ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НАГРУЗКИ, В ЧАСТНОСТИ, LED БЛОКА, И УСТРОЙСТВО ВОЗБУДИТЕЛЯ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ НАГРУЗКИ, В ЧАСТНОСТИ, LED БЛОКА Российский патент 2018 года по МПК H05B33/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к электрическому устройству для компенсации действия электрического тока нагрузки и соответствующему способу для компенсации действия электрического тока нагрузки, в частности блока светоизлучающих диодов (LED), содержащего один или более LED. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству возбудителя для возбуждения нагрузки, в частности, LED блока, имеющего один или более LED.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области возбудителей LED для автономных применений, таких как модернизированные лампы, требуются решения, чтобы удовлетворять высокой эффективности, высокой плотности мощности, длительному сроку службы, высокому коэффициенту мощности и низкой стоимости, среди других соответствующих функций. В то время как практически все существующие решения предусматривают компромисс в отношении одного или другого требования, важно, чтобы предлагаемые схемы возбудителей надлежащим образом преобразовывали форму энергии сети в форму, требуемую для LED, поддерживая при этом соответствие с настоящими и будущими нормами регулирования сетей электропитания. Кроме того, требуется, чтобы схемы возбудителей соответствовали существующим средствам регулировки мощности, например, регуляторам силы света и т.п., так чтобы возбудители могли быть использованы повсеместно в качестве модернизированных устройств возбуждения, в том числе LED блоков.

Схемы возбудителей должны соответствовать всем типам регуляторов силы света, и особенно возбудители должны соответствовать регуляторам силы света с фазовой отсечкой, которые предпочтительно используются для регулирования сетевой мощности с низкими потерями мощности. Эти регуляторы силы света, которые обычно используются для регулирования энергии сети, подаваемой в лампы накаливания, требуют тракт импеданса низкой нагрузки для рабочего тока схемы синхронизации для регулировки синхронизации фазовой отсечки. В качестве альтернативы предоставления этого тракта постоянно, установление и прерывание данного тракта для некоторых частей цикла сетевого напряжения также может привести к стабильной работе. Предоставление этого тракта низкого импеданса должно быть регулируемым по отношению к пересечениям нуля сетевого напряжения. Кроме того, чтобы обеспечить надлежащую работу схемы синхронизации, должно быть обеспечено состояние высокого импеданса нагрузки, поскольку нагрузочный ток LED блока обычно быстро снижается после того, как регулятор силы света включается. В течение этой высокоимпедансной фазы ток утечки нагрузки влияет на работу схемы синхронизации и может вызвать раннее переключение регулятора силы света. В случае, когда нагрузка регулятора силы света состоит из нескольких модернизированных ламп параллельно, каждая из которых имеет индивидуальный ток утечки, полный ток утечки увеличивается соответственно и может вызвать неприемлемую ошибку работы схемы синхронизации, ограничивая диапазон регулировки яркости.

WO 2011/073865 A1 раскрывает устройство возбудителя для твердотельной лампы, в котором детектор тока подключен к выпрямительному блоку, и буферное устройство заряда включено в устройство возбуждения. Буферное устройство заряда предназначено для генерации подходящего тока возбуждения, и детектор тока предусмотрен для возбуждения блока генерации тока для регулирования тока возбуждения, подаваемого в лампу.

Это устройство возбуждения предназначено для регулировки тока возбуждения, как требуется для блока LED, однако это устройство возбуждения не препятствует ошибке схемы синхронизации, вызванной током утечки LED блока.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание электрического устройства для компенсации действия электрического тока нагрузки, соответствующего способа для компенсации действия электрического тока нагрузки и устройства возбудителя для возбуждения нагрузки, в частности, LED блока, содержащего один или более LED, обеспечивая совместимость регулируемой по силе света нагрузки с различными блоками питания, в частности, с регуляторами силы света с фазовой отсечкой, чтобы обеспечить надлежащую работу блока питания с низкими техническими затратами.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предложено электрическое устройство для компенсации действия электрического тока нагрузки, в частности LED блока, имеющего один или более LED, содержащее:

- соединительный элемент для электрического соединения электрического устройства с внешним источником питания, обеспечивающим питающее напряжение для питания нагрузки,

- устройство контроля для контроля электрического тока нагрузки в течение первого временного интервала, и

- сигнальный контроллер, соединенный с соединительным элементом, для подачи электрического сигнала компенсации в соединительный элемент в течение второго временного интервала на основе электрического тока, контролируемого устройством контроля.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложено устройство возбудителя для возбуждения нагрузки, в частности LED блока, имеющего один или более LED, содержащее:

- входные выводы для приема входного напряжения от внешнего источника питания,

- выходные выводы для обеспечения тока нагрузки для питания нагрузки,

- устройство контроля, соединенное с по меньшей мере одним из входных или выходных выводов, для контроля электрического тока в течение первого временного интервала, и

- сигнальный контроллер, соединенный с по меньшей мере одним из входных выводов или выходных выводов, для подачи электрического сигнала компенсации на по меньшей мере один из входных выводов или выходных выводов в течение второго временного интервала на основе электрического тока, контролируемого устройством контроля.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения предложен способ для компенсации действия электрического тока нагрузки, в частности LED блока, содержащего один или более LED, причем способ содержит следующие этапы:

- соединение электрического устройства с электрическим источником питания с помощью соединительного элемента,

- контроль электрического тока в течение первого временного интервала, и

- подача электрического сигнала компенсации в соединительный элемент в течение второго временного интервале на основе электрического тока, контролируемого в течение первого временного интервала.

Согласно изобретению, устройство контроля обнаруживает электрический ток или принимает данные, соответствующие электрическому току, или обеспечивается получение информации, касающейся электрического тока, в общем, другим способом.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ имеет аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, как заявленное устройство, и как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на идее, предоставить электрическое устройство в качестве дополнительного устройства, подключаемого к источнику питания и регулируемой по силе света нагрузке, чтобы обеспечивать совместимость нагрузки и источника питания, включая устройство регулятора силы света, и обеспечивать надлежащее функционирование схемы синхронизации устройства регулятора силы света. Для достижения надлежащей работы схемы синхронизации, электрическое устройство управляет работой схемы синхронизации, обеспечивая электрический сигнал, который соответственно влияет на работу. Поскольку ошибка схемы синхронизации обычно вызывается электрическим током, например, током утечки, возникающим в течение первого временного интервала рабочего цикла питающего напряжения, и вызывает ошибку после этого временного интервала, электрический ток, создающий причину ошибки схемы синхронизации, контролируется в течение первого временного интервала, и сигнал коррекции предоставляется в течение второго временного интервала, чтобы компенсировать ошибку. Таким образом, ошибка схемы синхронизации источника питания или подсоединенного регулятора силы света может быть скорректирована с низкими техническими затратами и может быть достигнута совместимость нагрузки с устройством регулятора силы света.

В качестве альтернативы полной коррекции ошибки, ошибка может быть стабилизирована до фиксированного значения, так что она только воспринимается как смещение в управляющих характеристиках системы, но не меняется, например, при различном числе ламп на регулятор силы света или от установки к установке.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, электрический ток представляет собой ток утечки нагрузки. Это дает возможность контролировать электрический параметр, имеющий наибольшее влияние на работу устройства регулятора силы света.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, устройство контроля содержит измерительное устройство для измерения электрического тока или приемник для приема сигнала, соответствующего электрическому току. Это обеспечивает простое решение для обнаружения электрического тока или приема соответствующего сигнала с низкими техническими затратами.

В предпочтительном варианте осуществления сигнал компенсации представляет собой зарядный ток, обмениваемый между источником питания и электрическим устройством, чтобы компенсировать эффект, вызванный током утечки. Это обеспечивает простое решение, чтобы регулировать напряжение времязадающего конденсатора схемы синхронизации регулятора силы света и корректировать ошибку схемы синхронизации, вызванную током утечки.

В предпочтительном варианте осуществления сигнал компенсации является напряжением, предусмотренным последовательно с нагрузкой. Это является простым решением для возбуждения дополнительного тока для заряда или разряда времязадающего конденсатора схемы синхронизации, чтобы корректировать ошибку, вызванную током утечки.

В предпочтительном варианте осуществления сигнальный контроллер включает в себя тракт импеданса, образующий определенный тракт тока для обеспечения тока заряда в течение второго временного интервала. Это является простым решением для заряда или разряда времязадающего конденсатора схемы синхронизации и уменьшения напряжения на времязадающем конденсаторе, вызванного током утечки.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, сигнальный контроллер содержит резистор для изменения сопротивления тракта импеданса, чтобы управлять током заряда в течение второго временного интервала. Это является простым решением, чтобы регулировать электрический заряд времязадающего конденсатора схемы синхронизации до желаемого уровня, чтобы управлять временными характеристиками схемы синхронизации с помощью электрического устройства.

В соответствии с другим вариантом осуществления, сигнальный контроллер приспособлен, чтобы уменьшать сопротивление тракта импеданса непрерывно или ступенчато в течение второго временного интервала. Таким образом, заряд, накопленный на времязадающем конденсаторе, можно регулировать точно с низкими техническими затратами.

В соответствии с другим вариантом осуществления, второй временной интервал регулируется до пересечения нуля напряжения питания таким образом, что тракт тока обеспечивается до и после перехода через нуль питающего напряжения. Это является простой возможностью регулирования напряжения времязадающего конденсатора до предопределенного уровня с низкими техническими затратами.

В еще одном предпочтительном варианте переход от первого к второму временному интервалу настраивается близко к пересечению нуля питающего напряжения и предпочтительно обеспечивается в пределах временного промежутка 2 мс вокруг пересечения нуля. Это обеспечивает дополнительную степень свободы для регулировки накопленного заряда времязадающего конденсатора.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, сигнальный контроллер содержит конденсатор для обеспечения тока заряда в течение второго временного интервала, причем устройство контроля выполнено с возможностью заряда конденсатора в течение первого временного интервала. Это является простой и саморегулирующейся возможностью контролировать ток утечки, сохранять соответствующий заряд на конденсаторе и предоставлять сохраненный заряд в течение второго временного интервала, чтобы корректировать ошибку времязадающего конденсатора, вызванную током утечки. Кроме того, это является простым решением для обнаружения тока утечки индивидуально независимо от подключенной нагрузки и регулировки заряда и напряжения времязадающего конденсатора соответственно.

В предпочтительном варианте выполнения устройства возбудителя, устройство возбудителя содержит первый тракт тока и второй тракт тока, при этом первый и второй тракт тока образуют часть выпрямительного блока, причем первый тракт тока и второй тракт тока, каждый, содержат устройство контроля и сигнальный контроллер, причем устройства контроля предназначены для контроля электрического тока в соответствующем тракте тока, а сигнальные контроллеры предназначены для обеспечения электрического сигнала компенсации. Это является простым решением для интеграции устройства контроля и сигнального контроллера в устройстве возбудителя при низких технических затратах, поскольку соответствующие тракты тока обеспечены для однополярного режима работы.

В дополнительном предпочтительном варианте выполнения устройства возбудителя по меньшей мере один из входных выводов соединен с блоком преобразователя напряжения, который соединен с внешним источником питания, причем преобразователь напряжения включает в себя времязадающий конденсатор, и причем сигнал компенсации является током заряда, который подается на преобразователь напряжения, чтобы по меньшей мере частично заряжать или разряжать времязадающий конденсатор. Это обеспечивает эффективное решение для регулировки ошибки времязадающего конденсатора, вызванной током утечки регулируемой по силе света нагрузки.

Как упоминалось выше, настоящее изобретение обеспечивает простое и эффективное решение для адаптации регулируемой по силе света нагрузки, в частности LED блока, содержащего один или более LED, к источнику питания, а также обеспечения совместимости нагрузки с источником питания, включающим в себя устройство регулятора силы света, причем работа схемы синхронизации не подвергается влиянию подключенной нагрузки и действует желательным образом. Это достигается путем измерения электрического сигнала, в частности, тока утечки нагрузки и путем обеспечения сигнала компенсации, предпочтительно тока, обмениваемого с устройством регулятора силы света, чтобы компенсировать заряд, который накапливается на времязадающем конденсаторе схемы синхронизации из-за тока утечки нагрузки. Таким образом, надлежащая работа устройства регулятора силы света может быть реализована с низкими техническими затратами, и может быть обеспечена интеграция в качестве модернизированного элемента с существующим источником питания, включающим в себя устройство регулятора силы света и, дополнительно, с уже существующей регулируемой по силе света нагрузкой, в частности, LED блоком.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже. На чертежах показано следующее:

Фиг.1 - блок-схема известного устройства регулятора силы света, подключенного к лампе накаливания,

Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая напряжение, подаваемое на устройство регулятора силы света,

Фиг.3 - блок-схема первого варианта осуществления электрического устройства, соединенного с внешним источником питания и с регулируемой по силе света нагрузкой,

Фиг.4 - второй вариант осуществления электрического устройства, соединенного с внешним источником питания и с регулируемой по силе света нагрузкой,

Фиг.5 - временная диаграмма напряжения, обеспечиваемого устройством регулятора силы света, для пояснения функции электрического устройства,

Фиг.6 - схематичная эквивалентная схема одного варианта осуществления настоящего изобретения,

Фиг.7 - подробная блок-схема электрического части устройства по Фиг.3,

Фиг.8 - подробная блок-схема устройства возбудителя, соединенного с внешним источником питания для возбуждения регулируемой по силе света нагрузки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 показана блок-схема устройства регулятора силы света, в целом обозначенного как 10. Устройство 10 регулятора силы света соединено с внешним источником 12 питания, который предпочтительно является сетью, который обеспечивает питающее напряжение V10. Устройство 10 регулятора силы света обеспечивает модифицированное входное напряжение V12, имеющее фазовую отсечку переднего фронта и нагрузочный ток I1, в нагрузку 14. Нагрузка 14 может быть лампой накаливания.

Устройство 10 регулятора силы света содержит симметричный триодный тиристор (симистор) 16 для соединения внешнего источника питания 12 с нагрузкой 14. Параллельно с симистором подключена схема 18 синхронизации. Схема 18 синхронизации включает в себя времязадающий конденсатор 20, переменный резистор 22 и симметричный диодный тиристор (динистор) 24, который соединен с симистором 16. Напряжение времязадающего конденсатора 20 подается на динистор 24, который переключает симистор 16. Когда заряд времязадающего конденсатора 20 достигает предопределенного уровня, динистор 24 выключается и питающее напряжение V10 подается в нагрузку 14. Когда симистор 16 выключен, питающее напряжение V10 подается на схему 18 синхронизации. Следовательно, времязадающий конденсатор 20 схемы 18 синхронизации заряжается до предопределенного уровня напряжения, которое переключает динистор. Как только будет достигнуто предопределенное напряжение, симистор 16 снова включается, и времязадающий конденсатор 20 разряжается до прямого напряжения динистора 24.

Во время фазы, когда симистор 16 включен, напряжение на схеме 18 таймера близко к нулю и времязадающий конденсатор 20 не заряжается. Симистор 16 соединяет внешний источник 12 питания с нагрузкой 14, пока ток через симистор 16 и, таким образом, ток I1 нагрузки находится выше тока удержания симистора 16. Затем симистор выключается, и снова начинается заряд времязадающего конденсатора 20.

Если нагрузкой 14 является лампа накаливания высокой мощности, симистор 16 поддерживается проводящим до или непосредственно перед пересечением нуля входного напряжения V10. Импеданс нагрузки 14 достаточно низкий, чтобы обеспечить достаточно высокий ток I1 нагрузки для обеспечения проводимости симистора 16 до пересечения нуля.

Если нагрузкой 14 является LED блок, то нормальный режим работы, сравнимый с режимом работы лампы накаливания (операция, подобная операции с лампой накаливания), может быть обеспечен только, если ток симистора, т.е. ток I1 нагрузки больше, чем ток удержания симистора 16. Это может быть достигнуто только для соответствующих уровней мощности (например, 40 Вт), имеющих соответствующий ток I1 нагрузки. Большинство SSL модернизированных ламп работают ниже этого уровня. Таким образом, неизбежным является выключение симистора 16 перед пересечением нуля, как описано ниже.

На Фиг.2 схематично показана диаграмма входного напряжения V12, предоставляемого устройством 10 регулятора силы света. Каждая половина цикла питающего напряжения V10 (пунктирная линия) включает в себя три различные фазы. Первая фаза, фаза отключения Т_off, соответствует тому, когда симистор 16 выключен и входное напряжение V12 равно нулю. Вторая фаза является фазой включения T_on, следующей за фазой отключения Т_off, когда симистор 16 является проводящим и входное напряжение V12 (сплошная линия) в основном совпадает с питающим напряжением V10. После фазы включения Т_on, предусмотрена фаза разъединения T_disc, причем симистор 16 отключен. В течение этой фазы разъединения T_disc, нагрузочный импеданс должен быть увеличен, чтобы избежать заряда времязадающего конденсатора 20 и избежать раннего переключения динистора 16. В течение этой фазы разъединения T_disc, нагрузочный импеданс 14 должен быть больше, чем импеданс схемы 18 таймера. Предпочтительно, импеданс нагрузки 14 в течение фазы разъединения T_disc должен быть по меньшей мере 2 МОм. После пересечения нуля t_z, начинается фаза отключения Т_off следующей половины цикла питающего напряжения V10. В течение этой фазы отключения Т_off, импеданс нагрузки 14 должен быть низким, чтобы заряжать времязадающий конденсатор 20 сопоставимо с нормальной работой. Таким образом, импеданс нагрузки 14 должен быть переключен из состояния высокого импеданса в состояние низкого импеданса точно на пересечении нуля t_z в напряжении V10 питания.

В течение фазы разъединения T_disc разомкнутая схема должна быть подключена к устройству 10 регулятора силы света, однако поскольку подключенная нагрузка 14 должна контролировать входное напряжение V12, чтобы переключиться в состояние низкого импеданса в течение Т_off, измерительная схема может быть использована на входных выводах нагрузки 14. Эта измерительная схема будет иметь входной ток, упоминаемый здесь как ток утечки в течение фазы разъединения T_disc. Этот ток утечки подается также на устройство 10 регулятора силы света и заряжает времязадающий конденсатор 20. Когда начинается следующая фаза отключения Т_off, и тракт низкого импеданса соединяется с устройством 10 регулятора силы света, времязадающий конденсатор 20 содержит нежелательный электрический заряд, или, другими словами, времязадающий конденсатор 20 является предзаряженным. Таким образом, заряд времязадающего конденсатора 20 достигает предопределенного напряжения, которое переключает динистор 24 в другой момент времени в течение следующей фазы отключения Т_off. Нежелательное изменение времени переключения симистора 16 является результатом тока утечки во время фазы разъединения T_disc. В случае, если нагрузка 14 соединена с устройством 10 регулятора силы света, изменение точки переключения, как правило, мало, однако если множество нагрузок 14 соединены параллельно с устройством 10 регулятора силы света, то точка переключения устройства 10 регулятора силы света испытывает сильное влияние.

На Фиг.3 схематично показан вариант осуществления электрического устройства, в целом обозначенного 30. Электрическое устройство 30 схематично показано встроенным в электрическую схему. Электрическое устройство 30 соединено с устройством 10 регулятора силы света и получает входное напряжение V12 от устройства 10 регулятора силы света. Внешний источник 12 питания обеспечивает питающее напряжение V10 на устройство 10 регулятора силы света. Электрическое устройство 30 также напрямую связано с внешним источником 12 питания или соединено с нейтралью. Электрическое устройство 30 подключено к нагрузке 34, которая образована устройством возбудителя для возбуждения LED 32. Ток I1 нагрузки подается от устройства 10 регулятора силы света через электрическое устройство 30 на нагрузку 34, и устройство возбудителя обеспечивает ток возбуждения для LED 32. Ток возбуждения может отличаться от тока I1 нагрузки. Нагрузка 34 также подключена к внешнему источнику 12 питания или к нейтрали. Происходит обмен током I2 с устройством 10 регулятора силы света. Электрическое устройство 30 добавляет ток I3 компенсации (возможно переменной амплитуды и полярности) к току I2, обмен которым осуществляется с устройством 10 регулятора силы света в течение определенных интервалов времени, чтобы компенсировать ток утечки нагрузки 34 в по меньшей мере один другой момент времени, как описано ниже.

Как упоминалось выше, в течение фазы разъединения T_disc, нагрузка 34 имеет ток утечки, который также поступает в устройство 10 регулятора силы света и заряжает времязадающий конденсатор 20. Чтобы компенсировать ток утечки, электрическое устройство 30 подает ток I3 компенсации в дополнение к току I2 на устройство 10 регулятора силы света в течение фазы отключения Т_off или после завершения фазы разъединения T_disc.

Для обеспечения тока I3 компенсации, электрическое устройство 30 измеряет ток утечки в течение фазы разъединения T_disc и обеспечивает ток I3 компенсации после фазы разъединения T_disc.

На Фиг.4 схематично показан альтернативный вариант осуществления электрического устройства 30, встроенного в электрическую схему. Электрическое устройство 30 подключено к электрическому соединению, соединяющему устройство 10 регулятора силы света с устройством 34 возбудителя. Нагрузка 34 подключена к внешнему источнику 12 питания или нейтрали. Поскольку электрическое устройство 30 нуждается в значении тока утечки (посредством контроля, расчета, оценки и т.д.), возникающего в течение фазы разъединения T_disc, электрическое устройство 30 также подключено к нагрузке 34 и получает электрический сигнал 38, соответствующий току утечки в течение фазы разъединения T_disc. На основе полученной информации о токе утечки, электрическое устройство 30 обменивается током I3 компенсации с устройством 10 регулятора силы тока после завершения фазы разъединения T_disc, чтобы компенсировать ток утечки.

Измерение тока утечки и обмен током I3 компенсации с устройством 10 регулятора силы света обеспечивается различным образом, как описано ниже.

Фиг.5 показывает временную диаграмму входного напряжения V12, предоставленного устройством 10 регулятора силы света, для пояснения функции электрического устройства 30, синхронизированного с входным напряжением V12.

Как описано выше, пересечение нуля t_z питающего напряжения V10 обнаруживается электрическим устройством 30, и электрическое устройство 30 переключается с высокоимпедансной фазы разъединения T_disc в состояние низкого импеданса, состояние отключения Т_off, чтобы начать зарядку времязадающего конденсатора 20. Поскольку остаточное напряжение на конденсаторе 20 имеет другую полярность, чем заключительный этап зарядки в течение следующего периода зарядки, первоначально напряжение на времязадающем конденсаторе 20 уменьшается. Это является намеренной операцией. Как упоминалось выше, ток утечки в течение фазы разъединения T_disc повышает напряжение на времязадающем конденсаторе 20, так что зарядка в одном направлении начинается при слишком высоком уровне и, следовательно, занимает больше времени, чем без тока утечки. Чтобы компенсировать заряд, накопленный на времязадающем конденсаторе 20 током утечки, электрическое устройство 30 переключается из состояния высокого импеданса в состояние низкого импеданса в момент t₁ немного раньше обнаруженного пересечения нуля t_z. Поскольку входное напряжение V12 при t₁ ниже, чем напряжение на времязадающем конденсаторе 20, времязадающий конденсатор 20 может быть разряжен раньше в течение временного интервала Т_DC, и снижение напряжения времязадающего конденсатора начинается раньше, так что ошибка из-за тока утечки может быть скомпенсирована. Электрическое устройство 30 определяет момент t₁ переключения в зависимости от измеренного тока утечки, чтобы компенсировать эффект тока утечки соответственно. Поскольку возможное смещение момента t₁ переключения ограничено из-за отношения значения питающего напряжения V10 к значению (остаточного) напряжения на времязадающем конденсаторе 20, этот метод компенсации предпочтительно используется для систем с одной лампой, которые имеют низкий ток утечки.

Кроме того, состояние промежуточного сопротивления может быть введено для стабилизации ошибки до обусловленной током утечки. После обнаружения пересечения нуля t_z электрическое устройство 30 переключается в состояние промежуточного сопротивления с помощью тракта промежуточного сопротивления в течение временного интервала Т_IR. Таким образом, зарядка времязадающего конденсатора 20 уменьшается по сравнению с первоначальным состоянием Т_off низкого импеданса. После интервала Т_IR состояния промежуточного сопротивления электрическое устройство 30 переключается в состояние низкого импеданса в течение фазы отключения Т_off. Это приведет к задержке момента переключения устройства 10 регулятора силы света. Однако эта задержка находится полностью под контролем электрического устройства 30, так время переключения, когда симистор 16 включается, может быть определено моментом времени t_z, когда сопротивление переключается из состояния Т_IR промежуточного сопротивления в состояние Т_off низкого импеданса. Таким образом, момент переключения устройства регулятора силы света слегка задерживается в связи с более медленной зарядкой времязадающего конденсатора 20, однако задержка момента переключения устройства 10 регулятора силы света может быть определена электрическим устройством 30 путем определения момента t_z переключения из состояния Т_IR промежуточного сопротивления в состояние Т_off низкого импеданса.

Соответственно, электрическое устройство 30 определяет, что ток I1 нагрузки подается от устройства 10 регулятора силы света. На основе измеренного тока I1 нагрузки и измеренного тока утечки, электрическое устройство 30 может оценить количество подключенных параллельно нагрузок 14 (например, ламп) и сдвинуть момент t₂ переключения ближе к пересечению нуля, чтобы скомпенсировать смещение момента переключения устройства 10 регулятора силы света соответственно.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, сопротивление тракта промежуточного сопротивления электрического устройства 30 уменьшается непрерывно в течение интервала Т_IR состояния промежуточного сопротивления, например, посредством программируемого, управляемого напряжением приемника тока.

Согласно другому варианту осуществления, к входному выводу электрического устройства 30 в течение фазы разъединения T_disc подключается конденсатор. Любой ток через устройство 10 регулятора силы света в течение фазы разъединения T_disc будет протекать через времязадающий конденсатор 20 и будет заряжать времязадающий конденсатор 20 соответственно. Этот ток утечки будет также протекать через электрическое устройство 30 и по меньшей мере частично заряжать конденсатор соответственно. Другими словами, заряд, который накапливается в конденсаторе электрического устройства 30 в течение фазы разъединения T_disc, связан с зарядом на времязадающем конденсаторе 20. В течение фазы отключения Т_off после прохождения через нуль t_z, заряд, накопленный в конденсаторе электрического устройства 30, будет подаваться в качестве тока I3 компенсации на устройство 10 регулятора силы света и будет компенсировать заряд, накопленный на времязадающем конденсаторе 20, по меньшей мере частично. Таким образом, ток утечки может быть измерен для каждой подключенной лампы, и ток I1 компенсации может быть подан на устройство 10 регулятора силы света соответственно. Следовательно, никакого отдельного измерения тока утечки не требуется. Основное преимущество этого метода в том, что поддерживается множество соединенных ламп, и ток I3 компенсации адаптируется к току утечки соответственно.

На Фиг.6 показана схема одного из вариантов осуществления электрического устройства 30, упрощенного для операции одной полярности в течение фазы разъединения T_disc. Устройство 10 регулятора силы света соединено с нейтралью и с внешним источником 12 питания, и электрическое устройство 30 соединено с устройством 10 регулятора силы света и с внешним источником 12 напряжения. На Фиг.6 нагрузка 34 не показана. Электрическое устройство 30 содержит измерительный резистор 42 для измерения входного напряжения V12, подключенный параллельно с диодом 44 для имитации переключения из фазы разъединения T_disc на фазу отключения Т_off. Измерительный резистор 42 также представляет компоненты электрического устройства 30 и нагрузку 34, которые вызывают ток I_L утечки. Последовательно с измерительным резистором 42 и диодом 44 предусмотрено параллельное соединение конденсатора 46 и стабилитрона 48. Конденсатор 46 заряжается током I_L утечки в течение фазы разъединения T_disc. В течение фазы отключения (не показано) заряд, накопленный на конденсаторе 46, высвобождается и подается на устройство 10 регулятора силы света. Преимуществом схемы, показанной на Фиг.6, является то, что никакого отдельного измерения не требуется, и заряд, накопленный в конденсаторе 64, подается на устройство 10 регулятора силы света соответственно. Ток I_L утечки приводит к нежелательной зарядке времязадающего конденсатора 20. Когда конденсатор 46 разряжается в течение фазы отключения Т_off, напряжение на времязадающем конденсаторе 20 снижается до обычной начальной точки процедуры зарядки в течение состояния Т_off низкого импеданса. Конденсатор 46 предпочтительно имеет емкость 10 нФ. Измерительный резистор 42, таким образом, эквивалентный входной импеданс нагрузки 34 может иметь сопротивление 2 МОм.

На Фиг.7 схематично показан вариант осуществления электрического устройства 30 для биполярной операции. Электрическое устройство 30 соединено с устройством 10 регулятора силы света, с нагрузкой 34 и нейтралью. Электрическое устройство 30 содержит конденсатор 52 и устройство 54 защиты, подключенное параллельно к конденсатору 52. Электрическое устройство 30 дополнительно содержит тракт 56 низкого сопротивления, тракт 58 переменного сопротивления и тракт 60 сопротивления. Электрическое устройство 30 дополнительно содержит первый и второй переключающий элемент 62, 64 для соединения компонентов 54-60 электрического устройства 30 с входным выводом 66 и с выходными выводами 68, 70 электрического устройства 30. Переключающие элементы 62, 64 предпочтительно образованы полупроводниковыми приборами. Чтобы реализовать различные состояния в течение интервалов Т_on, Т_disc, Т_off и Т_DC, переключающие устройства 62, 64 соединяют тракт 56 низкого сопротивления 56, тракт 58 переменного сопротивления 58 и/или тракт 60 сопротивления с входным выводом 66 и одним из выходных выводов 68, 70. Для измерения тока I_L утечки конденсатор 52 может быть соединен с входным выводом 66 и выходным выводом 68 в первом положении переключения для зарядки конденсатора 52 в течение фазы разъединения T_disc и после пересечения нуля t_z, полярность конденсатора 52 инвертируется посредством второго положения 72 переключателя, чтобы предоставить накопленный заряд в качестве тока I₂ компенсации на устройство 10 регулятора силы тока.

Таким образом, различные состояния, описанные выше, могут быть обеспечены электрическим устройством 30, показанным на Фиг.6, чтобы компенсировать эффект тока I_L утечки, чтобы управлять устройством 10 регулятора силы тока, как требуется.

На Фиг.8 схематично показано устройство 80 возбудителя для возбуждения нагрузки 81. Устройство 80 возбудителя содержит два электрических устройства 82, 82’ и блок 84 управления для управления электрическими устройствами 82, 82’.

Устройство 80 возбудителя содержит два входных вывода 86, 88, соединяющих устройство 80 возбудителя с источником 12 питания и устройством 10 регулятора силы света. Устройство 80 возбудителя содержит два тракта 90, 92 тока, каждый из которых содержит два диода 94, 96, образующие блок выпрямителя. Электрические устройства 82, 82’, каждое, включены в один из трактов 90, 92 тока для измерения тока I_L утечки в соответствующем тракте 90, 92 и для обеспечения тока I₃ компенсации. Электрические устройства 82, 82’, каждое, содержат конденсатор 98, тракт 100 низкого сопротивления, тракт 102 переменного сопротивления и источник 104 тока. Электрические устройства 82, 82’, каждое, содержат переключающее устройство 106 для соединения компонентов 98-104 с соответствующим трактом 90, 92 тока. Блок 84 управления соединен с каждым из электрических устройств 82, 82’ и получает измерительный сигнал 108 от каждого из электрических устройств 82, 82’. В зависимости от измеренного сигнала 108, блок 84 управления управляет переключающими устройствами 106 с помощью управляющего сигнала 110 для соединения различных компонентов 98-104 с соответствующим трактом 90, 92 тока, чтобы предоставить ток I₂ компенсации на устройство 10 регулятора силы света. Таким образом, для каждого из трактов 90, 92 тока может быть предоставлено однополярно работающее электрическое устройство 82, 82’ для измерения тока I_L утечки в соответствующем тракте 90, 92 тока и обеспечения соответствующего тока I₃ компенсации. Блок 84 управления может быть выполнен с возможностью измерения тока I_L утечки в одном из трактов 90, 92 тока и обеспечения тока I₃ компенсации в том же или другом тракте 90, 92 тока. Переключающие устройства 106 предпочтительно выполнены из полупроводниковых приборов.

В то время как изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрация и описание должны рассматриваться как иллюстративные или примерные, но не ограничительные; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Другие варианты раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, на основе изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и указание единственного числа не исключает множества. Один элемент или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не означает, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует истолковывать как ограничивающие объем изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Электрическое устройство (30) для компенсации действия электрического тока (I_L) нагрузки (14; 34), в частности LED блока, имеющего один или более LED, когда нагрузка питается через регулятор силы света с фазовой отсечкой, который обычно используется для традиционных ламп накаливания. Электрическое устройство содержит соединительный элемент (66) для электрического соединения электрического устройства (30) с внешним источником (12) питания, обеспечивающим питающее напряжение (V10) для питания нагрузки (14; 34), устройство (46; 52) контроля для контроля электрического тока (I_L) нагрузки (14; 34) в течение первого временного интервала (T_off) и контроллер (62, 64) сигнала, соединенный с соединительным элементом (66), для предоставления электрического сигнала (I₃) компенсации на соединительный элемент (66) в течение второго временного интервала (Т_IR, T_DC) на основе электрического тока (I_L), контролируемого устройством (46; 52) контроля. Технический результат - повышение надежности работы и расширение диапазона регулировки яркости света. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Электрическое устройство (30), приспособленное для работы в комбинации с регулятором силы света с фазовой отсечкой, для компенсации действия несвоевременного переключения переменного электрического нагрузочного тока (I_L) на регулятор силы света с фазовой отсечкой, причем нагрузка (34) является блоком светоизлучающих диодов (LED), имеющим один или более светоизлучающих диодов (LED), содержащее:

соединительный элемент (66) для электрического соединения электрического устройства (30) с регулятором (10) силы света внешнего источника (12) питания, причем источник (12) питания обеспечивает питающее напряжение (V10), и регулятор силы света обеспечивает питающее напряжение (V12) для питания нагрузки (34),

устройство (52) контроля для контроля электрического нагрузочного тока (I_L) нагрузки (34) в течение первого временного интервала и

сигнальный контроллер (62, 64), соединенный с соединительным элементом (66), для подачи электрического сигнала (I₃) компенсации на соединительный элемент (66) в течение второго временного интервала на основе электрического тока (I_L), контролируемого устройством (52) контроля,

причем сигнальный контроллер (62, 64) содержит:

тракт (56) низкого сопротивления,

тракт (58) переменного сопротивления,

тракт (60) сопротивления, и

конденсатор (52), подключаемый в прямом и обратном положении,

причем один из трактов сопротивления (56, 58, 60) является образующим заданный тракт (56, 58, 60) тока для подачи сигнала (I₃) компенсации во время второго временного интервала (Т_IR, Т_DC),

при этом устройство (52) контроля приспособлено для зарядки конденсатора (46; 52) в течение первого временного интервала (Т_disc).

2. Электрическое устройство по п.1, при этом электрический ток (I_L) представляет собой ток утечки (I_L) нагрузки (34).

3. Электрическое устройство по п.1, при этом устройство (52) контроля содержит измерительное устройство (52) для измерения электрического тока (I_L) или приемник для приема сигнала, соответствующего электрическому току (I_L).

4. Электрическое устройство по п.1, при этом сигнал (I₃) компенсации является током (I₃) заряда, обмен которым осуществляется между источником (12) питания и электрическим устройством (30) для компенсации электрического тока (I_L).

5. Электрическое устройство по п.1, при этом сигнал компенсации является напряжением, подаваемым последовательно с нагрузкой (34).

6. Электрическое устройство по п.1, в котором тракт переменного сопротивления содержит резистор (58) для изменения сопротивления тракта (58) импеданса для управления током (I₃) заряда в течение второго временного интервала (Т_IR, Т_DC).

7. Электрическое устройство по п.6, в котором сигнальный контроллер (62, 64) выполнен с возможностью уменьшения сопротивления тракта (58) импеданса непрерывно или ступенчато в течение второго временного интервала (Т_IR, Т_DC).

8. Электрическое устройство по п.6, при этом второй временной интервал (Т_IR, Т_DC) регулируется к пересечению нуля (t_z) питающего напряжения (V10), так что тракт (56, 58, 60) тока предоставляется до и после пересечения нуля (t_z) питающего напряжения (V10).

9. Электрическое устройство по п.1, при этом переход от первого (Т_disc) к второму временному интервалу (Т_IR) регулируется близко к пересечению нуля (t_z) питающего напряжения (V10).

10. Устройство (80) возбудителя для возбуждения нагрузки (81) блока светоизлучающих диодов (LED), имеющего один или более светоизлучающих диодов (LED), содержащее:

входные выводы (86, 88) для приема входного напряжения (V12) от внешнего источника (12) питания,

выходные выводы для обеспечения нагрузочного тока (I₁) для питания нагрузки (81),

электрическое устройство по п.1,

при этом устройство (82, 82’) контроля из состава электрического устройства соединено с по меньшей мере одним из входных или выходных выводов (86, 88) для контроля электрического тока (I_L) в течение первого временного интервала, и

при этом сигнальный контроллер (82, 82’, 84) из состава электрического устройства соединен с по меньшей мере одним из входных выводов (86, 88) или выходных выводов для подачи электрического сигнала (I₃) компенсации на по меньшей мере один из входных выводов (86, 88) или выходных выводов в течение второго временного интервала на основе электрического тока (I_L), контролируемого устройством (82, 82’) контроля.

11. Устройство возбудителя по п.10, дополнительно содержащее первый тракт (90) тока и второй тракт (92) тока, при этом первый и второй тракты (90, 92) тока образуют часть выпрямительного блока (80), причем каждый из первого тракта (90) тока и второго тракта (92) тока содержит устройство (82, 82’) контроля и сигнальный контроллер (82, 82’, 84), при этом устройства (82, 82’) контроля предназначены для контроля электрического тока (I_L) в соответствующем тракте (90, 92) тока, а сигнальный контроллер (82, 82’, 84) - для обеспечения электрического сигнала (I₃) компенсации.

12. Устройство возбудителя по п.10, в котором по меньшей мере один из входных выводов (86, 88) соединен с блоком (10) преобразователя напряжения, который соединен с внешним источником (12) питания, при этом преобразователь (10) напряжения включает в себя времязадающий конденсатор (20), причем сигнал (I₃) компенсации представляет собой ток (I₃) заряда, подаваемый на преобразователь (10) напряжения, чтобы, по меньшей мере, частично заряжать или разряжать времязадающий конденсатор (20).

13. Способ компенсации действия несвоевременного переключения переменного электрического нагрузочного тока (I_L) на регулятор силы света с фазовой отсечкой, причем нагрузка является блоком светоизлучающих диодов (LED), содержащим один или более светоизлучающих диодов (LED), при этом способ содержит следующие этапы:

соединение электрического устройства (30) с регулятором силы света электрического источника (12) питания посредством соединительного элемента (66),

контроль электрического нагрузочного тока (I_L) в течение первого временного интервала посредством зарядки конденсатора (52), и

подача электрического сигнала (I₃) компенсации на соединительный элемент (66) в течение второго временного интервала на основе электрического нагрузочного тока (I_L), контролируемого в течение первого временного интервала, посредством задания тракта тока через один из тракта низкого сопротивления, тракта переменного сопротивления или тракта сопротивления.