Лампа світлодіодна з автономним джерелом живлення

Реферат: Лампа світлодіодна з автономним джерелом живлення містить основне джерело живлення з драйвером, розсіювач, джерело світла, автономне джерело живлення, терморезистори (ТР) з позитивним і негативним температурним коефіцієнтом опору (ТКО), проміжні реле (ПР), тепловідведення, вентилятор і металевий різьбовий цоколь. Автономне джерело живлення складається з генератора термоЕДС, який крізь контакти ПР7 і ТР8 з негативним ТКО зв'язаний з джерелом світла, яке зв'язане через контакти ПР3 і ТР4 з позитивним ТКО з основним джерелом живлення, яке з'єднане через металевий різьбовий цоколь з мережею змінного струму 220 В, 50 Гц. UA 70959 U (12) UA 70959 U UA 70959 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до освітлювального обладнання, зокрема до напівпровідникової світлотехніки, і може використовуватись майже в кожній галузі народного господарства. Відомо кілька ламп, виконаних на основі потужних світлодіодів [1]. Наприклад, лампа світлодіодна (ЛСД) E26-LED, компанії ROHM (Японія) та компанії Toshiba Lighting&Technology, ЛСД якої виконана на основі білих світлодіодів (СД) потужністю 8,7 Вт. Розглянемо прототип корисної моделі ЛСД E26-LED. Її потужність 7 Вт, кольорова температура 7000 К, аналог лампи розжарювання (ЛР) 40 Вт, світловий потік 521 лм, габаритні розміри: довжина ПО мм, діаметр 55 мм, вага 120 г, цоколь Е27. Вона складається з світлодіодного модуля (СДМ) з білими СД, розсіювача, блока живлення з драйвером, тепловідведення і корпусу з металевим різьбовим цоколем. Ця лампа наряду з багатьма перевагами має і недоліки. Основними з них є те, що вона має одне джерело живлення, що знижує її надійність, споживає відносно велику кількість електроенергії, має значні незворотні втрати теплової енергії, яка виділяється світлодіодами. У основу корисної моделі поставлена задача по створенню такої лампи світлодіодної (ЛСД), устрій і робота якої дозволяли б підвищити її надійність, значно зменшити споживання електроенергії і додатково використовувати тепло, яке виділяється світлодіодами. Поставлена задача вирішується тим, що ЛСД складається з двох джерел живлення, перше основне - зв'язане з мережею змінної напруги, друге - автономне, яке складається з генератора термоЕДС (ГТ-ЕДС) (де використовується ефект Зеєбека [2]), котрий працює на основі перетворення теплової енергії, яка виділяється потужними СД, в термоЕДС. ГТ-ЕДС крізь контакти проміжного реле (ПР) ПР7 і терморезистор (ТР) 7Р8 з негативним температурним коефіцієнтом опору (ТКО) зв'язаний з джерелом світла, яке сполучене через ПР3 і ГР4 з позитивним ТКО, з основним джерелом живлення, що з'єднане через металевий різьбовий цоколь з мережею змінної напруги 220 В, 50 Гц. Сумісним з прототипом [1] є основне джерело живлення з драйвером, джерело світла із потужних світлодіодів, розсіювач, тепловідведення і корпус з металевим різьбовим цоколем. На кресленні зображені: загальний вид ЛСД (фіг. 1), переріз по А-А (фіг. 2), вид за стрілкою А (фіг. 3), блок-схема ЛСД (фіг. 4). Запропонована лампа (фіг. 1-4) містить: 1 - джерело живлення AC/DC/DC, 220/12/4 В, 6 Вт з драйвером; 2 - контакт ПР3 проміжного реле ПР3, що замикається; 3 - проміжне реле ПР3, 4 терморезистор ТР4 з позитивним ТКО, Тmах=90 °C; 5 - джерело світла - модуль із потужних білих світлодіодів 3 × 1 Вт, 3,5 В; 6 - контакт ΠΡ7 проміжного реле ΠΡ7, що замикається; 7 - проміжне реле ПР7; 8 - терморезистор TP8 з негативним ТКО, Тmах=90 °C (терморезистори ТР4 і ТР8 розташовуються в першому шарі термогенератора під світлодіодним модулем); 9 - автономне джерело живлення - генератор термоЕДС потужністю 4,0 Вт, струмом 1,02 А, напругою 4,0 В, що складається з двох підключених паралельно термогенераторних модулів TGM-287-1,0-1,3, напруга 4,0 В, струм 0,51 А, потужність 2,0 Вт, габарити 40 × 40 × 3,6 мм [3]; 10 тепловідведення (радіатор), виконане з теплопровідної кераміки; 11 - мінівентилятор DL-42, DC 12 В, 0,12 А; 12 - розсіювач із прозорого антивандального полікарбонату; 13 - металевий різьбовий цоколь Е27. Потужність ЛСД дорівнює 3,0 Вт, напруга 3,5 В, DC, світловий потік приблизно 300 лм, що відповідає лампі розжарювання ~30 Вт. Габарити ЛСД невеликі: довжина 110 мм, діаметр 55 мм, вона вільно може розташовуватись в світильниках для ЛР потужністю 40 або 60 Вт. Працює лампа світлодіодна наступним чином (фіг. 1-4). Напруга 220 В, 50 Гц підводиться крізь цоколь 13 до джерела живлення 1, від якого через контакт ПР3 живляться світлодіоди 5. При кімнатній температурі ТР4 практично "відкритий", тому що його опір дорівнює приблизно 20 Ом. В зв'язку з цим ПР3 включене і контакт ПР3 замкнений, блок 5 отримує живлення і світлодіоди починають світитись білим світлом. Одночасно, при 5 кімнатній температурі ТР8 буде "закритий", тобто буде мати великий опір приблизно 10 Ом і ΠΡ7 не ввімкнеться і контакт ΠΡ7 буде розімкнений. В процесі роботи світлодіоди 5 виділяють рясну кількість теплової енергії, яка підігріває ТР4 і ТР8 і генератор термоЕДС. При температурі близько 70 °C і більше термогенератор починає виробляти електричну енергію з ΕДС 4,0 В. При 5 цій температурі стрибкоподібно збільшується опір ТР4 до 10 Ом і він "закривається", контакт ПР3 розмикається, а ТР8 - "відкриється", тобто його опір зменшиться до десятків Ом, контакт ΠΡ7 замикається. Таким чином, основне джерело електричної енергії 1 буде вимкнене, а автономне - ввімкнене. Світлодіоди в цьому випадку будуть отримувати енергію від автономного джерела живлення 9. Це перемикання відбувається практично миттєво, що непомітно для людського ока. При температурі ~70 °C вмикається джерело 1, а при температурі більш 90 °C - воно вимикається і вмикається джерело 9 і т.д. Відбувається періодичний процес "включення відключення" джерел живлення з коефіцієнтом включення Кв  0,5. При цьому споживання 1 UA 70959 U 5 10 енергії ЛСД з мережі змінного струму зменшиться приблизно в 2 рази, збільшиться її надійність, тому що вона буде живиться від двох джерел, а віддача тепла в навколишнє середовище зменшиться, що сприятливо позначиться на мікрокліматі Землі, тому що в майбутньому таких установок будуть мільйони. Джерела інформації: при експертизі: 1. Хартмут Пошманн. Светодиодные лампы на пути к массовому рынку. / X. Пошманн, перевод Андрей Новиков // Полупроводниковая светотехника, 2010. - №6. - С. 4-8 (прототип). 2. Шостаковский П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // Компоненты и технологии. 2010. - №12. - С. 131-138. 3. Каталог термогенераторных модулей компании "Криотерм", С.-Пб., 2010 (http://www.kryotherm.ru). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Лампа світлодіодна з автономним джерелом живлення, що містить основне джерело живлення з драйвером, розсіювач, джерело світла, автономне джерело живлення, терморезистори (ТР) з позитивним і негативним температурним коефіцієнтом опору (ТКО), проміжні реле (ПР), тепловідведення, вентилятор і металевий різьбовий цоколь, яка відрізняється тим, що автономне джерело живлення складається з генератора термоЕДС, який крізь контакти ПР 7 і ТР8 з негативним ТКО зв'язаний з джерелом світла, яке зв'язане через контакти ПР3 і ТР4 з позитивним ТКО з основним джерелом живлення, яке з'єднане через металевий різьбовий цоколь з мережею змінного струму 220 В, 50 Гц. 2 UA 70959 U 3 UA 70959 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4