RU2633531C1 - Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination - Google Patents

Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination Download PDF

Info

Publication number
RU2633531C1
RU2633531C1 RU2016143229A RU2016143229A RU2633531C1 RU 2633531 C1 RU2633531 C1 RU 2633531C1 RU 2016143229 A RU2016143229 A RU 2016143229A RU 2016143229 A RU2016143229 A RU 2016143229A RU 2633531 C1 RU2633531 C1 RU 2633531C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
leds
led
pwm
controller
Prior art date
Application number
RU2016143229A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич Попов
Николай Николаевич Романов
Евгений Алексеевич Уфимцев
Original Assignee
Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" filed Critical Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова"
Priority to RU2016143229A priority Critical patent/RU2633531C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2633531C1 publication Critical patent/RU2633531C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B44/00—Circuit arrangements for operating electroluminescent light sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

FIELD: lighting.
SUBSTANCE: device contains an analog adder, the output of which is connected to the PWM input of the controller, the PWM output of the controller is connected to the PWM amplifier, which consists of an electronic switch on the field effect transistor for supplying the LED node from below and a current stabiliser for supplying the LED node from above; wherein the current stabiliser consists of a current controller controlled by a photosensor which, as control feedback on the brightness of the luminescence of one of the node LEDs, controls the amount of current passing through the LEDs to maintain the required level of LED luminescence, wherein the external control input is connected to the analog adder.
EFFECT: providing and maintaining the lighting characteristics of the LEDs at a selected brightness level in the range from 0 to 100 percent and changing linearly, in proportion to the magnitude of the control input voltage, ensuring a stable current through the LEDs regardless of the ambient temperature and the duration of the LED crystal operating time.
1 dwg

Description

Изобретение относится к светотехнике и электронной коммутации для обеспечения управлением яркостью свечения светодиодов (СД) для подсвета знаков и надписей на лицевой панели пультов, используемых в бортовом оборудовании летательных аппаратов (ЛА) с изменяющейся внешней засветкой, а также для СД, используемых в качестве источников световой индикации.The invention relates to lighting equipment and electronic switching to provide control of the brightness of the LEDs (LED) for illuminating the signs and inscriptions on the front panel of the panels used in the onboard equipment of aircraft (LA) with variable external illumination, as well as for LEDs used as light sources indication.

Известно техническое решение (патент №2539317 C2. Способ и устройство для управления уровнями уменьшения силы света светодиодов).Known technical solution (patent No. 2539317 C2. Method and device for controlling levels of light intensity reduction of LEDs).

Недостатком данного изобретения являются большие потери мощности при управлении при превышении или понижении порогового уровня на световую нагрузку из-за шунтирующего переключателя, используемого для отвода части выходного тока от преобразователя.The disadvantage of this invention is the large power loss during control when exceeding or lowering the threshold level for light load due to the shunt switch used to divert part of the output current from the converter.

В качестве прототипа выбрано техническое решение (патент №2313135 C2. Регулятор светодиода, способ управления светодиодом и устройство возбуждения светодиода).As a prototype, a technical solution was chosen (patent No. 2313135 C2. LED controller, LED control method and LED drive device).

Недостатком является то, что регулятор обеспечивает изменение силы света СД путем динамического регулирования тока СД без привязки к уровню входного управляющего напряжения. Регулятор содержит измеряющий блок, управляющий блок и возбуждающий блок. Измеряющий блок выполнен с возможностью измерения силы света светодиода (СД) и выдачи соответствующего сигнала измерения в управляющий блок. Управляющий блок выполнен с возможностью выдачи управляющего сигнала в возбуждающий блок в соответствии с сигналом измерения. Возбуждающий блок выполнен с возможностью возбуждения СД согласно управляющему сигналу.The disadvantage is that the controller provides a change in the LED light intensity by dynamically adjusting the LED current without reference to the level of the input control voltage. The controller comprises a measuring unit, a control unit and an exciting unit. The measuring unit is configured to measure the light intensity of the LED (LED) and the issuance of the corresponding measurement signal to the control unit. The control unit is configured to provide a control signal to the drive unit in accordance with the measurement signal. The drive unit is configured to drive the LED according to the control signal.

Технической задачей изобретения является обеспечение и поддерживание светотехнических характеристик СД по выбранному уровню яркости в диапазоне от 0 до 100% и изменяющемуся по линейному закону, пропорционально величине управляющего входного напряжения.An object of the invention is to provide and maintain the lighting characteristics of LEDs at a selected brightness level in the range from 0 to 100% and varying linearly in proportion to the value of the control input voltage.

Техническим результатом является формирование яркости СД в зависимости от уровня управляющего входного напряжения с формированием длительности ШИМ сигналов и обеспечением стабильного тока через СД независимо от температуры окружающей среды и длительности наработки (или состояния старения) кристаллов СД.The technical result is the formation of the brightness of the LEDs depending on the level of the control input voltage with the formation of the duration of the PWM signals and providing a stable current through the LEDs regardless of the ambient temperature and the duration of the operating time (or aging state) of the LED crystals.

Технический результат достигается тем, что устройство для управления светодиодными индикаторами, используемыми для подсвета пультов ЛА, содержащее аналоговый сумматор, выход которого подключен к входу ШИМ контроллера, выход ШИМ контроллера подключен к усилителю ШИМ, который состоит из электронного ключа на полевом транзисторе для питания узла светодиодов снизу и токового стабилизатора для питания узла светодиодов сверху; причем токовый стабилизатор состоит из регулятора тока, управляемого фотодатчиком, который в качестве обратной связи по контролю за яркостью свечения одного из светодиодов узла обеспечивает контроль за величиной тока, проходящего через светодиоды для поддержания необходимого уровня яркости свечения светодиодов, причем внешний управляющий вход соединен с входом аналогового сумматора.The technical result is achieved by the fact that the device for controlling the LED indicators used to illuminate the aircraft remotes, containing an analog adder whose output is connected to the PWM controller input, the PWM controller output is connected to the PWM amplifier, which consists of an electronic key on the field-effect transistor to power the LED assembly bottom and current stabilizer to power the node LEDs on top; moreover, the current stabilizer consists of a current regulator controlled by a photosensor, which, as feedback on controlling the brightness of one of the LEDs of the unit, provides control over the amount of current passing through the LEDs to maintain the required level of brightness of the LEDs, and the external control input is connected to the analog input adder.

ШИМ управление СД осуществляется от управляющего входного напряжения, которое подается на вход аналогового сумматора, выход с которого подключен к входу ШИМ контроллера, выход ШИМ контроллера посредством усилителя ШИМ подключен к нижнему входу питания узла светодиодов.PWM control of the LED is carried out from the control input voltage, which is fed to the input of the analog adder, the output of which is connected to the input of the PWM controller, the output of the PWM controller by means of a PWM amplifier is connected to the lower power input of the LED node.

Верхний уровень питания узла светодиодов подключен к стабилизатору тока, организованного с использованием узла регулятора тока, управляемого посредством фотодатчика, включенного в цепь обратной связи (ОС) операционного усилителя для сопряжения с узлом регулятора тока. В результате корректируемая величина напряжения обратной связи, организованная по оптическому каналу от уровня свечения рабочего СД, преобразуется в напряжение на фотодатчике и соответственно усиливается на ОУ для корректировки тока блоком регулятора тока токового стабилизатора. Фотодатчик с усилителем на ОУ защищен от проникновения внешней засветки и для исключения влияния среднего тока на измерительный элемент фотодатчика, организовано стробирование регулятора тока ШИМ сигналами при отсутствии тока в узле светодиодов.The upper power level of the LED unit is connected to a current stabilizer organized using a current regulator assembly controlled by a photosensor included in the feedback circuit (OS) of the operational amplifier for interfacing with the current regulator assembly. As a result, the adjusted value of the feedback voltage, organized through the optical channel from the level of glow of the working LED, is converted to a voltage at the photosensor and, accordingly, is amplified by the opamp to adjust the current with the current regulator current regulator block. The photosensor with an amplifier on the op amp is protected from penetration by external illumination, and to eliminate the influence of the average current on the measuring element of the photosensor, a gating of the current controller by PWM signals is organized in the absence of current in the LED assembly.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема заявляемого устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the inventive device.

Функциональная схема устройства организована для обеспечения линейной характеристики изменения яркости свечения светодиодов (4), пропорциональной входному управляющему напряжению, следующим образом: управляющее входное напряжение с выхода блока (8) подключено к входу аналогового сумматора (1). Выход аналогового сумматора (1) подключен к входу ШИМ контроллера (2). Выход ШИМ контроллера (2) подключен к входу усилителя ШИМ (3). Выход усилителя ШИМ (3) подключен к нижнему выводу узла светодиодов (4) и регулятору тока (6) токового стабилизатора (7). Нижний вывод регулятора тока (6) подключен к верхнему выводу узла светодиодов (4). Фотодатчик с усилителем на ОУ (5) по оптическому каналу подключен к одному из рабочих светодиодов узла (4). Выход фотодатчика с усилителем на ОУ (5) подключен к регулятору тока (6) токового стабилизатора (7).The functional diagram of the device is organized to provide a linear characteristic for changing the brightness of the LEDs (4), proportional to the input control voltage, as follows: the control input voltage from the output of the unit (8) is connected to the input of the analog adder (1). The output of the analog adder (1) is connected to the PWM input of the controller (2). The PWM output of the controller (2) is connected to the input of the PWM amplifier (3). The output of the PWM amplifier (3) is connected to the lower terminal of the LED assembly (4) and the current regulator (6) of the current stabilizer (7). The lower terminal of the current regulator (6) is connected to the upper terminal of the LED assembly (4). The photosensor with an amplifier on the op-amp (5) is connected via an optical channel to one of the working LEDs of the unit (4). The output of the photosensor with an amplifier on the op-amp (5) is connected to the current regulator (6) of the current stabilizer (7).

Аналоговый сумматор (1), на вход которого поступает управляющее входное напряжение блока (8), своим выходом подключен к входу ШИМ контроллера (2) и обеспечивает изменение входного управляющего напряжения в видоизмененный аналоговый уровень, форматированный для работы ШИМ контроллера (2). ШИМ контроллер (2) принимает видоизмененный аналоговый форматированный сигнал и формирует по выходу соответствующий регулирующий сигнал с определенными параметрами по величине длительности импульсов и паузы между ними, тем самым формируя длительность импульсов ШИМ управления. Сформированные ШИМ импульсы посредством усилителя ШИМ (3) подаются на нижний вывод узла светодиодов (4). Верхний уровень питания СД осуществляется посредством токового стабилизатора (7), состоящего из фотодатчика с усилителем на ОУ (5), подключенного по оптическому каналу к одному из рабочих светодиодов (4), и регулятором тока (6), работающего в синхронном режиме от усилителя ШИМ (3) токовому стабилизатору (7). Такое построение устройства обеспечивает стабильное регулирование параметров яркости СД (4) в широком диапазоне питающего напряжения, изменения температуры окружающей среды и компенсирует параметры СД(4), влияющие на процесс старения кристаллов.The analog adder (1), to the input of which the control input voltage of the unit (8) is supplied, is connected to the PWM input of the controller (2) with its output and provides a change in the input control voltage to a modified analog level, formatted for the PWM controller (2). The PWM controller (2) receives a modified analog formatted signal and generates an appropriate control signal with certain parameters by the value of the pulse duration and the pause between them, thereby forming the pulse width of the PWM control. The generated PWM pulses by means of a PWM amplifier (3) are fed to the lower terminal of the LED assembly (4). The upper power level of the LED is carried out by means of a current stabilizer (7), consisting of a photosensor with an op amp amplifier (5), connected via an optical channel to one of the working LEDs (4), and a current regulator (6) operating in synchronous mode from a PWM amplifier (3) current stabilizer (7). Such a construction of the device provides stable control of the brightness parameters of LEDs (4) in a wide range of supply voltage, changes in ambient temperature and compensates for the parameters of LEDs (4) that affect the aging process of crystals.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На вход устройства из блока управляющего входного напряжения (8) поступает регулируемое оператором управляемое входное напряжение.The input of the device from the control input voltage block (8) receives the operator controlled input voltage regulated by the operator.

Входом блока является вход аналогового сумматора (1), в котором реализуется сопряжение управляющего входного напряжения (8) в видоизмененный масштабированный аналоговый потенциальный уровень с необходимым рабочим диапазоном (от верхнего 100% до нижнего 0%). По выходному уровню аналогового сумматора (1) выполняется управление входом ШИМ контроллера (2). В зависимости от уровня входного аналогового форматированного напряжения ШИМ контроллер (2) по выходу формирует соответствующий ШИМ сигнал с определенной длительностью и периодом следования импульсов. С выхода ШИМ контроллера (2) полученные ШИМ сигналы поступают на вход усилителя ШИМ (3), организованного на электронном ключе с полевым транзистором. Сигналы с усилителя ШИМ (3) подключены на нижний уровень питания светодиодов (4). Питание верхнего вывода (уровня) светодиодов (4) организовано посредством стабилизатора тока (7), состоящего из фотодатчика с усилителем на ОУ (5). Фотодатчик с усилителем на ОУ (5) подключен по оптическому каналу к одному из рабочих светодиодов (4). Выход фотодатчика с усилителем на ОУ (5) соединен с регулятором тока (6) для изменения величины прямого тока через СД. Для исключения ошибки по контролю величины прямого тока питания СД (4) регулятор тока (6) работает в синхронном режиме с усилителем ШИМ (3).The input of the block is the input of the analog adder (1), which implements the coupling of the control input voltage (8) into a modified scaled analog potential level with the necessary operating range (from the upper 100% to the lower 0%). The output level of the analog adder (1) controls the input of the PWM controller (2). Depending on the level of the input analogue formatted PWM voltage, the controller (2) outputs an appropriate PWM signal with a certain duration and pulse repetition period. From the output of the PWM controller (2), the received PWM signals are fed to the input of the PWM amplifier (3), organized on an electronic key with a field-effect transistor. The signals from the PWM amplifier (3) are connected to the lower power level of the LEDs (4). The power of the upper output (level) of the LEDs (4) is organized by means of a current stabilizer (7), consisting of a photosensor with an amplifier on the op amp (5). The photosensor with an amplifier on the op-amp (5) is connected via an optical channel to one of the working LEDs (4). The output of the photosensor with an amplifier on the op amp (5) is connected to a current controller (6) to change the magnitude of the direct current through the LED. To eliminate errors in controlling the magnitude of the direct current supply LED (4), the current controller (6) operates in synchronous mode with a PWM amplifier (3).

Фотодатчик с усилителем на ОУ (5) подключен по схеме инвертирующего усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления. По мере изменения яркости светодиодов (4) ток через светодиоды (4) посредством регулятора тока корректируется, в результате изменения сопротивления фоточувствительного элемента в обратной связи ОУ достигается следующее соотношение:The photosensor with an amplifier on the op amp (5) is connected according to the scheme of an inverting amplifier with a variable gain. As the brightness of the LEDs (4) changes, the current through the LEDs (4) is corrected by the current regulator, as a result of a change in the resistance of the photosensitive element in the feedback of the op-amp, the following relation is reached:

Кy=Rcв/R1,Ky = Rcv / R1,

где Ку - коэффициент усиления ОУ;where Ku is the gain of the op-amp;

Rсв, R1 – элементы, задающие коэффициент усиления ОУ;Rsv, R1 - elements that specify the gain of the op-amp;

Rсв - сопротивление светочувствительного элемента в обратной связи ОУ.Rsv is the resistance of the photosensitive element in the feedback of the op-amp.

При этом токовый стабилизатор (7) за счет ОС обеспечивает поддержание необходимого тока управления питанием СД в широком диапазоне питающих напряжений, изменения температуры окружающей среды и в процессе старения кристалла путем изменения коэффициента усиления ОУ, и в результате изменения сопротивления фоточувствительного элемента в обратной связи ОУ.At the same time, the current stabilizer (7), due to the OS, maintains the required current to control the LED power supply in a wide range of supply voltages, changes in the ambient temperature and during the aging of the crystal by changing the gain of the op amp, and as a result of changing the resistance of the photosensitive element in the op amp feedback.

Claims (1)

Устройство для управления светодиодными индикаторами, используемыми для подсвета пультов летательных аппаратов (ЛА), характеризующееся тем, что содержит аналоговый сумматор, выход которого подключен к входу ШИМ контроллера, выход ШИМ контроллера подключен к усилителю ШИМ, который состоит из электронного ключа на полевом транзисторе, выход усилителя ШИМ подключен к нижнему выводу блока светодиодов и регулятору тока токового стабилизатора; причем токовый стабилизатор состоит из регулятора тока и управляемого фотодатчика, который по оптическому каналу подключен к одному из рабочих светодиодов блока светодиодов, а внешний управляющий вход соединен с входом аналогового сумматора.A device for controlling the LED indicators used to illuminate the aircraft remote controls (LA), characterized in that it contains an analog adder, the output of which is connected to the input of the PWM controller, the output of the PWM controller is connected to the PWM amplifier, which consists of an electronic key on the field-effect transistor, output the PWM amplifier is connected to the lower terminal of the LED block and the current regulator of the current stabilizer; moreover, the current stabilizer consists of a current regulator and a controlled photosensor, which is connected via an optical channel to one of the working LEDs of the LED block, and the external control input is connected to the input of the analog adder.
RU2016143229A 2016-11-02 2016-11-02 Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination RU2633531C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143229A RU2633531C1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143229A RU2633531C1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2633531C1 true RU2633531C1 (en) 2017-10-13

Family

ID=60129549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143229A RU2633531C1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633531C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030076056A1 (en) * 2001-10-22 2003-04-24 Lumileds Usa Method and apparatus for sensing the color point of an RGB LED white luminary using photodiodes
RU2313135C2 (en) * 2004-10-28 2007-12-20 Премьер Имидж Текнолоджи Корп. Light diode regulator, light diode control method and light diode excitation device
RU2539317C2 (en) * 2009-08-26 2015-01-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method and device to control led dimming levels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030076056A1 (en) * 2001-10-22 2003-04-24 Lumileds Usa Method and apparatus for sensing the color point of an RGB LED white luminary using photodiodes
RU2313135C2 (en) * 2004-10-28 2007-12-20 Премьер Имидж Текнолоджи Корп. Light diode regulator, light diode control method and light diode excitation device
RU2539317C2 (en) * 2009-08-26 2015-01-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method and device to control led dimming levels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101489036B1 (en) Adaptive Switch Mode LED System
Narra et al. An effective LED dimming approach
KR100638723B1 (en) LED array driving apparatus and backlight driving apparatus using the same
MX2023008340A (en) Load control device having a wide output range.
KR101017514B1 (en) Current regulator and control method thereof
KR100940042B1 (en) Light emitting diode light driving apparatus
ATE332622T1 (en) CIRCUIT TO CONTROL A LED FIELD
KR101941286B1 (en) Led driver apparatus
US8203279B2 (en) Method of dimming
JP2009123681A (en) Led dimming apparatus
KR102271828B1 (en) Backlight apparatus for display
US20110080109A1 (en) High efficiency led driver with current source regulations
ATE431638T1 (en) CIRCUIT AND METHOD FOR REDUCING OVERSHUNTS IN A SWITCHING REGULATOR
RU2016152246A (en) LIGHT-Emitting Diode Excitation Scheme, LED DIAGRAM AND EXCITATION METHOD
US20150145417A1 (en) Driver circuit with a semiconductor light source and method for operating a driver circuit
CN107343338B (en) LED device and method for LED brightness control according to ambient light
KR101973501B1 (en) Driving circuit of light emitting diodes and method driving of thereof
RU2633531C1 (en) Device for controlling led indicators used for aircraft panel illumination
US20120293078A1 (en) LED Driver Including Color Monitoring
US7550933B1 (en) Offline control circuit of LED driver to control the maximum voltage and the maximum current of LEDs
KR102597701B1 (en) Display device and driving mehtod thereof
JP6049357B2 (en) LED driving device and lighting apparatus
TW200617854A (en) Electro-optical device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
CN104853486A (en) PWM-based light adjusting circuit
CN213818277U (en) Constant current drive circuit and lighting device