СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА Российский патент 2017 года по МПК H05B33/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к светодиодному источнику света, яркость которого можно регулировать посредством регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту. Изобретение также относится к способу регулирования яркости светодиодного источника света.

Уровень техники

Светодиодный источник света известен из WO2010137002A1 и представлен вместе с регулятором яркости типа с отсечением фазы по заднему фронту на Фиг. 1.

На Фиг. 1 K1 и K2 представляют собой входные выводы для соединения с источником напряжения питания, по которому подают переменное напряжение питания, такое как сетевое напряжение питания. Двунаправленный переключатель S1, демпфирующий конденсатор C1 и схема TC установки временных характеристик входят в состав регулятора яркости с отсечением фазы типа отсечения фазы по заднему фронту. Выводы K3 и K4 представляют собой входные выводы выпрямителя, сформированного диодами D5-D8. Вывод K4 соединен с входным выводом K2. Входной вывод K1 соединен с выводом K3 через двунаправленный переключатель S1.

Первый выходной вывод и второй выходной вывод выпрямителя соединены с помощью первой последовательной компоновки из резистора R_WB и переключателя S2 и также из второй последовательной компоновки из резистора R_SB и переключателя S3. Электрод управления переключателем S2 соединен с выходом компаратора COMP1, и электрод управления переключателем S3 соединен с выходным выводом компаратора COMP2. Первый входной вывод компаратора COMP1 и первый входной вывод компаратора COMP2 оба соединены с первым выходным выводом выпрямителя. На втором входном выводе компаратора COMP1 присутствует опорное напряжение Vref1, и на втором входном выводе компаратора COMP2 присутствует опорное напряжение Vref2. Резистор R_WB, переключатель S2 и компаратор COMP1 вместе формируют первое шунтирующее сопротивление, и резистор R_SB, переключатель S3 и компаратор COMP2 вместе формируют второе шунтирующее сопротивление.

Первый и второй выходные выводы выпрямителя также соединены через последовательную компоновку, содержащую диод D9 и конденсатор C2.

Функция первого шунтирующего сопротивления состоит в том, чтобы заряжать сглаживающий конденсатор C1, когда двунаправленный переключатель S1 становится неэлектропроводным и диод D9 блокируется. Функция второго шунтирующего сопротивления состоит в том, чтобы заряжать источник питания регулятора яркости (не показан) и выполнять сброс схемы задания временных характеристик, входящей в состав регулятора яркости.

Соответствующие входные выводы преобразователя CONV соединены с соответствующими сторонами конденсатора C2. Выходные выводы преобразователя CONV соединены со светодиодами светодиодной нагрузки. Преобразователь CONV представляет собой преобразователь для генерирования тока через светодиодную нагрузку из напряжения, присутствующего на конденсаторе C2.

Первый и второй выходные выводы выпрямителя также соединены с помощью последовательной компоновки резисторов R2 и R3. Резистор R3 шунтирован конденсатором C3. Резисторы R2 и R3 вместе с конденсатором C3 формируют фильтр низкой частоты для генерирования сигнала регулирования яркости. Входные выводы фильтра низкой частоты сформированы первым и вторым выходными выводами выпрямителя, и, во время работы, сигнал регулирования яркости присутствует на конденсаторе C3. Общий вывод резистора R2 и конденсатора C3 соединен с входным выводом регулятора яркости преобразователя CONV таким образом, что сигнал регулирования яркости поступает на этот входной вывод регулирования яркости преобразователя.

Когда сетевое напряжение подключают к входным выводам, K1 и K2, синусоидальное напряжение питания поступает от сетевого источника питания в фазе, нарезанной регулятором яркости с нарезанием фазы, и синусоидальное напряжение источника питания с нарезанной фазой выпрямляют, используя выпрямитель.

Поскольку регулятор яркости с отсечением фазы представляет собой регулятор, работающий по заднему фронту, в течение каждого полупериода переменного напряжения питания, переключатель регулятора яркости вначале поддерживают в электропроводном состоянии и затем отключают под регулируемым углом фазы сдвига регулятора яркости с отсечением фазы. Переключатель регулятора яркости впоследствии поддерживается в неэлектропроводном состоянии до конца полупериода.

Сетевое напряжение питания с нарезанной выпрямленной фазой (когда его мгновенная амплитуда выше, чем напряжение на конденсаторе C2) обеспечивает протекание тока через диод D9 в конденсатор C2. Напряжение на конденсаторе используется для подачи питания в преобразователь CONV и, таким образом, также для подачи питания светодиодной нагрузки, подключенной к его выходным выводам. Преобразователь генерирует ток через светодиодную нагрузку.

Для обеспечения соответствующей работы регулятора яркости с отсечением фазы, несмотря на тот факт, что источник светодиодного света потребляет меньше тока, чем лампа накаливания, для которой фактически был разработан регулятор яркости с отсечением фазы, известный светодиодный источник света дополнительно оборудован первым шунтирующим сопротивлением и вторым шунтирующим сопротивлением, между первым и вторым выходными выводами выпрямителя. Первое шунтирующее сопротивление проводит сравнительно малый ток и его включают, когда напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя ниже первого заданного значения (например, 200 В). Второе шунтирующее сопротивление проводит больший ток и его включают только, когда напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя падает ниже второго заданного значения (например, 50 В), которое значительно ниже, чем первое заданное значение.

Амплитуда тока через светодиодную нагрузку зависит от сигнала с регулируемой яркостью, который поступает на вход регулятора яркости преобразователя и, таким образом, представляет собой функцию формы напряжения, присутствующего между выходными выводами выпрямителя и, следовательно, также функцию регулируемого угла фазы для регулятора яркости с отсечением фазы.

В случае, когда регулятор яркости с отсечением фазы используется для регулирования яркости лампы накаливания, сигнал регулирования яркости на выходных выводах фильтра низкой частоты мог бы иметь разное значение для каждого значения регулируемого угла фазы для регулятора яркости на основе угла фазы. Это связано с тем, что напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя могло бы иметь резкий фронт при регулируемом угле фазы регулятора яркости по углу фазы (или, другими словами, в момент, когда переключатель S1 регулятора яркости делают неэлектропроводным). В случае светодиодного источника света, описанного выше, однако, происходят некоторые нежелательные эффекты, когда регулятор яркости с отсечением фазы представляет собой регулятор яркости типа отсечения фазы по заднему фронту, и регулируемый угол фазы находится между 90 градусов и значением угла фазы, для которого напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя равно первому заданному значению (другими словами, напряжению, при котором первое шунтирующее сопротивление активировано). В этом случае, конденсатор C2, питание с которого поступает на преобразователь, заряжается, напряжение которого равно амплитуде напряжения сетевого источника питания, когда угол фазы равен 90 градусов. Когда угол фазы дополнительно увеличивается, ток не протекает в конденсатор, поскольку напряжение на нем выше, чем мгновенная амплитуда напряжения, присутствующего между первым выходным выводом и вторым выходным выводом выпрямителя.

Поток тока в противоположном направлении предотвращается с помощью диода. Поскольку импеданс сглаживающего конденсатора C1, входящего в состав регулятора яркости, гораздо ниже, чем входной импеданс светодиодного источника света, напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя следует форме сетевого напряжения, до тех пор, пока не будет активировано первое шунтирующее сопротивление, независимо от того, является ли переключатель регулятора яркости электропроводным или нет. Вследствие этого, сигнал регулирования яркости, присутствующий между выходными выводами фильтра низкой частоты, является одинаковым для всех значений регулируемого угла фаз, которые находятся между 90 градусами, и углом фазы, при котором активируется первое шунтирующее сопротивление. Это приводит к разрыву кривой регулирования яркости, то есть отношение между углом регулируемой фазы и выходным светом светодиода и светодиодной нагрузки.

Кроме того, когда переключатель регулирования яркости делают неэлектропроводным после активации первого шунтирующего сопротивления, ток шунтирующего сопротивления приводит к некоторому искажению сигнала регулирования яркости, в результате чего возникает нелинейная взаимозависимость между углом регулируемой фазы и выходным светом светодиодной нагрузки. Поскольку угол фазы регулируется пользователем, желательно, чтобы взаимосвязь между углом регулируемой фазы и регулятором яркости с отсечением фазы и выходом света была свободна от разрывов и нелинейных участков.

На Фиг. 2 представлено несколько напряжений в цепи, показанной на Фиг. 1, как функция времени. На Фиг. 2 переключатель S1 делают неэлектропроводным на 6 мс, после пересечения нуля сетевым напряжением, и первое шунтирующее сопротивление активируют через 8 мс. Кривая V1 представляет напряжение сетевого питания, кривая V2 представляет напряжение на конденсаторе C2, кривая V3 представляет напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя и кривая V4 представляет форму напряжения на выходных выводах выпрямителя в случае, когда диод D9, конденсатор C2, преобразователь CONV и светодиодные нагрузки совместно заменяют лампой накаливания. На кривой V4 показан крутой задний фронт, когда переключатель S1 в регуляторе яркости с отсечением фазы делают неэлектропроводным. Такой задний фронт является гораздо более крутым, чем у кривой V3, поскольку лампа накаливания потребляет гораздо больше тока, чем светодиодный источник света, и, следовательно, конденсатор C1 быстро заряжается.

Можно видеть, что кривая V3 имеет точно такую же форму, как и сетевое напряжение питания между 5 мс (угол фазы 90 градусов) и 8 мс, в то время как через 8 мс кривая V3 падает несколько круче, чем напряжение сетевого источника питания, но не так круто, как кривая V4, поскольку постоянная времени цепи RC R_WB*C1 больше, чем она могла бы быть в случае, если бы нагрузка была представлена лампой накаливания.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить светодиодный источник света, яркость которого можно регулировать с помощью регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту, в то время как исключаются разрывы и нелинейность во взаимоотношениях между сигналом регулирования яркости и выходным светом.

В соответствии с первым аспектом изобретения предусмотрен светодиодный источник света с регулируемой яркостью, содержащий:

- выпрямитель, имеющий входные выводы выпрямителя для соединения с соответствующими выходными выводами регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту и имеющий выходные выводы выпрямителя, причем упомянутый регулятор яркости с отсечением фазы имеет входные выводы для соединения с сетевым источником питания,

- первую схему шунтирующего сопротивления, соединяющую выходные выводы выпрямителя,

- последовательную компоновку, содержащую однонаправленный элемент и емкостное средство, соединяющее выходные выводы выпрямителя,

- схему преобразователя, входные выводы которой соединены с соответствующими сторонами емкостного средства, а выходные выводы соединены со светодиодной нагрузкой, для генерирования тока через светодиодную нагрузку, в зависимости от сигнала регулирования яркости, из напряжения, присутствующего на емкостном средстве,

- схему регулирования яркости, предназначенную для генерирования сигнала яркости в зависимости от регулируемого угла фазы для регулятора яркости с отсечением фазы и для подачи сигнала регулирования яркости на вход регулирования яркости схемы преобразователя, схема регулирования яркости, содержащая

- схему детектирования градиента, предназначенную для определения градиента напряжения на емкостном средстве и для определения в качестве регулируемого угла фазы первого значения угла фазы, для которого градиент является отрицательным, когда угол фазы меньше чем или равен 90 градусов в течение первого полупериода напряжения между выходными выводами выпрямителя,

- схему генерирования сигнала, предназначенную для генерирования синусоидального сигнала, который представляет собой напряжение сетевого источника питания,

- схему для активации первого шунтирующего сопротивления, когда угол фазы составляет 90 градусов, и для отключения первого шунтирующего сопротивления, когда определен регулируемый угол фазы,

- схему детектирования отклонения, предназначенную для детектирования отклонения напряжения на выходных выводах выпрямителя от синусоидального сигнала, для сравнения напряжения отклонения с опорным напряжением и для определения в качестве регулируемого угла фазы первого значения угла фазы, для которого напряжение отклонения больше чем или равно опорному напряжению, когда угол фазы находится в диапазоне от 90 до 180 градусов, в течение второго полупериода напряжения на выходных выводах выпрямителя.

Было определено, что, в зависимости от регулируемого угла фазы, в регуляторе яркости с отсечением фазы в светодиодном источнике света с регулируемой яркостью, в соответствии с изобретением, это может позволить генерировать сигнал регулирования яркости, который обеспечивает хорошую непрерывность и хорошую линейность поведения регулирования яркости.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предусмотрен способ регулирования яркости светодиодного источника света, содержащий этапы, на которых:

- предоставляют регулятор яркости с отсечением фазы и используют регулятор яркости с отсечением фазы для генерирования синусоидального напряжения питания с отсечением фазы из синусоидального напряжения питания,

- выпрямляют синусоидальное напряжение питания с отсечением фазы, используя выпрямитель, имеющий первый выходной вывод выпрямителя и второй выходной вывод выпрямителя,

- подают выпрямленное синусоидальное напряжение питания с отсечением фазы в последовательную компоновку однонаправленного элемента и емкостного средства,

- предоставляют схему преобразователя, с выходными выводами которой соединена светодиодная нагрузка и которая использует преобразователь для генерирования тока через упомянутую светодиодную нагрузку из напряжения на емкостном средстве,

- определяют градиент напряжения на емкостном средстве и определяют в качестве регулируемого угла фазы первое значение угла фазы, для которого градиент является отрицательным, когда угол фазы находится между 0 и 90 градусами в течение первого полупериода выпрямленного синусоидального напряжения питания,

- генерируют синусоидальный сигнал, который представляет собой сетевое напряжение питания,

- активируют шунтирующее сопротивление, когда угол фазы составляет 90 градусов, и отключают шунтирующее сопротивление после того, как определен регулируемый угол фазы,

- детектируют отклонение выпрямленного напряжения синусоидального источника питания с отсечением фазы из синусоидального сигнала, когда угол фазы находится от 90 до 180 градусов во время второго полупериода выпрямленного синусоидального напряжения питания,

- сравнивают напряжение отклонения с опорным напряжением, определяют, в качестве регулируемого угла фазы, первое значение угла фазы, для которого напряжение отклонения выше чем или равно опорному напряжению,

- генерируют сигнал регулирования яркости как функцию регулируемого угла фазы, и

- управляют амплитудой тока через светодиодную нагрузку в зависимости от сигнала регулирования яркости.

Также способ, в соответствии с изобретением, обеспечивает регулирование яркости светодиодного источника света с хорошей линейностью и хорошей непрерывностью.

Дополнительные разработки изобретения упомянуты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Вариант осуществления светодиодного источника света предшествующего уровня техники и вариант осуществления светодиодного источника света, в соответствии с изобретением будут дополнительно описаны, используя чертежи.

На Фиг. 1 показано схематическое представление варианта осуществления светодиодного источника света с регулируемой яркостью, в соответствии с предшествующим уровнем техники, вместе с регулятором яркости с отсечением фазы типа отсечения фазы по заднему фронту;

на Фиг. 2 показана форма нескольких напряжений на разных выводах светодиодного источника света, показанного на Фиг. 1 во время работы с регулируемой яркостью;

на Фиг. 3 показано схематичное представление варианта осуществления светодиодного источника света с регулируемой яркостью, в соответствии с изобретением;

на Фиг. 4 показана форма нескольких напряжений на других выводах в светодиодном источнике света, показанном на Фиг. 3 во время операции регулирования яркости, в случае, когда регулируемый угол фазы регулятора яркости меньше чем 90 градусов, и

на Фиг. 5 показана форма нескольких напряжений на разных выводах в светодиодном источнике света, показанном на Фиг. 3, во время работы регулирования яркости в случае, когда регулируемый угол фазы регулятора яркости составляет от 90 до 180 градусов.

Осуществление изобретения

Светодиодный источник света по Фиг. 3 содержит входные выводы K3 и K4, диодный мост, содержащий диоды D5-D8, первое шунтирующее сопротивление, содержащее резистор R_WB и переключатель S2, второе шунтирующее сопротивление, содержащее резистор R_SB и переключатель S3, диод D9, конденсатор C2, преобразователь CONV светодиодной нагрузки. Эти компоненты представляют собой детали цепи и обозначены теми же номерами ссылочных позиций и также взаимно соединены таким же образом, как и светодиодный источник света, показанный на Фиг. 1. Фильтр низкой частоты, входящий в состав светодиодного источника света, показанного на Фиг. 1, удален из светодиодного источника света, показанного на Фиг. 3.

Хотя это не показано на Фиг. 3, вход светодиодного источника света соединен с выходом регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту, таким, как показан на Фиг. 1. Управление вторым шунтирующим сопротивлением идентично управлению вторым шунтирующим сопротивлением в светодиодном источнике света, показанном на Фиг. 1. Управление первым шунтирующим сопротивлением, однако, и операция цепи регулирования яркости полностью отличаются.

В светодиодном источнике света, показанном на Фиг. 3, схема детектирования предназначена для определения регулируемого угла фазы регулятора яркости с отсечением фазы. В течение первой половины периода выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы, присутствующего между выходными выводами выпрямителя (другими словами, в диапазоне угла фазы от 0 градусов до 90 градусов), измеряют градиент напряжения на конденсаторе C2. В случае, когда переключатель S1 регулятора яркости делают неэлектропроводным на этом отрезке времени, градиент напряжения на конденсаторе C2 меняется с положительного на отрицательный. Это изменение градиента позволяет детектировать регулируемый угол фазы для регулятора яркости с отсечением фазы. В случае, когда угол фазы 90 градусов достигается без изменения градиента напряжения на конденсаторе C2 с положительного на отрицательный, активируют первое шунтирующее сопротивление при таком угле фазы.

Во второй половине периода выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы (другими словами, в диапазоне угла фазы от 90 градусов до 180 градусов) детектирование регулируемого угла фазы регулятора яркости с отсечением фазы выполняют путем сравнения этого выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы с опорным напряжением, представляющим напряжение питания. Отклонение (то есть разность, между двумя напряжениями), в свою очередь, сравнивают с опорным значением, представляющим заданное отклонение.

Момент, в который измеренное отклонение становится больше, чем опорное, представляет собой момент, который соответствует регулируемому углу фазы для регулятора яркости с отсечением фазы. После определения регулируемого угла фазы первое шунтирующее сопротивление отключают.

Цепь для генерирования опорного напряжения, представляющего напряжение питания, содержится в схеме детектирования. Эта схема также называется блоком оценки. Частоту и фазу опорного напряжения выводят из выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы. Поскольку форма выпрямленного сетевого напряжения питания с отсечением фазы идентична сетевому напряжению питания, прежде, чем переключатель регулятора яркости станет неэлектропроводным, пересечение нуля сетевого источника питания может быть легко получено из выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы, которое присутствует между первым и вторым выводами выпрямителя. Это также позволяет задавать моменты времени угла фазы 0 градусов, 90 градусов и 180 градусов. Наибольшую амплитуду опорного напряжения выводят из напряжения на конденсаторе C2, когда угол фазы равен 90 градусов.

На Фиг. 3 схематично представлена схема детектирования.

VDV1 представляет делитель напряжения, соединенный между выходными выводами выпрямителя. Во время работы напряжение, которое пропорционально выпрямленному напряжению питания с отсечением фазы, присутствует на выходном выводе K5 делителя VDV1 напряжения.

VDV2 представляет делитель напряжения шунтирующего конденсатора C2. Во время работы напряжение, которое пропорционально напряжению на конденсаторе C2, присутствует на выходном выводе K6 делителя VDV2 напряжения.

Схема детектирования содержит таймер. Входной вывод этого таймера соединен с выводом K5. Таймер отмеряет фазовый угол в градусах и синхронизируют ноль градусов и 180 градусов с напряжением на выводе K5.

Прошедшее время между фазовым углом и нулем градусов и фазовым углом 90 градусов учитывают первыми. Выходной вывод K6 соединен с первым входным выводом части I схемы через схему задержки и также непосредственно на второй входной вывод части I схемы. Часть I схемы вычитает задержанное напряжение из не задержанного напряжения. Напряжение, которое равно разности между не задержанным напряжением и задержанным напряжением на выходном выводе K6, присутствует на выходном выводе части I схемы и, поэтому также на подключенном первом входном выводе компаратора COMP3. На другом входном выводе компаратора COMP3 присутствует опорное напряжение, равное ноль вольт. По мере того, как разность между не задержанным напряжением и задержанным напряжением на выводе K6 будет положительной (другими словами, до тех пор, пока напряжение на конденсаторе C2 повышается), выход компаратора COMP3 будет высоким. В течение времени между фазовым углом ноль градусов и фазовым углом 90 градусов переключатель S соединяет выходной вывод компаратора COMP3 с входным выводом R части FF схемы. Часть FF схемы представляет собой бистабильный мультивибратор или триггер. Вследствие этого, напряжение, присутствующее на входном выводе R, также будет высоким, что приводит к тому, что выходной вывод Q части FF схемы также будет иметь высокое напряжение. Такой высокий сигнал на выходном выводе Q части FF схемы обозначает, что переключатель S1 регулятора яркости является электропроводным.

В случае, когда переключатель S1 регулятора яркости делают неэлектропроводным, перед тем как фазовый угол станет равным 90 градусов, напряжение на конденсаторе C2 начинает понижаться. Вследствие этого, напряжение на выходном выводе части I схемы становится отрицательным и напряжение на выходном выводе компаратора COMP3 и входном выводе R части FF схемы будет становиться низким так, что выходной вывод Q части FF схемы также будет становиться низким, что обозначает, что переключатель S1 регулятора яркости находится в неэлектропроводном состоянии.

Когда фазовый угол равен 90 градусам (или, другими словами, в конце первой половины периода выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы), таймер формирует выходной сигнал, который приводит к отключению переключателем S выходного вывода компаратора COMP3 от входного вывода R части FF схемы и соединяет выходной вывод компаратора COMP4 с входным выводом R части FF схемы.

Тот же выходной сигнал подают на входной вывод S части FF схемы для установки части FF схемы, когда таймер отсчитает 180 градусов.

Выходной вывод K6 и выходной вывод K5 соединены с входными выводами части схемы SGEN. Часть схемы SGEN представляет собой генератор сигнала, предназначенный для генерирования сигнала, который представляет сетевое напряжение питания. Как пояснялось выше, генератор сигналов выводит амплитуду сетевого источника питания из максимального напряжения на конденсаторе C2, когда регулируемый угол фазы составляет 90 градусов, и синхронизирует с напряжением на выводе K5 (которое пропорционально выпрямленному напряжению источника питания с отсечением фазы между первым и вторым выходными выводами выпрямителя). Сигнал, представляющий сетевое напряжение питания, присутствует на выходном выводе части схемы SGEN и на первом входном выводе части II схемы, которая соединена с выходным выводом части схемы SGEN. Второй входной вывод части II схемы соединен с выходным выводом K5. Часть 2 схемы вычитает напряжение на ее втором входном выводе из напряжения на ее первом входном выводе. Результат вычитания представляет собой отклонение между напряжением источника сетевого питания и напряжением между первым и вторым выходными выводами выпрямителя. Такое отклонение присутствует на выходном выводе части II схемы и также на подключенном первом входном выводе компаратора COMP4. Второй входной вывод компаратора COMP4 соединен с источником опорного напряжения, который подает опорное напряжение REFDEV.

В случае, когда переключатель S1 регулятора яркости уже переведен, неэлектропроводное состояние при угле фазы меньше чем 90 градусов, отклонение будет больше, чем опорный сигнал REFDEV, таким образом, что выход компаратора COMP4 будет низким и вход R и выход Q части FF схемы также будут низкими.

В случае, когда переключатель S1 регулятора яркости все еще находится в электропроводном состоянии при угле фазы 90 градусов, сигнал, формируемый на выходе таймера, активирует первое шунтирующее сопротивление. В этом случае напряжение на выходном выводе части II схемы равно ноль вольт и выход компаратора COMP4, и выход части FF схемы оба имеют высокие значения, что обозначает, что переключатель S1 регулятора яркости все еще находится в электропроводном состоянии.

В случае, когда переключатель яркости находится в неэлектропроводном состоянии при угле фазы от 90 градусов до 180 градусов, напряжение между первым и вторым выходными выводами выпрямителя начинает отклоняться от напряжения сетевого источника питания. Как только отклонение станет больше, чем опорное напряжение DEVREF, напряжение на выходном выводе компаратора COMP4 становится низким и, поэтому, также, напряжение на выходном выводе Q части FF схемы становится низким, что обозначает, что переключатель регулятора яркости стал неэлектропроводным. Выходной вывод части FF схемы соединен со входным выводом логического элемента "И" AND1, и выходной вывод логического элемента "И" AND1 соединен со входным выводом фильтра LPF низкой частоты. Выходной вывод фильтра LPF низкой частоты соединен с входным выводом регулятора яркости преобразователя CONV. В данный момент предполагается, что логический элемент "И" AND1 постоянно соединяет выходной вывод Q части FF схемы с входным выводом фильтра LPF низкой частоты. В этом случае напряжение, присутствующее на выходном выводе фильтра низкой частоты, представляет собой среднее значение напряжения, присутствующего на выходном выводе Q части схемы. Именно это напряжение на выходном выводе LPF фильтра низкой частоты используется как сигнал регулирования яркости для управления током через светодиодную нагрузку светодиода и, таким образом, выходом света светодиодного источника света.

Когда таймер отсчитывает 180 градусов, часть FF схемы выполняет сброс через входной вывод S и также переключатель S еще раз соединяет выходной вывод компаратора COMP3 с входным выводом R части FF схемы и отключает входной вывод R от выходного вывода компаратора COMP4.

Схема детектирования дополнительно содержит счетчик для подсчета количества периодов выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы или, другими словами, сколько раз таймер отмерил фазовый угол от нуля градусов до 180 градусов. Конечно, нет необходимости определять регулируемый угол фазы и соответствующий сигнал регулирования яркости в течение каждого периода выпрямленного напряжения источника питания с отсечением фазы. Также возможно выполнять это, например, только один раз в каждые десять или двадцать периодов, например, для уменьшения рассеивания энергии на первом шунтирующем сопротивлении. С этой целью счетчик подключают к выходному выводу таймера. Счетчик подсчитывает количество периодов выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы и делает напряжение на его выходном выводе только высоким, например, в течение одного из 10 или 20 периодов.

В течение этого одного периода определяют регулируемый угол фазы и сигнал регулирования яркости. В течение других периодов напряжение на выходном выводе счетчика будет низким, таким образом, что выходное напряжение логических элементов "И" AND1 и AND2 будут иметь низкий выход, так, что сигнал, подаваемый на фильтр LPF низкой частоты и первое шунтирующее сопротивление, не будет активирован.

Следует отметить, что в течение периодов выпрямленного напряжения источника питания с отсечением фазы, в которые активировано первое шунтирующее сопротивление, рассеяние энергии сравнительно велико, поскольку напряжение сравнительно высоко при 90 градусах на выходных выводах выпрямителя. Однако, это компенсируется в случае, когда шунтирующее сопротивление будет активировано только в течение малой части периодов выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы.

На Фиг. 4 показана форма напряжений, как функция времени в светодиодном источнике света, показанном на Фиг. 3, для регулируемого угла фазы меньше чем 90 градусов. На Фиг. 5 показаны формы для регулируемого угла фазы между 90 градусов и 180 градусов.

Кривая V1 представляет форму напряжения питания, кривая V2 представляет форму напряжения на конденсаторе C2, кривая V3 представляет форму напряжения между первым и вторым выходными выводами выпрямителя и кривая V4 представляет форму напряжения между выходными выводами в случае, когда нагрузка представляет собой лампу накаливания вместо светодиодного источника света.

На Фиг. 4 можно видеть, что градиент кривой V2 изменяется от положительного на отрицательный, когда переключатель S1 регулятора напряжения делают неэлектропроводным. На Фиг. 5 можно видеть, что вскоре после того, как переключатель S1 регулятора яркости сделали неэлектропроводным, отклонение между кривой V1 и кривой V3 увеличивается.

В то время, как изобретение было представлено и описано подробно в представленном выше описании со ссылкой на чертежи, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать, как иллюстративные или примерные, а не ограничительные; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.

Вариации раскрытых вариантов осуществления будут понятны и могут быть воплощены специалистом в данной области техники при выполнении на практике заявленного изобретения, в результате изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы и употребление элементов или этапов в единственном числе не исключает их множества. Один процессор или другой модуль может выполнять функции нескольких элементов, описанных в формуле изобретения. Сам по себе факт, что определенные меры описаны во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не обозначает, что комбинация этих мер не может использоваться с предпочтением.

Изобретение относится к светодиодному источнику света с регулируемой яркостью. Техническим результатом является обеспечение светодиодного источника света, яркость которого можно регулировать с помощью регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту, с исключением разрывов и нелинейностей во взаимоотношениях между сигналом регулирования яркости и выходным светом. Результат достигается тем, что светодиодный источник света содержит выпрямитель, имеющий входные выводы выпрямителя для соединения с соответствующими выходными выводами регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту, причем входные выводы выпрямителя соединены с сетевым источником питания, и имеющий выходные выводы выпрямителя, первую схему шунтирующего сопротивления, соединяющую выходные выводы выпрямителя, последовательную компоновку, содержащую однонаправленный элемент и емкостное средство, соединяющее выходные выводы выпрямителя, схему преобразователя, входные выводы которой соединены с соответствующими сторонами емкостного средства, а выходные выводы соединены со светодиодной нагрузкой, для генерирования тока через светодиодную нагрузку, в зависимости от сигнала регулирования яркости, из напряжения, присутствующего на емкостном средстве, схему регулирования яркости, предназначенную для генерирования сигнала регулирования яркости в зависимости от регулируемого угла фазы для регулятора яркости с отсечением фазы и для подачи сигнала регулирования яркости на вход регулирования яркости схемы преобразователя, причем схема регулирования яркости содержит: схему детектирования градиента, предназначенную для определения градиента напряжения на емкостном средстве и для определения в качестве регулируемого угла фазы первого значения угла фазы, для которого градиент является отрицательным, когда угол фазы меньше 90 градусов, схему генерирования сигнала, предназначенную для генерирования синусоидального сигнала, который представляет собой напряжение сетевого источника питания, схему для активации первого шунтирующего сопротивления, когда угол фазы составляет 90 градусов, и для отключения первого шунтирующего сопротивления, когда определен регулируемый угол фазы, в случае, когда регулируемый угол фазы больше 90 градусов, схему детектирования отклонения, предназначенную для детектирования отклонения напряжения на выходных выводах выпрямителя от синусоидального сигнала, для сравнения напряжения отклонения с опорным напряжением и для определения в качестве регулируемого угла фазы значения угла фазы, для которого напряжение отклонения больше чем или равно опорному напряжению, когда угол фазы находится в диапазоне от 90 до 180 градусов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью, содержащий:

- выпрямитель (D5-D8), имеющий входные выводы (K3, K4) выпрямителя для соединения с соответствующими выходными выводами регулятора яркости с отсечением фазы по заднему фронту и имеющий выходные выводы выпрямителя, причем упомянутый регулятор яркости с отсечением фазы имеет входные выводы для соединения с сетевым источником питания,

- первую схему (R_WB, S2) шунтирующего сопротивления, соединяющую выходные выводы выпрямителя,

- последовательную компоновку, содержащую однонаправленный элемент (D9) и емкостное средство (C2), соединяющее выходные выводы выпрямителя,

- схему (CONV) преобразователя, входные выводы которой соединены с соответствующими сторонами емкостного средства, а выходные выводы соединены со светодиодной нагрузкой (LED), для генерирования тока через светодиодную нагрузку, в зависимости от сигнала регулирования яркости, из напряжения, присутствующего на емкостном средстве,

- схему регулирования яркости, предназначенную для генерирования сигнала регулирования яркости в зависимости от регулируемого угла фазы для регулятора яркости с отсечением фазы и для подачи сигнала регулирования яркости на вход регулирования яркости схемы преобразователя, причем схема регулирования яркости содержит:

- схему детектирования градиента, предназначенную для

определения градиента напряжения на емкостном средстве и для определения в качестве регулируемого угла фазы первого значения угла фазы, для которого градиент является отрицательным, когда угол фазы меньше чем или равен 90 градусов в течение первого полупериода напряжения между выходными выводами выпрямителя,

- схему генерирования сигнала, предназначенную для генерирования синусоидального сигнала, который представляет собой напряжение сетевого источника питания,

- схему для активации первого шунтирующего сопротивления, когда угол фазы составляет 90 градусов, и для отключения первого шунтирующего сопротивления, когда определен регулируемый угол фазы,

- схему детектирования отклонения, предназначенную для детектирования отклонения напряжения на выходных выводах выпрямителя от синусоидального сигнала, для сравнения напряжения отклонения с опорным напряжением и для определения в качестве регулируемого угла фазы первого значения угла фазы, для которого напряжение отклонения больше чем или равно опорному напряжению, когда угол фазы находится в диапазоне от 90 до 180 градусов, в течение второго полупериода напряжения на выходных выводах выпрямителя.

2. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью по п. 1, в котором входной вывод схемы генерирования сигнала соединен с первым выходным выводом выпрямителя для синхронизации генерируемого сигнала с напряжением между выходными выводами выпрямителя.

3. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью по п. 1, в котором входной вывод схемы генерирования сигнала соединен с первым входным выводом схемы преобразователя для измерения максимальной амплитуды напряжения на емкостном средстве и для того, чтобы сделать амплитуду генерируемого сигнала равной максимальной амплитуде.

4. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью по п. 1, в котором схема регулирования яркости оборудована схемой (таймер, S) для отключения схемы детектирования градиента и активации схемы детектирования отклонения, когда угол фазы составляет 90 градусов, и для активации схемы детектирования градиента и отключения схемы детектирования отклонения, когда угол фазы составляет 180 градусов.

5. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью по п. 1, содержащий вторую схему (R_SB, S3) шунтирующего сопротивления, соединяющую выходные выводы выпрямителя, для заряда источника питания в регуляторе яркости с отсечением фазы и повторного сброса схемы таймера, содержащейся в регуляторе яркости с отсечением фазы.

6. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью по п. 1, в котором схема регулирования яркости включает в себя фильтр низкой частоты (LPF).

7. Светодиодный источник света с регулируемой яркостью по п. 1, содержащий схему, оборудованную счетчиком для подавления определения регулируемого угла фазы во время заданной фракции периодов выпрямленного напряжения питания с отсечением фазы.

8. Способ регулирования яркости светодиодного источника света, содержащий этапы, на которых:

- предоставляют регулятор яркости с отсечением фазы и используют регулятор яркости с отсечением фазы для генерирования синусоидального напряжения питания с отсечением фазы из синусоидального напряжения питания,

- выпрямляют синусоидальное напряжение питания с отсечением фазы, используя выпрямитель, имеющий первый выходной вывод выпрямителя и второй выходной вывод выпрямителя,

- подают выпрямленное синусоидальное напряжение питания с отсечением фазы в последовательную компоновку однонаправленного элемента и емкостного средства,

- предоставляют схему преобразователя, с выходными выводами которой соединена светодиодная нагрузка и которая использует преобразователь для генерирования тока через упомянутую светодиодную нагрузку из напряжения на емкостном средстве,

- определяют градиент напряжения на емкостном средстве, и

- определяют в качестве регулируемого угла фазы первое значение угла фазы, для которого градиент является отрицательным, когда угол фазы находится между 90 и 180 градусами в течение первого полупериода выпрямленного синусоидального напряжения питания,

- генерируют синусоидальный сигнал, который представляет собой сетевое напряжение питания,

- активируют шунтирующее сопротивление, когда угол фазы составляет 90 градусов, и отключают шунтирующее сопротивление после того, как определен регулируемый угол фазы,

- детектируют отклонение выпрямленного синусоидального напряжения питания с отсечением фазы из синусоидального сигнала,

когда угол фазы находится между 90 до 180 градусами во время второго полупериода выпрямленного синусоидального напряжения питания,

- сравнивают напряжение отклонения с опорным напряжением,

- определяют в качестве регулируемого угла фазы значение угла фазы, для которого напряжение отклонения выше чем или равно опорному напряжению,

- генерируют сигнал регулирования яркости в зависимости от регулируемого угла фазы, и

- управляют амплитудой тока через светодиодную нагрузку как функцией сигнала регулирования яркости.