УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ НАГРУЗКИ, В ЧАСТНОСТИ БЛОКА СИД Российский патент 2016 года по МПК H05B33/08 H05B37/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству возбуждения и соответствующему способу возбуждения для возбуждения блока СИД, содержащего один или более СИД. Кроме того, настоящее изобретение относится к световому устройству. Настоящее изобретение дополнительно относится к устройству возбуждения, содержащему модулятор для модуляции выходного сигнала блока СИД.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области устройств возбуждения СИД для автономного применения требуются решения для достижения, среди прочего, высокого коэффициента полезного действия (КПД), высокой плотности мощности, длительного срока эксплуатации, высокого коэффициента мощности или низкой стоимости. Блоки СИД, известные из уровня техники, обычно выполнены с возможностью подсоединения к источнику постоянного напряжения. Блок СИД, включающий в себя схему возбуждения, выполненную с возможностью подсоединения к источнику постоянного напряжения, известен, например, из JP 5136461A. В частности, СИД и схемы возбуждения должны иметь возможность подсоединения к входу электрической сети и преобразования энергии электрической сети по форме, которая требуется для СИД при сохранении соответствия с настоящими и будущими правилами эксплуатации электрических сетей. Это имеет решающее значение для обеспечения высокого КПД СИД даже в случае, если напряжение питания входа электрической сети имеет отклонение вплоть до ±10%.

Выпрямительный мост обычно используется для подсоединения СИД к входу электрической сети для получения постоянного напряжения, которое необходимо для возбуждения блока СИД. Выпрямленное напряжение обычно содержит переменную составляющую, и КПД, как правило, значительно снижается в случае отклонений входного напряжения. В WO 2004/0038610 описан возбудитель СИД, который можно подключить к напряжению электрической сети без преобразования напряжения. Известное устройство выполнено со средством ограничения тока, которое делает ток СИД и, соответственно, световой выход СИД менее зависимыми от отклонений напряжения электрической сети.

Кроме того, в области СИД известна модуляция светового выхода лампы и внедрение информации в световое излучение невидимым для пользователя способом. Это модулированное световое излучение позволяет передавать данные в приемник, расположенный под или вблизи соответствующей лампы. Способ модуляции световых сигналов подробно описан в WO 2009/010909.

Схемы возбуждения для модуляции светового выхода являются обычно сложными и включают в себя большое количество компонентов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить устройство возбуждения, которое выполнено с возможностью подсоединения блока СИД к входу электрической сети, которая имеет повышенный КПД, и которое снабжено улучшенным и упрощенным модулятором для модуляции светового выхода блока СИД. Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить соответствующий способ и световое устройство.

Согласно аспекту настоящего изобретения устройство возбуждения предусмотрено для возбуждения блока СИД, включающего один или более СИД, при этом устройство возбуждения содержит:

- входной блок питания для получения входного напряжения от внешнего источника питания и для обеспечения выпрямленного питающего напряжения,

- управляемый резистор для обеспечения тока нагрузки для питания нагрузки,

- частотный фильтр, соединенный с входным блоком питания для подачи напряжения на нагрузку,

причем частотный фильтр частично соединен параллельно нагрузке и подсоединен к управляемому резистору для подачи, по существу, постоянной электрической мощности на нагрузку, и

- модулятор, соединенный последовательно с блоком СИД для модуляции тока возбуждения и для модуляции излученного светового выхода,

причем, по существу, постоянное напряжение прикладывается к блоку СИД и модулятору посредством частотного фильтра.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения выполнен соответствующий способ возбуждения.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения выполнено устройство возбуждения, содержащее модулятор, который соединен последовательно с блоком СИД тока возбуждения, возбуждающего блок СИД, и для модуляции светового выхода, излученного из блока СИД, причем модулятор включает в себя резистор и управляемый переключатель, соединенный параллельно друг другу для обеспечения, по меньшей мере, двух различных уровней тока возбуждения.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения выполнено световое устройство, содержащее световую сборку один или более световых блоков, в частности блок СИД, содержащий один или более СИД, и устройство возбуждения для возбуждения упомянутой световой сборки так, как это предусмотрено согласно настоящему изобретению.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ возбуждения и заявленное световое устройство имеют аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, как и заявленное устройство возбуждения и так, как это определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на идее обеспечения схемы возбуждения, с помощью которой, по существу, постоянная электрическая мощность прикладывается к нагрузке за счет подачи постоянной составляющей тока (составляющей постоянного напряжения или постоянного тока) в нагрузку, в частности в блок СИД, и в которой переменная составляющая выпрямленного напряжения отсекается посредством частотного фильтра и управляемого резистора. Это достигается за счет получения напряжения, близкого к постоянному, из выпрямленного напряжения посредством частотного фильтра, где переменная составляющая выпрямленного напряжения прикладывается к управляемому резистору, который управляется посредством частотного фильтра. Таким образом, переменная составляющая не прикладывается к нагрузке. В частности, не прикладывается к блоку СИД. Таким образом, электрическая мощность, прикладываемая к нагрузке, в частности к блоку СИД, не содержит значительных переменных составляющих, которые приводят к снижению КПД и нежелательным переменным составляющим в световом выходе (мерцанию). Эта схема возбуждения позволяет снизить потери на возбуждение и увеличить КПД системы по сравнению с известными решениями уровня техники. Кроме того, она автоматически адаптирует мощность СИД даже при изменении входного напряжения. Согласно настоящему изобретению частотный фильтр частично соединен параллельно нагрузке, то есть, по меньшей мере, один компонент частотного фильтра соединен параллельно нагрузке, где напряжение, подаваемое с помощью компонента частотного фильтра, падает, по меньшей мере, частично параллельно нагрузке и, если это применимо, частично параллельно дополнительным устройствам, присоединенным последовательно к нагрузке.

Второй аспект настоящего изобретения относится к устройству возбуждения, содержащему модулятор для модуляции тока возбуждения и для модуляции светового выхода, излучаемого из блока СИД. Этот модулятор можно использовать совместно с устройством возбуждения согласно первому аспекту настоящего изобретения. Кроме того, устройство возбуждения согласно первому аспекту настоящего изобретения и устройство возбуждения, содержащее модулятор, согласно второму аспекту настоящего изобретения можно использовать независимо друг от друга в различных схемах. Устройство возбуждения, включающее в себя модулятор, основано на той идее, что световой выход, излученный из блока СИД, соответствует току возбуждения блоков СИД. Модулятор содержит резистор и параллельно ему управляемый переключатель, который управляется, например, с помощью контроллера. Это позволяет получить дешевое и простое решение для обеспечения двух уровней тока возбуждения путем переключения управляемого переключателя. Если переключатель замкнут, ток имеет высокий уровень, в то время как ток имеет низкий уровень, если переключатель разомкнут и ток протекает через резистор. Эта схема возбуждения предоставляет простую возможность для модуляции светового выхода вплоть до мегагерцового диапазона. Таким образом, можно выполнить легкую и простую схему для модуляции тока возбуждения блока СИД.

В варианте осуществления устройства возбуждения частотный фильтр содержит конденсатор, соединенный с управляемым резистором таким образом, чтобы напряжение, падающее на концах конденсатора, по меньшей мере, частично прикладывалось в качестве управляющего напряжения к блоку управления управляемого резистора для возбуждения управляемого резистора. То есть напряжение, по меньшей мере, частично прикладывается к управляющему входу управляемого резистора и при необходимости частично прикладывается к дополнительным устройствам, подсоединенным последовательно к управляющему входу управляемого резистора. Этот вариант осуществления предусматривает подачу тока нагрузки на нагрузку без значительных переменных составляющих и с низкими материально-техническими затратами.

Согласно дополнительному варианту осуществления частотный фильтр соединен с входным блоком питания для получения напряжения, в частности, по существу постоянного напряжения, из выпрямленного питающего напряжения, где напряжение, по меньшей мере, частично прикладывается к последовательно соединенным на стороне управления управляемому резистору и нагрузке. Этот вариант осуществления предоставляет простую возможность прикладывания постоянной мощности к нагрузке с низкими материально-техническими затратами.

В варианте осуществления устройства возбуждения, частотный фильтр представляет собой фильтр нижних частот, содержащий конденсатор и резистор, где резистор соединен с управляемым резистором, в частности подсоединен к входному контакту и управляющему контакту управляемого резистора, где, по существу, постоянное напряжение падает на концах конденсатора, и второе напряжение, включающее в себя переменную составляющую выпрямленного питающего напряжения, падает на концах резистора. Этот вариант осуществления предоставляет простую возможность выполнить частотный фильтр и подать напряжение, близкое к постоянному, на нагрузку и отсечь основные переменные составляющие в выпрямленном напряжении.

Согласно дополнительному варианту осуществления управляющий контакт управляемого резистора подсоединен к узлу между резистором и конденсатором. Это позволяет получить простое решение для возбуждения управляемого резистора посредством частотного фильтра и отсечь основные переменные составляющие в выпрямленном напряжении.

В дополнительном варианте осуществления устройство для ограничения напряжения соединено с управляемым резистором, в частности, для ограничения второго напряжения, падающего на концах резистора. Это устройство для ограничения напряжения, которое предпочтительно выполнено на основе стабилитрона, например, имеющего прямое напряжение 20-30 В, обеспечивает быстрый заряд конденсатора частотного фильтра, когда устройство возбуждения подключено к электрической сети, кроме того, стабилитрон обеспечивает подачу тока нагрузки во время заряда конденсатора частотного фильтра таким образом, чтобы электрическая мощность подавалась в нагрузку очень быстро после подключения к электрической сети. Поэтому можно быстро достигнуть специфического выходного сигнала нагрузки, в частности светового излучения блока СИД.

В предпочтительном варианте осуществления управляемый резистор содержит транзистор. Этот вариант осуществления представляет собой простое решение, позволяющее управляемому резистору подавать ток нагрузки и отсекать переменные составляющие в выпрямленном напряжении. Транзистор можно выполнить на основе биполярного транзистора или MOSFET.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения управляемый резистор содержит каскад на паре Дарлингтона. Эта схема обеспечивает низкое потребление тока на управляющем входе из-за типично высокого коэффициента усиления по току в схеме Дарлингтона. В результате значение резистора частотного фильтра может быть гораздо выше, что уменьшает потери в частотном фильтре.

В дополнительном варианте осуществления, конденсатор соединен параллельно нагрузке, в частности блоку СИД и управляющему входу управляемого резистора. Этот вариант осуществления предоставляет возможность определения точного и стабильного постоянного напряжения, которое будет прикладываться к нагрузке, посредством чего повышается КПД системы.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения резистор соединен параллельно конденсатору для уменьшения напряжения, падающего на концах конденсатора. Это позволяет увеличить падение напряжения на концах управляемого резистора и уменьшить падение напряжения на концах конденсатора. Таким образом, смещение предусматривает напряжение, прикладываемое к управляемому резистору таким образом, чтобы малое падение напряжения питающего напряжения не приводило в результате к падению тока нагрузки.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления нагрузка представляет собой блок СИД, и модулятор соединен последовательно с блоком СИД, где, по существу, постоянное напряжение прикладывается к блоку СИД и к модулятору посредством частотного фильтра для модуляции тока возбуждения и для модуляции излученного светового выхода. Этот вариант осуществления предоставляет возможность модуляции светового выхода и передачи сигналов посредством блока СИД.

В предпочтительном варианте осуществления устройство возбуждения, содержащее модулятор, управляемый переключатель, содержит транзистор, управляемый с помощью блока управления. Этот вариант осуществления предусматривает простое решение для модуляции тока нагрузки и обеспечивает высокую скорость переключения управляемого переключателя.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления модулятор содержит второй управляемый переключатель, управляемый контроллером и соединенный последовательно со вторым резистором, где второй управляемый переключатель соединен параллельно первому управляемому переключателю для обеспечения трех различных уровней тока возбуждения. Этот вариант осуществления предоставляет возможность обеспечения трех различных уровней тока симметрично вблизи постоянного уровня, который не дает видимое мерцание блоков СИД и который не влияет на КПД блока СИД. В альтернативном варианте осуществления более трех параллельных цепей подсоединено к нагрузке для обеспечения более трех различных уровней тока. Следовательно, можно реализовать высокую скорость переключения между уровнями тока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные ниже. На следующих чертежах:

фиг.1 показывает принципиальную схему известной схемы возбуждения для блока СИД, включающую в себя источник тока для модуляции тока нагрузки,

фиг.2 показывает схематичную диаграмму манчестерского кода,

фиг.3 показывает принципиальную схему устройства возбуждения для возбуждения СИД согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,

фиг.4 показывает принципиальную схему устройства возбуждения для модуляции тока нагрузки тока СИД и для модуляции светового выхода,

фиг.5 показывает подробную принципиальную схему варианта осуществления устройства возбуждения по настоящему изобретению,

фиг.6 показывает временную диаграмму тока нагрузки, выпрямленного питающего напряжения и постоянного напряжения устройства согласно фиг.5,

фиг.7 показывает принципиальную схему другого варианта осуществления настоящего изобретения, и

фиг.8 показывает временную диаграмму тока нагрузки, выпрямленного питающего напряжения и постоянного напряжения, выполненную вариантом осуществления, согласно фиг.7.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 схематично показан вариант осуществления известного устройства 10 возбуждения для возбуждения блока СИД. Устройство 10 возбуждения содержит входной блок 14, соединенный с выводами 16 для соединения источника 18 питания - электрической сети. Входной блок 14 соединен параллельно блоку 12 СИД. Блок 12 СИД подсоединен последовательно к блоку 20 модулятора, который содержит программируемый источник 22 тока для модуляции тока I_L нагрузки блока 12 СИД.

Модуляция света согласно этому варианту осуществления предусмотрена для блоков СИД, где световой выход СИД следует достаточно быстро за электрическим током I_L, возбуждаемым источником 22 тока. Источник 22 тока предусматривает в этом конкретном случае манчестерский импульс тока I_L нагрузки, как описано ниже. Блок 12 СИД содержит множество СИД, соединенных последовательно. Эти СИД могут представлять собой СИД, запитываемые низким или высоким напряжением, или последовательно соединенные СИД, где прямое падение напряжения меньше, чем минимальное выпрямленное и сглаженное входное напряжение, подаваемое из электрической сети. Входной блок 14 содержит множество компонентов, включающих в себя конденсаторы, диоды и резисторы. Для того чтобы адаптировать напряжение электрической сети к напряжению СИД без потери мощности, во входном блоке предусмотрен конденсатор С1. Изменение этого конденсатора С1 определяет среднее постоянное напряжение конденсатора С2, которое подается параллельно выходу входного блока 14.

Модулятор 20 содержит программируемый источник 22 тока. Источник 22 тока подсоединен к сопротивлению R4 и сопротивлению R6 для управления током I_L нагрузки блока СИД. Контроллер, подсоединенный к источнику 22 тока, предназначен для переключения последовательного соединения диода D8 и сопротивления R7 на землю или на напряжение питания и для переключения последовательного соединения диода D9 и сопротивления R8 на землю или напряжение питания. Напряжение V_CC питания подается в контроллер и на сопротивление R6, где источник напряжения, обеспечивающий напряжение V_CC питания не показан на фиг.1. Когда происходит переключение одной из этих комбинаций диод-сопротивление на напряжение питания, ток не проходит через эту цепь, хотя если упомянутая комбинация подсоединена к земле, малый дополнительный ток протекает через эту цепь. Таким образом, контроллер может обеспечить три различных уровня тока I_L нагрузки для обеспечения симметричной модуляции вблизи уровня DC тока I_L нагрузки. В случае, если требуется больше разных уровней тока I_L нагрузки и соответствующего излучения света, то в модуляторе 20 необходимо реализовать больше управляющих цепей.

На фиг.2 показаны тактовый сигнал 26, сигнал 28 данных, которые будут передаваться, первый манчестерский код 30 и обратный манчестерский код 32 (согласно IEEE 802.3). Манчестерские коды 30, 32 образуются в результате изменений сигналов вблизи постоянного уровня соответствующего значения, например, напряжения или тока. Сигнал 22 данных преобразуется в манчестерский код, где сигнал данных высокого уровня соответствует изменению манчестерского кода 30 от высокого уровня до низкого уровня, или в обратном манчестерском коде 32 от низкого уровня до высокого уровня. Таким образом, модуляция тока I_L нагрузки реализована с помощью трех различных уровней, где световой сигнал имеет постоянное среднее значение и невидимое мерцание светового выхода производится в случае, если частота модуляции является достаточно высокой.

Первый вариант осуществления устройства 40 возбуждения согласно настоящему изобретению схематично показан на фиг.3. Устройство 40 возбуждения содержит входной блок 14, содержащий выводы 16 для подсоединения к электрической сети 18. Выходной блок 14 предпочтительно содержит выпрямительный мост, такой как известный мостовой или полумостовой выпрямитель для выпрямления переменного входного напряжения V10, подаваемого из источника 18 напряжения - электрической сети, в выпрямленное напряжение V12. Входной блок 14 соединен параллельно частотному фильтру 42 для прикладывания или подачи выпрямленного напряжения V12 на частотный фильтр 42. Согласно этому варианту осуществления частотный фильтр 42 выполнен из конденсатора 44 и резистора 46. Частотный фильтр сконструирован таким образом, чтобы, по существу, постоянное напряжение падало на концах конденсатора 44, и напряжение V16 на фильтре падало на концах резистора 46. Таким образом, выпрямленное напряжение V12 делится, по существу, на постоянное напряжение V14 и фильтрованное напряжение V16 на фильтре. Напряжение V16 на фильтре содержит оставшиеся переменные составляющие (пульсации) выпрямленного напряжения V12. Устройство 40 возбуждения дополнительно содержит управляемый резистор 48, имеющий три электрических контакта 49. Входной контакт 49а управляемого резистора 48 подсоединен к входному блоку 14 питания. Выходной контакт 49b управляемого резистора 48 подсоединен к нагрузке 12. Контакт 49с управления подсоединен к узлу 45 между резистором 46 и конденсатором 44. Управляющая сторона или управляющий вход управляемого резистора 48 выполнен между выходным контактом 49b и контактом 49с управления. Резистор 46 частотного фильтра 42 подсоединен к входному контакту 49а и контакту 49с управления управляемого резистора 48. Управляемый резистор 48 обеспечивает подачу тока I_L нагрузки в блок 12 СИД. Постоянное напряжение V14 прикладывается к блоку 12 СИД и управляющей стороне управляемого резистора 48, соединенного параллельно конденсатору 44. Напряжение V18 на нагрузке падает на концах блока 12 СИД, и управляющее напряжение V20 падает на концах управляющей стороны управляемого резистора 48, где V14=V18+V20. Управляемый резистор 48 возбуждается током I_D возбуждения, который управляется с помощью управляющего напряжения V20.

Из-за параллельного соединения резистора 46 с управляемым резистором 48, оставшиеся переменные компоненты выпрямленного напряжения V12 отсекаются, тогда как ток I_L нагрузки, который подается в блок 12 СИД, является, по существу, постоянным током который зависит от напряжения V18 на нагрузке и сопротивления нагрузки 12. Поскольку, по существу, постоянное напряжение V14 питания, падающее на концах конденсатора 44, подается на блок 12 СИД и управляющую сторону управляемого резистора 48, блок 12 СИД запитывается с помощью, по существу, постоянного напряжения V18 нагрузки и тока I_L нагрузки.

В предпочтительном варианте осуществления устройства 40 возбуждения, диод (не показанный на фиг.3) соединен с прямым смещением параллельно управляющей стороне управляемого резистора 48 для ограничения напряжения V14, которое немного больше, чем V18. Альтернативно диод, например стабилитрон, соединен с обратным смещением параллельно резистору 46 для ограничения напряжения V14.

Управляемый резистор 48 предпочтительно выполнен с помощью транзистора, в котором входной контакт 49а соответствует коллектору или контакту истока, выходной контакт 49b соответствует эмиттеру или контакту стока, и контакт 49с управления соответствует затвору или контакту базы, соответственно. В случае, когда управляемый резистор 48 является биполярным транзистором, с помощью цепи база-эмиттер образуется диод, параллельно управляющей стороне. В случае, когда управляемый резистор представляет собой MOSFET, диод (не показан на фиг.3) предпочтительно соединен параллельно цепи затвор-сток.

Дополнительно альтернативный вариант осуществления устройства 50 возбуждения показан на фиг.4, где идентичные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями, и только отличия будут подробно объяснены.

Входной блок 14 соединен параллельно блоку 12 СИД, который подсоединен последовательно к модулятору 52. Модулятор 52 содержит параллельно соединенный резистор 54 и управляемый переключатель 56, который предпочтительно выполнен на основе транзистора. Управляемый переключатель 56 управляется через управляющий вход 58, который предпочтительно соединен с блоком контроллера. Напряжение V22 модулятора падает на концах модулятора 52.

Ток I_L нагрузки модулируется путем переключения управляемого переключателя 56. Если переключатель замкнут, блок 12 СИД непосредственно подсоединяется к земле, и выпрямленное напряжение V12 питания прикладывается непосредственно к блоку 12 СИД и модулятору 52, где V12=V18+V22. Если управляемый переключатель 56 разомкнут, ток I_L нагрузки проходит через резистор 56 таким образом, чтобы ток 54 нагрузки уменьшался до более низкого уровня. Таким образом, ток 54 нагрузки имеет возможность переключения на два различных уровня путем переключения управляемого переключателя 56. Поскольку световой выход блока 12 СИД соответствует току I_L нагрузки, световой выход можно модулировать путем возбуждения переключателя 56 через управляющий вход 58.

Как показано на фиг.3 и 4, эти два варианта осуществления можно использовать отдельно друг от друга в различных применениях.

На фиг.5 схематично показано устройство 60 возбуждения согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения, на котором идентичные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями, и только отличия будут объяснены подробно. Выпрямленное напряжение V₁₂ питания прикладывается к частотному фильтру 42. Частотный фильтр 42 содержит резистор 46 и конденсатор 44. По существу, постоянное напряжение V14 падает на концах конденсатора 44, и напряжение V16 на фильтре падает на концах резистора 46. Резистор 46 соединен параллельно входному контакту 49а и управляющим контактам 49с управляемого резистора 48, который образован каскадом 48 на паре Дарлингтона. Каскад 48 на паре Дарлингтона содержит первый транзистор 62 и второй транзистор 64, которые соединены друг с другом по схеме Дарлингтона. Напряжение V16 на фильтре, падающее на концах резистора 46, прикладывается к каскаду 48 на паре Дарлингтона и формирует в этом конкретном случае напряжение коллектор-база первого транзистора 62. Управляющее напряжение V20 прикладывается к управляющей стороне или управляющему входу каскада 48 на паре Дарлингтона, и формирует в этом конкретном случае напряжение база-эмиттор каскада на паре Дарлингтона и управляет током I_D возбуждения, который возбуждает каскад 48 на паре Дарлингтона. Каскад 48 на паре Дарлингтона обеспечивает ток I_L нагрузки. Стабилитрон 66 соединен параллельно цепи коллектор-база каскада 48 на паре Дарлингтона для ограничения напряжения V16. Кроме того, стабилитрон 66 выполнен для заряда конденсатора 44 в случае, когда входной блок 14 первоначально подсоединен к электрической сети 18. Важным преимуществом стабилитрона 66 в этой схеме является то, что ток I_L нагрузки повышается быстро после подключения к электрической сети 18 во время заряда конденсатора 44. Следовательно, блок 12 СИД запитывается быстро после подключения устройства 60 возбуждения к электрической сети 18. Кроме того, резистор 68 соединен с контактом 49с управления каскада 48 на паре Дарлингтона для подачи тока I_D возбуждения на контакт 49с управления каскада 48 на паре Дарлингтона исходя из напряжения V14 и для ограничения тока заряда конденсатора 44 фильтра, когда система первоначально подключается к электрической сети 18.

Таким образом, постоянное напряжение V14 является сглаженным представлением минимального выправленного напряжения V12 питания. По существу, постоянное напряжение V14 прикладывается к управляющему входу каскада 48 на паре Дарлингтона, блоку 12 СИД и модулятору 52, где оставшаяся переменная составляющая выправленного напряжения V12 питания отсекается посредством каскада 48 на паре Дарлингтона. По существу, постоянная напряжения V14 прикладывается к управляющему входу, блоку 12 СИД и модулятору 52, где V14=V20+V18+V22. Таким образом, блок 12 СИД запитывается с помощью, по существу, постоянного напряжения V12 нагрузки и тока I_L нагрузки. Напряжение V18 нагрузки и ток I_L нагрузки образуют, по существу, постоянную электрическую мощность, подаваемую в нагрузку 12. Поэтому КПД системы почти не зависит от изменений напряжения V10 электрической сети.

Кроме того, модулятор 52 соединен последовательно с блоком 12 СИД. Напряжение V22 модулятора падает на концах модулятора 52. Модулятор содержит резистор 54 и управляемый переключатель 56, соединенные параллельно друг другу. Модулятор 52 дополнительно содержит второй резистор 70 и второй управляемый переключатель 72, соединенные последовательно друг с другом. Второй резистор 70 и второй переключатель 72 соединены параллельно переключателю 56 и резистору 54. Второй переключатель 72 управляется через управляющий вход 74, предпочтительно соединенный с контроллером.

Модулятор 52 может подавать ток I_L нагрузки с тремя различными уровнями путем переключения переключателя 56, 72. Если второй переключатель 72 замкнут, то ток I_L нагрузки протекает через резистор 54 и второй резистор 70 и обеспечивает средний уровень тока нагрузки. Если переключатели 56, 72 разомкнуты, ток I_L нагрузки протекает через резистор 54, посредством чего получается низкий уровень тока I_L нагрузки. Если переключатель 56 замкнут, ток I_L нагрузки протекает через переключатель 56 на землю, посредством чего получается высокий уровень тока I_L нагрузки. В этом случае, напряжение V22 модулятора имеет более низкий уровень, то есть почти равный нулю. Таким образом, модулятор 52 позволяет обеспечить три различных уровня тока I_L нагрузки. В варианте осуществления устройства 60 возбуждения, модулятор 52 содержит более трех параллельных переключаемых цепей для получения большего количества различных уровней тока. В этом варианте осуществления модулятор 52 позволяет обеспечить многочисленные уровни тока в виде ряда реализованных параллельных цепей.

Таким образом, устройство 60 возбуждения обеспечивает высокий КПД для блока СИД и возможность модуляции светового выхода блока 12 СИД.

На фиг.6 показана временная диаграмма тока I_L нагрузки, постоянного напряжения V14 и выпрямленного напряжения V12 питания, подаваемого устройством 60 возбуждения согласно фиг.5. Ток I_L нагрузки является достаточно постоянным и имеет модулированный участок. Кроме того, ток I_L нагрузки проявляет отрицательные пики или провалы, показанные поз.78. Постоянное напряжение V14 питания проявляет постоянный характер в течение продолжительного времени. Выпрямленное напряжение V12 питания, содержащее переменную составляющую, также показано на фиг.6. В некоторые моменты времени, обозначенные поз.80, выпрямленное напряжение V12 питания равно или падает ниже постоянного напряжения V14. В этот момент времени падение напряжения на концах управляемого резистора 48 находится на своем минимальном уровне. Затем, напряжение V18 на нагрузке на концах блока 12 СИД падает, что приводит в результате к провалу потока. Во избежание отрицательных пиков в токе I_L нагрузки, показанном поз.78, напряжение V16 фильтра необходимо увеличить таким образом, чтобы напряжение V16 фильтра не упало до уровня постоянного напряжения V14 питания или даже ниже этого напряжения V14 питания.

На фиг.7 показан дополнительный вариант осуществления устройства 60 возбуждения, где идентичные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями, и подробно будут объяснены только отличия. В этом варианте осуществления дополнительный резистор 82 соединен с конденсатором 44. Этот резистор 82 уменьшает напряжение V14, падающее на концах конденсатора 44, и увеличивает напряжение V16 фильтра, падающее на концах резистора 46. Таким образом, напряжение V16 фильтра, прикладываемое к каскаду 48 на паре Дарлингтона, повышается и не падает до или ниже постоянного напряжения V14 питания.

На фиг.8 показана временная диаграмма тока I_L нагрузки, постоянного напряжения V14 питания и выпрямленного напряжения V12 питания согласно устройству 60 возбуждения (фиг.7), включающему в себя сопротивление 82. Ток I_L нагрузки содержит модулированный участок 76. Постоянное напряжение V14 питания представляет собой постоянный сигнал, и выпрямленное напряжение V12 питания идентично сигналу, показанному на фиг.6 и имеющему смещение по отношению к постоянному напряжению V14 питания. Таким образом, даже в том случае, если выпрямленное напряжение V12 питания уменьшается в некоторые моменты времени, показанные поз.84, выпрямленное напряжение V16 питания не падает до или ниже постоянного напряжения V14 питания. Таким образом, ток I_L нагрузки является постоянным в течение времени без каких-либо отрицательных пиков и провалов, как показано поз.78 на фиг.6.

Таким образом, устройство 60 возбуждения обеспечивает, по существу, постоянное напряжение V18 нагрузки, прикладываемое к блоку 12 СИД, и постоянный ток I_L нагрузки, протекающий через блоки СИД. Следовательно, КПД блока 12 СИД увеличивается даже в случае изменения напряжения 18 электрической сети. Кроме того, устройство 60 возбуждения обеспечивает возможность модуляции светового выхода путем модуляции тока I_L нагрузки, как показано на фиг.8, посредством модулированного участка 76 тока I_L нагрузки.

Хотя настоящее изобретение было иллюстрировано на чертежах и подробно описано в вышеизложенном описании, такие иллюстрации и описания следует рассматривать как иллюстративные и примерные и неограничивающие, при этом настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть осмыслены и воплощены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения при изучении чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а признаки в единственном числе не исключают их множественности. Единственный элемент или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что некоторые меры перечислены в разных взаимно зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует толковать как ограничивающие объем.

Изобретение относится к устройству (40; 50; 60) возбуждения и соответствующему способу возбуждения для возбуждения нагрузки (12), в частности блока (12) СИД, включающего в себя один или более СИД, причем упомянутое устройство возбуждения содержит входной блок (14) питания для приема входного напряжения (V10) от внешнего источника (18) питания и для обеспечения выпрямленного напряжения (V12) питания, управляемый резистор (48) для подачи тока (I_L) нагрузки для питания нагрузки (12), частотный фильтр (42), соединенный с входным блоком (14) питания для подачи напряжения (V18) на нагрузку (12), в котором частотный фильтр (42) соединен параллельно нагрузке (12) и подсоединен к управляемому резистору (48) для подачи постоянной электрической мощности на нагрузку (12). Устройство содержит модулятор (52), соединенный последовательно с блоком (12) СИД для модуляции тока (I_L) возбуждения и для модуляции излученного светового выхода. Технический результат - упрощение модуляции светового выхода. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство (40; 50; 60) возбуждения для возбуждения блока (12) СИД, включающего в себя один или более СИД, содержащее:
- входной блок (14) питания для получения входного напряжения (V10) от внешнего источника (18) питания и для обеспечения выпрямленного напряжения (V12) питания,
- управляемый резистор (48) для обеспечения тока (I_L) нагрузки для питания нагрузки (12),
- частотный фильтр (42), соединенный с входным блоком (14) питания для подачи напряжения (V18) на нагрузку (12),
причем частотный фильтр (42) соединен параллельно нагрузке (12) и подсоединен к управляемому резистору (48) для подачи, по существу, постоянной электрической мощности на нагрузку (12), и
- модулятор (52), соединенный последовательно с блоком (12) СИД для модуляции тока (I_L) возбуждения и для модуляции излученного светового выхода,
причем, по существу, постоянное напряжение (V14) прикладывается к блоку (12) СИД и модулятору (52) посредством частотного фильтра (42).

2. Устройство возбуждения по п. 1, в котором частотный фильтр (42) содержит конденсатор (44), соединенный с управляемым резистором (48) таким образом, чтобы напряжение (V14), обеспеченное конденсатором (44), по меньшей мере, частично прикладывалось к управляющему входу управляемого резистора (48) в качестве управляющего напряжения (V20) для питания управляемого резистора (48).

3. Устройство возбуждения по п. 1 или 2, в котором частотный фильтр (42) соединен с входным блоком (14) питания для получения напряжения (V14) из выпрямленного напряжения (V12) питания, причем напряжение (V14), по меньшей мере, частично прикладывается к последовательному соединению, образованному с помощью управляющего входа управляемого резистора (48) и нагрузки (12).

4. Устройство возбуждения по п. 1, в котором частотный фильтр (42) представляет собой фильтр нижних частот, содержащий конденсатор (44) и резистор (46), причем резистор (46) соединен с управляемым резистором (48), при этом, по существу, постоянное напряжение (V14) падает на концах конденсатора (44), и второе напряжение (V16), включающее в себя переменную составляющую выпрямленного напряжения (V12) питания, падает на концах резистора (46).

5. Устройство возбуждения по п. 4, в котором контакт (49с) управления управляемого резистора (48) соединен с узлом (45) между резистором (46) и конденсатором (44).

6. Устройство возбуждения по п. 4 или 5, в котором устройство (66) для ограничения напряжения соединено с управляемым резистором (48) для ограничения второго напряжения (V16), падающего на концах резистора (46).

7. Устройство возбуждения по п. 1, в котором управляемый резистор (48) содержит транзистор (62, 64).

8. Устройство возбуждения по п. 1, в котором управляемый резистор (48) содержит каскад (48) на паре Дарлингтона.

9. Устройство возбуждения по п. 1, в котором резистор (82) соединен параллельно конденсатору (44) для уменьшения напряжения (V14), падающего на концах конденсатора (44).

10. Устройство (50) возбуждения, в частности, по п. 1, содержащее модулятор (52), который соединен последовательно с блоком (12) СИД для модуляции тока (I_L) возбуждения, возбуждающего блок (12) СИД, и для модуляции светового выхода, излученного из блока (12) СИД, при этом модулятор (52) включает в себя резистор (54) и управляемый переключатель (56), соединенные параллельно друг другу для обеспечения двух разных уровней тока возбуждения.

11. Устройство возбуждения по п. 9, в котором управляемый переключатель (56) содержит транзистор (56), управляемый блоком управления.

12. Устройство возбуждения по п. 10 или 11, в котором модулятор (52) содержит второй управляемый переключатель (72), управляемый контроллером и соединенный последовательно со вторым резистором (70), причем второй управляемый переключатель (72) и второй резистор (70) соединены параллельно первому управляемому переключателю (56) для обеспечения, по меньшей мере, трех разных уровней тока возбуждения.

13. Способ возбуждения нагрузки (12), в частности блока (12) СИД, включающего в себя один или более СИД, содержащий этапы, на которых:
- принимают входное напряжение (V10) от внешнего источника (18) питания,
- выпрямляют входное напряжение (V10) до выпрямленного напряжения (V12) питания и подают выпрямленное напряжение (V12) питания в частотный фильтр (42),
- подают модулированный ток (I_L) нагрузки на нагрузку (12) посредством управляемого резистора (48) и модулятора (52) для питания нагрузки (12),
- подают напряжение (V18) на нагрузку (12) посредством частотного фильтра (42), и
- подают, по существу, постоянную электрическую мощность на нагрузку (12) посредством частотного фильтра (42), соединенного параллельно нагрузке (12) и подсоединенного к управляемому резистору (48).

14. Световое устройство, содержащее:
- световую сборку (12), содержащую один или более световых блоков, в частности блок СИД, содержащий один или более СИД (23), и
- устройство (10) возбуждения для возбуждения упомянутой световой сборки (12) по любому одному из пп. 1-12.