Область техники
Настоящее изобретение относится к осветительным системам и, в частности, к компоновке схемы для управления осветительным устройством с подачей питания с отсечкой по фазе, СИДной лампой, осветительной системой и к способу управления осветительным устройством.
Уровень техники
В настоящее время осветительные устройства на основе СИДов используются для большого числа применений. Низкое потребление энергии и длительный срок службы СИДов делают их успешной альтернативой обычным источникам света, таким как светильники с лампами накаливания или вакуумными безэлектродными лампами. Поэтому СИДы используются не только во вновь разработанном осветительном оборудовании, но на многих рынках СИДные изделия используются для замены других источников света, например, таких как лампы накаливания или галогенные источники света. Эти так называемые усовершенствованные изделия должны быть совместимы с существующими системами освещения/подачи питания.
В топологии многих осветительных систем требуется затенение освещения. В этом случае источник питания с отсечкой напряжения по определенной фазе/диммер его обычно помещают между лампой и сетью. Здесь изменение во времени результирующего напряжения представляет собой синусоидальную волну с отсечкой по фазе (создаваемую диммером).
Могут быть применены два типа диммеров с отсечкой по фазе: диммеры с отсечкой по фазе по заднему фронту и диммеры с отсечкой по фазе по переднему фронту. В обоих типах диммеров часть синусоидального сетевого напряжения отсекается либо от передней части (диммер с отсечкой по переднему фронту), либо от задней части (диммер с отсечкой по заднему фронту) цикла половины синусоиды для снижения мощности, подаваемой на нагрузку лампы. В зависимости от нужной степени затемнения, синхронизация с фронтом отсечки по фазе может быть отрегулирована таким образом, чтобы была отсечена меньшая или большая часть импульса сетевого напряжения.
Диммеры с отсечкой по фазе по заднему фронту обычно основаны на полевых транзисторах с МОП-структурой затвора и содержат внутреннюю схему питания, которая обеспечивает питание схемы синхронизации и схему обнаружения пересечения нулевого уровня. Диммеры с отсечкой по фазе по переднему фронту обычно основаны на симисторе или на двух соединенных антипараллельно тиристорах, причем нагрузка обычно должна быть достаточно большой, чтобы поддерживать ток в симисторе выше тока удержания.
Хотя современные диммеры специально разработаны и хорошо работают с обычными осветительными средствами, такими как лампы накаливания и галогенные лампы, возникает проблема с тем, что СИДные лампы потребляют приблизительно только 1/5 мощности этих обычных ламп, чтобы генерировать аналогичный поток света. Значительно сниженная мощность, хотя это предпочтительно для сбережения энергии, приводит к различным проблемам в разных типах диммеров, таким как видимое мерцание света на выходе, в частности, при управлении несколькими СИДными лампами, присоединенными к одному диммеру. Кроме того, в диммере с отсечкой по переднему фронту недостаточная нагрузка может снизить ток в симисторе ниже тока удержания. Это вызывает установку симистора в непроводящее или "отсоединенное" состояние, также называемое "преждевременным отсоединением".
Целью настоящего изобретения является обеспечение компоновки схемы для улучшения управления СИДной лампой при присоединении к источнику питания с отсечкой по фазе и, в частности, в случае присоединения нескольких ламп к одному и тому же источнику питания с отсечкой по фазе, чтобы универсальное использование СИДной лампы было возможно независимо от компоновки осветительной системы.
В публикации WO 2012/016197 A1 предлагается схема питания последовательностей светоиспускающих диодов, укомплектованных для замены ламп накаливания, в которой подаваемая энергия регулируется диммером с тиристорным управлением. Напряжение выпрямляется, и СИДами управляет импульсный преобразователь. Чтобы предотвратить ошибочный запуск диммера, схема управления динамическим полным сопротивлением обнаруживает нарастание выпрямленного выходного напряжения диммера и прикладывает уменьшенный уровень полного сопротивления, достаточный для предотвращения повторного запуска, пока не пройдет заранее определенный период времени. После диссипации или сохранения энергии, связанной с событием включения, минимальное полное сопротивление удержания задается для сохранения симистора в проводящем состоянии. Схема определения пересечения нулевого уровня определяет положение пересечений нулевого уровня, после чего прикладывается полное сопротивление на уровне связующей ИС. Регулируемая нагрузка используется для отвода тока через выход диммера на основе симистора, и может быть регулируемая нагрузка по току или резистор с соединенным последовательно переключательным транзистором.
В публикации US 2011/234115 A1 предлагается схема управления СИДом, присоединенная к источнику питания переменного тока и диммеру с регулировкой по фазе. Выпрямитель с диодным мостиком и схема управления для СИДного модуля соединены последовательно. Схема экстракции сигнала тока соединена параллельно с последовательной схемой, состоящей из СИДного модуля и схемы управления. Когда схема обнаружения фронта обнаруживает фронт напряжения, переключатель выбирает опорное напряжение, чтобы в течение заранее определенного времени после обнаружения фронта, которое соответствующим образом компенсирует переходный процесс в виде затухающих колебаний выходного напряжения диммера с регулировкой по фазе, ток удержания симистора поддерживается посредством тока экстракции. Катушка может быть расположена последовательно, чтобы путем передачи формы импульса току экстракции, энергия могла быть сохранена в катушке. В одном варианте осуществления предусмотрена схема задержки для задержки выхода схемы обнаружения фронта, включая переключатель для предотвращения активации СИДа сразу после фронта.
В публикации US 2010/225251 предлагается схема управления СИДом для использования с контроллером для регулировки света по фазе. Схема включает диодный мостик, цепь ограничения тока, схему регулировки синхронизации и схему шунтирования. Схема шунтирования экстрагирует ток из линии подачи тока. Схема регулировки синхронизации регулирует синхронизацию запуска схемы шунтирования для экстракции тока и период, в течение которого схема шунтирования удерживает экстрагированный ток. Схема регулировки синхронизации регулирует длительность экстракции тока таким образом, чтобы ток, проходящий через симистор, не стал ниже, чем ток удержания, в течение периода, соответствующего нескольким циклам резонансной длины волны. Схема шунтирования должна быть запущена для экстракции тока сразу же после запуска симистора.
Целью настоящего изобретения является обеспечение компоновки схемы для улучшения управления СИДной лампой при присоединении к источнику питания с отсечкой по фазе и, в частности, в случае присоединения нескольких ламп к одному и тому же источнику питания с отсечкой по фазе, чтобы универсальное использование СИДной лампы было возможно независимо от компоновки осветительной системы.
Раскрытие предмета изобретения
В настоящем изобретении цель достигается за счет компоновки схемы, схемы обнаружения и схемы управления СИДом по независимым пунктам формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Основная идея настоящего изобретения состоит, в частности, в компоновке, в которой несколько ламп присоединены параллельно к источнику питания с отсечкой по фазе, т.е. содержащему диммер с отсечкой по фазе, стабильность управления может быть повышена при получении импульса тока от источника питания в пределах времени задержки 200-700 мкс после операции отсечки по фазе. Соответственно, в частности, видимое мерцание света на выходе может быть значительно сокращено.
Основная идея основана на понимании авторами того, что в некоторых типах имеющихся в настоящее время СИДных ламп, далее называемых "первым типом ламп", обычно используется принцип потребления энергии во время узкого интервала проводимости. Отрицательное dI/dt, которое создается лампами с узким интервалом проводимости, индуцирует колебания в LC-контуре присоединенного диммера с отсечкой по фазе и/или в фильтрах электромагнитных помех ламп. В свою очередь эти колебания могут вызвать "преждевременное отсоединение" симистора, когда используется диммер с отсечкой по фазе для обеспечения рабочей мощности для ламп. В контексте диммеров и, в частности, диммеров LE-типа (с отсечкой по переднему фронту), термин "преждевременное" или "непредусмотренное" отсоединение относится к переключающему устройству LE-диммера, например симистора, установленного в непроводящее состояние в неподходящий момент времени, т.е. до пересечения нулевого уровня входного напряжения переменного тока.
При приложении указанного выше импульса тока колебания сокращаются, так что диммер остается в присоединенном состоянии и функционирует предусмотренным образом. Помимо упомянутого выше сокращения видимого мерцания настоящее изобретение особенно полезно в компоновке со "смешанной нагрузкой", т.е. в компоновке, когда лампы с узким интервалом проводимости скомбинированы с лампами, в которых использован принцип потребления энергии во время широкого интервала проводимости, далее называемых "лампами с улучшенным коэффициентом мощности" или "лампами второго типа", например, соединенными параллельно с лампой первого типа. Для правильной работы лампы второго типа обычно требуют рабочей мощности во время всего широкого интервала проводимости. В этом случае преждевременное прерывание подачи энергии на лампу с (предусмотренным) широким интервалом проводимости может вызвать одну из следующих неисправностей, приводящих к неприемлемому световому выходу и/или оптическому мерцанию: "преждевременное отсоединение" диммера (особенно произвольное или неидентичное для всех ламп и/или при каждой половине цикла), флуктуации плавающего (рабочего) напряжения, дрожание положения фронта, отказ механизма обнаружения пересечения нулевого уровня и исчезновение плавающего (рабочего) напряжения на лампах.
В этом контексте термины "узкий интервал проводимости" и "широкий интервал проводимости" относятся к процентной доле времени, за которое к соответствующей лампе подводится достаточный ток (выше тока удержания источника питания с отсечкой по фазе/диммера) для удержания диммера с проводимостью, сравнимой с номинальным временем включения диммера. Время включения для диммера LE-типа (с отсечкой по переднему фронту) соответствует времени между фронтом (моментом отсечки по фазе), инициируемой диммером, и следующим пересечением нулевого уровня рабочего (сетевого) напряжения с отсечкой по фазе. Лампа первого типа с узким интервалом проводимости обычно показывает фазу отсоединения диммера, т.е. симистор диммера отключается перед следующим пересечением нулевого уровня. Фаза отсоединения лампы первого типа обычно составляет более 0,5 мс, предпочтительно 1 мс и наиболее предпочтительно 1,5 мс на половину цикла рабочего напряжения переменного тока, что, безусловно, может зависеть от уровня затемнения. Лампа первого типа (узкий интервал проводимости) характеризуется процентной долей менее 95%, предпочтительно менее 80% и наиболее предпочтительно менее 50% протяженности времени включения тока выше тока удержания диммера.
Лампа с узким интервалом проводимости обычно содержит пиковый детектор на входе. Однако интервал проводимости также может быть сужен непреднамеренно за счет принудительного вызова "преждевременного отсоединения", чтобы минимизировать потребление энергии. В альтернативном варианте или дополнительно лампа первого типа может быть охарактеризована повторяющимся пиковым током (RPC) на переднем фронте (за счет дополнительного пикового детектора) со значительным задним фронтом, т.е. сильно отрицательным dI/dt.
Лампа второго типа, обнаруживающая "широкий интервал проводимости", скомпонована для предотвращения отсоединения диммера, т.е. удержания симистора по существу в состоянии проводимости до пересечения нулевого уровня входного напряжения переменного тока. Это обычно достигается подводом достаточного тока (выше тока удержания) соответствующей лампы в каждый период или половину цикла напряжения с отсечкой по фазе переменного тока.
Обычно лампы второго типа функционируют как нелинейная резистивная нагрузка, например, соответствующая лампе накаливания. Кроме того, СИДные лампы, содержащие линейное управляющее устройство, также могут обнаруживать широкий интервал проводимости. Процентная доля времени, когда лампа проводит ток выше тока удержания диммера, обычно составляет более 90%, предпочтительно более 95% или наиболее предпочтительно более 98% от соответствующего времени включения диммера.
Также существуют лампы смешанных типов, т.е. характеризующиеся узким интервалом проводимости в первой половине цикла и характеризующиеся широким интервалом проводимости в другой половине цикла. Может быть неравное число половин циклов, в которых лампа обнаруживает узкий и/или широкий интервал проводимости. Однако соответствующая лампа может быть сконструирована для применения широкого интервала проводимости не в каждой половине цикла, но по меньшей мере каждые 10 половин циклов или более часто. Упомянутая выше работа также называется "преднамеренной работой с широким интервалом проводимости". В контексте настоящего изобретения такие лампы являются лампами второго типа.
Чтобы справиться с упомянутым выше явлением, по первому аспекту настоящего изобретения предлагается компоновка схемы и СИДная лампа, которая обеспечивает дополнительный импульс тока или "пик при нарастании" входного тока/напряжения приблизительно в момент, когда возникает отрицательный наклон тока другой лампы в той же группе с узким интервалом проводимости.
Авторы изобретения наблюдали, что если дополнительный пик при нарастании предусмотрен от 200 до 700 мкс и предпочтительно примерно при 230 мкс после нарастающего фронта импульса LE-диммера, достигается наиболее активное подавление упомянутых выше колебания и, следовательно, стабильные условия света на выходе. Этот дополнительный ток при нарастании, в частности, необходим, если по меньшей мере одна лампа первого типа скомбинирована на одном диммере по меньшей мере с одной лампой второго типа, т.е. в компоновке со "смешанной нагрузкой".
Дополнительный импульс тока временно меняет отрицательное dI/dt в диммере, вызванное лампой(ами) первого типа на положительное или по меньшей мере значительное менее отрицательное dI/dt в наиболее критической фазе, которая является "заключительной фазой" RPC ламп первого типа. Тем самым, предотвращаются или по меньшей мере ослабляются случайные колебания, так что можно предпочтительно избежать непреднамеренного отсоединения диммера.
Одной из сильных сторон настоящего изобретения является то, что оно может быть осуществлено в одной (отдельной) компоновке схемы для присоединения к диммеру, СИДной лампе с соответствующей схемой управления или даже в программном обеспечении существующего электронного устройства, т.е. микропроцессора, микроконтроллера или вычислительного блока.
Компоновка схемы по настоящему изобретению может быть использована для управления по меньшей мере одним осветительным устройством с подачей питания с отсечкой по фазе, и, в частности, осветительного устройства с низким энергопотреблением.
В этом контексте термин "осветительное устройство с низким энергопотреблением" предпочтительно, но необязательно, относится к осветительному устройству, содержащему твердотельный источник света, например, СИДный блок, такой как неорганический СИД, органический СИД, твердотельный лазер или т.п. Осветительное устройство, безусловно, может содержать более одного из упомянутых выше компонентов, соединенных последовательно и/или параллельно. Термин "с низким энергопотреблением" относится к потреблению энергии осветительным устройством по сравнению с энергопотреблением обычных осветительных средств, таких как лампа накаливания. Энергопотребление по меньшей мере одного осветительного устройства предпочтительно составляет 20 Вт, более предпочтительно менее 15 Вт, наиболее предпочтительно менее 10 Вт. В частности, низкие значения применимы, если используется один СИД (или лишь несколько СИДов). Однако настоящее изобретение не ограничивается использованием одного СИДа.
Источник питания с отсечкой по фазе обеспечивает рабочее напряжение с отсечкой по фазе, которое в основном является синусоидальным напряжением, в котором часть каждой волны/цикла (или обычно каждая полуволна/половина цикла) отрезается или отсекается. Начиная с пересечения нулевого уровня напряжения переменного тока, это может быть часть переднего фронта или часть заднего фронта.
Хотя источник питания с отсечкой по фазе в этом контексте обычно содержит "диммер", например диммер с отсечкой по фазе, иногда также называемый "контроллером срабатывания по фазе", в том смысле, что часть волны (или огибающей, соответственно) которая отрезается - что соответствует синхронизации отсечки по фазе - может быть отрегулирована оператором, также понятно, что эта часть является постоянной. В любом случае, изменение напряжения во времени (или огибающей, соответственно) обнаруживает сравнимый пошаговый спад или подъем при каждой операции отсечки по фазе. В контексте настоящего изобретения может быть использована любая технология отсечки по фазе, известная в этой области.
Компоновка схемы по настоящему изобретению содержит вход для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе и, таким образом, может быть приспособлена для присоединения к источнику питания.
В дополнительном или альтернативном варианте схема также может содержать выход для присоединение по меньшей мере к одному осветительному устройству. Каждый из входа и выхода может быть сформирован постоянным электрическим соединением, например, пайкой, или разъемным соединением, например, штепсельным соединением. Безусловно, каждое из упомянутых выше соединений может быть переключаемым. Кроме того, соединения могут быть непрямыми, но предпочтительно прямыми. В любом случае соединения должны обладать электрической проводимостью по меньшей мере в рабочем состоянии.
Компоновка схемы по настоящему изобретению дополнительно содержит схему инжекции импульсов, предназначенную для определения операции отсечки по фазе источника питания и подачи импульса тока от источника питания в пределах временной задержки от 200 до 700 мкс после операции отсечки по фазе. В контексте настоящего изобретения термин "время задержки" относится к времени между операцией отсечки по фазе, например, по переднему фронту, и максимумом или пиком импульса тока. Передний фронт предпочтительно соответствует моменту времени, когда напряжение возрастает по существу от нуля вольт до соответствующего напряжения цикла сетевого питания. В зависимости от диммера, длительность фронта может меняться от нескольких единиц до нескольких десятков микросекунд.
Время задержки может быть определено заранее или, как указано далее, может зависеть от одного или более параметров, таких как время включения LE-диммера.
Импульс тока может быть обеспечен любыми подходящими средствами для подвода дополнительного тока от источника питания. Это может быть обеспечено, например, путем присоединения элемента с низким сопротивлением к источнику питания или путем снижения сопротивления постоянно присоединенного элемента. В альтернативном или дополнительном варианте импульс тока может подводиться источником тока и/или импульсным преобразователем. Источник тока предпочтительно может составлять часть линейного устройства управления, наиболее предпочтительно часть линейного устройства управления с отводами, также называемого "прямым сетевым устройством управления", которое может быть предназначено для обеспечения пика тока по настоящему изобретению.
Схема инжекции импульсов может содержать любое подходящее средство для обеспечения по меньшей мере одного импульса тока. Предпочтительно схема инжекции импульсов содержит детектор синхронизации отсечки по фазе, соединенный с входом и предназначенный для определения операции отсечки по фазе источника питания, и регулируемый блок задержки, соединенный с детектором синхронизации отсечки по фазе и предназначенный для обеспечения пускового сигнала после задержки в ответ на операцию отсечки по фазе, и инжектор импульсов тока, присоединенный к блоку задержки и входу для подведения по меньшей мере одного импульса тока от блока питания с отсечкой по фазе при приеме пускового сигнала, в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс.
Детектор синхронизации отсечки по фазе может быть любого подходящего типа для определения операции отсечки по фазе, например, вышеупомянутый тип отсечки по переднему фронту. Блок задержки является регулируемым, т.е. предназначен для инициации задержки при определении операции отсечки по фазе. Безусловно, блок задержки дополнительно может быть предназначен для регулировки с точки зрения переменной задержки, предусмотренной на соответствующем входе, регистрируемого уровня затемнения и/или присутствия других ламп и т.д. Предпочтительно детектор синхронизации отсечки по фазе предназначен для использования с источником питания/диммером с отсечкой по фазе по переднему фронту (LE-диммер), причем операция отсечки по фазе соответствует переднему фронту.
Инжектор импульсов тока может быть любого подходящего типа для обеспечения импульса тока и, например, может быть предназначен для обеспечения импульсной нагрузки для источника питания с отсечкой по фазе. Например, инжектор импульсов может содержать цепь переключаемой нагрузки, которая присоединена к входу и предназначена для обеспечения электрической нагрузки по меньшей мере временно источника питания с отсечкой по фазе во время использования.
Настоящий вариант осуществления обеспечивает, чтобы помимо нагрузки осветительного устройства, например, присоединенной к выходу компоновки схемы во время использования, присутствовала переключаемая, дополнительная электрическая нагрузка. Предпочтительно, таким образом, можно обеспечивать повышение нагрузки, независимой от осветительного устройства.
Безусловно, возможны другие варианты осуществления инжектора импульсов. Например, инжектор импульсов может содержать диссипативный и/или недиссипативный источник тока, регулируемый источник тока, регулируемую цепь утечки, понижающий преобразователь с отводами, линейный преобразователь, линейный преобразователь с отводами и/или устройство корректировки коэффициента мощности.
Предпочтительно регулируемая цепь утечки содержит по меньшей мере регулируемое переключающее устройство и резистивный элемент. В дополнительном или альтернативном варианте устройство корректировки коэффициента мощности может представлять собой повышающий, промежуточный вольтодобавочный или обратноходовый преобразователь.
Предпочтительно в недиссипативном примере инжектор импульсов может содержать буферное устройство, например, буферный конденсатор, для сохранения подводимого тока посредством импульса и обеспечения тока на СИДный блок. По этому варианту осуществления дополнительно повышается эффективность настройки. В примере устройства корректировки коэффициента мощности это устройство корректировки коэффициента мощности может содержать соответствующий накопитель энергии или буферный блок, который заряжается по меньшей мере посредством импульса тока и обеспечивает мощность по меньшей мере для одного осветительного устройства.
В отношении упомянутых выше соединений инжектора импульсов и компоновки схемы, предпочтительно, чтобы эти соединения были постоянными, и чтобы эти элементы были встроены и/или составляли часть интегральной схемы.
По предпочтительному варианту осуществления импульс тока и пик тока при нарастании приложены (максимум этого типа) в течение от 200 до 700 мкс, предпочтительно от 200 до 500 мкс, наиболее предпочтительно через 230 мкс после запуска операции отсечки по фазе (время задержки), т.е. за передним фронтом (упоминаемым далее, как "LE" источника питания/диммера). Может быть использована разная форма импульсов, например, экспоненциально спадающие импульсы.
Предпочтительно импульс тока обладает максимальной производной ниже заранее определенного значения крутизны импульса. Настоящий вариант осуществления обеспечивает особенно предпочтительное подавление колебаний, которые могут вызывать упомянутое выше непреднамеренное отсоединение диммера. Наиболее предпочтительно задний фронт импульса тока обладает максимальной производной, ниже заранее определенного значения крутизны. Общая идея настоящего варианта осуществления состоит в том, что фронт при нарастании импульса может быть крутым, но задний фронт импульса тока должен быть достаточно пологим, чтобы не индуцировать колебания, которые могут вызвать упомянутое отсоединение диммера. Предпочтительно заранее определенное значение крутизны составляет приблизительно 1-2 мА/мкс, чтобы задний фронт импульса тока обладал градиентом макс. 2 мА/мкс. Безусловно, точное значение зависит от LC комбинации диммера и эквивалентного LC любого возможного фильтра электромагнитных помех присоединенных ламп и амплитуды импульса тока (компенсация). Эти значения могут быть различны для US и EU типов конструкций.
По другому предпочтительному варианту осуществления пик тока при нарастании не обладает крутыми фронтами, т.е. сам по себе не имеет существенного dI/dt. Примерами являются формы типа гауссиана или кривой лоренца, которые обнаруживают форму зубчатого типа, с или без плато удержания.
Предпочтительно импульс тока значительно снижает общее dI/dt всех токов всех ламп, присоединенных к одному диммеру (т.е. измеренное у диммера) в диапазоне от 200 до 500 мкс за фронтом нарастания LE-диммера. Значительное снижение dI/dt в этом контексте означает, что настоящий вариант осуществления уменьшает амплитуду сильно отрицательного dI/dt до почти нейтрального или даже несколько положительного dI/dt в смешанной компоновке ламп первого типа и по меньшей мере одной лампы второго типа.
По предпочтительному варианту осуществления время, когда импульс тока прикладывается после задания переднего фронта в зависимости от времени включения диммера/источника питания. В этом варианте осуществления время задержки, таким образом, зависит от уровня затемнения диммера.
Как указано выше, термин "время включения" или время "t_on" относится к времени между операцией отсечки по фазе и последующим пересечением нулевого уровня, например, рабочего напряжения переменного тока, соответствующего фазе или интервалу проводимости диммера.
Следовательно, меньшее время включения соответствует более низкому уровню затемнения или меньшей яркости присоединенного осветительного устройства, в то время как большее время включения соответствует более высокому уровню затемнения или большей яркости. Настоящий вариант осуществления позволяет повысить стабильность диммера.
Предпочтительно блок задержки предназначен для увеличения задержки (пошагово), когда время включения диммера возрастает. Наиболее предпочтительно блок задержки предназначен для увеличения задержки, чтобы время задержки составляло от 200 до 400 мкс при t_on=2 мс до примерно 500-600 мкс при t_on=5 мс. Время включения 5 мс соответствует углу проводимости 90 градусов, причем подразумевается сеть с напряжением 230 В и сетевой частотой 50 Гц.
По одному варианту осуществления импульс тока прикладывается ко всем уровням затемнения. Однако по предпочтительному варианту осуществления импульс тока прикладывается для уровней затемнения в диапазоне угла отсечки по фазе от 18 до 90 градусов, что соответствует времени включения от 1 до 5 мс, соответственно.
По другому варианту осуществления импульс тока при нарастании прикладывается для уровней затемнения в диапазоне угла отсечки по фазе от 36 до 71 градуса (что соответствует времени включения от 2 до 4 мс, соответственно).
Чтобы обеспечить указанное выше определение времени задержки в зависимости от уровня затемнения, может оказаться необходимым определить момент синхронизации фронта отсечки по фазе в соответствующей половине цикла рабочего напряжения переменного тока, т.е. между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня рабочего напряжения. Существуют различные возможности получения информации о моменте синхронизации или уровне затемнения.
По предпочтительному варианту осуществления схема содержит детектор пересечения нулевого уровня, соединенный со схемой инжектора импульсов для обеспечения информации о синхронизации с пересечением нулевого уровня рабочего напряжения с отсечкой по фазе. Соответственно, детектор пересечения нулевого уровня вместе с детектором синхронизации с отсечкой по фазе позволяет определить время включения, т.е. время между операцией отсечки по фазе и последующим пересечением нулевого уровня, т.е. уровень затемнения.
Инжектор импульсов по настоящему изобретению может быть предназначен для обеспечения по меньшей мере одного импульса тока с заданной амплитудой и формой. По предпочтительному варианту осуществления импульс тока обладает типичной шириной (длительность импульса = ширина = FWHM = ширина на половине высоты)) от 100 до 500 мкс, предпочтительно от 150 до 300 мкс.
Амплитуда импульса может быть выбрана в соответствии с применением.
Предпочтительно импульс тока обладает типичной высотой, т.е. пиковым значением тока дополнительного импульса на верхней части кривой тока, подводимого осветительными устройствами, от 20 до 700 мА, предпочтительно от 25 до 400 мА и наиболее предпочтительно от 25 до 200 мА. По предпочтительному варианту осуществления импульс тока обеспечивает подводимую типичную среднюю мощность от 150 до 800 мВт, предпочтительно от 200 до 500 мВт.
Однако инжектор импульсов необязательно предназначен для подвода импульсов тока постоянной амплитуды или формы. Поэтому в другом предпочтительном варианте осуществления инжектор импульсов может быть предназначен для приспособления амплитуды и/или формы импульса тока в зависимости от времени включения. Здесь высота и/или ширина импульсов не фиксирована, но зависит от угла отсечки по фазе, т.е. уровня затемнения.
Например, для диммера с отсечкой по фазе по переднему фронту, угол отсечки по фазе 90° (соответствующий отсекаемой половине синусоидальной волны) может привести к относительно высоким импульсам, в то время как малый угол отсечки по фазе, например, 30°, (соответствующий малой части отсекаемой синусоидальной волны) приведет к более низким импульсам. В первом случае присоединенное осветительное устройство рассеивает меньше энергии, чем во втором случае. Поэтому инжектор импульсов может быть приспособлен для приложения большей дополнительной нагрузки в первом случае для обеспечения правильного функционирования источника питания с отсечкой по фазе. Во втором случае зависимость амплитуды импульса помогает снизить рассеянную энергию при высоком уровне затемнения (т.е. высокий выход света), когда мощность лампы (и тепловая нагрузка теплопоглощающего устройства) высокая, и важно рассеяние энергии.
В приведенных выше примерах вариантов осуществления инжектор импульсов определяет амплитуду и/или форму импульса тока в зависимости от времени включения диммера. В дополнительном или альтернативном варианте и по другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения компоновка схемы дополнительно содержит схему обнаружения напряжения, соединенную со схемой инжекции импульсов для обеспечения сигнала напряжения, указывающего напряжение на входе, схема инжекции импульсов предназначена для задания времени задержки и/или амплитуды импульса тока в зависимости от сигнала напряжения.
По настоящему варианту осуществления схема обнаружения напряжения предпочтительно обеспечивает сигнал напряжения, чтобы схема инжекции импульсов, например, инжектор импульса тока и/или регулируемый блок задержки могли приспосабливать момент синхронизации и/или амплитуду в зависимости от напряжения на входе.
Например, задержка в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс и/или амплитуда импульса тока могут быть приспособлены в зависимости от обнаружения "преждевременного отсоединения" источника питания с отсечкой по фазе, т.е. перед пересечением нулевого уровня, чтобы задержка и амплитуда импульса могли быть оптимизированы для предотвращения "преждевременного отсоединения" наиболее эффективно.
Соответственно, предпочтительно, чтобы схема обнаружения напряжения "измеряла" напряжение на входных клеммах. dV/dt напряжения, т.е. его градиент, является условием для обнаружения отсоединения симистора диммера. Схема обнаружения напряжения, таким образом, может быть скомпонована для определения производной рабочего напряжения с отсечкой по фазе и сравнения этой производной с заранее определенной формой кривой градиента. Заранее определенная форма кривой градиента может, например, соответствовать градиенту типичной синусоидальной формы кривой сети. Как очевидно для специалиста в этой области, форма кривой градиента в этом случае соответствует косинусу синусоидальной формы волны.
Если dV/dt напряжения по существу не соответствует значению, которое ожидается в соответствии с заданным положением заранее определенной формы кривой градиента, произошло "преждевременное отсоединение" диммера. В данном контексте термин "по существу соответствует" следует понимать, как охватывающий незначительное отклонение ±10 В, чтобы "преждевременное отсоединение" было определено только в случае, когда dV/dt отклоняется от ожидаемого значения заранее определенной формы кривой градиента в упомянутом выше диапазоне. По настоящему варианту осуществления сигнал напряжения сравнивается с сохраненной ожидаемой формой напряжения для определения "преждевременного отсоединения", когда сигнал напряжения "искажен".
Безусловно, существуют различные альтернативные варианты для обнаружения "преждевременного отсоединения". Например, схема обнаружения может быть предназначена для применения фазы/события "тестовой нагрузки" путем подвода тока от диммера вплоть до пересечения нулевого уровня и наблюдения за напряжением. Во время подачи тестовой нагрузки компоновка схемы предназначена для подвода тока от источника питания, ток которого ниже, чем минимальный ток удержания диммера, так что одного этого тока недостаточно для удержания симистора диммера в проводящем состоянии. Когда лампа фактически может подвести этот ток, симистор должен находиться в проводящем состоянии, т.е. за счет протекающего тока на другую нагрузку. Когда ток тестовой нагрузки не может быть подведен, происходит "преждевременное отсоединение". Для обеспечения тестовой нагрузки компоновка схемы может включать регулируемую нагрузку по току. Нагрузка по току может обеспечивать сигнал обратной связи, указывающий, действительно ли протекает запрограммированный ток.
Предпочтительно при определении "преждевременного отсоединения" источника питания регулируемый блок задержки настроек по процедуре итераций для изменения времени задержки и последующего определения, произошло ли "преждевременное отсоединение". Способ завершается, когда не определено "предварительного отсоединения" после изменения времени задержки. Наиболее предпочтительно блок задержки настроен для изменения времени задержки с приращением, меньшим, чем общий диапазон задержки от 200 до 700 мкс, чтобы были возможны несколько приращений. Также предпочтительно, чтобы приращение было меньше, чем одна десятая общего диапазона задержки.
Соответственно, в дополнительном или альтернативном варианте инжектор импульсов может быть настроен по процедуре итераций для изменения амплитуды импульса и последующего определения того, произошло ли "преждевременное отсоединение". Кроме того, способ завершается, когда не определено "преждевременного отсоединения". Предпочтительно амплитуда импульса меняется, т.е. возрастает или уменьшается с приращением, меньшим, чем общий диапазон амплитуд от 20 до 700 мА. Также предпочтительно, чтобы приращение было меньше, чем одна десятая общего диапазона амплитуды.
Два упомянутых выше варианта осуществления могут быть скомбинированы, т.е. регулируемый блок задержки и инжектор импульсов могут быть настроены по первой процедуре итераций для изменения времени задержки и последующего определения того, произошло ли "преждевременное отсоединение", а затем по второй процедуре итераций для изменения амплитуды импульса и последующего определения того, произошло ли "преждевременное отсоединение". Здесь блок задержки сначала "пытается" предотвратить "преждевременное отсоединение" просто путем настройки задержки, а затем инжектор импульсов приспосабливает амплитуду импульса в случае, когда предотвращение "преждевременного отсоединения" невозможно только путем настройки задержки.
В качестве примера, когда обнаружено "преждевременное отсоединение", задержка приложения запрограммированной формы тока возрастает с заданным временным приращением, либо пока не будет достигнут заранее запрограммированный предел, либо пока не будет происходить "преждевременного отсоединения". Если заранее запрограммированный предел достигнут, форма тока меняется на первом этапе, время задержки устанавливается на минимум, и будет приложен ток определенной формы, также с возрастанием задержки. Для изменения формы параметры амплитуды пика, длительности пика, значение во время остального интервала потребления тока и длительность остального интервала могут меняться. Предпочтительно изменение амплитуды или длительности пика компенсируется противоположным изменением значения или длительности во время остальной части интервала, противоположное изменение взвешивается по мгновенному входному напряжению в каждый момент времени, чтобы потребление мощности лампы оставалось постоянным.
Присутствие импульса тока можно легко обнаружить посредством устройства для измерения тока, размещенного в схеме между диммером и лампами. Например, можно легко измерить присутствие тика тока на осциллографе.
Инжектор импульсов в одном варианте осуществления может быть предназначен для подачи нескольких импульсов тока. Например, инжектор импульсов может быть предназначен для подачи импульса тока при каждой операции отсечки по фазе.
По развитию настоящего изобретения дополнительный тип тока при нарастании не прикладывается в каждой половине цикла, но только в регулярные, заранее определенные интервалы, например, каждую 3-ю, 5-ю, 7-ю, 9-ю ... половину цикла или операцию отсечки по фазе. Соответственно, инжектор импульсов тока может быть предназначен для подачи импульса тока в заранее определенные интервалы. Наиболее предпочтительно импульс тока подается в одну и ту же половину цикла, в которой по меньшей мере одна из ламп (у диммера) непрерывно проводит ток от фронта по существу до пересечения нулевого уровня. Таким образом, в фазе или половине цикла, в которой необходимо избежать отсоединения диммера.
По другому предпочтительному варианту осуществления дополнительные импульсы тока при нарастании прикладываются в половинах циклов, в которых происходит использование "тестовой нагрузки", т.е., когда прикладывается форма тока, которая удерживает симистор в состоянии по существу/почти до пересечения нулевого уровня сети, т.е. до использования упомянутого выше подразумеваемого широкого интервала проводимости. Во время половин циклов, в которых применен узкий интервал проводимости, инжектор импульсов тока блокирован, чтобы импульс тока не генерировался. Это дает преимущество, которое является даже более энергосберегающим решением.
Предпочтительно инжектор импульсов содержит буферное устройство для сохранения тока и энергии, подводимых импульсом, и для обеспечения сохраненного тока/энергии по меньшей мере для одного осветительного устройства. Настоящий вариант осуществления позволяет дополнительно повысить энергосбережение компоновки схемы, поскольку здесь электрическая энергия, полученная от источника питания, подается на нагрузку и не рассеивается.
Наиболее предпочтительно компоновка схемы содержит схему обнаружения с детектором совместимости с лампой. Схема обнаружения позволяет определить, присутствует ли присоединенная параллельно лампа, чтобы импульс тока предпочтительно генерировался только тогда, когда это необходимо, т.е., когда по меньшей мере одна лампа также присоединена параллельно к источнику питания с отсечкой по фазе. Соответственно, импульсы тока предусмотрены только в "режиме совместимости" компоновки схемы/схемы управления СИДом. Детали схемы обнаружения и ее действие описаны далее со ссылкой на второй аспект настоящего изобретения.
Далее преобразование напряжения с отсечкой по фазе и определение операции отсечки по фазе облегчаются, если напряжение выпрямлено. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на входе установлен выпрямитель. Выход предпочтительно может содержать схему управления СИДом, т.е. он предназначен для обеспечения рабочего напряжения/тока для питания по меньшей мере одного осветительного устройства/СИДа. Наиболее предпочтительно на выходе содержится буферное устройство, например, подходящий конденсатор, и/или выход присоединен к буферному устройству генератора импульсов.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компоновка схемы представляет собой схему управления СИДом, т.е. содержит вход для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания и выход для присоединения по меньшей мере к одному СИДному блоку. В частности, в последнем случае СИДная лампа может быть предусмотрена с компоновкой схемы/схемой управления СИДом по одному или более предшествующим вариантам осуществления и по меньшей мере одним СИДным блоком, присоединенным к выходу компоновки схемы/схеме управления СИДом.
Компоновка схемы по данному аспекту настоящего изобретения может быть осуществлена с использованием аналоговых элементов. Однако, как очевидно для специалистов в этой области, она также может быть осуществлена с использованием цифровых компонентов или в виде компьютерного программного обеспечения. С этой точки зрения термин "компьютер" может охватывать ядро компьютера на цифровой основе, микропроцессор, процессор цифровых сигналов, конечный аппарат и т.д.
По данному аспекту настоящего изобретения предлагается способ управления по меньшей мере одним осветительным устройством с компоновкой схемы, компоновка схемы содержит вход для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания и/или выход для присоединения по меньшей мере одного осветительного устройства с низким энергопотреблением, в котором определяется операция отсечки по фазе источника питания, и импульс тока подается от источника питания в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс после операции отсечки по фазе. В упомянутом выше способе компоновка схемы, безусловно, может быть предусмотрена по одному или более предпочтительным вариантам осуществления, описанным выше.
Второй аспект настоящего изобретения относится к схеме обнаружения для соединения со схемой управления СИДом с входом для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания и устройством обнаружения совместимости с лампой, предназначенным для определения присутствия включенной параллельно лампы, например, лампы с узким интервалом проводимости, присоединенной к источнику питания с отсечкой по фазе во время использования, и обеспечения сигнала совместимости, указывающего на присутствие включенной параллельно лампы относительно схемы управления СИДом, чтобы схема управления была установлена между обычным режимом использования и режимом совместимости в зависимости от присутствия включенной параллельно лампы.
Как указано выше, комбинация улучшенного коэффициента мощности или лампы второго типа с широким интервалом проводимости с лампой первого типа может быть предпочтительна для настоящей схемы управления/лампы для обеспечения мер противодействия, например обеспечения дополнительного импульса тока при нарастании и/или воспроизведения формы тока лампы первого типа, т.е. работы в "режиме совместимости", как указано далее.
Однако все возможные меры противодействия делают СИДную лампу менее эффективной и/или могут нарушить совместимость диммера. Поэтому было бы предпочтительно, если бы меры противодействия были приложены только в случае реальной необходимости, т.е., когда определено присутствие включенной параллельно лампы. Следовательно, данный аспект настоящего изобретения позволяет определить присутствие (или отсутствие) другой лампы(ламп), в частности лампы упомянутого выше первого типа с узким интервалом проводимости у того же самого диммера и, таким образом, параллельной схеме обнаружения.
В данном контексте термин "присутствие" означает, что включенная параллельно лампа присоединена к тому же источнику питания с отсечкой по фазе, например, параллельно схеме обнаружения. Включенная параллельно лампа необязательно может находиться в непосредственной близости к схеме обнаружения.
Схема обнаружения по данному аспекту содержит вход для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе, соответственно присоединенный источник питания и детектор совместимости с лампой, который предназначен для определения присутствия по меньшей мере одной включенной параллельно лампы. Как указано выше, источником питания может быть, в частности, источник питания с отсечкой по фазе.
Источник питания с отсечкой по фазе обеспечивает рабочее напряжение с отсечкой по фазе, которое в основном является синусоидальным напряжением, в котором часть каждой волны/цикла (или обычно каждая полуволна/половина цикла) отрезается или отсекается. Начиная с пересечения нулевого уровня напряжения переменного тока, это может быть часть переднего фронта или часть заднего фронта.
Хотя источник питания с отсечкой по фазе в этом контексте обычно содержит "диммер", например диммер с отсечкой по фазе, иногда также называемый "контроллером срабатывания по фазе", в том смысле, что часть волны (или огибающей, соответственно), которая отрезается - что соответствует синхронизации отсечки по фазе - может быть отрегулирована оператором, также понятно, что эта часть является постоянной. В любом случае, изменение напряжения во времени (или огибающей, соответственно) обнаруживает сравнимый пошаговый спад или подъем при каждой операции отсечки по фазе. В контексте настоящего изобретения может быть использована любая технология отсечки по фазе, известная в этой области.
Вход может быть сформирован постоянным электрическим соединением, например, пайкой, или разъемным соединением, например штепсельным соединением. Безусловно, каждое из упомянутых выше соединений может быть переключаемым. Кроме того, соединения могут быть непрямыми, но предпочтительно прямыми. В любом случае соединения должны обладать электрической проводимостью по меньшей мере в рабочем состоянии.
Детектор совместимости с лампой находится по меньшей мере в рабочем состоянии и присоединен к входу и может быть любого подходящего типа для определения присутствия включенной параллельно лампы. Детектор, безусловно, может составлять единое целое с другими компонентами, в частности, в случае, когда схема обнаружения сформирована с компоновкой схемы по первому аспекту настоящего изобретения и/или схемой управления СИДом. Наиболее предпочтительно детектор содержит микроконтроллер, процессор или подобное с соответствующим программированием для обнаружения включенной параллельно лампы. Соединение детектора совместимости с лампой со схемой управления СИДом может быть любого подходящего проводного или беспроводного типа, например, пайкой, или разъемным соединением, например штепсельным соединением.
Детектор совместимости с лампой схемы обнаружения по данному второму аспекту настоящего изобретения определяет, присоединена ли лампа к тому же самому источнику питания параллельно. Предусмотренный сигнал совместимости позволяет задать работу присоединенной схемы управления СИДом на нормальный режим или режим совместимости. Хотя схема обнаружения по данному аспекту настоящего изобретения может быть предусмотрена отдельно от СИДной лампы, предпочтительно, чтобы схема обнаружения составляла единое целое со СИДной лампой и/или схемой управления СИДом. В случае "отдельной одиночной" схемы обнаружения детектор предпочтительно должен быть присоединен к схеме управления СИДом с помощью подходящего проводного или беспроводного управляющего соединения для передачи сигнала совместимости.
Обнаружение может проводиться с регулярными интервалами во время использования схемы обнаружения. Предпочтительно определение присутствия включенной параллельно лампы проводится при присоединении схемы обнаружения к питанию, т.е. во время периода инициализации. Таким образом, особенно предпочтительно, чтобы детектор совместимости с лампой можно было использовать во время всей продолжительности периода инициализации.
После присоединения к питанию включенная параллельно лампа обычно должна начать функционировать сразу же после появления питания на ее входных клеммах. Соответственно, устройство детектора "ожидает сигнала", например, в течение нескольких циклов сетевого питания и, таким образом, "узнает" включена ли параллельно какая-либо лампа.
В этом случае предпочтительно предложенная схема должна быть обнаружена диммером в качестве высокого полного сопротивления во время "ожидания сигнала", т.е., во время периода инициализации, так что можно избежать повторного включения диммера и появления напряжения с отсечкой по фазе на входных клеммах схемы. Таким образом, вход предпочтительно обладает высоким (входным) полным сопротивлением больше 100 кОм. Если обеспечение высокого полного сопротивления трудновыполнимо с практической точки зрения, схема должна обеспечивать полное сопротивление, которое достаточно высоко для удержания диммера от запуска в течение по меньшей мере одной половины цикла сетевого питания.
Наиболее предпочтительно период инициализации обладает длительностью от 1 до 40 половин цикла рабочего напряжения с отсечкой по фазе, т.е. 20 полных циклов, особенно предпочтительно от 2 до 10 половин циклов. Например, и учитывая рабочее напряжение с частотой 50 Гц, период инициализации должен составлять от 10 до 400 мс, в частности от 20 до 100 мс.
По другому варианту осуществления настоящего изобретения результат обнаружения сохраняется в устройстве хранения, например, полупроводниковой памяти, такой как оперативное запоминающее устройство, чтобы удержать результат, и, таким образом, задать сигнал совместимости даже после периода инициализации, пока лампа отключена, или происходит возврат в исходное состояние или "перепрограммирование".
Как очевидно для специалистов в этой области, существует несколько альтернативных вариантов определения параллельно включенной лампы, которые, безусловно, также могут зависеть от соответствующего типа параллельно включенной лампы. В простом варианте осуществления детектор может быть предназначен для определения полного сопротивления между входными клеммами для обнаружения присоединенной параллельно лампы.
В случае включенной параллельно лампы первого типа, т.е. лампы с узким интервалом проводимости, предпочтительно определить присутствие лампы путем анализа формы напряжения во время использования. По предпочтительному варианту осуществления детектор совместимости с лампой соответственно содержит схему обнаружения напряжения, соединенную с входом и предназначенную для определения сигнала совместимости от рабочего напряжения с отсечкой по фазе и, в частности, от формы напряжения, т.е. временного изменения напряжения.
В контексте настоящего изобретения термины "узкий интервал проводимости" и "широкий интервал проводимости" относятся к процентной доле времени, в течение которого соответствующая лампа подает достаточный ток (выше тока удержания источника питания/диммера с отсечкой по фазе) для удержания диммера в состоянии проводимости по сравнению с номинальным временем включения диммера. Время включения для диммера LE-типа (с отсечкой по переднему фронту) соответствует времени между фронтом отсечки по фазе, инициированной диммером, и следующим пересечением нулевого уровня рабочего (сетевого) напряжения с отсечкой по фазе переменного тока.
Лампа первого типа с узким интервалом проводимости обычно обнаруживает фазу отсоединения диммера, т.е. симистор диммера отключается до следующего пересечения нулевого уровня. Фазы отсоединения ламп первого типа обычно составляют более 0,5 мс, предпочтительно 1 мс и наиболее предпочтительно 1,5 мс для половины цикла рабочего напряжения переменного тока, которое, безусловно, может зависеть от уровня затемнения.
Лампа первого типа (узкий интервал проводимости) характеризуется процентной долей менее 95%, предпочтительно менее 80% и наиболее предпочтительно менее 50% времени включения подачи тока выше тока удержания диммера.
Лампа с узким интервалом проводимости обычно содержит пиковый детектор на входе.
Однако интервал проводимости также может быть сужен намеренно путем принудительного вызова "преждевременного отсоединения", чтобы минимизировать энергопотребление. В дополнительном или альтернативном варианте первый тип лампы может быть охарактеризован повторяющимся пиковым током (RPC) у переднего фронта (за счет дополнительного пикового детектора) со значительным задним фронтом, т.е. значительным отрицательным dI/dt.
В дополнительном или альтернативном варианте детектор может быть предназначен для обнаружения заднего фронта для определения присутствия дополнительной лампы, т.е. отрицательного dV/dt, вызванного отсоединением дополнительной лампы. Предпочтительно схема обнаружения напряжения предназначена для определения производной рабочего напряжения с отсечкой по фазе, чтобы сравнить производную с заранее определенной формой кривой градиента и задать сигнал совместимости для указания включенной параллельно лампы, когда производная рабочего напряжения в заданное время по существу не соответствует заранее определенной форме кривой градиента.
Соответственно, предпочтительно, чтобы схема обнаружения напряжения "измеряла" напряжение на входных клеммах. dV/dt напряжения, т.е. его градиент, является условием для обнаружения отсоединения симистора диммера. Таким образом, схема обнаружения напряжения может быть предназначена для определения производной рабочего напряжения с отсечкой по фазе и сравнения производной с заранее определенной формой кривой градиента. Заранее определенная форма кривой градиента может, например, соответствовать градиенту типичной синусоидальной формы сигнала сети. Для специалистов в этой области очевидно, что форма кривой градиента в этом случае соответствует косинусу синусоидальной кривой.
Если градиент напряжения по существу не соответствует значению, которое ожидается в соответствии с заданным временем/положением заранее определенной формы кривой градиента, то происходит "преждевременное отсоединение" диммера, и, таким образом, присутствует включенная параллельно лампа.
В контексте настоящего изобретения термин "по существу соответствует" охватывает включение незначительного отклонения ±10 В, чтобы "преждевременное отсоединение" было определено только в случае, когда dV/dt отклоняется от ожидаемого значения заранее определенной формы кривой градиента в упомянутом выше диапазоне. Соответственно, в настоящем варианте осуществления сигнал напряжения сравнивается с сохраненной ожидаемой формой напряжения, и "преждевременное отсоединение" определяется, когда сигнал напряжения "искажен", т.е. отклоняется от идеальной синусоидальной формы.
Например, в приведенном выше варианте осуществления схема обнаружения напряжения, например, во время периода инициализации "измеряет" напряжение на входных клеммах. dV/dt напряжения является условием для обнаружения отсоединения симистора диммера и, таким образом, присутствия включенной параллельно лампы первого типа, т.е. определения заднего фронта напряжения на входе. Если dV/dt напряжения отклоняется от значения, которое ожидается по заданному положению синусоидальной кривой, то произошло "преждевременное отсоединение" диммера, которое считается указанием на присутствие включенной параллельно лампы.
Настоящий вариант осуществления основан на понимании того, что самое резкое dV/dt, которое может возникнуть, если включенная параллельно лампа еще "присоединена" к сети через диммер, - это dV/dt сетевого напряжения в данной половине цикла. Если лампа отсоединена, т.е. присутствует задний фронт, dV/dt обычно отклоняется по существу от идеальной синусоидальной кривой, поскольку лампа истощает конденсаторы, присоединенные к линии питания, например, линии питания переменного тока (фильтры электромагнитных помех ламп и конденсатор сглаживающего фильтра диммера) очень быстро.
Как упомянуто выше, существуют различные альтернативные варианты обнаружения включенной параллельно лампы. Например, детектор может быть предназначен для применения фазы/события "тестовой нагрузки" путем подачи тока от диммера до пересечения нулевого уровня и определения напряжения. Во время использования тестовой нагрузки схема обнаружения предназначена для подачи тока от источника питания, причем ток ниже минимального тока удержания диммера, чтобы этот ток сам по себе был недостаточен для удержания симистора диммера в проводящем состоянии. В случае, когда лампа может реально подавать этот ток, симистор должен быть в проводящем состоянии, т.е. за счет протекания тока на другую нагрузку. В случае, когда ток тестовой нагрузки не может быть подведен, происходит "преждевременное отключение". Для обеспечения тестовой нагрузки схема обнаружения может содержать регулируемую нагрузку по току. Нагрузка по току может обеспечивать сигнал обратной связи, указывающий, протекает ли запрограммированный ток фактически.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления детектор может быть предназначен для сравнения формы импульса на входе с (сохраненной) ожидаемой формой для определения присутствия включенной параллельно лампы.
В другом дополнительном или альтернативном варианте осуществления и в случае схемы обнаружения, сформированной с компоновкой схемы по первому аспекту, можно измерить внутреннее напряжение компоновки схемы. Здесь флуктуации могут быть измерены за счет другой формы импульса тока, когда присутствует лампа первого типа. В качестве примера, при некоторой топологии источника питания в режиме переключения, изменение выходного напряжения связано с входным напряжением. Когда выходное напряжение меняется иначе, чем ожидается в соответствии с приложенной нагрузкой и параметром управления, это указывает, что входное напряжение не соответствует ожидаемому.
По другому предпочтительному варианту осуществления детектор совместимости с лампой содержит детектор синхронизации отсечки по фазе и детектор пересечения нулевого уровня. Детектор отсечки по фазе соединен с входом и предназначен для определения операции отсечки по фазе источника питания, например, по переднему фронту, как указано выше. Детектор пересечения нулевого уровня также соединен с входом и предназначен для обеспечения информации о синхронизации пересечения нулевого уровня рабочего напряжения с отсечкой по фазе. Включенная параллельно лампа и, в этом случае, включенная параллельно лампа первого типа, т.е. с узким интервалом проводимости, определяется, когда обнаружена операция отсечки по фазе диммера между каждым пересечением нулевого уровня напряжения с отсечкой по фазе, т.е. в каждой половине цикла.
В настоящем изобретении определено, что включенная параллельно лампа первого типа вызывает соответствующий фронт диммера не только в каждой положительной половине цикла, как должно быть в случае без какой-либо присоединенной дополнительной лампы за счет функциональных характеристик диммера, но также в каждой отрицательной половине цикла. Настоящий вариант осуществления, таким образом, позволяет очень надежно определить включенную параллельно лампу первого типа.
Предпочтительно схема обнаружения и/или детектор синхронизации отсечки по фазе предназначены для использования с источником питания с отсечкой по фазе по переднему фронту/диммером (LE-диммер), в которых операция отсечки по фазе соответствует переднему фронту.
Схема обнаружения по данному аспекту настоящего изобретения может быть осуществлена с использованием аналоговых элементов. Однако для специалистов в этой области очевидно, что она также может быть осуществлена с использованием цифровых компонентов или в виде программного обеспечения. С этой точки зрения термин "компьютер" может охватывать ядро компьютера на цифровой основе, микропроцессор, процессор цифровых сигналов, конечный аппарат и т.д.
В способе обнаружения присоединенной параллельно лампы со схемой обнаружения для присоединения к схеме управления СИДом, во время использования определяется присутствие включенной параллельно лампы, присоединенной параллельно относительно схемы обнаружения к источнику питания с отсечкой по фазе, и подается сигнал совместимости на схему управления, причем сигнал совместимости указывает на присутствие лампы первого типа, так что схема управления СИДом устанавливается между обычным рабочим режимом и режимом совместимости в зависимости от присутствия включенной параллельно лампы.
В указанном выше способе схема обнаружения, безусловно, может быть разработана по одному или более предпочтительным вариантам осуществления, описанным выше.
Настоящее изобретение также относится к схеме управления СИДом по меньшей мере с входом, выходом и регулируемым силовым преобразователем. Вход предназначен для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания. Выход предназначен для присоединения по меньшей мере к одному СИДному устройству. Регулируемый силовой преобразователь присоединен к входу и выходу для обеспечения рабочего тока для СИДного устройства от рабочего напряжения с отсечкой по фазе. Силовой преобразователь предназначен для регулярной подачи входного тока от источника питания в течение интервала проводимости. Силовой преобразователь также предназначен для использования в обычном рабочем режиме и в режиме совместимости, причем интервал проводимости в режиме совместимости короче, чем в обычном рабочем режиме.
Данный аспект настоящего изобретения позволяет использовать схему управления СИДом в двух рабочих режимах, например, установленных с помощью соответствующего переключателя. Здесь СИДное устройство содержит по меньшей мере один СИД, такой как неорганический СИД, органический СИД, твердотельный лазер или подобное. СИДное устройство, безусловно, может содержать более одного из упомянутых выше компонентов, соединенных последовательно и/или параллельно.
Как упомянуто выше, могут возникать проблемы в компоновках со смешанной нагрузкой, т.е. в компоновке, в которой лампы или схемы устройств управления первого типа, т.е. с узким интервалом проводимости, скомбинированы с лампами, в которых используется принцип энергопотребления во время широкого интервала проводимости, называемых далее "лампами с улучшенным коэффициентом мощности" или "лампами второго типа", например, присоединенными параллельно относительно лампы первого типа. В этом случае преждевременное прерывание подачи энергии на лампу с (предусмотренным) широким интервалом проводимости может вызвать одну из следующих неисправностей, приводящих к неприемлемому световому выходу и/или оптическому мерцанию: "преждевременное отсоединение" диммера (особенно произвольное или неидентичное для всех ламп и/или при каждой половине цикла), флуктуации плавающего (рабочего) напряжения, дрожание положения фронта, отказ механизма обнаружения пересечения нулевого уровня и исчезновение плавающего (рабочего) напряжения на лампах.
В приведенном выше примере "режима совместимости" схема устройства управления обычно должна использоваться со значительно более широким интервалом проводимости, т.е. в "обычном рабочем режиме", в конечном итоге включая по существу постоянный ток удержания на заранее определенном уровне. Для предотвращения несовместимости смешанной нагрузки схема устройства управления может быть установлена на режим совместимости с уменьшенным интервалом проводимости и/или высоким повторяющимся пиковым током. Здесь устройство управления "воспроизводит" работу лампы первого типа, например, обладая только небольшим интервалом проводимости. В контексте настоящего изобретения термин "интервал проводимости" относится к периоду, когда на схему управления СИДом подается ток от источника питания.
Предпочтительно длительность интервала проводимости в режиме совместимости составляет менее 50%, наиболее предпочтительно менее 25% и особенно предпочтительно менее 10% длительности интервала проводимости в обычном рабочем режиме.
Как упомянуто выше, силовой преобразователь может быть установлен между обычным режимом и режимом совместимости посредством переключателя, управляемого пользователем. Предпочтительно схема управления содержит схему обнаружения по одному или более из приведенных выше вариантов осуществления, в которой детектор совместимости с лампой соединен с силовым преобразователем для задания рабочего режима силового преобразователя в зависимости от сигнала совместимости. Предпочтительно силовой преобразователь установлен в режим совместимости, когда сигнал совместимости указывает на присоединенную параллельно лампу.
Настоящее изобретение также относится к СИДной лампе, содержащей схему управления СИДом по одному или более из описанных выше вариантов осуществления, и по меньшей мере одно СИДное устройство, присоединенное к выходу. Кроме того, предлагается осветительная система, содержащая источник питания с отсечкой по фазе и одну или более присоединенных СИДных ламп по одному или более из описанных выше вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты, особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны и пояснены со ссылкой на описание предпочтительных вариантов осуществления в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:
на фиг. 1 схематично показано наложение кривой импульса тока на кривую рабочего напряжения с отсечкой по фазе,
на фиг. 2 показан вариант осуществления компоновки схемы по первому аспекту настоящего изобретения в виде блок-схемы,
на фиг. 3a-3e показаны примеры вариантов осуществления подходящего монтажа схемы импульсного инжектора,
на фиг. 3f приведена блок-схема работы варианта осуществления по фиг. 3e,
на фиг. 4a-4b показаны примеры диаграмм синхронизации формы тока от источника питания с отсечкой по фазе, присоединенного к нескольким лампам,
на фиг. 5 показан вариант осуществления схемы обнаружения по второму аспекту настоящего изобретения в виде блок-схемы,
на фиг. 6 показаны формы кривой, иллюстрирующие использование варианта осуществления по фиг. 5,
на фиг. 7 в виде блок-схемы показан второй вариант осуществления схемы обнаружения,
на фиг. 8 показан вариант осуществления схемы управления СИДом, содержащей комбинацию компоновки схемы по фиг. 2 вместе со схемой обнаружения по фиг. 5 и
на фиг. 9 в виде блок-схемы показан вариант осуществления другой схемы управления СИДом со схемой обнаружения по фиг. 5.
Описание вариантов осуществления
Основной вариант осуществления первого аспекта настоящего изобретения далее пояснен со ссылкой на фиг. 1-4. По данному аспекту настоящего изобретения предлагается компоновка схемы, которая улучшает совместимость при использовании нескольких СИДных ламп параллельно с источником питания/диммером с отсечкой по фазе. Компоновка схемы предназначена для подачи дополнительного импульса тока при нарастании в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс, которая, как было обнаружено, в частности снижает оптическое мерцание света на выходе СИДных ламп.
Данный аспект настоящего изобретения основан на понимании того, что в некоторых типах имеющихся в настоящее время СИДных ламп, далее называемых "лампами первого типа", используется принцип потребления энергии во время узкого интервала проводимости. Отрицательное dI/dt, которое создается лампами с узким интервалом проводимости, индуцирует колебания в LC контуре присоединенного диммера с отсечкой по фазе и/или в фильтрах электромагнитных помех ламп. В свою очередь, эти колебания могут вызвать "преждевременное отсоединение" симистора, который обычно используется в диммере с отсечкой по фазе источника питания в качестве переключающего элемента.
В контексте диммеров и, в частности, диммеров LE-типа (с отсечкой по переднему фронту), термин "преждевременное" или "непредусмотренное" отсоединение относится к переключающему устройству LE-диммера, например, симистора, установленного в непроводящее состояние в неподходящий момент времени, т.е. до пересечения нулевого уровня входного напряжения переменного тока.
В компоновке со смешанной нагрузкой, т.е. в компоновке, когда лампы с узким интервалом проводимости скомбинированы с лампами, в которых использован принцип потребления энергии во время широкого интервала проводимости, далее называемых "лампами с улучшенным коэффициентом мощности" или "лампами второго типа", например, соединенными параллельно с лампой первого типа, это преждевременное прерывание подачи энергии на лампу с (предусмотренным) широким интервалом проводимости может вызвать нестабильную работу и/или мерцание света на выходе. Здесь наложение импульса тока стабилизирует работу и сокращает мерцание.
В верхней части на фиг. 1 показан пример напряжения с отсечкой по фазе, обеспечиваемого источником питания/диммером с отсечкой по фазе по переднему фронту (LE) с углом фазы примерно 90 градусов (половина синусоидального рабочего напряжения отсекается), что приводит к времени включения диммера 5 мс или 50%. Для специалистов в этой области очевидно, что показана только одна половина цикла напряжения. Положение дополнительного импульса тока при нарастании входного тока лампы по данному аспекту также показано в верхней части этого чертежа, который, по оценке авторов изобретения, должен быть предусмотрен со временем задержки D от 200 до 700 мкс после операции отсечки по фазе, т.е. показанному фронту диммера. Синхронизация импульса относительно фронта указана, как время задержки D, длительность импульса указана, как ширина W, и амплитуда/высота указана, как H.
В нижней части фиг. 1 показаны несколько возможных вариантов осуществления, т.е. дополнительный импульс при нарастании, наложенный на разные возможные формы входного тока лампы для присоединенной параллельно лампы в зависимости от разных типов ламп. Номер выноски 10 указывает полученную форму кривой для лампы с высоким повторяющимся пиковым током (RPC) с незначительным гашением, 11 - с большим гашением, и 12 указывает характеристику нагрузки в виде резистивной лампы, соответственно. Как можно видеть, лампы с RPC типом кривой входного тока обнаруживают узкий интервал проводимости, в то время как резистивная лампа проводит ток до конца соответствующей половины цикла напряжения, т.е. до пересечения нулевого уровня.
В альтернативном варианте относительно показанной формы кривой также учитывается реалистичный сценарий, когда дополнительный импульс тока при нарастании появляется после того, как кривая входного тока лампы достигает нуля.
Осуществление компоновки 1 схемы по варианту осуществления данного аспекта настоящего изобретения показан на фиг. 2. Компоновка 1 схемы включает вход 6 и выход 7, причем в данном примере выход 7 присоединен к СИДу. Таким образом, компоновка 1 схемы также упоминается далее, как схема управления СИДом.
Вход 6 содержит выпрямитель и соединяет схему 1 с источником питания с отсечкой по фазе (не показан). Схема 1 включает и детектор фронта, т.е. детектор 2 синхронизации с отсечкой по фазе, и детектор 3 пересечения нулевого уровня, и выход обоих подается на блок 4 переменной задержки, который обеспечивает запускающий сигнал в течение заданного времени задержки (см. далее таблицу ). Кривая импульса тока, соответствующая нужной форме, затем формируется или генерируется генератором 5 импульсов тока, когда получен сигнал запуска с задержкой. Импульс нужной формы затем подается от источника питания через вход 6, как указано штриховыми линиями на фиг. 2.
Инжектор 5 импульсов тока по фиг. 2 может быть осуществлен, например, посредством одного или более источников тока или путем управления корректировкой коэффициента мощности при нарастании или промежуточным вольтодобавочным преобразователем путем изменения опорного сигнала входного тока. Различные альтернативные варианты показаны на фиг. 3a-3d. Для ясности на фиг. 4 показаны не все компоненты компоновки 1 схемы. При монтаже по фиг. 3a и 3b показаны вход 6 с выпрямителем, выход 7 (DC/DC) и несколько СИДов. Число СИДов может отклоняться от любого из показанных вариантов осуществления.
На фиг. 3a в общем показаны четыре возможных варианта монтажа для инжектора 5a-5d импульсов тока. Безусловно, не все показанные примеры должны быть представлены в одной одиночной компоновке 1 схемы, но обычно они должны быть использованы альтернативно.
Как показано на фиг. 3a, инжектор 5a-5d импульсов тока может содержать регулируемый источник тока и/или переключаемую, например, резистивную/емкостную цепь элемента утечки для обеспечения дополнительного импульса тока. На фиг. 3b инжектор 5e импульсов тока соответствует схеме повышающего преобразователя, в то время как на фиг. 3c инжектор 5f импульсов тока соответствует промежуточному вольтодобавочному или обратноходовому преобразователю, оба также называются каскадом корректировки коэффициента мощности.
Однако следует отметить, что компоненты компоновки 1 схемы и, в частности, инжектор 5 импульсов тока в альтернативном варианте могут быть сформированы, как единое целое с другими компонентами компоновки 1 схемы. Схематический монтаж СИДной лампы 30 с компоновкой 1' схемы по другому варианту осуществления данного аспекта настоящего изобретения показан на фиг. 3d. Здесь вход 6' содержит, помимо мостикового выпрямителя, фильтр электромагнитных помех и блок 34 защиты от перенапряжения, присоединенный к сети 32 посредством диммера/источника питания 33 с отсечкой по фазе по переднему фронту.
Выход 7' сформирован с несколькими СИДнами в компоновке с несколькими источниками тока, образующими линейное устройство управления с отводами. Поскольку общая схема монтажа такого устройства управления известна специалистам в этой области, детали ее действия опущены. Инжектор 5g импульсов по данному примеру представляет собой цепь элемента утечки, содержащую регулируемый источник тока, обычно предназначенный для подачи тока от диммера, если напряжение сети слишком мало для питания первого СИДа в последовательности СИДов. Элемент утечки (или другой источник тока) по настоящему изобретению может быть предназначен и регулироваться таким образом, чтобы он обеспечивал дополнительный импульс тока.
В варианте осуществления по фиг. 3d микроконтроллер 31 с соответствующим программированием формирует блок 4' задержки и управляет источником тока элемента 5g утечки для подачи импульса тока. Детектор 2 синхронизации отсечки по фазе и детектор 3 пересечения нулевого уровня сформированы, как одно целое. Микроконтроллер 31 также управляет другими источниками тока схемы управления с отводами для обеспечения наиболее компактного монтажа.
На фиг. 3e показан другой вариант осуществления компоновки 1" схемы. Этот вариант осуществления соответствует варианту осуществления по фиг. 2, за исключением другой схемы 8 обнаружения напряжения и блока 4" задержки, который в соответствии с фиг. 3d сформирован микроконтроллером 31 с соответствующим программированием. Схема 8 обнаружения напряжения определяет напряжение на входе 6 и обеспечивает сигнал напряжения на микроконтроллер 31. Микроконтроллер 31 задает задержку и амплитуду импульса тока по способу итераций, чтобы определить наиболее подходящую задержку и амплитуду и, соответственно, управляет инжектором 5 импульсов. Инжектор 5 импульсов может обладать любой из схем монтажа, показанных на фиг. 3a-3d.
Способ итераций микроконтроллера 31 показан на фиг. 3f. Микроконтроллер 31 запускается на этапе 20 и применяет стандартное время задержки 230 мкс и амплитуду импульса 200 мА. На этапе 21 микроконтроллер 31 с помощью схемы 8 обнаружения напряжения определяет, произошло ли "преждевременное отсоединение", т.е. отсоединение симистора источника питания до пересечения нулевого уровня рабочего напряжения путем сравнения формы кривой на входе 6 с внутренней сохраненной ожидаемой формой. В случае, когда "преждевременное отсоединение" не обнаружено, способ завершается на этапе 27, и текущие параметры для задержки и амплитуды импульса тока используются микроконтроллером 31 в других половинах цикла рабочего напряжения. В случае, когда определено "преждевременное отсоединение", микроконтроллер задерживает импульс тока на этапе 22 на 40 мкс.
Соответственно, на этапе 23 опять определяется, произошло ли "преждевременное отсоединение". Если нет, способ завершается на этапе 27 с текущими параметрами. Если все же определено "преждевременное отсоединение", микроконтроллер 31 на этапе 24 определяет, можно ли дополнительно задержать импульс, т.е. попадает ли еще задержанный импульс в диапазон от 200 до 700 мкс. Если импульс можно задержать дополнительно, это обеспечивается итерацией на этапе 22. Однако если дальнейшая задержка невозможна, микроконтроллер 31 затем меняет амплитуду импульса на этапе 25, чтобы определить, позволяет ли это предотвратить "преждевременное отсоединение", на этапе 26. В данном примере амплитуда импульса возрастает с шагом 5 мА. Кроме того, если нельзя определить "преждевременное отсоединение" на этапе 26, способ завершается на этапе 27 с текущими параметрами. В противном случае микроконтроллер 31 проверяет на этапе 28, возможно ли дополнительное увеличение амплитуды импульса. Если это возможно, амплитуда увеличивается пошагово на этапе 25. В противном случае способ завершается на этапе 27 без приложения импульса, поскольку предотвращение "преждевременного отсоединения" невозможно.
Для специалистов в этой области очевидно, что возможно гораздо больше вариантов осуществления. Однако следует отметить, что дополнительный импульс тока при нарастании необязательно требует повышающего преобразователя. Для этой цели может быть использован любой другой преобразователь или предназначенный для этого источник тока. Однако по предпочтительному варианту осуществления дополнительный входной ток (от пика при нарастании) преобразуется и по меньшей мере частично используется для включения СИДной лампы.
Примеры параметров, обеспечивающих стабильное использование при разных углах фазы, показаны в таблице:
На фиг. 4a-4b показаны примеры диаграмм синхронизации формы тока или формы источника питания с отсечкой по фазе, соединенного с несколькими СИДными лампами.
При соединении параллельно за диммером 33 на базе симистора с отсечкой по фазе по переднему фронту (LE) СИДные лампы разного типа (СИДная лампа первого и второго типа) создают мерцание света. Это явление возникает, когда лампы, в которых используется принцип потребления энергии во время узкого временного интервала проводимости (лампа первого типа), и лампы, в которых используется принцип потребления энергии во время широкого временного интервала проводимости или предусмотренный широкий интервал проводимости (называемые далее "лампами с улучшенным коэффициентом мощности " или "лампами второго типа"), используются вместе в компоновке со смешанной нагрузкой, как указано выше.
На фиг. 4a с выноской 40 показан весь цикл синусоидального рабочего напряжения. Под номером выноски 41 показан ток диммера/симистора под углом фазы 90 градусов. Как можно видеть, ток 41 симистора диммера 33 с отсечкой по фазе быстро спадает до нуля за счет большого dI/dt RPC ламп первого типа, с малым интервалом проводимости. Напряжение 42 на лампе четко показывает преждевременное или "непредусмотренное отсоединение", поскольку напряжение спадает до пересечения нулевого уровня сетевого напряжения.
На фиг. 4b показан первый пример, демонстрирующий принцип действия настоящего изобретения. Ток 41' симистора обнаруживает дополнительный импульс тока при нарастании по настоящему изобретению при времени задержки примерно 230 мкс после переднего фронта LE-диммера. Дополнительный ток при нарастании временно меняет отрицательное dI/dt в диммере, вызванное другой лампой первого типа, на положительное или по меньшей мере значительно менее отрицательное dI/dt в наиболее критической фазе, которая является задним фронтом RPC других ламп. Тем самым, данный аспект настоящего изобретения предотвращает индуцирование колебаний или гашение колебаний, предотвращая непреднамеренное отсоединение диммера, которое можно видеть по напряжению 42' лампы. Здесь напряжение присутствует до следующего пересечения нулевого уровня сетевого напряжения 40.
Второй аспект настоящего изобретения касается схемы обнаружения, которая определяет, присоединена ли лампа первого типа с узким интервалом проводимости к источнику тока или диммеру с отсечкой по фазе. Схема обнаружения особенно предпочтительна в комбинации с компоновкой схемы по фиг. 2 и/или в лампе с улучшенным коэффициентом мощности, т.е. в соответствующей схеме управления СИДом.
Один вариант осуществления схемы 50 обнаружения в виде блок-схемы показан на фиг. 5. Схема 50 обнаружения содержит вход 6 с выпрямителем мостикового типа для соединения с источником 56 питания для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе. Источник 56 питания по данному примеру содержит диммер с отсечкой по фазе по переднему фронту (диммер LE-типа, не показан). Вход 6, безусловно, может содержать другие компоненты и, в частности, вторичный конденсатор в качестве фильтра электромагнитных помех, может быть включен во вход 6.
Схема 50 обнаружения также содержит детектор 52 совместимости с лампой, который предназначен для определения того, присоединена ли другая лампа 57 к тому же самому источнику 56 питания. В частности, схема 50 обнаружения определяет, присутствует ли включенная параллельно лампа 57 упомянутого выше первого типа, с узким интервалом проводимости. Детектор 52 содержит детектор 55 пересечения нулевого уровня и детектор 53 фронта. Процессор 54 содержит соответствующую программу для определения того, присутствует ли фронт LE-диммера между каждым из пересечений нулевого уровня в течение времени длительности 5 половин цикла рабочего напряжения. В случае включенной параллельно лампы 57 первого типа фронт будет присутствовать между каждым из пересечений нулевого уровня напряжения. Процессор 54 соответственно обеспечивает сигнал совместимости, чтобы можно было установить схему управления СИДом из обычного рабочего режима в режим совместимости, когда присутствует включенная параллельно лампа 57.
Детали управления схемой 50 обнаружения показаны на фиг. 6. В верхней части фиг. 6 показан типичный вид синусоидальной кривой, например, рабочего сетевого напряжения 60, обычно подаваемого на источник питания/диммер 56. Штриховые линии 63 описывают пересечения нулевого уровня напряжения 60. Рабочее напряжение 61 с отсечкой по фазе показано в средней части фиг. 6. Здесь можно видеть операцию отсечки по фазе источника питания/диммера 56, которая без нагрузки присутствует каждые две половины циклов, но также может возникать каждые 3, 4, 5 и т.д. циклов или на нерегулярной основе, т.е. не каждый последующий цикл. В нижней части фиг. 6 под выноской 62 показана результирующая форма напряжения в случае параллельного соединения лампы 57 первого типа. Здесь операция отсечки по фазе присутствует в каждой половине цикла и, таким образом, между каждыми пересечениями нулевого уровня. Это используется процессором 54, чтобы определить присутствие лампы 57.
Когда определено присутствие или отсутствие включенной параллельно лампы 57 в пределах периода инициализации, соответствующий сигнал совместимости обеспечивается процессором 54 через соединение 58, например, на схему управления СИДом. Процессор 54 сохраняет результат во внутреннем устройстве хранения (не показан) для непрерывного обеспечения сигнала совместимости, но затем прекращает дальнейшее обнаружение.
Соответственно, после подключения питания детектора 52 он будет "анализировать" напряжение на входе 6 в течение нескольких циклов сети и, таким образом, "узнавать", присутствуют ли какие-либо лампы 57 первого типа. При подаче питания лампы 57 будут запускаться сразу же, и сигнал отсечки по фазе с резкими фронтами, который подается диммером, должен появляться на входе 6 предложенной схемы 50 обнаружения каждую половину цикла.
На фиг. 7 показан другой вариант осуществления схемы 70 обнаружения, которая соответствует монтажу схемы 50 обнаружения, показанной на фиг. 5, за исключением детектора 72. Детектор 72 в этом варианте осуществления содержит схему 73 обнаружения напряжения, соединенную с компаратором 74. Схема 73 обнаружения напряжения измеряет мгновенное рабочее напряжение и обеспечивает производную напряжения на компаратор 74. Детектор 75 пересечения нулевого уровня обнаруживает положение пересечений нулевого уровня и запускает счетчик 76 при пересечении нулевого уровня. Счетчик 76 обеспечивает показания на процессор 77, причем процессор 77 содержит сохраняемую таблицу преобразований, содержащую значения градиента напряжения dV/dt идеального синусоидального напряжения для заданного момента времени. Процессор 77, соответственно, обеспечивает значения заранее определенной формы кривой градиента, т.е. опорной производной, на компаратор 74.
Компаратор 74 сравнивает производную идеальной моментальной синусоидальной кривой с производной измеренного результата. Если измеренный градиент dV/dt по существу не соответствует рассчитанной опорной производной, т.е. не попадает в пределы диапазона ±10 В от ожидаемого значения, присутствует включенная параллельно лампа 57, и компаратор 74 обеспечивает соответствующий сигнал совместимости посредством соединения 58, например, на присоединенную схему управления СИДом.
На фиг. 8 показана комбинация компоновки схемы по фиг. 2 вместе со схемой обнаружения по фиг. 5, т.е. устройство 100 управления СИДом с комбинацией обоих упомянутых выше аспектов настоящего изобретения. Схема монтажа и действие схемы 100 управления СИДом соответствуют приведенному выше описанию для фиг. 2, за исключением того, что присутствует другая схема 50 обнаружения с детектором 52 совместимости с лампой по фиг. 5. Здесь детектор 52 соединен с инжектором 5 импульсов, так что импульс тока генерируется только тогда, когда детектор 52 указывает на параллельное соединение лампы 57 первого типа (не показана на фиг. 8), предпочтительно повышая эффективность устройства 100 управления.
На фиг. 9 показан другой пример схемы 110 управления СИДом. Схема управления содержит вход 6 для соединения с источником питания с отсечкой по фазе и выход 7 для соединения с одним или более СИДами. Кроме того, схема 110 управления содержит регулируемый преобразователь 111 мощности для подачи на СИДы соответствующего рабочего тока. Преобразователь 111 мощности предназначен для управления в обычном рабочем режиме и режиме совместимости. В режиме совместимости интервал проводимости, т.е. время, в течение которого силовой преобразователь 111 передает ток от присоединенного источника питания, короче, чем в обычном рабочем режиме. В обычном рабочем режиме силовой преобразователь 111 предназначен для передачи тока выше тока удержания источника питания/диммера (не показан) в течение всего времени включения источника питания, т.е. по отношению к LE-диммеру время между фронтом отсечки по фазе, инициированным диммером, и следующим пересечением нулевого уровня рабочего напряжения переменного тока с отсечкой по фазе. В режиме совместимости силовой преобразователь 111 передает ток в течение максимум 50% времени включения источника питания.
Хотя эффективность в режиме совместимости может быть снижена, сокращенный интервал проводимости обеспечивает совместимость для присоединенной параллельно лампы первого типа, т.е. также с коротким интервалом проводимости. Силовой преобразователь 111, таким образом, "имитирует" характеристику входного тока лампы первого типа. Для переключения между двумя режимами схема 110 управления СИДом содержит схему 50 обнаружения по фиг. 5. Упомянутая выше схема 50 обнаружения обеспечивает на силовой преобразователь 111 сигнал совместимости, указывающий на присутствие включенной параллельно лампы, так что режим совместимости вводится, только когда обнаружена включенная параллельно лампа.
Силовой преобразователь 111 в этом варианте осуществления представляет собой источник питания в режиме переключения, позволяющий задать интервал проводимости. Силовым преобразователем 111 в этом варианте осуществления является повышающий преобразователь в режиме переключения, хотя также может быть использован промежуточный вольтодобавочный преобразователь.
Схема 110 управления СИДом дополнительно содержит цепь 112 элемента утечки, присоединенную к концам конденсатора фильтра электромагнитных помех схемы 110 управления. Заряженный при запуске, этот конденсатор фильтра электромагнитных помех будет блокировать диодный мостик входа 6, который не проводит ток и не реагирует на напряжение на клеммах входа 6. Поэтому конденсатор должен быть в некоторой степени разряжен посредством слабой/резистивной цепи 112 элемента утечки. Скорость этого разряда с одной стороны должна быть такой, чтобы диммер не запускался повторно во время следующей половины цикла сети, а с другой стороны, запуск диммера должен регистрироваться по всей половине цикла сети и при больших, и при малых углах затемнения. В дополнительном или альтернативном варианте для выполнения разряда могут быть использованы цепь 112 элемента утечки, регулируемый источник тока.
Настоящее изобретение проиллюстрировано на чертежах и подробно описано в приведенном выше описании. Такую иллюстрацию и описание следует рассматривать, как иллюстрацию в качестве примера, не подразумевающую ограничения; настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Например, можно использовать настоящее изобретение в варианте осуществления, в котором:
- в вариантах осуществления по фиг. 8 и 9 вместо детектора 52 по фиг. 5 используется детектор 72 по фиг. 7 и/или
- компоновка схемы по фиг. 2-3, схемы обнаружения по фиг. 5 и 7 и/или схемы управления СИДом по фиг. 8-9 встроены в СИДную лампу.
В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает других элементов, и употребление единственного числа не исключает множественного числа. Простой факт, что некоторые показатели упомянуты в разных взаимозависимых пунктах формулы, не означает, что комбинация этих показателей не может быть использована для достижения преимущества. Никакую из ссылочных позиций в пунктах формулы не следует рассматривать как ограничивающую объем изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СХЕМНОЕ УСТРОЙСТВО И СИД ЛАМПА, СОДЕРЖАЩАЯ ЭТО СХЕМНОЕ УСТРОЙСТВО | 2013 |
|
RU2638958C2 |
| УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ НАГРУЗКИ, В ЧАСТНОСТИ СД (СВЕТОДИОДНОГО ) БЛОКА | 2013 |
|
RU2618697C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ОСЛАБЛЕНИЕ СВЕТА ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ | 2010 |
|
RU2565028C2 |
| ЗАПУСКАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ЛАМПЫ | 2010 |
|
RU2556711C2 |
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ С ПОЛЯРНО-ЗАВИСИМОЙ ЦЕПЬЮ ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ | 2012 |
|
RU2611427C2 |
| УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ НАГРУЗКИ, В ЧАСТНОСТИ, БЛОКА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ | 2014 |
|
RU2660670C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ НЕПРАВИЛЬНОЙ РАБОТЫ СВЕТОРЕГУЛЯТОРА | 2011 |
|
RU2557670C2 |
| ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО | 2014 |
|
RU2675258C2 |
| СВЕТОДИОДНАЯ ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2697831C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СОВМЕСТИМОСТИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА С РЕГУЛЯТОРАМИ СИЛЫ СВЕТА С ОТСЕЧКОЙ ФАЗЫ | 2012 |
|
RU2619055C2 |
Изобретение относится к осветительным системам и, в частности, к компоновке схемы для управления осветительным устройством с подачей питания с отсечкой по фазе. Техническим результатом является значительное сокращение видимого мерцания света на выходе осветительного устройства. Результат достигается тем, что компоновка (1) схемы содержит по меньшей мере вход (6) для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания и/или выход (7) для присоединения по меньшей мере одного осветительного устройства и схемы инжектора импульсов, предназначенной для определения операции отсечки по фазе источника питания и подачи импульса тока от источника питания в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс после операции отсечки по фазе для обеспечения стабильной работы СИДного блока с источником питания с отсечкой по фазе. Схема (50) обнаружения содержит по меньшей мере вход (6) для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания и детектор (52) совместимости с лампой, предназначенный для определения присутствия включенной параллельно лампы, присоединенной параллельно со схемой (50, 70) обнаружения к источнику питания во время использования и для обеспечения сигнала совместимости на схему управления СИДом, соответствующего определению включенной параллельно лампы, чтобы схема управления была установлена между обычным рабочим режимом и режимом совместимости в зависимости от присутствия включенной параллельно лампы. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл.
1. Компоновка схемы для управления по меньшей мере одним осветительным устройством с источником питания с отсечкой по фазе, содержащая по меньшей мере
- вход (6) для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания, и
- схему инжекции импульсов, предназначенную для определения операции отсечки по фазе источника питания путем обнаружения фронта отсечки по фазе рабочего напряжения и передачи импульса тока от источника питания в пределах времени задержки между 200-700 мкс после фронта отсечки по фазе.
2. Компоновка схемы по п. 1, в которой схема инжекции импульсов содержит
- детектор (2) синхронизации отсечки по фазе, соединенный с входом (6) и адаптированный для определения операции отсечки по фазе источника питания,
- регулируемый блок (4) задержки, соединенный с детектором (2) синхронизации отсечки по фазе и сконфигурированный для обеспечения пускового сигнала после задержки в ответ на операцию отсечки по фазе и
- инжектор (5) импульсов тока, соединенный с блоком задержки и входом (6) для подачи по меньшей мере одного импульса тока от источника питания с отсечкой по фазе при приеме пускового сигнала в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс.
3. Компоновка схемы по одному из предшествующих пунктов, в которой время задержки составляет от 200 до 500 мкс, предпочтительно 230 мкс.
4. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, в которой блок (4) задержки дополнительно предназначен для задания задержки в зависимости от времени включения между операцией отсечки по фазе источника питания и последующим пересечением нулевого уровня рабочего напряжения с отсечкой по фазе.
5. Компоновка схемы по п. 4, в которой блок (4) задержки предназначен для увеличения задержки, когда увеличивается время включения.
6. Компоновка схемы по п. 5, в которой блок (4) задержки предназначен для увеличения задержки, когда время задержки увеличивается, чтобы время задержки составляло между 200-400 мкс для времени включения 2 мс и между 500-600 мкс для времени включения 5 мс.
7. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, 5, 6, в которой блок (4) задержки предназначен только для обеспечения пускового сигнала, когда время включения находится между 1-5 мс, предпочтительно 1-4 мс.
8. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, 5, 6, дополнительно содержащая детектор (3) пересечения нулевого уровня, соединенный со схемой инжектора импульсов для обеспечения информации о синхронизации с пересечением нулевого уровня рабочего напряжения с отсечкой по фазе для определения времени включения между операцией отсечки по фазе источника питания и последующим пересечением нулевого уровня рабочего напряжения с отсечкой по фазе.
9. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, 5, 6, дополнительно содержащая схему обнаружения напряжения, соединенную со схемой инжектора импульсов для обеспечения сигнала напряжения, указывающего напряжение на входе (6), схема инжекции импульсов сконфигурирована для задания времени задержки и/или амплитуды импульса тока в зависимости от сигнала напряжения.
10. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, 5, 6, в которой инжектор (5) импульсов содержит буферное устройство для сохранения тока, подаваемого посредством импульса и обеспечения тока по меньшей мере на одно осветительное устройство.
11. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, 5, 6, дополнительно содержащая схему (50, 70) обнаружения с детектором (52, 72) совместимости с лампой, детектор (52, 72) совместимости с лампой соединен со схемой инжектора импульсов для обеспечения сигнала совместимости, причем детектор (52, 72) предназначен для определения присутствия включенной параллельно лампы (57), соединенной параллельно с компоновкой схемы для источника питания с отсечкой по фазе, так что импульс тока генерируется только тогда, когда сигнал совместимости указывает на включенную параллельно лампу (57).
12. Компоновка схемы по любому из пп. 1, 2, 5, 6, причем компоновка схемы представляет собой схему управления СИДом, содержащую вход (6) и выход (7), причем по меньшей мере одно осветительное устройство представляет собой СИДный блок.
13. СИДная (светодиодная) лампа, содержащая компоновку (1) схемы по одному из предшествующих пунктов и по меньшей мере один СИДный блок, соединенный с выходом (7) компоновки (1) схемы.
14. Осветительная система, содержащая источник питания, предназначенный для обеспечения рабочего напряжения с отсечкой по фазе, и одну или более СИДных ламп по п. 13, присоединенных к источнику питания.
15. Способ управления по меньшей мере одним осветительным устройством с компоновкой (1) схемы, содержащей вход (6) для приема рабочего напряжения с отсечкой по фазе от источника питания, в котором
- определяется операция отсечки по фазе источника питания путем обнаружения фронта отсечки по фазе рабочего напряжения и
- подается импульс тока от источника питания в пределах времени задержки от 200 до 700 мкс после фронта отсечки по фазе.
16. Носитель данных, содержащий компьютерную программу, позволяющую, при осуществлении на компьютере, выполнять способ по п. 15.
| WO 2012016197 A1, 2012.02.02 | |||
| US 2011234115 A1, 2011.09.29 | |||
| US 2009195168 A1, 2009.08.06 | |||
| WO 2011045371 A1, 2011.04.21 | |||
| US 7804256 B2, 2010.09.28 | |||
| ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ | 2007 |
|
RU2385553C2 |
