СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ НЕПРАВИЛЬНОЙ РАБОТЫ СВЕТОРЕГУЛЯТОРА Российский патент 2015 года по МПК H05B33/08 

[0001] Настоящее изобретение относится, в общем случае, к управлению твердотельными осветительными приборами. В частности, различные раскрытые здесь способы и устройства, отвечающие изобретению, относятся к обнаружению и коррекции неправильной работы светорегулятора в осветительной системе, включающей в себя твердотельную осветительную нагрузку.

Уровень техники

[0002] Цифровые или твердотельные осветительные технологии, т.е. освещение на основе полупроводниковых источников света, например светоизлучающих диодов (СИД), обеспечивают перспективную альтернативу традиционным люминесцентным лампам, газоразрядным лампам высокой интенсивности (HID) и лампам накаливания. Функциональные преимущества и достоинства СИД включают в себя высокую энергопреобразовательную и оптическую эффективность, долговечность, низкие эксплуатационные затраты и многое другое. Последние достижения в светодиодной технологии обеспечили эффективные и надежные источники освещения полного спектра, которые позволяют добиться различных осветительных эффектов во многих областях применения.

[0003] Некоторые приборы, содержащие эти источники, отличаются тем, что содержат осветительный модуль, включающий в себя один или более СИД, способных вырабатывать белый свет и/или свет других цветов, например, красного, зеленого и синего, а также контроллер или процессор для независимого управления выходом СИД для генерации различных цветов и эффектов освещения с изменяющимся цветом, например, как подробно рассмотрено в патентах США №№ 6,016,038 и 6,211,626. Светодиодная технология включает в себя светильники с питанием напряжением от сети, например, серии ESSENTIALWHITE, производства Philips Color Kinetics. Такие осветительные приборы могут обладать возможностью уменьшения силы света с использованием технологии светорегуляторов с отсечкой фазы по заднему фронту, например, электрических низковольтных (ELV) светорегуляторов для напряжений в сети переменного тока (или входных напряжений сети) 120 В или 220 В.

[0004] Светорегуляторы применяются во многих осветительных установках. Традиционные светорегуляторы хорошо работают с лампами накаливания (обычными и галогенными). Однако проблемы возникают с другими типами электронных ламп, в том числе компактными люминесцентными лампами (CFL), низковольтными галогенными лампами, снабженными электронными трансформаторами, и твердотельными осветительными (SSL) лампами, например, СИД и ОСИД. Яркость низковольтных галогенных ламп, снабженных электронными трансформаторами, в частности, можно ослаблять с использованием особых светорегуляторов, например, светорегуляторов типа ELV или резистивно-емкостных (RC) светорегуляторов, которые адекватно работают с нагрузками, на входе которых имеется цепь коррекции коэффициента мощности (PFC).

[0005] Традиционные светорегуляторы обычно срезают часть каждой формы волны входного сигнала напряжения сети и пропускают оставшуюся часть формы волны на осветительный прибор. Светорегулятор с отсечкой фазы по переднему фронту срезает передний фронт формы волны сигнала напряжения. Светорегулятор с отсечкой фазы по заднему фронту срезает задние фронты форм волны сигнала напряжения. Электронные нагрузки, например возбудители СИД, обычно лучше работают с светорегуляторами с отсечкой фазы по заднему фронту.

[0006] В отличие от ламп накаливания и других резистивных осветительных устройств, которые, естественно, безошибочно реагируют на обрезанную синусоидальную волну, генерируемую светорегулятором с отсечкой фазы, СИД и другие твердотельные осветительные нагрузки могут создавать ряд проблем при компоновке с такими светорегуляторами с отсечкой фазы, например, отключение вблизи нижнего предела, ложное срабатывание симистора, проблемы минимальной нагрузки, мерцание вблизи верхнего предела, и большие ступени изменения светового выхода. Некоторые проблемы связаны с совместимостью компонентов осветительной системы, например, светорегуляторов с отсечкой фазы и возбудителей твердотельной осветительной нагрузки (например, преобразователей мощности), и демонстрируют соответствующие симптомы, которые приводят к нежелательному мерцанию излучаемого света. Причиной мерцания обычно является недостаточная однородность обрезанных синусоидальных волн выпрямленного входного сигнала напряжения сети, где формы волны асимметричны.

[0007] Например, на фиг. 1A показаны формы волны невыпрямленного входного сигнала напряжения сети, поступающие на светорегулятор с отсечкой фазы, где невыпрямленный входной сигнал напряжения сети имеет периодически возникающие положительные и отрицательные полупериоды. На Фиг. 1B показаны обрезанные формы волны выпрямленного входного сигнала напряжения сети, выводимые из светорегулятора, где уровень уменьшения силы света составляет около 50 процентов, что указано относительной позицией ползунка светорегулятора. В частности, на фиг. 1B показан сценарий, в котором светорегулятор и возбудитель твердотельной осветительной нагрузки функционируют правильно и, таким образом, обеспечивают, по существу, однородные выпрямленные обрезанные синусоидальные волны, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам. Таким образом, выпрямленный входной сигнал напряжения сети, подвергнутый обработке уменьшения силы света, имеет симметричную обрезку обоих положительных и отрицательных полупериодов невыпрямленного входного напряжения сети.

[0008] Напротив, на фиг. 1C показаны обрезанные формы волны выпрямленного входного сигнала напряжения сети, выводимые из светорегулятора, где светорегулятор и возбудитель твердотельной осветительной нагрузки функционируют неправильно и, таким образом, обеспечивают неоднородные выпрямленные обрезанные синусоидальные волны. Таким образом, выпрямленный входной сигнал напряжения сети, подвергнутый обработке уменьшения силы света, имеет асимметричную обрезку положительных и отрицательных полупериодов невыпрямленного входного напряжения сети. Это асимметричное представление в обрезанных формах волны выпрямленного входного сигнала напряжения сети приводит к мерцанию света, излучаемого на твердотельной осветительной нагрузке.

[0009] Причиной неправильной работы может быть целый ряд возможных проблем. Одна проблема состоит в недостаточном токе нагрузки, проходящем через внутренний переключатель светорегулятора. Светорегулятор обеспечивает свои внутренние синхросигналы на основании тока, текущего через твердотельную осветительную нагрузку. Поскольку твердотельная осветительная нагрузка может составлять малую долю нагрузки накаливания, ток, потребляемый светорегулятором, может оказаться недостаточным для обеспечения правильной работы внутренних синхросигналов. Другая проблема состоит в том, что светорегулятор может обеспечивать свое внутреннее питание для поддержания работы своих внутренних цепей из тока, потребляемого нагрузкой. При недостаточной нагрузке, внутреннее питание светорегулятора может отключаться, приводя к асимметриям в формах волны.

[0010] Таким образом, в уровне техники существует необходимость в обнаружении неправильной работы компонентов осветительной системы, например, светорегулятора и/или возбудителя твердотельной осветительной нагрузки, и в идентификации и реализации корректирующего действия для коррекции неправильной работы и/или отключения питания твердотельной осветительной нагрузки, для устранения нежелательных эффектов, например, мерцания света.

Сущность изобретения

[0011] Настоящее раскрытие относится к способам и устройствам, отвечающим изобретению, для обнаружения неправильной работы твердотельной осветительной системы, признаками которой являются асимметрии в положительных и отрицательных полупериодах входного сигнала напряжения сети, и выборочного осуществления корректирующих действий.

[0012] В общем случае, в одном аспекте, изобретение предусматривает способ обнаружения и коррекции неправильной работы осветительной системы, включающей в себя твердотельную осветительную нагрузку. Способ включает в себя регистрацию первого и второго измерений фазового угла светорегулятора, подключенного к преобразователю мощности, возбуждающему твердотельную осветительную нагрузку, причем первое и второе измерения соответствуют последовательным полупериодам входного сигнала напряжения сети, и определение разности между первым и вторым измерениями. Когда разность превышает пороговую разность, указывая асимметричные формы волны входного сигнала напряжения сети, осуществляется выбранное корректирующее действие.

[0013] В другом аспекте, в целом, изобретение предусматривает систему для управления мощностью, подаваемой на твердотельную осветительную нагрузку, которая включает в себя светорегулятор, преобразователь мощности и цепь регистрации фазового угла. Светорегулятор подключен к сетевому источнику напряжения и сконфигурирован для регулируемого уменьшения светового выхода твердотельной осветительной нагрузки. Преобразователь мощности сконфигурирован для возбуждения твердотельной осветительной нагрузки в ответ на выпрямленный входной сигнал напряжения, поступающий из сетевого источника напряжения. Цепь регистрации фазового угла сконфигурирована для регистрации фазового угла светорегулятора, имеющего последовательные полупериоды входного сигнала напряжения, для определения разности между последовательными полупериодами, и для осуществления корректирующего действия, когда разность превышает пороговую разность, указывая асимметричные формы волны входного сигнала напряжения.

[0014] В еще одном аспекте, изобретение предусматривает способ устранения мерцания света, излучаемого светодиодным источником света, возбуждаемым преобразователем мощности в ответ на светорегулятор с отсечкой фазы. Способ включает в себя регистрацию фазового угла светорегулятора путем измерения полупериодов входного сигнала напряжения, сравнение последовательных полупериодов для определения разности полупериодов, и сравнение разности полупериодов с заранее определенной пороговой разностью, причем тот факт, что разность полупериодов меньше пороговой разности, указывает, что формы волны входного сигнала напряжения симметричны, и тот факт, что разность полупериодов больше пороговой разности, указывает, что формы волны входного сигнала напряжения асимметричны. Корректирующее действие осуществляется, когда разность полупериодов превышает пороговую разность.

[0015] Используемый здесь в целях настоящего раскрытия, термин "СИД" следует понимать в смысле, охватывающем любой электролюминесцентный диод или другой тип системы 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 полупроводниковые структуры, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светодиоды (ОСИД), электролюминесцентные полоски и пр. В частности, термин СИД охватывает светодиоды всех типов (включая полупроводниковые и органические светодиоды), которые могут быть сконфигурированы для генерации излучения в одном или более из инфракрасного спектра, ультрафиолетового спектра и различных частей видимого спектра (в общем случае, включающего в себя длины волны излучения от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры СИД включают в себя, но без ограничения, различные типы СИД инфракрасного излучения, СИД ультрафиолетового излучения, СИД красного свечения, СИД синего свечения, СИД зеленого свечения, СИД желтого свечения, СИД янтарного свечения, СИД оранжевого свечения и СИД белого свечения (рассмотренных далее). Также очевидно, что СИД могут конфигурироваться и/или управляться для генерации излучения, имеющего различную ширину полосы (например, полную ширину на полумаксимуме или FWHM) для данного спектра (например, узкую полосу, широкую полосу), и различные преобладающие длины волны в данной общей классификации цветов.

[0016] Например, одна реализация СИД, сконфигурированная для генерации, по существу, белого света (например, осветительный прибор на основе СИД белого свечения) может включать в себя несколько кристаллов, которые, соответственно, излучают разные электролюминесцентные спектры, которые, при смешивании друг с другом, образуют, по существу, белый свет. В другой реализации, осветительный прибор на основе СИД белого свечения может быть связан с люминофорным материалом, который преобразует первый, электролюминесцентный спектр в отличный от него второй спектр. В одном примере этой реализации, электролюминесцентное излучение, имеющее сравнительно малую длину волны и узкополосный спектр, "накачивает" люминофорный материал, который, в свою очередь, испускает более длинноволновое излучение, имеющее несколько более широкий спектр.

[0017] Также следует понимать, что термин СИД не ограничивает тип физической и/или электрической компоновки СИД. Например, как рассмотрено выше, СИД может означать единое светоизлучающее устройство, имеющее множественные кристаллы, которые сконфигурированы для излучения, соответственно, разных спектров излучения (например, подлежащие или не подлежащие индивидуальному управлению). Кроме того, СИД может быть связан с люминофором, который рассматривается как внутренняя часть СИД (например, некоторые типы СИД белого света). В целом, термин СИД может означать СИД в корпусе, СИД без корпуса, СИД для поверхностного монтажа, СИД для монтажа методом перевернутого кристалла, СИД для монтажа в Т-компоновке, СИД в радиальном корпусе, СИД в рассеивающем мощность корпусе, СИД, включающие в себя тот или иной тип rjhgecf и/или оптического элемента (например, рассеивающую линзу), и т.д.

[0018] Термин "источник света" следует понимать в отношении любого одного или более различных источников излучения, включающих в себя, но без ограничения, светодиодные источники (включающие в себя один или более вышеописанных СИД), источники накаливания (например, нитевые лампы, галогенные лампы), люминесцентные источники, фосфоресцентные источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, лампы на основе паров натрия, паров ртути и галогенида металла), лазеры, другие типы источников электролюминесцентного излучения, пиролюминесцентные источники (например, пламя), свечелюминесцентные источники (например, газовые светильники, угольно-дуговые источники излучения), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катодолюминесцентные источники, где используется электронное насыщение, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

[0019] Термин "осветительный прибор" употребляется здесь в отношении реализации или конфигурации одного или более осветительных устройств, в частности, формфактора, сборки или компоновки. Термин "осветительное устройство" употребляется здесь в отношении устройства, включающего в себя один или более источников света одного или разных типов. Данное осветительное устройство может иметь любую из различных монтажных конфигураций для источника(ов) света, конфигураций и форм корпуса/кожуха и/или конфигураций электрических и механических соединений. Дополнительно, данное осветительное устройство, в необязательном порядке, может быть связано с (например, включать в себя, быть подключено к и/или помещено в корпус вместе с) различными другими компонентами (например, схемой управления) относящимися к работе источника(ов) света. "Светодиодное осветительное устройство" означает осветительное устройство, которое включает в себя один или более рассмотренных выше светодиодных источников света, отдельно или совместно с другими несветодиодными источниками света. "Многоканальное" осветительное устройство означает светодиодное или несветодиодное осветительное устройство, которое включает в себя, по меньшей мере, два источника света, сконфигурированных, соответственно, для генерации различных спектров излучения, в котором каждый отдельный спектр источника может именоваться "каналом" многоканального осветительного устройства.

[0020] Термин "контроллер" употребляется здесь, в общем случае, для описания отдельного устройства, относящегося к работе одного или более источников света. Контроллер можно реализовать по-разному (например, в виде специализированного оборудования) для осуществления различных рассмотренных здесь функций. "Процессор" является одним примером контроллера, где используется один или более микропроцессоров, которые можно программировать с использованием программного обеспечения (например, микрокода) для осуществления различных рассмотренных здесь функций. Контроллер можно реализовать с использованием или без использования процессора, и также можно реализовать в виде комбинации специализированного оборудования для осуществления некоторых функций и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и соответствующих схем) для осуществления других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть реализованы в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия, включают в себя, но без ограничения, традиционные микропроцессоры, микроконтроллеры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и вентильные матрицы, программируемые пользователем (FPGA).

[0021] В различных реализациях, процессор и/или контроллер может быть связан с одним или более носителями данных (в целом, именуемыми здесь "памятью", например, энергозависимой и энергонезависимой памятью компьютера, например, оперативной памятью (ОЗУ), постоянной памятью (ПЗУ), программируемой постоянной памятью (ППЗУ), электрически программируемой постоянной памятью (ЭППЗУ), электрически стираемой и программируемой постоянной памятью (ЭСППЗУ), ЗУ с интерфейсом универсальной последовательной шины (USB), флоппи-дисками, компакт-дисками, оптическими дисками, магнитной лентой и т.д.). В некоторых реализациях, носители данных можно кодировать одной или более программами, которые, при выполнении на одном или более процессорах и/или контроллерах, осуществляют, по меньшей мере, некоторые из рассмотренных здесь функций. Различные носители данных могут составлять неотъемлемую часть процессора или контроллера или могут быть переносными, чтобы одну или более хранящихся на них программ можно было загружать в процессор или контроллер для реализации рассмотренных здесь различных аспектов настоящего изобретения. Термины "программа" или "компьютерная программа" употребляются здесь в общем смысле в отношении любого типа компьютерного кода (например, программного обеспечения или микрокода) который можно использовать для программирования одного или более процессоров или контроллеров.

[0022] Очевидно, что все комбинации вышеизложенных концепций и дополнительных концепций, более подробно рассмотренных ниже (при условии, что такие концепции не противоречат друг другу) следует рассматривать как часть раскрытого здесь объекта патентования. В частности, все комбинации заявленного объекта патентования, представленные в конце этого раскрытия, следует рассматривать как часть раскрытого здесь объекта патентования. Также очевидно, что терминология, в явном виде употребляемая здесь, которая также может присутствовать в любом раскрытии, включенном посредством ссылки, должна соответствовать смысловому значению, наиболее согласованному с раскрытыми здесь конкретными концепциями.

Краткое описание чертежей

[0023] На чертежах аналогичные ссылочные позиции, в общем случае, обозначают одинаковые или аналогичные части в разных видах. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, напротив, упор в них, в общем случае, сделан на иллюстрации принципов изобретения.

[0024] Фиг. 1A-1C демонстрируют невыпрямленные формы волны и обрезанные выпрямленные формы волны, имеющие симметричные и асимметричные полупериоды.

[0025] Фиг. 2 - блок-схема, демонстрирующая осветительную систему с возможностью уменьшения силы света, согласно иллюстративному варианту осуществления.

[0026] Фиг. 3A и 3B демонстрируют формы волны дискрет и соответствующие цифровые импульсы из асимметричных полупериодов светорегулятора, согласно иллюстративному варианту осуществления.

[0027] Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций, демонстрирующая процесс обнаружения и коррекции неправильной работы осветительной системы с возможностью уменьшения силы света, согласно иллюстративному варианту осуществления.

[0028] Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций, демонстрирующая процесс идентификации и осуществления корректирующих действий, согласно иллюстративному варианту осуществления.

[0029] Фиг. 6 - принципиальная схема, демонстрирующая схему управления для осветительной системы, согласно иллюстративному варианту осуществления.

[0030] Фиг. 7A-7C демонстрируют формы волны дискрет и соответствующие цифровые импульсы светорегулятора, согласно иллюстративному варианту осуществления.

[0031] Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций, демонстрирующая процесс регистрации фазовых углов, согласно иллюстративному варианту осуществления.

Подробное описание

[0032] В нижеследующем подробном описании, в целях объяснения, но не ограничения, иллюстративные варианты осуществления, раскрывающие конкретные детали изложены для обеспечения полного понимания принципов настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области техники, ознакомившемуся с настоящим раскрытием, будет очевидно, что другие варианты осуществления согласно принципам настоящего изобретения, которые отличаются от раскрытых здесь конкретных деталей, остаются в рамках объема нижеследующей формулы изобретения. Кроме того, описания общеизвестных устройств и способов могут быть опущены, чтобы не делать неясным описание иллюстративных вариантов осуществления. Такие способы и устройства очевидно, соответствуют объему принципов настоящего изобретения.

[0033] В общем случае, желательно иметь устойчивый световой выход из твердотельной осветительной нагрузки, например, светодиодного источника света, например, без мерцания или неуправляемой флуктуации выходных уровней света, вне зависимости от настроек светорегулятора. Заявитель установил и понял, что было бы желательно обеспечить схему, способную обнаруживать и корректировать различные проблемы, вызванные светорегулятором и твердотельной осветительной нагрузкой и соответствующим преобразователем мощности, возбуждающим твердотельную осветительную нагрузку. В различных вариантах осуществления, проблемы можно выявлять путем идентификации асимметрий в положительных и отрицательных полупериодах питающей сети, например, вследствие взаимодействия между электронным трансформатором или преобразователем мощности и светорегулятором с отсечкой фазы.

[0034] Ввиду вышеизложенного, различные варианты осуществления и реализации настоящего изобретения относятся к схеме и способу обнаружения и коррекции неправильной работы твердотельных осветительных приборов, вызванной асимметриями в положительных и отрицательных полупериодах питающей сети, путем цифровой регистрации и измерения фазового угла светорегулятора, и осуществления корректирующего действия, когда разность между последовательными измерениями (например, соответственно, соответствующими положительным и отрицательным полупериодам) превышает заранее определенный порог, указывая асимметричную отсечку фазы.

[0035] На фиг. 2 показана блок-схема, демонстрирующая осветительную систему с возможностью уменьшения силы света, согласно иллюстративному варианту осуществления. Согласно фиг. 2, осветительная система 200 включает в себя светорегулятор 204 и выпрямительную цепь 205, которые обеспечивают выпрямленное напряжение Urect ( подвергнутое обработке уменьшения силы света) от сетевого источника 201 напряжения. Сетевой источник 201 напряжения может обеспечивать различные невыпрямленные входные напряжения сети, например, 100 В, 120 В, 230 В и 277 В переменного тока, согласно различным реализациям. Светорегулятор 204 представляет собой светорегулятор с отсечкой фазы, например, который обеспечивает возможность уменьшения силы света за счет обрезания задних фронтов (светорегулятор с отсечкой фазы по заднему фронту) или передних фронтов (светорегулятор с отсечкой фазы по переднему фронту) форм волны сигнала напряжения из сетевого источника 201 напряжения в ответ на вертикальное перемещение его ползунка 204a. В целях рассмотрения, предполагается, что светорегулятор 204 является светорегулятором с отсечкой фазы по заднему фронту.

[0036] В общем случае, величина выпрямленного напряжения Urect пропорциональна фазовому углу или уровню уменьшения силы света, установленному светорегулятором 204, так что фазовый угол, соответствующий более низкой настройке светорегулятора, дает более низкое выпрямленное напряжение Urect и наоборот. В показанном примере, можно предположить, что ползунок 204a перемещается вниз для уменьшения фазового угла, что приводит к снижению величины светового выхода твердотельной осветительной нагрузки 240, и перемещается вверх для увеличения фазового угла, что приводит к увеличению величины светового выхода твердотельной осветительной нагрузки 240. Таким образом, наименьшее уменьшение силы света имеет место, когда ползунок 204a находится в верхней позиции (как показано на фиг. 2), и наибольшее уменьшение силы света имеет место, когда ползунок 204a находится в нижней позиции.

[0037] Осветительная система 200 дополнительно включает в себя цепь 210 регистрации фазового угла светорегулятора и преобразователь 220 мощности. Цепь 210 регистрации фазового угла включает в себя микроконтроллер или другой контроллер, рассмотренный ниже, и сконфигурирован для определения или измерения значений фазового угла (уровня уменьшения силы света) иллюстративного светорегулятора 204 на основании выпрямленного напряжения Urect. Цепь 210 регистрации фазового угла также сравнивает зарегистрированные значения фазового угла, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам выпрямленного напряжения Urect, и осуществляет корректирующее действие, если сравнение положительных и отрицательных полупериодов указывает, что осветительная система 200 работает неправильно. Например, зарегистрированный фазовый угол можно использовать как входное значение для программно реализованного алгоритма для определения, получены ли обрезанные формы волны выпрямленного напряжения Urect симметричным (например, как показано на фиг. 1B) или асимметричным (как показано на фиг. 1C) обрезанием. Другими словами, производится определение, симметричны ли обрезанные формы волны, или асимметричны. Асимметричное обрезание свидетельствует о наличии проблемы в системе светорегулятора-возбудителя, например, включающей в себя светорегулятор 204 и преобразователь 220 мощности. В различных вариантах осуществления, цепь 210 регистрации фазового угла может быть дополнительно сконфигурирована для динамической регулировки рабочей точки преобразователя 220 мощности в ходе нормальной эксплуатации на основании, отчасти, зарегистрированных фазовых углов, с использованием сигнала управления мощностью по линии 229 управления.

[0038] В общем случае, асимметрии в обрезанных формах волны можно регистрировать путем выявления больших разностей длин импульсов регистрации фазового угла, генерируемых цепью 210 регистрации фазового угла, от положительных полупериодов к отрицательным полупериодам. Например, фиг. 3A и 3B демонстрируют обрезанные формы волны из светорегулятора 204 и выпрямительной цепи 205, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам выпрямленного напряжения Urect, и соответствующие цифровые импульсы, генерируемые цепью 210 регистрации фазового угла, согласно иллюстративному варианту осуществления. Как показано на фиг. 3B, длина второго цифрового импульса 332b значительно меньше длины первого цифрового импульса 331b, и это говорит о том, что форма волны 332a отрицательного полупериода обрезана сильнее, форма волны 331a непосредственно предшествующего положительного полупериода, как показано на фиг. 3A.

[0039] Обычно, когда пользователь вручную оперирует светорегулятором 204, перемещая ползунок 204a, это оказывает очень медленное и постепенное воздействие на разности между положительными и отрицательными полупериодами. Таким образом, более резкий переход от одного периода к другому периоду, показанный, например, на фиг. 3A и 3B, распознается как неправильная работа. Согласно варианту осуществления, можно установить пороговую разность, например, на основании эмпирических измерений, которая указывает верхний предел допустимых разностей между положительными и отрицательными полупериодами. Например, пороговая разность может быть точкой, в которой возникает мерцание вследствие асимметричных форм волны. Как рассмотрено ниже со ссылкой на фиг. 4, цепь 210 регистрации фазового угла (например, с использованием микроконтроллера или другого контроллера) может сравнивать разности между цифровыми импульсами положительных и отрицательных полупериодов с пороговой разностью, и идентифицировать случаи неправильной работы, когда разности превышают пороговую разность.

[0040] Поскольку асимметричная форма волны свидетельствует о наличии множественных возможных проблем, каждая из которых приводит к нежелательному мерцанию света, излучаемого твердотельной осветительной нагрузкой 240, для решения проблемы можно использовать различные корректирующие действия или способы под управлением цепи 210 регистрации фазового угла. Например, цепь 210 регистрации фазового угла может включать резистивную цепь делителя напряжения (не показана на фиг. 2), соединенную параллельно с твердотельной осветительной нагрузкой 240, для увеличения потребления тока твердотельной осветительной нагрузкой 240, таким образом, повышая нагрузку до достаточного минимума, необходимого для работы светорегулятора 204. Если это действие не исправляет мерцание или не устраняет его причины можно предпринимать другие корректирующие действия. Корректирующие действия можно предпринимать в заранее определенном порядке приоритетов, например, начиная с того, которое приводит к успеху с наибольшей вероятностью, и, заканчивая тем, которое приводит к успеху с наименьшей вероятностью, пока одно из корректирующих действий не сработает. Однако если ни одно из корректирующих действий не приводит к успеху, то цепь 210 регистрации фазового угла может просто отключить преобразователь 220 мощности с использованием сигнала управления мощностью, передаваемого по линии 229 управления, поскольку отсутствие света может быть более желательным, чем мерцающий свет. Например, цепь 210 регистрации фазового угла может управлять преобразователем 220 мощности таким образом, чтобы он не подавал ток на твердотельную осветительную нагрузку 240, или может подавать на преобразователь 220 мощности команду отключения.

[0041] Преобразователь 220 мощности принимает выпрямленное напряжение Urect из выпрямительной цепи 205 и сигнал управления мощностью по линии 229 управления и выводит соответствующее напряжение постоянного тока для обеспечения питания твердотельной осветительной нагрузки 240. В общем случае, преобразователь 220 мощности осуществляет преобразование между выпрямленным напряжением Urect и напряжением постоянного тока на основании, по меньшей мере, величины выпрямленного напряжения Urect и значения сигнала управления мощностью, принятого из цепи 210 регистрации фазового угла. Напряжение постоянного тока, выдаваемое преобразователем 220 мощности, таким образом, отражает выпрямленное напряжение Urect и фазовый угол светорегулятора, применяемый светорегулятором 204. В различных вариантах осуществления, преобразователь 220 мощности работает в разомкнутом цикле или в режиме подачи в прямом направлении, как описано, например, в патенте США № 7,256,554, выданном Lys, который включен сюда посредством ссылки.

[0042] В различных вариантах осуществления, сигнал управления мощностью может быть сигналом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), например, который переходит между высоким и низким уровнями в соответствии с выбранным коэффициентом заполнения. Например, сигнал управления мощностью может иметь высокий коэффициент заполнения (например, 100 процентов), соответствующий максимальному времени включения (большому фазовому углу) светорегулятора 204, и низкий коэффициент заполнения (например, 0 процентов) соответствующий минимальному времени включения (малому фазовому углу) светорегулятора 204. Когда светорегулятор 204 установлен между максимальным и минимальным фазовыми углами, цепь 210 регистрации фазового угла определяет коэффициент заполнения сигнала управления мощностью, который, конкретно соответствует зарегистрированному фазовому углу.

[0043] На фиг. 4 показана блок-схема последовательности операций, демонстрирующая процесс обнаружения неправильной работы осветительной системы с возможностью уменьшения силы света, согласно иллюстративному варианту осуществления. Процесс можно реализовать, например, посредством программно-аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения, выполняемого цепью 210 регистрации фазового угла, показанной на фиг. 2 (или микроконтроллером 615, показанным на фиг. 6, рассмотренном ниже).

[0044] В целях объяснения можно предположить, что фиг. 4 начинается с этапа S410, когда включается питание осветительной системы 200. На этапе S410, существует задержка, пока выпрямленное входное напряжение Urect сети не достигнет устойчивого состояния. По истечении времени задержки, начальное значение фазового угла определяется и сохраняется как уровень предыдущего полупериода на этапе S420. Например, начальное значение фазового угла можно определять, просто регистрируя фазовый угол, согласно процессу, рассмотренному ниже со ссылкой на этап S430. Альтернативно, начальное значение фазового угла можно определять согласно другим процессам или можно извлекать из памяти, где хранится ранее определенный фазовый угол, например, из предыдущего сеанса работы осветительной системы 200, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0045] В процессе, указанном этапом S430, цепь 210 регистрации фазового угла регистрирует фазовый угол, для определения или измерения другого значения фазового угла. В различных вариантах осуществления, фазовый угол регистрируется путем получения цифрового импульса, соответствующего каждой обрезанной форме волны выпрямленного входного напряжения Urect сети, например, согласно алгоритму, рассмотренному ниже со ссылкой на фиг. 6-8. Таким образом, для каждого положительного полупериода и каждого отрицательного полупериода генерируется цифровой импульс, как показано на фиг. 3A и 3B. Конечно, значение фазового угла можно определять согласно другим процессам, без отклонения от объема принципов настоящего изобретения.

[0046] Зарегистрированный фазовый угол сохраняется как уровень текущего полупериода на этапе S440. Уровень предыдущего полупериода и уровень текущего полупериода могут храниться в памяти. Например, память может представлять собой внешнюю память или память, внутреннюю по отношению к цепи 210 регистрации фазового угла и/или микроконтроллеру или другому контроллеру, входящему в состав цепи 210 регистрации фазового угла, как рассмотрено ниже со ссылкой на фиг. 6. В различных вариантах осуществления, значения уровня предыдущего полупериода и уровня текущего полупериода можно использовать для заполнения таблиц или можно сохранять в реляционной базе данных для сравнения, хотя можно использовать другое средство хранения уровня предыдущего полупериода и уровня текущего полупериода без отклонения от объема настоящего изобретения. Кроме того, в различных вариантах осуществления, значение фазового угла, зарегистрированное на этапе S430, можно использовать цепью 210 регистрации фазового угла для генерации сигнала управления мощностью, который поступает на контроллер 220 мощности для установки рабочей точки контроллера 220 мощности, что позволяет дополнительно управлять световым выходом твердотельной осветительной нагрузки 240 на основании различных других критериев управления.

[0047] Разность ΔDim между уровнем текущего полупериода и уровнем предыдущего полупериода определяется на этапе S450, например, путем вычитания уровня текущего полупериода из уровня предыдущего полупериода, или наоборот. Затем разность ΔDim сравнивается с заранее определенной пороговой разностью ΔThreshold на этапе S460 для определения, являются ли формы волны асимметричными, например, что свидетельствует о неправильной работе светорегулятора 204 и/или преобразователя 220 мощности или несовместимости между ними. Когда разность ΔDim превышает порог ΔThreshold (этап S460: Да), указывая асимметрию форм волны, процесс, указанный этапом S480, осуществляется для идентификации и осуществления надлежащего корректирующего действия для решения проблемы, приводящей к асимметрии форм волны. Этот процесс подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 5. Когда разность ΔDim не превышает порог ΔThreshold (этап S460: Нет), указывая, что формы волны, по существу, симметричны, уровень текущего полупериода просто сохраняется как уровень предыдущего полупериода на этапе S470. Затем процесс возвращается к этапу S430 для повторного определения фазового угла, и процесс, указанный этапами S440-S480, повторяется.

[0048] На фиг. 5 показана блок-схема последовательности операций, демонстрирующая процесс идентификации и осуществления корректирующих действий в ответ на выявление асинхронных форм волны, согласно иллюстративному варианту осуществления. Процесс можно реализовать, например, посредством программно-аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения, выполняемого цепью 210 регистрации фазового угла, показанной на фиг. 2 (или микроконтроллером 615, показанным на фиг. 6 или другим контроллером, рассмотренным ниже).

[0049] В различных вариантах осуществления, при необходимости, одно или более корректирующих действий доступны для осуществления. Корректирующие действия можно ранжировать по порядку от самого высокого приоритета до самого низкого, где корректирующее действие с наивысшим приоритетом представляет собой корректирующее действие, ранее определенное как с наибольшей вероятностью приводящее к успешной коррекции асимметричных формы волны. Ранжирование, совместно с соответствующими этапами, выполняемыми для осуществления каждого из корректирующих действий, может храниться в памяти. Например, память может представлять собой внешнюю память или память, внутреннюю по отношению к цепи 210 регистрации фазового угла и/или микроконтроллеру или другому контроллеру, входящему в состав цепи 210 регистрации фазового угла, как рассмотрено ниже со ссылкой на фиг. 6. Корректирующее действие с наивысшим приоритетом может включать в себя включение резистивной цепи делителя напряжения, соединенной параллельно с твердотельной осветительной нагрузкой 240, например, для увеличения нагрузки светорегулятора 204 до достаточной минимальной нагрузки. Резистивная цепь делителя напряжения может включать в себя сопротивление, последовательно соединенное переключателем (например, транзистором), например, для избирательного увеличения потребления тока. Одному или более дополнительным корректирующим действиям, осуществление которых очевидно специалисту в данной области техники, может быть присвоен более низкий приоритет, чем корректирующему действию через резистивную цепь делителя напряжения. Кроме того, приоритет можно присваивать одной или более вариациям одного и того же корректирующего действия. Например, реализация резистивной цепи делителя напряжения может повторяться с использованием постепенно увеличивающих значений сопротивления, пока не будет найдено надлежащее значение.

[0050] Согласно фиг. 5, на этапе S481 производится определение, готово ли уже к применению корректирующее действие. В отсутствие готовых к применению корректирующих действий (этап S481: Нет), корректирующее действие с наивысшим приоритетом осуществляется на этапе S482, и процесс возвращается к этапу S470, показанному на фиг. 4, где уровень текущего полупериода сохраняется как уровень предыдущего полупериода. Затем процесс возвращается к этапу S430 для повторного определения фазового угла в качестве уровня текущего полупериода, последующее сравнение которого с уровнем предыдущего полупериода на этапах S450 и S460 указывает, увенчалось ли успехом корректирующее действие, осуществляемое на этапе S482. С практической точки зрения, один или более полупериодов можно оценивать после осуществления корректирующего действия, чтобы корректирующее действие могло вступить в силу до производства определения успешности этого действия.

[0051] Возвращаясь к фиг. 5, когда определено, что корректирующее действие готово к применению (этап S481: Да), на этапе S483 производится определение, остались ли еще какие-либо корректирующие действия, которые можно предпринять. При наличии, по меньшей мере, одного оставшегося корректирующего действия (этап S483: Да), корректирующее действие с приоритетом, следующим после наивысшего, осуществляется на этапе S485, и процесс возвращается к этапу S470, показанному на фиг. 4, как рассмотрено выше.

[0052] Если корректирующих действий больше не осталось (этап S483: Нет), преобразователь 220 мощности отключается на этапе S486, для устранения мерцания света, излучаемого твердотельной осветительной нагрузкой 240, или другого неблагоприятного влияния неправильной работы. Затем процесс возвращается к этапу S470, показанному на фиг. 4, где процесс мониторинга может повторяться, несмотря на отключение преобразователя 220 мощности. Хотя это не показано на фиг. 4 и 5, в различных вариантах осуществления, преобразователь 220 мощности может снова включаться, если последующие сравнения между уровнями текущего и предыдущего полупериодов указывают, что разность ΔDim падает ниже порога ΔThreshold, что может происходить в ответ на дополнительные регулировки до уровня уменьшения силы света, например, путем манипуляции ползунком 204a.

[0053] В различных вариантах осуществления, при каждом включении питания осветительной системы 200, преобразователь 220 мощности включается, и ни одного корректирующего действия не готово к применению. Другими словами, любое корректирующее действие, которое могло быть активировано в предыдущем сеансе работы осветительной системы 200, прерывается при отключении осветительной системы 200. Аналогично, любое определение, что мерцание невозможно исправить с использованием доступных корректирующих действий, приводящее к отключению преобразователя 220 мощности, не переносится на последующие сеансы работы осветительной системы 200. Конечно, в альтернативных вариантах осуществления, корректирующие действия и/или определения для отключения преобразователя 220 мощности могут переноситься или иначе учитываться в отношении последующих сеансов работы, без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, если обнаружено, что конкретное корректирующее действие позволяет адекватно решить проблему мерцания света, излучаемого твердотельной осветительной нагрузкой 240, ранжирование по приоритету доступных корректирующих действий можно переупорядочить таким образом, чтобы успешное корректирующее действие имело наивысший приоритет.

[0054] Кроме того, на фиг. 4 представлен вариант осуществления, в котором процесс осуществляется непрерывно в ходе работы осветительной системы 200. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, процесс, показанный на фиг. 4, может осуществляться только в течение начального периода запуска, в течение которого разность ΔDim между уровнем текущего полупериода и уровнем предыдущего полупериода определяется и сравнивается с пороговой разностью ΔThreshold, на основании зарегистрированных значений фазового угла. Если корректирующие действия установлены и осуществлены в ответ на сравнение (т.е. формы волны входного сигнала напряжения сети симметричны), то процесс заканчивается, и осветительная система 200 работает в ответ на светорегулятор 204 без дополнительного анализа разности ΔDim между уровнями текущего и предыдущего полупериодов. Аналогично, в случае идентификации и успешного осуществления корректирующего действия (т.е. в ответ на формы волны входного сигнала напряжения сети, являющиеся асимметричными), процесс заканчивается, и осветительная система 200 работает в ответ на светорегулятор 204 с использованием корректирующего действия без дополнительного анализа разности ΔDim между уровнями текущего и предыдущего полупериодов. Таким образом, корректирующее действие, например, включение резистивной цепи делителя напряжения, осуществляется для решения проблемы в течение оставшейся части сеанса работы без затраты дополнительной вычислительной мощности на проведение дополнительных проверок.

[0055] На фиг. 6 показана принципиальная схема, демонстрирующая схему управления для осветительной системы с возможностью уменьшения силы света, включающей в себя цепь регистрации фазового угла, преобразователь мощности и твердотельный осветительный прибор, согласно иллюстративному варианту осуществления. Общие компоненты, показанные на фиг. 6, аналогичны показанным на фиг. 2, хотя дополнительные подробности обеспечены в отношении различных иллюстративных компонентов, в соответствии с иллюстративной конфигурацией. Конечно, можно реализовать другие конфигурации без отклонения от объема принципов настоящего изобретения.

[0056] Согласно фиг. 6, схема 600 управления включает в себя выпрямительную цепь 605 и цепь 610 регистрации фазового угла (пунктирный прямоугольник). Как рассмотрено выше в отношении выпрямительной цепи 205, выпрямительная цепь 605 подключена к светорегулятору, подключенному между выпрямительной цепью 605 и сетевым источником напряжения для приема невыпрямленного напряжения (подвергнутого обработке уменьшения силы света), указанного подвергнутыми обработке уменьшения силы света входами «под напряжением» и «нейтраль». В описанной конфигурации, выпрямительная цепь 605 включает в себя четыре диода D601-D604, подключенные между узлом N2 выпрямленного напряжения и землей. Узел N2 выпрямленного напряжения принимает выпрямленное напряжение Urect, и подключен к земле через входной фильтрующий конденсатор C615, подключенный параллельно к выпрямительной цепи 605.

[0057] Цепь 610 регистрации фазового угла осуществляет процесс регистрации фазового угла на основании выпрямленного напряжения Urect. Фазовый угол, соответствующий уровню уменьшения силы света, установленному светорегулятором, регистрируется на основании степени отсечки фазы, присутствующего в форме волны сигнала выпрямленного напряжения Urect. Преобразователь 620 мощности управляет работой светодиодной нагрузки 640, которая включает в себя иллюстративные СИД 641 и 642 соединенные последовательно, на основании выпрямленного напряжения Urect (среднеквадратического входного напряжения) и, в различных вариантах осуществления, сигнала управления мощностью, выдаваемого цепью 610 регистрации фазового угла по линии 629 управления. Это позволяет цепи 610 регистрации фазового угла регулировать мощность, подаваемую из преобразователя 620 мощности на светодиодную нагрузку 640. Сигнал управления мощностью может представлять собой, например, сигнал ШИМ или другой цифровой сигнал. В различных вариантах осуществления, преобразователь 620 мощности работает в разомкнутом цикле или в режиме подачи в прямом направлении, как описано, например, в патенте США № 7,256,554, выданном Lys, который включен сюда посредством ссылки.

[0058] В описанном иллюстративном варианте осуществления, цепь 610 регистрации фазового угла включает в себя микроконтроллер 615, который использует формы волны сигнала выпрямленного напряжения Urect для определения фазового угла. Микроконтроллер 615 включает в себя цифровой вход 618, подключенный между первым диодом D611 и вторым диодом D612. Анод первого диода D611 подключен к цифровому входу 618, и катод подключен к источнику Vcc напряжения, и анод второго диода D612 подключен к земле, и катод подключен к цифровому входу 618. Микроконтроллер 615 также включает в себя цифровой выход 619.

[0059] В различных вариантах осуществления, микроконтроллер 615 может представлять собой, например, PIC12F683, производства Microchip Technology, Inc., и преобразователь 620 мощности может представлять собой L6562, производства ST Microelectronics, хотя другие типы микроконтроллеров, преобразователей мощности или других процессоров и/или контроллеров могут быть включены без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, функциональные возможности микроконтроллера 615 можно реализовать посредством одного или более процессоров и/или контроллеров, подключенных для приема цифрового входного сигнала между первым и вторым диодами D611 и D612, как рассмотрено выше, которые можно программировать с использованием программного обеспечения или программно-аппаратного обеспечения (например, хранящегося в памяти) для осуществления различных описанных здесь функций, или можно реализовать в виде комбинации специализированного оборудования для осуществления некоторых функций и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и соответствующих схем) для осуществления других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть реализованы в различных вариантах осуществления, включают в себя, но без ограничения, традиционные микропроцессоры, микроконтроллеры, ASIC и FPGA, как рассмотрено выше.

[0060] Цепь 610 регистрации фазового угла дополнительно включает в себя различные пассивные электронные компоненты, например, первый и второй конденсаторы C613 и C614, и сопротивление, указанное иллюстративными первым и вторым резисторами R611 и R612. Первый конденсатор C613 подключен между цифровым входом 618 микроконтроллера 615 и узлом N1 регистрации. Второй конденсатор C614 подключен между узлом N1 регистрации и землей. Первый и второй резисторы R611 и R612 подключены последовательно между узлом N2 выпрямленного напряжения и узлом N1 регистрации. В представленном варианте осуществления, первый конденсатор C613 может иметь номинал около 560 пФ, и второй конденсатор C614 может иметь номинал, например, около 10 пФ. Кроме того, первый резистор R611 может иметь номинал около 1 МОм и второй резистор R612 может иметь номинал, например, около 1 МОм. Однако соответствующие номиналы первого и второго конденсаторов C613 и C614, и первого и второго резисторов R611 и R612 можно варьировать для обеспечения уникальных достоинств для любой конкретной ситуации или для удовлетворения требований к конструкции, зависящих от конкретного применения различных реализаций, что очевидно специалисту в данной области техники.

[0061] Выпрямленное напряжение Urect является напряжением переменного тока, подаваемым на цифровой вход 618 микроконтроллера 615. Первый резистор R611 и второй резистор R612 ограничивают ток, текущий в цифровой вход 618. Когда форма волны сигнала выпрямленного напряжения Urect повышается, первый конденсатор C613 заряжается на переднем фронте через первый и второй резисторы R611 и R612. Первый диод D611 фиксирует цифровой вход 618 на один перепад на диоде выше источника Vcc напряжения, например, пока первый конденсатор C613 заряжается. Первый конденсатор C613 остается заряженным, пока форма волны сигнала не достигнет нуля. На заднем фронте формы волны сигнала выпрямленного напряжения Urect, первый конденсатор C613 разряжается через второй конденсатор C614, и цифровой вход 618 фиксируется вторым диодом D612 на один перепад на диоде ниже земли. При использовании светорегулятора с отсечкой фазы по заднему фронту, задний фронт формы волны сигнала соответствует началу обрезанной части формы волны. Первый конденсатор C613 остается разряженным, пока форма волны сигнала равна нулю. Соответственно, результирующий цифровой импульс логического уровня на цифровом входе 618 ведет себя в полном соответствии с движением обрезанного выпрямленного напряжения Urect, примеры которого показаны на фиг. 7A-7C.

[0062] В частности, фиг. 7A-7C демонстрируют формы волны дискрет и соответствующие цифровые импульсы на цифровом входе 618, согласно иллюстративным вариантам осуществления. Верхние формы волны на каждой фигуре изображают обрезанное выпрямленное напряжение Urect, где степень обрезания отражает уровень уменьшения силы света. Например, формы волны могут изображать часть полного пика 170 В (или 340 В для ЕС) выпрямленной синусоидальной волны, получаемой на выходе светорегулятора. Нижние прямоугольные формы волны изображают соответствующие цифровые импульсы, наблюдаемые на цифровом входе 618 микроконтроллера 615. Заметим, что длина каждого цифрового импульса соответствует обрезанной форме волны и, таким образом, равна времени включения светорегулятора (например, времени, в течение которого внутренний переключатель светорегулятора находится в состоянии включения). Принимая цифровые импульсы через цифровой вход 618, микроконтроллер 615 может определять уровень, на который установлен светорегулятор.

[0063] На фиг. 7A показаны формы волны дискрет выпрямленного напряжения Urect и соответствующие цифровые импульсы, когда светорегулятор установлен вблизи своей максимальной настройки, указанной верхней позицией ползунка светорегулятора, показанной рядом с формами волны. На Фиг. 7B показаны формы волны дискрет выпрямленного напряжения Urect и соответствующие цифровые импульсы, когда светорегулятор установлен на средней настройке, указанной средней позицией ползунка светорегулятора, показанной рядом с формами волны. На Фиг. 7C показаны формы волны дискрет выпрямленного напряжения Urect и соответствующие цифровые импульсы, когда светорегулятор установлен вблизи своей минимальной настройки, указанной нижней позицией ползунка светорегулятора, показанной рядом с формами волны.

[0064] На фиг. 8 показана блок-схема последовательности операций, демонстрирующая процесс регистрации фазового угла светорегулятора, согласно иллюстративному варианту осуществления. Процесс можно реализовать посредством программно-аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения, выполняемого микроконтроллером 615, показанным на фиг. 6, или, в более общем случае, процессором или контроллером, например, цепью 210 регистрации фазового угла, показанной, например, на фиг. 2.

[0065] На этапе S821, показанном на фиг. 8, передний фронт цифрового импульса входного сигнала (например, указанный передними фронтами нижних форм волны на фиг. 7A-7C) регистрируется, например, первоначальной зарядкой первого конденсатора C613. Дискретизация на цифровом входе 618 микроконтроллера 615, например, начинается на этапе S822. В представленном варианте осуществления, сигнал дискретизируют цифровым образом в течение заранее определенного времени, чуть меньшего полупериода питающей сети. Каждый раз при дискретизации сигнала, на этапе S823 производится определение, имеет ли дискрет высокий уровень (например, цифровая "1") или низкий уровень (например, цифровой "0"). В представленном варианте осуществления, на этапе S823 производится сравнение для определения, является ли дискрет цифровой "1". Когда дискрет является цифровой "1" (блок S823: Да), счетчик увеличивает отсчет на этапе S824, и когда дискрет не является цифровой "1" (блок S823: Нет), на этапе S825 вводится малая задержка. Задержка вводится так, чтобы количество периодов тактового сигнала (например, микроконтроллера 615) было одинаковым вне зависимости от того, определен ли дискрет как цифровая "1" или цифровой "0".

[0066] На этапе S826, производится определение, весь ли полупериод питающей сети был дискретизирован. Если полупериод питающей сети не полон (этап S826: Нет), процесс возвращается к этапу S822 для повторной дискретизации сигнала на цифровом входе 618. Если полупериод питающей сети полон (этап S826: Да), дискретизация останавливается, и значение счетчика, накопленное на этапе S824, идентифицируется как текущее значение фазового угла на этапе S827, и счетчик обнуляется. Значение счетчика может храниться в памяти, примеры которой рассмотрены выше. Затем микроконтроллер 615 может ожидать следующего переднего фронта, чтобы снова начать дискретизацию. Например, можно предположить, что микроконтроллер 615 берет 255 дискреты в течение полупериода питающей сети. Когда фазовый угол светорегулятора установлен с помощью ползунка вблизи верхней границы его диапазона (например, как показано на фиг. 7A), счетчик будет увеличиваться до около 255 на этапе S824, показанном на фиг. 8. Когда фазовый угол светорегулятора установлен с помощью ползунка вблизи нижней границы его диапазона (например, как показано на фиг. 7C), счетчик будет увеличиваться только до около 10 или 20 на этапе S824. Когда фазовый угол светорегулятора установлен где-то посередине его диапазона (например, как показано на фиг. 7B), счетчик будет увеличиваться до около 128 на этапе S824. Таким образом, значение счетчика дает микроконтроллеру 615 точное указание уровня, на который установлен светорегулятор, или фазового угла светорегулятора. В различных вариантах осуществления, значение фазового угла может вычисляться, например, микроконтроллером 615, с использованием заранее определенной функции значения счетчика, причем функция может варьироваться для обеспечения уникальных преимуществ для любой конкретной ситуации или для удовлетворения требований к конструкции, зависящих от конкретного применения различных реализаций, что очевидно специалисту в данной области техники.

[0067] Возвращаясь к фиг. 6, микроконтроллер 615 также может быть сконфигурирован для обнаружения неправильной работы светорегулятора (не показан) и/или преобразователя 620 мощности, в результате чего светодиодная нагрузка 640 излучает мерцающий свет, и для идентификации и реализации корректирующего действия, как рассмотрено выше со ссылкой на фиг. 4 и 5. В показанном примере, схема 600 управления включает в себя иллюстративную резистивную цепь 650 делителя напряжения, которая, в целях объяснения, предположительно совершает корректирующее действие с наивысшим приоритетом. Резистивная цепь 650 делителя напряжения включает в себя резистор 652, последовательно соединенный с переключателем, изображенным в виде транзистора 651. Транзистор 651 показан в виде полевого транзистора (FET), например, полевого транзистора со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET) или полевого транзистора на основе арсенида галлия (GaAs FET), хотя специалист в данной области техники может использовать другие типы FET и/или другие типы транзисторов, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0068] Затвор транзистора 651 подключен к микроконтроллеру 615 через линию 659 управления. Таким образом, микроконтроллер 615 способен избирательно отпирать транзистор 651 для включения резистивной цепи 650 делителя напряжения (например, в соответствии с этапом S482, показанным на фиг. 5) и запирать транзистор 651 для выключения резистивной цепи 650 делителя напряжения, например, для осуществления корректирующего действия с приоритетом, следующим после наивысшего (например, в соответствии с этапом S485, показанным на фиг. 5). При отпирании транзистора 651, сопротивление резистора R652 подключается параллельно к светодиодной нагрузке 640 для увеличения потребления тока и для увеличения нагрузки светорегулятора. Кроме того, как рассмотрено выше, когда корректирующее(ие) действие(я), включающие в себя реализацию резистивной цепи 650 делителя напряжения, не достигают успеха, микроконтроллер 615 может быть сконфигурирован для отключения преобразователя 620 мощности, например, по линии 629 управления. Кроме того, микроконтроллер 615 может быть сконфигурирован для выполнения одного или более дополнительных алгоритмов управления для динамической регулировки рабочей точки преобразователя 620 мощности на основании, по меньшей мере, частично, зарегистрированных фазовых углов, с использованием сигнала управления мощностью по линии 629 управления.

[0069] В общем случае, предполагается, что несовместимость между возбудителями (например, преобразователями мощности) и светорегуляторами с отсечкой фазы не приводит к возникновению мерцания света, излучаемого твердотельным осветительным прибором. Согласно различным вариантам осуществления, процесс обнаруживает неправильную работу, пытается скорректировать ее и отключает световой выход твердотельного осветительного прибора (например, путем отключения преобразователя мощности), если предпринятые попытки не привели к коррекции неправильной работы. Соответственно, мерцание можно устранить, и преобразователь мощности способен работать с различными светорегуляторами, не ограничиваясь возможной несовместимостью.

[0070] В различных вариантах осуществления, функциональные возможности цепи 210 регистрации фазового угла и/или микроконтроллера 615 можно, например, реализовать посредством одной или более схем обработки, образованных любой комбинацией аппаратной, программно-аппаратной или программной архитектур, и может включать в себя собственную память (например, энергонезависимую память) для хранения исполнимого программного обеспечения/исполнимого программно-аппаратного кода, позволяющего осуществлять различные функции. Например, функциональные возможности можно реализовать с использованием ASIC, FPGA и пр.

[0071] Обнаружение и коррекцию неправильной работы светорегулятора, например, указанной асимметричными положительными и отрицательными полупериодами входных сигналов напряжения сети, можно использовать с любым понижающим преобразователем мощности с твердотельной (например, светодиодной) осветительной нагрузкой по желанию для устранения мерцания света или, иначе, для повышения совместимости с различными светорегуляторами с отсечкой фазы. Цепь регистрации фазового угла, согласно различным вариантам осуществления, можно реализовать в различных светодиодных источниках света. Кроме того, ее можно использовать как строительный блок "интеллектуальных" усовершенствований различных изделий, чтобы сделать их более приспособленными к уменьшению силы света.

[0072] Хотя здесь были описаны и проиллюстрированы множественные варианты осуществления изобретения, специалисты в данной области техники могут предложить различные другие средства и/или структуры для осуществления функции и/или получения результатов и/или одного или более из описанных здесь преимуществ, и каждая из подобных вариаций и/или модификаций соответствует объему описанных здесь вариантов осуществления изобретения. В более общем случае, специалистам в данной области техники очевидно, что все описанные здесь параметры, размеры, материалы и конфигурации приведены в порядке иллюстрации, и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, где используются принципы изобретения.

[0073] Специалисты в данной области техники смогут понять или установить с использованием не более чем стандартной экспериментальной работы, многие эквиваленты конкретным описанным здесь вариантам осуществления изобретения. Таким образом, следует понимать, что вышеизложенные варианты осуществления представлены исключительно в порядке примера, и что, в объеме нижеследующей формулы изобретения и ее эквивалентов, варианты осуществления изобретения можно применять на практике иначе, чем конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления изобретения настоящего раскрытия относятся к каждому отдельному описанному здесь признаку, системе, изделию, материалу, комплекту и/или способу. Кроме того, любая комбинация 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 настоящего раскрытия изобретения.

[0074] Все определения, указанные и используемые в настоящем документе, должны быть понятны при использовании определений в словаре, определений в документах, включенных в состав настоящего документа посредством ссылки, и/или обычных значений определенных терминов.

[0075] Наименования элементов в единственном числе, используемые здесь в описании изобретения и в формуле изобретения, если явно не указано обратное, следует понимать в смысле "по меньшей мере, один". Используемое здесь в описании изобретения и в формуле изобретения выражение "по меньшей мере, один", в отношении списка из одного или более элементов, следует понимать в смысле, по меньшей мере, один элемент, выбранный из любых одного или более элементов в списке элементов, но не обязательно включающих в себя, по меньшей мере, один из всех и каждого элемента, конкретно перечисленных в списке элементов и не исключающих никакие комбинации элементов в списке элементов. Это определение также допускает, что, в необязательном порядке, могут присутствовать элементы, отличные от элементов, конкретно идентифицированных в списке элементов, к которому относится выражение "по меньшей мере, один", связанные или не связанные с конкретно идентифицированными элементами. Таким образом, в порядке неограничительного примера, "по меньшей мере, один из A и B" (или, эквивалентно, "по меньшей мере, один из A или B", или, эквивалентно "по меньшей мере, один из A и/или B") может относиться, в одном варианте осуществления, к, по меньшей мере, одному, в необязательном порядке включая более одного, A, в отсутствие B (и, в необязательном порядке включая элементы, отличные от B); в другом варианте осуществления, к, по меньшей мере, одному, в необязательном порядке включая более одного, B, в отсутствие A (и, в необязательном порядке включая элементы, отличные от A); в еще одном варианте осуществления, к, по меньшей мере, одному, в необязательном порядке включая более одного, A, и, по меньшей мере, одному, в необязательном порядке включая более одного, B (и, в необязательном порядке включая другие элементы); и т.д.

[0076] Также следует понимать, что, если явно не указано обратное, в любых заявленных здесь способах, которые включают в себя более одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа не обязан ограничиваться порядком, в которых этапы или действия способа упомянуты. Кроме того, любые ссылочные позиции или другие символы, заключенные в скобках, присутствующие в формуле изобретения, предоставлены исключительно для удобства и не призваны каким-либо образом ограничивать формулу изобретения.

[0077] В формуле изобретения, а также в вышеприведенном описании изобретения, все переходные выражения, например "содержащий", "включающий в себя", "несущий", "имеющий", "предусматривающий", "заключающий в себе", "образованный" и пр. следует понимать в неограничительном смысле, т.е. в смысле «включающий в себя, но без ограничения». Только переходные выражения "состоящий из" и "состоящий, по существу, из" должны быть ограничительными или частично ограничительными переходными выражениями, соответственно.

Изобретение относится к устройствам освещения и управлению работой устройств освещения. Техническим результатом является коррекция неправильной работы и/или отключения питания твердотельной осветительной нагрузки для устранения нежелательных эффектов, например мерцания света. Результат достигается тем, что регистрируют первое и второе значения фазового угла светорегулятора, подключенного к преобразователю мощности, возбуждающему твердотельную осветительную нагрузку, причем первое и второе значения соответствуют последовательным полупериодам входного сигнала напряжения сети, и определяют разность между первым и вторым значениями. Когда разность превышает пороговую разность, указывая асимметричные формы волны входного сигнала напряжения сети, осуществляется выбранное корректирующее действие. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ обнаружения и коррекции неправильной работы осветительной системы, включающей в себя твердотельную осветительную нагрузку, причем способ содержит этапы, на которых
определяют первое и второе значения фазового угла светорегулятора, подключенного к преобразователю мощности, возбуждающему твердотельную осветительную нагрузку, причем первое и второе значения соответствуют последовательным полупериодам входного сигнала напряжения сети,
определяют разность между первым и вторым значениями и
осуществляют выбранное корректирующее действие, когда разность превышает пороговую разность, указывая асимметричные формы волны входного сигнала напряжения сети.

2. Способ по п. 1, в котором на этапе осуществления выбранного первого корректирующего действия:
определяют, активно ли уже корректирующее действие, и
осуществляют корректирующее действие с наивысшим приоритетом в качестве выбранного корректирующего действия, когда определено, что ни одно корректирующее действие еще не активно.

3. Способ по п. 2, в котором на этапе осуществления выбранного корректирующего действия дополнительно
определяют, доступно ли по меньшей мере одно другое корректирующее действие, когда определено, что корректирующее действие уже активно.

4. Способ по п. 3, в котором на этапе осуществления выбранного корректирующего действия дополнительно
осуществляют корректирующее действие со следующим наивысшим приоритетом в качестве выбранного корректирующего действия, когда определено, что доступно по меньшей мере одно другое корректирующее действие.

5. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором
отключают преобразователь мощности, когда определено, что по меньшей мере одно другое корректирующее действие недоступно.

6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий этапы, на которых:
определяют третье и четвертое значения фазового угла светорегулятора, причем третье и четвертое значения соответствуют последовательным полупериодам входного сигнала напряжения сети,
определяют разность между третьим и четвертым значениями и
активируют преобразователь мощности, когда определено, что разность между третьим и четвертым значениями меньше пороговой разности, указывая симметричные формы волны входного сигнала напряжения сети.

7. Способ по п. 1, в котором на этапе определения первого и второго значений фазового угла:
дискретизируют на цифровые импульсы, соответствующие формам волны входного сигнала напряжения сети, и
определяют длины полученных при дискретизации цифровых импульсов, причем длины соответствуют уровню уменьшения силы света светорегулятора.

8. Способ по п. 1, в котором корректирующее действие содержит включение резистивной цепи делителя напряжения параллельно с твердотельной осветительной нагрузкой.

9. Способ по п. 1, в котором на этапе определения разности между первым и вторым значениями:
сохраняют первое значение как уровень предыдущего полупериода,
сохраняют второе значение как уровень текущего полупериода и
вычитают сохраненные уровень текущего полупериода и уровень предыдущего полупериода.

10. Способ по п. 1, в котором осуществление выбранного корректирующего действия, когда разность превышает пороговую разность, устраняет мерцание света, выданного твердотельной осветительной нагрузкой.

11. Система для управления мощностью, подаваемой на твердотельную осветительную нагрузку, причем система содержит:
светорегулятор, подключенный к сетевому источнику напряжения и сконфигурированный для регулируемого уменьшения светового выхода твердотельной осветительной нагрузки,
преобразователь мощности, сконфигурированный для возбуждения твердотельной осветительной нагрузки в ответ на выпрямленный входной сигнал напряжения, поступающий из сетевого источника напряжения, и
цепь регистрации фазового угла, сконфигурированную для регистрации фазового угла светорегулятора, имеющего последовательные полупериоды входного сигнала напряжения, для определения разности между последовательными полупериодами и для осуществления корректирующего действия, когда разность превышает пороговую разность, указывая асимметричные формы волны входного сигнала напряжения.

12. Система по п. 11, в которой преобразователь мощности работает в разомкнутом цикле или в режиме подачи в прямом направлении.

13. Система по п. 11, в которой цепь регистрации фазового угла регистрирует фазовый угол путем дискретизации на цифровые импульсы, соответствующие формам волны входного сигнала напряжения, и измерения последовательных полупериодов на основании длин полученных при дискретизации цифровых импульсов.

14. Система по п. 13, в которой цепь регистрации фазового угла определяет разность между последовательными полупериодами путем вычитания длин полученных при дискретизации цифровых импульсов, соответствующих последовательным полупериодам соответственно.

15. Система по п. 11, в которой цепь регистрации фазового угла содержит:
процессор, имеющий цифровой вход,
первый диод, подключенный между цифровым входом и источником напряжения,
второй диод, подключенный между цифровым входом и землей,
первый конденсатор, подключенный между цифровым входом и узлом регистрации,
второй конденсатор, подключенный между узлом регистрации и землей, и
сопротивление, подключенное между узлом регистрации и узлом выпрямленного напряжения, которое принимает выпрямленное входное напряжение,
причем процессор сконфигурирован для дискретизации на цифровые импульсы, соответствующие формам волны входного сигнала напряжения, на цифровом входе и для измерения последовательных полупериодов на основании длин полученных при дискретизации цифровых импульсов.

16. Система по п. 11, в которой цепь регистрации фазового угла дополнительно сконфигурирована для выбора корректирующего действия, имеющего наивысший приоритет.

17. Система по п. 16, в которой цепь регистрации фазового угла дополнительно сконфигурирована для отключения преобразователя мощности, когда выбранное корректирующее действие осуществляется, но разность между последовательными полупериодами продолжает превышать пороговую разность.

18. Способ устранения мерцания из света, выданного светодиодным (СИД) источником света, возбуждаемым преобразователем мощности в ответ на светорегулятор с отсечкой фазы, причем способ содержит этапы, на которых:
регистрируют фазовый угол светорегулятора путем измерения полупериодов входного сигнала напряжения,
сравнивают последовательные полупериоды для определения разности полупериодов,
сравнивают разность полупериодов с заранее определенной пороговой разностью, причем то, что разность полупериодов меньше пороговой разности, указывает, что формы волны входного сигнала напряжения симметричны, и то, что разность полупериодов больше пороговой разности, указывает, что формы волны входного сигнала напряжения асимметричны, и
осуществляют корректирующее действие, когда разность полупериодов превышает пороговую разность.

19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этапы, на которых:
сравнивают разности полупериодов с заранее определенной пороговой разностью после осуществления корректирующего действия и
осуществляют другое корректирующее действие, когда разность полупериодов превышает пороговую разность, и другое корректирующее действие доступно для осуществления.

20. Способ по п. 19, дополнительно содержащий этап, на котором
отключают преобразователь мощности, когда разность полупериодов превышает пороговую разность, и другое корректирующее действие недоступно для осуществления.