WO2018013005A1

WO2018013005A1 - Светодиодная система освещения

Info

Publication number: WO2018013005A1
Application number: PCT/RU2017/000469
Authority: WO
Inventors: Юрий Борисович СОКОЛОВ; Михаил Викторович СТРЕЛЬНИКОВ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2019-01-15

Abstract

Светодиодная система освещения содержит анализатор наличия сетевого напряжения со схемой задержки, контактор, выпрямитель сетевого напряжения; активный стабилизатор тока и группы осветителей, соединенных параллельно, в которых светодиоды включены последовательно между собой и с источником тока и выпрямителем, аккумулятор и зарядное устройство, включаемое по сигналу от анализатора сети. Аккумулятор соединен с преобразователем напряжения, включаемого от датчика сетевого напряжения. Выход преобразователя через первый переключатель подключен к выводам выпрямителя. Активный стабилизатор тока имеет вход димминга, по которому с помощью второго переключателя устанавливают рабочий ток в общей цепи системы. С помощью третьего переключателя устанавливают уровень тока при димминге, с помощью четвертого переключателя - уровень тока для аварийного освещения. С помощью шестого и пятого переключателей устанавливают режим - рабочий - димминг. Осветители содержат только светодиоды. Питание осветителей в рабочем режиме, при диммировании и при аварийном освещении осуществляется по двум проводам. Предусмотрена предустановка и регулировка рабочего тока светодиодов в системе, тока при димминге и тока светодиодов при аварийном режиме работы.

Description

Светодиодная система освещения

Существующее положение

В состав любых светодиодных осветителей входит источник питания, 5 устройства осуществления димминга, иногда устройства аварийного

освещения и др. устройства. Все устройства, которые входят в состав осветителей, кроме светодиодов (в настоящее время имеющих весьма высокую надежность и длительный срок службы) имеют, как правило, значительно более низкую надежность и срок службы (особенно источники ю питания), что ограничивает длительность работы осветителей в целом. Кроме того, замена осветителей связана со значительной трудоемкостью, требует специальных подъёмных средств и т.д., что увеличивает эксплуатационные затраты.

Самое лучшее решение - это когда в корпусе осветителей имеются 15 только светодиоды и, в крайнем случае, светодиоды и их эквиваленты,

позволяющие осветителю работать при выходе из строя одного или

нескольких светодиодов. В этом случае на осветители можно было бы давать гарантию 7...10 лет без особого риска. В этом случае стоимость самого осветителя была бы существенно ниже.

20

Предлагаемое техническое решение

В настоящем изобретении описана система светодиодного освещения, которая включает в себя серию одиночных осветителей в неограниченном количестве, которые питаются от сети переменного тока через специальный 25 блок управления, обеспечивающий работу N осветителей со стабильным

световым потоком, димминг, аварийное освещение и, если необходимо, программную работу осветителей по заданной программе во времени и все это по двум проводам.

На рис. 1 представлен пример схемы системы освещения, в которой зо питание осветителей производится по двухпроводной схеме, все осветители включены параллельно, а в корпусе каждого осветителя имеются только светодиоды (иногда с параллельным включением PLED или аналогичной схемы шунтирования свето диодов в случае их отказа). Показана схема питания от трехфазной сети, включающая в себя трехфазный выпрямитель 1 , активный источник тока 2, включенный согласно и последовательно с выпрямителем 1 и осветителями 3, которые включены параллельно а внутри каждого осветителя светодиоды включены последовательно. Переключатель П6 выбирает режим рабочий - димминг. Переключатель П2 изначально устанавливает рабочий ток всех осветителей, подключенных к системе и может устанавливаться вручную при монтаже системы. Переключатель ПЗ (может быть переменный резистор) определяет уровень снижения освещения при диммировании, а переключатель П 4 определяет уровень освещенности при аварийном режиме, при этом задействование переключателя П4

производится сигналом при включении аварийного режима от

преобразователя 4 выключателем П5. Переключатель Ш автоматически подключает преобразователь 4 к светодиодам (через источник тока 2, при этом выходное напряжение преобразователя должно примерно

соответствовать номинальному напряжению сети. Преобразователь 4 питается от напряжения аккумулятора 6 (12v) или др., а сигнал D его включения идет с устройства 8, когда пропадает напряжение сети. Зарядное устройство 5 питается от выпрямленного напряжения и прекращает свою работу при поступлении сигнала Е о пропадании сетевого напряжения. В цепь питания светодиодов может быть включено УЗО (7). Провода 0 идут к осветителям, а изоляция в устройствах 5, 4 и в выходных проводах должна выдерживать напряжение 5кВ относительно корпуса, если аккумулятор и эти устройства вне изолированного силового шкафа. Устройство включения 8 системы работает следующим образом: при включении рубильника (Р) датчик определяет наличие напряжения сети и включается контактор с задержкой во времени, подающий напряжение на всю схему, контакты Ш разомкнуты. Сигнал D соответствует выключенному состоянию преобразователя 4. Сигнал Е включает цепь заряда аккумулятора. При пропадании сетевого напряжения, сигнал D включает преобразователь 4 и Ш, а сигнал Е выключает схему заряда 5 аккумулятора 6 контактор К размыкается. При появлении сетевого напряжения появляется сигнал Е и пропадает сигнал D, выключается преобразователь, размыкаются контакты Ш и затем включается контактор К, подающий напряжение сети на всю схему. Все устройства за исключением аккумулятора помещаются в изолированный пластмассовый корпус с блокировкой с входными клеммами сети (3 провода) и 2-мя выходными проводами в двойной изоляции к первому осветителю или к нескольким первым осветителям и два провода к аккумулятору. Если аккумулятор и устройства 4,5 поместить в

изолированном шкафу, то изолировать зарядное устройство 5 и

преобразователь 4 нет необходимости. В каждом осветителе можно поставить 2 вида защиты:

- защитный диод на 650В

- источник тока на ток более чем ток в рабочем режиме.

Преимущества изобретения

Настоящее изобретение позволяет производить

включение/выключение, димминг, аварийное включение серии осветителей, при этом питание всех осветителей производится по двум проводам, а в каждом осветителе не содержится схем управления, а установлены только светодиоды и их защита, что позволяет гарантировать работу осветителей в течение 7...10 лет в зависимости от типа свето диодов. Эффективность системы питания может быть более 0,9 в зависимости от диапазона

нестабильности сетевого напряжения. В данном решении не возможен разбаланс фаз сетевого напряжения. В схеме предусмотрена

предварительная установка рабочего тока, в зависимости от количества осветителей, установка тока при димминге, а также тока осветителей при аварийном освещении. Преимуществом также является то, что при аварийном освещении задействованы все осветители без дополнительных затрат на эту реализацию. Обеспечение аварийного питания осветителей не требует включения тяжелых аккумуляторов с зарядными устройствами в состав осветителей, которые находятся на высоте, а время работы мощного аккумулятора ничем не ограничено, ввиду того, что он находится вблизи силового шкафа (или в шкафу), в то же время замена аккумуляторов в работающих осветителях на потолке представляет значительную трудность.

Применение повышенного напряжения позволяет снизить сечение питающих проводов и уменьшает потери при освещении больших

пространств.

Указанная схема позволяет оперативно изменять максимальную мощность осветителей (в пределах запаса по светодиодам) компенсируя тем самым падение освещенности через годы эксплуатации. Эта функция может быть запрограммирована, что в обычных устройствах возможно только при наличии wireless управления, при применении PLC модемов в каждом осветителе или при дополнительных проводных соединениях. Данная схема даёт очень серьезную экономию при покупке и эксплуатации.

Следует иметь в виду, что такая схема пригодна при наличии

множества параллельных ветвей, т.к. при выходе из строя одного или нескольких осветителей, ток в остальных осветителях увеличивается

_{А т} Inom „ _{т т} примерно на величину ΔΙ =— ; где п - число параллельных ветвей. Но, поскольку светильники отличаются по напряжению ввиду разброса светодиодов, без защиты некоторые осветители могут также стать

неисправными. Для того чтобы при выходе из строя нескольких осветителей не вышли из строя оставшиеся осветители, в каждом из них установлена защита в виде источника тока на ток несколько больший максимального рабочего. При малом числе осветителей, дополнительный источник тока обязательно должен быть установлен в каждый осветитель. Светодиоды в данной системе желательно иметь с малым разбросом по напряжению. Поскольку осветители обычно имеют мощность 30...40 Вт, а источник тока защиты в осветителе должен погасить разбаланс по напряжению, что обычно составляет меньше 10%, то источник тока может быть пассивным и очень простым т.к. на нем рассевается малая мощность. Если внутри осветителя один светодиод выйдет из строя на закорот, то разбаланс вообще будет незначительным 0,5...1%, т.к. в осветителе более lOOLEDs.

Claims

ФОРМУЛА

1. Светодиодная система освещения, включающая в себя анализатор наличия сетевого напряжения со схемой задержки, контактор, выпрямитель сетевого напряжения, активный стабилизатор тока и группы осветителей, в которых светодиоды включены последовательно между собой и с

источником тока и выпрямителем, при этом сами осветители соединены параллельно, аккумулятор и зарядное устройство, включаемое по сигналу от анализатора сети, при этом аккумулятор соединен с преобразователем напряжения, включаемого от датчика сетевого напряжения, который вырабатывает напряжение эквивалентное напряжению после выпрямителя, выход преобразователя через первый переключатель подключается к клеммам выпрямителя, активный стабилизатор тока имеет вход димминга, по которому с помощью второго переключателя может быть установлен рабочий ток в общей цепи системы, с помощью третьего переключателя устанавливается уровень тока при димминге, а с помощью четвертого переключателя устанавливается уровень тока для аварийного освещения, (при включении пятого выключателя) шестой переключатель устанавливает режим - рабочий - димминг, отличающаяся тем, что в состав осветителей входят только светодиоды, а питание осветителей в нормальном режиме работы, при диммировании и при аварийном освещении производится только по двум проводам и каждый осветитель не содержит аккумулятора и каких либо управляющих схем, предусмотрена предустановка и регулировка рабочего тока светодиодов в системе, тока при димминге и тока

светодиодов при аварийном режиме работы, а время работы в этом режиме ограничено только аккумулятором, предусмотрена коррекция увеличения мощности осветителей со временем наработки в пределах мощности светодиодов.

2. Светодиодная система освещения по п.1, отличающаяся тем, что все переключатели выполнены электронными. б

3. Светодиодная система освещения по п.п. 1,2, отличающаяся тем, что задействована программа управления освещением (уровнем светового потока во всех режимах работы) в зависимости от времени суток и от времени наработки осветителей, а также от уровня освещенности на объекте.

4. Светодиодная система освещения по п.п. 1,2,3, , отличающаяся тем, что вместо одного активного источника тока в шкафу могут быть применены самостоятельные источники тока в осветителях, мощность которых зависит от заданной нестабильности сетевого напряжения и в обычных условиях составляет 20% от мощности осветителя, при этом функции димминга и аварийного освещения при двухпроводной системе питания не реализуются.

5. Светодиодная система по п. 1,2,3, , отличающаяся тем, что с целью дополнительной защиты светодиодов, в каждый осветитель устанавливается маломощный источник тока с установкой тока превышающего рабочий ток в номинальном режиме.