изобретения является упрощение изготовления и эксплуатации светильников, продление ресурса светодиодов, экономия электроэнергии, и поддержание освещенности неизменной на протяжении всего жизненного цикла светильника.

Для решения поставленной технической задачи изобретения предложен светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы, включающий корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды, при этом модуль управления обеспечивает плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где Iвых - выходной ток драйвера тока, Iнач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, Кзап - коэффициент запаса, Траб - время работы светильника с момента первого включения, Тэкспл - срок эксплуатации светильника.

Технический результат изобретения заключается в том, что линейный характер изменения тока светодиодов позволяет обеспечить практически неизменный световой поток на протяжении всего срока службы и точно дозировать потребление электроэнергии.

На фиг. 1 представлена блок-схема светильника, состоящего из: 1 - светильник, 2 - корректор мощности, 3 - диммируемый драйвер тока, 4 - светодиодный кластер, 5 - модуль управления, 6 - широтно импульсный модулятор, где L - фаза сети; N - нейтраль сети; РЕ - провод заземления; + Uвых - плюс выходного напряжения; - Uвых - минус выходного напряжение; +Uвx - плюс входного напряжения; - Uвx - минус входного напряжения; +Uпит вх - вход для плюса напряжения питания; -Uпит вх - вход для минуса напряжения питания; +Uпит вых - выход плюса напряжения питания; -Uпит вых - выход минуса напряжения питания; PWM - цепь широтно-импульсного модулятора ("ШИМ"); VD1, VD2, VDn - буквенно-цифровое обозначение каждого светодиода по порядку.

На фиг. 2 представлены расчетные данные потребляемой мощности и светового потока известных светодиодных светильников.

На фиг. 3 - потребляемая электроэнергия известных светодиодных светильников.

На фиг. 4 представлены расчетные данные потребляемой мощности и светового потока предлагаемого светодиодного светильника.

На фиг. 5 - экономия электроэнергии предлагаемого светодиодного светильника.

На фиг. 6 - потребляемая электроэнергия предлагаемого светодиодного светильника.

На фиг. 7 - потребляемая электроэнергия и экономия с учетом ежегодного роста тарифов на электроэнергию предлагаемого светодиодного светильника.

Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы, включающий корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды работает следующим образом.

Сетевое напряжение поступает в корректор мощности, который осуществляет выпрямление переменного напряжения, при этом втекающий по сетевым проводам ток по форме соответствует входному напряжению, что обеспечивает коэффициент мощности по значению не менее 0,95. Далее выпрямленное напряжение преобразуется диммируемым драйвером тока в постоянный ток через светодиодный кластер. Величина протекающего через светодиоды тока задается модулем управления через широтно-импульсный модулятор таким образом, что обеспечивается плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где Iвых - выходной ток драйвера тока, Iнач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, Кзап - коэффициент запаса, Траб - время работы светильника с момента первого включения, Тэкспл - срок эксплуатации светильника,

таким образом, чтобы выходной ток повышался к концу срока эксплуатации светильника по линейному закону, компенсируя тем самым падение светового потока из-за деградации светодиодов от времени.

При этом, Iнач - определяется на этапе проектирования светильника с учетом требуемой от него мощности и количества светодиодов в нем; Кзап - берется из СП 52.13330,2011; Траб - вычисляется внутри светильника в модуле путем замера времени работы от первого включения накопительным итогом; Тэкспя - задается заказчиком исходя из требуемого ему срока эксплуатации светильника, обычно 50 или 100 тыс. час.

Работа светильника со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы поясняется следующими примерами.

Пример 1. В начале работы Траб=0 и соответственно Iвых=1нач и компенсации деградации светодиодов не происходит.

Пример 2. В конце работы Траб=Тэкспл и при Кзап=1,5:1вых=Iнач * 1,5, т.е. выходной ток увеличивается точно в коэффициент запаса раз.

Применение предлагаемого светильника позволит:

- упростить и удешевить выпуск новых светильников;

- увеличить долговечность светодиодных светильников за счет недоиспользования ресурса применяемых светодиодов почти до конца срока эксплуатации изделия;

- создать постоянный световой поток на протяжении всего срока эксплуатации;

- точно дозировать потребление электроэнергии, что позволит существенно сократить энергозатраты.

Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы, включающий корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды, при этом модуль управления обеспечивает плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где Iвых - выходной ток драйвера тока, Iнач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, Кзап - коэффициент запаса, Тра6 - время работы светильника с момента первого включения, Тэкспл - срок эксплуатации светильника.



 

Похожие патенты:

Предложено нагревающее устройство, содержащее нагреватель (2), выполненный из материала, электрическое сопротивление которого может изменяться в зависимости от температуры, источник (1, 10) энергии, присоединенный к нагревателю (2) при помощи электрических соединений (8, 9) для подачи электрического тока, протекающего через нагреватель (2), блок (4) управления, выполненный с возможностью регулирования тока, подаваемого источником (1) энергии, измерительные соединения (6, 7), расположенные на концах нагревателя (2) и соединенные с блоком (4) управления, который выполнен с возможностью измерения сопротивления нагревателя (2) путем вычисления соотношения между напряжением на концах нагревателя (2) и током, протекающим через нагреватель (2), причем напряжение и ток регистрируются с помощью измерительных соединений (6, 7).

Изобретение относится к способам автоматизированного энергосберегающего управления освещением участков автомобильных дорог с питанием от централизованной трехфазной сети переменного тока или от возобновляемых источников энергии.

Изобретение относится к области беспроводных электронных технологий, в частности к программируемым аппаратам для беспроводного интеллектуального управления освещением, электроприборами и интеллектуальными системами.

Группа изобретений относится к системам наружного освещения транспортного средства. Система наружного освещения транспортного средства содержит светоформирующие блоки, светочувствительное устройство для считывания уровней окружающего освещения и контроллер.

Изобретение относится к светотехнике, а именно к области энергосберегающих систем электропитания и управления освещением производственных объектов и помещений, административных, торговых, культурно-развлекательных и спортивных зданий и сооружений с питанием от сети переменного тока, и может быть использовано в трехфазных питающих сетях, в том числе для освещения промышленных зон, аэропортов, складов, стадионов, парков, помещений с высокой влажностью и взрывоопасной средой.

Группа изобретений относится к осветительным системам транспортного средства. Осветительная система для рулевого узла транспортного средства содержит элемент, продолжающийся от рулевой колонки, источник света и первую фотолюминесцентную структуру.

Изобретение относится к управлению освещением. Техническим результатом является обеспечение возможности пользователю в конкретном помещении или окружающем пространстве конфигурировать предварительно сконфигурированные устройства с образованием мостовой сетевой системы для всего дома или окружающего пространства.

Изобретение относится к нагревательным устройствам. Техническим результатом является обеспечение возможности нагрева конкретной мишени без воздействия на окружающие конструкции и их вовлечения, а также повышение эффективности управления интенсивностью производимого тепла.

Изобретение относится к области генерации инфракрасного излучения и касается способа генерации стабилизированного квазимонохроматического инфракрасного излучения высокой интенсивности.

Группа изобретений относится к осветительным системам транспортного средства. Осветительная система для узла рулевого колеса транспортного средства содержит источник света и первую фотолюминесцентную структуру.

Изобретение относится к управлению осветительным устройством. Техническим результатом является обеспечение системы освещения, которая управляет одним или более осветительными устройствами посредством световой настройки, связанной с одной из множества ориентаций осветительного устройства для обеспечения требуемой световой сцены.
Наверх