Регулятор светодиода, способ управления светодиодом и устройство возбуждения светодиода
Регулятор светодиода (СД) содержит измеряющий блок для измерения силы света СД и для выдачи соответствующего сигнала измерения, управляющий блок, связанный с измеряющим блоком, для выдачи управляющего сигнала согласно сигналу измерения и возбуждающий блок, связанный с управляющим блоком, для возбуждения СД согласно управляющему сигналу. Способ управления светодиодом (СД) включает формирование управляющего сигнала для возбуждения СД, измерение значения силы света СД и избирательное регулирование управляющего сигнала согласно значению силы света. Устройство возбуждения светодиода (СД) содержит СД-блок для излучения света с интенсивностью согласно соответствующему возбуждающему сигналу и первый регулирующий блок для формирования регулирующего сигнала, подаваемого в СД-блок, согласно сигналу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для регулирования силы света согласно регулирующему сигналу. Изобретение обеспечивает изменение силы света СД путем динамического регулирования тока СД, возможность регулирования соотношения смешения разных цветов СД путем динамического регулирования тока, в результате чего достигается нужный эффект смешения цветов. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к светодиодам (СД), в частности - к регулятору СД и к способу управления светодиодом.
Уровень техники
В последние годы СД-технология развивается быстро и рабочие показатели СД улучшаются при снижении их себестоимости. При этом область применения СД также расширяется. Но СД могут стареть, и их сила света снижается после длительной работы. Также в некоторых устройствах, таких как проектор, использующих СД в качестве источника света, старение СД может привести к ухудшению насыщенности цвета.
Помимо этого, при использовании смешения цветов с СД, имеющими различные цвета, например при использовании красных, зеленых и синих СД для получения белого света, возможен несбалансированный результат такого смешения с отклонением от нужного белого цвета по причине старения СД и в силу других создающих изменения факторов. При этом, если можно будет определять степень отклонения согласно фактическому результату смешения цветов и если можно будет изменять соотношение смешения по каждому цвету СД, то будет обеспечен лучший результат смешения цветов.
Раскрытие изобретения
Ввиду вышеизложенного, задача настоящего изобретения заключается в обеспечении регулятора для СД и способа управления светодиодом, с помощью которых можно будет динамически регулировать ток СД в соответствии с силой света СД, тем самым изменяя силу света СД.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении регулятора СД и способа управления светодиодом, которые обеспечивают возможность регулирования соотношения смешения разных цветов СД путем динамического регулирования тока, идущего по каждому цвету СД, в результате чего достигается нужный эффект смешения цветов.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства возбуждения СД, выполненного с возможностью обеспечения эффекта динамического регулирования тока СД цепью простой конструкции.
Соответственно, для решения указанных выше задач регулятор СД согласно настоящему изобретению содержит измеряющий блок, управляющий блок и возбуждающий блок. Измеряющий блок выполнен с возможностью измерения силы света СД и выдачи соответствующего сигнала измерения в управляющий блок. Управляющий блок выполнен с возможностью выдачи управляющего сигнала в возбуждающий блок в соответствии с сигналом измерения. Возбуждающий блок выполнен с возможностью возбуждения СД согласно управляющему сигналу.
При этом согласно одному из аспектов изобретения управляющий сигнал включает в себя сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и возбуждающий блок регулирует силу света согласно ШИМ-сигналу.
Согласно другому аспекту изобретения управляющий сигнал включает в себя возбуждающий сигнал для возбуждения СД, при этом возбуждающий блок формирует сигнал обратной связи и управляющий блок выдает возбуждающий сигнал согласно сигналу обратной связи.
Согласно настоящему изобретению способ управления СД включает в себя этапы: формирования управляющего сигнала для возбуждения СД; измерения значения силы света СД и избирательного регулирования управляющего сигнала в соответствии со значением силы света.
Также согласно настоящему изобретению устройство возбуждения СД содержит: СД-блок для излучения света с интенсивностью согласно соответствующему возбуждающему сигналу и первый регулирующий блок для формирования регулирующего сигнала, направляемого в СД-блок, в соответствии с сигналом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и для регулирования силы света в соответствии с регулирующим сигналом.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема предпочтительного осуществления регулятора СД согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - блок-схема предпочтительного осуществления управляющего блока, показываемого на фиг.1.
Фиг.3 - блок-схема предпочтительного осуществления возбуждающего блока, показываемого на фиг.1.
Фиг.4 - подробная блок-схема возбуждающего блока, показываемого на фиг.3.
Фиг.5 - временная диаграмма предпочтительного осуществления способа управления светодиодом согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Фиг.1 является блок-схемой предпочтительного осуществления регулятора СД согласно настоящему изобретению. Согласно фиг.1 регулятор 10 СД содержит измеряющий блок 11, управляющий блок 12 и возбуждающий блок 13. Измеряющий блок 11 выполнен с возможностью определения силы света СД (в возбуждающем блоке 13, не показанном на фиг.1) и выдачи соответствующего сигнала измерения. Согласно одному из осуществлений измеряющий блок 11 использует фотодиод (не показан) для определения силы света.
Управляющий блок 12, связанный с измеряющим блоком 11, выполнен с возможностью определения факта достижения силой света светодиода значения согласно сигналу измерения. Затем управляющий блок 12 выдает управляющий сигнал в возбуждающий блок 13. Когда сила света достигнет заданного значения, управляющий блок 12 продолжает выдавать управляющий сигнал, чтобы возбуждающий блок 13 смог поддерживать силу света на уровне заданного значения. Но если сила света отклонится от заданного значения, то управляющий блок 12 будет регулировать управляющий сигнал таким образом, чтобы возбуждающий блок 13 смог изменить силу света (согласно излагаемому ниже). Согласно одному из осуществлений, цвет СД является одним из следующих: красный, зеленый и синий; и СД используется для смешения белого света. Согласно колориметрии, предлагаемой Международной комиссией по освещению (МКО), белый цвет можно представить как линейную комбинацию красного, зеленого и синего. Таким образом, заданное значение можно сформировать согласно колориметрии МКО. Например, если цвет СД синий, то долю синего в упомянутой линейной комбинации можно использовать как заданное значение.
После регулирования силы света на заданном уровне управляющий блок 12 может затем определить, имеет ли место старение данного СД, путем сравнения управляющего сигнала и последующего сигнала измерения. То есть, управляющий блок 12 выполнен с возможностью регистрации значений управляющего сигнала и соответствующих нормативных значений сигнала измерения по таблице. Если «фактическое» значение сигнала измерения ниже нормативного значения по отношению к принимаемой по умолчанию степени, то это означает, что сила света данного СД не доходит до нужного значения; и тогда СД нужно охарактеризовать как стареющий СД. Если данный СД стареет, то его сила света отклоняется от заданного значения. Поэтому управляющий блок 12 потребует от измеряющего блока 11 снова выполнить измерение по истечении более короткого времени. С другой стороны, если СД в данное время не стареет, то его сила света не будет отклоняться от заданного значения. При этом управляющий блок 12 потребует от измеряющего блока 11 снова выполнить определение после более длительного времени.
Фиг.2 показывает блок-схему предпочтительного осуществления управляющего блока 12, показываемого на фиг.1. Согласно фиг.2 управляющий блок 12 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 121, микропроцессор 122 и память 123. АЦП 121 выполнен с возможностью преобразования упомянутого аналогового сигнала измерения в цифровое значение силы света. Память 123 выполнена с возможностью регистрации соответствия между значением управляющего сигнала и нормативным значением реагирования и это соответствие можно использовать, чтобы установить факт старения данного СД или отсутствия такового старения. Микропроцессор 122, связанный с АЦП 121 и памятью 123, может выполнять соответствующие действия для определения факта достижения силой света СД заданного значения в соответствии с фактическим значением реагирования, предоставляемым аналого-цифровым преобразователем 122. Помимо этого, микропроцессор 122 обращается к памяти 123 и вычисляет разницу между фактическим и нормативным значениями реагирования и при этом определяет, стареет ли данный СД.
Возбуждающий блок 13 связан с управляющим блоком 12 и возбуждает СД согласно управляющему сигналу, обеспечиваемому управляющим блоком 12. Фиг.3 является блок-схемой предпочтительного осуществления возбуждающего блока 13, показываемого на фиг.1. Согласно фиг.3 возбуждающий блок 13 содержит СД-блок 131, первый регулирующий блок 132 и второй регулирующий блок 133. В этом осуществлении управляющий сигнал включает в себя возбуждающий сигнал, ШИМ-сигнал и сигнал переключения. СД-блок 131 содержит СД и соответствующую управляющую схему и осуществляет переключение между состоянием «включенного света» и состоянием «выключенного света» в соответствии с сигналом переключения. СД-блок 131 также выполнен с возможностью приема возбуждающего сигнала и возбуждения СД, который будет излучать соответствующую силу света.
Первый регулирующий блок 132 принимает ШИМ-сигнал и формирует соответствующий регулирующий сигнал для СД-блока 131, тем самым регулируя силу света данного СД. Путем изменения длительности импульса ШИМ-сигнала можно формировать различные регулирующие сигналы в целях регулирования силы света. Второй регулирующий блок 133 формирует сигнал обратной связи для управляющего блока 12, и затем управляющий блок 12 формирует соответствующий возбуждающий сигнал в соответствии с этим сигналом обратной связи. Таким образом, путем регулирования сигнала обратной связи можно изменять возбуждающий сигнал и также можно регулировать силу света СД. Помимо этого, второй регулирующий блок 133 выполнен с возможностью ускорения разряда для СД, когда СД-блок переключается из включенного состояния в невключенное состояние, тем самым обеспечивая возможность более быстрого и более точного переключения.
Фиг.4 показывает подробную электрическую схему возбуждающего блока 13 согласно фиг.3. В соответствии с фиг.4 СД-блок содержит СД для приема возбуждающего сигнала, МОП-прибор Q1 с каналом п типа, связанный с СД и используемый в качестве переключателя, и резистор R1, один конец которого соединен с заземлением, другой - со стоком Q1. Первый регулирующий блок 132 содержит операционный усилитель ОР1 с не-инвертирующим входом, инвертирующим входом и выходом; при этом инвертирующий вход принимает ШИМ-сигнал, и неинвертирующий вход соединен с заземлением; резистор Rd, подключенный между неинвертирующим входом и выходом; и резистор Rs, подключенный между выходом и СД-блоком 131. Регулирующий блок 133 содержит источник электропитания Vcc; резистор R2, соединенный с Vcc; МОП-прибор Q2 с каналом р типа, используемый в качестве переключателя; переменный резистор R3, связанный с Vcc; и резистор R4, подключенный между истоками Q1 и Q2.
Согласно фиг.4 сигнал переключения подается в затворы Q1 и Q2, и при этом Q1 и Q2 не открываются одновременно. Когда Q1 открыт, тогда Q2 закрыт. При этом ток формируется возбуждающим напряжением Vi (т.е. возбуждающим сигналом) и идет через СД, и при этом СД находится в своем включенном состоянии. Первый регулирующий блок 132 использует ОР1 для преобразования ШИМ-сигнала от управляющего блока 12 в соответствующий ток и направляет его в СД-блок 131, в результате чего создается эффект тонкой настройки тока, идущего через СД. Помимо этого, второй регулирующий блок 133 подает значение Vf напряжения (т.е. сигнал обратной связи) в управляющий блок 12, чтобы создать соответствующее напряжение Vi. По сравнению с первым регулирующим блоком 132 второй регулирующий блок 133 выполняет приблизительную настройку тока перед СД. С другой стороны, когда Q2 открыт, тогда Q1 закрыт. При этом открытый Q2 обеспечивает путь разряда в целях ускорения разряда СД, в результате чего обеспечивается упоминаемый выше эффект быстрого переключения.
Фиг.5 показывает диаграмму последовательности операций предпочтительного осуществления способа управления светодиодом согласно настоящему изобретению. Согласно фиг.5 диаграмма включает в себя следующие этапы:
51 - формируют управляющий сигнал для возбуждения СД;
52 - измеряют значение силы света СД;
53 - определяют, достигает ли сила света заданного значения;
если - да, то делается переход к этапу 55, если нет - переход делается к этапу 53;
54 - регулируют управляющий сигнал и переходят к этапу 52;
55 - определяют, стареет ли данный СД, если нет - то переход делается к этапу 57, если да - переход делается к этапу 56;
56 - ожидают первое время и переход делается к этапу 52; и
57 - ожидают второе время и переход делается к этапу 52.
Если этап 53 определяет, что значение силы света не достигает заданного значения, то этапы 52-54 выполняются повторно, пока значение силы света не достигнет заданного значения. В соответствии с одним из осуществлений, цветом СД является один из следующих: красный, зеленый и синий; и на этапе 53 заданное значение формируется согласно колориметрии МКО.
Причем, если значение силы света достигает заданного значения, то выполняется этап 55, чтобы определить, стареет ли данный СД. Это определение выполняется путем сравнения управляющего сигнала и последующего значения силы света. Если данный СД стареет, то выжидается более короткое первое время (этап 56), и затем этап 52 выполняется снова для выполнения измерения. Если данный СД не стареет, то выжидается более длительное время, и затем снова выполняется этап 52 (этап 57).
Несмотря на то, что настоящее изобретение излагается и поясняется со ссылкой на его предпочтительные осуществления и с обращением на поясняющие чертежи, его не следует считать ограниченным ими. Специалистам в данной области техники будут очевидны различные возможные модификации и изменения по форме и содержанию любого определенного осуществления в рамках объема и сущности настоящего изобретения.
1. Регулятор светодиода (СД), содержащий
измеряющий блок для измерения силы света СД и для выдачи соответствующего сигнала измерения;
управляющий блок, связанный с измеряющим блоком, для выдачи управляющего сигнала согласно сигналу измерения; и
возбуждающий блок, связанный с управляющим блоком, для возбуждения СД согласно управляющему сигналу,
причем управляющий блок определяет, стареет ли данный СД путем сравнения выдаваемого управляющего сигнала и последующего сигнала измерения, при этом, если СД стареет, управляющий блок управляет измеряющим блоком для повторного измерения силы света СД через первый временной интервал, если СД не стареет, управляющий блок управляет измеряющим блоком для повторного измерения силы света СД через второй временной интервал, при этом первый временной интервал короче второго временного интервала.
2. Регулятор СД согласно п.1, отличающийся тем, что управляющий блок определяет, достигает ли сила света заданного значения согласно сигналу измерения.
3. Регулятор СД согласно п.2, отличающийся тем, что цветом СД является один из следующих: красный, зеленый, синий, и заданное значение формируется согласно колориметрии МКО.
4. Регулятор СД согласно п.1, отличающийся тем, что управляющий сигнал включает в себя сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ), и возбуждающий блок регулирует силу света согласно ШИМ-сигналу.
5. Регулятор СД согласно п.1, отличающийся тем, что управляющий сигнал включает в себя возбуждающий сигнал для возбуждения СД, и возбуждающий блок формирует сигнал обратной связи, и управляющий блок выдает возбуждающий сигнал согласно сигналу обратной связи.
6. Способ управления светодиодом (СД), согласно которому
формируют управляющий сигнал для возбуждения СД;
измеряют значение силы света СД; и
избирательно регулируют управляющий сигнал согласно значению силы света,
при этом этап регулирования также включает в себя этапы, согласно которым
определяют, достигает ли значение силы света заданного значения;
определяют, стареет ли данный СД, когда значение силы света достигает заданного значения;
повторно выполняют этап измерения и этап регулирования по истечении первого времени, если данный СД стареет; и
повторно выполняют этап измерения и этап регулирования по истечении второго времени, если данный СД не стареет,
причем первое время короче второго времени.
7. Устройство возбуждения светодиода (СД), содержащее
СД-блок для излучения света с интенсивностью согласно соответствующему возбуждающему сигналу; и
первый регулирующий блок для формирования регулирующего сигнала, подаваемого в СД-блок, согласно сигналу широтно-импульсной модуляции (ШИМ), и для регулирования силы света согласно регулирующему сигналу.
8. Устройство возбуждения светодиода по п.7, отличающееся тем, что также содержит второй регулирующий блок для выдачи сигнала обратной связи, используемого для определения возбуждающего сигнала.
