RU2540401C2 - Устройство управления освещением по среднему значению тока - Google Patents
Устройство управления освещением по среднему значению тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540401C2 RU2540401C2 RU2013104855/07A RU2013104855A RU2540401C2 RU 2540401 C2 RU2540401 C2 RU 2540401C2 RU 2013104855/07 A RU2013104855/07 A RU 2013104855/07A RU 2013104855 A RU2013104855 A RU 2013104855A RU 2540401 C2 RU2540401 C2 RU 2540401C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- input
- output
- leds
- led
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области контроля и регулирования искусственного освещения с применением мощных светодиодов при питании от внешних источников постоянного тока. Технический результат - увеличение срока службы светодиодов и точности регулирования силы тока за счет регулирования по среднему значению тока, что достигается формированием щиротно-модулированного сигнала управления встроенным транзисторным ключом посредством интегрирования сигнала с датчика тока и сравнения его с синхронным пилообразным напряжением, где для защиты от понижения входного напряжения, тока короткого замыкания и перегрева элементов используются RS-триггер, логические элементы и источник опорного термостабильного напряжения. Проверка устройства проведена путем имитационного моделирования в среде OrCAD и экспериментальных измерений. Результаты исследований доказали, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность стабилизации тока до 3%, линейность характеристик и повторяемость источника тока для светодиодов, позволяет использовать более низкие индуктивности (50…500 мкГн) и предоставит возможность диммирования внешним сигналом. Преимуществом данного устройства является высокая стабильность тока, что не позволяет отдельному светодиоду в последовательном ряду быть перегруженным и обеспечивает большой срок службы. В случае пробоя одного из излучателей оставшиеся в работе светодиоды будут продолжать функционировать с корректным током. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области контроля и регулирования искусственного освещения с применением мощных светодиодов при питании от внешних источников постоянного тока.
Широко известно устройство регулирования тока светодиода, где формирование регулирующего сигнала осуществляется методом широтно-импульсной модуляции в соответствии с силой света, тем самым изменяя силу света светодиода, изменяющуюся с течением времени в результате его старения [1].
Известное устройство (фиг.1) содержит светодиод VD1, источник возбуждающего сигнала U1, МОП-транзистор VT2 с каналом n-типа, связанный с VD1 и работающий в ключевом режиме, резистор Кб, один конец которого соединен с землей, другой - с истоком VT2. Первый регулирующий блок 3 содержит операционный усилитель DA1, на инвертирующий вход которого поступает широтно-модулированный сигнал, неинвертирующий вход соединен с землей; резистор R4, подключенный между неинвертирующим входом и выходом; резистор R5, подключенный между выходом и блоком 2. Второй регулирующий блок содержит источник электропитания U2; резистор R2, соединенный с U2; МОП-прибор VT1 с каналом р типа, работающий в ключевом режиме; переменный резистор R1, связанный с U2, и резистор R3, подключенный между истоками VT1 и VT2.
Недостатками известного устройства являются: чувствительность к изменению параметров светодиодов (при их замене) и требует предварительной ручной настройки тока посредством резистора R1, что особенно сказывается при последовательном включении светодиодов, имеющих различные вольт-амперные характеристики, сокращает срок службы светодиодов, так как поддерживается постоянство напряжения на светодиодах, что может привести к перегрузке одного из последовательно включенных светодиодов, а значит, ускорению процесса старения; использование аналогового сложения токов на резисторе R6 снижает точность регулировки силы тока.
Целью изобретения является увеличение срока службы светодиодов и повышение точности регулирования тока за счет регулирования тока по среднему значению.
Поставленная цель достигается тем, что формируется широтно-импульсно-модулированный сигнал управления МОП-транзистором по среднему значению тока светодиодов посредством интегрирования сигнала с датчика тока и сравнения его с синхронным пилообразным напряжением, где для защиты от понижения входного напряжения, от тока короткого замыкания и от перегрева элементов используются логические устройства и термостабильный источник опорного напряжения.
Электропитание светодиодных ламп выполняется дополнительным устройством питания постоянным током - драйвером. Для получения светового потока 1200 лм, аналогичного потоку лампы накаливания мощностью 100 Вт, необходимо включить 12…14 светодиодов, мощностью не менее 1 Вт с номинальной светоотдачей не ниже 100 лм/Вт и рабочем токе 350 мА. Для обеспечения продолжительного срока службы, высокой надежности и стабильности характеристик светильников, используемые в них светодиоды необходимо питать стабильным током. При работе светодиодной лампы возникает проблема отвода тепла, выделяемого в малом объеме драйвером, а перегрев светодиодов приводит к снижению надежности и срока службы. Одним из требований, предъявляемых к драйверу светодиодов, является функция диммирования [2], которая по сути есть функция управления яркостью. Данной функции уделяют особое внимание в современных условиях энергосбережения в офисных помещениях, торговых и промышленных объектах и пр.
На фиг.2 представлена функциональная схема описываемого устройства управления освещением по среднему значению тока.
Устройство управления по среднему значению тока содержит: светодиодный блок 2, включающий МОП-прибор VT1 с каналом n типа, работающий в ключевом режиме и низкоомный шунт R1, служащий для контроля и измерения тока светодиодов, один конец которого соединен с землей, другой - с истоком VT1; регулирующий блок 1, питающийся от источника U2. В состав регулирующего блока входят: задающий генератор 6; блок защиты от понижения напряжения, превышения тока, изменений температуры 5 с дополнительным входом 4 для подключения внешних датчиков и цепь отрицательной обратной связи по току, содержащую операционный усилитель DA2, один вход которого присоединен к истоку VT1, другой - к общему проводу; интегратор 8, вход которого присоединен к выходу DA2, а выход - к прямому входу ШИМ - компаратора DA1; генератор пилообразного напряжения 9, выход которого подключен к инверсному входу DA1, а вход подключен к выходу задающего генератора 6; RS-триггер DD2, на R вход которого поступает внешний сигнал блокировки 7, и схема совпадений DD1 с внешней подачей цифрового сигнала диммирования 3.
Увеличение срока службы светодиодов и повышение точности регулирования силы тока обеспечивается изменением длительности сигнала управления на затворе транзистора VT1, поступающего с выхода схемы совпадений DD1, один вход которой присоединен к прямому выходу RS-триггера, а другой - к блоку 5 и входу 3.
Проверка работы устройства управления проводилась путем моделирования в среде OrCAD [3]. Укрупненная модель (фиг.3) соответствует схеме, представленной фиг.2. На выходе задающего генератора dd3 формируются прямоугольные импульсы напряжения амплитудой порядка 5 В (кривая 1, фиг.4), генератор пилообразного напряжения формирует синхронную спадающую пилу (кривая 2, фиг.4). На выходе интегратора DA3 формируется аналоговый сигнал (кривая 1, фиг.5), пропорциональный среднему значению напряжения, снимаемого с датчика тока (кривая 2, фиг.5). Стабилизация тока светодиодов осуществляется методом ШИМ. В компараторе (da5) происходит сравнение сигнала с выхода интегратора (кривая 1, фиг.6) и пилообразного напряжения (кривая 2, фиг.6.), а на выходе компаратора формируется ШИМ-сигнал сброса RS-триггера (кривая 3, фиг.6). В случае возникновения аномальных режимов срабатывает защита, блокируя затвор транзистора t1 сигналом с выхода da6. Проверка режима диммирования проводилась путем изменения сигнала источника V3.
При проведении имитационных испытаний использовался линейный эквивалент светодиода в виде последовательно включенного резистора (0,6 Ом) и источника порогового напряжения (3,15 В), а также имеющиеся модели светодиодов в среде OrCAD.
Для проверки правильности работы предлагаемого устройства были проведены имитационные и натурные испытания в рамках выполнения ОКР по техническому заданию ФГУП «НЗПП с ОКБ». Результаты исследовании показали, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность стабилизации тока до 3%, линейность регулировочных характеристик, повторяемость параметров драйвера и использовать дроссели с более низким значением индуктивности (50…500 мкГн), предоставляет возможность диммирования внешним сигналом.
Преимуществом данного устройства является более высокая стабильность тока, что не позволит отдельному светодиоду в последовательном ряду быть перегруженным и тем самым гарантирует большой срок службы. В случае пробоя одного из излучателей оставшиеся светодиоды будут продолжать функционировать с корректным током.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Чэнь Чэн Фан. Регулятор светодиода, способ управления светодиодом и устройство возбуждения светодиода. Ав. Св., №2313135, кл. G09G 3/14, 2006.
2. Миронов С. Интегральные драйверы для светодиодного освещения Часть I: AC/DC-драйверы // Новости электроники. 2010. №10.
3. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. - М.: СОЛОН, 1999.
Claims (1)
- Устройство управления освещением по среднему значению тока, содержащее светодиод для приема возбуждающего сигнала; МОП-транзистор, связанный со светодиодом и работающий в ключевом режиме; резистор, один конец которого соединен с землей, другой - с истоком МОП-транзистора; регулирующий блок, содержащий операционный усилитель, отличающийся тем, что в него введены: интегратор, ШИМ-компаратор, генератор пилы, RS-триггер и схема совпадений, причем один вход операционного усилителя присоединен к истоку МОП-транзистора, другой вход - к общему проводу; интегратор, вход которого присоединен к выходу операционного усилителя, а выход - к неинвертирующему входу ШИМ-компаратора; генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к инверсному входу ШИМ-компаратора, а вход соединен с выходом задающего генератора и S-входом RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом ШИМ-компаратора, а выход названного триггера соединен с первым входом схемы совпадений, второй вход которой подключен к выходу устройства защиты, а выход - к затвору МОП-транзистора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104855/07A RU2540401C2 (ru) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Устройство управления освещением по среднему значению тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104855/07A RU2540401C2 (ru) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Устройство управления освещением по среднему значению тока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013104855A RU2013104855A (ru) | 2014-08-10 |
RU2540401C2 true RU2540401C2 (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=51355013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013104855/07A RU2540401C2 (ru) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Устройство управления освещением по среднему значению тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540401C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195776U1 (ru) * | 2019-06-19 | 2020-02-05 | Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" | Драйвер для управления яркостью светоизлучателя |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU562060A1 (ru) * | 1975-05-26 | 1977-06-15 | Войсковая часть 62728 | Устройство дл регулировани интенсивности источника света |
GB2409291A (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-22 | Agilent Technologies Inc | Control of light source using reference light source |
RU2313135C2 (ru) * | 2004-10-28 | 2007-12-20 | Премьер Имидж Текнолоджи Корп. | Регулятор светодиода, способ управления светодиодом и устройство возбуждения светодиода |
-
2013
- 2013-02-05 RU RU2013104855/07A patent/RU2540401C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU562060A1 (ru) * | 1975-05-26 | 1977-06-15 | Войсковая часть 62728 | Устройство дл регулировани интенсивности источника света |
GB2409291A (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-22 | Agilent Technologies Inc | Control of light source using reference light source |
RU2313135C2 (ru) * | 2004-10-28 | 2007-12-20 | Премьер Имидж Текнолоджи Корп. | Регулятор светодиода, способ управления светодиодом и устройство возбуждения светодиода |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195776U1 (ru) * | 2019-06-19 | 2020-02-05 | Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" | Драйвер для управления яркостью светоизлучателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013104855A (ru) | 2014-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI630842B (zh) | System for LED switch control | |
JP5635598B2 (ja) | Ac線電力を照明デバイスに供給する装置、方法、およびシステム | |
TWI423732B (zh) | 照明裝置、發光二極體的驅動電路及其驅動方法 | |
TWI452932B (zh) | 發光元件用的調光器 | |
RU2012145268A (ru) | Способ и устройство для увеличения диапазона регулирования освещенности твердотельных осветительных приборов | |
RU2013133905A (ru) | Устройство и способ управления током для схемы твердотельного освещения | |
US20140111093A1 (en) | Average linear led driver circuit | |
TWI583120B (zh) | A system and method for providing an output current to one or more light emitting diodes | |
US20150177290A1 (en) | Controller for automatically detecting the maximal operating current of light sources and detection method thereof | |
KR101160154B1 (ko) | 고조파 감쇄 기능을 갖는 단방향 led모듈 장치 | |
RU2540401C2 (ru) | Устройство управления освещением по среднему значению тока | |
CN103491689B (zh) | 可控硅调光led驱动开关电源电路 | |
CN202261942U (zh) | 具有保护电路的发光二极管恒流驱动器 | |
US8575845B2 (en) | Method and apparatus to measure light intensity | |
US8427065B2 (en) | Driving circuit for light emitting elements | |
CN203289699U (zh) | Led大功率驱动电路 | |
TW201334625A (zh) | 用於高壓交流電源之交流led驅動電路 | |
KR101047027B1 (ko) | 정전류 구동 단방향 led 모듈 장치 | |
KR101108094B1 (ko) | 정전류 구동 양방향 led 모듈 장치 | |
CN113991603A (zh) | 短路保护电路及照明装置 | |
KR101069556B1 (ko) | 조명용 고출력 엘이디 구동 회로 | |
CN107864532B (zh) | Led调光电路和方法及led控制电路 | |
KR101265135B1 (ko) | 단방향 엘이디 모듈 장치 | |
CN108337761B (zh) | 一种大功率led的调光方法及调光系统 | |
TW200900894A (en) | Charging and discharging control system of an independent solar energy LED lighting |