RU2611428C2 - Система и способ управления яркостью твердотельного осветительного устройства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к управлению твердотельными осветительными устройствами. Техническим результатом является возможность обеспечивать непрерывную, устойчивую работу твердотельного осветительного (SSL) устройства во время операций регулировки освещенности и выдавать уровень освещенности, соответствующий настройке. Результат достигается тем, что определение величины светоотдачи от твердотельного осветительного (SSL) устройства на основе настройки регулятора освещенности включает в себя этапы, на которых определяют настройку регулятора освещенности во время режима считывания посредством анализа сигнала мощности, принятого от регулятора освещенности, настройка регулятора освещенности указывает требуемый уровень освещенности, определяют мощность, необходимую на входных выводах устройства SSL, чтобы нагрузка SSL выдавала требуемый уровень светоотдачи, и определяют значение корректирующего сигнала для корректировки мощности на входных выводах устройства SSL во время режима приема мощности по меньшей мере частично на основе определенной настройки регулятора освещенности, чтобы заставить устройство SSL выдавать требуемый уровень освещенности. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 15 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом направлено на управление твердотельными осветительными устройствами. В частности, различные раскрытые здесь способы и устройство изобретения имеют отношение к управлению яркостью твердотельного осветительного модуля.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Цифровые технологии освещения, то есть, освещения на основе полупроводниковых источников света, таких как светодиоды (LED), предлагают конкурентоспособную альтернативу традиционным флуоресцентным лампам, газоразрядным (HID) лампам и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды светодиодов включают в себя преобразование высокой энергии и оптическую эффективность, долговечность, более низкие эксплуатационные расходы и многое другое. Недавние усовершенствования в технологии светодиодов обеспечили эффективные и устойчивые источники освещения полного спектра, которые обеспечивают возможность для множества эффектов освещения во многих применениях. Некоторые из приборов, воплощающих эти источники, представляют осветительный модуль, включающий в себя один или несколько светодиодов, способных производить разные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для независимого управления отдачей светодиодов, чтобы формировать множество цветов и эффектов изменения цвета освещения, например, как подробно описано в патентах США № 6016038 и № 6211626, которые включены в настоящий документ по ссылке.

Имеется потребность в твердотельных осветительных (SSL) устройствах с регулируемой яркостью, таких как модернизированные лампы SSL, в том числе светодиодные лампы. Лампы SSL должны быть совместимы с широким диапазоном существующих регуляторов освещенности. Однако большинство существующих регуляторов освещенности было разработано для работы с лампами накаливания. Входные характеристики лампы SSL обычно отличаются от ламп накаливания, поэтому для корректной работы требуется интерфейсная схема.

Много методов было предложено для конфигурации ламп SSL для обеспечения возможности "нормальной" регулировки освещенности. Другими словами, методы стремятся эмулировать поведение лампы накаливания, например, посредством обеспечения пути тока с низким импедансом во время пересечения нуля. Это позволяет вспомогательному питанию регулятора освещенности и схеме синхронизации регулятора освещенности работать аналогично традиционной нагрузке. Однако управляющая информация относительно регулировки освещенности ("информация регулирования освещенности") принимается лампой SSL через сигнал мощности с фазовой отсечкой, таким образом, управляющая информация и энергия заключены в одном и том же сигнале. В соответствии с этим, сигнал мощности должен быть разделен на часть управляющей информации и часть мощности. Необходимы компромиссы в эффективности приема и обработке сигнала мощности (например, упомянутый выше путь с низким импедансом, часто реализуемый посредством делителей напряжения с потерями), чтобы получать устойчивую и непрерывно доступную информацию регулировки освещенности.

Дешевые регуляторы освещенности часто основаны на простой резистивно-емкостной (RC) схеме синхронизации, в которой переменный резистор (потенциометр) заряжает постоянный конденсатор. Когда конденсаторное напряжение достигает порогового значения, переключатель мощности активируется или деактивируется. Продолжительность, в течение которой переключатель мощности остается включенным, определяется типом переключателя мощности, нагрузкой и/или другими схемами синхронизации. "Эмуляция" лампы накаливания пытается обеспечить "нормальную" работу RC-схемы синхронизации. Как упомянуто выше, регулятор освещенности обеспечит для лампы электрический сигнал с фазовой отсечкой, содержащий информацию мощности и регулировки освещенности. Таким образом, электрический сигнал, подаваемый на лампу, может изменяться от одного до следующего (полу)цикла, препятствуя непрерывной, устойчивой работе схемы синхронизации. Кроме того, требуемый уровень освещенности, который должен быть выдан лампой SSL, указанный традиционной установкой регулятора освещенности, не может быть должным образом предан лампе SSL, что приводит к тому, что уровень светоотдачи отличается от ожидаемого требуемого уровня светоотдачи.

Таким образом, в уровне техники имеется потребность в устройстве SSL, способном обеспечивать непрерывную, устойчивую работу во время операций регулировки освещенности и выдавать уровень освещенности, соответствующий настройке регулятора освещенности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие направлено на соответствующие изобретению устройство и способ для управления светоотдачей посредством твердотельного осветительного (SSL) устройства, соединенного с регулятором освещенности, включающие в себя определение настройки регулятора освещенности во время режима считывания посредством анализа сигнала мощности от регулятора освещенности и корректировку мощности на входах устройства SSL во время режима приема мощности, по меньшей мере, частично на основе определенной настройки регулятора освещенности, чтобы заставить устройство SSL выдавать требуемый уровень освещенности.

В общих чертах, в одном аспекте обеспечен способ определения величины светоотдачи от твердотельного осветительного (SSL) устройства на основе настройки регулятора освещенности. Способ содержит этапы, на которых определяют настройку регулятора освещенности во время режима считывания посредством анализа сигнала мощности, принятого от регулятора освещенности, настройка регулятора освещенности указывает требуемый уровень освещенности; определяют мощность, необходимую на входах устройства SSL, чтобы нагрузка SSL выдавала требуемый уровень светоотдачи, и определяют значение корректирующего сигнала для корректировки мощности на входах устройства SSL во время режима приема мощности, по меньшей мере, частично на основе определенной настройки регулятора освещенности, заставляющее устройство SSL выдавать требуемый уровень освещенности.

В другом аспекте обеспечен способ управления светоотдачей посредством твердотельного осветительного (SSL) устройства, соединенного с регулятором освещенности. Способ содержит этапы, на которых принимают сигнал мощности от регулятора освещенности; определяют настройку регулятора освещенности на основе сигнала мощности; определяют требуемый уровень светоотдачи от устройства SSL, соответствующий определенной настройке регулятора освещенности; определяют требуемое входное напряжения на входе устройства SSL, которое заставит устройство SSL выдавать требуемый уровень светоотдачи; и определяют значение корректирующего сигнала, необходимого для корректировки входного напряжение на входе, чтобы оно было равным определенному требуемому входному напряжению.

В еще одном аспекте устройство SSL выполнено с возможностью соединяться с регулятором освещенности в схеме регулятора освещенности, устройство SSL содержит модуль светодиода (LED), по меньшей мере, один входной вывод, схему обработки, модуль формирования сигнала и модуль приема мощности. Входной вывод выполнен с возможностью принимать входную мощность от регулятора освещенности, входная мощность соответствует напряжению регулятора освещенности на регуляторе освещенности. Схема обработки выполнена с возможностью определять настройку регулятора освещенности во время режима считывания посредством анализа входной мощности, настройка регулятора освещенности указывает требуемый уровень светоотдачи от модуля светодиода. Модуль формирования сигнала выполнен с возможностью формировать корректирующий сигнал, по меньшей мере, частично на основе определенной настройки регулятора освещенности. Модуль приема мощности выполнен с возможностью корректировать входную мощность, по меньшей мере, на одном входном выводе во время режима приема мощности с использованием корректирующего сигнала, чтобы заставить модуль светодиода выдавать требуемый уровень освещенности.

Используемый здесь в целях настоящего раскрытия термин "светодиод (LED)" следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или систему другого типа на основе инжекции/перехода носителей заряда, которые способны генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин светодиод включает в себя, но без ограничения, различные основанные на полупроводниках структуры, которые излучают свет в ответ на электрический ток, излучающие свет полимеры, органические светодиоды (OLED), электролюминесцентные полоски и т.п. В частности, термин "светодиод" относится к светодиодам всех типов (в том числе к полупроводниковым и органическим светодиодам), которые могут быть выполнены с возможностью генерировать излучение в одном или нескольких диапазонах спектра из группы, состоящей из инфракрасного спектра, ультрафиолетового спектра и различных участков видимого спектра (обычно включающих в себя длины волн излучения приблизительно от 400 нанометров приблизительно до 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но без ограничения, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, янтарных светодиодов, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (рассматриваемых далее). Также следует понимать, что светодиоды могут быть выполнены с возможностью и/или управляться для того, чтобы формировать излучение, имеющее различные диапазоны (например, полная ширина на половине максимума, или FWHM) для данного спектра (например, узкий диапазон, широкий диапазон) и множество разнообразных доминирующих длин волн в пределах заданной общей цветовой классификации.

Например, одна реализация светодиода, выполненного с возможностью генерировать в значительной мере белый свет (например, белого светодиода), может включать в себя несколько кристаллов, которые соответственно испускают разные спектры электролюминесценции, которые в совокупности формируют в значительной мере белый свет. В другой реализации белый светодиод может соответствовать материалу люминофора, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в другой второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и спектр с узким диапазоном, "накачивает" материал люминофора, который в свою очередь испускает излучение с более длинной волной, имеющее несколько более широкий спектр.

Также следует понимать, что термин "светодиод" не ограничивает физический и/или электрический тип корпуса светодиода. Например, как обсуждено выше, светодиодом может называться отдельное светоизлучающее устройство, имеющее несколько кристаллов, которые выполнены с возможностью соответственно испускать разные спектры излучения (которые, например, могут являться или не могут являться индивидуально управляемыми). Кроме того, светодиод может соответствовать люминофору, который рассматривается как неотъемлемая часть светодиода (например, некоторые типы белых светодиодов). Вообще говоря, термин "светодиод" может иметь отношение к светодиодам в корпусном исполнении, светодиодам в бескорпусном исполнении, светодиодам поверхностного монтажа, светодиодам бескорпусного монтажа на плате, светодиодам монтажа в T-образном корпусе, светодиодам в радиальном корпусе, светодиодам силовых модулей, светодиодам, включающим в себя некоторый тип кожуха и/или оптический элемент (например, рассеивающую линзу), и т.д.

Термин "источник света" следует понимать как относящийся к любому одному или более из множества источников излучения, включающих в себя, но без ограничения, источники на основе светодиодов (в том числе один или более определенных выше светодиодов), температурные источники (например, лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, натриевые, ртутные и металлогалогенные лампы), лазеры, электролюминесцентные источники других типов, пиролюминесцентные источники (например, факелы), источники по принципу свечей (например, калильные сетки газовых фонарей, источники излучения с дугами между угольными электродами), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), источники с катодной люминесценцией, использующие электронное насыщение, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, источники с экранной люминесценцией, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

Заданный источник света может быть выполнен с возможностью генерировать электромагнитное излучение в пределах видимого спектра, вне видимого спектра или для обоих этих случаев. Таким образом, термины "свет" и "излучение" используются здесь взаимозаменяемо. Кроме того, источник света может включать в себя в качестве неотъемлемого компонента один или более фильтров (например, цветовые фильтры), линзы или другие оптические компоненты. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть сконфигурированы для множества применений, в том числе, но без ограничения, для индикации, отображения и/или освещения. "Источником освещения" является источник света, который специально сконфигурирован для генерации излучения, имеющего достаточную интенсивность, чтобы эффективно освещать внутреннее или внешнее пространство. В этом контексте "достаточная интенсивность" относится к достаточной мощности излучения в видимом спектре, генерируемой в пространстве или среде (для представления полной светоотдачи от источника света во всех направлениях с точки зрения мощности излучения или "светового потока" часто используется единица измерения "люмен"), чтобы обеспечить окружающее освещение (то есть, свет, который может восприниматься как ненаправленный и может быть, например, отражен от одной или более из множества находящихся на его пути поверхностей, прежде чем он будет воспринят полностью или частично).

Термин "осветительный прибор" используется здесь для обозначения реализации или структуры одного или нескольких осветительных устройств с конкретными конструктивными параметрами в сборке или в корпусе. Термин "осветительное устройство" используется здесь для обозначения устройства, такого как лампа SSL или светодиодная лампа, включающего в себя один или несколько источников света одного или разных типов. Заданное осветительное устройство может иметь любую из множества схем расположения для источника (источников) света, структур и форм кожуха/корпуса и/или конфигураций электрических и механических соединений. Кроме того, заданное осветительное устройство, при необходимости, может быть связано (например, включать в себя, быть соединенным и/или быть помещенным в один корпус) с различными другими компонентами (например, схемой управления), имеющими отношение к работе источника (источников) света. "Осветительным устройством на основе светодиодов" называется осветительное устройство, которое включает в себя один или более источников света на основе светодиодов, как описано выше, отдельно или в комбинации с другим не основанными на светодиодах источниками света. "Многоканальным" осветительным устройством называется устройство на основе светодиодов или не на основе светодиодов, которое включает в себя, по меньшей мере, два источника света, выполненный с возможностью соответственно генерировать разные спектры излучения, причем каждый отличающийся спектр источника может называться "каналом" многоканального осветительного устройства.

Термин "контроллер" используется здесь в общем случае для описания различных устройств, имеющих отношение к работе одного или нескольких источников света. Контроллер может быть реализован многочисленными способами (например, с помощью специализированных аппаратных средств) для выполнения различных описанных здесь функций. "Процессор" представляет собой один пример контроллера, который использует один или несколько микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения (например, микрокода) для выполнения различных описанных здесь функций. Контроллер может быть реализован с использованием или без использования процессора, а также может быть реализован как комбинация специализированных аппаратных средств для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или более запрограммированных микропроцессоров и соответствующих схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия, включают в себя, но без ограничения, традиционные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).

В различных реализациях процессор или контроллер могут быть связаны с одним или несколькими носителями информации (в обобщенном виде упоминаемыми здесь как "запоминающее устройство", например, энергозависимое и энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство, такое как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; RAM), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ; PROM), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ; EPROM) и электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ; EEPROM), гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых реализациях носители информации могут быть закодированы с помощью одной или более программ, которые при их исполнении на одном или более процессорах и/или контроллерах выполняют, по меньшей мере, некоторые из описанных здесь функций. Различные носители информации могут быть фиксированы внутри процессора или контроллера, либо могут быть транспортируемыми таким образом, что одна или более программ, сохраненных на них, могут быть загружены в процессор или контроллер для реализации различных описанных здесь аспектов настоящего изобретения. Термины "программа" или "компьютерная программа" используются здесь в качестве родового названия для компьютерного кода любого типа (например, программного обеспечения или микрокода), который может использоваться для программирования одного или нескольких процессоров или контроллеров.

Используемый здесь термин "сеть" относится к любому соединению двух или более устройств (в том числе контроллеров или процессоров), которое обеспечивает возможность переноса информации (например, для управления устройством, хранения данных, обмена данными и т.д.) между любыми двумя или более устройствами и/или среди нескольких устройств, соединенных с сетью. Как должно быть понятно, различные реализации сетей, подходящих для нескольких взаимосвязанных устройств, могут включать в себя любое множество разнообразных сетевых топологий и использовать любое множество разнообразных протоколов связи. Кроме того, в различных сетях в соответствии с настоящим раскрытием любое одно соединение между двумя устройствами может представлять специально выделенное соединение между этими двумя системами или, в качестве альтернативы, не специально выделенное соединение. В дополнение к переносу информации, предназначенной для этих двух устройств, такое не специально выделенное соединение может переносить информацию, не обязательно предназначенную для любого из этих двух устройств (например, открытое сетевое соединение). Кроме того, должно быть понятно, что различные обсуждаемые здесь сети устройств могут использовать одну или более беспроводных, проводных/кабельных и/или волоконно-оптических линий связи для обеспечения возможности передачи информации через сеть.

Используемый здесь термин "пользовательский интерфейс" относится к интерфейсу между пользователем или оператором и одним или более устройствами, который обеспечивает возможность взаимосвязи между пользователем и устройством (устройствами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут использоваться в различных реализациях настоящего раскрытия, включают в себя, но без ограничения, переключатели, потенциометры, кнопки, диски для набора, ползунки, мышь, клавиатуру, кнопочную панель, игровые контроллеры различных типов (например, джойстики), шаровые манипуляторы, экраны дисплея, графические пользовательские интерфейсы (GUI) различных типов, сенсорные экраны, микрофоны и датчики других типов, которые могут принимать в некотором виде формируемое человеком стимулирующее воздействие и формировать сигнал в ответ на него.

Следует понимать, что все комбинации изложенных выше понятий и дополнительных понятий, рассматриваемых более подробно ниже (если такие понятия не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как составляющие часть раскрытого здесь предмета изобретения. В частности, все комбинации заявленного предмета, приведенного в конце этого раскрытия, рассматриваются как составляющие часть раскрытого здесь предмета изобретения. Также следует понимать, что явно используемая здесь терминология, которая также может присутствовать в любом раскрытии, включенном в настоящий документ по ссылке, должна следовать значениям, которые наиболее соответствуют конкретным раскрытым здесь понятиям.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах одинаковые символы для ссылок обычно относятся к одинаковым частям на всех других видах. Кроме того, чертежи не обязательно должны соблюдать масштаб, вместо этого обычно акцент делается на иллюстрировании принципов изобретения.

Фиг. 1 - блок-схема последовательности операций, показывающая процесс управления напряжением, принятым твердотельным осветительным устройством, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 2 - упрощенная блок-схема, показывающая схему регулятора освещенности, включающую в себя твердотельное осветительное устройство, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 3 - упрощенная блок-схема, показывающая схему регулятора освещенности, включающую в себя твердотельное осветительное устройство, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 4 - упрощенная принципиальная схема, показывающая регулятор освещенности, используемый для регулировки яркости твердотельного осветительного устройства, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 5 - упрощенная принципиальная схема, показывающая систему твердотельного освещения, включающую в себя регулятор освещенности и электрическое представление твердотельного осветительного устройства в некотором режиме, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 6 - график, показывающий кривые напряжения регулятора освещенности, соответствующие разным настройкам задающего резистора, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 7 - график, показывающий кривые напряжения регулятора освещенности, соответствующие разным настройкам задающего резистора, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 8 - упрощенная принципиальная схема, показывающая систему твердотельного освещения, включающую в себя регулятор освещенности и электрическое представление твердотельного осветительного устройства в некотором режиме, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 9 - график, показывающий кривую напряжения твердотельного осветительного устройства, соответствующую напряжению регулятора освещенности, от регулятора освещенности в традиционном осветительном устройстве.

Фиг. 10A и 10B - графики, показывающие кривые напряжений твердотельного осветительного устройства, соответствующие напряжениям регулятора освещенности от регулятора освещенности в традиционном и твердотельном осветительных устройствах, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 11A и 11B - графики, показывающие кривые напряжений твердотельного осветительного устройства, соответствующие напряжениям регулятора освещенности от регулятора освещенности в традиционном и твердотельном осветительном устройствах, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 12 - упрощенная принципиальная схема, показывающая твердотельное осветительное устройство в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Фиг. 13 - упрощенная принципиальная схема, показывающая твердотельное осветительное устройство в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последующем подробном описании в целях разъяснения, но не ограничения, изложены репрезентативные варианты осуществления, раскрывающие конкретные подробности, чтобы обеспечить полное понимание идеи настоящего изобретения. Однако специалисту в области техники благодаря настоящему раскрытию будет понятно, что другие варианты осуществления в соответствии с идеей настоящего изобретения, которые отступают от раскрытых здесь конкретных подробностей, остаются в рамках объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, описания известных устройств и способов могут быть опущены, чтобы не затруднять понимание описания репрезентативных вариантов осуществления. Такие способы и устройства явно находятся в рамках объема идеи настоящего изобретения.

Заявители обнаружили и поняли, что было бы полезным обеспечить схему, способную корректировать светоотдачу твердотельного осветительного (SSL) устройства, чтобы более точно отражать фактическую настройку регулятора освещенности, в частности, в схемах регулятора освещенности, разработанных для традиционных источников света или ламп накаливания.

Таким образом, в соответствии с различными вариантами осуществления информация освещенности захватывается, например, от типичного двухпроводного регулятора освещенности посредством устройства SSL, такого как лампа SSL (например, светодиодная лампа), приспособленного для включения в традиционные схемы регулятора освещенности. Устройство SSL может включать в себя, например, один или более светодиодных источников света. В различных вариантах осуществления устройство SSL обнаруживает настройку регулятора освещенности (например, настройку задающего резистора или потенциометра) на основе входного напряжения, принятого его входных выводах, и формирует корректирующий сигнал для корректировки входного напряжение на его входных выводах на основе обнаруженной настройки регулятора освещенности. Скорректированное входное напряжение заставляет устройство SSL производить свет, который более точно отражает требуемую светоотдачу, указанную обнаруженной настройкой регулятора освещенности. В других вариантах осуществления устройство SSL обнаруживает настройку регулятора освещенности и воздействует на напряжение регулятора освещенности, выдаваемое регулятором освещенности, на основе обнаруженной настройки регулятора освещенности. Например, устройство SSL может управлять углом срабатывания симистора регулятора освещенности, чтобы вызвать срабатывание в другое время (раньше или позже) для получения требуемого напряжения регулятора освещенности. Следовательно, обычно фиксированное (например, рассчитанное на лампы накаливания) отношение между настройкой регулятора освещенности и напряжением, подаваемым на устройство SSL, находится под влиянием самого устройства SSL.

Устройство SSL, включающее в себя преобразователь мощности, или реконфигурируемая светодиодная цепочка или матрица имеют некоторую возможность управлять величиной мощности, например, потребляемой от заданного сигнала входного напряжения. Эта функциональность отличается от пассивных свойств лампы накаливания. Различные описанные здесь варианты осуществления добавляют присутствующие напряжения на входные выводы устройства SSL, обеспечивая возможность первого и второго режимов работы, описанных ниже.

Например, фиг. 1 является блок-схемой последовательности операций, показывающей способ управления яркостью устройства SSL в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Обычно устройство SSL (например, светодиодная лампа) функционирует в первом и втором режимах работы во время цикла корректировки мощности, соответственно называемого режимом считывания (цикл обнаружения) и режимом приема мощности (цикл потребления мощности). При запуске устройство SSL первоначально принимает мощность и входит в режим считывания на этапе S120, на котором устройство SSL считывает или иным образом определяет настройку регулятора освещенности из принятого сигнала мощности, такого как сигнал мощности с фазовой отсечкой. Например, настройка регулятора освещенности может быть определена посредством вычисления сопротивления задающего резистора или потенциометра в регуляторе освещенности, используемом для установки уровня освещенности, как описано ниже. Сопротивление может быть вычислено, например, посредством измерения кривой напряжения Vdim регулятора освещенности, как описано ниже со ссылкой на фиг. 5-7. Таким образом, определение настройки регулятора освещенности может включать в себя приведение регулятора освещенности в непроводящее состояние с известными начальными условиями и измерение наклона напряжения Vdim регулятора освещенности на основе измерения входного напряжения Vin на входах устройства SSL и оценки сетевого напряжения Vm, как показано на фиг. 6. В качестве альтернативы, определение настройки регулятора освещенности может включать в себя измерение времени до срабатывания переключателя или симистора (описано ниже) в регуляторе освещенности на основе измерения входного напряжения Vin и оценки сетевого напряжения и выявление настройки регулятора освещенности из измеренного времени, как показано на фиг. 7. Настройка регулятора освещенности указывает уровень светоотдачи (относительно номинальной отдачи устройства SSL), требуемый пользователем. Однако в отсутствие раскрытых вариантов осуществления этот уровень светоотдачи не может быть точно преобразован в уровень освещенности, фактически выдаваемый устройством SLL, например, вследствие несовместимости между регулятором освещенности и устройством SSL, как описано выше.

Устройство SSL выполняет вычисления на этапах S130-S150 для корректировки величины принятой мощности. Устройство SSL принимает и обрабатывает мощность, подаваемую посредством того же самого принятого сигнала мощности, чтобы заставить устройство SSL выдавать требуемый уровень светоотдачи в режиме приема мощности этапа S160, как указано настройкой регулятора освещенности, определенной на этапе S120. Другими словами, величина мощности для нагрузки SSL (например, светодиодной цепочки) определяется отчасти на основе ранее определенной настройки регулятора освещенности. Более подробно, на этапе S130 устройство SSL определяет требуемый уровень светоотдачи, соответствующей настройке регулятора освещенности, на основе настройки регулятора освещенности. Например, устройство SSL может включать в себя поисковую таблицу, которая устанавливает взаимосвязь между настройками регулятора освещенности с предопределенными уровнями светоотдачи.

Затем устройство SSL может определить требуемую входную мощность на этапе S140, которая достигнет требуемого уровня светоотдачи при ее подаче на входы устройства SSL. Определение требуемой входной мощности может принимать во внимание внутреннюю информацию, такую как температура или возраст (время работы) лампы. На этапе S150 устройство SSL определяет значение корректирующего сигнала, необходимого для корректировки фактической входной мощности для достижения требуемого входной мощности, причем устройство SSL соответствующим образом формирует корректирующий сигнал. На этапе S160 устройство SSL входит в режим приема мощности, чтобы скорректировать входную мощность с использованием корректирующего сигнала, определенного на этапе S150, тем самым включая устройство SSL для обеспечения светоотдачи на требуемом уровне. Устройство SSL также формирует возбуждающий ток для возбуждения нагрузки SSL в ответ на скорректированную величину мощности.

В варианте осуществления корректирующий сигнал может представлять собой внутреннюю команду для корректировки возбуждающего тока для возбуждения нагрузки SSL устройства SSL, например, посредством корректировки уставки SSL. В другом варианте осуществления корректирующий сигнал может быть одним параметром из группы, состоящей из сигнала напряжения, сигнала тока или импеданса, формируемым устройством SSL для того, чтобы изменить или управлять входным напряжением Vin на входных выводах устройства SSL. Например, величина мощности для возбуждения нагрузки SSL может быть скорректирована посредством изменения напряжения Vdim регулятора освещенности непосредственно через регулятор освещенности, который в свою очередь корректирует входное напряжение Vin. Входное напряжение Vin используется для определения и формирования возбуждающего напряжение для возбуждения нагрузки SSL.

Процесс периодически возвращается к режиму считывания на этапе S120 в соответствии с предопределенным расписанием или циклом корректировки мощности, чтобы обновить определенную настройку регулятора освещенности и/или соответствующую величину мощности, как обозначено стрелкой, возвращающейся на этап S120. В соответствии с этим устройство SSL может корректировать изменения в настройке регулятора освещенности и/или реакцию регулятора освещенности на предыдущую корректировку устройства SSL в пределах приемлемого периода времени. Для прямого взаимодействия с пользователем желательно короткое время реакции, составляющее менее одной секунды (например, порядка приблизительно 100 мс). Например, на основе системы с частотой 50 Гц может иметься два полуцикла, используемые для определения настройки регулятора освещенности во время режима считывания на этапе S120, за которыми следуют десять полуциклов приема мощности в режиме приема мощности на этапе S160 на основе определенной настройки регулятора освещенности. Когда новая настройка регулятора освещенности значительно отличается от ранее считанной настройки регулятора освещенности, и/или во время предыдущего режима приема мощности были замечены существенные изменения, переход может включать в себя несколько циклов в режиме считывания, и/или может быть реализована передаточная функция для обеспечения более плавного отклика светоотдачи.

Хотя не показано на фиг. 1, определение величины мощности может также учитывать другие факторы, такие как обратная связь от нагрузки SSL, с тем чтобы могли быть внесены дополнительные корректировки для соответствия требуемому уровню освещенности. Например, обратная связь может указывать фактическую уставку нагрузки SSL, причем фактическая уставка сравнивается с требуемой уставкой, соответствующей требуемому уровню освещенности, и команда уставки корректируется в ответ на сравнение для соответствующей корректировки фактической уставки. Цикл корректировки мощности может быть привязан к циклу сигнала напряжения сети переменного тока, чтобы режим считывания проходил во время первого предопределенного количества полуциклов, и за ним следовал режим приема мощности, проходящий во время второго предопределенного количества полуциклов, как описано ниже.

Процессы режима считывания на этапе S120 и режима приема мощности на этапах S130-S150 выполняются под управлением схемы обработки в устройстве SSL, такой как схема 240, 340 обработки. Схема обработки также может обрабатывать все другие действия в устройстве SSL, такие как управление возбуждением, обратная связь, режим ожидания, обработка сигналов дистанционного управления, температурная защита и т.п. В различных вариантах осуществления схема обработки может быть реализована, например, как контроллер или микроконтроллер, содержащий процессор или центральный процессор (ЦП), специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) или их комбинации, использующие программное обеспечение, встроенное программное обеспечение, логические схемы с постоянными соединениями или их комбинации. При использовании процессора или ЦП в состав включается память для хранения исполняемого программного обеспечения и/или исполняемого кода, которые управляют операциями схемы обработки. Память может представлять собой энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ROM) и энергозависимое оперативное запоминающее устройство (RAM) в любом количестве, любого типа и в любой комбинации, и может хранить различные типы информации, такие как компьютерные программы и программные алгоритмы, исполняемые процессором или ЦП. Память может включать в себя материальные машиночитаемые носители в любом количестве, любого типа и в любой комбинации, такие как накопитель на диске, электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), накопитель универсальной последовательной шины (USB) и т.п.

Для поддержки операции, показанной на фиг. 1, устройство SSL включает в себя средство наложения сигнала в его входных выводах, а также модуль приема мощности. Фиг. 2 и 3 являются упрощенными блок-схемами, показывающими устройства SSL в соответствии с репрезентативными вариантами осуществления, которые включают в себя структуры для наложения сигнала с помощью обычного каскада подачи мощности.

Как показано на фиг. 2, система 200 освещения с регулируемой яркостью включает в себя устройство 210 SSL, соединенный с регулятором 250 освещенности, который принимает и регулирует сетевое напряжение от источника 205 сетевого напряжения. Регулятор 250 освещенности может представлять собой традиционный регулятор освещенности, выполненный с возможностью регулировать яркость ламп накаливания, например, работающий посредством корректировки потенциометра (например, задающего резистора 420, описанного ниже со ссылкой на фиг. 4).

Устройство 210 SSL включает в себя модуль 215 генерации сигнала, модуль 220 светодиода и модуль 230 приема мощности, все они находятся под управлением схемы 240 обработки. Модуль 215 генерации сигнала представляет собой средство наложения сигнала на входе 202 (например, на входных выводах), и модуль 230 приема мощности представляет собой каскад подачи мощности, и средство наложения сигнала и каскад подачи мощности соединены параллельно между входом 202 и выходом 204. Модуль 215 генерации сигнала показан как источник напряжения в изображенном примере, хотя понятно, что устройство 210 SSL может быть выполнен с возможностью включать в себя источник напряжения или импеданс в качестве модуля 215 генерации сигнала вместо источника напряжения без отступления от объема настоящего обучения. Модуль 215 генерации сигнала применяет напряжение (или ток или импеданс) для обеспечения возможности считывать настройку регулятора освещенности.

Модуль 215 генерации сигнала и модуль 230 мощности могут избирательно подсоединяться между входом 202 и выходом 204 через переключатели 212 и 214, которые реализуют полное разъединение между модулем 215 генерации и модулем 230 мощности. В качестве альтернативы, один или оба из модулей - модуль 215 генерации сигнала и модуль 230 мощности - могут быть постоянно соединены с входом 202 (то есть, без переключателей 212 и 214), но их работа управляется, например, с использованием внутренних возможностей включения и отключения таким образом, что соответствующие операции выполняются без искажения от другого модуля, или, по меньшей мере, таким образом, что ошибки, возникающие из-за присутствия другого модуля, могут допускаться или компенсироваться. В варианте осуществления модулем 215 генерации сигнала и модулем 230 приема мощности управляет схема 240 обработки для выполнения процессов режима считывания и режима приема мощности, описанных со ссылкой на фиг. 1, чтобы скорректировать входное напряжение Vin на входе 202 для достижения требуемой светоотдачи посредством модуля 220 светодиода на основе определенного уровня освещенности. Переключателями 212 и 214 также управляет схема 240 обработки, чтобы выборочно соединять средство для наложения сигнала и каскад подачи мощности, соответственно.

Как показано на фиг. 3, система 300 освещения с регулируемой яркостью аналогично включает в себя устройство 310 SSL, соединенный с регулятором 250 освещенности, который принимает и регулирует сетевое напряжение от источника 205 сетевого напряжения под управлением схемы 340 обработки. Устройство 310 SSL включает в себя генератор 315 сигнала, модуль 320 светодиода и модуль 330 приема мощности. Генератор 315 сигнала представляет средство наложения сигнала на входе 302, и модуль 330 приема мощности представляет каскада подачи мощности, и средство наложения сигнала и каскад подачи мощности соединены параллельно между входом 302 и выходом 304. Генератор 315 сигнала показан как источник напряжения в изображенном примере, хотя понятно, что устройство 310 SSL может быть выполнен с возможностью включать в себя источник тока или импеданс вместо источника напряжения в качестве генератора 315 сигнала без отступления от объема настоящего обучения. Модуль 315 генерации сигнала применяет напряжение (или ток или импеданс) для обеспечения возможности считывать настройку регулятора освещенности. Модулем 315 генерации сигнала и модулем 330 приема мощности управляет схема 340 обработки для выполнения процессов режима считывания и режима приема мощности, описанных со ссылкой на фиг. 1, чтобы скорректировать входное напряжение Vin на входе 302 для достижения требуемой светоотдачи модулем 320 светодиода на основе определенного уровня освещенности.

Следует отметить, что разделение средства наложения сигнала и каскада подачи мощности на фиг. 2 и 3 предназначено только для показа функциональной структуры. При реализации обе функциональности могут совместно использовать компоненты. Например, один или несколько элементов множества, состоящего из генератора 215, 315 сигнала, модуля 230, 330 приема мощности и схемы 240, 340 обработки могут быть включены в схему регулирования коэффициента мощности (PFC). Когда генератор 215, 315 сигнала находится в схеме PFC, тогда требуется только средство для представления сигнала (например, напряжения) на вход 202, 302. В любом случае будут иметься дополнительное средство для управления и измерения (не показаны). Например, может присутствовать блок электропитания режима переключателя для преобразования принятой мощности в необходимый сигнал напряжения или тока для модуля 220, 320 светодиода. Блок электропитания может иметь управляющий вход для установки амплитуды сигнала напряжения или тока для модуля 220, 320 светодиода (чтобы в конечном счете влиять на величину светоотдачи). Этот управляющий вход может быть соединен с выходом схемы 240, 340 обработки, когда присутствует сигнал в ответ на обнаруженную настройку регулятора освещенности и определенную светоотдачу.

Мощность, подаваемая на модуль 220, 320 светодиода, должна быть сглаженной, чтобы избежать мерцания или стробоскопического эффекта выдаваемого света. В соответствии с этим устройство 210, 310 SSL может включать в себя средство аккумулирования энергии, такое как конденсатор (не показан), который может питать модуль 220, 320 светодиода во время интервала режима считывания, в случае, если передача мощности устройству 210, 310 SSL ограничена в этом интервале. Чтобы минимизировать необходимое количество аккумулированной энергии, режим считывания может быть разбит на более короткие периоды, например, один полуцикл, как описано выше. В варианте осуществления более короткие периоды режима считывания могут быть возможны, в зависимости от настройки регулятора освещенности, посредством переключения на режим приема мощности сразу после того, как настройка регулятора освещенности была считана в режиме считывания даже в пределах одного полуцикла. Обычно схема общей мощности и потребление мощности должны быть симметричны, чтобы обеспечить одинаковое количество положительных и отрицательных полуциклов для каждого из режимов считывания и приема мощности. Например, считывание может быть выполнено во время полуцикла #1, который может быть положительным, и потребление мощности может быть выполнено во время полуциклов #2-7. Затем для считывания может использоваться полуцикл #8, который является отрицательным.

Когда несколько устройств SSL работают с одним регулятором освещенности (соединенные с одной и той же проводкой питания), каждое устройство SSL индивидуально соблюдает одни и те же правила управления и использует один и тот же цикл для считывания и потребления мощности. В ином случае режим считывания одного устройства SSL может быть искажен относительно низким импедансом других устройств SSL во время их соответствующих режимов приема мощности. В варианте осуществления, когда имеется несколько устройств SSL, они могут быть организованы в структуру по принципу ведущий-ведомый, в которой имеется небольшая произвольная или предустановленная изготовителем разность синхронизации между режимами считывания устройств SSL. Например, в типичной произвольной схеме первое устройство SSL, которое все еще находится в режиме ожидания и "планирует" начать режим считывания, может заметить, что второе устройство SSL только что начало режим считывания, поскольку некоторый сигнал или характерный шаблон присутствует на его входах. Затем первое устройство SSL выполнит пассивное считывание, например, посредством простого отслеживания сигналов на своих входах без активного обеспечения сигналов (напряжений, токов, низких импедансов и т.д.) в общую проводку питания. Рядом со вторым устройством SSL может иметься прослушивающее третье устройство SSL (а также дополнительные устройства SSL). Структура по принципу ведущий-ведомый может принять вид фиксированной структуры, но также возможно, что в следующем режиме считывания первое устройство SSL может представлять собой активную лампу, в то время как второе устройство SSL и третье устройство SSL прослушивают. Следует отметить, что когда устройство SSL работает с одной или несколькими лампами накаливания на существующем регуляторе освещенности, лампа накаливания, вероятно, гарантирует корректную работу регулятора освещенности, вследствие чего устройства SSL могут просто отслеживать настройку регулятора освещенности.

В целях дополнительного разъяснения предполагается, что регулятор освещенности (например, регулятор 250 освещенности) представляет собой регулятор освещенности по заднему фронту с симистором в качестве переключателя (симисторный регулятор освещенности). В качестве альтернативы, регулятор освещенности может представлять собой регулятор освещенности по заднему фронту с полевым транзистором со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET) (регулятор освещенности MOSFET) и может включать в себя эмуляцию схемы управления симистора. В симисторном регуляторе освещенности симистор включается в ответ на сигнал срабатывания и выключается, когда электрический ток падает ниже тока удержания. Однако различные раскрытые здесь варианты осуществления могут быть реализованы с использованием регуляторов освещенности других типов без отступления от объема идеи настоящего изобретения. Регуляторы освещенности могут называться, например, регуляторами освещенности с фазовой отсечкой.

Фиг. 4 является упрощенной принципиальной схемой, показывающей внутреннюю структуру репрезентативного двухпроводного регулятора 400 освещенности. Регулятор 400 освещенности включает в себя задающий резистор 420, первый и второй конденсаторы 421 и 422 и первый и второй переключатели. Первый переключатель представляет собой выключатель тока или другое пороговое устройство и, например, упоминается здесь как симистор 411. Второй переключатель представляет собой переключатель синхронизации или другое триггерное устройство и, например, упоминается здесь как диак (DIAC) 412. В варианте осуществления первый и второй переключатели могут быть включены в один и тот же корпус и называться "Quadrac" (который фактически представляет собой симистор с внутренним триггером). Функциональность первого и второго переключателей может быть реализована с использованием транзисторов MOSFET и дополнительной управляющей электроники, например, для эмуляции поведения симистора и диака, соответственно. Переключатель другого типа может использоваться без отступления от объема идеи настоящего изобретения. Задающий резистор 420 и второй конденсатор 422 (Ctime) формируют схему синхронизации для инициирования или "срабатывании" симистора 411. Таким образом, диак 412 инициирует срабатывание симистора 411 (под углом срабатывания), когда достигается пороговое значение диака 412. Первый конденсатор 421 (Csnub) защищает симистор 411. Когда симистор 411 активирован (замкнут) и проводит ток, напряжение Vdim регулятора освещенности через выходы 401 и 402 регулятора освещенности является почти нулевым. Когда симистор 411 деактивирован (разомкнут) и не проводит ток, мгновенный уровень сетевого напряжения (например, сетевое напряжение Vm из источника 205 сетевого напряжения) разделяется через регулятор 400 освещенности и импеданс нагрузки (например, устройства 200 или 300 SSL).

Благодаря первому конденсатору 421 между концами симистора 411 схема синхронизации может функционировать до некоторой степени даже без тока нагрузки. Таким образом, первый и второй конденсаторы 421 и 422 могут заряжать или разряжать друг друга, пока их соответствующие напряжения не равны, или пока не достигнуто пороговое значение диака 412, инициирующее симистор 411, который тогда шунтирует входы 401 и 402, по меньшей мере, в течение некоторого периода времени. Таким образом, исходя из известного напряжения Vdim через регулятор 400 освещенности и известного состояния заряда во втором конденсаторе 422, время, пока первый переключатель 411 не будет активирован, или скорость изменения напряжения Vdim регулятора освещенности обеспечивают информацию относительно значения задающего резистора 420. В изображенной конфигурации, например, сопротивление задающего резистора 420 может иметь диапазон значений от приблизительно 10 кОм до приблизительно 500 кОм, первый конденсатор 421 может иметь емкость приблизительно 100 нФ, и второй конденсатор 422 может иметь емкость приблизительно 47 нФ, причем значения эффективно обеспечивают масштабный коэффициент. Безусловно, реализация и значения (номиналы) различных компонентов могут изменяться для обеспечения уникальных преимуществ для любой конкретной ситуации или удовлетворения специфических конструктивных требований различных реализаций, как будет понятно специалисту в области техники.

В соответствии с различными вариантами осуществления это поведение схемы регулятора 400 освещенности используется, чтобы узнать значение настройки регулятора освещенности (например, значение задающего резистора 420), которое в свою очередь используется для установки устройства SSL в требуемое состояние. Таким образом, вместо того, чтобы управлять устройством SSL с помощью фактического сигнала мощности с фазовой отсечкой, обеспечиваемого регулятором 400 освещенности, когда устройство SSL принимает информацию освещенности, одновременно используя мощность от того же самого сигнала мощности с фазовой отсечкой, устройство SSL входит в режим считывания, чтобы первоначально определить настройку регулятора освещенности с использованием информации освещенности, почерпнутой из сигнала мощности с фазовой отсечкой. Как описано выше, во время режима считывания устройство SSL обеспечивает сигналы (например, напряжения, токи или импедансы) на входы (например, вход 202), что позволяет регулятору 400 освещенности работать в необычном, но хорошо управляемом режиме, обеспечивая возможность определения (или приближения) настройки регулятора освещенности посредством устройства SSL. Как упомянуто выше, настройка регулятора освещенности указывает требуемый пользователем уровень освещенности, хотя этот уровень освещенности не может быть точно преобразован в фактическую светоотдачу модуля светодиода (например, модуля 220 светодиода) вследствие несовместимости между регулятором 400 освещенности и устройством SSL в отсутствие описываемых здесь вариантов осуществления.

Когда настройка регулятора освещенности определена, устройство SSL входит в режим приема мощности, как описано выше. Во время режима приема мощности устройство SSL может скорректировать возбуждающий ток к модулю светодиода, например, через преобразователь мощности, чтобы нагрузка SSL выдавала требуемый уровень светоотдачи. В качестве альтернативы, как описано выше, устройство SSL может сместить фазовый угол до значений, которые являются более подходящими для эффективной подачи мощности на модуль светодиода на требуемом уровне. Определенные типы устройства SSL, такие как светодиодные лампы или управляющая электроника, наиболее эффективно работают с предопределенным отношением между пиковым входным напряжением и мощностью, и это отношение может отличаться от отношения, сформированного регулятором 400 освещенности, который адаптирован для ламп накаливания. Например, посредством "усиления" напряжение через входы 401 и 402 регулятора освещенности, пока симистор 411 не активен, второй конденсатор 422 заряжается более быстро, и, таким образом, симистор 411 сработает раньше. При низких настройках регулятора освещенности, которые обычно приводят к очень позднему срабатыванию регулятора 400 освещенности, эта манипуляция приводит к более высоким пиковым напряжениям, что лучше подходит для работы заданного (выбранного) количества светодиодов, соединенных последовательно в модуле светодиода. В качестве другого примера, устройство SSL может попытаться уменьшить пиковое напряжение, чтобы увеличить эффективность (линейного) вспомогательного электропитания. В соответствии с этим увеличенная сложность возбуждающей схемы устройства SSL оправдывается как увеличенной совместимостью с регулятором 400 освещенности, так и улучшенной эффективностью.

Режим приема мощности может начаться, например, в полуцикле после полуцикла, во время которого определялась настройка регулятора освещенности (в режиме считывания). В качестве альтернативы, как описано выше, режим приема мощности может начаться во время режима считывания, как только необходимая информация освещенности была получена, независимо от завершения полуцикла. Режим приема мощности также может начаться во время режима считывания после отслеживания (например, тайм-аута), показывающего, что текущий цикл не является подходящим для обнаружения настройки регулятора освещенности, например, поскольку настройка регулятора освещенности находится в процессе изменения, или в напряжении сети имеются некоторые резкие искажения.

В соответствии с этим устройство SSL согласно различным вариантам осуществления не обязано придерживаться формы кривой, обеспечиваемой регулятором 400 освещенности, а в состоянии играть более активную роль, считывая информацию освещенности от регулятора освещенности, принятую через сигнал мощности, и управляя сигналом мощности на основе считанной информации освещенности. В дополнение к улучшению характеристик регулировки освещенности устройства SSL активное манипулирование сигналом мощности в режиме приема мощности обеспечивает другие преимущества. Например, если устройство SSL является старым или иным образом имеет ухудшенные характеристики, входная мощность к устройству SSL может быть увеличена для доставления требуемого уровня светоотдачи с регулировкой освещенности или без нее. Кроме того, если устройство SSL оборудовано датчиком, таким как датчик движения, детектор дыма и т.п., входная мощность к устройству SSL может быть увеличена, чтобы усилить светоотдачу в ответ на сигнал обнаружения датчика, даже когда уровень освещенности установлен низким. Некоторая настройка регулятора освещенности даже может привести к режиму ожидания, в котором устройство SSL уменьшает потребление входной мощности в максимально возможной степени, оставаясь включенным, например, чтобы принимать сигналы дистанционного управления или управлять соответствующим датчиком. Несмотря на фиксированную настройку регулятора освещенности, устройство SSL в состоянии изменять входную мощность и уровень светоотдачи.

Описанные выше примеры до некоторой степени ограничены присутствием и типом других нагрузок, которые соединены с тем же самым регулятором освещенности. Например, может быть непрактично (на основе размера и стоимости компонентов) проектировать светодиодную лампу с мощностью 8 Вт таким образом, чтобы она в значительной степени изменяла фазовый угол регулятора 400 освещенности в схеме, включающей в себя четыре лампы накаливания с мощностью 60 Вт, соединенные параллельно. Чтобы получить информацию о значениях компонентов в регуляторе освещенности, возможны несколько сценариев. Например, регулятор освещенности может быть проанализирован заранее и сгруппирован в одну или несколько типичных предопределенных категорий. Для каждой категории подходящие множества параметров выводятся и предварительно программируются в устройства SSL, которые затем могут быть соответствующим образом помечены. Кроме того, некоторая тонкая подстройка может быть выполнена во время работы устройства SSL. В качестве альтернативы предварительному программированию (или в дополнение к предварительному программированию) можно попросить пользователя (например, через инструкции в руководстве пользователя, на упаковке и/или непосредственно на устройстве SSL) после установки устройства SSL установить регулятор освещенности в несколько позиций, в том числе, по меньшей мере, на минимальную и максимальную настройку и в некоторых конфигурациях также на среднюю настройку. Во время этого процесса "инициализации" устройство SSL может измерить регулятор освещенности в различных известных настройках регулятора освещенности (например, настройки задающего резистора 420) и извлечь некоторые характеристические параметры. Измерения сохраняются устройством SSL для будущего доступа. Даже во время нормальной работы устройством SSL могут быть обнаружены новые данные, такие как более низкие минимальные настройки.

Ниже описаны различные примеры для дополнительного понимания различных вариантов осуществления. Следует понимать, что примеры даны только в целях иллюстрации и разъяснения и ни в коей мере не предназначены для ограничения объема идеи настоящего изобретения.

Первый пример показан на фиг. 5 и 6. Фиг. 5 - упрощенная принципиальная схема системы SSL, включающей в себя регулятор освещенности и устройство SSL, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления. Фиг. 6 - график, показывающий иллюстративные кривые напряжения Vdim регулятора освещенности для четырех различных настроек задающего резистора устройства SSL, показанного на фиг. 5, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

В первом примере система 500 SSL включает в себя источник 205 сетевого напряжения, репрезентативный регулятор 400 освещенности (описанный выше) и устройство 510 SSL, обозначенное репрезентативным резистором 511 с сопротивлением 100 МОм, соединенным между входом 502 и выходом 504. Устройство 510 SSL может быть в значительной степени таким же, как устройство 210 или 310 SSL, описанные выше со ссылкой на фиг. 2 и 3. Регулятор 400 освещенности включает в себя симистор 411 (первый переключатель), первый конденсатор 421 и схему синхронизации, включающую в себя второй конденсатор 422, задающий резистор 420 и пороговое устройство диак 412 (второй переключатель). Наклон напряжения Vdim регулятора освещенности через регулятор 400 освещенности захватывается во время режима считывания устройством 510 SSL. Из предыдущих циклов сети известны характеристики сетевого напряжения Vm, выдаваемого источником 540 сетевого напряжения, такие как пиковое значение, частота, значение RMS, доминирующее искажение и т.д. Например, характеристики могут быть захвачены во время режима приема мощности, когда напряжение выключения через симистор 411 от регулятора 400 освещенности 400, как известно, является низким. В режиме считывания устройство 510 SSL остается в режиме высокого импеданса во время одного полуцикла и отслеживает входное напряжение Vin через входы 502. Входное напряжение Vin будет являться суперпозицией сетевого напряжения Vm и напряжения Vdim регулятора освещенности через регулятор 400 освещенности. Напряжение Vdim регулятора освещенности отличается для разных настроек (уставок) регулятора освещенности, реализованных посредством настроек задающего резистора 420 (то есть, потенциометра).

На фиг. 6 показаны кривые 601-604, которые основаны на следующих начальных условиях: первый конденсатор 421 имеет емкость Csnub и был разряжен до Vsnub≈0 перед тем, как устройство 510 SSL входит в режим считывания, например, посредством проводимости симистора 411 (выключателя питания) регулятора 400 освещенности. Второй конденсатор 422 имеет емкость Ctime и был заряжен до Vtime≈25 В. Кривые 601-604 показывают напряжение Vdim регулятора освещенности, реагирующее на четыре разных значения сопротивления Rset задающего резистора 420 соответственно. В изображенном примере значения сопротивления Rset составляют приблизительно 300 кОм для кривой 601, приблизительно 100 кОм для кривой 602, приблизительно 50 кОм для кривой 603 и приблизительно 30 кОм для кривой 604. На основе наклона напряжения Vdim регулятора освещенности, обозначенного кривыми 601-604, устройством 510 SSL во время режима считывания может быть определено значение Rset сопротивления корректируемого задающего резистора 420. Временная константа τ для этого переходного процесса будет τ=Rset*(Csnub*Ctime/(Csnub+Ctime)). Временная константа τ может быть оценена, например, с использованием оцененных начальных условий (например, Csnub=0 и т.д.) и составления графика измерений напряжения Vdim регулятора освещенности по времени. Затем, зная значения Csnub и Ctime для конденсатора, можно вычислить Rset.

Для других начальных условий напряжение Vdim регулятора освещенности будет иметь другие формы. Однако, пока конденсаторные напряжения Vsnub и Vtime отличаются в начале режима считывания, будет иметься сходная фаза перехода. Устройство 510 SSL вычисляет напряжение Vdim регулятора освещенности и получает значение Rset сопротивления задающего резистора 420 с использованием известного (или оцененного) сетевого напряжения Vm и измеренного входного напряжения Vin устройства 510 SSL. Как указано выше, требуются некоторые параметры регулятора 400 освещенности, которые могут быть ранее сохранены в устройстве 510 SSL, например, при изготовлении и/или получены (и сохранены) во время предыдущих операций. Пример, показанный на фиг. 6, действителен, только пока напряжение Vtime второго конденсатора 422 не достигает инициирующего напряжения (например, угла срабатывания), при котором часть энергии от второго конденсатора 422 извлекается для срабатывания симистора 411.

Когда устройство 510 SSL определяет значение Rset задающего резистора 420 (и, таким образом, настройку регулятора освещенности), оно может определить требуемый уровень светоотдачи, как описано выше. Например, устройство 510 SSL может включать в себя поисковую таблицу, которая устанавливает взаимосвязь настроек регулятора освещенности для этого конкретного типа регулятора 400 освещенности с уровнями светоотдачи. Поскольку имеются разные типы потенциометра, при которых сопротивление может изменяться линейно или нелинейно при перемещении, предпочтительная настройка находится в средней позиции во время инициализации (как описано выше). Когда требуемый уровень светоотдачи определен, устройство 510 SSL может внутренним образом сформировать сигнал (например, сигнал напряжения, сигнал тока или импеданс), который подается на вход 502, чтобы скорректировать входное напряжение Vin до уровня, который приведет к требуемому уровню светоотдачи. Определение требуемого уровня светоотдачи на основе значения Rset может быть выполнено схемой обработки, как описано выше, например, реализованной как контроллер или микроконтроллер, который может включать в себя процессор или ЦП, специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) или их комбинации, с использованием программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, аналоговых и логических схем с постоянными соединениями или их комбинаций.

Второй пример описан со ссылкой на фиг. 5 и 7. Фиг. 7 - график, показывающий иллюстративные кривые напряжения Vdim регулятора освещенности для четырех разных настроек задающего резистора регулятора 400 освещенности, показанного на фиг. 5, в соответствии с другим репрезентативным вариантом осуществления.

Второй пример обращен к случаю, в котором напряжение Vtime второго конденсатора 422 достигает инициирующего напряжения, заставляющего сработать симистор 411. Таким образом, симистор 411 активируется, что замыкает напряжение Vdim регулятора освещенности и вызывает скачок напряжения Vdim регулятора освещенности, обозначенный на каждой из кривых 702-704 вертикальным понижением напряжения, которое отражается на входном напряжении Vin устройства 510 SSL. Следует отметить, что в изображенном примере кривая 701 не содержит скачок, поскольку значение Rset задающего резистора 420 установлено равным такому высокому значению, что инициирование не происходит в пределах одной шкалы времени на фиг. 7. В варианте осуществления инициирующее напряжение может быть определено, например, посредством диака 412 в регуляторе 400 освещенности. Как указано выше, исходя из четко заданного начального условия (перед входом в режим считывания или в качестве начальной фазы режима считывания), время до того, как симистор 411 инициирован, включает в себя информацию о настройке освещенности регулятора 400 освещенности. Хотя инициирующее напряжение искажает фазу перехода, настройка регулятора освещенности все же может быть извлечена.

Кривые 701-704 на фиг. 7 основаны на следующих начальных условиях: первый конденсатор 421 был заряжен до Vsnub=100 В, и второй конденсатор 422 был заряжен до Vtime=-5 В. Кривые 701-704 показывают напряжение Vdim регулятора освещенности, реагирующее на четыре разных значения сопротивления Rset задающего резистора 420, соответственно. В изображенном примере значения сопротивления Rset составляют приблизительно 300 кОм для кривой 701, приблизительно 100 кОм для кривой 702, приблизительно 50 кОм для кривой 703 и приблизительно 30 кОм для кривой 704. В зависимости от допусков диака, например, срабатывание симистора 410 происходит, когда конденсаторное напряжение Vtime составляет приблизительно от 27V до 30V. Во втором примере кривая 702 указывает срабатывание приблизительно через 3,8 мс, кривая 703 указывает срабатывание приблизительно через 1,6 мс, и кривая 704 указывает срабатывание приблизительно через 0,1 мс. Другими словами, чем ниже сопротивление задающего резистора 420 (то есть, меньше настройка освещенности или низкий угол срабатывания), тем быстрее срабатывает симистор 410. И наклон кривых 701-704, и время для инициирования (то есть, когда напряжение регулятора освещенности Vdim шунтируется до нуля) могут быть оценены устройством 510 SSL для определения значения Rset сопротивления задающего резистора 420 во время режима считывания.

Когда устройство 510 SSL определяет значение Rset задающего резистора 420 (и, таким образом, настройку регулятора освещенности), оно может определить требуемый уровень светоотдачи, как описано выше. Когда требуемый уровень светоотдачи определен, устройство 510 SSL внутренним образом формирует сигнал (например, сигнал напряжения, сигнал тока или импеданс), который подается на вход 502 для корректировки входного напряжения Vin до уровня, который приведет к требуемому уровню светоотдачи.

Третий пример описан со ссылкой на фиг. 8-11B. Фиг. 8 - упрощенная принципиальная схема системы SSL, включающей в себя регулятор освещенности и устройство SSL, в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления. Фиг. 9 - график, показывающий иллюстративную кривую входного напряжения Vin в традиционном осветительном устройстве. Фиг. 10A, 10B и Фиг. 11A, 11B - графики, показывающие иллюстративные кривые входного напряжения Vin в устройстве SSL, показанном на фиг. 8, в соответствии с репрезентативными вариантами осуществления.

В третьем примере система 800 SSL включает в себя источник 205 сетевого напряжения, репрезентативный регулятор 400 освещенности (описанный выше) и устройство 810 SSL, обозначенный репрезентативным резистором 811 с сопротивлением 10 кОм, соединенным между входом 802 и выходом 804. Устройство 810 SSL может быть в значительной степени таким же, как устройство 210 или 310 SSL, как описано выше со ссылкой на фиг. 2 и 3. Регулятор 400 освещенности включает в себя симистор 411, первый конденсатор 421 и схему синхронизации, включающую в себя второй конденсатор 422, задающий резистор 420 и диак 412, как описано выше со ссылкой на фиг. 4. В третьем примере устройство 810 SSL управляет возможностью регулятора 400 освещенности в режиме приема мощности, чтобы изменить входное напряжение Vin, для управления входным напряжением Vin. Например, устройство 810 SSL может изменить угол срабатывания симистора 411, как описано ниже, чтобы управлять напряжением Vdim регулятора освещенности и, таким образом, входным напряжением Vin.

При работе в устойчивом состоянии устройством 810 SSL можно управлять с помощью пикового входного напряжения Vpeak следующим образом, где ϕ - угол срабатывания симистора 411 в регуляторе 400 освещенности 400, VmPeak - пиковое напряжение источника 205 сетевого напряжения:

ϕ≥90°: Vpeak=VmPeak*sin(ϕ),

ϕ<90°: Vpeak=VmPeak.

В обоих случаях напряжение выключения (например, ~2 В) через симистор 411 регулятора 400 освещенности вычитается, хотя для простоты эта разность здесь игнорируется, как и искажение формы сетевого напряжения Vm.

В целях сравнения фиг. 9 обеспечивает иллюстративную кривую 901 входного напряжения Vin в традиционном осветительном устройстве, чтобы показать поведение "нормальной нагрузки", такой как лампа накаливания или пассивная лампа SSL с делителем напряжения (например, 10 кОм в изображенной эмуляции). Когда угол срабатывания ϕ симистора 410 установлен равным 90°, пиковое напряжение так называемой нормальной нагрузки составляет приблизительно 325 В при работе от источника 205 сетевого напряжения, имеющего сетевое напряжение Vm приблизительно 230 В переменного тока (AC).

В целях обсуждения можно предположить, что это пиковое напряжение выше, чем оптимальное пиковое напряжение для устройства 810 SSL, чтобы произвести количество света, относящееся к соответствующей настройке регулятора освещенности, которая составляла бы максимально около 50 процентов, в то время как высота пикового напряжение является такой, как с углом срабатывания 0°. Поскольку устройство 810 SSL включает в себя буферный конденсатор (не показан), напряжение буферного конденсатора может использоваться для воздействия на схему синхронизации (например, резистор 420 и конденсатор 422) во время режима приема мощности. Устройство 810 SSL ищет нижнее пиковое напряжение, следовательно, угол срабатывания регулятора 400 освещенности должен быть задержан, чтобы достигнуть нижнего пикового напряжения. Чтобы задержать срабатывание, зарядка схемы синхронизации аналогичным образом должна быть задержана. Устройство 810 SSL производит положительное входное напряжение Vin (например, положительный сетевой полуцикл) на входах 802, чтобы уменьшить эффективное напряжение Vdim через регулятор 400 освещенности. В частности, устройство 810 SSL обеспечивает напряжение с такой же полярностью, как фактический знак сетевого напряжения Vm. Уменьшение эффективного напряжения Vdim регулятора освещенности задерживает зарядку конденсатора 422 в схеме синхронизации и срабатывание симистора 410 в регуляторе 400 освещенности.

Однако в соответствии с различными вариантами осуществления устройство 810 SSL имеет несколько доступных внутренних уровней напряжения, например, от ответвлений светодиодных цепочек или других источников. В эмуляции, изображенной на фиг. 10A и 10B, показывающих иллюстративные кривые входного напряжения Vin в устройстве 810 SSL, напряжение 100 В репрезентативного источника 815 напряжения прикладывается ко входу 802 устройства 810 SSL в течение периода времени, составляющего приблизительно 4 мс. Как описано выше, в состав могут быть включены другие типы генераторов сигнала без отступления от объема идеи настоящего изобретения. В частности, фиг. 10A обеспечивает кривые 1001 и 1002, которые показывают напряжение V1 источника 815 напряжения, и фиг. 10B обеспечивает кривые 1011 и 1012, которые показывают иллюстративные пиковые кривые пикового напряжения входного напряжения Vin в традиционном осветительном устройстве и устройстве 810 SSL, соответственно.

В эмуляции источник 815 напряжения последовательно соединен с импедансом резистора 811, составляющим 10 кОм, который может представлять собой, например, делитель напряжения, и обеспечивает напряжение V1. В практической реализации источник 815 напряжения используется вместо режима импеданса или высокого импеданса. На фиг. 10A кривая 1002 показывает приложение положительного напряжения V1 приблизительно 100 В (в предположении положительного сетевого напряжения Vm) на вход 802 устройства 810 SSL в течение приблизительно 4,2 мс. Приложенное напряжение V1 в комбинации с сетевым напряжением Vm и импедансом (резистором 811) устройства 810 SSL уменьшает напряжение Vdim через регулятор 400 освещенности и, таким образом, задерживает зарядку схемы синхронизации, которая в свою очередь задерживает действие срабатывания симистора 410. На фиг. 10B кривая 1012 показывает срабатывание симистора 411, происходящего приблизительно в 6,1 мс, приводящее к пиковому напряжению устройства 810 SSL, составляющему только приблизительно 300 В. Для сравнения кривая 1011, которая изображает работу нормальной нагрузки, в которой напряжение V1 не прикладывается (обозначено кривой 1001), показывает срабатывание симистора 411, происходящее раньше, приблизительно в 5,0 мс, приводящее к более высокому пиковому напряжению приблизительно 330 В.

В качестве альтернативы, устройство 810 SSL может сместить срабатывание симистора 410 к более ранним моментам времени, как показано в репрезентативном варианте осуществления, изображенном на фиг. 11A и 11B. При условии, что течет непрерывный электрический ток, который поддерживает симистор 411 в режиме проводимости, смещение срабатывания симистора 411 в более ранний момент не изменяет пиковое напряжение в этом примере (поскольку обе кривые включают в себя один и тот же пик в 5 мс), но по-прежнему может обеспечить выгодное условие. Например, более раннее срабатывание помогает плавно перезарядить импульс тока в буферный конденсатор блока приема мощности или драйвер светодиода, такой как конденсаторы 1272 и 1372 на фиг. 12 и 13 ниже. Буферный конденсатор разрядится, по меньшей мере, в течение периода выключения симистора 411, поскольку энергия должна доставляться светодиодам, чтобы обеспечить непрерывную светоотдачу. Как правило, после разряда напряжение в буферном конденсаторе будет ниже, чем предшествующее пиковое значение заряда. Например, когда симистор 411 срабатывает при 90°, это может вызвать высокий пик зарядного тока, который подвергает нагрузке компоненты и уменьшает максимальное количество ламп (например, включающих в себя устройство 810 SSL), которые могут быть соединены с регулятором 400 освещенности. Когда устройство 810 SSL изменяет угол срабатывания на значение ниже 90° (то есть, более раннее срабатывание), более низкое входное напряжение Vin присутствует на устройстве 810 SSL во время срабатывания. Когда входное напряжение Vin является близким к напряжению Vtime (разряженного) буферного конденсатора, течение зарядного тока будет плавным.

Манипулирование во время режима приема мощности изображено на фиг. 11A и 11B. В частности, фиг. 11A обеспечивает кривые 1101 и 1102, которые показывают напряжение V1 источника 815 напряжения, и фиг. 11B обеспечивает кривые 1111 и 1112, которые показывают иллюстративные пиковые напряжения входного напряжения Vin в традиционном осветительном устройстве и устройстве 810 SSL, соответственно. На фиг. 10A кривая 1102 показывает приложение отрицательного напряжения V1 приблизительно -175 В (снова в предположении положительного сетевого напряжения Vm) на входе 802 устройства 810 SSL в течение приблизительно 3,0 мс. Это увеличивает напряжение Vdim регулятора 400 освещенности, ускоряя зарядку схемы таймера и давая в результате раннее срабатывание симистора 410. Таким образом, на фиг. 11B кривая 1112 показывает, что срабатывание симистора 410 происходит приблизительно в 3,5 мс, что приводит к мгновенному напряжению на устройстве 810 SSL, составляющему приблизительно 288 В. Это ниже, чем последующее пиковое сетевое напряжение Vm. Для сравнения кривая 1111, которая изображает работу обычной нагрузки, к которой не приложено напряжение V1 (обозначенное кривой 1101), показывает более позднее срабатывание симистора 410, приблизительно в 5,0 мс, что приводит к более высокому мгновенному пиковому напряжению, составляющему приблизительно 330 В.

Как упомянуто выше, изменение угла срабатывания симистора 400, например, посредством приложения напряжения V1 в устройстве 810 SSL, может изменить значение сетевого напряжения Vm во время срабатывания для увеличения эффективности и/или уменьшения стрессовой нагрузки на компоненты. Кроме того, изменение угла срабатывания может влиять на произведение напряжения и времени входного напряжения Vin, предотвращать некоторые углы срабатывания, которые оказались нестабильными, влиять на гармонический спектр входного тока и подавлять слышимый шум. Кроме того, приложение напряжения V1 также может использоваться для достижения подходящего начального условия для режима считывания.

Имеется несколько способов реализовать режим с высоким импедансом на входе (например, когда устройство SSL активно не считывает, а прослушивает сигналы, сформированные другими осветительными устройствами). Во-первых, устройство SSL может включать в себя последовательный переключатель. Во-вторых, буферный конденсатор в устройстве SSL может быть заряжен до более высокого напряжения, чем любой пик входного сигнала Vin, поскольку тогда мостовой выпрямитель изолирует вход от любой нагрузки в устройстве SSL. Средство обнаружения напряжения высокого импеданса (например, резистивный делитель напряжения) может быть размещено параллельно каскаду подачи мощности, присутствующему на входах устройства SSL.

Безусловно, в дополнение к управлению входной мощностью на своих входах устройство SSL также должно поставлять энергию нагрузке (например, модулю светодиода), чтобы произвести светоотдачу в соответствии с требуемым уровнем яркости. Поставка мощности приведет к непрерывной светоотдаче устройства SSL, вследствие чего последовательность и производительность режима считывания и режима приема мощности не мешают светоотдаче. Для этого могут использоваться схемы импульсного источника питания или линейный драйвер, как будет понятно специалисту в области техники.

Кроме того, приложение входного напряжения Vin ко входам устройства SSL должно быть синхронизирован таким образом, чтобы оно заканчивалось перед тем, как переключатель мощности (например, симистор 411) регулятора освещенности включается (замыкается, срабатывает). Это обеспечивает для устройства SSL возможность безопасно завершить процесс поставки напряжения и возвратиться в "пассивный" режим, в котором он принимает напряжения и токи. Однако компоненты устройства SSL, вовлеченного в активное обеспечение напряжения, должны быть рассчитаны или иным образом защищены, чтобы регулятор освещенности, переключающийся во время приложения напряжения, не влиял на надежность устройства SSL.

Как упомянуто выше, устройство SSL может дополнительно включать в себя средство аккумулирования энергии (например, один или более конденсаторов, обычно называемых буферным конденсатором) для обеспечения энергии для нагрузки SSL (например, светодиодов) во время режима считывания, а также во время режима приема мощности, например, около пересечения нуля входное напряжение и мощность могут быть недостаточными для питания светодиода до требуемого уровня светоотдачи. В варианте осуществления режим считывания может закончиться менее чем за полцикла сетевого напряжения Vm, как описано выше. В этом случае устройство SSL может сразу возвратиться к режиму приема мощности, что уменьшает необходимое количество аккумулированной энергии, уменьшая размер и стоимость компонента.

Фиг. 12 является упрощенной принципиальной схемой, показывающей твердотельное осветительное устройство в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Как показано на фиг. 12, устройство 1200 SSL имеет входной каскад (например, для приема сигнала мощности от регулятора освещенности), который включает в себя переключатели 1201-1204, мостовой выпрямитель 1260 и преобразователь 1270 мощности. Устройство 1200 SSL также включает в себя драйвер 1210 светодиода и модуль 1220 светодиода с репрезентативными светодиодами 1221-1224. Драйвер 1210 светодиода обеспечивает возбуждающий ток для светодиодов 1221-1224. Конденсатор 1272 находится на стороне постоянного тока (DC) преобразователя 1270 мощности. Обычно без переключателей 1201-1205 конденсаторное напряжение конденсатора 1272 не может быть активно задано на вход на стороне переменного тока (AC) преобразователя 1270 мощности. Безусловно, во время зарядки конденсаторное напряжение на стороне постоянного тока определит уровень входного напряжения, на котором начинается зарядка. С этой целью конденсаторное напряжение конденсатора 1272 наблюдается на входах 1211 и 1212 устройства 1210 SSL, хотя этого недостаточно для раскрытого режима работы.

Для полной гибкости устройство 1200 SSL может создавать входное напряжение Vin, свободно выбираемое по некоторому диапазону, например, от приблизительно -400 В до приблизительно +400 В. В простом примере, изображенном на фиг. 12, только положительное или отрицательное конденсаторное напряжение конденсатора 1272 может быть приложено ко входам 1211 и 1212 устройства 1200 SSL. В дополнение к мостовому выпрямителю 1260 и конденсатору 1272, а также средству задания формы тока (например, резистору или схеме коррекции коэффициента мощности(PFC)), простые переключатели 1201-1204 обеспечивают возможность представления конденсаторного напряжения с выбираемой полярностью на входах 1211 и 1212. Резисторы 1276 и 1277 представляют средство защиты, например, расположенные в изображенных позициях.

Могут быть обеспечены другие топологии, включающие в себя больше или меньше переключателей, с различными средствами разъединения и защиты и/или различными точками доступа, например, к модулю 1220 светодиода, без отступления от объема идеи настоящего изобретения.

Фиг. 13 является упрощенной принципиальной схемой, показывающей твердотельное осветительное устройство в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.

Как показано на фиг. 13, устройство 1300 твердотельного освещения имеет входной каскад (например, для приема сигнала мощности от регулятора освещенности), который включает в себя переключатели 1301-1304, мостовой выпрямитель 1360, преобразователь 1370 мощности и схему 1380, задающую форму тока. Схема 1380, задающая форму тока, может включать в себя, например, резисторы и/или схему PFC. Устройство 1300 SSL также включает в себя драйвер 1310 светодиода и модуль 1320 светодиода с репрезентативными светодиодами 1321-1324. Драйвер 1310 светодиода обеспечивает возбуждающий ток для светодиодов 1321-1324. Конденсатор 1372 находится на стороне постоянного тока преобразователя 1370 мощности. Конденсаторное напряжение конденсатора 1372 наблюдается на входах 1311 и 1312 устройства 1300 SSL. Резисторы 1376 и 1377 представляют средства защиты, например, расположенные в изображенных позициях. Устройство 1300 SSL дополнительно включает в себя переключатель 1305, который используется для приложения некоторого уровня напряжения, доступного в пределах модуля 1320 светодиода, на входы 131 1 и 1312.

Устройства SSL в соответствии с описанными здесь различными вариантами осуществления, могут быть применены к модифицированным приложениям, когда требуется управлять светоотдачей на основе сигнала сетевого напряжения. Например, устройство SSL может использоваться для приложений, в которых лампы светодиода заменяют традиционные электромагнитные балласты.

Хотя здесь были описаны и проиллюстрированы несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники легко представят себе множество других средств и/или структур для выполнения функции и/или получения результатов и/или одного или нескольких описанных здесь преимуществ, и каждое из таких изменений и/или модификаций предполагается находящимся в объеме описанных здесь вариантов осуществления изобретения. В более общем смысле специалисты в области техники легко поймут, что все описанные здесь параметры, размерности, материалы и конфигурации подразумеваются как иллюстративные, и что фактические параметры, размерности, материалы и/или конфигурации будут зависеть от заданного применения или применений, для которых используется идея изобретения. Специалисты в области техники признают или смогут выявить с использованием не более чем стандартного экспериментирования много эквивалентов для конкретных описанных здесь вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует понимать, что упомянутые варианты осуществления представлены только в качестве примера, и что в пределах объема приложенной формулы изобретения и ее эквивалентов варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены на практике иначе, чем конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления настоящего раскрытия изобретения направлены к каждому индивидуальному описанному здесь признаку, системе, изделию, материалу, набору и/или способу. Кроме того, любая комбинация двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, наборов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, наборы и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включены в объем настоящего раскрытия изобретения.

Все заданные и используемые здесь определения следует понимать, руководствуясь словарными определениями, определениями в документах, включенных по ссылке, и/или обычными значениями заданных терминов.

Признаки единственного числа, используемые в данном документе в описании и в формуле изобретения, обозначают "по меньшей мере один", если явно не указано иначе.

Используемая в данном документе в описании и в формуле изобретения фраза "по меньшей мере один" при ссылке на список из одного или более элементов обозначает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из любого одного или более элементов в списке элементов, но не обязательно включает в себя, по меньшей мере, один из всех без исключения элементов, явно перечисленных в списке элементов, и не исключает любые комбинации элементов в списке элементов. Это определение также допускает, что, при необходимости, могут присутствовать элементы, отличающиеся от элементов, явно идентифицированных в списке элементов, к которым относится фраза "по меньшей мере один", относящиеся или не относящиеся к этим явно идентифицированным элементам. Таким образом, в качестве неограничивающего примера, фраза "по меньшей мере один из A и B" (или эквивалентная фраза "по меньшей мере один из A или B," или эквивалентная фраза "по меньшей мере один из A и/или B") в одном варианте осуществления может относиться, по меньшей мере, к одному и, при необходимости, более чем к одному элементу A без присутствия элемента B (и, при необходимости, в состав входят элементы, отличающиеся от элемента B); в другом варианте осуществления может относиться, по меньшей мере, к одному и, при необходимости, более чем к одному элементу B без присутствия элемента A (и, при необходимости, в состав входят элементы, отличающиеся от элемента A); в еще одном варианте осуществления может относиться, по меньшей мере, к одному и, при необходимости, более чем к одному элементу A и, по меньшей мере, к одному и, при необходимости, более чем к одному элементу B (и, при необходимости, в состав входят другие элементы); и т.д.

Также следует понимать, что если явно не указано иначе, в любых заявленных здесь способах, которые включают в себя более чем один этап или действие, порядок этапов или действий способа не обязательно ограничен порядком, в котором изложены этапы или действия способа. Кроме того, ссылочные позиции в круглых скобках в формуле изобретения, если таковые имеются, представлены лишь для удобства и никоим образом не должны рассматриваться как ограничивающие.

В формуле изобретения, а также в приведенном выше описании, все переходные фразы, такие как "содержащий", "включающий в себя", "несущий", "имеющий", "вмещающий", "объединяющий в себе" и т.п., следует понимать как открытые, то есть они означают включение, но без ограничения. Только переходные фразы "состоящий из" и "по существу состоящий из" должны быть закрытыми или полузакрытыми переходными фразами, соответственно, как указано в Руководстве по методике патентной экспертизы Патентного ведомства США, раздел 2111.03.

Claims (35)

1. Способ определения величины светоотдачи от твердотельного осветительного (SSL) устройства (210, 310), содержащего нагрузку (220, 320) SSL на основе настройки регулятора освещенности, причем способ содержит этапы, на которых:

определяют настройку регулятора (250) освещенности во время режима считывания посредством анализа сигнала мощности, принятого от регулятора освещенности на входных выводах (202, 302) устройства SSL;

определяют требуемый уровень освещенности, который должен выдаваться от устройства SSL, в соответствии с определенной настройкой регулятора освещенности;

определяют мощность, необходимую на входных выводах устройства SSL, чтобы нагрузка SSL выдавала требуемый уровень светоотдачи; и

определяют значение корректирующего сигнала для корректировки мощности на входах устройства SSL во время режима приема мощности по меньшей мере частично на основе определенной настройки регулятора освещенности, заставляющее устройство SSL выдавать требуемый уровень освещенности.

2. Способ по п. 1, в котором сигнал мощности содержит сигнал мощности с фазовой отсечкой.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:

формируют возбуждающий ток для возбуждения нагрузки SSL устройства SSL в ответ на корректирующий сигнал.

4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этапы, на которых:

принимают обратную связь, указывающую фактическую уставку нагрузки SSL;

сравнивают фактическую уставку с требуемой уставкой, соответствующей требуемому уровню освещенности; и

корректируют команду уставки в ответ на сравнение.

5. Способ по п. 1, в котором определение настройки регулятора освещенности во время режима считывания содержит этапы, на которых:

отслеживают сигнал входного напряжения, причем входное напряжение является суперпозицией сетевого напряжения и напряжения регулятора освещенности на регуляторе освещенности; и

определяют настройку регулятора освещенности на основе части напряжения регулятора освещенности в сигнале входного напряжения, причем настройка определяет фазовый угол настройки регулятора освещенности.

6. Способ по п. 5, в котором определение настройки регулятора освещенности содержит этапы, на которых:

приводят регулятор освещенности в непроводящее состояние с известными начальными условиями; и

измеряют наклон напряжения регулятора освещенности на основе по меньшей мере одного из сигнала входного напряжения и оценки сетевого напряжения.

7. Способ по п. 5, в котором определение настройки регулятора освещенности содержит этапы, на которых:

измеряют время до срабатывания переключателя регулятора освещенности в регуляторе освещенности на основе по меньшей мере одного из сигнала входного напряжения и оценки сетевого напряжения; и

выводят настройку регулятора освещенности из измеренного времени.

8. Способ по п. 5, в котором настройка регулятора освещенности содержит настройку потенциометра.

9. Способ по п. 1, в котором корректирующий сигнал содержит одно из сигнала напряжения, сигнала тока или импеданса для корректировки входного напряжения на входных выводах устройства SSL.

10. Способ по п. 9, в котором корректировка входного напряжения на входных выводах устройства SSL содержит этап, на котором:

корректируют напряжение регулятора освещенности, выдаваемое регулятором освещенности.

11. Способ по п. 10, в котором регулятор освещенности содержит регулятор освещенности с фазовой отсечкой и корректировка напряжения регулятора освещенности, выдаваемого регулятором освещенности, содержит корректировку синхронизации угла срабатывания в регуляторе освещенности.

12. Способ по п. 1, в котором режим считывания происходит во время первого заданного количества полуциклов сетевого напряжения переменного тока (AC) и режим приема мощности происходит во время второго заданного количества полуциклов сетевого напряжения AC после первого заданного количества полуциклов.

13. Твердотельное осветительное (SSL) устройство (210, 310), выполненное с возможностью соединяться с регулятором (250) освещенности в схеме регулятора освещенности, причем устройство SSL содержит:

модуль (220, 320) светодиода (LED);

по меньшей мере один входной вывод (202, 302), выполненный с возможностью принимать входную мощность от регулятора освещенности, причем входная мощность соответствует напряжению регулятора освещенности через регулятор освещенности;

схему (240, 340) обработки, выполненную с возможностью определять настройку регулятора освещенности во время режима считывания посредством анализа входной мощности, причем настройка регулятора освещенности указывает требуемый уровень светоотдачи от модуля LED;

модуль (215, 315) формирования сигнала, выполненный с возможностью формировать корректирующий сигнал по меньшей мере частично на основе определенной настройки регулятора освещенности; и

модуль (230, 330) приема мощности, выполненный с возможностью корректировать входную мощность по меньшей мере на одном входном выводе во время режима приема мощности с использованием корректирующего сигнала, чтобы заставить модуль светодиода выдавать требуемый уровень освещенности.

14. Устройство SSL по п. 13, в котором модуль формирования сигнала и модуль приема мощности соединены параллельно между по меньшей мере одним входным выводом и по меньшей мере одним выходным выводом.

15. Устройство SSL по п. 13, в котором модуль формирования сигнала и модуль приема мощности соединены последовательно между по меньшей мере одним входным выводом и по меньшей мере одним выходным выводом.

Images