PL224829B1 - Układ do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe składające się z diod elektroluminescencyjnych LED.

W znanych układach do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe, natężenie światła regulowane jest przez zmianę wartości napięcia zasilania. W tym celu stos owane są zasilacze z możliwością regulacji napięcia wyjściowego zasilającego diody LED, a napięcie zasilania regulowane jest za pomocą potencjometru. Regulacja napięcia i tym samym natężenie świ atła, jest wtedy płynna. Znane są układy, w których natężenie światła regulowane jest skokowo przez naciskanie w określonych odstępach czasu, przełącznika, a z kolei jego naciśnięcie przez dłuższy okres czasu powoduje szybszy samoczynny wzrost lub zmniejszenie natężenia światła wytwarzanego przez źródło.

Istota układu do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe według wynalazku polega na tym, że katoda ostatniej diody LED z sekcji pierwszej połączona jest z anodą pierwszej diody LED sekcji drugiej i z anodą diody prostowniczej, której katoda połączona jest z jedną końcówką kondensatora i z wejściem stabilizatora napięcia. Katoda ostatniej diody LED z sekcji drugiej połączona jest z anodą pierwszej diody LED z sekcji trzeciej i z wejściem układu formującego, którego wyjście połączone jest z wejściem przerwania zewnętrznego mikroprocesora. Wyjście cyfrowe mikroprocesora połączone jest z wejściem cyfrowym przetwornika cyfrowo-analogowego, którego wyjście analogowe połączone jest z wejściem dla napięcia referencyjnego impulsowego stabilizatora napięcia.

Układ według wynalazku umożliwia regulację wartości natężenia światła źródła światła stosowanego w pomieszczeniach wyposażonych w dużą liczbę półprzewodnikowych źródeł światła za pomocą jednego, wspólnego wyłącznika przez załączanie/wyłączanie napięcia zasilającego. Układ według wynalazku pozwala na zastosowanie w pomieszczeniach zawierających dużą liczbę źródeł światła, bez konieczności dokonywania jakichkolwiek zmian w istniejącej instalacji elektrycznej.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku przedstawiającym układ do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe.

Napięcie z sieci zasilającej SIEC podawane jest do wejścia układu według wynalazku, którym są dwa zaciski, z których jeden jest zaciskiem pierwszym 1 wyłącznika WyŁ, a drugi jest wejściem drugim 2 układu prostowniczego UPR, natomiast zacisk drugi 2 wyłącznika WYŁ połączony jest z zaciskiem pierwszym 1 układu prostowniczego UPR. Wyjście układu prostowniczego UPR połączone jest z wejściem We układu impulsowego stabilizatora napięcia ISN, którego wyjście Wy połączone jest z anodą pierwszej D1 diody LED z sekcji pierwszej S1, wchodzącej w skład półprzewodnikowego źródła światła U-LED. Katoda ostatniej Dn w szeregu diod LED z pierwszej sekcji S1 połączona jest z anodą pierwszej D1 diody LED z sekcji drugiej S2 i z anodą diody prostowniczej D, której katoda połączona jest z jedną końcówką kondensatora C i z wejściem We stabilizatora napięcia STU, a druga końcówka kondensatora C połączona jest z poziomem odniesienia. Wyjście Wy stabilizatora napięcia STU połączone jest z końcówką zasilania Z mikroprocesora uP. Katoda ostatniej Dm diody LED z sekcji drugiej S2 połączona jest z anodą pierwszej D1 diody LED z sekcji trzeciej i z wejściem układu formującego UF, a katoda ostatniej Dk z diody LED z sekcji trzeciej S3 połączona jest z poziomem odniesienia. Wyjście Wy układu formującego UF połączone jest z wejściem przerwania zewnętrznego INT mikroprocesora uP. Wyjście cyfrowe Wy mikroprocesora uP połączone jest z wejściem cyfrowym WeC przetwornika cyfrowo-analogowego PC/A, którego wyjście analogowe WyA połączone jest z wejściem dla napięcia referencyjnego Uref impulsowego stabilizatora napięcia ISN.

Półprzewodnikowe źródło światła U-LED składa się z diod LED połączonych szeregowo w takiej liczbie, aby spadek napięcia na tych diodach LED w czasie ich świecenia był taki, aby zape wniał świecenie diod LED przy napięciu otrzymanym z impulsowego stabilizatora napięcia ISN, przy czym układ szeregowo połączonych diod LED jest podzielony na trzy sekcje, pierwszą S1, drugą S2 i trzecią S3. Liczba diod LED połączonych szeregowo w sekcji trzeciej S3 musi być taka, że spadek napięcia na tych diodach LED, przy minimalnym natężeniu światła diod LED, zapewnia wartość napięcia pozwalającą odróżniać poziomy logiczne na wejściu przerwania zewnętrznego INT procesora uP. Z kolei suma diod LED sekcji trzeciej S3 i sekcji drugiej S2 musi być taka, że spadek napięcia na nich, przekazany poprzez diodę D do kondensatora C, którego pojemność jest taka, że przy braku zasilania diod LED, ten poziom napięcia i następnie czas jego opadania na wejściu układu stabilizatora napięcia STU, zapewni na wyjściu tego układu stabilizatora napięcia STU, wartość napięcia niezbędną dla

PL 224 829 B1 poprawnej pracy układu mikroprocesora uP przez czas wystarczający, aby układ mikroprocesora uP zdążył w tym czasie wykonać niezbędne obliczenia i zapamiętał wynik, który następnie umożliwi ustawienie odpowiedniej wartości natężenia światła wytwarzanego przez diody LED po ponownym włączeniu zasilania układu.

Po podaniu napięcia zasilania do zacisków SIEC i zwarciu styków wyłącznika WyŁ napięcie przemienne podawane jest do układu prostowniczego UPR, gdzie zamieniane jest na napięcie jednokierunkowe, które następnie podawane jest do wejścia We impulsowego stabilizatora napięcia ISN. Wartość napięcia na wyjściu Wy impulsowego stabilizatora napięcia ISN jest proporcjonalna do wartości napięcia referencyjnego podawanego do wejście Uref. Natężenie światła diod LED stanowiących półprzewodnikowe źródło światła U-LED, zależy od wartości napięcia przyłożonego między anodą diody pierwszej D1 z sekcji pierwszej S1, a katodą ostatniej Dk diody LED z sekcji trzeciej S3. Wartość tego napięcia i tym samym natężenie światła diod LED regulowane jest przez zmianę napięcia referencyjnego Uref podawanego z wyjścia przetwornika cyfrowego-analogowo PC/A. Wartość napięcia na wyjściu przetwornika PC/A ustawiana jest przez podanie do wejścia cyfrowego WeC, wartości w postaci liczby binarnej, której wartość jest wyliczana przez mikroprocesor uP. W celu zminimalizowania strat mocy w układzie zasilania mikroprocesora uP, do jego zasilania wykorzystywany jest spadek napięcia na diodach LED. Spadek napięcia na diodach LED D1,..., Dm z sekcji drugiej S2 i na diodach LED D1, ..., Dk sekcji trzeciej S3 poprzez diodę prostowniczą D podawane jest do kondensatora C. W przypadku, gdy zaniknie napięcie zasilające diody LED w źródle światła U-LED, to wtedy dioda prostownicza D jest polaryzowana w kierunku zaporowym, co zapobiega rozładowywaniu się kondensatora C przez układ diod LED. Energia zgromadzona w kondensatorze C dostarcza napięcia do wejścia We stabilizatora napięcia STU, co powoduje, że w czasie rozładowywania się kondensatora C przejawiające się obniżaniem się napięcia, stabilizator napięcia STU przez pewien czas na swoim wyjściu Wy utrzymuje stałe napięcie na poziomie niezbędnym do poprawnej pracy mikroprocesora uP. Mikroprocesor uP wyposażony w odpowiednie oprogramowanie wylicza wartość napięcia referencyjnego jaka musi być podana do wejścia referencyjnego Uref impulsowego stabilizatora napięcia ISN. W zależności od wartości napięcia referencyjnego Uref, impulsowy stabilizator napięcia ISN ustawia wartość napięcia na swoim wyjściu Wy, która decyduje o natężeniu świecenia diod LED w półprzewodnikowym źródle światła U-LED. Spadek napięcia na diodach LED D1,..., Dk z sekcji trzeciej S3 podawany jest do wejścia układu formującego UF, gdzie jest zamieniany na napięcie odpowiadające poziomom logicznym mikroprocesora uP. Zanik oraz pojawienie się napięcia na diodach LED Dk sekcji trzeciej S3 podawane jest jako sygnał przerwania zewnętrznego INT do mikroprocesora uP i tym samym informuje się program procesora o załączeniu lub wyłączeniu zasilania sieciowego. Załączanie/wyłączanie zasilania sieciowego realizowane jest wyłącznikiem WyŁ, co powoduje zmianę poziomu logicznego na wejściu przerwania zewnętrznego INT procesora uP i jest to informacja dla mikroprocesora o konieczności rozpoczęcia wykonywania procedury zmiany natężenia świecenia przez układ diod U-LED.

Stan początkowy układu do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe według wynalazku jest taki, że po włączeniu napięcia sieciowego przez zwarcie styków wyłącznika WyŁ impulsowy stabilizator napięcia ISN ustawia na wyjściu, wartość napięcia, która została zapamiętana w pamięci procesora w chwili ostatniego wyłączenia, co powoduje, że natężenie światła wytwarzanego przez diody LED jest takie same jak w chwili wyłączenia. Wyłączenie wyłącznika WyŁ powoduje zanik napięcia na diodach LED D1,..., Dk sekcji trzeciej S3, co powoduje, że poziom napięcia na wejściu INT mikroprocesora osiąga wartość zero. Po stwierdzeniu wartości zera na wejściu przerwania zewnętrznego INT, mikroprocesor uP wylicza nową większą wartość napięcia referencyjnego Uref dla stabilizatora impulsowego napięcia ISN podawanego do wejście Uref. Wyliczoną wartość napięcia referencyjnego Uref zapamiętuje w swojej nieulotnej pamięci danych, czyli takiej, która zachowuje zawartość komórek nawet wtedy, gdy zaniknie napięcie zasilania. Po ponownym załączeniu zasilania sieciowego, czyli po zwarciu styków wyłącznika WyŁ pojawia się napięcie na diodach LED D1,..., Dk sekcji trzeciej S3, które w układzie formującym UF zamieniane jest na poziom logiczny jeden, co powoduje, że program procesora odczytuje wartość napięcia referencyjnego Uref z pamięci nieulotnej i podaje ją do wyjścia Wy mikroprocesora uP, która jest podawana do wejścia cyfrowego WeC przetwornika cyfrowo-analogowego PC/A i dalej do wejścia Uref impulsowego stabilizatora napięcia ISN.

W czasie tuż po wyłączeniu zasilania sieciowego, mikroprocesor uP poprzez układ stabilizatora napięcia STU jest zasilany napięciem wynikającym ze zgromadzonego ładunku w kondensatorze C.

PL 224 829 B1

Kondensator C musi posiadać taką pojemność, że zgromadzona w nim energia musi wystarczyć na zasilanie mikroprocesora uP przez czas niezbędny na wykonanie obliczeń i zapamiętanie wyniku tych obliczeń w jego pamięci nieulotnej. Po spadku napięcia poniżej wartości dopuszczalnej mikr oprocesor uP przestaje funkcjonować i uruchamia się ponownie dopiero po zwiększeniu się napięcia zasilającego na jego wejściu zasilającym Z powyżej dopuszczalnej wartości minimalnej. Kolejne wyłączenia zasilania sieciowego wykonane przez rozwarcie wyłącznika WyŁ, powoduje, że program mikroprocesora uP wylicza kolejną większą wartość napięcia referencyjnego Uref dla impulsowego stabilizatora napięcia ISN i zapamiętuje ją w swojej pamięci nieulotnej. Po ponownym załączeniu zas ilania sieciowego wartość większego napięcia referencyjnego Uref wysyłana jest przez mikroprocesor uP do przetwornika cyfrowo-analogowy PC/A i dalej do wejścia referencyjnego Uref impulsowego stabilizatora napięcia ISN i tym samym powoduje zwiększenia napięcia zasilającego diody LED w układzie U-LED przez układ impulsowego stabilizatora napięcia ISN. Następne wyłączanie/załączanie napięcia zasilania powoduje zwiększenie natężenia światła wytwarzanego przez diody LED do wartości maksymalnej i kolejne wyłączenie/załączenie spowoduje, że natężenie światła osiągnie wartość minimalną. Możliwe jest zaprogramowanie mikroprocesora tak, że kolejne wyłączenie/załączenie będzie powodowało zmniejszenie natężenia światła, aż do osiągnięcia natężenia minimalnego i wtedy kolejne wyłączenie/załączenie spowoduje ustawienie maksymalnej wartości natężenia światła. Natomiast wykonanie za pomocą wyłącznika, zasilania sieciowego WyŁ sekwencji wyłącz/załącz, wyłącz/załącz w krótkich odstępach czasu spowoduje, że w mikroprocesorze uP uruchomi się opcja programu, która spowoduje ustawienie wartości natężenia światła, w zależności od wersji, na wartość natężenia światła minimalną lub maksymalną. Taki sposób sterowania pozwala na ustawienie wszystkich źródeł światła na taką samą początkową wartość natężenia światła.

Gradacja wzrostu lub obniżania natężenia światła i tym samym liczba stopni regulacji jest ustawiona na stałe w programie mikroprocesora uP i jest cechą charakterystyczną danego układu według wynalazku.

Claims (1)

1. Układ do regulacji natężenia światła wytwarzanego przez źródło półprzewodnikowe zawierający wyłącznik, układ prostowniczy, impulsowy stabilizator napięcia, półprzewodnikowe źródło światła i mikro-procesor, znamienny tym, że katoda ostatniej (Dn) diody LED z sekcji pierwszej (S1) połączona jest z anodą pierwszej (D1) diody LED sekcji drugiej (S2) i z anodą diody prostowniczej (D), której katoda połączona jest z jedną końcówką kondensatora (C) i z wejściem (We) stabilizatora napięcia (STU), a katoda ostatniej (Dm) diody LED z sekcji drugiej (S2) połączona jest z anodą pierwszej (D1) diody LED z sekcji trzeciej (S3) i z wejściem (We) układu formującego (UF), którego wyjście (Wy) połączone jest z wejściem przerwania zewnętrznego (INT) mikroprocesora (uP), przy czym wyjście cyfrowe (Wy) mikroprocesora (uP) połączone jest z wejściem cyfrowym (WeC) przetwornika cyfrowoanalogowego (PC/A), którego wyjście analogowe (WyA) połączone jest z wejściem dla napięcia referencyjnego (Uref) impulsowego stabilizatora napięcia (ISN).