FI124042B - Control systems for lighting matrices, especially LED matrices - Google Patents

Control systems for lighting matrices, especially LED matrices Download PDF

Info

Publication number
FI124042B
FI124042B FI20125981A FI20125981A FI124042B FI 124042 B FI124042 B FI 124042B FI 20125981 A FI20125981 A FI 20125981A FI 20125981 A FI20125981 A FI 20125981A FI 124042 B FI124042 B FI 124042B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
filter
power
lamp
matrices
led
Prior art date
Application number
FI20125981A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20125981A (en
Inventor
Heikki Seppae
Original Assignee
Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
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 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt filed Critical Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority to FI20125981A priority Critical patent/FI124042B/en
Priority to PCT/FI2013/050900 priority patent/WO2014044909A2/en
Application granted granted Critical
Publication of FI20125981A publication Critical patent/FI20125981A/en
Publication of FI124042B publication Critical patent/FI124042B/en

Links

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
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10Controlling the intensity of the light
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/155Coordinated control of two or more light sources

Description

Valaisinmatriisien, erityisesti LED-matriisien ohjausjärjestelmäControl system for lighting arrays, in particular LED arrays

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä tehon 5 syöttämiseksi valaisinmatriiseille.The invention relates to a method for supplying power 5 to luminaire arrays according to the preamble of claim 1.

Keksinnön kohteena on myös valaisinmatriisien ohjausjärjestelmä.The invention also relates to a lighting matrix control system.

Ledien käyttö valaistuksessa on lisääntymässä voimakkaasti, koska niillä saavutetaan hyvä 10 hyötysuhde.The use of LEDs in lighting is increasing rapidly as they achieve good efficiency.

Ongelmana tunnetussa tekniikassa on se, että valoteholtaan suureen lamppuun joudutaan laittamaan useita LED-rivejä, koska yhteen riviin voidaan laittaa ainoastaan 40 V/ 3 V kappaletta LED:ejä. Jänniterajoitus aiheutuu siitä, että 40 V pidetään turvallisena jännitteenä. 15 Rivejä ei voi kytkeä rinnakkain, koska LED:in ominaiskäyrä on hyvin epälineaarinen ja jänniteohjaus johtaa epämääräiseen tehoon kussakin LED-rivissä.The problem with the prior art is that a lamp of high luminous efficacy has to be fitted with several rows of LEDs, since only 40 V / 3 V LEDs can be placed in one row. The voltage limitation is due to the fact that 40 V is considered a safe voltage. 15 Rows cannot be connected in parallel because the characteristic of the LED is very non-linear and the voltage control leads to an indefinite power in each LED row.

Tunnettu ratkaisu on siis se, että normaalilla sähköisellä kelalla toimiva hakkuri kehittää > 40 V jännitteen ja tätä jännitettä hyödyntäen jokaista LED-riviä (eri värejä tai yhtä väriä) 2 0 ohjataan erillisillä hakkureilla.Thus, the known solution is that a chopper operating with a normal electric coil generates a voltage of> 40 V and utilizing this voltage each LED line (different colors or one color) 2 0 is controlled by separate hackers.

Niinpä käytännön tunnetuissa ratkaisuissa joudutaan niittämään joka rivin virta ja ohjaamaan jokaista riviä varten tehtyä hakkuria. Tämä johtaa siihen, että N-rivinen lamppu edellyttää ™ yhtä N+l hakkuria ja värisäädettävä LED järjestelmä 3N+1 hakkuria.Thus, in practical known solutions, it is necessary to mow the current in each row and control the chipper for each row. This results in an N-row lamp requiring ™ one N + l chipper and a color-adjustable LED system 3N + 1 chipper.

™ 25 O)™ 25 O)

Keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä kuvatut tunnetun tekniikan ongelmat ja tätä ^ tarkoitusta varten aikaansaada aivan uudentyyppinen menetelmä ja järjestelmä tehonsyöttöäThe object of the invention is to solve the prior art problems described above and, for this purpose, to provide a completely new type of method and system for power supply.

XX

o- varten.o-.

oo σ> c\j 30 Menetelmä perustuu siihen, että normaalilla hakkurilla, joko käyttämällä mekaanista tai sähköistä energiavarastoa generoidaan pulssinieveysmodulaatiolla useita eri taajuuksia. Kukin taajuus ohjataan suodattimen läpi (joko mekaaninen tai sähköinen) haluttuun led-rivistöön.oo σ> c \ j 30 The method is based on the fact that with a normal chipper, either using mechanical or electrical energy storage, a variety of frequencies are generated by pulse modulation. Each frequency is routed through a filter (either mechanical or electrical) to the desired LED array.

22

Led:irivistön (tai kaikkien rivistöjen yhteinen virta) läpi tulevan virran amplitudi ja vaihe mitataan ja vaihetietoa käytetään jokaisen taajuuden lukitsemiseen kyseessä olevaan resonanssipiirin taajuuteen. Amplitudia käytetään LED-rivin valotehon ohjaukseen.Led: The amplitude and phase of the current through the array (or the common current across all arrays) is measured and phase information is used to lock each frequency to the frequency of the resonant circuit in question. Amplitude is used to control the light output of the LED array.

5 Mekaanisten resonanssien käytön yhteydessä käytetään joko piezokidettä johon on liitetty lisävärähtelijä impedanssitason ja taajuuden säätämiseen. Toinen vaihtoehto on käyttää kestomagneettiin perustuvaa mekaanista värähtelijää joka on jo lähtökohtaisesti impedanssitasoltaan sopiva. Varsinkin magneettisesti ohjattua värähtelijää voidaan käyttää myös LED: ien jäähdyttämiseen. Tässä tapauksessa automaattisesti suurempi teho johtaa 10 voimakkaampaan tuuletukseen.5 When using mechanical resonances, either a piezo-crystal with an additional oscillator attached to adjust the impedance level and frequency is used. Another option is to use a mechanical vibrator based on a permanent magnet, which is already inherently impedance compatible. In particular, the magnetically controlled vibrator can also be used to cool the LEDs. In this case, automatically higher power will result in 10 more powerful ventilation.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 1.

15 Keksinnön mukaiselle järjestelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa.The system according to the invention, in turn, is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 10.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

2 0 Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa LED -valaisimien ja myös muiden valaisinten ohjaamisen hyvällä hyötysuhteella, pienikokoisella ja edullisella elektroniikalla.The method according to the invention makes it possible to control LED luminaires as well as other luminaires with good efficiency, small size and low cost electronics.

Keksintö mahdollistaa a) päähakkurin koon pienentämisen (jos käytetään mekaanista "kelaa") ^ ja b) LED rivejä ohjaavat hakkurit voidaan korvata resonanssipiirillä (mekaaninen tai cm ^ 2 5 sähköinen). Menetelmä mahdollistaa myös usean erillisen lampun tai lamppurivin ohjauksen ° siten, että ainoastaan päähakkurin virta mitataan.The invention makes it possible to a) reduce the size of the main chopper (if a mechanical "coil" is used) ^ and b) the chips controlling the LED rows can be replaced by a resonant circuit (mechanical or cm 2 electric). The method also allows the control of a plurality of separate lamps or a row of lamps so that only the current of the main chopper is measured.

CMCM

XX

o- Keksintöä tarkastellaan seuraavassa esimerkkien avulla ja oheisiin piirustuksiin viitaten, co CT) K 30 Kuvio 1 kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista valaisinta tehonsyöttölaitteineen.The invention will now be described, by way of example and with reference to the accompanying drawings, with reference to the accompanying drawings, (CT) K 30 Figure 1 schematically illustrates one lamp according to the invention with a power supply device.

δδ

CMCM

Kuvio 2 esittää graafisesti keksinnössä käytettävää tehonsyötön aaltomuotoa.Figure 2 is a graph showing the power supply waveform used in the invention.

33

Kuvio 3 esittää graafisesti keksinnön mukaista aaltomuotoa, joka on suodatettu hakkurin ulostulo.Figure 3 graphically illustrates a waveform of the invention which is a filtered chopper output.

5 Kuviossa 4a on esitetty piezokiteen sijaiskytkentä.Fig. 4a shows the substitution of piezo-crystal.

Kuviossa 4b on esitetty magneettisesti ohjatun värähtelijän sijaiskytkentä.Fig. 4b shows a replacement circuit for a magnetically controlled vibrator.

Valaistusta ohjataan yleensä erillisillä kytkimillä ja LED-valaisimissa jokaista LEDiä kohti on 10 hakkuri, joka mittaa virtaa ja säätää jännitettä tarpeen mukaan. Tässä keksinnössä tuodaan esille menetelmä, missä jokaista lamppua tai lamppuriviä ohjataan yhdellä hakkurilla taajuusmultipleksausta hyödyntäen.The lighting is usually controlled by separate switches and the LEDs have 10 switches for each LED, which measures the current and adjusts the voltage as needed. The present invention provides a method in which each lamp or row of lamps is controlled by a single chopper utilizing frequency multiplexing.

Kuviossa 1 on esitetty yleisellä tasolla valon ohjaukseen tarkoitettu menetelmä. Kytkimestä 5 15 koostuva hakkuri generoi pulssin leveysmodulaatioon perustuen kuvion 2 mukaisen signaalin. Hakkuriin liittyvä kela (yleensä myös lisäkapasitanssi maata vasten) suodattaa signaalin siten, että lopullinen verhokäyrä on oleellisesti kuvion 3 mukainen.Figure 1 illustrates in general a method for controlling light. A switch consisting of a switch 5 15 generates a pulse width modulation based signal of FIG. 2. The coil associated with the chopper (usually also the additional capacitance to ground) filters the signal so that the final envelope is substantially as shown in Figure 3.

Tyypillisesti hakkurin 5 anto on tasajännitettä, mutta tässä keksinnössä "tasajännite" 2 0 vaihtelee siten, että se sisältää N eri taajuista signaalia. Suodatuksen jälkeen signaali on kuvion 3 mukainen. Kuviossa 3 kolme normeerattua taajuutta ovat: 1, 1.4, 1.7. Taajuuksien välit on valittu suureksi ainoastaan sen takia, että muutamasta jaksosta nähdään signaalin muoto. Käytännössä taajuuden erot ovat pienemmät. Koska hakkurin 5 jäljessä oleva ^ energiavarastoa 4 kuormitetaan myös kapasitiivisesti, tulee tämä ottaa huomioon cnj , 2 5 mitoituksessa, o cp ^ Kuvion 3 mukainen signaali kytketään kuvion 1 resonanssipiirien 2 kautta valaisimen 20 x o- muodostaville LED:eille 1 Jotka on muodostettu useiksi sarjaan kytketyiksi LED-riveiksi 21. 1Typically, the output of the chopper 5 is a DC voltage, but in the present invention the "DC voltage" 20 varies so that it contains N signals of different frequencies. After filtering, the signal is as in Figure 3. In Figure 3, the three normalized frequencies are: 1, 1.4, 1.7. The frequency ranges are selected only because the signal shape is seen for a few periods. In practice, the frequency differences are smaller. Since the energy storage 4 behind the chopper 5 is also capacitively loaded, this must be taken into account in the design of cnj, 2 5, o cp ^ The signal of Fig. 3 is coupled through the resonant circuits 2 of Fig. into connected LED rows 21. 1

Jokainen rivikohtainen resonanssipiiri 2 "valitsee" signaalista vain omaa resonanssitaajuutta O) o] 30 vastaavan taajuuden. Eri sinien amplitudit määräävät sen kuinka paljon kullekin LED - ° rivistölle 21 ajetaan tehoa. Koska LED:in ominaiskäyrä on hyvin epälineaarinen (jännite sen yli on lähes vakio) tehon säätö täytyy tapahtua virran avulla. Koska jokaisen rivistön virta on 4 eri taajuudella, riittää että mitataan vain kokonaisvirta ja erottamalla eri taajuuskomponentit esimerkiksi vaihelukitun silmukan avulla, saadaan selville jokaisen LED -rivistön virrat erikseen. Mittaus voidaan suorittaa suoraan hakkuriin 5 liittyvän kelan virrasta induktiolla, laittamalla johtimeen magnetometrin 3 (MEMS tai jokin muu) tai tietysti myös erillisen 5 vastuksen avulla. Vastus on tosin epäedullinen vaihtoehto, koska se kuluttaa tehoa. Magnetometri 3 on hyödyllinen, koska se mittaa sekä tasavirtakomponentin että kaikki vaihtovirtakomponentit. Voidaan tietysti mitata jokaisen rivin virran erikseen kuten nykyään tehdään, mutta se kasvattaa laitteen hintaa turhaa. Myös tämä vaihtoehto on kuvattu kuviossa 1. Virta tehdään halutuksi säätämällä eri jännitteiden amplitudeja erikseen ohjaamalla 10 vaihemoduloitua signaalia (katso kuvio 2).Each line-specific resonant circuit 2 "selects" from the signal only a frequency corresponding to its own resonant frequency (O) 0]. The amplitudes of the different sines determine how much power is applied to each LED array 21. Because the LED has a very non-linear characteristic (the voltage across it is almost constant), power must be controlled by the current. Since the current in each row is at 4 different frequencies, it is sufficient to measure only the total current and by separating the different frequency components, for example by means of a phase-locked loop, the currents of each LED row are determined separately. The measurement can be made directly from the current of the coil connected to the chopper 5 by induction, by applying a magnetometer 3 (MEMS or whatever) to the conductor or, of course, by means of a separate resistor 5. However, a resistor is a disadvantage because it consumes power. Magnetometer 3 is useful because it measures both the DC component and all AC components. Of course, the current of each line can be measured individually, as is the case today, but it increases the cost of the device unnecessarily. This alternative is also illustrated in Fig. 1. The current is made desirable by individually adjusting the amplitudes of the various voltages by controlling 10 phase-modulated signals (see Fig. 2).

Koska resonanssipiirin 2 taajuus voi poiketa nimellisestä merkittävästi, joudutaan hakkurilla 5 tuotetut taajuudet sovittamaan adaptiivisesti siten, että ne vastaavat resonanssipiirien 2 taajuuksia. Tämä voidaan tehdä helposti mittaamalla virtojen vaiheet suhteessa jännitteiden 15 vaiheisiin ja säätämällä jännitteiden taajuudet vastaavasti. Kaiken kaikkiaan mittaus tapahtuu yksinkertaisesti mittaamalla vaiheherkällä ilmaisimella sekä virtojen amplitudit että vaiheet ja säätämällä jännitteiden amplitudit tehon säätöä varten ja vaiheet taajuuksien sovittamiseksi resonanssipiireihin.Since the frequency of the resonant circuit 2 may differ significantly from the nominal one, the frequencies produced by the chopper 5 need to be adaptively adapted to correspond to the frequencies of the resonant circuits 2. This can be easily done by measuring the phases of the currents in relation to the phases of the voltages 15 and adjusting the frequency of the voltages accordingly. All in all, the measurement is done simply by measuring the amplitudes and phases of the currents with a phase-sensitive detector and adjusting the amplitudes of the voltages for power control and the steps for adjusting the frequencies to resonant circuits.

2 0 Resonanssipiirit2 0 Resonant circuits

Resonanssipiiri 2 voidaan realisoida kelan ja kondensaattorin sarjakytkennällä normaalin tapaan.The resonant circuit 2 can be realized by serial connection of the coil and capacitor in the normal way.

(M(M

δ 2 5 Kytkennällä saadaan kohtuullisesti tilanne, missä vain alle 2 % tehosta hukataan. Ongelmana O) on enemmänkin koko, koska pienihäviöinen muuntaja kohtuullisen pienellä taajuudella ^ edellyttää suurikokoista kelaa.δ 2 5 Switching provides a reasonable situation where only less than 2% of power is lost. The problem O) is more of a size because a small-loss transformer at a reasonably low frequency ^ requires a large coil.

XX

IXIX

CLCL

oö Yleisesti ottaen mekaaninen resonanssi pystyy varastoimaan energiaa enemmän kuin σ> o] 30 vastaavan kokoinen sähköinen kela. Tämä tarkoittaa sitä, että resonanssipiiri kannattaa ° realisoida mekaanisella resonanssipiirillä. Voimme käyttää joko piezomuuttajalla toimivaa värähtelijää tai magneettista virralla ohjattua resonanssipiiriä. Mekaanisen resonanssipiirin 5 etuna on pienen koon lisäksi korkea hy vyysluku. Lisäksi voidaan integroida mekaanisen värähtelijän lähelle LED:ejä, jolloin voimme käyttää liikettä myös LED:ien tuulettamiseen. Tietysti käytämme tällöin tehoa tuuletukseen Jolloin värähtelijän hyvyysluku heikkenee.In general, mechanical resonance is capable of storing energy in excess of σ> o] 30 an electric coil of equivalent size. This means that the resonant circuit should be realized by a mechanical resonant circuit. We can use either a piezo-oscillator oscillator or a magnetic current-controlled resonant circuit. In addition to its small size, the mechanical resonance circuit 5 has the advantage of having a high index of goodness. In addition, it is possible to integrate a mechanical vibrator near the LEDs so that we can also use motion to ventilate the LEDs. Of course, in this case, we use the power for ventilation.

Tämä on kuitenkin edullisempi tapa verrattuna siihen, että valaisimeen laitettaisiin tuuletin tai 5 kooltaan suuri metallinen jäähdytinripa.However, this is a less expensive way compared to installing a fan or 5 large metal radiator strips in the luminaire.

Kuviossa 4a on esitetty piezokiteen sijaiskytkentä. Piezon rinnankapasitanssin 12 ansioista rakenne synnyttää sekä mekaanisen resonanssin määräävän sarjaresonanssin, että myös rinnanresonanssin, joka riippuu sekä mekaanisesta resonanssista että hajakapasitanssista.Fig. 4a shows a substitution of a piezo-crystal. Due to the piezo parallel capacitance 12, the structure generates both a series resonance that determines mechanical resonance as well as a parallel resonance which is dependent on both mechanical resonance and stray capacitance.

10 Värähtelijää käytetään kuitenkin edullisesti sarjaresonanssissa, joten hajakapasitanssilla ei ole merkitystä. Se kuitenkin näkyy kapasitiivisena kuorma, joten se pitää huomioida koko järjestelmän suunnittelussa. Tyypillisellä kiteellä efektiivinen sarjavastus 13 on kohtuullisen suuri, joten hyötysuhde jää huonoksi. Tietysti tekemällä ohut ja leveä kide saadaan sarjavastusta 13 pienemmäksi. On kuitenkin edullista kytkeä kiteen päälle mekaaninen 15 resonanssi siten, että efektiivistä sarjavastusta saadaan pienemmäksi. Tässä tilanteessa resonanssitaajuus määräytyy ylimääräisestä resonanssipiiristä ja piezoaktuaattori toimii ainoastaan laitteena, joka muuntaa jännitteen liikkeeksi. Kuviossa 4a viitenumerolla 10 on kuvattu sijaiskytkennässä kelaa ja viitenumerolla 11 sarjakapasitanssia.However, the oscillator is preferably used in series resonance, so the stray capacitance is irrelevant. However, it appears as a capacitive load, so it should be taken into account in the overall system design. With a typical crystal, the effective series resistor 13 is reasonably high, so the efficiency remains poor. Of course, making a thin and wide crystal will reduce the series resistor 13. However, it is preferable to apply mechanical resonance on the crystal so as to reduce the effective series resistance. In this situation, the resonant frequency is determined by the extra resonant circuit and the piezo-actuator acts only as a device to convert the voltage into motion. In Fig. 4a, reference numeral 10 denotes the coil in the alternate circuit and reference numeral 11 the serial capacitance.

2 0 Jos käytämme resonanssipiirissä magneettisesti ohjattua värähtelijää, voimme kuvata sitä kuvan 4b mukaisella sijaiskytkennällä. Magneettinen resonanssipiiri perustuu kestomagneetin 15 ja käämin 14 läpi kulkevan virran aiheuttamaan voimaan. Tässä ratkaisussa voidaan valita liikkuuko käämi 14 (vertaa kovaääninen) vai magneetti 15. Jos kytkentäkerroin on suuri, piiri ^ edustaa maata vasten olevaa rinnanresonanssipiiriä. Teho kytkeytyy hyvin LED:eihin yhdellä cvj ^ 2 5 taajuudella, mutta se pyrkii "oikosulkemaan" muille LED:eille tarkoitettuja virtoja. Onkin ° edullista laittaa kelan jälkeen sarjaan kondensaattori, jolloin mekaaninen resonanssipiiri toimii ^ efektiivisenä kelana ja synnyttää kondensaattorin kanssa sarjaresonanssipiirin. Tässä x o- tapauksessa muut taajuudet näkevät tämän resonanssipiirin avoimena.2 0 If we use a magnetically controlled oscillator in the resonant circuit, we can depict it by the alternate circuit shown in Fig. 4b. The magnetic resonance circuit is based on the force exerted by the current passing through the permanent magnet 15 and the coil 14. In this solution, it is possible to choose whether the coil 14 is moving (compare loudspeaker) or the magnet 15. If the coupling coefficient is high, the circuit edust represents a ground resonant circuit. Power is well coupled to LEDs at a single cvj ^ 2 5 frequency, but tends to "short-circuit" currents for other LEDs. It is therefore advantageous to put a capacitor in series after the coil, whereby the mechanical resonant circuit acts as an efficient coil and generates a series resonant circuit with the capacitor. In this case of x o, the other frequencies see this resonant circuit as open.

oö O) o] 30 Mekaanista resonanssipiiriä voidaan käyttää myös hakkurissa häviöiden vähentämisessä.o0 o) 30 The mechanical resonance circuit can also be used in a chopper to reduce losses.

° Tässä yhteydessä on edullista tehdä siihen yhteyteen myös muuntaja. Tämä tarkoittaa piezon tapauksessa sitä, että piezokappale muodostaa yhden rakenteen mekaanisen värähtelyn 6 kannalta, mutta siihen liitetään välielektrodi ulostulotehon poimimista varten. Magneettisessa värähtelijässä järjestelmään laitetaan kaksi käämiä ja kierroslukumäärät valitaan siten että haluttu muuntosuhde saavutetaan.° In this context, it is also advantageous to include a transformer in this connection. This means, in the case of piezo, that the piezo body forms a single structure in terms of mechanical vibration 6, but is provided with an intermediate electrode for picking up the output power. In a magnetic vibrator, two coils are introduced into the system and the speeds are selected so that the desired conversion ratio is achieved.

5 Koska diodit eivät ole täysin samanlaisia ja niistä joku voi hajota, LED-rivistö voi tasasuunnata signaalia. Tasasuuntautuminen ei sinällään haittaa, koska se ainoastaan biasoi diodit eri toimintapisteeseen. Tässä ratkaisussa yhden diodin hajoaminen ei sammuta lamppua kokonaan. Itsebiasoinnin ja vaihtosähkön takia jällellä olevat diodit tuotavat valotehoa.5 Since the diodes are not completely identical and may be broken by one, the LED array can rectify the signal. Rectification itself is not detrimental as it only biases the diodes to a different operating point. In this solution, breaking the single diode does not completely turn off the lamp. Due to self-biasing and alternating electricity, the remaining diodes provide light output.

10 Yhteenveto Tässä keksinnössä on tuotu esiin menetelmä, missä lamppuja ja erityisesti LED-lamppuja voidaan ohjata yhdellä hakkurilla taajuusmultipleksausta hyödyntäen. Menettely johtaa myös siihen, että kaikkien lamppujen virrat (tehot) voidaan mitata yhdellä virtamittarilla. Lisäksi 15 tässä hakemuksessa on kuvattu mekaanisen resonanssin hyödyntämisen taajuussuodattimien tekemiseksi. Keksinnön mukainen menetelmä on selvästi nykyisiä ratkaisuja edullisempi ja kooltaan pienempi. Hyötysuhde on vähintään samaa luokkaa kuin nykyisillä ratkaisuilla, mutta koska useita hakkureita ei tarvita on ehkä mahdollista parantaa myös laitteen hyötysuhdetta, varsinkin jos käytetään mekaanista resonanssipiiriä myös hakkurin 2 0 energiavarastona.SUMMARY This invention discloses a method in which lamps, and in particular LED lamps, can be controlled by a single chip using frequency multiplexing. The procedure also results in the currents (wattages) of all lamps being measured with a single current meter. Further, this application describes the utilization of mechanical resonance for making frequency filters. The method according to the invention is clearly less expensive than the present solutions and smaller in size. The efficiency is at least of the same order as the current solutions, but since several hackers are not needed, it may be possible to improve the efficiency of the device too, especially if a mechanical resonant circuit is also used as the energy storage for the chopper 2 0.

Käytännössä keksinnössä siis kullekin LED-riville toimitetaan pätkittyä DC-tehoa kaistanpäästösuodatinten kautta siten, että kukin valaisinrivi saa taajuuspektrinsä koko tehon ^ spektristä.Thus, in practice, the invention provides each LED row with cut-off DC power through bandpass filters so that each luminaire row receives its frequency spectrum from the full power λ spectrum.

™ 25 σ> 1 Keksintö soveltuu valaistukseen yleensä. Koska LED on uusi kasvava valaistustekniikka, se ^ kannattaa ottaa ensin käyttöön. Yksi sovellutus on myös LED:eillä valaistut näytöt, x™ 25 σ> 1 The invention is generally applicable to lighting. Since LED is a new and growing lighting technology, it is worthwhile to implement it first. One application is also LED illuminated displays, x

IXIX

CLCL

cö Tässä hakemuksessa valaisimella 20 tarkoitetaan sekä perinteistä valaisinta, jossa elementit σ> oj 30 ovat toistensa läheisyydessä kuin myös suurempaa valaisinkokonaisuutta, jossa valaisimen eri ° osat voivat sijaita esimerkiksi rakennuksen eri huoneissa.cö For the purposes of this application, luminaire 20 is understood to mean both a conventional luminaire with elements σ> oj 30 in close proximity to one another and a larger luminaire assembly in which different parts of the luminaire may be located, for example, in different rooms of a building.

Claims (16)

1. Förfarande för en lampas effektmatning, varvid lampan (20) bildas av ett flertal rader (21) bestäende av belysningselement (1), vid vilket förfarande 5 - effekten inmatas radspecifikt (21) i lampan (20), kännetecknat av att 10. effekten inmatas i varje belysningsrad (21) pä ett pä förhand bestämt frekvensband.A method of power supply of a lamp, wherein the lamp (20) is formed by a plurality of rows (21) consisting of lighting elements (1), wherein the method 5 power is input row-specific (21) into the lamp (20), characterized in that 10. the power is input into each illumination line (21) on a predetermined frequency band. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att effekten styrs tili varje rad genom ett bandpassfilter (2). 15Method according to claim 1, characterized in that the power is controlled to each line through a bandpass filter (2). 15 3. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som filter (2) används ett elektriskt filter.Method according to any of the preceding claims, characterized in that an electric filter is used as filter (2). 4. Förfarande enligt nagot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som filter (2) används ett piezoelektriskt filter. 20Process according to any of the preceding claims, characterized in that a piezoelectric filter is used as filter (2). 20 5. Förfarande enligt nagot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som filter (2) används ett mekaniskt filter. CO 1-Process according to any of the preceding claims, characterized in that a filter (2) is used as a mechanical filter. CO 1- 6. Förfarande enligt nagot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att den för C\J ^ 2 5 inmatning avsedda effekten alstras medelst pulsbreddsmodulering.Method according to any of the preceding claims, characterized in that the power intended for input C is generated by pulse width modulation. 7. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att x o- belysningselementen (1) utgörs av LED:er. cö o o] 30Process according to any of the preceding claims, characterized in that the x o-lighting elements (1) are LEDs. co o o] 30 8. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att den i lampan ^ inmatade totalströmmen mäts (3).Method according to any of the preceding claims, characterized in that the total current input to the lamp 3 is measured (3). 9. System för en lampas effektmatning, varvid lampan (20) bildas av ett flertal rader (21) bestäende av belysningselement (1), vilket system omfattar don för att inmata effekten radspecifikt (21) i lampan (20), 5 kännetecknat av att systemet omfattar don för att inmata effekten i varje belysningsrad (21) pä ett pä förhand bestämt frekvensband.A power supply system of a lamp, wherein the lamp (20) is formed by a plurality of rows (21) consisting of illuminating elements (1), the system comprising means for inputting the power specific (21) in the lamp (20), characterized in that the system comprises means for inputting the power in each illumination line (21) on a predetermined frequency band. 10. System enligt patentkrav 9, kännetecknat av att effekten styrs tili varje rad genom ett bandpassfilter (2).System according to claim 9, characterized in that the power is controlled to each line through a bandpass filter (2). 11. System enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som filter (2) 15 används ett elektriskt filter.System according to any of the preceding claims, characterized in that as filter (2) an electric filter is used. 12. System enligt nagot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som filter (2) används ett piezoelektriskt filter. 2 0System according to any of the preceding claims, characterized in that a piezoelectric filter is used as filter (2). 2 0 13. System enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som filter (2) används ett mekaniskt filter.System according to any of the preceding claims, characterized in that a filter (2) is used as a mechanical filter. 14. System enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att den för CO 1- inmatning avsedda effekten alstras medelst pulsbreddsmodulering. ™ 25 oSystem according to any of the preceding claims, characterized in that the power intended for CO 1 input is generated by pulse width modulation. ™ 25 o 15. System enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att belysningselementen (1) utgörs av LED:er. X cc CL roSystem according to any of the preceding claims, characterized in that the lighting elements (1) consist of LEDs. X cc CL ro 16. System enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att den i lampan O) ^ 30 inmatade totalströmmen mäts (3). δ C\1System according to any of the preceding claims, characterized in that the total current input to the lamp 0 is measured (3). δ C \ 1
FI20125981A 2012-09-21 2012-09-21 Control systems for lighting matrices, especially LED matrices FI124042B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125981A FI124042B (en) 2012-09-21 2012-09-21 Control systems for lighting matrices, especially LED matrices
PCT/FI2013/050900 WO2014044909A2 (en) 2012-09-21 2013-09-18 Control system for light matrices, particularly led matrices

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125981A FI124042B (en) 2012-09-21 2012-09-21 Control systems for lighting matrices, especially LED matrices
FI20125981 2012-09-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20125981A FI20125981A (en) 2014-02-14
FI124042B true FI124042B (en) 2014-02-14

Family

ID=49517527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20125981A FI124042B (en) 2012-09-21 2012-09-21 Control systems for lighting matrices, especially LED matrices

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI124042B (en)
WO (1) WO2014044909A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017072412A1 (en) 2015-10-27 2017-05-04 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Method and system for retina imaging

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008024780A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Wireless light source
EP2385747A3 (en) * 2010-05-08 2012-05-16 EMD Technologies, Inc. LED illumination systems
US20120127210A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Au Optronics Corporation Random PWM Dimming Control for LED Backlight

Also Published As

Publication number Publication date
FI20125981A (en) 2014-02-14
WO2014044909A2 (en) 2014-03-27
WO2014044909A3 (en) 2014-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101436703B1 (en) Apparatus, method and system for providing ac line power to lighting devices
US9107264B2 (en) Electronic control gears for LED light engine and application thereof
TWI583246B (en) System and device for driving a plurality of high powered led units
RU2563042C2 (en) Light diode circuit layout
US8710765B2 (en) LED illumination systems
CN1279793C (en) Traffic signal installation comprising LED-light source
CN101668372B (en) Led lighting device and lighting equipment
US8624500B2 (en) Single-ended primary inductance converter (SEPIC) based power supply for driving multiple strings of light emitting diodes (LEDs) in roadway lighting fixtures
US8890424B2 (en) Illumination device, illumination system, and lamp
US10362644B1 (en) Flyback converter with load condition control circuit
EP2850916B1 (en) Driver circuit for solid state light sources
KR102154153B1 (en) Driver for arrays of lighting elements
US20120019156A1 (en) Led string driver with non-dissipative reactance balancer
WO2019169014A1 (en) Tapped single-stage buck converter led driver
TW201019795A (en) Light-emitting device
Hwu et al. Dimmable AC LED driver with efficiency improved based on switched LED module
CA2840268A1 (en) Led fluorescent lamp
TWI475922B (en) Apparatus, method and system for providing ac line power to lighting devices
US10827584B2 (en) LED control circuits
FI124042B (en) Control systems for lighting matrices, especially LED matrices
CN104025711A (en) Driver circuit for at least one load and method of operating the same
US8872443B2 (en) Lighting apparatus and control circuit
US20110115408A1 (en) Long life power supply
US9622300B2 (en) Resonance converter for driving multiple AC LED strings
KR101162512B1 (en) Operating apparatus for led

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 124042

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed