Схема управления яркостью светодиодного модуля с прямым питанием переменным током Российский патент 2017 года по МПК H05B37/00 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] По данной заявке испрашивается приоритет заявки на патент Китая №201210424253.2 с названием "Схема управления яркостью светодиодного модуля с прямым питанием переменным током", поданной 30 октября 2012 года в Государственное ведомство интеллектуальной собственности КНР, содержание которой полностью включено в настоящее описание путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Данное изобретение в целом относится к схеме управления модулем светодиодного источника света, в частности к схеме управления модулем светодиодного источника света с прямым питанием переменным током, а более конкретно к схеме управления яркостью светодиода, совместимой с полупроводниковым устройством управления яркостью (диммером).

Предпосылки создания изобретения

[0003] Светодиоды, как недавно появившиеся твердотельные источники света, имеют перспективу стать новым поколением источников света с такими преимуществами как энергосбережение, безопасность для окружающей среды, длительный срок службы и т.п. Известно, что светодиод питается напряжением постоянного тока. Однако в повседневной жизни обычно поставляется электроэнергия переменного тока. Поэтому для того чтобы светодиод нормально излучал свет, необходим преобразователь мощности для выполнения функции выпрямления и понижения напряжения. Введение преобразователя мощности может иметь много отрицательных эффектов. Во-первых, срок службы преобразователя мощности намного меньше, чем срок службы светодиода, так что срок службы светоизлучающего устройства может сократиться. Во-вторых, преобразователь мощности может уменьшить КПД светоизлучающего устройства. В-третьих, в маломощных применениях преобразователь мощности может вызвать уменьшение коэффициента мощности и увеличение суммарного коэффициента гармоник тока. Чтобы полностью использовать преимущества светодиодов, разработано светодиодное светоизлучающее устройство с прямым питанием электроэнергией переменного тока.

[0004] В известных технических решениях для управления светодиодом в комбинации с традиционным полупроводниковым устройством управления яркостью рассматривается только традиционная функция регулирования яркости, при этом не учитывается регулируемость цветовой температуры и цветового тона светодиода. Кроме того, в большинстве известных технических решений для светодиодов, питаемых переменным током, множество светодиодных компонентов соединены встречно-параллельно или на основе топологии мостовой схемы выпрямления, чтобы выполнить требования питания переменным током. Однако мощность переменного тока подвержена колебанию определенной частоты. Так как светодиод имеет свое собственное напряжение включения, когда переходное напряжение превышает напряжение включения, светодиод может непреднамеренно включиться и излучать свет. С другой стороны, светодиод может выключиться и не излучать свет. Такая схема приводит к низкой эффективности светоизлучения светодиода, и, кроме того, когда напряжение переменного тока колеблется, светодиод может мерцать.

Сущность изобретения

[0005] Цель данного изобретения состоит в предоставлении схемы для модуля светодиодного источника света с прямым питанием переменным током и, в частности, схемы управления яркостью, совместимой с полупроводниковым устройством управления яркостью.

[0006] Согласно одному из аспектов данного изобретения предлагается схема переменного тока для управления яркостью светодиода, содержащая: блок выпрямления и схему постоянного тока первого каскада для управления светодиодом, содержащую первый блок отбора напряжения, первый блок переключения и первый модуль светодиодного источника света, причем блок выпрямления принимает напряжение переменного тока, выпрямляет принимаемое напряжение переменного тока и выдает напряжение постоянного тока; блок выпрямления подает через первый выходной вывод блока выпрямления выходное напряжение постоянного тока на входной вывод первого модуля светодиодного источника света и первый вывод первого блока отбора напряжения, выходной вывод первого модуля светодиодного источника света подключен к первому входному выводу первого блока переключения, вывод делителя напряжения первого блока отбора напряжения подключен ко второму входному выводу первого блока переключения, а второй вывод первого блока отбора напряжения, выходной вывод первого блока переключения и второй выходной вывод блока выпрямления заземлены; первый блок переключения принимает через первый модуль светодиодного источника света первое напряжение включения и через вывод делителя напряжения первого блока отбора напряжения принимает первое напряжение выключения; когда первое напряжение включения возрастает до достижения первого порога напряжения включения первого блока переключения, первый блок переключения включается и первый модуль светодиодного источника света непрерывно излучает свет; когда принимаемое первое напряжение выключения возрастает до достижения первого порога напряжения выключения первого блока переключения, первый блок переключения выключается, так что первый модуль светодиодного источника света прекращает излучать свет.

[0007] Первый порог напряжения выключения регулируется установкой внутреннего параметра первого блока переключения.

[0008] Схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит:

[0009] входной блок защиты, входной вывод которого подключен к напряжению переменного тока, а выходной вывод соединен с входным выводом блока выпрямления.

[0010] Первый модуль светодиодного источника света содержит:

[0011] множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных последовательно, или

[0012] множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных параллельно, или

[0013] множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных частично последовательно и частично параллельно.

[0014] Первый блок отбора напряжения содержит:

[0015] первый резистор, один вывод которого соединен с первым выходным выводом блока выпрямления, и

[0016] второй резистор, один вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и действует как вывод делителя напряжения первого блока отбора напряжения, а другой вывод второго резистора заземлен.

[0017] Время выключения первого блока переключения регулируется установкой сопротивлений первого и второго резисторов.

[0018] Первый блок переключения содержит третий резистор, четвертый резистор и пятый резистор, первый полупроводниковый стабилитрон и второй полупроводниковый стабилитрон, а также первый полевой транзистор и второй полевой транзистор, причем

[0019] один вывод третьего резистора соединен с выводом делителя напряжения;

[0020] отрицательный вывод первого стабилитрона соединен с выводом делителя напряжения, а положительный вывод первого стабилитрона заземлен;

[0021] затвор первого полевого транзистора соединен с другим выводом третьего резистора, а исток первого полевого транзистора заземлен;

[0022] сток первого полевого транзистора, один вывод четвертого резистора, один вывод пятого резистора и отрицательный вывод второго стабилитрона соединены друг с другом;

[0023] другой вывод пятого резистора соединен с затвором второго полевого транзистора, сток второго полевого транзистора, другой вывод четвертого резистора и отрицательный вывод первого модуля светодиодного источника света соединены друг с другом;

[0024] а положительный вывод второго стабилитрона и исток второго полевого транзистора заземлены.

[0025] Схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и блоком выпрямления.

[0026] Схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и входным блоком защиты.

[0027] Согласно другому аспекту данного изобретения предлагается схема переменного тока для управления яркостью светодиода, содержащая: блок выпрямления и N каскадов схем постоянного тока для управления светодиодом, схема постоянного тока i-го каскада для управления светодиодом содержит i-й блок отбора напряжения, i-й блок переключения и i-й модуль светодиодного источника света, где N - натуральное число, большее 1, и i=2, 3, …, Ν;

[0028] причем блок выпрямления принимает напряжение переменного тока, выпрямляет принимаемое напряжение переменного тока и выдает напряжение постоянного тока;

[0029] первый вывод i-го блока отбора напряжения и входной вывод i-го модуля светодиодного источника света подключены к первому выходному выводу блока выпрямления, если i равно 1, и подключены к выходному выводу (i-1)-го модуля светодиодного источника света, если i не равно 1; второй вывод i-го блока отбора напряжения заземлен, вывод делителя напряжения i-го блока отбора напряжения подключен ко второму входному выводу i-го блока переключения;

[0030] первый входной вывод i-го блока переключения соединен с выходным выводом i-го модуля светодиодного источника света, а выходной вывод i-го блока переключения и второй выходной вывод блока выпрямления заземлены;

[0031] i-й блок переключения принимает через i-й модуль светодиодного источника света i-e напряжение включения и через вывод делителя напряжения i-го блока отбора напряжения принимает i-e напряжение выключения;

[0032] когда i-e напряжение включения возрастает до достижения i-го порога напряжения включения i-го блока переключения, i-й блок переключения включается, и модули светодиодного источника света, с первого по i-й, непрерывно излучают свет, при этом входной вывод и выходной вывод каскадов светодиодных схем постоянного тока, с (i+1)-го по N-й, являются короткозамкнутыми; и когда принимаемое i-e напряжение выключения возрастает до достижения i-го порога напряжения выключения i-го блока переключения, i-й блок переключения выключается, и если i меньше N, (i+1)-e напряжение включения (i+1)-го блока переключения возрастает до достижения (i+1)-го порога напряжения включения, так что модули светодиодного источника света, с первого по (i+1)-й, излучают свет, и если i равно N, модули светодиодного источника света, с первого по N-й, прекращают излучать свет.

[0033] Модули светодиодного источника света имеют различные или одинаковые цветовые температуры и цветовые тона,

[0034] причем внутренний параметр блока отбора напряжения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом установлен так, что время выключения блока переключения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом является различным, чтобы управлять соответствующим модулем светодиодного источника света.

[0035] i-й модуль светодиодного источника света содержит:

[0036] множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных последовательно, или

[0037] множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных параллельно, или

[0038] множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных частично последовательно и частично параллельно.

[0039] Схема переменного тока для управления яркостью светодиода содержит входной блок защиты, входной вывод которого подключен к напряжению переменного тока, а выходной вывод соединен с входным выводом блока выпрямления.

[0040] Каждый блок отбора напряжения содержит:

[0041] первый резистор, один вывод которого соединен с первым выходным выводом блока выпрямления, и

[0042] второй резистор, один вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и действует как вывод делителя напряжения каждого блока отбора напряжения, а другой вывод второго резистора заземлен.

[0043] Время выключения блока переключения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом регулируется установкой сопротивлений первого и второго резисторов.

[0044] Каждый блок переключения содержит третий резистор, четвертый резистор и пятый резистор, первый полупроводниковый стабилитрон и второй полупроводниковый стабилитрон, а также первый полевой транзистор и второй полевой транзистор,

[0045] причем один вывод третьего резистора соединен с выводом делителя напряжения соответствующего блока отбора напряжения;

[0046] отрицательный вывод первого стабилитрона соединен с выводом делителя напряжения, а положительный вывод первого стабилитрона заземлен;

[0047] затвор первого полевого транзистора соединен с другим выводом третьего резистора, а исток первого полевого транзистора заземлен;

[0048] сток первого полевого транзистора, один вывод четвертого резистора, один вывод пятого резистора и отрицательный вывод второго стабилитрона соединены друг с другом;

[0049] другой вывод пятого резистора соединен с затвором второго полевого транзистора, сток второго полевого транзистора, другой вывод четвертого резистора и отрицательный вывод соответствующего модуля светодиодного источника света соединены друг с другом;

[0050] а положительный вывод второго стабилитрона и исток второго полевого транзистора заземлены.

[0051] Схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и блоком выпрямления.

[0052] Схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и входным блоком защиты.

[0053] В данном изобретении, когда переходное напряжение переменного тока достигает напряжений включения модулей светодиодного источника света, блок переключения включается и модули светодиодного источника света начинают излучать свет; а когда переходное напряжение переменного тока превышает заранее установленное напряжение выключения, блок переключения выключается, и соответствующий модуль светодиодного источника света следующего каскада также начинает излучать свет. Когда полупроводниковое устройство управления яркостью настраивается с помощью ручки регулятора, угол прохождения тока полупроводникового устройства управления яркостью изменяется, так что модули светодиодного источника света, имеющие различные цветовые температуры или цветовые тона, независимо или совместно излучают свет, таким образом, осуществляется регулировка цветовой температуры или цветового тона всей схемы. Когда напряжение переменного тока колеблется в пределах нормального диапазона рабочего напряжения, то есть между напряжением включения и заранее установленным напряжением выключения модуля светодиодного источника света, только момент времени включения и момент времени выключения изменяются, при этом модули светодиодного источника света излучают свет. Поэтому, когда напряжение переменного тока подвергается колебаниям, устройство не мерцает.

[0054] Данное изобретение имеет следующие преимущества: схема управления яркостью с прямым питанием светодиодного модуля с использованием напряжения переменного тока является совместимой с традиционным полупроводниковым устройством управления яркостью, при этом яркость, цветовая температура или цветовой тон могут регулироваться без необходимости использования отдельных проводов; схема имеет простую структуру, малые размеры, небольшой вес и низкую стоимость; входной блок защиты улучшает надежность и безопасность устройства, улучшает стойкость к электромагнитным помехам и уменьшает электромагнитные помехи, вызванные электросетью. Цепь резисторов отбора напряжения управляет включением и выключением блока переключения. Подходящее напряжение выключения заранее устанавливается так, что напряжение переменного тока прямо питает светодиодное устройство без мерцания в случае колебания напряжения. Кроме того, когда переходное напряжение питания переменного тока слишком высокое, блок переключения выключается, при этом модуль светодиодного источника света не излучает свет, что улучшает эффективность использования мощности и снижает потери мощности. Одновременно это также предотвращает повреждение модуля светодиодного источника света из-за большого тока и, таким образом, удлиняет срок службы устройства.

Краткое описание чертежей

[0055] Фиг. 1 представляет схему переменного тока для управления яркостью светодиода согласно форме осуществления данного изобретения.

[0056] Фиг. 2 представляет пример принципиальной электрической схемы переменного тока для управления яркостью светодиода, показанной на фиг. 1.

[0057] Фиг. 3 представляет схему переменного тока для управления яркостью светодиода согласно другой форме осуществления данного изобретения.

[0058] Фиг. 4 представляет пример принципиальной электрической схемы переменного тока для управления яркостью светодиода согласно форме осуществления изобретения, показанной на фиг. 3.

Подробное описание изобретения

[0059] Чтобы сделать более понятными цели, технические решения и преимущества данного изобретения, изобретение подробно описывается со ссылкой на прилагаемые чертежи и предпочтительные формы его осуществления. Однако следует отметить, что некоторые детали, приводимые в описании, представлены просто для полного и лучшего понимания одного или более аспектов данного изобретения, при этом аспекты данного изобретения могут быть реализованы также без таких конкретных деталей.

[0060] Фиг. 1 представляет схему переменного тока для управления яркостью светодиода согласно форме осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 1, схема переменного тока для управления яркостью светодиода содержит блок 12 выпрямления, первый блок 14 отбора напряжения, первый блок 16 переключения и первый модуль 18 светодиодного источника света. Блок 12 выпрямления содержит четыре диода, которые формируют мостовую схему выпрямления. Альтернативно, блоком 12 выпрямления также может быть блок выпрямления с другой конфигурацией схемы. Блок 12 выпрямления принимает напряжение переменного тока и выпрямляет его. Блок 12 выпрямления подает через первый выходной вывод, то есть свой положительный вывод, напряжение постоянного тока, полученное в результате выпрямления, на входной вывод первого модуля 18 светодиодного источника света и первый вывод первого блока 14 отбора напряжения. Выходной вывод первого модуля 18 светодиодного источника света подключен к первому входному выводу первого блока 16 переключения, а вывод делителя напряжения первого блока 14 отбора напряжения подключен ко второму входному выводу первого блока 16 переключения. Второй вывод первого блока 14 отбора напряжения, выход первого блока 16 переключения и второй выходной вывод, то есть отрицательный вывод блока 12 выпрямления, заземлены. Первый блок 16 переключения принимает через первый модуль 18 светодиодного источника света первое напряжение включения и через вывод делителя напряжения первого блока 14 отбора напряжения принимает первое напряжение выключения. Когда первое напряжение включения возрастает до достижения первого порога напряжения включения первого блока 16 переключения, первый блок 16 переключения включается, и первый модуль 18 светодиодного источника света непрерывно излучает свет. Когда принимаемое первое напряжение выключения возрастает до достижения первого порога напряжения выключения первого блока 16 переключения, первый блок 16 переключения выключается, так что первый модуль 18 светодиодного источника света прекращает излучать свет. В данном изобретении выходное напряжение вывода делителя напряжения регулируется установкой внутреннего параметра первого блока 14 отбора напряжения, а время выключения регулируется установкой первого порога напряжения выключения первого блока 16 переключения.

[0061] В данном изобретении модуль светодиодного источника света содержит множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных последовательно, множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных параллельно, или множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных частично последовательно и частично параллельно. Модули светодиодного источника света могут иметь различные или одинаковые цветовые температуры, или могут иметь различные или одинаковые цветовые тона.

[0062] Опционально, как показано на фиг. 1, для защиты всей схемы схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит входной блок 10 защиты. Входной вывод входного блока 10 защиты подключен к напряжению переменного тока, а выходной вывод входного блока 10 защиты подключен к входному выводу блока 12 выпрямления. Специалистам в данной области техники понятно, что входной блок защиты является необязательным. Входной блок 10 защиты обеспечивает основную функцию защиты всей схемы и содержит варистор, термистор и плавкий предохранитель; при применении в особой окружающей среде входной блок 10 защиты может также содержать синфазный дроссель и газоразрядную трубку.

[0063] Кроме того, схема переменного тока для управления яркостью светодиода также содержит первый зажим для проводки переменного тока и второй зажим для проводки переменного тока. Напряжение переменного тока подается на входной блок 10 защиты через первый зажим для проводки переменного тока и второй зажим для проводки переменного тока.

[0064] Фиг. 2 представляет пример принципиальной электрической схемы переменного тока для управления яркостью светодиода, показанной на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, входной блок 10 защиты содержит плавкий предохранитель и варистор VR. Как описано выше, схема переменного тока для управления яркостью светодиода может не содержать входной блок 10 защиты. Первый блок 14 отбора напряжения содержит первый резистор R1 и второй резистор R2. Первый блок переключения содержит два полевых МОП-транзистора (металл-оксид-полупроводник), три резистора и два полупроводниковых стабилитрона. Первый зажим для проводки переменного тока соединен с выводом плавкого предохранителя и служит в качестве вывода L провода фазы переменного тока, а второй зажим для проводки переменного тока соединен с выводом варистора VR и входным выводом переменного тока моста выпрямления блока выпрямления и служит в качестве вывода N нулевого провода переменного тока. Другой вывод плавкого предохранителя соединен с другим выводом варистора VR и другим выводом переменного тока моста выпрямления блока 12 выпрямления. Положительный выходной вывод моста выпрямления соединен с одним выводом первого резистора R1 и положительным выводом первого модуля светодиодного источника света, а отрицательный выходной вывод моста выпрямления заземлен. Другой вывод первого резистора R1 соединен с выводом второго резистора R2, отрицательным выводом первого стабилитрона DZ1 и выводом третьего резистора R3. Другой вывод третьего резистора R3 соединен с затвором первого полевого транзистора М1. Сток первого полевого транзистора М1, один вывод четвертого резистора R4, один вывод пятого резистора R5 и отрицательный вывод второго стабилитрона DZ2 соединены друг с другом. Другой вывод пятого резистора R5 соединен с затвором второго полевого транзистора М2. Сток второго полевого транзистора М2, другой вывод четвертого резистора R4 и отрицательный вывод первого модуля светодиодного источника света соединены друг с другом. Другой вывод второго резистора R2, положительный вывод первого стабилитрона DZ1, положительный вывод второго стабилитрона DZ2, исток первого полевого транзистора М1 и исток второго полевого транзистора М2 заземлены.

[0065] В форме осуществления изобретения, как показано на фиг. 2, схема переменного тока для управления яркостью светодиода подключается к электросети переменного тока посредством штепселя. Напряжение переменного тока проходит через входной блок защиты и выпрямляется с помощью блока выпрямления в напряжение постоянного тока и затем подается в первый блок отбора напряжения, первый блок переключения и первый модуль светодиодного источника света. В каждом периоде переменного тока выходной сигнал напряжения от выпрямляющего моста возрастает от нуля. Когда напряжение возрастает до первого напряжения включения первого блока переключения, первый полевой транзистор М1 выключается, второй полевой транзистор М2 включается и первый модуль светодиодного источника света начинает излучать свет. Когда входное напряжение возрастает, ток, проходящий через первый модуль светодиода, увеличивается. Когда выходной сигнал напряжения с вывода делителя напряжения первого блока отбора напряжения меньше, чем заранее установленный порог напряжения выключения, выходной сигнал напряжения с вывода делителя напряжения первого блока отбора напряжения недостаточен для того, чтобы заставить первый полевой транзистор М1 включиться. Таким образом, транзистор М1 остается выключенным, второй полевой транзистор М2 остается включенным и первый модуль светодиодного источника света непрерывно излучает свет. Когда напряжение продолжает возрастать, так что выходной сигнал напряжения с вывода делителя напряжения первого блока отбора напряжения превышает заранее установленный первый порог напряжения выключения, первый полевой транзистор М1 включается, второй полевой транзистор М2 выключается, и первый модуль светодиодного источника света не излучает свет, таким образом, первый модуль светодиодного источника света защищен от воздействия большого тока. Как описано выше, время проводимости первого полевого транзистора М1 может регулироваться установкой сопротивлений первого резистора R1 и второго резистора R2 в первом блоке отбора напряжения и, таким образом, регулировкой первого порога напряжения выключения. Опционально в вышеописанных формах осуществления изобретения коммутирующие приборы реализованы как полевые транзисторы М1 и М2. Для специалистов в данной области техники понятно, что вместо полевых транзисторов коммутирующие приборы в данном изобретении могут быть реализованы как биполярные плоскостные транзисторы (Bipolar Junction Transistor, BJT) или другие переключающие элементы, выполняющие эквивалентные функции. Специалистам в данной области техники понятно, что, когда полевой транзистор проводит (то есть первый блок переключения включается), падение напряжения между стоком и истоком очень мало, то есть полевой транзистор находится почти в состоянии короткого замыкания.

[0066] Фиг. 3 представляет схему переменного тока для управления яркостью светодиода согласно другой форме осуществления данного изобретения. Подобно форме осуществления изобретения, показанной на фиг. 1, схема переменного тока для управления яркостью светодиода содержит блок 12 выпрямления, первый блок 14 отбора напряжения, первый блок 16 переключения и первый модуль 18 светодиодного источника света. Первый блок 14 отбора напряжения, первый блок 16 переключения и первый модуль 18 светодиодного источника света формируют схему постоянного тока первого каскада для управления яркостью светодиода. Схема переменного тока для управления яркостью светодиода согласно этой форме осуществления изобретения также содержит: схему постоянного тока второго каскада для управления яркостью светодиода, содержащую второй блок 20 отбора напряжения, второй блок 22 переключения и второй модуль 24 светодиодного источника света, и схему постоянного тока третьего каскада для управления яркостью светодиода, содержащую третий блок 26 отбора напряжения, третий блок 28 переключения и третий модуль 30 светодиодного источника света. В этой форме осуществления изобретения второй блок 20 отбора напряжения, второй блок 22 переключения и второй модуль 24 светодиодного источника света соответственно такие же, что и первый блок 14 отбора напряжения, первый блок 16 переключения и первый модуль 18 светодиодного источника света; аналогично третий блок 26 отбора напряжения, третий блок 28 переключения и третий модуль 30 светодиодного источника света соответственно такие же, что и первый блок 14 отбора напряжения, первый блок 16 переключения и первый модуль 18 светодиодного источника света.

[0067] Фиг. 4 представляет пример принципиальной электрической схемы переменного тока для управления яркостью светодиода согласно форме осуществления изобретения, показанной на фиг. 3. Как показано на фиг. 4, первый вывод второго блока 20 отбора напряжения и входной вывод второго модуля 24 светодиодного источника света соединены с выходным выводом первого модуля 18 светодиодного источника света. Второй вывод второго блока 20 отбора напряжения заземлен, а вывод делителя напряжения второго блока 20 отбора напряжения подключен ко второму входному выводу второго блока 22 переключения. Первый входной вывод второго блока 22 переключения соединен с выходным выводом второго модуля 24 светодиодного источника света, а выходной вывод второго блока 22 переключения заземлен. Подобно схеме постоянного тока первого каскада для управления светодиодом, второй блок 22 переключения принимает через второй модуль 24 светодиодного источника света второе напряжение включения и через вывод делителя напряжения второго блока 20 отбора напряжения принимает второе напряжение выключения. Когда первое напряжение включения достигает первого порога напряжения включения, первый блок переключения включается и первый модуль светодиодного источника света излучает свет; при этом входные выводы и выходные выводы второй схемы постоянного тока для управления светодиодом и третьей схемы постоянного тока для управления светодиодом являются короткозамкнутыми. Таким образом, второй модуль светодиодного источника света не излучает свет. После того как первый блок переключения становится короткозамкнутым, второе напряжение включения постепенно возрастает. Когда второе напряжение включения возрастает до достижения второго порога напряжения включения второго блока 22 переключения, второй блок 22 переключения включается и второй модуль 24 светодиодного источника света и первый модуль светодиодного источника света непрерывно излучают свет. Когда принимаемое второе напряжение выключения возрастает до достижения второго порога напряжения выключения второго блока 22 переключения, второй блок 22 переключения выключается, так что второй модуль 24 светодиодного источника света прекращает излучать свет.

[0068] Аналогично схеме постоянного тока второго каскада для управления яркостью светодиода, соединенной со схемой постоянного тока первого каскада для управления светодиодом, схема постоянного тока третьего каскада для управления светодиодом соединена со схемой постоянного тока второго каскада для управления светодиодом. В частности, первый вывод третьего блока 26 отбора напряжения и входной вывод третьего модуля 28 светодиодного источника света соединены с выходным выводом второго модуля 24 светодиодного источника света. Второй вывод третьего блока 26 отбора напряжения заземлен, а вывод делителя напряжения третьего блока 26 отбора напряжения соединен со вторым входным выводом третьего блока 30 переключения. Первый входной вывод третьего блока 30 переключения соединен с выходным выводом третьего модуля 28 светодиодного источника света, а выходной вывод третьего блока 30 переключения заземлен. Подобно схеме постоянного тока первого каскада для управления светодиодом, третий блок 30 переключения принимает через третий модуль 28 светодиодного источника света третье напряжение включения и через вывод делителя напряжения третьего блока 26 отбора напряжения принимает третье напряжение выключения. Когда или первый блок переключения, или второй блок переключения включается, схема постоянного тока третьего каскада для управления светодиодом является короткозамкнутой, и, таким образом, третий модуль светодиодного источника света не излучает свет. Когда первый блок переключения и второй блок переключения оба выключены, третье напряжение включения постепенно возрастает. Когда третье напряжение включения возрастает до достижения третьего порога напряжения включения третьего блока 30 переключения, третий блок 30 переключения включается, и модули 28 светодиодного источника света, с первого по третий, непрерывно излучают свет. Когда принимаемое третье напряжение выключения возрастает до достижения третьего порога напряжения выключения третьего блока 30 переключения, третий блок 30 переключения выключается, так что все модули 28 светодиодного источника света прекращают излучать свет, таким образом, обеспечивается защита блоков светодиодного модуля.

[0069] В схеме постоянного тока второго каскада для управления светодиодом второй блок отбора напряжения содержит два резистора, а второй блок переключения содержит два МОП-транзистора, три резистора и два стабилитрона. Аналогично в схеме постоянного тока третьего каскада для управления светодиодом третий блок отбора напряжения содержит два резистора, а третий блок переключения содержит два МОП-транзистора, три резистора и два стабилитрона. Конкретная конфигурация схемы постоянного тока второго каскада для управления светодиодом подобна конфигурации схемы постоянного тока третьего каскада для управления светодиодом, которая здесь не повторяется.

[0070] В этой форме осуществления изобретения схема переменного тока для управления яркостью светодиода позволяет регулировать яркость, цветовую температуру или цветовой тон модулей светодиодного источника света, с первого по третий. В частности, внутренние параметры каждого из блоков отбора напряжения, с первого по третий, например, сопротивления двух резисторов делителя напряжения в каждом блоке отбора напряжения, устанавливаются так, что каждый каскад блока переключения может иметь различное время выключения. Таким путем регулируется время проводимости модуля светодиодного источника света для определенной цветовой температуры или цветового тона, и, таким образом, регулируются изменения цветовой температуры или цветового тона всего устройства освещения.

[0071] Опционально схема переменного тока для управления яркостью светодиода может также содержать входной блок 10 защиты, чтобы защищать всю схему.

[0072] В вышеописанной форме осуществления изобретения схема переменного тока для управления яркостью светодиода содержит один каскад схемы постоянного тока для управления яркостью светодиода или три каскада схемы постоянного тока для управления яркостью светодиода. На основе принципов вышеупомянутых форм осуществления изобретения специалистам в данной области техники понятно, что данное изобретение может быть применимо к двум каскадам или более чем к трем каскадам схем постоянного тока для управления яркостью светодиода.

[0073] В N каскадах схем постоянного тока для управления яркостью светодиода (N - натуральное число, большее 1) конфигурация схемы постоянного тока первого каскада для управления яркостью светодиода такая же, как описано выше, и, кроме того, i-й каскад подключен к (i-1)-му каскаду схемы постоянного тока для управления яркостью светодиода таким же способом, которым второй каскад подключен к схеме постоянного тока первого каскада для управления яркостью светодиода, где i - целое число и i=2, 3, 4, …, N. Схема постоянного тока i-го каскада для управления светодиодом содержит i-й блок отбора напряжения, i-й модуль светодиодного источника света и i-й блок переключения. Конкретная конфигурация схемы постоянного тока i-го каскада для управления светодиодом такая же, что и конфигурация первой схемы постоянного тока для управления яркостью светодиода, как описано в вышеприведенной форме осуществления изобретения, i-й блок переключения принимает через i-й модуль светодиодного источника света i-e напряжение включения и через вывод делителя напряжения i-го блока отбора напряжения принимает i-e напряжение выключения. Когда i-e напряжение включения возрастает до достижения i-го порога напряжения включения i-го блока переключения, i-й блок переключения включается и все первые i модулей светодиодного источника света непрерывно излучают свет. Затем, после того как i-й блок переключения включается, входной вывод и выходной вывод следующего каскада, то есть схемы постоянного тока (i+1)-го каскада для управления светодиодом являются короткозамкнутыми. Таким образом, (i-1)-й модуль светодиодного источника света не излучает свет. Когда принимаемое i-e напряжение выключения возрастает до i-го порога напряжения выключения i-го блока переключения, i-й блок переключения выключается. Если i<N, то после выключения i-го блока переключения, (i+1)-e напряжение включения (i+1)-го блока переключения в схеме постоянного тока (i+1)-го каскада для управления светодиодом постепенно возрастает до достижения (i+1)-го порога напряжения включения. Тогда (i+1)-й блок переключения включается, и все первые i+1 модулей светодиодного источника света излучают свет. В противном случае, если i=Ν, то после выключения i-го блока переключения все модули светодиодного источника света прекращают излучать свет.

[0074] Аналогично внутренний параметр i-го блока отбора напряжения, например, сопротивления двух резисторов делителя напряжения в каждом блоке отбора напряжения, устанавливается так, что каждый каскад блока переключения имеет различное время выключения. Таким путем регулируется время проводимости модуля светодиодного источника света для определенной цветовой температуры или цветового тона, а также регулируются изменения цветовой температуры или цветового тона i-го модуля светодиодного источника света во всем устройстве освещения.

[0075] Соответственно, в вышеописанных формах осуществления данного изобретения блок отбора напряжения способен контролировать входное напряжение, а также осуществляется функция защиты модуля светодиодного источника света. Когда напряжение переменного тока подвергается большим колебаниям, блок переключения в каждом каскаде может быть своевременно выключен, таким образом, модуль светодиодного источника света в этом каскаде защищается от повреждения из-за большого тока.

[0076] Кроме того, схема переменного тока для управления яркостью светодиода согласно данному изобретению может также содержать полупроводниковое устройство управления яркостью (не показано). В этом случае входной вывод входного блока защиты может быть подключен к напряжению переменного тока через полупроводниковое устройство управления яркостью. Полупроводниковое устройство управления яркостью может вырезать фазу входного напряжения переменного тока. Поэтому напряжение на входе блока выпрямления не имеет форму полного синусоидального колебания. Момент выключения напряжения устанавливается для каждого каскада блока переключения в блоке отбора напряжения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом так, что модули источника света, имеющие различные цветовые температуры или цветовые тона, независимо или совместно излучают свет, таким образом, регулируется цветовая температура или цветовой тон модуля светодиодного источника света. В данном изобретении полупроводниковое устройство управления яркостью может быть непосредственно включено последовательно с контуром всей схемы, при этом яркость, цветовая температура или цветовой тон может регулироваться без необходимости применения отдельного контура управления.

[0077] В данном изобретении схема управления яркостью, прямо питающая светодиодный модуль с использованием напряжения переменного тока, является совместимой с традиционным полупроводниковым устройством управления яркостью, при этом яркость, цветовая температура или цветовой тон может регулироваться без необходимости использования отдельных проводов. Схема согласно данному изобретению имеет простую структуру, малые размеры, небольшой вес и низкую стоимость. Использование входного блока защиты улучшает надежность и безопасность устройства, повышает стойкость к электромагнитным помехам и уменьшает электромагнитные помехи, создаваемые электросетью. Подходящее напряжение выключения устанавливается для цепи резистора отбора напряжения, управляющей включением или выключением блока переключения, и поэтому модуль светодиодного источника света напрямую управляется напряжением переменного тока. Кроме того, модуль светодиодного источника света не мерцает, когда напряжение переменного тока подвергается колебаниям. Кроме того, когда переходное напряжение питания переменного тока слишком высокое, блок переключения выключается и модуль светодиодного источника света не излучает свет, таким образом, улучшается эффективность использования энергии и снижаются ее потери. В то же время это также предотвращает повреждение модуля светодиодного источника света из-за большого тока и, таким образом, удлиняет срок службы устройства.

[0078] Выше описаны предпочтительные формы осуществления данного изобретения. Следует отметить, что специалисты в данной области техники могут получить другие изменения или модификации в пределах сущности данного изобретения.

Изобретение относится к схеме управления модулем светодиодного источника света. Технический результат заключается в предоставлении схемы для модуля светодиодного источника света с прямым питанием переменным током и, в частности, схемы управления яркостью, совместимой с полупроводниковым устройством управления яркостью. Результат достигается тем, что схема переменного тока для управления яркостью светодиода содержит блок выпрямления и N каскадов схем постоянного тока для управления светодиодом. В схеме постоянного тока i-го каскада для управления светодиодом первый конец i-го блока отбора напряжения и входной конец i-го модуля светодиодного источника света напрямую или не напрямую принимает выходное напряжение блока выпрямления; конец делителя напряжения i-го блока отбора напряжения соединен со вторым входным концом i-го блока переключения; первый входной конец i-го блока переключения соединен с выходным концом i-го модуля светодиодного источника света, а выходной конец i-го блока переключения, второй конец i-го блока отбора напряжения и второй выходной конец блока выпрямления заземлены. Когда i-й блок переключения включен, модули светодиодного источника света, с первого по i-й, излучают свет. Когда i-й блок переключения выключен, если i меньше N, то модули светодиодного источника света, с первого по (i+1)-й, излучают свет, и если i равно N, то модули светодиодного источника света, с первого по N-й, прекращают излучать свет. Такое выполнение модуля светодиодного источника света с прямым питанием переменным током также обеспечивает отсутствие мерцания в случае колебаний напряжения переменного тока. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Схема переменного тока для управления яркостью светодиода, характеризующаяся тем, что она содержит:

блок выпрямления и схему постоянного тока первого каскада для управления светодиодом, содержащую первый блок отбора напряжения, первый блок переключения и первый модуль светодиодного источника света, причем

блок выпрямления принимает напряжение переменного тока, выпрямляет принимаемое напряжение переменного тока и выдает напряжение постоянного тока;

блок выпрямления подает через первый выходной вывод блока выпрямления выходное напряжение постоянного тока на входной вывод первого модуля светодиодного источника света и первый вывод первого блока отбора напряжения, выходной вывод первого модуля светодиодного источника света подключен к первому входному выводу первого блока переключения, вывод делителя напряжения первого блока отбора напряжения подключен ко второму входному выводу первого блока переключения, а второй вывод первого блока отбора напряжения, выходной вывод первого блока переключения и второй выходной вывод блока выпрямления заземлены;

первый блок переключения принимает через первый модуль светодиодного источника света первое напряжение включения и через вывод делителя напряжения первого блока отбора напряжения принимает первое напряжение выключения;

когда первое напряжение включения возрастает до достижения первого порога напряжения включения первого блока переключения, первый блок переключения включается и первый модуль светодиодного источника света непрерывно излучает свет; а когда принимаемое первое напряжение выключения возрастает до достижения первого порога напряжения выключения первого блока переключения, первый блок переключения выключается, так что первый модуль светодиодного источника света прекращает излучать свет.

2. Схема по п. 1, в которой первый порог напряжения выключения регулируется установкой внутреннего параметра первого блока переключения.

3. Схема по п. 1, также содержащая:

входной блок защиты, входной вывод которого подключен к напряжению переменного тока, а выходной вывод соединен с входным выводом блока выпрямления.

4. Схема по п. 1, в которой первый модуль светодиодного источника света содержит:

множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных последовательно, или

множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных параллельно, или

множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных частично последовательно и частично параллельно.

5. Схема по п. 1, в которой первый блок отбора напряжения содержит:

первый резистор, один вывод которого соединен с первым выходным выводом блока выпрямления, и

второй резистор, один вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и действует как вывод делителя напряжения первого блока отбора напряжения, а другой вывод второго резистора заземлен.

6. Схема по п. 5, в которой время выключения первого блока переключения регулируется установкой сопротивлений первого и второго резисторов.

7. Схема по п. 1, в которой первый блок переключения содержит третий резистор, четвертый резистор и пятый резистор, первый полупроводниковый стабилитрон и второй полупроводниковый стабилитрон, а также первый полевой транзистор и второй полевой транзистор, причем

один вывод третьего резистора соединен с выводом делителя напряжения;

отрицательный вывод первого стабилитрона соединен с выводом делителя напряжения, а положительный вывод первого стабилитрона заземлен;

затвор первого полевого транзистора соединен с другим выводом третьего резистора, а исток первого полевого транзистора заземлен;

сток первого полевого транзистора, один вывод четвертого резистора, один вывод пятого резистора и отрицательный вывод второго стабилитрона соединены друг с другом;

другой вывод пятого резистора соединен с затвором второго полевого транзистора, сток второго полевого транзистора, другой вывод четвертого резистора и отрицательный вывод первого модуля светодиодного источника света соединены друг с другом,

а положительный вывод второго стабилитрона и исток второго полевого транзистора заземлены.

8. Схема по п. 1, также содержащая:

полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и блоком выпрямления.

9. Схема по п. 3, также содержащая:

полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и входным блоком защиты.

10. Схема переменного тока для управления яркостью светодиода, характеризующаяся тем, что она содержит: блок выпрямления и N каскадов схем постоянного тока для управления светодиодом, при этом схема постоянного тока i-го каскада для управления светодиодом содержит i-й блок отбора напряжения, i-й блок переключения и i-й модуль светодиодного источника света, где N - натуральное число, большее 1, и i=2, 3, …, Ν; причем

блок выпрямления принимает напряжение переменного тока, выпрямляет принимаемое напряжение переменного тока и выдает напряжение постоянного тока;

первый вывод i-го блока отбора напряжения и входной вывод i-го модуля светодиодного источника света подключены к первому выходному выводу блока выпрямления, если i равно 1, и подключены к выходному выводу (i-1)-го модуля светодиодного источника света, если i не равно 1; второй вывод i-го блока отбора напряжения заземлен, и вывод делителя напряжения i-го блока отбора напряжения подключен ко второму входному выводу i-го блока переключения;

первый входной вывод i-го блока переключения соединен с выходным выводом i-го модуля светодиодного источника света, а выходной вывод i-го блока переключения и второй выходной вывод блока выпрямления заземлены;

i-й блок переключения принимает через i-й модуль светодиодного источника света i-e напряжение включения и через вывод делителя напряжения i-го блока отбора напряжения принимает i-e напряжение выключения, и

когда i-e напряжение включения возрастает до достижения i-го порога напряжения включения i-го блока переключения, i-й блок переключения включается и модули светодиодного источника света, с первого по i-й, непрерывно излучают свет, при этом входной вывод и выходной вывод схем постоянного тока для управления светодиодом, от (i+1)-го по N-й каскад, являются короткозамкнутыми;

а когда принимаемое i-e напряжение выключения возрастает до достижения i-го порога напряжения выключения i-го блока переключения, i-й блок переключения выключается, и если i меньше N, (i+1)-e напряжение включения (i+1)-го блока переключения возрастает до достижения (i+1)-го порога напряжения включения, так что модули светодиодного источника света, с первого по (i+1)-й, излучают свет, и если i равно N, модули светодиодного источника света, с первого по N-й, прекращают излучать свет.

11. Схема по п. 10, в которой модули светодиодного источника света имеют различные или одинаковые цветовые температуры и цветовые тона, причем

внутренний параметр блока отбора напряжения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом установлен так, что время выключения блока переключения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом является различным, чтобы управлять соответствующим модулем светодиодного источника света.

12. Схема по п. 10, в которой i-й модуль светодиодного источника света содержит:

множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных последовательно, или

множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных параллельно, или

множество светодиодных светоизлучающих блоков, включенных частично последовательно и частично параллельно.

13. Схема по п. 10, также содержащая:

входной блок защиты, входной вывод которого подключен к напряжению переменного тока, а выходной вывод соединен с входным выводом блока выпрямления.

14. Схема по п. 10, в которой каждый блок отбора напряжения содержит:

первый резистор, один вывод которого соединен с первым выходным выводом блока выпрямления, и

второй резистор, один вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и действует как вывод делителя напряжения каждого блока отбора напряжения, а другой вывод второго резистора заземлен.

15. Схема по п. 14, в которой время выключения блока переключения в каждом каскаде схемы постоянного тока для управления светодиодом регулируется установкой сопротивлений первого и второго резисторов.

16. Схема по п. 10, в которой каждый блок переключения содержит третий резистор, четвертый резистор и пятый резистор, первый полупроводниковый стабилитрон и второй полупроводниковый стабилитрон, а также первый полевой транзистор и второй полевой транзистор, причем

один вывод третьего резистора соединен с выводом делителя напряжения соответствующего блока отбора напряжения;

отрицательный вывод первого стабилитрона соединен с выводом делителя напряжения, а положительный вывод первого стабилитрона заземлен;

затвор первого полевого транзистора соединен с другим выводом третьего резистора, а исток первого полевого транзистора заземлен;

сток первого полевого транзистора, один вывод четвертого резистора, один вывод пятого резистора и отрицательный вывод второго стабилитрона соединены друг с другом;

другой вывод пятого резистора соединен с затвором второго полевого транзистора, сток второго полевого транзистора, другой вывод четвертого резистора и отрицательный вывод соответствующего модуля светодиодного источника света соединены друг с другом,

а положительный вывод второго стабилитрона и исток второго полевого транзистора заземлены.

17. Схема по п. 10, также содержащая:

полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и блоком выпрямления.

18. Схема по п. 13, также содержащая:

полупроводниковое устройство управления яркостью, включенное последовательно между проводом фазы переменного тока и входным блоком защиты.