ВОЗБУДИТЕЛЬ СИД Российский патент 2017 года по МПК H05B33/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе возбудителя светоизлучающих диодов (СИД), лампе, содержащей такую систему возбудителя СИД, и способу возбуждения СИД.

Уровень техники изобретения

В документе WO 2010/128845 раскрывается блок управления для модуля СИД и системы освещения. Понижающий преобразователь подает ток питания на последовательную компоновку СИД. Сила света СИД может быть уменьшена посредством включения и выключения понижающего преобразователя с конкретной скважностью питания. Такое уменьшение силы света на основе скважности питания (также называемое управлением ШИМ) применяется ко всем СИД в цепочке, вследствие чего отсутствует возможность уменьшения силы света для каждого СИД по отдельности. В альтернативном варианте между концами каждого из СИД располагается связанный с ним переключатель СИД. В данном случае моменты открытия и замыкания переключателей СИД для разных СИД могут быть разными. Когда переключатель СИД открыт, ток протекает через СИД, а когда переключатель СИД замкнут, ток протекает через переключатель СИД. Сила света СИД будет уменьшена в большей степени, если переключатель СИД будет замыкаться в течение более длительного периода времени. Управление переключателями СИД осуществляется посредством микропроцессора посредством соответствующих преобразователей уровней. В варианте осуществления уменьшение силы света СИД достигается посредством комбинирования уменьшения силы света на основе скважности переключателей СИД и снижения тока питания. В данном способе осуществляется стабилизация тока питания, подаваемого посредством понижающего преобразователя, на разных уровнях, чтобы наряду с уменьшением силы света на основе скважности переключателей СИД могло быть сгенерировано большее количество ступеней интенсивности.

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в обеспечении системы возбудителя СИД, которая предоставляет более малые ступени интенсивности светового излучения.

Первый аспект изобретения обеспечивает систему возбудителя СИД, в соответствии с первым пунктом формулы изобретения. Второй аспект изобретения обеспечивает лампу, в соответствии с тринадцатым пунктом формулы изобретения. Третий аспект изобретения обеспечивает способ возбуждения СИД, в соответствии с четырнадцатым пунктом формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в дополнительных пунктах формулы изобретения.

Система возбудителя СИД, в соответствии с изобретением, содержит источник тока, который подает ток питания на параллельную компоновку параллельного переключателя и СИД. Параллельный переключатель является одним из переключателей СИД предшествующего уровня техники. Вместо одного СИД со связанным с ним параллельным переключателем может быть использована цепочка СИД со связанными с ними параллельными переключателями, согласно способу, раскрытому в предшествующем уровне техники. Когда параллельный переключатель замкнут, он накоротко замыкает СИД, вследствие чего через СИД протекает по существу нулевой ток.

Контроллер управляет параллельным переключателем и источником тока таким образом, чтобы источник тока являлся активным и подавал отрегулированный средний ток питания, который является по существу постоянным в течение периода времени. Этот период времени также называется периодом подачи постоянного тока. Параллельные переключатели могут находиться под управлением ШИМ (широтно-импульсной модуляции), согласно способу, раскрытому в предшествующем уровне техники. Этот способ предшествующего уровня техники реализовывается ввиду того, что интенсивность цвета и светового излучения (мощности) СИД исключительно хорошо определяются в одной заданной рабочей точке, в которой конкретный прямой ток протекает через СИД. Таким образом, если интенсивность цвета и светового излучения СИД являются очень важными, то СИД должен работать только под таким током, а уменьшение силы света должно осуществляться исключительно посредством модуляции с включением/выключением ШИМ. Однако СИД, который возбуждается посредством источника постоянного тока и подвергается модуляции ШИМ с использованием 16-битного сигнала включения/выключения ШИМ, имеет коэффициент уменьшения силы света 65535:1. Для светового будильника этот диапазон уменьшения силы света является недостаточным, ввиду того, что начальная ступень от нуля до 1/65535 является ясно видимой и может отрицательно сказаться на работе светового будильника. В течение периода постоянного тока может быть осуществлена модуляция уровня тока, подаваемого посредством активного источника тока, таким образом, чтобы он имел различные постоянные уровни.

В соответствии с настоящим изобретением, контроллер управляет источником тока для подачи затухающего тока питания в течение периода затухания, следующего за периодом подачи постоянного тока. Контроллер управляет параллельным переключателем таким образом, чтобы он открывался в течение открытого периода, который содержит подпериод периода затухания. Этот способ предоставляет возможность открытия параллельного переключателя в течение любого периода времени в ходе периода затухания, в течение которого ток затухает с его отрегулированного (относительно высокого) значения до относительно низкого значения, например, нуля. Следовательно, в отличие от предшествующего уровня техники, посредством открытия параллельного переключателя в течение периода затухания, предоставляется возможность обеспечения большего количества уровней интенсивности светового излучения. Для получения самых низких уровней интенсивности светового излучения параллельный переключатель открыт исключительно в течение периода затухания и никогда более в течение периода, в котором ток регулируется таким образом, чтобы он имел желаемый постоянный уровень.

Ток питания начинает затухать до нуля после отключения или активной регулировки источника тока для подачи затухающего тока питания в конце периода подачи постоянного тока. Посредством открытия параллельного переключателя в течение, по меньшей мере, подпериода в течение периода затухания, предоставляется возможность подачи любого уровня тока между максимальным уровнем, возникающим в течение периода подачи постоянного тока, и нулем. Количество уровней тока и, следовательно, уровней интенсивности, которые могут быть получены таким способом, может быть легко выбрано таким образом, чтобы оно являлось очень высоким, посредством соответствующего выбора продолжительности периода затухания и точности времени открытого периода. Этот способ открытия параллельного переключателя в течение периода затухания может быть объединен с известным способом управления ШИМ, при котором параллельный переключатель открыт при желательной скважности на протяжении периода подачи постоянного тока.

Контроллер может быть реализован в одном аппаратном устройстве (как правило, в интегральной схеме), может являться функциональным блоком одного аппаратного устройства, или может содержать один или более функциональных блоков различных аппаратных устройств.

Подобные полезные эффекты могут быть достигнуты при использовании лампы, которая содержит контроллер системы возбудителя СИД и СИД в соответствующем корпусе, который монтируется в устройство лампы. Такая лампа может быть использована в качестве светового будильника, при этом она может быть использована и для других целей, когда требуется уменьшение силы света с малыми ступенями интенсивности. Система возбудителя СИД может содержать контроллер, источник тока и СИД.

В варианте осуществления период затухания определяется таким образом, чтобы он длился с момента начала затухания тока питания до тех пор, пока ток питания не достигнет нулевого уровня. Если продолжительность открытого периода является малой, что требуется для достижения крайне низких уровней интенсивности, то получить разные уровни среднего тока, который протекает через СИД в течение открытого периода, если этот открытый период полностью возникает, когда ток питания имеет нулевой уровень, не предоставляется возможным.

В альтернативном варианте, для достижения более высоких уровней интенсивности, период затухания может включать в себя период времени, в течение которого ток питания имеет нулевой уровень для изменения среднего тока, протекающего через СИД в течение открытого периода, который его покрывает, или часть периода времени, в течение которого ток питания является нулевым.

В варианте осуществления контроллер управляет открытым периодом таким образом, чтобы он являлся подпериодом периода затухания, и чтобы открытый период возникал в пределах периода затухания. Кроме того, касаемо низких уровней интенсивности, плавная регулировка уменьшения силы света СИД достигается посредством использования открытого периода, который является малым по отношению к периоду затухания. Такие малые периоды должны возникать в течение периода затухания.

В варианте осуществления контроллер управляет моментом возникновения открытого периода в пределах периода затухания и/или продолжительностью открытого периода. В течение периода затухания можно легко управлять током, который протекает через СИД, посредством регулировки момента открытия, когда параллельный переключатель переводится в открытое положение, относительно момента начала периода затухания. Количество уровней тока, протекающего через СИД, зависит от продолжительности периода затухания и максимально достижимой точности момента открытия.

В варианте осуществления, в режиме уменьшения силы света, в котором должна изменяться интенсивность светового излучения СИД, контроллер повторно выполняет следующие действия. Изначально осуществляется активирование источника тока для подачи ненулевого среднего тока питания в течение периода подачи постоянного тока. Затем источник тока отключается для получения затухающего тока питания, и, в конечном счете, параллельный переключатель поддерживается в открытом положении в течение открытого периода, вследствие чего предоставляется возможность протекания части затухающего тока через СИД. Как обсуждалось ранее, моментом возникновения открытого периода и/или его продолжительностью управляют для изменения среднего тока, который протекает через СИД. При изменении интенсивности СИД на интенсивность низкого уровня открытый период имеет очень малую продолжительность в течение периода затухания. Для достижения более высоких уровней интенсивности параллельный переключатель также может поддерживаться в открытом положении в течение периода подачи постоянного тока. В зависимости от варианта реализации источника тока, ток питания, возникающий в течение периода подачи постоянного тока, может иметь пульсирующую компоненту. Считается, что средний уровень тока питания стабилизирован на ненулевом уровне. Уровень тока питания в течение различных периодов подачи постоянного тока является идентичным или же может отличаться. Уровень тока питания в течение конкретного периода подачи постоянного тока может иметь разные ненулевые уровни.

В варианте осуществления контроллер содержит генератор синхросигналов, который выдает синхросигнал в течение периода синхронизации на схему синхронизации. Схема синхронизации сдвигает момент возникновения открытого периода в последовательных периодах затухания на целое кратное периода синхронизации для получения изменения интенсивности светового излучения, генерируемого посредством СИД в течение последовательных периодов затухания. Например, самый низкий уровень интенсивности светового излучения достигается посредством выключения параллельного переключателя в течение одного периода синхронизации, непосредственно перед тем, как ток питания в течение периода затухания достигнет нуля. Самый низкий уровень интенсивности достигается посредством выключения параллельного переключателя в течение одного периода синхронизации на один период синхронизации ранее. В течение одного периода затухания может возникнуть несколько открытых периодов. Для достижения низких уровней интенсивности оба открытых периода должны иметь малую продолжительность, например, каждый из них может длиться в течение одного периода синхронизации.

В варианте осуществления схема синхронизации управляет продолжительностью открытого периода таким образом, чтобы он являлся целым кратным периода синхронизации. В зависимости от фактической интенсивности светового излучения и желаемого изменения интенсивности, продолжительностью открытого периода можно управлять для изменения среднего уровня тока, протекающего через СИД. В зависимости от формы затухающего тока питания в течение периода затухания, он может являться релевантным очень низким уровням интенсивности, при которых средний ток питания в течение двух (или более) последовательных периодов синхронизации меньше среднего тока питания в течение одного более раннего периода синхронизации. Такой способ управления продолжительностью открытого периода может быть объединен со способом управления моментом возникновения открытого периода.

В варианте осуществления источник тока содержит импульсный источник питания (SMPS). Такой источник SMPS содержит катушку индуктивности, которая подает ток питания на параллельную компоновку параллельного переключателя и СИД. Продолжительность периода затухания вполне может находиться под влиянием выбора соответствующего значения индуктивности катушки индуктивности. В данном случае сигнал управления, который подается на источник тока, является простым сигналом включения/выключения. Источник SMPS активируется (или включается) в режиме регулирования в течение периода постоянного тока и деактивируется (или отключается) в течение периода затухания. Следует отметить, что использование импульсного источника питания и его катушки индуктивности для изобретения важным фактором не является. Источник тока питания может являться любым источником тока с периодом затухания, который является относительно длинным по отношению к фактическому периоду синхронизации. Источником тока можно управлять для достижения конкретного желаемого затухания его тока в течение периода затухания.

В варианте осуществления импульсный источник питания содержит переключатель импульсов и разрядный диод. Последовательная компоновка катушки индуктивности и переключателя импульсов соединяется с источником напряжения питания через СИД. Последовательная компоновка диода и переключателя импульсов также соединяется с источником напряжения питания. Полюса диода располагаются таким образом, чтобы передавать ток питания, протекающий через катушку индуктивности, когда переключатель импульсов открыт.

В варианте осуществления дополнительный параллельный переключатель располагается параллельно с дополнительным светодиодом СИД. Дополнительный параллельный переключатель располагается последовательно с последовательной компоновкой первого упомянутого параллельного переключателя и источника тока. Контроллер также управляет дополнительным переключателем таким образом, чтобы он поддерживался в открытом состоянии в течение дополнительного открытого периода, который является дополнительным подпериодом периода затухания. Цепочка из последовательно соединенных СИД может содержать более двух СИД. Дополнительный параллельный переключатель располагается параллельно с (или каждый, если более двух) дополнительным светодиодом СИД. Контроллер меняет интенсивность светового излучения, произведенную посредством каждого из дополнительных СИД, способом, подобным обсужденному в настоящем документе выше. Интенсивность, произведенная посредством разных СИД, может отличаться и/или меняться различным образом в течение процесса уменьшения силы света. Настоящее изобретение предоставляет возможность изменения интенсивности каждого из СИД с использованием очень малых ступеней. Размер ступеней зависит от отношения точности, с которой возможно осуществлять управление моментом открытого периода, и продолжительности периода затухания. Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и будут разъясняться со ссылкой на варианты осуществления, которые будут описаны в настоящем документе ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 схематично изображает лампу 1, включающую в себя СИД 10 и схему возбудителя.

Фиг.2А-2D изображают упрощенные формы сигналов для разъяснения работы лампы 1, изображенной на Фиг.1.

Фиг.3 схематично изображает лампу 1 с цепочкой из трех СИД.

Фиг.4А-4C изображают формы сигналов, используемых в лампе, изображенной на Фиг.3, для конкретного варианта осуществления изобретения.

Следует отметить, что элементы, которым на различных чертежах присвоены идентичные ссылочные позиции, имеют аналогичные структурные признаки и аналогичные функции, или же являются аналогичными сигналами. В случае разъяснения функции и/или структуры такого элемента отпадает необходимость в ее повторном разъяснении в подробном описании.

Подробное описание

Фиг.1 схематично изображает лампу 1, включающую в себя СИД 10 и контроллер 15. Источник 16 напряжения подает напряжение Vb питания на цепочку из последовательно соединенных токочувствительного резистора 17, светодиода 10 СИД и источника 4 тока. Источник 4 тока содержит генератор 14 тока и контроллер 13. Контроллер 13 принимает сигнал E включения и сигнал FS обратной связи для передачи сигнала CI управления на генератор 14 тока. Сигнал E включения используется для активирования источника 14 тока в течение периода Та подачи постоянного тока (см. Фиг.2B). После активирования источника 14 тока посредством сигнала E включения осуществляется такая регулировка, в результате которой он подает ненулевой средний ток i питания. Контроллер 13 использует сигнал FS обратной связи, который является мерой тока i, протекающего через резистор 17, для постоянного поддержания тока i на желаемом ненулевом среднем уровне. Когда сигнал включения деактивирует источник 4 тока, осуществляется либо отключение источника 4 тока, либо регулировка генератора 14 тока для подачи затухающего тока i. Период времени, в течение которого затухает ток i, называется периодом затухания. Следует отметить, что такой управляемый источник 4 тока может быть сконфигурирован многочисленными способами. В варианте осуществления генератор тока является полупроводниковым источником тока, который подает ток i питания в соответствии с сигналом CI управления. В другом варианте осуществления контроллер 13 и источник 14 тока являются частью источника SMPS. В данном случае генератор 14 тока является катушкой индуктивности, а сигнал CI управления является сигналом переключения, который подается на катушку индуктивности посредством управляемого переключателя. Пример такого варианта реализации источника SMPS изображен на Фиг.3.

Параллельный переключатель 20 располагается параллельно с СИД 10. Контроллер 15 управляет положением параллельного переключателя 20. Если параллельный переключатель 20 замкнут, то ток i протекает через параллельный переключатель 20, при этом ток id, протекающий через СИД 10, является по существу нулевым. Если параллельный переключатель 20 открыт, то ток i протекает через СИД 10, при этом ток, протекающий через параллельный переключатель 20, является по существу нулевым. Известно, что контроллер 15 управляет параллельным переключателем 20 в ШИМ (режиме широтно-импульсной модуляции) в течение периода подачи постоянного тока. Следовательно, в предшествующем уровне техники параллельный переключатель 20 поддерживается в открытом положении только в течение периода (или подпериода) подачи постоянного тока. Термин «постоянный» подразумевает, что в предшествующем уровне техники среднее значение тока i поддерживается неизменным в течение открытого периода параллельного переключателя 20. Если в этом среднем значении присутствует пульсирующая компонента (которая обычно присутствует в случае, когда в качестве источника тока используется источник 4 SMPS), минимальное значение тока i питания является ненулевым, при этом пульсирующая компонента является относительно малой по отношению к среднему значению. При использовании такого способа управления ШИМ параллельным переключателем 20 предшествующего уровня техники изменяется продолжительность, в течение которой постоянный ток протекает через СИД 10 для управления интенсивностью светового излучения, испускаемого посредством светодиода 10 СИД. Управление интенсивностью светодиода 10 СИД в целом называется уменьшением силы света светодиода 10 СИД. Следовательно, уменьшение силы света может означать уменьшение или увеличение интенсивности светового излучения СИД. В варианте осуществления контроллер 15 содержит схему 151 генерирования синхросигналов, которая генерирует синхросигнал CLK с учетом периода Tclk синхронизации, и схему 150 синхронизации, которая подает сигнал CS0 управления на параллельный переключатель 20 для управления его положением. Далее, со ссылкой на Фиг.2А-2D, будет подробно разъясняться принцип работы настоящего изобретения.

Фиг.2А-2D изображают упрощенные формы сигналов для разъяснения принципа работы лампы 1, изображенной на Фиг.1. Фиг.2А изображает сигнал E включения в качестве временной функции. Низкий уровень указывает на то, что источник 4 тока не находится в периоде подачи постоянного тока; высокий уровень указывает на наличие периода подачи постоянного тока, в течение которого источник 4 тока является активным для подачи отрегулированного тока i питания желаемого уровня. Фиг.2B изображает ток i питания, который подается посредством источника 4 тока на параллельно расположенные параллельный переключатель 20 и СИД 10. Фиг.2C изображает сигнал CS0 управления. Низкий уровень указывает на то, что переключатель 2 замкнут; высокий уровень указывает на то, что переключатель 2 открыт. Фиг.2D изображает ток id, протекающий через СИД 10.

В момент t1 уровень сигнала E включения меняется с низкого на высокий, при этом осуществляется активирование источника 14 тока в режиме регулирования. В пределах очень короткого промежутка времени уровень тока i увеличивается до его отрегулированного уровня im, и этот уровень поддерживается до тех пор, пока в момент t2 уровень сигнала E включения не спадет до низкого. В зависимости от варианта реализации, в токе i может возникнуть пульсирующая компонента (не изображена). На Фиг.2C и 2D изображено то, что переключатель 20 замкнут в течение активного периода Та, который длится с момента t1 до момента t2. В альтернативном варианте переключатель 20 может быть подвержен управлению ШИМ в течение активного периода Та, как известно из предшествующего уровня техники.

В момент t2 источник 4 тока деактивируется или подвергается управлению для подачи затухающего тока i питания, при этом ток i начинает снижаться до тех пор, пока в момент t5 он не станет нулевым. В данном примере период Td затухания длится с момента t2 до момента t5. В альтернативном варианте период Td затухания может длиться с момента t2 до момента t6. В момент t6, посредством нового активирования источника 4 тока, начинается следующий цикл. Форма тока i питания в течение периода затухания, а также скорость, с которой понижается ток i питания, зависят от варианта реализации. В источнике SMPS присутствует, по меньшей мере, одна катушка индуктивности, которая осуществляет относительно медленное снижение тока. В других вариантах реализации генератором 14 тока можно управлять в течение периода Td затухания для подачи затухающего тока i питания с желаемой скоростью затухания.

В момент t3 уровень сигнала CS0 управления меняется на низкий, и параллельный переключатель 20 открывается. На данном этапе ток id, протекающий через СИД 10, имеет уровень ia. В момент t4 уровень сигнала CS0 управления меняется на высокий, и параллельный переключатель 20 закрывается. На данном этапе ток id, протекающий через СИД, снова имеет нулевой уровень. Имеется возможность управления продолжительностью открытого периода То, в течение которого сигнал CS0 управления имеет низкий уровень, а ток id, протекающий через СИД 10, имеет ненулевой уровень. Минимальная интенсивность достигается в случае, когда продолжительность открытого периода То является минимальной. В системе синхронизации такая минимальная продолжительность открытого периода То равна одному периоду синхронизации. Количество дополнительных уровней интенсивности зависит от продолжительности периода Td затухания и временного разрешения начального момента t3. В системе синхронизации начальный момент может быть выбран таким образом, чтобы он являлся целочисленным в периоде синхронизации после момента t2, когда инициируется период Td затухания.

Фиг.3 схематично изображает лампу 1 с цепочкой из трех СИД. В отличие от Фиг.1, которая изображает общую идею настоящего изобретения, Фиг.3 изображает конкретный вариант реализации с использованием источника SMPS в качестве источника 4 тока.

Лампа 1, изображенная на Фиг.3, содержит цепочку из трех СИД 10, 11 и 12, которые располагаются в последовательном соединении с токочувствительным резистором 17, катушкой индуктивности 42 и переключателем 41. Такая полная последовательная компоновка соединяется с источником 16 напряжения, который подает напряжение Vb питания. Катушка 42 индуктивности и переключатель 41 являются частью источника SMPS. Токочувствительный резистор 17 используется для получения сигнала FS обратной связи, который является мерой тока, протекающего через катушку 42 индуктивности. Количество СИД в цепочке может быть больше или меньше трех. Источник SMPS дополнительно содержит контроллер 40, который принимает сигнал FS обратной связи, принимает сигнал E включения на входе EN включения, и подает сигнал CI управления с выхода DR на вход управления переключателя 41 SMPS.

Параллельные переключатели 20, 21 и 22 располагаются параллельно с СИД 10, 11 и 12, соответственно. Контроллер 15 подает сигналы CSO, CS1 и CS2 управления на входы управления параллельных переключателей 20, 21 и 22, соответственно, через схемы 30, 31 и 32 сдвига уровней, соответственно. Контроллер 15 может являться системой синхронизации с генератором 151 синхросигналов, который генерирует синхросигнал CLK. Схема 150 синхронизации принимает синхросигнал CLK и подает сигналы CSO, CS1 и CS2 управления через схемы 30, 31 и 32 сдвига уровней. Схема 150 синхронизации может являться микропроцессором. Напряжения, проходящие через параллельную компоновку СИД 10-12 и параллельных переключателей 20-22, обозначаются ссылочными позициями V10-V12, соответственно.

Диод 43 располагается между соединением переключателя 41 и катушкой 42 индуктивности с одной стороны и между соединением источника 16 напряжения питания и резистором 17 с другой стороны. Полюса диода располагаются так, чтобы проводить ток через катушку 42 индуктивности тогда, когда переключатель 41 SMPS открыт (не проводит ток). Напряжение, проходящее через диод, обозначается ссылочной позицией V43. Далее, со ссылкой на Фиг.4А-4C, будет разъясняться принцип работы такой лампы 1.

Несмотря на то что на чертежах изображено два отдельных контроллера, один контроллер 40 для источника SMPS и один контроллер 15 для управления параллельными переключателями 20-22, такая функциональность может быть объединена в одном контроллере. В альтернативном варианте могут присутствовать больше, чем два изображенных контроллера, или же может быть осуществлено иное разделение функций. Например, может присутствовать третий контроллер для синхронного или асинхронного управления входом EN включения. Во всяком случае, способ разделения функции управления настоящего изобретения в реализованном аппаратном контроллере(ах) не является важным фактором.

Фиг.4А-4C изображают формы сигналов, используемых в лампе, изображенной на Фиг.3, для конкретного варианта осуществления изобретения. В данном конкретном варианте осуществления, со ссылкой на Фиг.2А, время повторения между задними фронтами сигнала E включения составляет приблизительно 10 мс. Индуктивность L катушки 42 индуктивности, изображенной на Фиг.3, имеет следующие значения: L=100 мкГн, Vb=24 В и im=735 мА.

В момент t10 уровень сигнала E включения меняется с низкого на высокий, вследствие чего осуществляется активирование источника SMPS. Ток i, протекающий через катушку 42 индуктивности, возрастает в течение очень короткого периода (im*L)/Vb=3 мкс до своего максимального уровня im. Между моментами t10 и t11 контроллер 40 поддерживает ток i постоянным в диапазоне 0,7±0,35 A посредством широко известного способа гистерезисного управления. В момент t11 уровень сигнала E включения меняется на низкий, вследствие чего источник SMPS отключается. Контроллер 40 прерывает периодическое включение и выключение переключателя 41 SMPS, и ток i, протекающий через катушку 42 индуктивности, диод 43 и параллельную компоновку СИД 10-12 и параллельных переключателей 20-22, начинает затухать. В момент t11 каждый из параллельных переключателей 20-22 замкнут (проводит ток), при этом через светодиоды 10-12 СИД протекает по существу нулевой ток. Между моментами t11 и t15 ток i, протекающий через катушку 42 индуктивности, затухает в соответствии с уравнением:

где:

Rs - сопротивление переключателей 20-22, сопротивление резистора 17 и диода 43.

τs - вторичная временная постоянная, определенная посредством индуктивности катушки 42 индуктивности и Rs.

V43 - прямое напряжение диода 43.

Если диод 43 является диодом Шоттки, то переключатели 20-22 являются МОП-транзисторами, а резистор 17 является сопротивлением, исключительно для примера в данном конкретном варианте осуществления, Rs=0,83 Ω, τs=120 мкс, V43=0,3 В и im=0,7 А, в результате чего достигается период Td затухания, равный 145 мкс.

В момент t12 параллельный переключатель 20 поддерживается в открытом положении в течение очень короткого промежутка времени, например, в течение одного цикла синхронизации и в момент, относительно момента t11, определяется посредством одного из 65535 доступных вариантов в 16-битной системе управления. Ток, протекающий через СИД 19 в течение открытого периода параллельного переключателя 20, может иметь любое значение в диапазоне от im до нуля, в зависимости от возникновения момента t12 между моментами t11 и t15. В данном примере, если синхросигнал CLK имеет частоту 20 МГц, а продолжительность периода синхронизации составляют 50 нс, то ток i может быть задан на 145 мкс/50 мкс = 2900 ступенях, каждая из которых соответствует 0,24 мА. При использовании такого временного разрешения ступени интенсивности светового излучения больше не наблюдаются. В изображенном примере ток i в момент t12 составляет 350 мА. Кроме того, в данном конкретном примере в момент t13 переключатель 22 открыт, вследствие чего ток i, который составляет 210 мА, протекает через СИД 12 в течение одного периода синхронизации. В момент t14 переключатель 21 открыт, вследствие чего ток i, который составляет 165 мА, протекает через СИД 11. Ток i, протекающий через СИД, может протекать в течение нескольких циклов синхронизации. Один или более моментов t12-t14 могут совпадать.

В данном варианте осуществления управление параллельными переключателями 20-22, соответственно связанными с СИД 10-12, осуществляется таким образом, чтобы ток, протекающий через все СИД в течение моментов t12-t14, соответственно, протекал в тот же самый период Td затухания.

Альтернативно только подмножество переключателей 20-22 может находиться в открытом положении в течение одного из периодов Td затухания. В другом варианте осуществления открытые периоды То переключателей могут поочередно возникать в последовательных периодах затухания или в подгруппах.

Подводя итоги, отметим, что вариант осуществления настоящего изобретения ориентирован на соединение всех СИД 10-12 с параллельными переключателями 20-22, которое отключает источник 4 SMPS, и использование импульса CS0-CS2 ШИМ для, по меньшей мере, одного из параллельных переключателей 20-22 для генерирования тока i, протекающего через связанный СИД 10-12 в течение периода Td затухания, причем ток i, протекающий через катушку 43 индуктивности, затухает до своего нулевого значения. Пример источника 4 SMPS, который может быть активирован и деактивирован (на входе DIM), известен из технической спецификации MAXIM интегральной схемы MAX16832A/MAX16832C под названием «2 MHz, High-Brightness СИД Drivers with Integrated MOSFET and High-Side Current Sense», компании Maxim Integrated Products, Саннивейл СА, США.

Настоящее изобретение может быть использовано в световых будильниках, или, более обобщенно, во всех осветительных модулях освещения, причем диапазон уменьшения силы света должен быть расширен таким образом, чтобы не наблюдалось никаких заметных ступеней.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, а также, что специалисты в данной области техники смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения любые ссылочные позиции, заключенные в круглые скобки, не должны быть интерпретированы в качестве ограничения формулы изобретения. Использование глагола «содержит» и его спряжений не исключает присутствие элементов или этапов, отличных от заявленных в формуле изобретения. Упоминание элементов в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано при помощи аппаратных средств, содержащих несколько отличных элементов, а также при помощи компьютера с соответствующим программным обеспечением. В формуле изобретения перечисляется несколько средств, некоторые из которых могут быть реализованы посредством одного аппаратного элемента. Сам факт того, что определенные меры описываются в различных дополнительных пунктах формулы изобретения, не указывает на запрет использования комбинации этих мер для получения выгоды.

Изобретение относится к системе возбудителя светоизлучающих диодов (СИД), лампе, содержащей такую систему возбудителя СИД, и способу возбуждения СИД. Технический результат заключается в обеспечении системы возбудителя СИД, которая предоставляет более малые ступени изменения интенсивности светового излучения. Результат достигается тем, что система (1) возбудителя СИД содержит источник тока (4), который подает ток (i) питания на параллельную компоновку параллельного переключателя (20) и СИД (10). Параллельный переключатель (20) накоротко замыкает СИД (10), когда он замкнут. Контроллер (15) во время использования генерирует: (i) первый сигнал (E) управления для управления источником (4) тока для смены режима регулирования, в котором ток (i) питания регулируется таким образом, чтобы он имел ненулевой средний уровень, на режим затухания, в котором ток (i) питания затухает в течение периода (Td) затухания, и (ii) второй сигнал (CSO) управления для управления параллельным переключателем (20) таким образом, чтобы он открывался в течение открытого периода (То), содержащего подпериод периода (Td) затухания. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система (1) возбудителя СИД (светоизлучающих диодов), содержащая:

источник (4) тока для подачи тока (i) питания на параллельную компоновку параллельного переключателя (20) и СИД (10),

параллельный переключатель (20) для замыкания накоротко СИД (10), когда параллельный переключатель (20) замкнут,

контроллер (15), сконфигурированный для генерирования во время использования:

первого сигнала (Е) управления для управления источником (4) тока для смены режима регулирования, в котором ток (i) питания регулируется таким образом, чтобы он имел ненулевой средний уровень, на режим затухания, в котором ток (i) питания затухает в течение периода (Td) затухания, и

второго сигнала (CS0) управления для управления параллельным переключателем (20) таким образом, чтобы он открывался в течение открытого периода (То), содержащего подпериод периода (Td) затухания.

2. Система (1) возбудителя СИД по п. 1, в которой, при использовании, период (Td) затухания длится с момента, когда ток (i) питания начинает затухать, до того, когда ток (i) питания становится нулевым.

3. Система (1) возбудителя СИД по п. 1, в которой контроллер (15) сконфигурирован для управления открытым периодом (То) таким образом, чтобы он являлся подпериодом периода (Td) затухания.

4. Система (1) возбудителя СИД по п. 3, в которой контроллер (15) сконфигурирован для управления моментом возникновения открытого периода (То) в пределах периода (Td) затухания и/или продолжительностью открытого периода (То).

5. Система (1) возбудителя СИД по п. 1, которая, находясь в режиме уменьшения силы света, сконфигурирована для периодического управления источником (4) тока, в следующем порядке, для:

(i) подачи постоянного ненулевого среднего тока (i) питания,

(ii) получения затухающего тока (i) питания в течение периода (Td) затухания и управления параллельным переключателем (20) таким образом, чтобы он открывался в течение открытого периода (То).

6. Система (1) возбудителя СИД по п. 5, содержащая генератор (151) синхросигналов для подачи синхросигнала (CLK) с периодом (Tclk) синхронизации на схему (150) синхронизации, причем схема (150) синхронизации сконфигурирована для сдвига начального момента открытого периода (То) в последовательных периодах (Td) затухания на целое кратное (N1) периода (Tclk) синхронизации для получения изменения интенсивности светового излучения, генерируемого посредством СИД (10), в последовательных периодах (Td) затухания.

7. Система (1) возбудителя СИД по п. 5, в которой схема (150) синхронизации сконфигурирована для управления открытым периодом (То) таким образом, чтобы он имел продолжительность, являющуюся целым кратным (N2) периода (Tclk) синхронизации.

8. Система (1) возбудителя СИД по п. 1, в которой источник (14) тока содержит импульсный источник (4) питания, содержащий катушку (42) индуктивности для подачи тока (i) питания на параллельную компоновку параллельного переключателя (20) и СИД (10).

9. Система (1) возбудителя СИД по п. 8, в которой импульсный источник (4) питания дополнительно содержит переключатель (41) импульсов и разрядный диод (43), причем последовательная компоновка катушки (42) индуктивности и переключателя (41) импульсов соединена с источником (16) напряжения питания через СИД (10), и последовательная компоновка упомянутого диода (43) и переключателя (41) импульсов также соединена с источником (16) напряжения питания, а полюса диода (43) располагаются таким образом, чтобы передавать ток (i) питания, протекающий через катушку (42) индуктивности, когда переключатель (41) импульсов открыт.

10. Система (1) возбудителя СИД по п. 1, содержащая дополнительный параллельный переключатель (21, 22) для размещения параллельно с дополнительным СИД (11, 12), причем дополнительный параллельный переключатель (21, 22) расположен последовательно с последовательной компоновкой первого упомянутого параллельного переключателя (20) и источника (4) тока, при этом контроллер (15) дополнительно сконфигурирован для управления дополнительным переключателем (11, 12) таким образом, чтобы он открывался в течение дополнительного открытого периода (То'), который является дополнительным подпериодом периода (Td) затухания.

11. Система (1) возбудителя СИД по п. 1, дополнительно содержащая СИД (10).

12. Система (1) возбудителя СИД по п. 10, дополнительно содержащая первый упомянутый СИД (10) и дополнительный СИД (11, 12).

13. Лампа, содержащая систему возбудителя СИД по любому из предшествующих пунктов.

14. Способ возбуждения СИД (светоизлучающего диода) (10) в системе, в которой:

СИД (10) и источник (4) тока расположены последовательно, а параллельный переключатель (20) расположен параллельно с СИД (10) для замыкания накоротко СИД (10), когда параллельный переключатель (20) замкнут, причем упомянутый способ содержит этапы на которых:

управляют (15) источником (4) тока для смены режима регулирования, в котором ток (i) питания регулируется таким образом, чтобы он имел ненулевой средний уровень, на режим затухания, в котором ток (i) питания затухает в течение периода (Td) затухания, и

управляют (15) параллельным переключателем (20) таким образом, чтобы он открывался в течение открытого периода (То), содержащего подпериод периода (Td) затухания.