RU129748U1

RU129748U1 - LED DISTRIBUTION LIGHTING SYSTEM

Info

Publication number: RU129748U1
Application number: RU2012157467/07U
Authority: RU
Inventors: Илья Владимирович Букрин; Андрей Викторович Гусев; Дмитрий Владимирович Лукьянов
Original assignee: Илья Владимирович Букрин; Андрей Викторович Гусев; Дмитрий Владимирович Лукьянов
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-06-27

Abstract

1. Светодиодная распределительная система освещения, содержащая входную цепь переменного тока, источники питания и "n" блоков освещения на светодиодах, отличающаяся тем, что в нее введены блоки регулирования яркости и микроконтроллер с выходной шиной М со следующими соединениями: входная цепь переменного тока соединена с источниками питания, выходы которых соединены с вторыми входами блоков регулирования, первые входы которых соединены с выходной шиной М микроконтроллера, выходы блоков регулирования двухжильными кабелями соединены со светодиодными блоками, причем количество источников питания и блоков регулирования равно числу светодиодных блоков.2. Конструктив размещения светодиодов содержит для каждого светодиода печатную плату, на которой размещен светодиод, защитный диод и токозадающий резистор, соединенные последовательно, а вся эта цепочка подсоединена параллельно к двухжильному кабелю, а печатные платы со светодиодами помещены в термоусадную прозрачную трубку, с клеевым слоем или без него, причем на каждый светодиод может быть установлена линза для создания светового потока нужной силы света и направления, также светодиод и термоусадную трубку можно использовать разных цветов для получения нужного цвета освещения.1. LED lighting distribution system containing an AC input circuit, power supplies and "n" LED lighting units, characterized in that it includes dimming units and a microcontroller with an M output bus with the following connections: AC input circuit is connected to power supplies, the outputs of which are connected to the second inputs of the regulation units, the first inputs of which are connected to the output bus M of the microcontroller, the outputs of the regulation units are connected to LED units by two-wire cables, and the number of power supplies and regulation units is equal to the number of LED units. 2. The arrangement of the LEDs contains for each LED a printed circuit board on which an LED, a protective diode and a current setting resistor are located, connected in series, and this whole chain is connected in parallel to a two-wire cable, and printed circuit boards with LEDs are placed in a heat-shrinkable transparent tube, with or without an adhesive layer it, and a lens can be installed on each LED to create a luminous flux of the desired light intensity and direction, also the LED and heat shrink tube can be used in different colors to obtain the desired lighting color.

Description

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к регулированию интенсивности освещения, и предназначено для создания длинных распределенных источников освещения с управлением яркостью свечения, например, для освещения клеток для содержания птиц и др., а также для управления удаленных от оператора источников освещения.The utility model relates to lighting engineering, namely to regulating the intensity of lighting, and is intended to create long distributed light sources with brightness control, for example, to illuminate cages for keeping birds, etc., as well as to control light sources remote from the operator.

Общей проблемой распределенного освещения является создание недорогой, долговечной, простой в обслуживании системы.A common problem with distributed lighting is the creation of an inexpensive, durable, easy-to-maintain system.

Общеизвестны распределительные системы освещения, например, ледяных катков для массового катания, теннисных кортов, городских парков и т.д.Distribution lighting systems are well known, for example, ice rinks for mass skating, tennis courts, city parks, etc.

Они достаточно просты, но обладают следующими ярко выраженными недостатками, а именно: малый срок служб ламп, т.к. в основном это лампы накаливания или люминесцентные, большая длина проводов питающего напряжения, малый КПД этих ламп, почти на возможность регулировки светового потока.They are quite simple, but have the following pronounced disadvantages, namely: the short life of the lamps, because these are mainly incandescent or fluorescent lamps, the large length of the supply voltage wires, the low efficiency of these lamps, almost the ability to adjust the luminous flux.

Широко известно устройство для управления яркостью освещения залов театров и софитов сцены, в которых для изменения, а также включения/выключения, применяются реостаты.It is widely known device for controlling the brightness of the lighting of the halls of theaters and spotlights of the stage, in which rheostats are used to change, as well as turn on / off.

Недостатки очевидны: нет дистанционного управления, при большой мощности источников света требуется соответственно и реостат высокой (большой) мощности, также низкий КПД реостата, так как избыток мощности реостат тратит впустую (на нагрев самого себя).The disadvantages are obvious: there is no remote control, with a high power of the light sources, a rheostat of high (large) power is required, as well as a low efficiency of the rheostat, since the rheostat is wasting excess power (for heating itself).

В настоящее время в мире происходит смещение акцента в пользу использования инновационных энергоэффективных технологий с новой стороны. Светодиодные технологии выступают в числе наиболее перспективных источников освещения. Причем, обладая множеством возможных сфер практического приложения (это мобильные телефоны, дисплеи, рекламные вывески и пр.), именно направление по использованию осветительных светодиодов развивается наиболее динамично. Удешевление светодиодных технологий позволяет заявить о масштабных переменах на светотехническом рынке изделий и технологий. Преимущество светодиодных источников света над традиционными: неоновыми, галогеновыми и люминесцентными заключается в следующем.Currently, the world is shifting the emphasis in favor of using innovative energy-efficient technologies from a new perspective. LED technologies are among the most promising lighting sources. Moreover, having many possible areas of a practical application (these are mobile phones, displays, advertising signs, etc.), it is the direction for the use of lighting LEDs that develops most dynamically. The reduction in the cost of LED technology allows us to announce large-scale changes in the lighting market for products and technologies. The advantage of LED light sources over traditional: neon, halogen and fluorescent is as follows.

Срок службы - до 70 тысяч часов, это эквивалентно 25 годам работы в режиме реального городского освещения. Это обусловлено отсутствием нити накала, благодаря нетепловой природе излучения света. Например, галогеновую лампу за этот срок придется заменить примерно 100 раз, а металлогалогеновую - 30. Высокая экономичность энергопотребления.Service life - up to 70 thousand hours, this is equivalent to 25 years of work in real city lighting. This is due to the absence of a filament, due to the non-thermal nature of light emission. For example, a halogen lamp will have to be replaced approximately 100 times during this period, and a metal halide one - 30. High energy efficiency.

Контрастность света светодиодов в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, тем самым обеспечивает значительно лучшую четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи 80-85) при, казалось бы, меньшей видимой яркости.The light contrast of LEDs is 400 times higher than the contrast of discharge lamps, thereby providing significantly better clarity of illuminated objects and color reproduction (color rendering index 80-85) with a seemingly lower visible brightness.

Показатель использования светового потока равен 100%, тогда как у стандартных уличных светильников - 60-75%.The luminous flux utilization rate is 100%, while standard streetlights have 60-75%.

Мощные светодиоды представляют собой точечные источники света с встроенной корректирующей оптикой, что обеспечивает идеальное формирование заданных диаграмм направленности светового потока (задача практически невыполнимая для других источников).Powerful LEDs are point sources of light with built-in corrective optics, which ensures the ideal formation of specified radiation patterns (the task is practically impossible for other sources).

Отсутствие вредного эффекта низкочастотных пульсаций (стробоскопического эффекта), свойственного люминесцентным и газоразрядным источникам света. Световой поток светодиодов постоянен, как и естественный свет солнца, что обеспечивает психологический комфорт.The absence of the harmful effect of low-frequency pulsations (stroboscopic effect) inherent in luminescent and gas-discharge light sources. The luminous flux of LEDs is constant, as is the natural light of the sun, which ensures psychological comfort.

Потребляемый ток светодиодного светильника равен 0,6-1,0 А, тогда как у светильника с газоразрядной лампой потребляемый ток 2,1 А, а пусковой 4,5 А. Светодиодные светильники (в отличие от светильников с газоразрядной лампой) обладают возможностью регулировки яркости за счет снижения питающего напряжения. СНиП 23-05-95 для экономии электроэнергии допускает в ночное время снижение уровня освещенности на 30-50%.The current consumption of a LED lamp is 0.6-1.0 A, while a lamp with a discharge lamp has a current consumption of 2.1 A and a starting current of 4.5 A. LED lamps (unlike lamps with a discharge lamp) have the ability to adjust the brightness by reducing the supply voltage. SNiP 23-05-95 to save electricity, allows at night a decrease in the level of illumination by 30-50%.

Дополнительным немаловажным преимуществом является мгновенное зажигание при подаче питающего напряжения и независимость работоспособности от низких температур окружающего воздуха.An additional important advantage is the instantaneous ignition when applying a supply voltage and the independence of performance from low ambient temperatures.

Известны преобразователи DC/N и N/DC фирмы «Интеграл», г.Минск, см. ж. «Компоненты и технологии» №9, 2010 г, стр.104, в котором удачно схемотехнически выполняется регулировка выходного напряжения с довольно высоким КПД до 84% и с выходным током 1,5 А. Преобразователь можно использовать для питания светодиодов - ПРОТОТИП, см. подробнее www.kit-e.ru.Known DC / N and N / DC converters of the company "Integral", Minsk, see. “Components and Technologies” No. 9, 2010, p. 104, in which the output voltage with a rather high efficiency up to 84% and with an output current of 1.5 A is successfully circuit-regulated. The converter can be used to power the LEDs - PROTOTYPE, see more details www.kit-e.ru.

Недостаток: хотя для регулировки Uвых применена интегральная микросхема, преобразователь требует большое количество навесных элементов: R, С и дроссели, которые очень значительно увеличивают габаритно-массовые характеристики преобразователя.Disadvantage: although an integrated microcircuit is used to adjust the Uout, the converter requires a large number of attachments: R, C and inductors, which greatly increase the overall mass characteristics of the converter.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение удобства в эксплуатации с одновременным понижением себестоимости системы и монтажа.The technical task of the utility model is to simplify the design and increase ease of use while reducing the cost of the system and installation.

Для решения поставленной задачи предлагается светодиодная распределительная система освещения, содержащая входную цепь переменного тока, источники питания и "n" блоков освещения на светодиодах, отличающаяся тем, что в нее введены блоки регулирования яркости и микроконтроллер с выходной шиной М со следующими соединениями: входная цепь переменного тока соединена с источниками питания, выходы которых соединены с вторыми входами блоков регулирования, первые входы которых соединены с выходной шиной М микроконтроллера, выходы блоков регулирования двухжильными кабелями соединены со светодиодными блоками, причем количество источников питания и блоков регулирования равно числу светодиодных блоков; конструктив размещения светодиодов содержит для каждого светодиода печатную плату, на которой размещен светодиод, защитный диод и регулировочный резистор, соединенные последовательно, а вся эта цепочка подсоединена параллельно к двухжильному кабелю, а сам кабель с цепочкой светодиодов помещен термоусаживаемую прозрачную трубку, причем на каждый светодиод может быть установлена линза для создания светового потока нужной силы света и направления.To solve this problem, an LED distribution lighting system is proposed that contains an AC input circuit, power supplies and "n" LED lighting units, characterized in that brightness control units and a microcontroller with an output bus M are introduced into it with the following connections: variable input circuit current is connected to power sources, the outputs of which are connected to the second inputs of the control units, the first inputs of which are connected to the output bus M of the microcontroller, the outputs of the control units two-wire cables are connected to LED blocks, the number of power supplies and control units being equal to the number of LED blocks; the LED placement construct contains for each LED a printed circuit board on which the LED, a protective diode and an adjustment resistor are connected in series, and this entire chain is connected in parallel to a two-core cable, and the cable with the LED chain is placed with a heat-shrinkable transparent tube, and each LED can a lens should be installed to create the luminous flux of the desired light intensity and direction.

На фиг.1 показана структурная электрическая схема системы, на которой изображено: 1 - шкаф питания и управления, 2 - микроконтроллер (МС), 3, 4, 5 "n" - преобразователи напряжения AC/DC, 6, 7 и 8 - блоки регулирования яркостью (БР), 9, 10 и 11 - блоки светодиодные; на фиг.2 показана конструкция размещения каждого отдельного светодиода относительно кабеля питания, на которой изображено: 12 - двухжильный кабель, 13 - светодиод (CD), 14 - электрорадиоэлементы ЭРЭ (последовательно соединенные с CD защитный диод и токозадающий резистор), 15 - термоусадная прозрачная трубка (с клеевым слоем при необходимости), 16 - печатная плата, М - магистраль (выходная шина).Figure 1 shows the structural electrical diagram of the system, which shows: 1 - power supply and control cabinet, 2 - microcontroller (MS), 3, 4, 5 "n" - voltage converters AC / DC, 6, 7 and 8 - blocks brightness control (BR), 9, 10 and 11 - LED blocks; figure 2 shows the design of the placement of each individual LED relative to the power cable, which shows: 12 - two-wire cable, 13 - LED (CD), 14 - electric radio electronic elements (in series connected to the CD protective diode and current-setting resistor), 15 - transparent shrink tube (with an adhesive layer if necessary), 16 - printed circuit board, M - trunk (output bus).

Система на фиг.1 имеет следующие соединения.The system of FIG. 1 has the following connections.

Входная шина переменного напряжения ~U соединена с входами преобразователей 3-5 AC/DC, выходы которых соединены со вторыми входами блоков (БР) 6-8, с первыми входами которых выходной шиной М соединен выход микроконтроллера (МС) 2. Выходы БР 6-8 соединены с блоками светодиодов 9-11 соответственно.The input AC bus ~ U is connected to the inputs of the 3-5 AC / DC converters, the outputs of which are connected to the second inputs of the units (BR) 6-8, with the first inputs of which the output bus M is connected to the output of the microcontroller (MS) 2. The outputs of the BR 6- 8 are connected to LED blocks 9-11, respectively.

Конструкция отдельно взятого CD (на фиг.2) имеет следующие соединения. Светодиод 13 и ЭРЭ 14 размещены на печатной плате 16, к которой подведены два конца двухжильного кабеля питания 12; на кабель 12, светодиод 13 и ЭРЭ 14 вместе с печатной платой 16 надета термоусадная прозрачная трубка 15.The design of a single CD (figure 2) has the following connections. The LED 13 and the ERE 14 are placed on the printed circuit board 16, to which the two ends of the two-wire power cable 12; the cable 12, the LED 13 and the ERE 14 together with the printed circuit board 16 wears a heat-shrink transparent tube 15.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Рассмотрим на примере птичника.Consider the example of a house.

Птичник имеет несколько отделений: инкубаторные, птенчиковые, молодежные и пр. Очевидно, что для каждого из них нужны свои параметры освещения, поэтому вся система содержит "n" блоков освещения 9-11 и соответственно "n" блоков 6-8 регулирования этим освещением и "n" блоков питания 3-5. Микроконтроллер 2 управляет яркостью светодиодных светильников (блоков 9-11) в двух режимах: централизованно от внешнего компьютера или автономно от внутреннего таймера. Также предусмотрено и ручное управление. Управление яркостью происходит посредством диммирования, которое реализуется в блоках регулирования 6-8, к которым подключены кабели 12, в них через необходимые промежутки находятся светодиодные светильники 13, которые размещаются в необходимых местах: над кормушками, поилками и т.д. для создания в них необходимой освещенности. Выходная шина М связывает выход МС2 с блоками регулирования 6-8 индивидуально т.е. с каждым адресно.The poultry house has several compartments: hatchery, chicks, youth, etc. Obviously, each of them needs its own lighting parameters, so the whole system contains "n" lighting units 9-11 and, accordingly, "n" blocks 6-8 for controlling this lighting and "n" power supplies 3-5. Microcontroller 2 controls the brightness of LED lamps (blocks 9-11) in two modes: centrally from an external computer or autonomously from an internal timer. Manual control is also provided. The brightness control is carried out by dimming, which is implemented in the control units 6-8, to which the cables 12 are connected, in them, at the necessary intervals, there are LED lights 13, which are located in the necessary places: above feeders, drinkers, etc. to create the necessary lighting in them. The output bus M connects the output of MC2 with control units 6-8 individually i.e. with each address.

Конструкция светодиодного светильника: состоит из печатной платы 16 на которой расположен светодиод 13, защитный диод и токозадающий выравнивающий резистор 14, с двух сторон к плате подсоединяется двухпроводной кабель 12. С наружи на печатную плату со светодиодом и часть кабеля, подходящая к плате надета прозрачная трубка 15 с клеевым слоем или без него длиной около 10 см. На светодиод 13 может быть установлена линза для создания потока нужного распределения силы света. Светодиод и термоусадную трубку можно использовать разных цветов для получения нужного цвета освещения.LED luminaire design: consists of a printed circuit board 16 on which the LED 13 is located, a protective diode and a current-setting equalizing resistor 14, a two-wire cable 12 is connected to the board from two sides. A transparent tube is worn on the printed circuit board with the LED and part of the cable that fits the board 15 with or without an adhesive layer about 10 cm long. A lens can be mounted on the LED 13 to create a stream of the desired light intensity distribution. LED and heat shrink tube can be used in different colors to obtain the desired color of lighting.

Claims

1. An LED lighting distribution system comprising an AC input circuit, power sources and “n” LED lighting units, characterized in that brightness control units and a microcontroller with an output bus M are inserted into it with the following connections: the AC input circuit is connected to power supplies, the outputs of which are connected to the second inputs of the control units, the first inputs of which are connected to the output bus M of the microcontroller, the outputs of the control units with two-core cables are connected to vetodiodnymi blocks, wherein the number of power sources and control units equal to the number of LED blocks.

2. The LED placement construct contains for each LED a printed circuit board on which an LED, a protective diode and a current-sensing resistor are connected in series, and this entire chain is connected in parallel to a two-core cable, and the printed circuit boards with LEDs are placed in a heat-shrinkable transparent tube, with an adhesive layer or without it, moreover, a lens can be installed on each LED to create a luminous flux of the desired light intensity and direction, also the LED and heat shrink tube can be used in different Councils to obtain a desired color of light.