RU195776U1 - Драйвер для управления яркостью светоизлучателя - Google Patents
Драйвер для управления яркостью светоизлучателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU195776U1 RU195776U1 RU2019119310U RU2019119310U RU195776U1 RU 195776 U1 RU195776 U1 RU 195776U1 RU 2019119310 U RU2019119310 U RU 2019119310U RU 2019119310 U RU2019119310 U RU 2019119310U RU 195776 U1 RU195776 U1 RU 195776U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light emitter
- power
- pulse
- driver
- regulator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Полезная модель может быть использована в устройствах управления светоизлучателями, работающими в видимом и инфракрасном областях спектра. Драйвер содержит регулятор импульсного питания светоизлучателя, задатчик длительности импульсов, задатчик напряжения питания светоизлучателя, источники вторичного питания большой и малой мощности, обеспечивающие мощность питания светоизлучателя в диапазонах соответственно от 1 до 100% и от 0,01 до 1% от максимально допустимого значения, и реле управления, имеющее вход подключения к первичному источнику питания. Выход задатчика длительности импульсов связан с входом управления регулятора импульсного питания светоизлучателя. Входы управления источников вторичного питания связаны с выходом задатчика напряжения питания светоизлучателя, входы питания источников вторичного питания связаны один - с прямым, а другой - с инверсным коммутируемым выходом реле управления, а выходы источников вторичного питания параллельно подключены ко входу регулятора импульсного питания светоизлучателя. Драйвер может быть основан на широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляции. Технический результат - повышение КПД драйвера во всем диапазоне регулирования яркости светоизлучателя при вариациях напряжения первичного источника питания с обеспечением автоматической стабилизации яркости светоизлучателя. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в устройствах управления светоизлучателями, работающими в видимом и инфракрасном областях спектра.
Конструктивно светоизлучающие оптоэлектронные узлы включают в себя светоизлучатели (светодиоды или полупроводниковые лазеры) и устройства управления светоизлучателями - драйверами, осуществляющими функции преобразования напряжения питания, стабилизации питающего напряжения, электрической защиты элементов самого драйвера и светоизлучателя, а также регулирования яркости свечения - мощности излучения светоизлучателя.
Использование светоизлучателей в условиях различных уровней освещенности окружающей обстановки и наблюдаемых объектов требует подстройки излучения по яркости. Для уменьшения адаптационной и аккомодационной нагрузок на глаза оператора применяют режим стабилизации мощности излучения светоизлучателей при постоянном токе питания или используют диммирующие (импульсные) генераторы питания, стабилизирующие суммарный световой поток светоизлучателей за некоторый временной промежуток.
Известно устройство управления освещением по среднему значению тока по патенту РФ №2540401 от 05.02.2013 г., используемое в системах искусственного освещения с применением мощных светодиодов при питании от внешних источников постоянного тока. Стабилизация тока светодиодов осуществляется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Устройство имеет следующие недостатки.
1. Наличие балластного резистора в цепи питания светоизлучателя снижает КПД драйвера за счет прямых омических потерь, пропорциональных полному току потребления светоизлучателя.
2. Изобретение решает задачу достижения максимальной мощности излучения, но подстройка оператором яркости светоизлучателя в широком диапазоне для согласования с излучением окружающего фона или объекта устройством не обеспечивается.
3. Драйвер рассчитан на работу вблизи максимального напряжения питания светоизлучателя, что приводит к низкому КПД при работе в режиме малой мощности.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели - прототипом - является драйвер для управления яркостью светоизлучателя, названный «Генератор диммирующего сигнала», выполняющий функцию регулятора импульсного питания (https://svetodiodinfo.ru/svoimi-rukami/zamena-lamp-na-svetodiody-v-monitore.html).
Для удобства сравнения с заявляемым драйвером схема указанного драйвера-прототипа показана на фиг. 1 в виде блок-схемы, на которой обозначены составные части, также содержащиеся и в заявляемом драйвере: регулятор импульсного питания D1, задатчик длительности импульсов R1, задатчик напряжения R2.
Драйвер содержит регулятор импульсного питания D1 светоизлучателя - светодиода VD, задатчик длительности импульсов R1 и задатчик напряжения R2 (балластный резистор). Выход задатчика длительности импульсов R1 связан с управляющим входом регулятора импульсного питания D1. Напряжение от первичного источника питания Vex подается на вход D1, а с его выхода через задатчик напряжения R2 на светоизлучатель VD подается импульсное напряжение. Задатчик длительности импульсов R1 и задатчик напряжения R2 выполнены в виде переменных резисторов.
Прототип имеет следующие недостатки:
1. Драйвер рассчитан на широкий диапазон регулирования напряжения питания светоизлучателя и при работе в режиме малой мощности, необходимой для обеспечения малой яркости свечения, имеет чрезвычайно низкий КПД.
2. При вариациях напряжения первичного источника питания драйвер не обеспечивает стабилизацию яркостных режимов работы светоизлучателя, что вызывает энергетические потери за счет избыточного перерегулирования, а также необходимость дополнительной регулировки яркости оператором во время работы, что также увеличивает непроизводительные энергетические расходы.
3. Регулировка яркости светоизлучателя производится задатчиком напряжения - балластным резистором, включенным непосредственно в цепь питания светоизлучателя, что снижает КПД драйвера за счет прямых омических потерь пропорциональных полному току потребления светоизлучателя.
4. Драйвер не приспособлен для выбора оптимальной рабочей точки полупроводникового светоизлучателя, имеющего обратно-параболическую зависимость значения яркости от силы тока, что на большей части шкалы рабочих режимов отражается снижением КПД самого светоизлучателя.
Техническая проблема заключается в достижении следующего технического результата: повышение КПД драйвера во всем диапазоне регулирования яркости светоизлучателя при возможных вариациях напряжения первичного источника питания с обеспечением автоматической стабилизации яркости светоизлучателя.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Драйвер для управления яркостью светоизлучателя, как и прототип, содержит регулятор импульсного питания светоизлучателя, задатчик длительности импульсов, выходом связанный со входом управления регулятора импульсного питания светоизлучателя и задатчик напряжения питания светоизлучателя. В отличие от прототипа он дополнительно содержит источник вторичного питания малой мощности, источник вторичного питания большой мощности и реле управления, имеющее вход подключения к первичному источнику питания, причем входы управления упомянутых источников вторичного питания связаны с выходом задатчика напряжения питания светоизлучателя, входы питания источников вторичного питания связаны один - с прямым, а другой - с инверсным коммутируемым выходом реле управления, а выходы источников вторичного питания параллельно подключены ко входу регулятора импульсного питания светоизлучателя.
Регуляторы импульсного питания светоизлучателя и задатчик длительности импульсов могут быть основаны на широтно-импульсной модуляции (ШИМ-регуляторы) или на частотно-импульсной модуляции (ЧИМ-регуляторы). В качестве источников вторичного питания также могут использоваться ШИМ-источники или ЧИМ-источники.
Источник вторичного питания большой мощности обеспечивает мощность питания светоизлучателя в диапазоне от 1 до 100% от максимально допустимого значения, а источник вторичного питания малой мощности - в диапазоне от 0,01% до 1% от максимально допустимого значения, т.е. приблизительно на два порядка ниже, чем максимально допустимая мощность питания светоизлучателя.
В драйвере может использоваться реле, срабатывающее по значению входного тока потребления или по значению входной мощности потребления, а задатчик напряжения питания светоизлучателя и задатчик длительности импульсов могут быть резистивными или цифровыми.
Драйвер может использоваться с различными светоизлучателями, например, со светодиодом, полупроводниковым лазером.
На фиг. 1 приведена блок-схема драйвера - прототипа. Заявляемый драйвер проиллюстрирован примером конкретного выполнения, приведенным на фиг. 2, на котором представлена блок-схема драйвера, подключенного к первичному источнику питания и светоизлучателю - светодиоду.
Драйвер управления яркостью светоизлучателя содержит реле управления Р1, ШИМ-источник вторичного питания большой мощности, обеспечивающий мощность питания светоизлучателя от 1 до 100% от максимально допустимого значения, V1, ШИМ-источник вторичного питания малой мощности, обеспечивающий мощность питания светоизлучателя от 0,01% до 1% от максимально допустимого значения V2, ШИМ-регулятор импульсного питания D1, задатчик напряжения R2 и задатчик скважности импульсов R1.
Выход задатчика скважности импульсов R1 связан с входом управления ШИМ-регулятора импульсного питания D1 (вывод 3). Входы управления ШИМ-источников вторичного питания V1 (вывод 2), и V2 (вывод 2), связаны с выходом задатчика напряжения R2. Вход ШИМ-источника вторичного питания V1 (вывод 1) связан с неинвертирующим выходом Р1 (вывод 2), а вход ШИМ-источника вторичного питания V2 (вывод 1) - с инвертирующим выходом реле управления Р1 (вывод 3). Выходы ШИМ-источников вторичного напряжения питания V1 (вывод 3) и V2 (вывод 3), параллельно подключены к входу ШИМ-регулятора импульсного питания D1 (вывод 1). В процессе работы драйвер подключен к первичному источнику питания Vex через вход реле управления Р1 (вывод 1), а светодиод VD - к выходу ШИМ-регулятора импульсного напряжения питания D1 (вывод 2).
Драйвер работает следующим образом.
В соответствии с текущим значением полного тока потребления драйвера, потребляемого из первичного источника питания Vex, реле управления Р1 подает питание, либо на ШИМ-источник вторичного питания большой мощности V1 (вывод 1), либо на ШИМ-источник вторичного питания малой мощности V2 (вывод 1), которые осуществляют поддержание стабильного напряжения питания на ШИМ-регуляторе импульсного питания D1 (вывод 1). Амплитудное напряжение импульсного питания светодиода VD устанавливается в соответствии со значением напряжения, определяемым задатчиком величины напряжения R2 через управляющие входы ШИМ-источников вторичного питания V1 (вывод 3) и V2 (вывод 3). Управление яркостью светодиода VD осуществляется через вход управления ШИМ-регулятора импульсного питания D1 (вывод 3), значение скважности импульсов которого устанавливается задатчиком скважности импульсов R1.
В случае изменения напряжения первичного источника питания, ШИМ-источники вторичного питания V1 и V2 поддерживают неизменной рабочую точку светодиода VD при любом значении скважности, что обеспечивает поддержание требуемой яркости при высоком КПД и не требует дополнительной подстройки яркости оператором.
ШИМ-источник вторичного питания малой мощности V2 поддерживает работу светодиода VD в фазе малой яркости излучения, а ШИМ-источник вторичного питания большой мощности V1 - в фазе высокой яркости, обеспечивая высокий КПД источников питания в любом случае. Кроме этого, драйвер позволяет устанавливать высокую точность настройки при расширении диапазона регулирования, вплоть до четырех порядков изменения яркости.
Регулировка яркости светодиода VD производится задатчиком напряжения R2, не являющимся балластным резистором, что не создает прямых омических потерь и не снижает КПД драйвера.
Оптимизация КПД драйвера осуществляется следующим образом. При включении драйвера оператор устанавливает максимальное значение скважности импульсов задатчиком скважности импульсов R1 и задает освещенность видимого пространства, создаваемую светоизлучателем, немного превышающую оптимальную освещенность, путем подстройки задатчика напряжения R2. После чего снижает освещенность до оптимальной уменьшением скважности импульсов на R1. Это позволяет установить рабочую точку светодиода VD с оптимизированным КПД светодиода VD относительно требуемого уровня яркости.
Проведенная авторами экспериментальная проверка заявляемого драйвера показала, что драйвер, по сравнению с прототипом, имеет более высокий КПД (не менее 90%) во всем диапазоне регулирования яркости светоизлучателя, в том числе при вариациях напряжения первичного источника питания, и обеспечивает стабильную яркость светоизлучателя.
Claims (13)
1. Драйвер для управления яркостью светоизлучателя, содержащий регулятор импульсного питания светоизлучателя, задатчик длительности импульсов, выходом связанный с входом управления регулятора импульсного питания светоизлучателя, и задатчик напряжения питания светоизлучателя, отличающийся тем, что он дополнительно содержит источник вторичного питания большой мощности, источник вторичного питания малой мощности и реле управления, имеющее вход подключения к первичному источнику питания, причем входы управления упомянутых источников вторичного питания связаны с выходом задатчика напряжения питания светоизлучателя, входы питания источников вторичного питания связаны один - с прямым, а другой - с инверсным коммутируемым выходом реле управления, а выходы источников вторичного питания параллельно подключены ко входу регулятора импульсного питания светоизлучателя.
2. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что регулятор импульсного питания светоизлучателя выполнен в виде ШИМ-регулятора.
3. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что регулятор импульсного питания светоизлучателя выполнен в виде ЧИМ-регулятора.
4. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что источники вторичного питания выполнены в виде ШИМ-источников.
5. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что источники вторичного питания выполнены в виде ЧИМ-источников.
6. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что реле управления выполнено в виде токового реле.
7. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что реле управления выполнено в виде реле входной мощности.
8. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что использован резистивный задатчик напряжения.
9. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что использован цифровой задатчик напряжения.
10. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что использован резистивный задатчик длительности импульсов.
11. Драйвер по п. 1, отличающийся тем, что использован цифровой задатчик длительности импульсов.
12. Драйвер по п. 2, отличающийся тем, что задатчик длительности импульсов выполнен в виде задатчика скважности импульсов.
13. Драйвер по п. 3, отличающийся тем, что задатчик длительности импульсов выполнен в виде задатчика частоты импульсов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019119310U RU195776U1 (ru) | 2019-06-19 | 2019-06-19 | Драйвер для управления яркостью светоизлучателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019119310U RU195776U1 (ru) | 2019-06-19 | 2019-06-19 | Драйвер для управления яркостью светоизлучателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU195776U1 true RU195776U1 (ru) | 2020-02-05 |
Family
ID=69416202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019119310U RU195776U1 (ru) | 2019-06-19 | 2019-06-19 | Драйвер для управления яркостью светоизлучателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU195776U1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1459599B1 (en) * | 2001-12-05 | 2008-02-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Led driver circuit with pwm output |
CN202269054U (zh) * | 2011-09-01 | 2012-06-06 | 瑞谷科技(深圳)有限公司 | Pwm调光电路 |
US8207687B1 (en) * | 2008-02-15 | 2012-06-26 | Cooper Technologies Company | Dimmable driver circuits for light emitting diodes |
CN202873136U (zh) * | 2012-09-27 | 2013-04-10 | 比亚迪股份有限公司 | 一种led灯控制系统 |
US20130106298A1 (en) * | 2010-03-18 | 2013-05-02 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and apparatus for increasing dimming range of solid state lighting fixtures |
US8492987B2 (en) * | 2009-10-07 | 2013-07-23 | Lutron Electronics Co., Inc. | Load control device for a light-emitting diode light source |
RU2540401C2 (ru) * | 2013-02-05 | 2015-02-10 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО "СибГУТИ") | Устройство управления освещением по среднему значению тока |
-
2019
- 2019-06-19 RU RU2019119310U patent/RU195776U1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1459599B1 (en) * | 2001-12-05 | 2008-02-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Led driver circuit with pwm output |
US8207687B1 (en) * | 2008-02-15 | 2012-06-26 | Cooper Technologies Company | Dimmable driver circuits for light emitting diodes |
US8492987B2 (en) * | 2009-10-07 | 2013-07-23 | Lutron Electronics Co., Inc. | Load control device for a light-emitting diode light source |
US20130106298A1 (en) * | 2010-03-18 | 2013-05-02 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and apparatus for increasing dimming range of solid state lighting fixtures |
CN202269054U (zh) * | 2011-09-01 | 2012-06-06 | 瑞谷科技(深圳)有限公司 | Pwm调光电路 |
CN202873136U (zh) * | 2012-09-27 | 2013-04-10 | 比亚迪股份有限公司 | 一种led灯控制系统 |
RU2540401C2 (ru) * | 2013-02-05 | 2015-02-10 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО "СибГУТИ") | Устройство управления освещением по среднему значению тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9661706B2 (en) | Low intensity dimming circuit for an LED lamp and method of controlling an LED | |
ES2614894T3 (es) | Sistema y método para controlar la tensión de un controlador de salida máxima de un dispositivo de iluminación de estado sólido | |
US9192007B2 (en) | PWM dimming control method and control circuit and LED driver therefor | |
TWI511605B (zh) | 功率切換雙極接面電晶體之動態控制 | |
RU2009145107A (ru) | Устройство и способы освещения на основе сид с высоким коэффициентом мощности | |
RU2011118396A (ru) | Способы и устройства для управления многочисленными источниками света посредством одной стабилизирующей схемы для обеспечения света с изменяемым цветом и/или цветовой температурой | |
JP5988207B2 (ja) | 固体発光素子駆動装置及び照明装置、照明器具 | |
RU2677625C2 (ru) | Системы и способы для переключения точек минимума в импульсном силовом преобразователе | |
JP6867228B2 (ja) | 発光駆動装置、車両用灯具 | |
RU2009147312A (ru) | Схема и способ регулировки силы света лампы | |
JP2015065058A (ja) | 点灯装置及びそれを用いた照明システム | |
RU2018102683A (ru) | Светодиодное осветительное устройство | |
US20150296577A1 (en) | Ceiling Fan Device with LED Lamp | |
US9370058B2 (en) | Driving circuit of light-emitting diode and driving method thereof | |
US9603209B2 (en) | LED driver | |
RU195776U1 (ru) | Драйвер для управления яркостью светоизлучателя | |
TW201321952A (zh) | 電源輸出調節電路 | |
KR101682932B1 (ko) | 발광다이오드 조명용 전류 제어장치 | |
JP7037036B2 (ja) | 発光ダイオード駆動装置及びこれを用いた植物栽培用照明 | |
TWI400004B (zh) | 光源驅動方法及光源驅動裝置 | |
JP5853145B2 (ja) | Led点灯装置及びそれを用いた照明器具 | |
RU165573U1 (ru) | Устройство управления освещенностью | |
KR101734916B1 (ko) | Led용 전원 제어 장치 | |
SU562060A1 (ru) | Устройство дл регулировани интенсивности источника света | |
KR101397614B1 (ko) | Led 구동회로 |