МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ БЛОК И ВОЗБУДИТЕЛЬ ДЛЯ ПОДАЧИ ТОКА НА ИСТОЧНИКИ СВЕТА В МНОГОКАНАЛЬНОМ ОСВЕТИТЕЛЬНОМ БЛОКЕ Российский патент 2015 года по МПК H05B33/08 

Область техники

Настоящее изобретение направлено, в общем, к осветительному блоку и возбудителю для осветительного блока. В частности, различные раскрытые в данном документе способы и устройства, отвечающие изобретению, относятся к осветительному блоку, имеющему множество источников света СИД, и возбудителю для такого осветительного блока.

Уровень техники

Осветительные устройства на основе полупроводниковых источников света, например светодиодов (СИД), обеспечивают жизнеспособную альтернативу традиционным люминесцентным лампам, разрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды СИД включают в себя высокую эффективность преобразования энергии и оптическую эффективность, долговечность, более низкие эксплуатационные расходы и прочее. Последние достижения в технологии СИД обеспечили эффективные и надежные осветительные источники широкого спектра, позволяющие добиваться различных осветительных эффектов во многих областях применения. Некоторые арматуры, воплощающие признаки источников одного или нескольких осветительных блоков, включают в себя один или несколько СИД, способных формировать различные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для независимого управления выходом СИД для генерации различных цветов и осветительных эффектов с изменением цвета. Эти осветительные блоки могут использовать две или более групп или "каналов" СИД, которые формируют свет разных цветов, каждая из которых снабжена надлежащим током для обеспечения генерации и смешивания света для производства желаемого осветительного эффекта, например, как подробно рассмотрено в патентах США №№ 6016038 и 6211626, включенных в данное описание посредством ссылки.

В некоторых осветительных блоках первый канал может включать в себя первое множество белых СИД (например, четыре СИД), последовательно соединенных друг с другом, и второй канал может включать в себя второе множество красных СИД (например, два СИД), последовательно соединенных друг с другом. Желаемый цветовой эффект осветительного блока может находиться под управлением посредством регулировки тока через два канала. В некоторых осветительных блоках каналы соединены последовательно, благодаря чему единый поток или канал тока течет через все СИД, и выбранные СИД (например, СИД второго канала) шунтируются для отвода тока от выбранных СИД для достижения желаемого цветового эффекта.

К сожалению, эта компоновка обычно влечет за собой потери энергии и/или усложненную схему управления. Например, если шунтирование является линейным шунтированием, это может приводить к дополнительным нежелательным потерям мощности. Можно применять коммутируемое или широтно-импульсно модулируемое (ШИМ) шунтирование, но известные компоновки требуют усложненной схемы возбуждения.

Таким образом, в технике существует необходимость в обеспечении осветительного блока с множественными каналами СИД, которые можно эффективно возбуждать для достижения желаемого эффекта освещения.

Сущность изобретения

Настоящее раскрытие относится к осветительному блоку и возбудителю для осветительного блока.

Например, настоящее раскрытие описывает осветительный блок, который включает в себя по меньшей мере два канала источников света и возбудитель для источников света. Возбудитель включает в себя преобразователь напряжения постоянного тока и компоновку управления для управления током, поступающим на по меньшей мере один из двух каналов, в ответ на сигнал управления, производимый преобразователем напряжения постоянного тока. Предпочтительно контур обратной связи управляет устройством переключения в преобразователе напряжения постоянного тока для поддержания уровня света, производимого источниками света, на нужном уровне независимо от изменений напряжения источника питания и нагрузки.

В общем случае, в одном аспекте, устройство включает в себя: первый канал первых светоизлучающих устройств (СИД), соединенных последовательно друг с другом; второй канал вторых СИД, соединенных последовательно друг с другом; и возбудитель для возбуждения первого и второго каналов СИД. По меньшей мере один из вторых СИД имеет другой цвет или другую цветовую температуру, чем по меньшей мере один из первых СИД. Возбудитель включает в себя: обратноходовой преобразователь, понижающий преобразователь, широтно-импульсный модулятор и устройство обратной связи. Обратноходовой преобразователь предназначен для приема первого напряжения постоянного тока и вывода второго напряжения постоянного тока. Понижающий преобразователь предназначен для приема второго напряжения постоянного тока и генерации выходного напряжения, которое заставляет первый ток течь через первый канал СИД и второй ток течь через второй канал СИД. Широтно-импульсный модулятор предназначен для управления вторым током, текущим через второй канал СИД, в ответ на сигнал управления. Сигнал управления производится из обмотки катушки индуктивности в одном из обратноходового преобразователя и понижающего преобразователя. Устройство обратной связи предназначено для измерения по меньшей мере одного из первого тока и второго тока и, в ответ на это, управления операцией переключения понижающего преобразователя.

В некоторых вариантах осуществления первый канал СИД последовательно соединен со вторым каналом СИД. Возбудитель может включать в себя датчик температуры, предназначенный для восприятия температуры по меньшей мере одного из СИД, и, в ответ на это, генерации сигнала обратной связи для регулировки выходного напряжения преобразователя напряжения постоянного тока. Возбудитель также может включать в себя датчик света, предназначенный для восприятия света, испускаемого СИД, и, в ответ на это, генерации сигнала обратной связи для регулировки выходного напряжения преобразователя напряжения постоянного тока.

В общем случае в другом аспекте устройство включает в себя первую группу источников света, последовательно соединенных друг с другом, вторую группу источников света, последовательно соединенных друг с другом, и возбудитель для возбуждения первой и второй групп источников света. По меньшей мере один из источников света второй группы имеет другой цвет или другую цветовую температуру, чем по меньшей мере один из источников света первой группы. Возбудитель включает в себя преобразователь напряжения постоянного тока и устройство управления. Преобразователь напряжения постоянного тока предназначен для приема первого напряжения постоянного тока и вывода выходного напряжения. Выходное напряжение заставляет первый ток течь через первую группу источников света и второй ток течь через вторую группу источников света. Устройство управления предназначено для управления вторым током, подаваемым на вторую группу источников света, в ответ на сигнал управления. Преобразователь напряжения постоянного тока производит сигнал управления.

В некоторых вариантах осуществления устройство управления включает в себя широтно-импульсный модулятор, который управляет вторым током, текущим через вторую группу источников света, путем шунтирования второго тока в обход одного или нескольких из вторых источников света, в ответ на сигнал управления. Кроме того, вторые источники света могут иметь другой цвет или другую цветовую температуру, чем первые источники света.

В одном варианте осуществления преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя обратноходовой преобразователь. Сигнал управления для управления током, текущим через вторую группу источников света, производится обмоткой трансформатора в обратноходовом преобразователе. В другом варианте осуществления преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя понижающий преобразователь. Сигнал управления для управления током, текущим через вторую группу источников света, производится обмоткой катушки индуктивности в понижающем преобразователе.

Кроме того, возбудитель может включать в себя устройство обратной связи, предназначенное для измерения по меньшей мере одного из первого тока и второго тока и, в ответ на это, управления операцией переключения преобразователя напряжения постоянного тока. Дополнительно или в качестве альтернативы возбудитель может включать в себя датчик, воспринимающий температуру или свет, излучаемый по меньшей мере одним из первых и вторых источников света, и, в ответ на это, генерирует сигнал обратной связи для регулировки выходного напряжения преобразователя напряжения постоянного тока.

В общем случае, в еще одном аспекте изобретения, возбудитель подает ток на множество источников света. Возбудитель включает в себя преобразователь напряжения постоянного тока и устройство управления. Преобразователь напряжения постоянного тока предназначен для приема первого напряжения постоянного тока и вывода выходного напряжения. Выходное напряжение заставляет ток течь через источники света. Устройство управления предназначено для управления током, текущим через часть источников света, в ответ на сигнал управления. Сигнал управления производится преобразователем напряжения постоянного тока.

Во многих вариантах осуществления устройство управления включает в себя широтно-импульсный модулятор, который управляет током, текущим через часть источников света, путем шунтирования тока в обход одного или нескольких из источников света, в ответ на сигнал управления. В одном варианте осуществления преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя обратноходовой преобразователь. Сигнал управления производится обмоткой трансформатора в обратноходовом преобразователе. В другом варианте осуществления преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя понижающий преобразователь. Сигнал управления производится обмоткой катушки индуктивности в понижающем преобразователе.

Возбудитель может включать в себя устройство обратной связи, предназначенное для измерения тока и, в ответ на это, управления операцией переключения преобразователя напряжения постоянного тока.

Используемый в данном описании в целях настоящего раскрытия термин "СИД" следует понимать в смысле, включающем в себя любой электролюминесцентный диод или систему другого типа на основе инжекции носителей/перехода, которая способна генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин СИД включает в себя, но без ограничения, различные структуры, основанные на полупроводниках, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светодиоды (ОСИД), электролюминесцентные полоски и т.п. В частности, термин СИД относится к светодиодам всех типов (включающим в себя полупроводниковые и органические светодиоды), которые могут предназначаться для генерации излучения в одном или нескольких из инфракрасного спектра, ультрафиолетового спектра и различных участков видимого спектра (в общем случае включающих в себя длины волны излучения от около 400 нанометров до около 700 нанометров). Некоторые примеры СИД включают в себя, но без ограничения, различные типы инфракрасных СИД, ультрафиолетовых СИД, красных СИД, синих СИД, зеленых СИД, желтых СИД, янтарных СИД, оранжевых СИД и белых СИД (дополнительно рассмотренных ниже). Также следует понимать, что СИД могут настраиваться и/или управляться для генерации излучения, имеющего различные полосы (например, значения полной ширины на уровне полумаксимума или FWHM) для заданного спектра (например, узкую полосу, широкую полосу), и различные преобладающие длины волны в пределах общей категоризации цветов.

Например, одна реализация СИД, предназначенная для генерации, по существу, белого света (например, белый СИД) может включать в себя некоторое число красителей, которые, соответственно, излучают разные спектры электролюминесценции, которые совместно смешиваются с образованием, по существу, белого света. В другой реализации СИД белого света может ассоциироваться с фосфорным материалом, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в другой, второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно малую длину волны и узкополосный спектр, "накачивает" фосфорный материал, который, в свою очередь, излучает более длинные волны, имеющие более широкий спектр.

Также следует понимать, что термин СИД не ограничивает физический и/или электрический тип упаковки СИД. Например, как рассмотрено выше, СИД может относиться к единичному светоизлучающему устройству, имеющему множественные красители, которые предназначены для соответственного излучения разных спектров излучения (например, которые могут находиться или могут не находиться под индивидуальным управлением). Кроме того, СИД может ассоциироваться с фосфором, который рассматривается как неотъемлемая часть СИД (например, некоторые типы белых СИД). В общем случае термин СИД может относиться к упакованным СИД, неупакованным СИД, СИД поверхностного монтажа, СИД в виде кристаллов на плате, СИД, смонтированным в Т-образной упаковке, СИД в радиальной упаковке, СИД силового агрегата, СИД, включающим в себя ту или иную оболочку и/или оптический элемент (например, рассеивающую линзу), и т.д.

Термин "источник света" следует понимать в отношении любого одного или нескольких из различных источников излучения, включающих в себя, но без ограничения, источники на основе СИД (включающие в себя один или несколько СИД, как определено выше), накальные источники (например, лампы накаливания, галогенные лампы), люминесцентные источники, фосфоресцентные источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, лампы на основе паров натрия, паров ртути и галоида металла), лазеры, другие типы электролюминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, огонь), свечелюминесцентные источники (например, газовые светильники, угольно-дуговые источники излучения), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катоднолюминесцентные источники, использующие электронное насыщение, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

Данный источник света может предназначаться для генерации электромагнитного излучения в видимом спектре, вне видимого спектра или их комбинации. Следовательно, термины "свет" и "излучение" используются в данном описании взаимозаменяемо. Дополнительно источник света может включать в себя в качестве неотъемлемой части один или несколько фильтров (например, цветные фильтры), одну или несколько линз или других оптических компонентов. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть приспособлены для различных областей применения, включающих в себя, но без ограничения, индикацию, отображение и/или освещение. "Источник освещения" - это источник света, конкретно предназначенный для генерации излучения, имеющего достаточную интенсивность для эффективного освещения внутреннего и внешнего пространства. В этом контексте "достаточная интенсивность" означает достаточную мощность излучения в видимом спектре, сгенерированном в пространстве или среде (единица "люмен" часто применяется для выражения суммарного светового выхода источника света во всех направлениях в отношении мощности излучения или "светового потока") для обеспечения окружающего освещения (т.е. света, который может восприниматься косвенно и который, например, может отражаться от одной или нескольких различных промежуточных поверхностей, прежде чем будет полностью или частично воспринят).

Термин "спектр" следует понимать в отношении любой одной или нескольких частот (или длин волн) излучения, производимого одним или несколькими источниками света. Соответственно, термин "спектр" относится к частотам (или длинам волн) не только в видимом диапазоне, но и к частотам (или длинам волн) в инфракрасном, ультрафиолетовом и других участках всего электромагнитного спектра. Кроме того, данный спектр может иметь относительно узкую полосу (например, FWHM, имеющую, по существу, малое число компонентов частоты или длины волны) или относительно широкую полосу (несколько компонентов частоты или длины волны, имеющих различные относительные интенсивности). Также очевидно, что данный спектр может быть результатом смешивания двух или более других спектров (например, смешивания излучения, соответственно, испускаемого множественными источниками света).

В целях этого раскрытия термин "цвет" используется взаимозаменяемо с термином "спектр". Однако термин "цвет", в общем, используется для отражения, главным образом, свойства излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя это использование не призвано ограничивать объем этого термина). Соответственно, термины "разные цвета" неявно подразумевают множественные спектры, имеющие различные компоненты длины волны и/или полосы. Также очевидно, что термин "цвет" можно использовать в связи с белым и небелым светом. Термин "цветовая температура", в общем случае, используется в данном документе в связи с белым светом, хотя это использование не призвано ограничивать объем этого термина. Цветовая температура, по существу, относится к конкретному цветовому содержанию или оттенку (например, красноватому, голубоватому) белого света. Цветовая температура данной выборки излучения традиционно характеризуется согласно температуре в градусах Кельвина (К) излучателя «черное тело», который излучает, по существу, такой же спектр, как рассматриваемая выборка излучения. Цветовые температуры излучателя «черное тело», в общем случае, находятся в диапазоне от около 700 градусов К (который обычно рассматривается первым видимым для человеческого глаза) до свыше 10000 градусов К; белый свет, в общем случае, воспринимается при цветовых температурах свыше 1500-2000 градусов К. Более низкие цветовые температуры в общем случае указывают белый свет, имеющий более значительный красный компонент или "более теплое ощущение", тогда как более высокие цветовые температуры, в общем случае, указывают белый свет, имеющий более значительный синий компонент или "более холодное ощущение". В порядке примера, огонь имеет цветовую температуру около 1800 градусов К, традиционная лампа накаливания имеет цветовую температуру около 2848 градусов К, рассветное освещение имеет цветовую температуру около 3000 градусов К, и облачное дневное небо имеет цветовую температуру около 10000 градусов К. Цветное изображение, наблюдаемое в белом свете, имеющем цветовую температуру около 3000 градусов К, имеет относительно красноватый тон, тогда как то же самое цветное изображение, наблюдаемое в белом свете, имеющем цветовую температуру около 10000 градусов К, имеет относительно голубоватый тон.

Термин "осветительный блок" используется в данном описании для обозначения устройства, включающего в себя один или несколько источников света одного или разных типов. Данный осветительный блок может иметь любую из различных монтажных компоновок для источника(ов) света, компоновок и форм оболочки/корпуса и/или конфигураций электрического и механического соединения. Дополнительно, данный осветительный блок в необязательном порядке может ассоциироваться с (например, включать в себя, быть подключенным к и/или упакованным совместно с) различными другими компонентами (например, схемой управления), связанными с эксплуатацией источника(ов) света. "Осветительный блок на основе СИД" означает осветительный блок, который включает в себя один или несколько источников света на основе СИД, как рассмотрено выше, отдельно или совместно с другими источниками света, не на основе СИД. "Многоканальный" осветительный блок относится к осветительному блоку на основе СИД или не на основе СИД, который включает в себя по меньшей мере два источника света, предназначенные, соответственно, для генерации разных спектров излучения, причем спектр каждого отдельного источника можно именовать "каналом" многоканального осветительного блока.

Следует понимать, что все комбинации вышеизложенных концепций и дополнительных концепций, более подробно рассмотренных ниже (при условии, что такие концепции не противоречат друг другу) рассматриваются как часть раскрытого в данном описании предмета изобретения. В частности, все комбинации заявленного изобретения, приведенные в конце этого раскрытия, рассматриваются как часть раскрытого в данном описании предмета изобретения. Также следует понимать, что терминологию, явно применяемую в данном описании, которая также может употребляться в любом раскрытии, включенном посредством ссылки, следует понимать в смысле, наиболее согласующемся с конкретными раскрытыми в данном описании концепциями.

Краткое описание чертежей

На чертежах аналогичные условные обозначения в общем случае относятся к одним и тем же деталям на разных фигурах. Кроме того, чертежи не всегда выполнены в масштабе, и в общем случае упор делается на иллюстрацию принципов изобретения.

Фиг. 1 - функциональная блок-схема осветительного блока, согласно различным вариантам осуществления изобретения.

Фиг. 2 - иллюстрация первого варианта осуществления осветительного блока.

Фиг. 3 - иллюстрация одного варианта осуществления понижающего преобразователя.

Фиг. 4 - иллюстрация второго варианта осуществления осветительного блока.

Фиг. 5 - иллюстрация третьего варианта осуществления осветительного блока.

Подробное описание

Заявители выявили и поняли, что было бы предпочтительно предусматривать независимую и эффективную регулировку тока через один канал двухканального возбудителя СИД, при этом оставляя ток в нерегулируемом канале постоянным. Ввиду вышеизложенного различные варианты осуществления и реализации настоящего изобретения призваны обеспечить преобразователь напряжения постоянного тока с компоновкой управления для управления током, поступающим на по меньшей мере один из двух каналов, в ответ на сигнал управления, производимый преобразователем напряжения постоянного тока.

На фиг. 1 показана функциональная блок-схема осветительного блока 100. Осветительный блок 100 включает в себя возбудитель 110 и каналы с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света, например светодиодов (СИД). В одной примерной компоновке источниками света в каналах с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света являются светодиоды (СИД).

Кроме того, по меньшей мере один из источников света в каждом канале имеет другой цвет или другую цветовую температуру, чем по меньшей мере один из источников света в каждом из других каналов. В некоторых вариантах осуществления все источники света в каждом канале имеют другой цвет или другую цветовую температуру, чем все источники света в каждом из других каналов. В примерном варианте осуществления могут существовать два канала и первый канал может включать в себя "белые" источники света (например, СИД), и второй канал может включать в себя небелые "окрашенные" (например, красные) источники света (например, СИД). Возможны многие подобные варианты осуществления. В одном варианте осуществления, N=2, и первый и второй каналы источников 120-1 и 120-2 света соединены последовательно друг с другом.

Возбудитель 110 включает в себя преобразователь 130 напряжения переменного/постоянного тока, преобразователь 140 напряжения постоянного тока, устройство 160 управления током, датчик 170, монитор 180 тока и контроллер 190 обратной связи. В некоторых вариантах осуществления на возбудитель может поступать напряжение постоянного тока (например, от внешнего выпрямителя), в случае с которым преобразователь 130 напряжения переменного/постоянного тока можно исключить. В некоторых вариантах осуществления, в частности, можно исключить датчик 170.

Согласно вариантам осуществления, предусматривающим его наличие, преобразователь 130 напряжения переменного/постоянного тока преобразует напряжение переменного тока, например 120 В, в напряжение постоянного тока и может включать в себя входной фильтр и выпрямитель напряжения.

Преобразователь 140 напряжения постоянного тока преобразует напряжение постоянного тока (например, выдаваемое преобразователем 130 напряжения переменного/постоянного тока) до желаемого уровня напряжения для возбуждения каналов с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света. Предпочтительно преобразователь напряжения постоянного тока может включать в себя две ступени, содержащие: обратноходовой преобразователь в качестве первой ступени или входного каскада, который преобразует первое напряжение постоянного тока во второе напряжение постоянного тока; и "понижающий" преобразователь в качестве второй ступени или выходного каскада, преобразующий второе напряжение постоянного тока в выходное напряжение постоянного тока.

Устройство 160 управления током подает и управляет током с выхода преобразователя 140 напряжения постоянного тока на каналы с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света. В частности, устройство 160 управления током принимает сигнал 175 управления током, получаемый от преобразователя 140 напряжения постоянного тока и, в ответ на него, управляет током через один или несколько из каналов с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света. В предпочтительной компоновке устройство управления током включает в себя переключатель типа широтно-импульсного модулятора (ШИМ), обеспеченный для выбора источников света, которые необходимы для достижения желаемого осветительного эффекта осветительного блока 100.

Согласно вариантам осуществления, предусматривающим его наличие, датчик 170 воспринимает тепло или свет, генерируемое(ый) каналами с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света, и выдает сигнал 185 обратной связи на контроллер 190 обратной связи для регулировки напряжения постоянного тока, выдаваемого преобразователем 140 напряжения постоянного тока, для поддержания желаемого осветительного эффекта посредством осветительного блока 100 с течением срока службы компонентов, изменением условий окружающей среды и т.д.

Монитор 180 тока отслеживает или измеряет ток через каналы с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света и выдает сигнал 195 измерения тока на контроллер 190 обратной связи.

Контроллер 190 обратной связи принимает сигнал измерения тока от монитора 180 тока и, в ответ на него, выдает один или несколько сигналов управления на преобразователь 140 напряжения постоянного тока для регулировки выходного напряжения преобразователя 140 напряжения постоянного тока. Предпочтительно контур обратной связи с контроллером 190 обратной связи тока поддерживает ток через каналы с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света и, следовательно, уровень света осветительного блока 100 является постоянным при любом изменении входного напряжения или нагрузки.

В осветительном блоке 100 доступно некоторое число переменных для достижения желаемого осветительного эффекта: выбор источника света, (т.е., некоторое число и цветовые температуры источников света в каналах с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света); выбор и некоторое число источников света, управляемых устройством 160 управления током; внутреннее и выходное напряжения преобразователя 140 напряжения постоянного тока; и механизм для формирования сигнала 175 управления в преобразователе 140 напряжения постоянного тока, все из которых обеспечивают средство, которое можно регулировать или определять для обеспечения необходимого тока возбуждения для каналов с первого по N-й источников 120-1 - 120-N света. После определения и планирования достигнутый осветительным блоком 100 осветительный эффект можно изменять или более точно регулировать, изменяя или регулируя внутреннее напряжение и/или выходное напряжение преобразователя 140 напряжения постоянного тока. Напряжение(я) можно устанавливать при изготовлении до использования конкретной партии или контейнера источников света (например, СИД), или можно регулировать посредством контура обратной связи с датчиком 170 для поддержания желаемого осветительного эффекта при изменении условий окружающей среды и старения, или можно регулировать вручную.

Дополнительное объяснение осветительного блока 100 приведено со ссылкой на конкретные примерные варианты осуществления.

На фиг. 2 показан первый вариант осуществления осветительного блока 200. Осветительный блок 200 включает в себя возбудитель 210 и первый и второй каналы источников 120-1 - 120-2 света.

В осветительном блоке 200 первый и второй каналы источников 120-1 - 120-2 света соединены последовательно друг с другом. Как рассмотрено выше со ссылкой на фиг. 1, в одном варианте осуществления источниками света являются СИД. Кроме того, предпочтительно, по меньшей мере один из источников света в каждом канале имеет другой цвет или другую цветовую температуру, чем по меньшей мере один из источников света в каждом из других каналов. В некоторых вариантах осуществления все источники света в каждом канале имеют другой цвет или цветовую температуру, чем все источники света в каждом из других каналов. В примерном варианте осуществления источниками света в первом канале 120-1 являются "белые" источники света (например, белые СИД), и источниками света во втором канале 120-2 являются небелые "окрашенные" (например, красные) источники света (например, красные СИД). Возможны многие подобные варианты осуществления.

Возбудитель 210 включает в себя преобразователь 230 напряжения переменного/постоянного тока, обратноходовой преобразователь 240, блок 244 возбуждения обратного хода, блок 246 управления обратным ходом, обратноходовой блок 248 обратной связи, понижающий преобразователь 245, переключатель 260 типа широтно-импульсного модулятора (ШИМ), резистор 280 измерения тока и блок 290 управления и возбуждения обратной связи понижающего преобразователя.

Преобразователь 230 напряжения переменного/постоянного тока принимает входное напряжение переменного тока со входа 205 переменного тока и преобразует напряжение переменного тока в первое напряжение постоянного тока. Преобразователь 230 напряжения переменного/постоянного тока может включать в себя входной фильтр и выпрямитель.

Обратноходовой преобразователь 240 включает в себя обратноходовой трансформатор 242, устройство переключения, диод и конденсатор. Обратноходовой преобразователь 240 содержит первую ступень или входной каскад преобразователя напряжения постоянного тока возбудителя 210. Обратноходовой преобразователь 240 принимает первое напряжение постоянного тока от преобразователя 230 напряжения переменного/постоянного тока и выводит второе напряжение постоянного тока, которое можно регулировать надлежащим выбором коэффициентов трансформации в обратноходовом трансформаторе 242 и операций обратной связи и управления переключением блока 244 возбуждения обратного хода, блока 246 управления обратным ходом и обратноходового блока 248 обратной связи. В некоторых вариантах осуществления обратноходовой преобразователь 240 может обеспечивать коррекцию коэффициента активной мощности тока входной линии, т.е. нагрузки на входе 205 переменного тока. В некоторых вариантах осуществления обратноходовой преобразователь 240 также может обеспечивать защитную развязку между входом 205 переменного тока и потребителем или источниками света в каналах 120-1 и 120-2. В других отношениях конфигурация и работа обратноходовых преобразователей общеизвестны и не будут описаны в данном документе.

Понижающий преобразователь 245 содержит вторую ступень или выходной каскад преобразователя напряжения постоянного тока возбудителя 210. Понижающий преобразователь 245 принимает второе напряжение постоянного тока от обратноходового преобразователя 240 и генерирует выходное напряжение, которое заставляет ток течь через первый и второй каналы источников 120-1 и 120-2 света.

На фиг. 3 показана принципиальная схема одного варианта осуществления понижающего преобразователя 300, который можно использовать в осветительном блоке 200. Понижающий преобразователь 300 включает в себя устройство 310 переключения (например, транзистор, такой как переключающий полевой транзистор (FET)), диод 320, катушку 330 индуктивности и, необязательно, вторую катушку 520 индуктивности, которая индуктивно связана с катушкой 330 индуктивности. Рабочий цикл устройства 310 переключения управляется сигналом 255 управления понижающим преобразователем, который производится блоком 290 управления и возбуждения обратной связи понижающего преобразователя, что будет более подробно объяснено ниже. Объяснение необязательной второй катушки 520 индуктивности будет приведено ниже со ссылкой на фиг. 5. В других отношениях конфигурация и работа понижающих преобразователей общеизвестны и не будут описаны в данном документе.

Резистор 280 измерения тока измеряет суммарный ток через первый канал источников 120-1 света и выдает сигнал измерения тока на блок 290 управления и возбуждения обратной связи понижающего преобразователя. В ответ на сигнал измерения тока блок 290 управления и возбуждения обратной связи понижающего преобразователя генерирует сигнал 255 управления понижающим преобразователем, который, например, управляет рабочим циклом устройства 310 переключения в понижающем преобразователе 245. Это, в свою очередь, позволяет управлять током через первый канал источников 120-1 света. Например, блок 290 управления и возбуждения обратной связи может включать в себя операционный усилитель или компаратор, который сравнивает сигнал измерения тока с желаемым значением и, в ответ на это, регулирует сигнал 255 управления понижающим преобразователем. В некоторых вариантах осуществления резистор измерения тока может быть подключен "на верхней стороне" между выходным напряжением понижающего преобразователя 245 и источниками света, а не между источниками света и возвратным напряжением (например, землей). В некоторых вариантах осуществления могут быть предусмотрены другие компоновки измерения тока вместо последовательно соединенного резистора 280 измерения тока.

Номинально, рабочий цикл понижающего импульсного регулятора 245 задается равным отношению выходного напряжения ко второму напряжению постоянного тока. В предпочтительной компоновке контур управления, включающий в себя измерительный резистор 280, блок 290 управления и возбуждения обратной связи понижающего преобразователя и понижающий преобразователь 245, поддерживает полный ток через первый канал источников 120-1 света постоянным при любом изменении первого напряжения постоянного тока или нагрузки. Предпочтительно эта компоновка позволяет обеспечивать регулируемый ток через источники света в относительно широком диапазоне первого напряжения постоянного тока.

В осветительном блоке 200 переключателем 260 ШИМ является биполярный транзистор, но в некоторых вариантах осуществления можно применять другое устройство переключения. Переключатель 260 ШИМ подключен параллельно источникам света второго канала источников света 120-2, чтобы периодически шунтировать или пропускать через себя ток, который, в противном случае, тек бы через второй канал источников 120-2 света, в ответ на сигнал 275 управления. Изменяя рабочий цикл переключателя 260 ШИМ, регулируют средний ток, текущий через второй канал источников 120-2 света. Это, в свою очередь, позволяет регулировать среднее количество света, производимое вторым каналом источников 120-2 света, и, таким образом, регулировать полную интенсивность и цвет света, производимого осветительным блоком 200. В некоторых вариантах осуществления переключатель ШИМ может быть подключен на "верхней стороне" последовательной компоновки, параллельно первому каналу источников 120-1 света, а не второму каналу источников 120-2 света. В общем случае переключатель 260 ШИМ может быть подключен параллельно любому выбору источников света, которые необходимы для достижения желаемого осветительного эффекта.

В одной конкретной компоновке в осветительном блоке 200 вторичная обмотка обратноходового трансформатора 242 применяется для обеспечения сигнала 275 управления для управления переключателем 260 ШИМ. Для достижения желаемого осветительного эффекта можно регулировать некоторое число переменных или параметров осветительного блока 200. Выбор источников света (например, количество и цветовые температуры "белых" источников света (например, СИД) первого канала 120-1 и источников света второго канала 120-2, имеющего другой цвет или другую цветовую температуру); расположение переключателя 260 ШИМ; уровень второго напряжения постоянного тока; коэффициенты трансформации обратноходового трансформатора 242 обеспечивают средство, которое можно регулировать или определять для обеспечения сигнала управления переключателем 260 ШИМ. После определения и планирования осветительный эффект можно изменять или более точно регулировать, изменяя или регулируя уровень второго напряжения постоянного тока. Уровень второго напряжения постоянного тока можно устанавливать при изготовлении до использования конкретной партии или контейнера источников света (например, СИД).

Хотя это не показано на фиг. 2, уровень второго напряжения постоянного тока можно регулировать посредством контура обратной связи с помощью датчика температуры и/или света (например, датчик 170, показанный на фиг. 1) для поддержания желаемого осветительного эффекта при изменении условий окружающей среды и старения или его может регулировать пользователь. Эта регулировка обратной связи может возникать либо в первичной, либо во вторичной (изолированной) цепи обратноходового трансформатора 242.

На фиг. 4 показан второй вариант осуществления осветительного блока 400, включающего в себя возбудитель 410. Осветительный блок 400 идентичен осветительному блоку 200, за исключением того, что переключатель 260 ШИМ в осветительном блоке 400 управляется сигналом 475 управления, который производится в первичной обмотке обратноходового трансформатора 242.

На фиг. 5 показан третий вариант осуществления осветительного блока 500, включающий в себя возбудитель 510. Осветительный блок 500 идентичен осветительному блоку 200, за исключением того, что переключатель 260 ШИМ в осветительном блоке 500 управляется сигналом 575 управления, который производится в обмотке понижающего преобразователя 245, например в обмотке 520, показанной на фиг. 3.

Хотя в данном документе было описано и проиллюстрировано несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники могут предложить различные другие средства и/или структуры для осуществления функций и/или получения результатов и/или одного или нескольких из описанных в данном документе преимуществ, и каждая из вариаций и/или модификаций считается согласующейся с объемом описанных в данном документе вариантов осуществления изобретения. В общем случае специалистам в данной области техники следует понимать, что все описанные в данном документе параметры, размеры, материалы и конфигурации являются примерными и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений принципов изобретения. Специалисты в данной области техники могут предложить, не используя ничего кроме обычного экспериментирования, многочисленные эквиваленты описанных в данном документе конкретных вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует понимать, что вышеприведенные варианты осуществления представлены исключительно в порядке примера и что, в рамках объема нижеследующей формулы изобретения и ее эквивалентов, варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены на практике, если иное особо не описано и не объявлено. Варианты осуществления изобретения настоящего раскрытия относятся к каждому отдельному описанному в данном документе признаку, системе, изделию, материалу, комплекту и/или способу. Кроме того, любая комбинация из двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не противоречат друг другу, входит в объем изобретения настоящего раскрытия.

Все определения, данные и используемые в данном описании, следует понимать для управления над словарными определениями, определениями в документах, включенных посредством ссылки и/или обычными значениями определенных терминов.

Употребление названий элементов в единственном числе в описании и формуле изобретения, если прямо не указано обратное, следует понимать в смысле "по меньшей мере один".

Выражение "и/или", употребляемое в описании и формуле изобретения, следует понимать в смысле "любой или оба" из объединенных таким образом элементов, т.е. элементы, которые присутствуют совместно в ряде случаев, присутствуют по отдельности и в других случаях. Множественные элементы, перечисленные с помощью "и/или", следует рассматривать таким же образом, т.е. "один или несколько" из объединенных таким образом элементов. В необязательном порядке могут присутствовать другие элементы, отличные от элементов, конкретно указанных с использованием "и/или", связанные или не связанные с конкретно указанными элементами. Таким образом, в порядке неограничительного примера, ссылка на "A и/или B", при использовании совместно с языком, допускающим разночтения, например "содержащий", может относиться, в одном варианте осуществления, только к A (в необязательном порядке включающий в себя элементы, отличные от B); в другом варианте осуществления - только к B (в необязательном порядке включающий в себя элементы, отличные от A); в еще одном варианте осуществления - к обоим A и B (в необязательном порядке включающий в себя другие элементы); и т.д.

Употребляемое в описании и формуле изобретения слово "или" следует понимать в том же смысле, что и "и/или", определенное выше. Например, при разделении элементов списка, "или" или "и/или" следует интерпретировать во включительном смысле, т.е. подразумевает включение по меньшей мере одного, но также включение более чем одного из ряда или списка элементов и, в необязательном порядке, дополнительных не перечисленных элементов. Только термины, прямо указанные в ограничительном смысле, например "только один из" или "строго один из" или, при использовании в формуле изобретения, "состоящий из", предусматривают включение в точности одного элемента из ряда или списка элементов. В общем случае используемый в данном документе термин "или" следует интерпретировать только как указывающий взаимоисключающие альтернативы (т.е. "один или другой, но не оба"), когда им предшествуют термины исключительности, например "либо", "один из", "только один из" или "строго один из". "Состоящий, по существу, из", при использовании в формуле изобретения следует понимать в его обычном смысле, используемом в области патентоведения.

Употребляемое в описании и формуле изобретения выражение "по меньшей мере один", применительно к списку из одного или нескольких элементов, следует понимать в смысле по меньшей мере одного элемента, выбранного из любых одного или нескольких элементов в списке элементов, не обязательно включающих в себя по меньшей мере один из всех элементов, конкретно перечисленных в списке элементов, и не исключающего любые комбинации элементов в списке элементов. Это определение также предусматривает, что, в необязательном порядке, могут присутствовать элементы, отличные от элементов, конкретно указанных в списке элементов, к которому относится выражение "по меньшей мере один", связанные или не связанные с конкретно указанными элементами.

Любые условные обозначения или другие символы, употребляемые в скобках в формуле изобретения, приведены исключительно для удобства и никоим образом не призваны ограничивать объем изобретения.

Также следует понимать, что, если прямо не указано обратное, в любых заявленных в данном документе способах, которые включают в себя более чем один этап или действие, порядок этапов или действий способа не обязан ограничиваться порядком, в котором этапы или действия способа упомянуты.

В формуле изобретения, а также в вышеприведенном описании изобретения все переходные выражения, например "содержащий", "включающий в себя", "несущий", "имеющий", "вмещающий в себя", "предусматривающий", "удерживающий", "состоящий из", и т.п. следует понимать как допускающие разночтения, т.е. в смысле «включающий в себя, но без ограничения». Только переходные выражения "состоящий из" и "состоящий, по существу, из" являются строгими или частично строгими переходными выражениями, соответственно.

Изобретение относится к области светотехники. Осветительный блок включает в себя по меньшей мере два канала источников света и возбудитель для источников света. Возбудитель включает в себя преобразователь напряжения постоянного тока и систему управления для управления током, поступающим на по меньшей мере один из двух каналов, в ответ на сигнал управления, производимый преобразователем напряжения постоянного тока. Предпочтительно контур обратной связи управляет устройством переключения в преобразователе напряжения постоянного тока для поддержания уровня света, производимого источниками света, на нужном уровне независимо от изменений напряжения источника питания и нагрузки. Технический результат - повышение эффективности управления источником света для достижения желаемого эффекта освещения. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Многоканальный осветительный прибор, содержащий:
первый канал первых светоизлучающих устройств (LED), соединенных последовательно друг с другом,
второй канал вторых LED, соединенных последовательно друг с другом, причем по меньшей мере одно из упомянутых вторых LED имеет по меньшей мере одно из другого цвета и другой цветовой температуры, чем по меньшей мере одно из упомянутых первых LED, и
возбудитель для возбуждения упомянутых первого и второго каналов LED, причем возбудитель включает в себя:
обратноходовой преобразователь, выполненный с возможностью приема первого напряжения постоянного тока и вывода второго напряжения постоянного тока,
понижающий преобразователь, выполненный с возможностью приема упомянутого второго напряжения постоянного тока и генерирования выходного напряжения, которое заставляет первый ток течь через упомянутый первый канал LED и второй ток течь через упомянутый второй канал LED,
широтно-импульсный модулятор, выполненный с возможностью управления упомянутым вторым током, текущим через упомянутый второй канал LED, в ответ на сигнал управления, при этом сигнал управления для управления упомянутым вторым током, текущим через упомянутый второй канал LED, производится из обмотки катушки индуктивности либо в обратноходовом преобразователе, либо в понижающем преобразователе, и устройство обратной связи, выполненное с возможностью замера по меньшей мере одного из упомянутого первого тока и упомянутого второго тока и, в ответ на это, управления операцией переключения понижающего преобразователя.

2. Прибор по п. 1, в котором обмоткой катушки индуктивности, из которой генерируется сигнал управления, является первичная обмотка трансформатора в обратноходовом преобразователе.

3. Прибор по п. 1, в котором обмоткой катушки индуктивности, из которой генерируется сигнал управления, является вторичная обмотка трансформатора в обратноходовом преобразователе.

4. Прибор по п. 1, в котором обмоткой катушки индуктивности, из которой генерируется сигнал управления, является обмотка катушки индуктивности понижающего преобразователя.

5. Прибор по п. 1, в котором по меньшей мере одно из упомянутых первых LED излучает белый свет и в котором по меньшей мере одно из упомянутых вторых LED излучает небелый обладающий цветом свет.

6. Прибор по п. 1, в котором упомянутый первый канал первых LED последовательно соединен с упомянутым вторым каналом вторых LED.

7. Прибор по п. 1, дополнительно содержащий датчик температуры, выполненный с возможностью восприятия температуры по меньшей мере одного из упомянутых первых и вторых LED и, в ответ на это, генерирования сигнала обратной связи для регулировки выходного напряжения.

8. Прибор по п. 1, дополнительно содержащий датчик света, выполненный с возможностью восприятия света, производимого упомянутыми первыми и вторыми LED и, в ответ на это, генерирования сигнала обратной связи для регулировки выходного напряжения.

9. Многоканальный осветительный прибор, содержащий:
первую группу источников света, последовательно соединенных друг с другом,
вторую группу источников света, последовательно соединенных друг с другом, при этом упомянутая первая группа источников света соединена последовательно с упомянутой второй группой источников света, причем по меньшей мере один из источников света упомянутой второй группы имеет по меньшей мере одно из другого цвета и другой цветовой температуры, чем по меньшей мере один из источников света упомянутой первой группы,
возбудитель для возбуждения упомянутых первой и второй групп источников света, причем возбудитель включает в себя:
преобразователь напряжения постоянного тока, выполненный с возможностью приема первого напряжения постоянного тока и вывода выходного напряжения, причем выходное напряжение заставляет первый ток течь через упомянутую первую группу источников света и второй ток течь через упомянутую вторую группу источников света, и
устройство управления, выполненное с возможностью управления упомянутым вторым током, текущим через упомянутую вторую группу источников света, в ответ на сигнал управления,
при этом сигнал управления для управления упомянутым вторым током, текущим через упомянутую вторую группу источников света, производится преобразователем напряжения постоянного тока.

10. Прибор по п. 9, в котором устройство управления содержит широтно-импульсный модулятор, который управляет упомянутым вторым током, текущим через упомянутую вторую группу источников света, путем шунтирования упомянутого второго тока в обход одного или нескольких из упомянутых вторых источников света, в ответ на сигнал управления.

11. Прибор по п. 9, в котором преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя обратноходовой преобразователь и в котором сигнал управления для управления упомянутым вторым током, текущим через упомянутую вторую группу источников света, производится обмоткой трансформатора в обратноходовом преобразователе.

12. Прибор по п. 9, в котором преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя понижающий преобразователь и в котором сигнал управления для управления упомянутым вторым током, текущим через упомянутую вторую группу источников света, производится обмоткой катушки индуктивности в понижающем преобразователе.

13. Прибор по п. 9, в котором возбудитель дополнительно содержит устройство обратной связи, выполненное с возможностью замера по меньшей мере одного из упомянутого первого тока и упомянутого второго тока и, в ответ на это, управления операцией переключения преобразователя напряжения постоянного тока.

14. Прибор по п. 9, в котором возбудитель дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью восприятия одного из температуры и света, излучаемого по меньшей мере одним из упомянутых первых и вторых источников света и, в ответ на это, генерирования сигнала обратной связи для регулировки выходного напряжения преобразователя напряжения постоянного тока.

15. Возбудитель для подачи тока на множество источников света, причем возбудитель включает в себя:
преобразователь напряжения постоянного тока, выполненный с возможностью приема первого напряжения постоянного тока и вывода выходного напряжения, причем выходное напряжение заставляет ток течь через источники света, и
устройство управления, выполненное с возможностью управления током, текущим через часть источников света, в ответ на сигнал управления, при этом устройство управления содержит широтно-импульсный модулятор, который управляет током, текущим через упомянутую часть источников света, путем шунтирования тока в обход одного или нескольких из источников света, в ответ на сигнал управления,
при этом сигнал управления для управления током, текущим через упомянутую часть источников света, производится преобразователем напряжения постоянного тока.

16. Возбудитель по п. 15, в котором преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя обратноходовой преобразователь и в котором сигнал управления производится обмоткой трансформатора в обратноходовом преобразователе.

17. Возбудитель по п. 15, в котором преобразователь напряжения постоянного тока включает в себя понижающий преобразователь и в котором сигнал управления производится обмоткой катушки индуктивности в понижающем преобразователе.

18. Возбудитель по п. 15, дополнительно содержащий устройство обратной связи, выполненное с возможностью замера тока и, в ответ на это, управления операцией переключения преобразователя напряжения постоянного тока.