[go: up one dir, main page]

RU168569U1 - LED light source powered by an unstable three-phase AC network - Google Patents

LED light source powered by an unstable three-phase AC network Download PDF

Info

Publication number
RU168569U1
RU168569U1 RU2016119016U RU2016119016U RU168569U1 RU 168569 U1 RU168569 U1 RU 168569U1 RU 2016119016 U RU2016119016 U RU 2016119016U RU 2016119016 U RU2016119016 U RU 2016119016U RU 168569 U1 RU168569 U1 RU 168569U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
source
phase
network
series
Prior art date
Application number
RU2016119016U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Борисович Соколов
Original Assignee
Юрий Борисович Соколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Борисович Соколов filed Critical Юрий Борисович Соколов
Priority to RU2016119016U priority Critical patent/RU168569U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU168569U1 publication Critical patent/RU168569U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B44/00Circuit arrangements for operating electroluminescent light sources

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Светодиодный источник освещения с питанием от нестабильной трехфазной сети переменного тока относится к светотехнике и предназначен для использования в составе светодиодных осветительных устройств, работающих от нестабильной трехфазной сети переменного тока. Техническими и экономическими результатами заявленного решения являются существенное снижение стоимости, повышение надежности, снижение веса и габаритов драйверов светодиодных осветителей, а также повышение их эффективности. Источник освещения на светодиодах включает выпрямитель трехфазного напряжения (первый источник напряжения), второй адаптивный источник напряжения, датчик напряжения первого источника напряжения, группу последовательно соединенных светодиодов с пассивным источником тока, первый и второй источники напряжения соединены согласовано и последовательно, а в их суммарное напряжение включена группа светодиодов, последовательно соединенных с пассивным источником тока, при этом напряжение адаптивного (второго) источника напряжения управляется датчиком напряжения первого источника напряжения таким образом, что суммарное напряжение обоих источников напряжения всегда постоянно и зависит от диапазона нестабильности сети переменного тока и напряжения на адаптивном источнике напряжения. 3 ил.An LED lighting source powered by an unstable three-phase AC network refers to lighting engineering and is intended for use as part of LED lighting devices operating from an unstable three-phase AC network. The technical and economic results of the claimed solution are a significant reduction in cost, increased reliability, reduced weight and dimensions of drivers for LED illuminators, as well as increased efficiency. The LED lighting source includes a three-phase voltage rectifier (first voltage source), a second adaptive voltage source, a voltage sensor of the first voltage source, a group of series-connected LEDs with a passive current source, the first and second voltage sources are connected in series and sequentially, and their total voltage is included a group of LEDs connected in series with a passive current source, while the voltage of the adaptive (second) voltage source is controlled Xia sensor first voltage source so that the total voltage of the two voltage sources is always constant and depends on the range of instability and AC voltage on an adaptive voltage source. 3 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Решение относится к светотехнике и предназначено для использования в составе мощных профессиональных осветителей на светодиодах.The solution relates to lighting engineering and is intended for use as part of powerful professional LED illuminators.

Уровень техникиState of the art

Основное решение светодиодных осветительных систем - это типовой источник питания с преобразованием частоты, который вырабатывает стабилизированный ток для питания светодиодов, а напряжение на выводах этого источника питания соответствует суммарному напряжению на светодиодах и, как правило, с точки зрения безопасности имеет низкое значение от 12 В до 120 В и только в отдельных случаях выше. В то же время, если необходимы высокие интенсивности света (большая мощность) осветителей, которые применяются в профессиональной технике (мощные High Bay, для кранов, высоких помещений, мощные прожекторы для освещения больших площадей (стадионов, аэродромных площадей и т.д.)), то такие решения не оправданы, поскольку низкая надежность источников питания, ввиду наличия в них электролитических конденсаторов, высокая стоимость, большие вес и габариты сдерживают развитие светодиодного освещения во многих отраслях. Далее, при больших мощностях и низких выходных напряжениях резко вырастают необходимые токи для реализации мощных осветителей, а большие токи препятствуют передаче энергии на расстояние, поскольку возрастают потери в проводах. Так, при освещении стадионов прожектора, как правило, находятся в значительном удалении от шкафов с источниками питания и устанавливаются на места с помощью альпинистов. В таких устройствах от источника до прожектора, как правило, идут два провода с напряжением 700 В, т.к. мощность прожекторов бывает от 700 до 2000 Вт. Также в настоящее время в инновационном светодиодном освещении уже начали применять напряжение постоянного тока высокого уровня (более 700…800 В). Иначе говоря, для проектирования освещения высокой мощности, особенно для тех устройств, которые находятся в недоступных местах (вышки, башни, столбы внешнего освещения, фонари высоких промышленных зданий, прожектора и т.д.) вполне приемлемо применение повышенных напряжений и даже источников питания, неизолированных от промышленной сети.The main solution of LED lighting systems is a typical frequency-conversion power supply that generates a stabilized current to power the LEDs, and the voltage at the terminals of this power supply corresponds to the total voltage on the LEDs and, as a rule, has a low value from 12 V to 120 V and only in some cases higher. At the same time, if high light intensities (high power) are needed for illuminators that are used in professional technology (powerful High Bay, for cranes, high rooms, powerful floodlights for lighting large areas (stadiums, airfield areas, etc.)) , then such solutions are not justified, since the low reliability of power sources, due to the presence of electrolytic capacitors in them, high cost, large weight and dimensions hinder the development of LED lighting in many industries. Further, at high capacities and low output voltages, the necessary currents sharply increase for the implementation of powerful illuminators, and large currents impede the transmission of energy over a distance, since losses in the wires increase. So, when lighting stadiums, spotlights are usually located at a considerable distance from the cabinets with power sources and are installed in places with the help of climbers. In such devices, as a rule, two wires with a voltage of 700 V go from the source to the searchlight, because the power of the spotlights is from 700 to 2000 watts. Also, at present, in the innovative LED lighting, a high level DC voltage has already begun to be applied (more than 700 ... 800 V). In other words, for the design of high-power lighting, especially for those devices that are in inaccessible places (towers, towers, pillars of external lighting, lights of high industrial buildings, spotlights, etc.), the use of increased voltages and even power sources is quite acceptable, uninsulated from the industrial network.

Техническими и экономическими результатами заявленного решения являются существенное снижение стоимости, повышение надежности, снижение веса и габаритов драйверов светодиодных осветителей, а также повышение их эффективности на 3…4,9% по отношению к лучшим драйверам, известным в настоящее время.The technical and economic results of the claimed solution are a significant reduction in cost, increased reliability, reduced weight and dimensions of drivers for LED illuminators, as well as an increase in their efficiency by 3 ... 4.9% with respect to the best drivers currently known.

Раскрытие решенияDecision Disclosure

Заявленное решение может быть охарактеризовано следующей совокупностью признаков.The claimed solution can be characterized by the following set of features.

Источник освещения на светодиодах, включающий в себя выпрямитель трехфазного напряжения (первый источник напряжения), второй адаптивный источник напряжения, датчик напряжения первого источника напряжения, группу последовательно соединенных светодиодов с пассивным источником тока, отличающийся тем, что первый и второй источники напряжения включены согласно и последовательно, и в их суммарное напряжение включена группа светодиодов, последовательно соединенных с пассивным источником тока, а напряжение адаптивного (второго) источника напряжения управляется датчиком напряжения первого источника напряжения таким образом, что суммарное напряжение обоих источников напряжения всегда постоянно и зависит от диапазона нестабильности сети переменного тока и напряжения на адаптивном источнике напряжения.A LED lighting source including a three-phase voltage rectifier (first voltage source), a second adaptive voltage source, a voltage sensor of a first voltage source, a group of series-connected LEDs with a passive current source, characterized in that the first and second voltage sources are connected in accordance with and in series , and their total voltage includes a group of LEDs connected in series with a passive current source, and the voltage of the adaptive (second) source is voltage is controlled by the voltage sensor of the first voltage source so that the total voltage of both voltage sources is always constant and depends on the range of instability of the AC network and voltage on the adaptive voltage source.

Основой для создания драйверов высокого напряжения является 6-диодный выпрямитель трехфазной сети переменного тока, который в номинале дает 540…560 В (220…230 V) пикового напряжения с пульсациями порядка 5-6% без всяких конденсаторов. Однако нестабильность промышленной сети может быть более ±10% и поэтому следует принять некоторые меры для устранения влияния этой нестабильности на световые характеристики осветителя.The basis for creating high-voltage drivers is a 6-diode rectifier of a three-phase AC network, which in nominal value gives 540 ... 560 V (220 ... 230 V) peak voltage with ripples of about 5-6% without any capacitors. However, the instability of the industrial network can be more than ± 10% and therefore some measures should be taken to eliminate the influence of this instability on the light characteristics of the illuminator.

На фиг. 1 показана схема питания светодиодов от двух источников напряжения с управлением от датчика напряжения, на которой:In FIG. 1 shows the power supply circuit of LEDs from two voltage sources controlled by a voltage sensor, on which:

U1 - основной источник напряжения нестабилизированный (это выпрямленное напряжение трехфазной сети, в случае трехфазной сети, диапазон напряжений от 486 В до 594 В);U 1 - the main voltage source is unstabilized (this is the rectified voltage of a three-phase network, in the case of a three-phase network, the voltage range is from 486 V to 594 V);

U2 - это постоянное напряжение от адаптивного источника питания ИПАД;U 2 is a constant voltage from an adaptive IPAD power source;

ИПАД - источник напряжения адаптивный;IPAD - adaptive voltage source;

D.T. - датчик управляющего сигнала на управление ИПАД;D.T. - a control signal sensor for IPAD control;

С - выходная емкость ИПАД;C is the output capacity of the IPAD;

D1 - Dn - светодиоды;D 1 - Dn - LEDs;

I1 - источник тока (пассивный).I 1 - current source (passive).

Источники питания включены последовательно и в их суммарное напряжение включены светодиоды последовательно с источником тока. Управление адаптивным источником напряжения производится от датчика напряжения Д.Т. с выпрямителя трехфазной сети. Чем больше напряжение с выпрямителя, тем меньше напряжение на ИПАД и наоборот. При нестабильности сети ±10% напряжение после выпрямителя будет в пределах ~ 485 В…595 В. Если принять минимальное напряжение на ИПАД равным 20 В, то диапазон напряжений, который будет на ИПАД 595-485=110 В, т.есть от 20 до 130 В, а общее напряжение всегда будет равно 615 В. В это напряжение и будут включены светодиоды с источником тока I1. Если необходимый ток для светодиодов принять равным 0,7 А, то общая мощность драйвера будет Робщ.=615×0,7=430,5 Вт. Мощность, отбираемая от трехфазной сети, будет в пределахPower supplies are connected in series and LEDs are connected in series with the current source in their total voltage. The adaptive voltage source is controlled from a voltage sensor D.T. with a rectifier three-phase network. The higher the voltage from the rectifier, the lower the voltage on the IPAD and vice versa. If the network instability is ± 10%, the voltage after the rectifier will be in the range of ~ 485 V ... 595 V. If we take the minimum voltage on the IPAD equal to 20 V, then the voltage range that will be on the IPAD 595-485 = 110 V, i.e. from 20 to 130 V, and the total voltage will always be 615 V. The LEDs with the current source I 1 will be turned on to this voltage. If the required current for the LEDs is assumed to be 0.7 A, then the total driver power will be Roc. = 615 × 0.7 = 430.5 W. The power taken from the three-phase network will be within

от 485 В×0,7 А=339,5 Втfrom 485 V × 0.7 A = 339.5 W

до 595 В×0,7 А=416,5 Вт.up to 595 V × 0.7 A = 416.5 watts.

Мощность ИПАД будет в пределахIPAD power will be within

от 20 В×0,7 А=14 Втfrom 20 V × 0.7 A = 14 W

до 130 В×0,7А=91 Вт, т.е. мощность ИПАД составляет только 21% от общей мощности всего драйвера.up to 130 V × 0.7A = 91 W, i.e. IPAD power is only 21% of the total power of the entire driver.

На фиг. 2 приведена аналогичная схема драйвера, но обратная связь на управление ИПАД взята с источника тока, что имеет существенные преимущества по отношению к предыдущей схеме. Поддерживается минимально допустимое напряжение на источнике тока, что позволяет достичь максимальной эффективности (максимального КПД). Одновременно достигается автоматическая компенсация разброса напряжений на светодиодах, которые неизбежны даже для одной партии и уж тем более для светодиодов из разных партий.In FIG. Figure 2 shows a similar driver circuit, but the feedback on the IPAD control is taken from the current source, which has significant advantages compared to the previous circuit. The minimum allowable voltage at the current source is supported, which allows to achieve maximum efficiency (maximum efficiency). At the same time, automatic compensation of the voltage spread across the LEDs is achieved, which is inevitable even for one party, and even more so for LEDs from different parties.

На фиг. 3 показана схема драйвера с активным источником тока, питающимся от однофазной сети переменного тока, на котором:In FIG. 3 shows a driver circuit with an active current source, powered by a single-phase AC network, on which:

U1 - выпрямленное напряжение трехфазной сети;U 1 - rectified voltage of a three-phase network;

U2 - напряжение на выходных клеммах активного источника тока;U 2 - voltage at the output terminals of the active current source;

3 - активный источник тока с питанием от однофазной сети переменного тока;3 - active current source powered by a single-phase alternating current network;

4 - группа светодиодов.4 - a group of LEDs.

В качестве ИПАД применен стандартный активный источник тока, питающийся от однофазной, трехфазной сети или от выпрямленного напряжения трехфазной сети. Активный источник тока - это источник тока, имеющий независимое питание. Если КПД источника тока η1=0,92 при мощности 91 Вт (самый худший вариант), то общее КПД драйвера будет

Figure 00000001
As an IPAD, a standard active current source is used, powered from a single-phase, three-phase network or from a rectified voltage of a three-phase network. An active current source is a current source that is independently powered. If the efficiency of the current source is η 1 = 0.92 at a power of 91 W (the worst case scenario), then the overall efficiency of the driver will be
Figure 00000001

В номинальной рабочей точке (при номинальном напряжении) мощность источника тока будет 38,5 Вт при КПД ~ 0,9, тогда КПД драйвера будетAt the rated operating point (at rated voltage), the power of the current source will be 38.5 W with an efficiency of ~ 0.9, then the driver's efficiency will be

Figure 00000002
Figure 00000002

Лучшие показатели для стандартного драйвера на 430 Вт могут быть порядка 0,95, т.е. выигрыш составляет более 4,0% без учета падения мощности на выпрямительном мосте. Поскольку нагрузкой драйвера являются светодиоды, что можно считать активной нагрузкой, коэффициент мощности также будет близок к единице (даже если фактор мощности PF=0,97 для источника тока, то при общей мощности 430 Вт он будет близок к единице). Гармонические составляющие будут определяться только источником тока, которые при его номинальной мощности 38,5 Вт ниже требований стандарта, а для мощности 430 Вт они будут ничтожными. Есть еще одно преимущество предложенных схем - не нужно балансировать фазы, поскольку основная мощность, потребляемая драйвером, автоматически сбалансирована, а если питание источника тока будет выполнено от выпрямленного напряжения трехфазной сети, то реализуется 100% балансировка нагрузки на фазы.The best performance for a standard 430 W driver can be on the order of 0.95, i.e. the gain is more than 4.0%, excluding the drop in power on the rectifier bridge. Since the driver load is LEDs, which can be considered an active load, the power factor will also be close to unity (even if the power factor PF = 0.97 for the current source, then with a total power of 430 W it will be close to unity). Harmonic components will be determined only by the current source, which at its rated power of 38.5 W is lower than the requirements of the standard, and for a power of 430 W they will be negligible. There is another advantage of the proposed schemes - there is no need to balance the phases, since the main power consumed by the driver is automatically balanced, and if the power source is supplied from the rectified voltage of a three-phase network, then 100% load balancing for the phases is implemented.

Источник освещения на светодиодах, включающий в себя трехфазный выпрямитель, подключенный к трехфазной сети переменного тока, дополнительного источника питания, включенного последовательно с напряжением трехфазного выпрямителя, и в их общее напряжение включена группа последовательно соединенных светодиодов. Если дополнительный источник является источником напряжения, то он должен быть адаптивным к изменениям напряжения на выпрямителе и последовательно с светодиодами включается пассивный источник тока. Если дополнительный источник сам является активным источником тока, то дополнительный источник тока не устанавливается.The LED lighting source, which includes a three-phase rectifier connected to a three-phase AC network, an additional power source connected in series with the voltage of the three-phase rectifier, and a group of series-connected LEDs is included in their total voltage. If the additional source is a voltage source, then it must be adaptive to changes in voltage on the rectifier and a passive current source is switched on in series with the LEDs. If the additional source itself is an active current source, then the additional current source is not installed.

Claims (1)

Светодиодный источник освещения с питанием от нестабильной трехфазной сети переменного тока, включающий выпрямитель трехфазного напряжения - первый источник напряжения, второй адаптивный источник напряжения, датчик напряжения первого источника напряжения, группу последовательно соединенных светодиодов с источником тока, отличающийся тем, что первый и второй источники напряжения включены согласно и последовательно, и в их суммарное напряжение включена группа светодиодов, последовательно соединенных с источником тока, а напряжение адаптивного источника напряжения управляется датчиком напряжения первого источника напряжения таким образом, что суммарное напряжение обоих источников напряжения всегда постоянно и зависит от диапазона нестабильности сети переменного тока и напряжения на адаптивном источнике напряжения.An LED light source powered by an unstable three-phase AC network, including a three-phase voltage rectifier — a first voltage source, a second adaptive voltage source, a voltage sensor of a first voltage source, a group of series-connected LEDs with a current source, characterized in that the first and second voltage sources are turned on according to both series and their total voltage, a group of LEDs is connected in series with a current source, and voltage a The adaptive voltage source is controlled by the voltage sensor of the first voltage source so that the total voltage of both voltage sources is always constant and depends on the instability range of the AC network and the voltage on the adaptive voltage source.
RU2016119016U 2016-05-17 2016-05-17 LED light source powered by an unstable three-phase AC network RU168569U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119016U RU168569U1 (en) 2016-05-17 2016-05-17 LED light source powered by an unstable three-phase AC network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119016U RU168569U1 (en) 2016-05-17 2016-05-17 LED light source powered by an unstable three-phase AC network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU168569U1 true RU168569U1 (en) 2017-02-09

Family

ID=58451092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119016U RU168569U1 (en) 2016-05-17 2016-05-17 LED light source powered by an unstable three-phase AC network

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU168569U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196231U1 (en) * 2019-09-13 2020-02-21 Юрий Борисович Соколов ISOLATED SECONDARY POWER SUPPLY WITH ADDITIONAL SUPPLY
US10938316B2 (en) 2016-05-17 2021-03-02 Yuriy Borisovich Sokolov LED light source powered by an unstable three-phase AC network
US10938295B2 (en) 2016-11-30 2021-03-02 Yuriy Borisovich Sokolov Multiphase AC power supply with correction of distortions of consumed current
RU219858U1 (en) * 2023-03-20 2023-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" POWER SUPPLY FOR LED LIGHTING SYSTEMS

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7609008B1 (en) * 2008-06-06 2009-10-27 Mdl Corporation Method and circuit for controlling an LED
RU101306U1 (en) * 2010-06-09 2011-01-10 Владимир Авраамович Смолянский EMERGENCY CONTINUOUS LAMP WITH LED LOADS
WO2012131592A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driving device and method for driving a load, in particular an led assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7609008B1 (en) * 2008-06-06 2009-10-27 Mdl Corporation Method and circuit for controlling an LED
RU101306U1 (en) * 2010-06-09 2011-01-10 Владимир Авраамович Смолянский EMERGENCY CONTINUOUS LAMP WITH LED LOADS
WO2012131592A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driving device and method for driving a load, in particular an led assembly

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10938316B2 (en) 2016-05-17 2021-03-02 Yuriy Borisovich Sokolov LED light source powered by an unstable three-phase AC network
US10938295B2 (en) 2016-11-30 2021-03-02 Yuriy Borisovich Sokolov Multiphase AC power supply with correction of distortions of consumed current
RU196231U1 (en) * 2019-09-13 2020-02-21 Юрий Борисович Соколов ISOLATED SECONDARY POWER SUPPLY WITH ADDITIONAL SUPPLY
RU219858U1 (en) * 2023-03-20 2023-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" POWER SUPPLY FOR LED LIGHTING SYSTEMS
RU222451U1 (en) * 2023-05-04 2023-12-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" POWER SOURCE FOR LED LOAD FROM THREE-PHASE NETWORK

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8130524B2 (en) Bi-directional DC to DC power converter having a neutral terminal
US9497811B2 (en) LED driver circuit
US10064248B2 (en) Light fixture with ferroresonant transformer power source
RU168569U1 (en) LED light source powered by an unstable three-phase AC network
US8957592B2 (en) Electrical power conversion device and lighting device
Liu et al. Flicker-free single-switch quadratic boost LED driver compatible with electronic transformers
US10009972B2 (en) Multiphase light fixture
JP2008243619A (en) LED lighting device
CN105826915A (en) Direct current power system
RU2643526C2 (en) Led source of lighting with power supply from unstable tree-phase ac network
JP6331023B2 (en) Lighting device and lighting device
WO2018227328A1 (en) Passive three-phase light-emitting diode drivers
US10375795B2 (en) Powering an auxiliary circuit associated with a luminaire
JP6273100B2 (en) Lighting device
JP6840997B2 (en) Lighting equipment and lighting equipment
US8928238B2 (en) Supplemental dimming circuit for electronic LED driver
US20180310371A1 (en) DC Power Supply and its LED Lamp and Control System
WO2015038026A1 (en) Led light
US10468910B2 (en) Load powered via supply or re-chargeable source
KR101547480B1 (en) Apparatus for driving LED
CN204145854U (en) What integral control circuit controlled directly drives LED illumination System
US20070019448A1 (en) Power converter
RU89911U1 (en) RECTIFIED RECTIFIED DIRECT CURRENT REGULATOR (OPTIONS)
US9832823B2 (en) Load driving circuit and illumination apparatus including the same
RU170312U1 (en) Sequential LED Driver