Возбуждение осветительного элемента

Изобретение относится к управлению освещением, а именно к механизму возбуждения осветительного элемента. Техническим результатом является обеспечение механизма возбуждения, который имеет функциональные возможности как аналоговой регулировки яркости, так и кодированного света. Результат достигается тем, что драйвер аналогового регулятора яркости для возбуждения светодиодного осветительного элемента (54) с генерированием кодированного света содержит выходной компонент (52), который подает первичный ток (ipr), конденсатор (53), подключенный к выходному компоненту, переключатель (S1), через который осветительный элемент подключается к источнику тока параллельно с конденсатором. При периодическом размыкании и замыкании переключателя выполняется переключение для кодирования информации в свете, генерируемом осветительным элементом. Выходной компонент имеет вход, выполненный с возможностью приема сигнала регулировки яркости. В ответ на изменение сигнала регулировки яркости, которое указывает, что требуется увеличение средней мощности генерируемого света: i) первичный ток увеличивается с тем, чтобы увеличить среднюю мощность генерируемого света, и ii) коэффициент заполнения переключения увеличивается на величину, достаточную для предотвращения превышения заданного уровня пиковым уровнем тока через осветительный элемент, когда переключатель замкнут (ipr+idis). 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится к механизму возбуждения осветительного элемента, причем этот механизм имеет как функцию регулировки яркости (силы света), так и функцию кодированного света.

Уровень техники

Кодированный свет относится к технологиям, посредством которых данные внедряются в свет, излучаемый источником света, таким как обычный светильник. Свет обычно включает в себя как вклад от видимого освещения для освещения целевой окружающей среды, такой как помещение (как правило, основное назначение света), так и внедренный сигнал для предоставления информации в окружающую среду. Чтобы выполнить это, свет модулируется на некоторой частоте или частотах модуляции, предпочтительно на достаточно высокой частоте с тем, чтобы находиться за пределами человеческого восприятия и, следовательно, не влиять на основную функцию освещения. В некоторых случаях излучатель кодированного света может вообще не иметь функции освещения. В этом случае видимый свет или невидимый инфракрасный свет могут использоваться в качестве среды для передачи информации.

В некоторых простейших случаях сигнал может содержать единственную форму сигнала или даже единственный тон, модулированный в свет, излучаемый из заданного светильника. Свет, излучаемый каждым из множества светильников, можно модулировать различной соответствующей частотой модуляции, которая является уникальной среди этих светильников, и эта частота модуляции может служить в качестве идентификатора светильника или его света. Например, этот идентификатор можно использовать на фазе ввода в эксплуатацию для определения вклада от каждого светильника, или его можно использовать во время эксплуатация для идентификации светильника с тем, чтобы управлять им дистанционно (например, через РЧ канал обратной связи). В другом примере идентификацию можно использовать для навигации или других функциональных возможностей, основанных на определении местоположения, путем сопоставления идентификатора с известным местоположением светильника или информации, связанной с местоположением.

В других случаях сигнал, содержащий более сложные данные, можно внедрить в свет. Например, используя манипуляцию амплитудой, можно изменять амплитуду света для кодирования данных, например, используя высокие и низкие уровни для представления битов или используя более сложную схему модуляции для представления различных символов. Либо используя манипуляцию частотой, данный светильник способен излучать на двух (или более) различных частотах модуляции и передавать биты данных (или, в более общем смысле, символы) при переключении между различными частотами модуляции.

Информацию можно закодировать в свете, образуемом светодиодной (светоизлучающим диодом) лампой или другим светодиодным осветительным элементом. Светодиодный осветительный элемент обычно содержит множество светодиодов, которые могут быть соединены в ряде конфигураций. Одна из простейших конфигураций состоит в последовательном соединении светодиодных компонентов с образованием "светодиодной цепочки", хотя также возможны другие более сложные конфигурации (такие как множество цепочек, соединенных параллельно). Фиг.1A показывает цепочку 1 светодиодов, через которую протекает ток i.

EP2547174A2 раскрывает устройство связи на основе света для освещения, выполняющее связь в видимой части спектра за счет модуляции интенсивности света для освещения, в котором ряд светодиодов размещается последовательно с образованием такой светодиодной цепочки.

Электрическая схема, используемая для питания светодиодов, должна выдавать ток, достаточный для свечения светодиода, но не настолько большой, чтобы повредить светодиод или уменьшить его эффективность. Для светодиодов небольшой мощности, таких как те, которые используются в качестве индикаторов на электронных устройствах, для ограничения тока, подаваемого в светодиод из стационарного источника напряжения постоянного тока, можно использовать резистор. Однако при возбуждении мощных светодиодов, которые используются для освещения, для достижения эффективной и управляемой работы светодиодов требуется более сложная схема возбуждения (драйверы). Схема возбуждения одного типа содержит источник неизменного тока (источник питания постоянной силы тока), который выдает постоянный электрический ток, который по существу не зависит от напряжения на источнике неизменного тока. Этого можно достичь, используя резистор для измерения тока, выдаваемого источником неизменного тока, с помощью обратной связи от этого резистора, используемой для поддержания выходного тока на уровне, который совпадает с опорным уровнем.

В контексте освещения иногда желательно обеспечить механизм регулировки яркости, то есть механизм, с помощью которого средний световой поток ("световой выход") светодиодной лампы можно изменять до различных желательных уровней. Световой поток или мощность светового потока, выраженная, например, в люменах, представляет собой меру мощности света, излучаемого лампой, настроенной с учетом различной чувствительности человеческого глаза к различным длинам волн. В этом контексте "среднее значение" означает среднее значение за период времени, достаточно длинный для сглаживания любого колебания на выходе лампы, который является достаточно быстрым, чтобы находиться за пределами человеческого восприятия, такой как возникающий вследствие кодирования информации в свете.

Одним типом регулировки яркости является регулировка яркости с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой светодиодная цепочка 1 возбуждается неизменным током i0, который периодически подавляется с периодом T, то есть таким образом, чтобы в течение каждого периода T неизменному току i0 позволялось протекать только через цепочку 1 в течение доли dc*T периода T, где dc упоминается как коэффициент заполнения (рабочий цикл) ШИМ. Период T является достаточно небольшим, чтобы значение 1/T было выше порога восприятия человеком так, что для человеческого глаза световой выход цепочки 1 составляет приблизительно dc*Lmax, где Lmax - световой выход, когда ток i0 не подавляется. Это проиллюстрировано на фигуре 1B, на котором показано, как коэффициент заполнения dc можно изменять для обеспечения уровней регулировки яркости 50% и 25% соответственно. Следует отметить, что величина тока, который протекает через цепочку 1 во время интервалов без подавления, всегда равна i0, независимо от уровня регулировки яркости; при этом единственное, что изменяется, представляет собой коэффициент заполнения.

Для обеспечения настраиваемых по цвету ламп используются механизмы регулировки яркости, такие как семейство продуктов PhilipsTM под маркой Hue. Это светодиодные лампы, которыми можно управлять с помощью стандарта Zigbee Light Link (и через WiFi с использованием моста). Двухкаскадный драйвер содержит i) источник напряжения, который преобразует сетевое напряжение в промежуточное напряжение постоянного тока, и ii) источник неизменного тока. Источник тока реализован с контуром управления током, имеющим относительно высокую ширину полосы частот, то есть такую, которая поддерживает заданный ток даже при наличии высокочастотных колебаний нагрузки. Светодиоды с различными цветовыми точками размещаются последовательно, и интенсивность каждого цветового канала изменяется при использовании обходного выключателя, управляемого с помощью ШИМ-сигнала, то есть ШИМ-регулировка яркости используется в каждом цветовом канале по отдельности для обеспечения контроля цветового баланса.

US2013/015784 раскрывает механизм, в котором для осуществления регулировки яркости используется ШИМ, и связь в видимой области спектра осуществляется за счет модуляции интенсивности света для освещения с использованием схемы квадратурной фазово-импульсной модуляции (4PPM).

Другой тип регулировки яркости представляет собой аналоговую регулировку яркости, при которой светодиодная цепочка 1 возбуждается током i, который варьируется с целью изменения уровня регулировки яркости. Это проиллюстрировано на фигуре 1C, которая показывает, как можно достичь уровней регулировки яркости 50% и 25% при уменьшении тока i до 0,5 и 0,25 от тока i0, который протекает при Lmax.

Аналоговая и ШИМ-регулировка яркости, каждая, имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения как характеристик работы, так и стоимости. На практике будет иметь место некоторая степень компромисса между стоимостью и характеристиками, который в конечном счете определит, что выбрать для конкретной архитектуры драйвера.

Сущность изобретения

ШИМ-регулировка яркости предоставляет "свободную" реализацию для кодированного света в том, что функциональные возможности кодирования света могут быть включены в механизм ШИМ-регулировки яркости с минимальными электрическими схемами или без дополнительных электрических схем: для схемы частотной модуляции (в которой данные внедряются в свет при модуляции частоты света, и частота детектируется для декодирования) частота ШИМ устанавливается просто на частоту, которая требуется для приложения кодированного света (как правило, между 200 Гц и 800 Гц). Частоту можно установить или изменить по желанию для осуществления кодирования независимо от коэффициента заполнения, и, таким образом, не влияя на средний световой выход лампы.

Однако в некоторых контекстах архитектура аналоговой регулировки яркости может быть более подходящей, чем ШИМ, например, поскольку ее можно реализовать с помощью меньшего числа компонентов схемы и таким образом при меньшей стоимости. Например, архитектура аналоговой регулировки яркости может быть более подходящей в некоторых обстоятельствах, чтобы обеспечить функциональные возможности регулировки яркости для простой светодиодной лампы белого свечения. Однако аналоговая регулировка яркости не так быстро способствует включению функциональных возможностей кодированного света.

Настоящее раскрытие обеспечивает механизм возбуждения, который имеет функциональные возможности как аналоговой регулировки яркости, так и кодированного света.

Первый аспект направлен на драйвер аналогового регулятора яркости для возбуждения светодиодного осветительного элемента с генерированием кодированного света. Драйвер содержит выходной компонент, подключенный к выходному компоненту конденсатор, переключатель и контроллер, и при этом выходной компонент представляет собой один из управляемого источника неизменного тока и управляемого источника питания постоянной мощности. Выходной компонент выполнен с возможностью подачи первичного тока. Осветительный элемент подключается через переключатель к выходному компоненту параллельно с конденсатором так, что при разомкнутом переключателе первичный ток заряжает конденсатор, а при замкнутом переключателе конденсатор разряжается с генерированием разрядного тока, так что осветительный элемент возбуждается током возбуждения, который содержит разрядный ток и первичный ток. Контроллер выполнен с возможностью выполнения переключения путем периодического размыкания и замыкания переключателя для кодирования информации в свете, генерируемом осветительным элементом, причем переключение выполняется с коэффициентом заполнения, который представляет долю периода упомянутого переключения, в течение которой переключатель замкнут. Контроллер имеет вход, с помощью которого в контроллер передается требуемый уровень регулировки яркости, при этом требуемый уровень регулировки яркости представляет долю номинальной мощности или номинального тока cветодиодного осветительного элемента. Источник тока или напряжения имеет вход, выполненный с возможностью приема сигнала регулировки яркости, соответствующего требуемому уровню регулировки яркости. Контроллер выполнен с возможностью как управления коэффициентом заполнения, так и настройки сигнала регулировки яркости в зависимости от требуемого уровня регулировки яркости таким образом, что в ответ на изменение уровня регулировки яркости, которое указывает, что требуется увеличение средней мощности генерируемого света: i) первичный ток увеличивается так, чтобы увеличить среднюю мощность генерируемого света, и ii) коэффициент заполнения переключения увеличивается таким образом, чтобы он был больше или равен уровню регулировки яркости, тем самым предотвращая превышение заданного уровня пиковым уровнем тока возбуждения.

Аналоговая регулировка яркости осуществляется путем изменения эффективного значения тока, выводимого источником тока (то есть первичного тока), в то время как при переключении осуществляется кодирование. Конденсатор гарантирует, что переключение само по себе не имеет ощутимого влияния на регулировку яркости, то есть никакого ощутимого влияния на среднюю мощность генерируемого света таким образом, что уровень регулировки яркости устанавливается полностью уровнем первичного тока (и таким образом сигналом регулировки яркости, который определяет уровень этого тока). Это связано с тем, что в промежутки времени, когда переключатель размыкают для отключения осветительного элемента, энергия, которая бы в ином случае подавалась "напрямую" на осветительный элемент источником тока, вместо этого подается на конденсатор и накапливается им, а затем при последующем замыкании переключателя "косвенным образом" подается на осветительный элемент разрядным конденсатором. Таким образом, средняя выходная мощность осветительного элемента для данного первичного тока остается по существу практически такой же при переключении, как она была бы при отсутствии переключения (то есть если бы он непрерывно возбуждался только первичным током), и изменяется только при изменении первичного тока самого по себе.

Более того, в отличие от ШИМ-регулировки яркости (такой как регулировка в US2013/015784), изменение коэффициента заполнения переключения по настоящему раскрытию (то есть доли периода переключения, в течение которой переключатель замкнут) не изменяет ощутимо среднюю мощность генерируемого света, то есть, в отличие от ШИМ-регулировки яркости, изменение коэффициента заполнения по настоящему раскрытию само по себе не имеет ощутимого влияния на регулировку яркости. Это связано с тем, что независимо от коэффициента заполнения переключения по настоящему раскрытию, по существу одинаковое количество энергии подается на осветительный элемент для заданного первичного тока в течение периода переключения, а более короткий (соответственно более продолжительный) коэффициент заполнения, то есть с замкнутым переключателем в течение меньшей (соответственно большей) части периода переключения, просто означает, что больше (соответственно меньше) этой энергии подается "косвенным образом" через конденсатор, чем "напрямую" из источника тока.

Однако авторы изобретения приняли во внимание, что даже при том, что средний уровень тока возбуждения по существу не зависит от коэффициента заполнения, пиковый уровень тока возбуждения зависит от коэффициента заполнения. Это связано с тем, что для более короткого коэффициента заполнения (рабочего цикла) полная энергия, которая должна быть доставлена в осветительный элемент в течение периода переключения, должна быть доставлена за более короткий промежуток времени (поскольку выключатель замкнут в течение меньшего промежутка времени), что приводит к большим пиковым токам. Таким образом, если бы коэффициент заполнения оставался бы, например, фиксированным, этот пиковый уровень увеличивался бы всякий раз при увеличении первичного тока. Такое переключение с фиксированным рабочим циклом не позволяет обеспечить управление выше пикового уровня тока возбуждения, который мог бы повредить осветительный элемент или по меньшей мере снизить его эффективность.

За счет изменения коэффициента заполнения переключения в зависимости от сигнала регулировки яркости, который управляет первичным током вышеописанным образом, драйвер по настоящему раскрытию предусматривает механизм, с помощью которого можно регулировать пиковый уровень тока возбуждения для поддержания его на заданном уровне или ниже него, который может быть установлен, например, для согласования с номинальным током, связанным со светодиодным осветительным элементом (смотри ниже).

В вариантах осуществления пиковый уровень тока возбуждения перед упомянутым изменением может находиться на заданном уровне, и величина, на которую увеличивается коэффициент заполнения, может быть такой, чтобы пиковый уровень тока возбуждения оставался на заданном уровне.

Контроллер может иметь вход, выполненный с возможностью приема данных, и может быть выполнен с возможностью внедрения данных в генерируемый свет путем изменения частоты или коэффициента заполнения переключения в зависимости от данных.

Частота переключения может быть выше 50 Гц.

Выходной компонент может содержать контур управления, который согласует первичный ток или выходной сигнал, который относится к первичному току, с уставкой контура управления, и первичный ток можно увеличить путем увеличения уставки. Выходной сигнал, относящийся к первичному току, может быть электрической мощностью, подаваемой выходным компонентом. Уставку можно настраивать на частоте ниже 50 Гц.

Драйвер может содержать фильтр нижних частот, сигнал регулировки яркости может фильтроваться этим фильтром нижних частот перед приемом выходным компонентом, и переключение можно выполнять, используя версию сигнала регулировки яркости, неотфильтрованного фильтром нижних частот.

Переключатель может представлять собой транзистор.

Драйвер может содержать схему тепловой защиты, выполненную с возможностью уменьшения первичного тока, когда температура осветительного элемента увеличивается выше заданного предела.

Согласно второму аспекту, предоставлено осветительное устройство, содержащее драйвер для аналоговой регулировки яркости и светодиодный осветительный элемент.

Заданный уровень может согласовываться с номинальным током, связанным с осветительным элементом.

Третий аспект направлен на способ управления светодиодным осветительным элементом с генерированием кодированного света и достижения требуемого уровня регулировки яркости, причем требуемый уровень регулировки яркости представляет долю номинальной мощности или номинального тока светодиодного осветительного элемента. Осветительный элемент подключается к выходному компоненту через переключатель параллельно с конденсатором, также подключенным к выходному компоненту, и при этом выходной компонент представляет собой один из управляемого источника неизменного тока и управляемого источника постоянной мощности. Выходной компонент выполнен с возможностью подачи первичного тока таким образом, что при разомкнутом переключателе первичный ток заряжает конденсатор, а при замкнутом переключателе конденсатор разряжается с генерированием разрядного тока, так что осветительный элемент возбуждается током возбуждения, который содержит разрядный ток и первичный ток. Переключение выполняется путем периодического размыкания и замыкания переключателя для кодирования информации в свете, генерируемом осветительным элементом, причем переключение выполняется с коэффициентом заполнения, который представляет долю периода упомянутого переключения, в течение которой переключатель замкнут. Способ дополнительно содержит прием указания на уровень регулировки яркости, представляющий долю номинальной мощности или номинального тока cветодиодного осветительного элемента; и в ответ на изменение уровня регулировки яркости, показывающее, что требуется увеличение средней мощности генерируемого света: i) первичный ток увеличивается с тем, чтобы увеличить среднюю мощность генерируемого света, и ii) коэффициент заполнения переключения увеличивается таким образом, чтобы он был больше или равен уровню регулировки яркости, тем самым предотвращая превышение пикового уровня тока возбуждения заданного уровня.

Согласно четвертому аспекту компьютерный программный продукт содержит хранящийся на считываемом компьютером носителе данных код, который при его исполнении реализует способ по третьему аспекту.

Краткое описание фигур

Чтобы облегчить понимание предмета изобретения и показать, как могут быть осуществлены варианты осуществления, теперь будет сделана ссылка путем примера на следующие чертежи, на которых:

Фиг.1А показывает светодиодную цепочку;

Фиг.1B иллюстрирует принципы, лежащие в основе механизма ШИМ-регулировки яркости;

Фиг.1C иллюстрирует принципы, лежащие в основе механизма аналоговой регулировки яркости;

Фиг.2 схематично иллюстрирует пространство, содержащее осветительную систему и камеру;

Фиг.3 представляет собой схематичную блок-схему устройства с камерой для приема кодированного света;

Фиг.4А и 4B схематично иллюстрируют часть осветительного устройства при отключении и подключении осветительного элемента от/к драйверу соответственно;

Фиг.5 схематично иллюстрирует способ, в соответствии с которым управляется осветительная система;

Фиг.6А представляет собой график, иллюстрирующий, как ток возбуждения, используемый для возбуждения осветительного элемента, изменяется с течением времени;

Фиг.6B представляет собой график, иллюстрирующий, как напряжение на драйвере изменяется с течением времени;

Фиг.7 представляет собой график, показывающий смоделированные результаты для драйвера по одному варианту осуществления;

Фиг.8 схематично иллюстрирует стратегию переключения, в соответствии с которой регулируется ток светодиода.

Подробное описание изобретения

Фигура 2 показывает примерную окружающую обстановку 2, в которой могут применяться варианты осуществления, раскрытые здесь. Например, окружающая обстановка может содержать одно или более помещений и/или коридоров офиса, дома, школы, больницы, музея или другое пространство внутри помещения; или пространство вне помещения, такое как парк, улица, стадион или тому подобное; или другой тип пространства, такого как бельведер или внутреннее пространство транспортного средства. Окружающая обстановка 2 устанавливается с помощью осветительной системы, содержащей по меньшей мере одно осветительное устройство 4 в виде светильника. В окружающей обстановке 2 также присутствует пользовательский терминал 6, предпочтительно мобильное устройство, такое как смартфон или планшетный компьютер. Светильник 4 содержит светодиодный осветительный элемент в виде светодиодной лампы (54, не показана на фигуре 1, но показана на последующих фигурах), которая в данном варианте осуществления представляет собой цепочку светодиодов, но в других вариантах осуществления может представлять собой единственный светодиод или другой тип матрицы светодиодов (например, многочисленные цепочки, соединенные параллельно). Свет, излучаемый лампой каждого из одного или более светильников, модулируется компонентом кодированного света с частотой, незаметной для человеческого глаза.

Фигура 3 приводит блок-схему мобильного устройства 6. Устройство 6 содержит пользовательский интерфейс 8 (предпочтительно дисплей, такой как экран или сенсорный экран), камеру 10, имеющую элемент 20 захвата двумерного изображения, и модуль 12 анализа изображения, подключенный к элементом 20 захвата изображения и пользовательским интерфейсом 8. Модуль 12 анализа изображения выполнен с возможностью обработки сигналов, представляющих собой изображения, захваченные элементом захвата изображения, и, на основании этого, декодирования компонентов кодированного света в свете, из которого было захвачено изображение. Модуль 12 анализа изображения можно реализовать в виде кода, который хранится на считываемом(ых) компьютером носителе(ях) информации и выполнен с возможностью исполнения на процессоре, содержащем один или более блоков обработки данных. Альтернативно, но не исключительно, некоторую часть или весь модуль 12 анализа изображения можно реализовать в специализированной схеме аппаратных средств или реконфигурируемой схеме, такой как программируемая логическая матрица (FPGA). Хотя переносные устройства, такие как мобильные телефоны, планшетные компьютеры или специализированные устройства управления могут быть оснащены камерой, для обнаружения кодированного света также можно использовать светочувствительный диод. Это может быть особенно интересно для устройств дистанционного управления низкой стоимости, которые могут принимать кодированный свет, выводимый источником питания, для получения идентификационных данных и/или информации для управления доступом из источника света для целей управления.

Фигуры 4A и 4B схематично иллюстрируют часть осветительного устройства 50, которую можно воплотить в вышеупомянутом светильнике 4. Осветительное устройство 50 содержит управляемый источник 52 тока, подсоединенный к конденсатору 53, имеющему емкость Cbuffer, светодиодную лампу, которая представляет собой цепочку светодиодов 54, и переключатель S1, подключенный последовательно с лампой 54 таким образом, чтобы лампа 54 могла отключаться от (при размыкании переключателя S1) и повторно подключаться к (при замыкании переключателя S1) источнику 52 тока параллельно конденсатору 53. Ток ILED (ток светодиода) протекает через цепочку 54 и изменяется между нулевым и ненулевым уровнями по мере того, как переключатель S1 размыкается и замыкается.

Источник 52 тока, конденсатор 53 и переключатель S1 составляют драйвер аналогового регулятора яркости (то есть драйвер, который имеет функциональные возможности аналоговой регулировки яркости), который возбуждает цепочку 54. Драйвер имеет также функциональные возможности кодированного света, в результате чего информация кодируется в свете, генерируемом цепочкой 54 при модуляции (см. ниже) с частотой кодированного света, которая может быть фиксированной (например, для передачи простого идентификатора устройства) или переменной (для кодирования более сложных сигналов).

Источник 52 тока обеспечивает первичный ток ipr, который является постоянным и по существу не зависит от напряжения на источнике 52 тока, и который, таким образом, по существу не зависит от схемы нагрузки, образованной конденсатором 53, источником 54 освещения и переключателем S1.

На фигурах 4А и 4B показана только часть источника 52 тока; в этом случае вторичная обмотка L1 и диод D1 во вторичной цепи обратноходовой топологии. Как будет очевидно, эти чертежи являются только схематичными примерами, и принципы предмета изобретения могут быть применены к многим топологиям источника неизменного тока (или источника постоянной мощности).

Драйвер является однокаскадным в том смысле, что первичный ток ipr генерируется непосредственно из электросети. Однокаскадный характер драйвера снижает стоимость драйвера, но в других вариантах осуществления драйвер может иметь несколько каскадов.

На автономность ipr воздействует контур управления током (не показан), который поддерживает первичный ток по существу на опорном уровне (уставке) независимо от параметров остальных схем. Такие контуры управления током известны в уровне технике. Аналоговая регулировка яркости цепочки 54 выполняется путем модуляции уставки тока источника 52 тока с целью изменения первичного тока ipr. В частности, мощность, подаваемая на цепочку 54, уменьшается/увеличивается при уменьшении/увеличении уставки контура управления током, причем уставка передается на источник 52 тока сигналом dim регулировки яркости. Следует отметить, что "уставка" означает требуемый уровень первичного тока и что "увеличение (соответственно уменьшение) уставки" означает любую настройку уставки, которая вызывает требуемое увеличение (соответственно уменьшение) уровня первичного тока независимого от способа, которым он передается сигналом регулировки яркости.

В других вариантах осуществления источник постоянной мощности (то есть который генерирует электрическую мощность на уровне, который по существу не зависит от схемы нагрузки) можно использовать вместо источника 52 тока. В этом случае электрическая мощность, подаваемая источником питания, согласуется с изменяемой уставкой подходящего контура управления.

Практические реализации источников тока или мощности не будут идеальными и будут иметь некоторую зависимость от схемы нагрузки.

Для того, чтобы предотвратить изменения первичного тока из-за прерывания информации, которая закодирована в свете на высоких частотах (например, выше 50 Гц), частота, при которой изменяется уставка, ограничена верхним пределом (например, чтобы быть ниже 50 Гц).

Один и тот же (ШИМ) сигнал можно использовать для управления уставкой источника тока и переключением переключателя S1, но в этом случае необходим будет фильтр нижних частот на входе регулировки яркости источника тока для предотвращения высокочастотных изменений в первичном токе (например, с порогом при или около 50 Гц). Сигнал dim регулировки яркости является фильтрованным вариантом этого сигнала (то есть фильтрованным фильтром нижних частот), а сигнал sw переключения является нефильтрованным вариантом этого сигнала (то есть нефильтрованным фильтром нижних частот).

Контур управления током (или напряжением) также может иметь низкую ширину полосы частот, то есть меньше частоты модуляции при кодировании (например, ниже 50 Гц). Ширина полосы частот контура управления не является самым важным параметром, хотя даже при ширине полосы частот, близкой к частоте модуляции, схема будет по-прежнему работать (хотя параметры функционирования могут начать влиять друг на друга).

Номинальный ток inom определяется как ток, который необходим для лампы 54 для достижения 100%-го уровня освещения. Выходная мощность лампы 54 при возбуждении ее номинальным током называется номинальной мощностью. Эффективность светодиодных модулей, как правило, зависит от температуры и уровня тока (поскольку они демонстрируют нелинейную зависимость). Токи, превышающие номинальный ток, будут приводить к низкой эффективности светодиодов. Более того, это, в свою очередь, будет приводить к рабочей температуре, которая превышает максимальную рабочую температуру светодиодов, что приведет к уменьшению срока службы светодиодов.

Для регулировки яркости выходного сигнала первичный ток ipr устанавливают на долю "dl" от номинального тока inom, т.е.

,

где 0≤dl≤1. Доля "dl" упоминается как уровень регулировки яркости, и уровень регулировки яркости по току представляет долю от номинальной мощности, которая в текущий момент времени выдается лампой 54. При изменении уставки контура управления током можно достичь требуемого уровня dl регулировки яркости.

Для осуществления кодирования переключатель S1 размыкается и замыкается с частотой кодированного света.

Когда переключатель S1 разомкнут (фиг.4A), ILED=0, и светодиодная цепочка не потребляет энергии, но преобразователь будет по-прежнему подавать первичный ток ipr на конденсатор 53. В результате буферный конденсатор будет заряжаться до напряжения vpr+voffset+vm, где и - длительность, в течение которой переключатель остается разомкнутым; vpr=ipr*R, где R - сопротивление светодиодной цепочки 54 при сигнале большой мощности, которое можно определить как (очень упрощенно) R=(Vf+I_LED*Rs)/ILED, где Vf - прямое напряжение светодиодной цепочки, и Rs - сопротивление цепочки 54 при сигнале небольшой мощности; voffset (напряжение смещения) ведет себя нижеописанным образом.

Когда S1 снова замыкается (фиг.4B), конденсатор 53 подает разрядный ток idis таким образом, что светодиоды возбуждаются током возбуждения ILED=ipr+idis. Ток, протекающий через светодиоды, становится ILED=ipr+ioffset+im, где im определяется как vm/Rs. Из-за более высокого напряжения на конденсаторе, светодиодная цепочка будет потреблять большую мощность, чем подаваемая преобразователем 52. В результате буферный конденсатор начнет разряжаться с постоянной времени τm=Cbuffer*Rs. Конденсатор будет поддерживать разрядку в течение времени tdischarge (toff), в течение которого переключатель S1 остается замкнутым, так что напряжение VLED и ток ILED светодиоде раскладываются на vpr+voffset и ipr +ioffset (то есть на vm и im) соответственно; ioffset ведет себя описанным ниже образом.

Это проиллюстрировано на фигурах 6А и 6B, которые показывают графики, иллюстрирующие способ, в соответствии с которым ток ILED светодиода и напряжение VLED на конденсаторе изменяются с течением времени по мере того, как для размыкания и замыкания переключателя периодически выполняется переключение. Эти чертежи показывают схематичное представление состояния, где S1 постоянно замкнут, и последующее состояние, где S1 модулируется.

Когда S1 постоянно замкнут, после достижения равновесия напряжение и ток светодиода остаются равными vpr и ipr соответственно.

После перехода переключателя в состояние, в котором S1 модулируется, vm остается по существу постоянным; im будет слегка увеличиваться по мере того, как увеличивается напряжение VLED (вследствие вольтамперной характеристики светодиода); ioffset (ток смещения) и voffset (напряжение смещения) будут повышаться до тех пор, пока снова не будет достигнуто равновесие, которое происходит тогда, когда энергия, добавляемая в конденсатор во время toff, равна энергии, отбираемой из конденсатора во время периода ton. При низком напряжении на конденсаторе накапливается больше энергии, чем отбирается. При высоком напряжении на конденсаторе больше энергии отбирается, чем добавляется. Таким образом, voffset будет увеличиваться, пока не будет достигнуто равновесие. Ток ioffset смещения напрямую связан с напряжением voffset смещения. Как правило, равновесие достигается за несколько циклов переключения S1. Следует отметить, что фигуры 6A и 6B показывают только ILED/VLED в моменты равновесия.

В вариантах осуществления, где используется источник постоянной мощности вместо источника 52 неизменного тока, vm будет иметь пониженное значение до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.

Переключение происходит с периодом T (частота кодированного света представляет собой 1/T) и коэффициентом заполнения dc<1. Переключение с коэффициентом заполнения dc означает, что переключатель замкнут в течение части dc периода T переключения, то есть в течение времени dc*T=tdischarge, и разомкнут в течение оставшейся части (1-dc) периода T переключения, то есть в течение времени (1-dc)*T=toff.

Мощность, подаваемая в схему, не зависит от стратегии переключения для переключателя S1 - изменение стратегии переключения происходит просто тогда, когда мощность подается на цепочку 54, и от того, сколько ее подается непосредственно через конденсатор 53 по сравнению с величиной, которая подается непосредственно из источника 52 тока.

Единственными потерями являются минимальные паразитные потери из-за последовательного сопротивления конденсатора, что делает систему высокоэффективной.

Фигура 5 показывает другую схематичную иллюстрацию осветительного устройства 50, которое показано содержащим контроллер 56 в дополнение к вышеописанным компонентам. Как показано, контроллер 56 имеет первый вход, через который в контроллер подается требуемый уровень dl регулировки яркости, и второй вход, через который в контроллер подаются данные, которые будут модулироваться в свете. Контроллер имеет первый выход, через который в источник 52 тока подается сигнал dim регулировки яркости, и второй выход, через который сигнал sw переключения подается в переключатель для размыкания и замыкания переключателя. Переключатель S1 можно реализовать с помощью транзистора, и на его вывод базы подается сигнал переключения.

Уровень dl регулировки яркости показывает среднюю мощность света, генерируемого цепочкой 54, которая требуется на данный момент (в виде части максимальной выходной мощности), а изменение уровня регулировки яркости показывает, что требуется изменение средней мощности. Сигнал dim регулировки яркости управляет уставкой источника 52 тока. Когда уровень dl регулировки яркости изменяется, контроллер настраивает уставку для согласования первичного тока ipr с новым уровнем регулировки яркости. Таким образом, сигнал регулировки яркости устанавливает первичный ток ipr, который по этой причине иногда обозначается здесь как ipr(dl). Изменение сигнала dim регулировки яркости показывает изменение требуемого уровня dl регулировки яркости, и таким образом также показывает, что требуется изменение средней мощности света, генерируемого цепочкой 54.

В этом варианте осуществления данные модулируются в свете, генерируемом цепочкой 54 путем изменения частоты сигнала переключения для изменения частоты, с которой размыкается и замыкается переключатель S1.

Контроллер можно реализовать в схеме аппаратного обеспечения, программном обеспечении (то есть с помощью кода, исполняемого на подходящем процессоре) или их сочетании. Уровень dl регулировки яркости можно вводить, например, в виде цифрового сигнала или в аналоговом виде, например, путем настройки потенциометра.

По нижеобсужденным причинам контроллер также управляет коэффициентом заполнения сигнала переключения в зависимости от уровня dl регулировки яркости: свет модулируется при размыкании и замыкании светодиодной схемы с помощью переключателя S1 с требуемой частотой модуляции, в то время как сигнал sw переключения одновременно приводится в действие при коэффициенте заполнения, который имеет прямую связь с требуемым уровнем dl регулировки яркости. Таким образом, коэффициент заполнения изменяется в ответ на изменения сигнала dim регулировки яркости (и таким образом в ответ на изменения первичного ipr тока) на основании этой зависимости от уровня dl регулировки яркости.

Значительная доля стоимости системы приходится на светодиоды. При фиксированном коэффициенте заполнения пиковый ток светодиода может превысить номинальный ток. Например, при коэффициенте заполнения 50% и уровне регулировки яркости 90% пиковый ток будет превышать в 1,8 раз номинальный ток. Это связано с тем, что одну и ту же мощность (90% от номинальной) необходимо подавать только в течение 50% периода времени. Как указано, больший ток приводит к пониженной эффективности светодиода, что будет приводить к рабочей температуре, которая выше максимальной, тем самым укорачивая срок службы светодиодов. При фиксированном коэффициенте заполнения это необходимо компенсировать путем добавления дополнительных светодиодных модулей (большее число светодиодов приводит к более низкому току через светодиод для одинакового общего светового потока, что приводит к лучшей эффективности, что ведет к более низкой температуре). Это будет добавлять дополнительные расходы.

Настоящий драйвер избегает этого за счет реализации стратегии переключения, которая поддерживает коэффициент заполнения переключения согласованным с уровнем регулировки яркости по мере того, как уровень регулировки яркости варьируется таким образом, что максимальный ток maxILED светодиода (после замыкания переключателя) не превышает тока при 100%-ой интенсивности, то есть так, что он не превышает номинального тока inom цепочки 54. Таким образом, при настоящей стратегии переключения добавление особенности кодированного света не увеличит максимальный ток светодиода системы. В результате настоящее осветительное устройство 50 ограничено температурным образом: температура светодиодных модулей остается немного ниже их максимальной рабочей температуры, поскольку ток через них никогда не превышает номинальный ток цепочки 54.

Самая простая реализация состоит в том, что коэффициент заполнения равен уровню регулировки яркости (например, если лампа работает при 80% от своего номинального светового выхода, коэффициент заполнения должен быть 0,8). Таким образом, например, если dl=0,9, S1 замыкается в течение 0,9×период T кодированного света, и S1 размыкается в течение 0,1×период T кодированного света. Путем простого анализа мощности можно показать, что

,

пренебрегая перепадом напряжения на конденсаторе и паразитными потерями. Таким образом, когда коэффициент заполнения выбран равным уровню регулировки яркости, пиковый ток maxILED останется неизменным при номинальном токе цепочки для всех уровней регулировки яркости.

Это проиллюстрировано на фигуре 8, которая показывает графики первичного тока, тока светодиода и сигнал sw переключения, когда уровень dl регулировки яркости составляет 25% и затем изменяется до 50%. При согласовании коэффициента заполнения с уровнем регулировки яркости, пиковый ток светодиода поддерживается при inom по мере того, как ipr изменяется от 0,25*inom до 0,5*inom для осуществления аналоговой регулировки яркости.

Как будет очевидно, возможны другие зависимости между коэффициентом заполнения и уровнем регулировки яркости, то есть любое соотношение между коэффициентом заполнения и уровнем регулировки яркости, которое поддерживает пиковый ток светодиодов при номинальном токе цепочки 54 или ниже него, что удовлетворяется для любого соотношения так, что dc≥dl. Фигура 7 показывает график смоделированного поведения устройства 50 для цепочки из 10 светодиодов, при которой переключение подвергается изменению по частоте от 200 Гц до 800 Гц. График показывает, как изменяются во времени ток ILED светодиода (в амперах), напряжение VLED (в вольтах) на конденсаторе 54 и сигнал SW переключения (горизонтальная ось, время измерено в относительных единицах). Уровень регулировки яркости поддерживается постоянным при 30% на протяжении всего периода, охваченного графиком по фигуре 7. Рост/падение на фигуре 7 обусловлены следующим: модели светодиодов, используемые при моделировании, также включают (небольшие) нелинейности вольтамперной характеристики светодиодов. Именно поэтому, ток будет незначительно отличаться для разных частот.

Номинальный ток inom представляет максимальный "безопасный" ток, который может подаваться в цепочку 54. Определение номинального тока обычно включают два соображения. Первым соображением является любой номинальный режим работы осветительного элемента или его светодиодных компонентов, указанный производителем осветительного элемента или светодиодов как "безопасные", где это является ограничивающим фактором в конструкции, при этом заданный уровень может быть установлен для согласования с этим режимом работы. Второе соображение состоит в том, что пиковый ток необходимо ограничить, чтобы получить определенную минимальную эффективность светодиодов. Эффективность светодиода изменяется с (пиковым) током. В общем эффективность светодиода уменьшается при увеличении пикового тока. С точки зрения тепловой конструкции, тепло, выделяемое светодиодами, не может превышать определенного требования к конструкции. Поэтому эффективность необходимо контролировать, что в свою очередь приводит к необходимости контролировать пиковый ток. Другими словами, если эффективность является ограничивающим фактором в конструкции, максимально допустимый пиковый ток светодиода будет ниже максимального тока, указанного производителем светодиода.

Тепловое равновесие изделия типа лампы очень чувствительно к изменениям эффективности светодиода, которая в свою очередь чувствительна к току возбуждения ipr +idis. На практике схему тепловой защиты (схему защиты от перегрева) можно использовать для поддержания температуры в допустимых пределах по отношению к сроку службы светодиода за счет уменьшения первичного тока, когда температура осветительного элемента увеличивается выше заданного предела с тем, чтобы уменьшить ток возбуждения светодиодов. Когда пиковый ток светодиодов ограничен (то есть когда номинальный ток inom задан) тепловыми свойствами ламповой системы (а не максимальным током возбуждения, который указан производителем светодиодов), возбуждение светодиодов при пиковом токе выше inom на практике приведет к повышению температуры выше номинального значения. Таким образом, схема возбуждения, например, при 102% (то есть таким образом, что максимальный ILED=1,02*inom), в течение продолжительного периода времени не повлияет на срок службы светодиода, но вместо этого будет заставлять схему тепловой защиты уменьшать выходной световой поток лампы.

Приемлемо ли или нет уменьшение срока службы светодиодов (если не используется тепловая защита) или светового потока (если используется тепловая защита), вызванного возбуждением светодиодов при токе выше inom, зависит от конфигурации светодиодов и тепловой конструкции лампы, поскольку верхний предел, при котором возбуждение светодиодов происходит таким образом, что пиковый ток возбуждения составляет 110% от inom, не приемлем для большинства конструкций.

На практике конструкции осветительных устройств должны учитывать технологические допуски в светодиодах, а также различные обстоятельства окружающей среды (например, находится ли лампа на открытом воздухе или заключена в светильнике).

В наихудшем случае в наихудшей окружающей среде возбуждение светодиодов даже при пиковом токе возбуждения, например, 100,5% от inom приведет к повышению температуры до уровня, при котором или слегка уменьшится срок службы светодиодов (если не используется схема защиты от перегрева), или слегка уменьшится световой поток при использовании кодированного света в течение короткого периода времени (если используется тепловая защита). Другими словами, 100%-ая отметка (то есть максимальный ток ILED=inom) не является жестким ограничением, но с этой точки можно ожидать постепенного ухудшения рабочих характеристик совокупности изделий (хотя не обязательно каждого отдельного изделия); т.е. либо в сроке службы (без защиты от перегрева), либо в выходном световом потоке (с защитой от перегрева). Приемлемо ли или нет некоторое такое ухудшение, зависит от точной конструкции изделия и от того, насколько близко к предел будет сконструировано изделие.

Любая реализация кодированного света должна соответствовать нескольким требованиям, чтобы сделать ее возможной для реализации на ламповой платформе:

1. Отсутствие видимого изменения уровня света и/или мерцания при использовании кодированного света;

2. Очень низкая стоимость;

3. Хорошая глубина модуляции в допустимых пределах;

4. Отсутствие ухудшения эффективности лампы (люмен на ватт) при максимальной выходной мощности (то есть при работе при номинальной мощности).

Использование последовательного переключателя S1 в сочетании с выходным конденсатором 54 имеет преимущество над другими схемами возбуждения в том, что он не вносит никаких дополнительных потерь (которые в противном случае снизили бы эффективность лампы), обеспечивает хорошую глубину модуляции в допустимых пределах: существует минимальное и максимальное значение для коэффициента заполнения, ниже/выше которого может быть обнаружена частота. При строгом соблюдении соотношения dc≥dl, модуляцию кодированного света нельзя обнаружить для уровней регулировки яркости, близких к 100% (поскольку в этом случае dc должен быть близок к 1). Однако в случае, когда максимальный пиковый ток ограничен требованиями к тепловому режиму (смотри выше), временное превышение максимального значения допустимо при условии, что продолжительность, в течение которой это происходит, намного меньше, чем тепловая постоянная времени лампы (как правило, порядка нескольких минут). Это позволяет модулировать свет при 100%-ым световым выходом (dl=1): в этом случае пиковый ток превысит номинальный ток, что приемлемо только в случае короткого периода времени (до тех пор, пока не будет обнаружен модулированный сигнал), например, менее одной минуты. Поскольку типичное время использования сигнала кодированного света в любом случае обычно составляет менее 1 минуты, это вообще никак не влияет на характеристики кодированного света.

Как указано выше, для большинства комбинаций лампа/окружающая обстановка можно преодолеть 100%-ный предел inom (например, до 100,5%) в течение ограниченного периода времени (например, меньше одной минуты) без уменьшения срока службы светодиодов или активирования схемы защиты от перегрева (если она используется), при комбинации лампа/окружающая обстановка в наихудшем случае может произойти незначительное сокращение срока службы светодиодов (без тепловой защиты) или незначительное уменьшение светового потока во время кодирования при dl=1 (с тепловой защитой), но как упоминалось, это может быть приемлемым при точной конструкции изделия и при том, насколько близко к пределу изделие было сконструировано.

Предмет изобретения также является дешевым в реализации. Например, некоторые существующие драйверы аналогового регулятора яркости уже имеют выходной конденсатор, параллельный светодиодной цепочке; более того, существующие лампы, которыми можно управлять с использованием РЧ канала, уже имеют в наличии микропроцессор (для реализации контроллера по этому раскрытию); таким образом, все, что необходимо для реализации идеи настоящего изобретения, это добавление единственного транзистора для реализации переключателя. Более того, для вариантов осуществления, в которых коэффициент заполнения согласуется с уровнем регулировки яркости, в некоторых существующих драйверах аналоговой регулировки яркости уже обеспечен сигнал уровня регулировки яркости, который можно перенастроить для управления отдельным переключателем, а также для аналоговой регулировки яркости (то есть не нужно формировать новый сигнал).

Более того, стратегия переключения гарантирует, что эффективность лампы не снижается при максимальной выходной мощности в результате введения функциональных возможностей кодированного света.

Таким образом, настоящее раскрытие обеспечивает работу в режиме кодированного света совместно с однокаскадным драйвером, который удовлетворяет всем вышеупомянутым требованиям к практической реализации.

Настоящие принципы можно применить ко всем типам драйверов, которые имеют выходной конденсатор, параллельный светодиодной цепочке, и которые имеют небольшую ширину полосы частот системы управления (ниже, чем частоты модуляции, необходимые для кодированного света).

Выше была представлена схема частотной модуляции, в которой в свет, генерируемый светодиодной цепочкой 54, внедряются данные путем изменения частоты переключения.

В альтернативных вариантах осуществления данные внедряются в генерируемый свет путем модуляции коэффициента заполнения переключения. В этом случае частота выбрана равной требуемой частоте символов и может быть фиксированной.

Коэффициент заполнения можно модулировать, используя троичное манчестерское кодирование, описанное в публикации международной патентной заявки № WO2012/052935. Троичное манчестерское кодирование свободно от постоянного тока и может быть предпочтительным, поскольку оно обеспечивает более плавный переход в том случае, когда биты данных изменяют значение по сравнению с традиционным манчестерским кодом, и приводит к спектру в частотной области, который в большей степени подавляется вокруг низких частот, где могут возникать помехи, такие как шум от сети.

Как известно в уровне техники, при троичном манчестерском кодировании свойство сигнала (в этом случае коэффициент заполнения переключения) модулируется между 3 значениями, обычно отмеченными как -1, 0 и +1, в данном случае каждое из значений -1, 0 и +1 представлено различным рабочим циклом.

Сигнал можно модулировать следующим образом: если dcd представляет собой коэффициент заполнения, который требуется применительно к уровню регулировки яркости для поддержания пикового тока ниже номинального тока, значения -1, 0 и 1 можно представить как dcd, dc- и dc+ соответственно, где dc- и dc+ представляют собой, например, dcd-dc0 и dcd+dc0 соответственно, и dc0 равен, например, 0,1. В единственном периоде фактический коэффициент заполнения переключения будет dcd, dc- или dc+; однако фактический пиковый ток maxILED будет связан со средним коэффициентом заполнения, который равен dcd из-за свойства отсутствия постоянного тока кодирования (на практике, если конденсатор имеет слишком маленькую емкость, он может вовсе не поддерживать ток, и пиковый ток может кратковременно быть слишком высоким, но в этом случае можно выполнить небольшую настройку на dcd, чтобы пиковый ток снова вернулся на уровень номинального тока или стал ниже его). Таким образом, если соотношение dcd≥dl выполняется, это будет предотвращать повышение пикового тока выше номинального тока (например, пиковый ток можно поддерживать на практически неизменном уровне за счет поддержания соотношения dcd=dl).

Другие вариации к раскрытым вариантах осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множества. Единственный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Простой факт, что некоторые меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что не может быть использована с преимуществом комбинация этих мер. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, поставляемый вместе с или как часть других аппаратных средств, но может также распространяться в других формах, таких как через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.

1. Драйвер аналогового регулятора яркости для возбуждения светодиодного осветительного элемента (54) с генерированием кодированного света, содержащий:

выходной компонент (52), выполненный с возможностью подачи первичного тока (ipr), причем выходной компонент представляет собой один из управляемого источника неизменного тока и управляемого источника постоянной мощности;

конденсатор (53), подключенный к выходному компоненту;

переключатель (S1), через который осветительный элемент подключается к выходному компоненту параллельно с конденсатором, так что при разомкнутом переключателе первичный ток заряжает конденсатор, а при замкнутом переключателе конденсатор разряжается с генерированием разрядного тока (idis), так что осветительный элемент возбуждается током возбуждения (ipr+idis), который содержит разрядный ток и первичный ток; и

контроллер (56), выполненный с возможностью выполнения переключения путем периодического размыкания и замыкания переключателя для кодирования информации в свете, генерируемом осветительным элементом, причем переключение выполняется с коэффициентом заполнения, представляющим собой долю периода упомянутого переключения, в течение которой переключатель замкнут;

при этом контроллер имеет вход, с помощью которого в контроллер передается требуемый уровень регулировки яркости, представляющий долю номинальной мощности или номинального тока cветодиодного осветительного элемента;

при этом выходной компонент имеет вход, выполненный с возможностью приема из контроллера сигнала регулировки яркости, соответствующего требуемому уровню (dl) регулировки яркости; и

при этом контроллер выполнен с возможностью как управления коэффициентом заполнения, так и настройки сигнала регулировки яркости в зависимости от требуемого уровня регулировки яркости таким образом, что в ответ на изменение уровня регулировки яркости, которое показывает, что требуется увеличение средней мощности генерируемого света: i) первичный ток увеличивается с тем, чтобы увеличить среднюю мощность генерируемого света, и ii) коэффициент заполнения (dc) переключения увеличивается таким образом, чтобы он был больше или равен уровню (dl) регулировки яркости, тем самым предотвращая превышение заданного уровня (inom) пиковым уровнем тока возбуждения.

2. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1, в котором пиковый уровень тока возбуждения перед упомянутым изменением находится на заданном уровне, а величина, на которую увеличивается коэффициент заполнения, является такой, что пиковый уровень тока возбуждения остается на заданном уровне.

3. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1 или 2, в котором контроллер имеет вход, выполненный с возможностью приема данных, и выполнен с возможностью внедрения данных в генерируемый свет путем изменения частоты переключения в зависимости от этих данных.

4. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1 или 2, в котором контроллер имеет вход, выполненный с возможностью приема данных, и выполнен с возможностью внедрения данных в генерируемый свет путем изменения коэффициента заполнения переключения.

5. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1 или 2, в котором частота переключения выше 50 Гц.

6. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1 или 2, в котором выходной компонент содержит контур управления, который согласует первичный ток или выходной сигнал, относящийся к первичному току, с уставкой контура управления, при этом первичный ток увеличивается при увеличении уставки.

7. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 6, в котором выходной сигнал, относящийся к первичному току, представляет собой электрическую мощность, подаваемую выходным компонентом.

8. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 6, в котором уставка настраивается на частоте ниже 50 Гц.

9. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 6, содержащий фильтр нижних частот, при этом сигнал регулировки яркости фильтруется фильтром нижних частот перед приемом выходным компонентом, и переключение выполняется с использованием версии уровня регулировки яркости, не отфильтрованного фильтром нижних частот.

10. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1, в котором переключатель представляет собой транзистор.

11. Драйвер аналогового регулятора яркости по п. 1 или 2, содержащий цепь тепловой защиты, выполненную с возможностью уменьшения первичного тока, когда температура осветительного элемента увеличивается выше заданного предела.

12. Осветительное устройство, содержащее драйвер аналогового регулятора яркости по любому предыдущему пункту и светодиодный осветительный элемент.

13. Устройство по п.12, в котором заданный уровень согласуется с номинальным током, связанным с осветительным элементом.

14. Способ управления светодиодным осветительным элементом (54) для генерирования кодированного света и достижения требуемого уровня (dl) регулировки яркости, причем осветительный элемент подключен к выходному компоненту через переключатель (S1) параллельно с конденсатором, также подключенным к выходному компоненту, при этом выходной компонент представляет собой один из управляемого источника неизменного тока и управляемого источника постоянной мощности и выполнен с возможностью подачи первичного тока (ipr) таким образом, что при разомкнутом переключателе первичный ток заряжает конденсатор, а при замкнутом переключателе конденсатор разряжается с генерированием разрядного тока (idis), так что осветительный элемент возбуждается током возбуждения (ipr+idis), который содержит разрядный ток и первичный ток, причем способ содержит:

выполнение переключения путем периодического размыкания и замыкания переключателя для кодирования информации в свете, генерируемом осветительным элементом, причем переключение выполняется с коэффициентом заполнения, представляющим собой долю периода упомянутого переключения, в течение которой переключатель замкнут; и

прием указания на требуемый уровень (dl) регулировки яркости, представляющий долю номинальной мощности или номинального тока cветодиодного осветительного элемента; и

в ответ на изменение уровня регулировки яркости, показывающее, что требуется увеличение средней мощности генерируемого света:

i) увеличение первичного тока с тем, чтобы увеличить среднюю мощность генерируемого света, и

ii) увеличение коэффициента заполнения (dc) переключения таким образом, чтобы он был больше или равен уровню (dl) регулировки яркости, тем самым предотвращая превышение заданного уровня (inom) пиковым уровнем тока возбуждения.

15. Cчитываемый компьютером носитель данных, хранящий код компьютерного программного продукта, который, при исполнении, реализует способ по п.14 на управляемом светодиодном осветительном элементе (54).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам освещения и управлению устройствами освещения. Техническим результатом является обеспечение возможности оптимизации суммарной величины потребляемой мощности модернизированного устройства для генерации света, запитываемого через балласт.

Изобретение относится к области светотехники. Драйвер содержит импульсный источник питания, при этом упомянутый импульсный источник питания содержит существующую катушку, схема драйвера дополнительно содержит: первую антенну (42) для передачи мощности, сформированную в виде первой катушки, которая либо является существующей катушкой импульсного источника питания, либо подсоединена к существующей катушке импульсного источника питания, причем упомянутая первая антенна (42) для передачи мощности выполнена с возможностью магнитной связи с второй антенной (44) для приема мощности, с формированием тем самым беспроводного передатчика мощности.

Группа изобретений относится к системам управления. Способ индивидуального управления нагрузками заключается в следующем.

Группа изобретений относится к системам управления. Способ индивидуального управления нагрузками заключается в следующем.

Изобретение относится в общем к светоизлучающей системе и, более конкретно, к лампе со светоизлучающим диодом (светодиодом). Техническим результатом является обеспечение совместимости с балластами реальной нити накала традиционной лампы.

Изобретение относится к системам освещения. Техническим результатом является обеспечение средств для независимого управления отдельными источниками света или группами источников света, а также для адаптивного управления испусканием света на основе одной или более длин гибкой подложки.

Изобретение относится к компонентам осветительных систем, в частности к драйверам нагрузки, способным обеспечивать управляемое входное питание для нагрузки. Техническим результатом является обеспечение управляемого драйвера, в котором схема управления изолирована и от первичного преобразователя, и от выходной нагрузки.

Изобретение относится к светодиодной (СИД) осветительной системе и способу управления светодиодной осветительной системой. Техническим результатом является предотвращение преждевременного выхода из строя или неудовлетворительного режима работы светодиодных ламп в составе существующих осветительных устройств.

Изобретение относится к схеме драйвера для предоставления тока в нагрузку. Техническим результатом является оптимизирование падения напряжения на линейном переключателе с тем, чтобы уменьшить потери мощности.

Изобретение относится к схеме возбуждения светодиода (или светодиодной матрицы) с целью излучения кодированного света. Техническим результатом является обеспечение поддержания постоянной частоты переключения при применении амплитудной модуляции.

Изобретение относится к системе освещения, устройству отображения, содержащему систему освещения, и способу управления источником света. Техническим результатом является обеспечение целевой биологической реакции у пользователя, находящегося в области расположения системы освещения. Результат достигается тем, что предоставляется система освещения для освещения пространства, система освещения содержит по меньшей мере один источник света и по меньшей мере один контроллер, сконфигурированный, чтобы: принимать указание предварительно выбранной продолжительности периода излучения, в течение которого по меньшей мере один источник света должен излучать свет; управлять по меньшей мере одним источником света, чтобы излучать свет в течение периода излучения; выбирать первый спектр в зависимости от продолжительности периода излучения; и управлять по меньшей мере одним источником света, чтобы излучать свет с первым спектром, в течение по меньшей мере части периода излучения. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к управлению освещением, а именно к механизму возбуждения осветительного элемента. Техническим результатом является обеспечение механизма возбуждения, который имеет функциональные возможности как аналоговой регулировки яркости, так и кодированного света. Результат достигается тем, что драйвер аналогового регулятора яркости для возбуждения светодиодного осветительного элемента с генерированием кодированного света содержит выходной компонент, который подает первичный ток, конденсатор, подключенный к выходному компоненту, переключатель, через который осветительный элемент подключается к источнику тока параллельно с конденсатором. При периодическом размыкании и замыкании переключателя выполняется переключение для кодирования информации в свете, генерируемом осветительным элементом. Выходной компонент имеет вход, выполненный с возможностью приема сигнала регулировки яркости. В ответ на изменение сигнала регулировки яркости, которое указывает, что требуется увеличение средней мощности генерируемого света: i) первичный ток увеличивается с тем, чтобы увеличить среднюю мощность генерируемого света, и ii) коэффициент заполнения переключения увеличивается на величину, достаточную для предотвращения превышения заданного уровня пиковым уровнем тока через осветительный элемент, когда переключатель замкнут. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Наверх