УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ НАГРУЗКИ, В ЧАСТНОСТИ БЛОКА СИД, СОДЕРЖАЩЕГО ОДИН ИЛИ БОЛЕЕ СИД Российский патент 2018 года по МПК H05B33/08 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к устройству возбуждения и к соответствующему способу для возбуждения нагрузки, в частности, блока СИД, содержащего один или более СИД. Кроме того, настоящее изобретение относится к световому устройству.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области возбудителей СИД, для применений в автономном режиме, таких как усовершенствованные лампы и новые лампы или модули, требуются решения, чтобы справиться с высокой эффективностью, высокой плотностью мощности и высоким коэффициентом мощности, среди других подходящих признаков. Тогда как практически все существующие решения содержат одно или другое требование, основным является то, что предложенная схема возбуждения надлежащим образом преобразует форму линии электропитания в форму, требуемую для СИД, при сохранении соответствия настоящим и будущим правилам для линий электропитания. Ключевое значение имеет управление количеством мощности, подаваемой на лампы, для управления яркостью ламп, при сохранении высокой эффективности и сниженных потерь мощности в преобразователе мощности. Для регулирования количества мощности, подаваемой на лампы, одним из параметров является регулирование яркости света с фазовой отсечкой, обладающее высокой эффективностью и низкими потерями мощности. Если используются устройства возбуждения, включающие в себя регулятор яркости света с фазовой отсечкой, лампы получают электроэнергию из напряжения фазовой отсечки из питающей сети и соответственно должны восстанавливать позицию фазовой отсечки для установления уровня мощности лампы. Регуляторы яркости света с фазовой отсечкой по заднему фронту, которые преимущественно используются, не всегда обеспечивают скачок напряжения со значительным фронтом, который легко можно обнаружить, благодаря конденсаторам фильтра, на лампе и на регуляторе мощности. Поэтому, лампы снабжены схемой делителя напряжения, имеющей один или более стабилизирующих нагрузочных резисторов для разрядки заряженного конденсатора, для подтверждения того, что регулятор яркости света отключен. Однако, ток схемы делителя напряжения повышает потери мощности в лампах.

В WO 2010/137002 Al раскрыто устройство регулятора яркости света с фазовой отсечкой, для возбуждения блока СИД, причем блок СИД содержит схему делителя напряжения, предназначенную для регулировки выпрямленного входного напряжения фазовой отсечки. Схемы делителя напряжения содержат средства обнаружения, для обнаружения падения напряжения при двух заданных уровнях напряжения, для активации одной из двух схем делителя напряжения. Точное обнаружение фазового угла напряжения фазовой отсечки при этой схеме делителя напряжения невозможно.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства возбуждения и соответствующего способа для возбуждения нагрузки, в частности блока СИД, содержащего один или более СИД, обеспечение высокого коэффициента мощности, сниженных потерь и низкой стоимости. Кроме того, задачей настоящего изобретения является обеспечение соответствующего светового устройства.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности блока СИД, содержащего один или более СИД, содержащее:

- входные контакты для приема входного напряжения от внешнего источника электропитания,

- выходные контакты для подачи выходного напряжения на нагрузку для возбуждения нагрузки,

- блок преобразователя для преобразования входного напряжения в преобразованное напряжение и для подачи преобразованного напряжения на внутренние соединительные элементы устройства возбуждения,

- устройство управления сигналами для подачи электрического сигнала, по меньшей мере, на один из соединительных элементов, и

- схему обнаружения для обнаружения фазового угла входного напряжения путем измерения падения напряжения для преобразованного напряжения, вызванного электрическим сигналом.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности блока СИД, содержащего один или более СИД, причем упомянутый способ содержит:

- прием входного напряжения от внешнего источника электропитания на входных контактах,

- преобразование входного напряжения в преобразованное напряжение и подачу преобразованного напряжения на внутренние соединительные элементы,

- подачу электрического сигнала, по меньшей мере, на один из соединительных элементов посредством блока управления сигналами, и

- обнаружение фазового угла входного напряжения путем обнаружения падения напряжения для преобразованного напряжения, вызванного электрическим сигналом.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечено световое устройство, содержащее световой узел, содержащий один или более световых блоков, в частности блок СИД, содержащий один или более СИД, и устройство возбуждения для возбуждения светового узла, как обеспечено согласно настоящему изобретению.

Предпочтительные варианты воплощения изобретения заданы в зависимых пунктах изобретения. Следует понимать, что заявленный способ имеет сходные и/или идентичные предпочтительные варианты воплощения, как и заявленное устройство, и как задано в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на идее об обнаружении того, приложено ли входное напряжение от внешнего источника электропитания к входному контакту за счет подачи электрического сигнала на внутренние соединительные элементы. Электрический сигнал порождает понижение напряжения в преобразованном напряжении, причем это понижение ограничено низким пиком, если входное напряжение приложено к входному контакту, и при этом пик большой, если входное напряжение не подано на входные контакты. Поэтому, если устройство регулятора яркости света с фазовой отсечкой соединено с внешним источником электропитания, а входное напряжение представляет собой входное напряжение фазовой отсечки, схема обнаружения может точно обнаруживать фазовый угол, исходя из пикового значения падения напряжения или понижения напряжения преобразованного напряжения, и соответственно можно управлять нагрузкой. Поэтому, для обнаружения фазового угла входного напряжения можно избежать энергоемких токов схемы делителя напряжения. В силу этого, общие потери в устройстве возбуждения, вызванные делением напряжения, снижаются при небольших технических затратах и низкой стоимости.

В варианте воплощения электрический сигнал представляет собой ток, поступающий с входного контакта или подаваемый на него. Это является эффективной возможностью создания понижения напряжения в преобразованном напряжении для обнаружения фазового угла входного напряжения.

В варианте воплощения устройство управления сигналами содержит элемент хранения электроэнергии для хранения электроэнергии и управляемый переключатель для электрического подключения элемента хранения электроэнергии, по меньшей мере, на один из соединительных элементов. Посредством элемента хранения электроэнергии может быть обеспечен электрический сигнал на кратковременное подключение элемента, с низкими техническими затратами и низкими потерями мощности.

В дополнительном варианте воплощения устройство управления сигналами содержит элемент управления зарядом, соединенный с элементом хранения электроэнергии, для управления электрическим зарядом, хранимым в элементе хранения электроэнергии. Это является эффективным и простым решением для обеспечения заданного потенциала напряжения для подачи желаемого электрического сигнала.

Согласно дополнительному варианту воплощения элемент хранения электроэнергии представляет собой зарядный конденсатор. Зарядный конденсатор может обеспечивать заданный потенциал напряжения для подключения элемента и может быть заряжен быстро для создания короткого падения напряжения или понижения преобразованного напряжения с низкими потерями мощности.

Согласно альтернативному варианту воплощения устройство управления сигналами содержит путь тока, включающий в себя резистор и управляемый переключатель для соединения соединительных элементов друг с другом. Путем соединения соединительных элементов друг с другом, может быть обеспечен короткий импульс тока схемы делителя напряжения, для создания понижения напряжения в преобразованном напряжении, с низкими техническими затратами.

Согласно дополнительному альтернативному варианту воплощения устройство управления сигналами содержит управляемый источник тока для подачи электрического сигнала. Преимущество управляемого источника тока состоит в том, что электрический сигнал может быть задан точно для генерирования заданного понижения напряжения, которое может быть легко обнаружено.

Согласно дополнительному варианту воплощения блок преобразователя содержит блок выпрямителя, соединенный с входными контактами для выпрямления входного напряжения до однополярного напряжения, подаваемого на соединительные элементы. Это простая схема для получения однополярного напряжения для возбуждения блока СИД от переменного биполярного напряжения, подаваемого по питающей сети.

Согласно предпочтительному варианту воплощения схема обнаружения содержит схему дифференциатора для измерения падения напряжения или понижения преобразованного напряжения. Схема дифференциатора является простым решением для измерения падения напряжения преобразованного напряжения, поскольку обнаруживается изменение преобразованного напряжения, и поскольку дифференциатор может быть выполнен с низкими затратами, например, в интегральной схеме.

Предпочтительно, чтобы устройство управления сигналами было адаптировано для обеспечения электрического сигнала на период времени менее 1/10 от полуцикла входного напряжения, в частности, менее 200 мкс. Поскольку потери мощности устройства управления сигналами зависит от продолжительности электрического сигнала, потери мощности могут быть снижены за счет подачи электрического сигнала на короткий период времени, составляющий менее 1/10 от полуцикла входного напряжения.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту воплощения входное напряжение представляет собой переменное напряжение фазовой отсечки, и в котором блок управления сигналами адаптирован для подачи электрического сигнала в различные моменты времени в пределах каждого полуцикла входного напряжения, для обнаружения фазового угла входного напряжения. Это является эффективной и простой возможностью для обнаружения фазового угла входного напряжения фазовой отсечки с низким энергопотреблением.

Согласно варианту воплощения устройство возбуждения подключают к устройству регулятора яркости света для обеспечения входного напряжения фазовой отсечки, и в котором устройство возбуждения адаптировано для приема, в качестве входного напряжения, напряжения фазовой отсечки по заднему фронту.

Согласно варианту воплощения способа возбуждения входное напряжение представляет собой переменное напряжение фазовой отсечки, а момент времени, при котором подается электрический сигнал, изменяется в пределах каждого полуцикла входного напряжения, для обнаружения фазового угла входного напряжения. Это является эффективным решением для быстрого обнаружения фазового угла входного напряжения, в течение нескольких полуциклов входного напряжения и с низкими потерями мощности.

Согласно дополнительному варианту воплощения способа возбуждения момент времени изменяют скачкообразно в течение последовательных полуциклов входного напряжения, для обнаружения фазового угла входного напряжения. Это снижает усилия, требуемые на управление, поскольку фазовый угол обнаруживается итерационно в течение нескольких полуциклов входного напряжения.

Как было упомянуто выше, настоящее изобретение обеспечивает решение для обнаружения фазового угла входного напряжения фазовой отсечки с низкими техническими затратами путем подачи электрического сигнала на один из соединительных элементов и путем обнаружения соответствующего понижения напряжения, возникающего в преобразованном напряжении. Поэтому, фазовый угол может быть обнаружен точно и легко, для управления прикрепленной нагрузкой, в соответствии с высоким коэффициентом мощности и низкими потерями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения станут ясными и будут объяснены со ссылкой на вариант (варианты) воплощения, описанный(ые) ниже. На следующих чертежах:

Фиг. 1a показывает схематическую блок-схему устройства регулятора яркости света и устройства возбуждения для возбуждения блока СИД,

Фиг. 1b показывает выпрямленное напряжение для возбуждения блока СИД, соответствующее напряжение питающей сети и управляющий сигнал для возбуждения устройства регулятора яркости света,

Фиг. 2 показывает схематическую блок-схему устройства возбуждения, имеющего блок управления сигналами для обнаружения фазового угла напряжения фазовой отсечки, обеспечиваемого устройством регулятора яркости света,

Фиг. 3 показывает предпочтительный вариант воплощения устройства возбуждения согласно Фиг. 2,

Фиг. 4 показывает временную диаграмму напряжения возбуждения для возбуждения нагрузки, обеспечиваемого устройством возбуждения согласно Фиг. 2 и 3, соответствующее выпрямленное напряжение питающей сети и импульсный сигнал возбуждения для возбуждения блока управления сигналами, и

Фиг. 5 показывает схематическую блок-схему, иллюстрирующую блок поиска для обнаружения фазового угла напряжения фазовой отсечки, обеспечиваемого устройством регулятора яркости света.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вариант воплощения устройства 10 возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности блока 12 СИД, схематически показан на Фиг. 1a. Устройство 10 возбуждения соединено с устройством 14 регулятора яркости света, которое соединено с внешним источником 16 напряжения, например, с внешним источником напряжения питающей сети, и адаптировано для обеспечения переменного напряжения V12 фазовой отсечки из напряжения V10 питания переменного тока. Устройство 14 регулятора яркости света содержит двунаправленный переключатель 18 и блок 22 управления для управления переключателем 18. Устройство 14 регулятора яркости света преобразует напряжение питания V10 переменного тока в напряжение V12 фазовой отсечки, путем переключения переключателя 18 и размыкания соединения между внешним источником 16 напряжения и выходным контактом устройства 14 регулятора яркости света. Устройство 14 регулятора яркости света дополнительно содержит конденсатор 26, подключенный параллельно к переключателю 18. Блок 22 управления управляет переключателем 18 посредством управляющего сигнала 24, чтобы обеспечивать сигнал V12 фазовой отсечки по заднему фронту.

Блок 22 управления содержит схему синхронизации, которая требует обнаружения переходов через ноль для перезапуска таймера при каждом пересечении ноля напряжения V10 питающей сети для поддержания надлежащей работы устройства 14 регулятора яркости света.

Устройство 10 возбуждения содержит первый входной контакт 28 и второй входной контакт 30, для соединения устройства 10 возбуждения с внешним источником 16 напряжения. Первый входной контакт 28 соединен с выходным контактом устройства 14 регулятора яркости света для приема напряжение V12 фазовой отсечки. Второй входной контакт 30 соединен с нейтральной линией внешнего источника 16 напряжения. Устройство 10 возбуждения может содержать входной импеданс 32, соединенный с первым входным контактом 28. Входной импеданс 32 может быть образован резистором, индуктором, EMI-фильтром (фильтром электромагнитных помех), и т.п. Устройство 10 возбуждения содержит выпрямитель 34 для выпрямления напряжения V12 фазовой отсечки до выпрямленного напряжения V14. Устройство 10 возбуждения дополнительно содержит первый делитель 36 напряжения и второй делитель 38 напряжения. Каждый из делителей 36, 38 напряжения содержит резистор 40, 42 и управляемый переключатель 44, 46. Резисторы 40, 42 имеют разные сопротивления, причем первый делитель 36 напряжения содержит высокоомный резистор 40, а второй делитель 38 напряжения содержит низкоомный резистор 42. Делители 36, 38 напряжения применяют к выпрямленному напряжению V14 за счет переключения переключателей 44, 46, причем второй делитель 38 напряжения применяют, когда обнаружен переход через ноль для напряжения V10 питания, или когда напряжение V10 питающей сети падает ниже значения 50 В, и причем первый делитель 36 напряжения применяют, когда амплитуда напряжения сети питания падает ниже значения 200 В, что снижает рассеивание мощности в резисторе 42. Делители 36, 38 напряжения соединяют входные контакты 28, 30 друг с другом в течение некоторого периода времени для напряжения фазовой отсечки для адаптации устройства 10 возбуждения к устройству 14 регулятора яркости света, вследствие чего схема синхронизации устройства 14 регулятора яркости света функционирует, как требуется.

Устройство 10 возбуждения дополнительно содержит диод 48 и конденсатор 50, причем конденсатор 50 подключен параллельно к блоку 12 СИД, для обеспечения соответствующего напряжения возбуждения для возбуждения нагрузки 12. Нагрузка 12 содержит СИД, включая линейный или переключаемый преобразователь постоянного тока для согласования напряжения СИД с напряжением конденсатора 50.

На Фиг. 1b показана блок-схема, иллюстрирующая форму волны напряжения для выпрямленного напряжения V14, соответствующего напряжению V10 питания (пунктирные линии), обеспечиваемого внешним источником 16 напряжения, и управляющий сигнал 24, обеспечиваемый блоком 22 управления, для управления переключателем 18 устройства 14 регулятора яркости света.

Управляющий сигнал 24 отключает управляемый переключатель 18 и отсоединяет внешний источник 16 напряжения в момент времени t1. Выпрямленное напряжение V14 придерживается напряжения V10 питания до активации первого делителя 36 напряжения в момент времени t2. Выпрямленное напряжение V14 придерживается напряжения V10 питания, поскольку входной импеданс устройства 10 возбуждения велик по сравнению с импедансом конденсатора 26 устройства 14 регулятора яркости света. Поскольку конденсатор 26 разряжается в момент времени t1, а напряжение V10 прикладывают к контактам 28,30 через разряженный конденсатор 26, невозможно различить напряжение V12 фазовой отсечки и напряжение V10 питания до активации первого делителя 36 напряжения в момент времени t2. В момент времени t3, когда напряжение V14 понижается, например, ниже значения 50В, активируется второй делитель 38 напряжения. В момент времени t4, при обнаружении перехода через ноль напряжения V10 питания, управляющий сигнал 24 прикладывают для повторного замыкания управляемого переключателя 18 и для подачи напряжения V10 питания на выходное устройство 14 регулятора яркости света. Делители напряжения, как 36, так и 38, отключают в момент времени t4. Незначительное искажение выпрямленного напряжения V14 приводит к образованию нелинейности и мертвой зоне на кривой регулировки яркости света, поскольку фазовый угол напряжения V12 фазовой отсечки не может быть обнаружен. Компенсацию этой нелинейности можно преодолеть путем предварительного приложения слабого делителя 36 напряжения, однако, это может усилить рассеивание мощности устройства 10 возбуждения. Поэтому, для соответствующего возбуждения СИД необходимо обнаружить фазовый угол напряжения фазовой отсечки.

Фиг. 2 показывает устройство 60 возбуждения, включающее в себя блок 62 управления сигналами для управления выпрямленным напряжением V14. Основные элементы идентичны элементам на Фиг. 1 и обозначены идентичными ссылочными позициями. Здесь подробно разъясняются только различия.

Блок 62 управления сигналами подключен параллельно к выпрямителю 34. Выпрямитель 34 подключен к нагрузке 12 посредством соединительных элементов 63, 64. Блок 62 управления сигналами электрически соединен с соединительными элементами 63, 64. Выпрямитель 34 подает выпрямленное напряжение V14 на нагрузку 12 для возбуждения нагрузки 12.

Блок 62 управления сигналами подключен к соединительным элементам 63, 64 и обеспечена подача электрического сигнала I на соединительные элементы 63, 64. Электрический сигнал I представляет собой электрический ток I, поступающий с электрического элемента 63. Электрический сигнал I обеспечивает понижение напряжения до выпрямленного напряжения V14, которое измеряют с помощью измерительного устройства 65 блока 62 управления сигналами, причем пиковое значение понижения напряжения зависит от состояния устройства 14 регулятора яркости света. Иными словами, пиковое значение понижения напряжения зависит от того, включен ли управляемый переключатель 18, и подается ли напряжение V10 питания на выпрямитель 34, или управляемый переключатель отключен, а конденсатор 26 устройства 14 регулятора яркости света подключен к выпрямителю 34. Электрический сигнал I подают в течение кратковременного интервала, предпочтительно, 50-100 мкс, на соединительный элемент 63. Если управляемый переключатель 18 устройства 14 регулятора яркости света включен, то пиковое значение понижения напряжения выпрямленного напряжения V14 мало. Если управляемый переключатель 18 устройства регулятора яркости света отключен, то пиковое значение понижения напряжения велико. Поэтому, блок 62 управления сигналами может обнаруживать состояние устройства 14 регулятора яркости света, и поэтому устройство 10 возбуждения может обнаруживать фазовый угол напряжения V12 фазовой отсечки за счет приложения электрического сигнала и измерения пикового значения возникающего понижения напряжения выпрямленного напряжения V14.

Согласно одному варианту воплощения блок 62 управления сигналами содержит путь тока, включающий в себя низкое сопротивление, для соединения соединительных элементов 63, 64 друг с другом с обеспечением тока I и с возникновением понижения напряжения выпрямленного напряжения V14. Согласно другому варианту воплощения блок 62 управления сигналами содержит управляемый источник тока, направляющий ток I от соединительного элемента 63 к соединительному элементу 64, с возникновением понижения напряжения в выпрямленном напряжении V14. Согласно дополнительному варианту воплощения блок 62 управления сигналами содержит зарядный конденсатор, направляющий ток I от соединительного элемента 63 и обеспечивающий понижение напряжения в выпрямленном напряжении V14, как будет подробно описано в дальнейшем.

Фиг. 3 показывает устройство 60 возбуждения, включающее в себя блок 62 управления сигналами для управления выпрямленным напряжением V14 согласно предпочтительному варианту воплощения. Идентичные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями, и здесь подробно разъяснены лишь различия.

Блок 62 управления сигналами соединен с соединительными элементами 63, 64, параллельно выпрямителю 34. Блок 62 управления сигналами содержит конденсатор 66, управляемый переключатель 68 и резистор 70. Конденсатор 66, управляемый переключатель 68 и резистор 70 последовательно соединены друг с другом. Управляемый переключатель 72 подключен параллельно конденсатору 66. Управляемый переключатель 72 обеспечен для соединения контактов конденсатора 66 друг с другом для разрядки конденсатора 66. Управляемым переключателем 68 управляют посредством управляющего сигнала 69. В ходе эксплуатации конденсатор 66 подключают параллельно выпрямителю 34 путем замыкания управляемого переключателя 68. Когда управляемый переключатель 68 замкнут, ток I заряжает конденсатор 66, и в выпрямленном напряжении V14 возникает понижение напряжения. Если управляемый переключатель 18 устройства 14 регулятора яркости света включен, и напряжение V10 питания подается к выпрямителю 34, ток зарядки I ограничен последовательным сопротивлением входного импеданса 32 и резистором 70 блока 62 управления сигналами. Поэтому, получается ограниченное малое пиковое значение понижения напряжения выпрямленного напряжения V14, соответствующее падению напряжения на входном импедансе 32. Если управляемый переключатель 18 отключен, напряжение на конденсаторе 66 определяется соотношением импеданса конденсатора 26 устройства регулятора яркости света и конденсатора 66 блока 62 управления сигналами. Если емкость конденсаторов 26, 66 идентична (например, составляет 100 нФ), то выпрямленное напряжение V14 падает приблизительно до 50%. Поэтому, значительное понижение напряжения выпрямленного напряжения V14 может быть обеспечено, если устройство 14 регулятора яркости света отключено. Понижение напряжения выпрямленного напряжения V14 измеряют, когда управляемый переключатель 68 замыкается посредством схемы дифференциатора. Схема дифференциатора обнаруживает пиковое значение понижения напряжения и, следовательно, определяет, включен ли или отключен управляемый переключатель 18.

Предпочтительно, чтобы управляемый переключатель 68 был замкнут в течение кратковременного интервала, например, 50-100 мкс. Управляемый переключатель 68 и управляемый переключатель 72 приводятся в действие поочередно, таким образом, чтобы один их управляемых переключателей 68, 72 был бы разомкнут, когда другой управляемый переключатель 68, 72 замкнут. Поскольку управляемый переключатель 72 соединяет соединительные элементы конденсатора 66 друг с другом, то конденсатор 66 разряжается посредством тока 12 разрядки, когда управляемый переключатель 68 разомкнут. Поэтому, обеспечивается, чтобы конденсатор 66 разряжался при разомкнутом управляемом переключателе 68 для отведения тока I от соединительного элемента 62.

Для обнаружения фазового угла напряжения V12 фазовой отсечки, управляемый переключатель 68 можно замыкать часто или раз в полпериода напряжения V10 питания. Поскольку рассеивание мощности устройства 10 возбуждения с применением понижения напряжения к выпрямленному напряжению V14 повышается, понижение напряжения генерируют, предпочтительно, только раз в полпериода напряжения V10 питания. Для обнаружения фазового угла напряжения V12 фазовой отсечки, момент времени, когда генерируется понижение напряжения, смещают от одного полупериода напряжения V10 питания к другому, как будет описано ниже.

Фиг. 4 показывает диаграмму, иллюстрирующую форму волны напряжения выпрямленного напряжения V14, абсолютное значение напряжения V10 питания и управляющий сигнал 69 для управления управляемым переключателем 68.

Управляющий сигнал 69 для замыкания управляемого переключателя 68 обеспечивается для некоторых кратковременных интервалов для соединения конденсатора 66 с выпрямителем 34 и для обеспечения тока I. Продолжительность управления импульсами управляющего сигнала 69 составляет менее 1/10 от полуцикла входного напряжения V12, например, менее 200 мкс. При каждом управляющем импульсе управляющего сигнала 69, выпрямленное напряжение V14 показывает малое понижение напряжения 74 в течение интервала времени перед отключением устройства 14 регулятора яркости света в момент времени t1. После отключения устройства 14 регулятора яркости света в момент времени t1 путем размыкания управляемого переключателя 18, пиковое значение понижения напряжения возрастает, вследствие чего выпрямленное напряжение V14 падает приблизительно до 50%. Большое пиковое значение этого понижения напряжения 75 может быть легко обнаружено посредством схемы дифференциатора.

Поэтому, фазовый угол напряжения V12 фазовой отсечки может быть легко обнаружен путем создания понижения напряжения в выпрямленном напряжении V14, и, соответственно, блок 12 СИД может быть возбужден.

Потеря энергии за управляющий импульс определяется по электроэнергии, хранящейся в конденсаторе 66, и зависит от напряжения на конденсаторе 66. Напряжение на конденсаторе 66 ограничено постоянной времени сопротивления резистора 70 и емкостью конденсатора 66. Для снижения потери энергии устройства 10 возбуждения электрический сигнал I может быть обеспечен блоком 62 управления сигналами только раз за полуцикл напряжения V10 питания.

Фиг. 5 показывает схематическую блок-схему блока поиска для обнаружения фазового угла напряжения V12 фазовой отсечки, в целом обозначенного ссылочной позицией 80. Блок 80 поиска содержит устройство 82 алгоритма поиска, детектор 84 перехода через ноль и дифференциатор 86. Каждый из детектора 84 перехода через ноль и дифференциатора 86 измеряет выпрямленное напряжение V14. Детектор 84 перехода через ноль обнаруживает переход через ноль выпрямленного напряжения V14 и подает соответствующий сигнал на устройство 82 алгоритма поиска. Дифференциатор 86 обнаруживает любые изменения выпрямленного напряжения V14, включая понижения 74, 75 напряжения, вызываемые электрическим сигналом I. Дифференциатор 86 обеспечивает информацию о том, обнаружено ли большое понижение 75 напряжения или малое понижение 74 напряжения для устройства 82 алгоритма поиска, посредством управляющего сигнала. Устройство 82 алгоритма поиска обеспечивает управляющий сигнал 69 или, как правило, управляющий сигнал 69 для управления блоком управления посредством сигналов 62 и для подачи соответствующего электрического сигнала I на соединительные элементы 63, 64. Устройство 82 алгоритма поиска обеспечивает короткие управляющие импульсы для создания понижения 74, 75 напряжения в выпрямленном напряжении V14. Если большое понижение 75 напряжения, т.е., срез по заднему фронту напряжения V12 фазовой отсечки, не обнаружено дифференциатором 86, то устройство 82 алгоритма поиска смещает управляющий импульс в следующем полуцикле выпрямленного напряжения V14 на более поздний момент времени для обнаружения фазового угла напряжения V12 фазовой отсечки. Если обнаружено большое понижение 75 напряжения, то алгоритм поиска смещает управляющий импульс в следующем полуцикле выпрямленного напряжения V14 на более ранний момент времени для более точного определения фазового угла. Поэтому, для точного определения фазового угла алгоритм сводится к 5-10 полуциклам (с точностью до 3-5°) выпрямленного напряжения V14. Блок 80 поиска может быть образован в виде цифровой интегральной схемы, такой как микроконтроллер.

Тогда как изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами воплощения. Другие модификации раскрытых вариантов воплощения могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при реализации заявленного изобретения, из исследования чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а элемент в единственном числе не исключает наличия множества элементов. Одиночный элемент или другой блок может выполнять функции нескольких единиц, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что невозможно успешно использовать сочетание этих мер.

Компьютерная программа может быть установлена/распространена на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель данных, поставляемый вместе с другим оборудованием, или как его часть, но также может распространяться в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие его объем.

Изобретение относится к устройству (60) возбуждения для возбуждения нагрузки (12), в частности блока СИД, содержащего один или более СИД, причем устройство возбуждения содержит входные контакты (28, 30) для приема входного напряжения (V12) от внешнего источника (16) электропитания, выходные контакты для подачи выходного напряжения на нагрузку (12) для возбуждения нагрузки (12), блок (34) преобразователя для преобразования входного напряжения (V12) в преобразованное напряжение (V14) и для подачи преобразованного напряжения (V14) на внутренние соединительные элементы (63, 64) устройства (60) возбуждения, устройство (62) управления сигналами для подачи электрического сигнала (I) на по меньшей мере один из соединительных элементов (63, 64) и схему обнаружения для обнаружения фазового угла входного напряжения (V12) путем измерения падения напряжения преобразованного напряжения (V14), вызванного электрическим сигналом (I). Технический результат - повышение коэффициента мощности и снижение потерь. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство (60) возбуждения для возбуждения нагрузки (12), при этом упомянутая нагрузка является, в частности, блоком СИД, содержащим один или более СИД, причем упомянутое устройство возбуждения содержит:

- входные контакты (28, 30) для приема входного напряжения (V12) из внешнего источника (16) электропитания через внешнее устройство (14) регулятора яркости света с фазовой отсечкой, при этом входное напряжение (V12) является переменным напряжением (V12) фазовой отсечки, включаемым и выключаемым упомянутым регулятором (14) яркости света,

- выходные контакты для подачи выходного напряжения на нагрузку (12) для возбуждения нагрузки (12),

- блок (34) преобразователя для преобразования входного напряжения (V12) в преобразованное напряжение (V14) и для подачи преобразованного напряжения (V14) на внутренние соединительные элементы (63, 64) устройства (60) возбуждения, соединяющие блок преобразователя с выходными контактами,

- устройство (62) управления сигналами, выполненное с возможностью подачи электрического сигнала (I) на по меньшей мере один из соединительных элементов (63, 64) таким образом, чтобы вызвать понижение (74, 75) напряжения у преобразованного напряжения (V14), и

- схему (80) обнаружения, выполненную с возможностью определения фазового угла входного напряжения (V12) путем измерения пикового значения понижения (74, 75) напряжения, при этом упомянутое пиковое значение указывает, включен ли или выключен упомянутый регулятор яркости света.

2. Устройство возбуждения по п. 1, в котором электрический сигнал (I) представляет собой электрический ток (I), поступающий от соединительных элементов (63, 64) или обеспеченный для них.

3. Устройство возбуждения по п. 1, в котором устройство (62) управления сигналами содержит элемент (66) хранения электроэнергии для хранения электроэнергии и управляемый переключатель (68) для электрического соединения элемента (66) хранения электроэнергии с по меньшей мере одним из соединительных элементов (63, 64).

4. Устройство возбуждения по п. 3, в котором устройство (62) управления сигналами дополнительно содержит элемент (72) управления зарядом, соединенный с элементом (66) хранения электроэнергии, для управления электрическим зарядом, сохраняемым в элементе (66) хранения электроэнергии.

5. Устройство возбуждения по п. 3, в котором элемент (66) хранения электроэнергии представляет собой зарядный конденсатор (66).

6. Устройство возбуждения по п. 1 или 2, в котором устройство (62) управления сигналами содержит путь тока, включающий в себя резистор и управляемый переключатель для соединения соединительных элементов (63, 64) друг с другом.

7. Устройство возбуждения по п. 1 или 2, в котором устройство (62) управления сигналами содержит управляемый источник тока для обеспечения электрического сигнала (I).

8. Устройство возбуждения по п. 1, в котором блок (34) преобразователя содержит блок (34) выпрямителя, соединенный с входными контактами (28, 30) для выпрямления входного напряжения (V12) до однополярного напряжения (V14), подаваемого на соединительные элементы (63, 64).

9. Устройство возбуждения по п. 1, в котором схема (80) обнаружения содержит схему (84) дифференциатора для измерения понижения (74, 75) напряжения преобразованного напряжения (V14).

10. Устройство возбуждения по п. 1, в котором устройство (62) управления сигналами адаптирован для обеспечения электрического сигнала (I) для интервала времени менее 1/10 от полуцикла входного напряжения (V12).

11. Устройство возбуждения по п. 1, в котором устройство (62) управления сигналами адаптирован для применения электрического сигнала (I) в разные моменты времени в пределах каждого полуцикла входного напряжения (V12) для обнаружения фазового угла входного напряжения (V12).

12. Способ возбуждения для возбуждения нагрузки (12), при этом упомянутая нагрузка является, в частности, блоком СИД, содержащим один или более СИД, причем упомянутый способ содержит:

- прием входного напряжения (V12) от внешнего источника (16) электропитания на входных контактах (28, 30), при этом упомянутое входное напряжение (V12) является переменным напряжением (V12) фазовой отсечки, включаемым и выключаемым внешним регулятором (14) яркости света,

- преобразование входного напряжения (V12) в преобразованное напряжение (V14) и подачу преобразованного напряжения (V14) на внутренние соединительные элементы (63, 64),

- подачу электрического сигнала (I) на по меньшей мере один из внутренних соединительных элементов (63, 64) посредством устройства (62) управления сигналами таким образом, чтобы вызвать понижение (74, 75) напряжения у упомянутого преобразованного напряжения, и

- определение фазового угла входного напряжения (V12) путем измерения пикового значения понижения (74, 75) напряжения, при этом упомянутое пиковое значение указывает, включен ли или выключен упомянутый регулятор яркости света.

13. Способ возбуждения по п. 12, в котором момент времени, в который подают электрический сигнал (I), изменяют в пределах каждого полуцикла входного напряжения (V12) для обнаружения фазового угла входного напряжения (V12).

14. Способ возбуждения по п. 12 или 13, в котором момент времени изменяют скачкообразно в последовательных полуциклах входного напряжения (V12) для обнаружения фазового угла входного напряжения (V12).

15. Световое устройство, содержащее:

- световой узел, содержащий один или более световых блоков, при этом упомянутый световой блок является, в частности, блоком СИД, содержащим один или более СИД, и

- устройство (60) возбуждения по любому из пп. 1-11 для возбуждения упомянутого узла.