СВЕТОДИОДНАЯ ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2019 года по МПК H05B33/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение описывает светодиодную (СИД) осветительную систему и способ управления светодиодной осветительной системой.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известные типы осветительных устройств для помещений могут содержать разнообразные различные типы источников света, такие как галогенные лампы, лампы накаливания и т.д. Такие лампы могут быть использованы в сочетании с различными видами регуляторов силы света (диммерами), например, с регуляторами силы света с фазовой отсечкой (отсечкой фазы), которые отсекают часть мощности напряжения сети для уменьшения средней мощности, подаваемой на традиционный источник света. Светодиодное освещение, использующее светоизлучающие диоды в качестве источников света, также становится более распространенным и популярным вследствие уменьшенного энергопотребления и более длительных сроков службы ламп. Светодиодные лампы доступны со стандартными соединителями, такими как E14, E27, GU10 и т.д., так что эти лампы могут быть использованы для модернизации существующих светильников. WO2013177167A1 раскрывает способ и установку для управления осветительным устройством, в которой детектируют характеристику регулирования силы света в источнике энергии и управляют переключателем на основе характеристики регулирования силы света для передачи энергии на нагрузку.

Однако, такие модернизированные светодиодные лампы не должны соединяться с выходом регулятора силы света старого образца с фазовой отсечкой, такого как настенный регулятор силы света, поскольку может произойти повреждение светодиодной лампы. Диапазон регулятора силы света с фазовой отсечкой может простираться от минимума (отсутствие затемнения, соответствующе 100% или максимальному световому выходу) до максимума (полное затемнение, соответствующее минимальному световому выходу), и «угол фазовой отсечки» определяет, какая часть полуволны в 180° отсекается регулятором силы света по переднему фронту или заднему фронту. При уставке на минимальное регулирование силы света угол фазовой отсечки может быть близким к 0°, а при уставке на максимальное регулирование силы света, угол фазовой отсечки может приближаться к 180°. Среднее напряжение на входе лампы уменьшается по мере того, как угол фазовой отсечки увеличивается. В случае светодиодной лампы, это напряжение с фазовой отсечкой подается на входы драйвера, и уменьшенное напряжение может быть проблемой для светодиодного драйвера, особенно при больших углах фазовой отсечки. Для предупреждения пользователя изготовитель обычно снабжает лампу печатным предупреждением. Однако это не может надежно предотвратить некорректную установку светодиодной лампы.

Для некоторых типов светодиодной лампы пользователю не будет немедленно очевидно, что лампа соединена с регулятором силы света старого образца, поскольку драйвер лампы будет управлять подачей постоянного тока на светодиоды до тех пор, пока не будет достигнут некоторый максимальный угол фазовой отсечки. До тех пор, пока не будет достигнут этот максимальный угол фазовой отсечки, световой выход остается по существу постоянным. За пределами этого максимального угла фазовой отсечки драйвер не сможет согласовывать мощность входного сигнала с необходимым выходным сигналом, и лампа будет демонстрировать неустойчивый режим работы, например, за счет заметного мерцания или прекращения излучения света.

Однако, даже ниже максимального угла фазовой отсечки, когда драйвер может обеспечить, чтобы световой выход был постоянным, режим работы лампы все же может быть ненормальным. Например, резкое увеличение напряжения входного сигнала с фазовой отсечкой по переднему фронту может привести к выбросу тока в схемах лампы. Кроме того, пульсирующая составляющая постоянного тока может значительно увеличиться в различных частях схем лампы. Выбросы тока и/или пульсирующая составляющая постоянного тока могут в конечном счете привести к повреждению лампы, но эти эффекты будут незаметными для пользователя до тех пор, пока светодиодная лампа не начнет демонстрировать ненормальный режим работы или выйдет из строя задолго до окончания ее ожидаемого срока службы.

Более новые поколения светодиодных ламп, в которых драйвер лампы имеет большой коэффициент мощности, могут демонстрировать некоторую реакцию на уставку регулятора силы света старого образца, т.е. на световой выход светодиодной лампы будет влиять угол фазовой отсечки. Однако эти светодиодные лампы также не предназначены для использования с регулятором силы света с фазовой отсечкой. Пользователь может неверно истолковать видимую «реакцию» лампы как означающую, что лампа совместима с регулятором силы света, и может даже истолковать «реакцию» как приглашение к активному использованию регулятора силы света для настройки светового выхода. В результате светодиодная лампа может демонстрировать неустойчивый режим работы и может выйти из строя до окончания ее ожидаемого срока службы.

Поскольку пользователь может не подозревать, что светодиодная лампа более старшего или более нового поколения была некорректно установлена в существующую конфигурацию для освещения, несмотря на печатное предупреждение изготовителя, неудовлетворенность потребителя в случае преждевременного выхода лампы из строя или неудовлетворительного режима работы может быть направлена не на лампу, а на изготовителя лампы.

Таким образом, целью изобретения является обеспечение улучшенного способа включения светодиодных ламп в состав существующих осветительных устройств, который предотвращает вышеописанные проблемы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения достигается светодиодной осветительной системой по пункту 1 формулы изобретения; светодиодной лампой по пункту 5 формулы изобретения; и способом управления светодиодной осветительной системой по пункту 10 формулы изобретения.

Согласно изобретению, светодиодная осветительная система содержит устройство беспроводной связи для беспроводной передачи сигналов между устройствами осветительной системы; по меньшей мере одну светодиодную лампу, подключаемую к сетевому источнику питания, причем светодиодная лампа содержит устройство драйвера с блоком управления для управления лампой согласно принятому сигналу, полученному посредством устройства беспроводной связи; детектор фазовой отсечки, выполненный с возможностью детектирования входного сигнала с фазовой отсечкой для светодиодной лампы; и схему защиты, выполненную с возможностью предотвращения работы светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой, если угол фазовой отсечки входного сигнала с фазовой отсечкой превышает критический порог, причем упомянутая схема защиты предназначена для предотвращения воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой на светодиодную лампу.

В контексте изобретения выражение «светодиодная лампа» следует понимать как светодиодное осветительное устройство, содержащее один или более светоизлучающих диодов в качестве источников света и устройство драйвера, содержащее один или более драйверов для возбуждения светодиодных источников света, и блок управления для управления драйвером(ами). Светодиодные источники света могут быть заключены в прозрачный или полупрозрачный кожух, такой как стеклянный баллон. Следует понимать, что устройство драйвера с его драйвером(ами) и блоком управления может быть встроено в корпус осветительного устройства. Следует понимать, что для обеспечения возможности использования светодиодной лампы для модернизации существующих традиционных источников света может содержать подходящий гнездовой соединитель, например, E27-соединитель. Следует понимать, что выражение «соединяемый с сетевым источником питания» означает, что входной сигнал напряжения, подаваемый на светодиодную лампу, может быть сетевым напряжением, т.е. светодиодная лампа не нуждается в преобразователе для выполнения преобразования входного напряжения. Соединитель и корпус могут вместе образовывать основу светодиодной лампы. Светодиодная лампа может считаться несовместимой с регулятором силы света старого образца, как описано во введении. Вместо этого, как указано выше, блок управления светодиодного устройства может регулировать драйвер(ы) для достижения необходимого уровня светового выхода, изменяющегося в диапазоне между минимальным уровнем светового выхода и максимальным уровнем светового выхода. Как объяснено во введении, такие светодиодные лампы несовместимы с регуляторами силы света старого образца с фазовой отсечкой. В то время как относительно небольшие углы фазовой отсечки (например, до примерно 50°) могут незаметно изменять световой выход и могут не вызывать долговременного повреждения драйвера, угол фазовой отсечки, который превышает критический порог (например, угол фазовой отсечки больше 70°, в зависимости от драйвера лампы) может действительно приводить к повреждению драйвера, даже если повреждение не сразу заметно. Таким образом, в контексте изобретения детектирование входного сигнала с фазовой отсечкой для светодиодной лампы следует понимать как детектирование такого критического входного сигнала с фазовой отсечкой. Таким образом, способ по изобретению обеспечивает предотвращение работы светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой, угол фазовой отсечки которого превышает критический угол фазовой отсечки.

Преимущество светодиодной осветительной системы по изобретению состоит в том, что светодиодная лампа может быть надежно защищена от повреждения при непреднамеренном соединении с регулятором силы света старого образца. Работа светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой может быть предотвращена в полностью автоматической процедуре «самовосстановления», так что взаимодействие с пользователем является ненужным. Осветительная система может быть также выполнена с возможностью вовлечения пользователя, так что осветительная система обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в увеличении осведомленности пользователя относительно повреждения, которое может последовать при установке светодиодной лампы в существующую осветительную систему. Различные способы, с помощью которых может быть предотвращена работа светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой, превышающей критический уровень, будут подробно объяснены ниже.

Согласно изобретению, светодиодная лампа содержит устройство драйвера с блоком управления для управления светодиодной лампой согласно сигналу, принимаемому от устройства беспроводной связи светодиодной осветительной системы; детектор фазовой отсечки, выполненный с возможностью детектирования входного сигнала с фазовой отсечкой для драйвера устройства драйвера; и схему защиты, выполненную с возможностью предотвращения работы светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой, если угол фазовой отсечки входного сигнала с фазовой отсечкой превышает критический порог, причем упомянутая схема защиты предназначена для предотвращения воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой на светодиодную лампу.

Преимущество светодиодной лампы по изобретению состоит в том, что с помощью относительно небольшого усилия лампа может быть надежно защищена от повреждения, которое бы возникало при ее работе с регулятором силы света с фазовой отсечкой. Лампа по изобретению может быть предотвращена от работы с входным сигналом с фазовой отсечкой рядом способов, как будет объяснено ниже. Также возможна полностью автоматическая реакция, так что светодиодная лампа по изобретению может быть надежно защищена от повреждения без необходимости полагаться на пользователя осветительной системы.

Согласно изобретению, способ управления светодиодной осветительной системой содержит этапы обеспечения устройства беспроводной связи для беспроводной передачи сигналов между устройствами осветительной системы; обеспечения по меньшей мере одной светодиодной лампы, подключаемой к сетевому источнику питания, причем светодиодная лампа содержит блок управления для управления лампой согласно сигналу, принимаемому посредством устройства беспроводной связи; детектирования входного сигнала с фазовой отсечкой для светодиодной лампы; и предотвращения работы светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой с помощью предотвращения воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой на светодиодную лампу, если угол фазовой отсечки входного сигнала с фазовой отсечкой превышает критический порог.

Преимущество способа по изобретению состоит в том, что он обеспечивает простой и непосредственный способ реагирования на входной сигнал с фазовой отсечкой для светодиодной лампы и может гарантировать, что светодиодная лампа защищена от длительного воздействия такого входного сигнала с фазовой отсечкой. Способ по изобретению позволяет предотвратить работу светодиодной лампы с входным сигналом с фазовой отсечкой полностью автоматическим образом или таким образом, который включает в себя взаимодействие с пользователем осветительной системы, как будет описано ниже.

Зависимые пункты формулы изобретения и нижеследующее описание раскрывают конкретные предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения. Признаки вариантов осуществления могут быть соответствующим образом объединены. Признаки, описанные в контексте одной категории пунктов формулы изобретения, могут равным образом применяться к другой категории пунктов формулы изобретения.

Светодиодная осветительная система по изобретению обеспечивает способ гарантии, что светодиодная лампа не повреждается при ее непреднамеренном соединении с регулятором силы света старого образца. Следовательно, никоим образом не ограничивая настоящее изобретение, термины «лампа» и «светодиодная лампа» в дальнейшем могут быть использованы взаимозаменяемо, а светодиодная осветительная система может также называться «осветительной системой». Конечно, другие традиционные источники света, такие как галогенные лампы, лампы накаливания и т.д., могут быть соединены с совместно используемым источником питания осветительной системы. В то время как традиционный источник света может получать свое питание от того же самого источника питания, он не включен в систему беспроводной связи и включается или выключается с использованием традиционного переключателя, такого как настенный переключатель.

В осветительной системе по изобретению каждая из светодиодных ламп содержит блок управления. Блок управления может включать в себя микропроцессор, выполненный с возможностью обработки входных сигналов и формирования выходных сигналов, и может в дальнейшем называться микропроцессорным блоком управления (МБУ). Устройство беспроводной связи обеспечивает возможность беспроводной передачи сигналов между устройствами осветительной системы таким образом, что сигналы управления освещением могут быть приняты блоками управления светодиодных ламп осветительной системы. Существуют различные известные и общепринятые протоколы для локальной связи между беспроводными устройствами. Например, беспроводные устройства с диапазоном низких рабочих частот могут обмениваться данными друг с другом на коротких расстояниях с использованием протокола Bluetooth. Другие стандарты технологий для протоколов связи обеспечивают возможность радиочастотной беспроводной связи на большие расстояния. Примером такого протокола связи является спецификация Zigbee^®. Связь на больших расстояниях становится возможной с помощью сети с сетчатой структурой, которая образована устройствами такой системы. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения устройства осветительной системы выполнены с возможностью обмена данными с использованием такого протокола связи Zigbee^®, например, Zigbee^® Light Link, и в дальнейшем можно считать, что осветительная система содержит хаб или мост, который передает радиочастотные (РЧ) команды на светодиодные лампы с использованием подходящего протокола. Такой хаб или мост может также обмениваться данными через Ethernet в беспроводной локальной сети (WLAN). Для этой цели осветительная система предпочтительно содержит беспроводное устройство маршрутизации, такое как WLAN-маршрутизатор. Такой маршрутизатор обеспечивает множественным устройствам возможность обмена данными по беспроводной локальной сети и может быть использован для расширения осветительной системы для включения в неё любого устройства со способностью подключения к интернету.

Осветительная система по изобретению может управляться обычным образом, например, с использованием настенных переключателей для включения и выключения ламп. Однако, в предпочтительном варианте осуществления изобретения осветительная система включает в себя устройство связи пользователя осветительной системы. Например, в беспроводную сеть также может быть включено устройство, такое как планшетный компьютер, смартфон и т.д. Например, пользователь может установить соответствующее программное приложение или «приложение» на своем смартфоне для обмена данными с хабом для передачи команд освещения на одну или более светодиодные лампы осветительной системы.

Светодиодные лампы по существу являются регулируемыми по яркости, и драйвер светодиода может быть выполнен с возможностью уменьшения напряжения и/или тока светодиодов для достижения требуемого уровня светового выхода. Этот эффект также может быть использован для получения требуемого цвета света, когда светодиодная лампа содержит светодиоды, которые излучают свет разного цвета, например, светодиодная лампа со светодиодами красного, зеленого и синего свечения. При регулировке напряжения и/или тока конкретных светодиодов может быть обеспечен по существу любой цвет. В дальнейшем термины «специфическая для лампы уставка регулятора силы света» и «уставка РЧ-регулятора силы света» могут быть использованы для различения этой преднамеренной настройки светового выхода светодиодной лампы от непреднамеренной настройки с помощью регулятора силы света старого образца с фазовой отсечкой.

Как описано выше, регулятор силы света старого образца с фазовой отсечкой функционирует при «отсекании» участка выпрямленного сетевого напряжения для уменьшения среднего напряжения традиционного регулируемого по яркости источника света. Угол фазовой отсечки регулятора силы света с фазовой отсечкой определяет величину выпрямленного напряжения, которая отсекается. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения детектор фазовой отсечки выполнен с возможностью детектирования угла фазовой отсечки регулятора силы света с фазовой отсечкой. Это может быть достигнуто при определении промежутка времени, в течение которого входное напряжение является по существу нулевым. Тогда осветительная система может отреагировать для обеспечения защиты светодиодной лампы, если угол фазовой отсечки превышает критический порог. Этот критический порог может быть выбран довольно низким для предотвращения возбуждения светодиодной лампы входным сигналом, который может привести к нежелательным выбросам тока или пульсирующим составляющим тока. Например, любой угол фазовой отсечки, больший, чем максимально-допустимый угол в 130°, может быть проблематичным в долгосрочной перспективе для светодиодной лампы, и схема защиты осветительной системы по изобретению может предотвратить работу светодиодной лампы при соединении с регулятором силы света с фазовой отсечкой, который настроен на угол фазовой отсечки, превышающий этот максимально-допустимый угол.

Возможно детектирование длительности фазовой отсечки, но этот подход требует значительных усилий. Таким образом, детектор фазовой отсечки осветительной системы по изобретению может детектировать нежелательный или неприемлемый угол фазовой отсечки рядом альтернативных способов. Например, детектирование может быть основано на характеристике входного сигнала с фазовой отсечкой. В одном варианте осуществления изобретения детектор фазовой отсечки содержит схему детектирования пониженного напряжения. Этот подход основан на информации, что среднее напряжение на выходе регулятора силы света уменьшается согласно углу фазовой отсечки. При увеличении угла фазовой отсечки среднее напряжение уменьшается. Детектор фазовой отсечки может содержать средство определения среднего напряжения и может выдавать соответствующий предупреждающий сигнал, когда среднее напряжение меньше, чем некоторый пороговый уровень.

В другом подходе детектор фазовой отсечки может предпочтительно содержать схему детектирования перегрузки по току, выполненную с возможностью детектирования пика или выброса тока в значимой части схем лампы, например, в токе через выходной конденсатор драйвера. Такой выброс тока является характерным, когда в сочетании с драйвером светодиода используется регулятор силы света старого образца, и «высота» выброса тока связана с углом фазовой отсечки. Такая реализация детектора фазовой отсечки использует эту информацию и может выдать соответствующий предупреждающий сигнал, когда выброс тока превышает некоторый пороговый уровень.

Детектирование угла фазовой отсечки является непрямым и может быть затруднительным, поскольку регулятор силы света старого образца не только отсекает входной сигнал, но также искажает его форму. Кроме того, форма входного сигнала для светодиодной лампы будет также зависеть от нагрузки, представляемой лампой. Относительно простое управление на основе среднего напряжения может быть недостаточным в некоторых ситуациях, поскольку выпрямленное сетевое напряжение зависит не только от уставки регулятора силы света, но также зависит от нагрузки лампы, которая, в свою очередь, зависит от уставки РЧ-регулятора силы света светодиодной лампы. Вышеописанное простое управление может привести к тому, что лампа перейдет в свое «выключенное» состояние вследствие низкого значения измерения среднего напряжения (аккумулирование относительно небольшого угла фазовой отсечки и уставки РЧ-регулятора силы света) и снова перейдет в свое «включенное» состояние вследствие «нормального» среднего напряжения, затем снова перейдет в свое «выключенное» состояние по мере того, как напряжение падает, и т.д. Цикл управления может повторяться бесконечно, что приведет к мерцанию лампы.

Таким образом, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения детектор фазовой отсечки светодиодной лампы содержит схему контроля тока драйвера для измерения выходного тока драйвера лампы, поскольку он непосредственно связан с выходным сигналом лампы. Предпочтительно измеряют усредненный или стабилизированный выходной ток. Если измеренный ток меньше некоторого порога, то можно предположить, что с этой лампой активно используется регулятор силы света с фазовой отсечкой. Предпочтительно также учитывают фактическую уставку РЧ-регулятора силы света светодиодной лампы.

Осветительная система по изобретению может использовать информацию, обеспечиваемую детектором фазовой отсечки, для активации схемы защиты, которая затем реагирует для предотвращения дальнейшей работы светодиода от входного сигнала с фазовой отсечкой. Это может быть достигнуто рядом способов. Например, в непосредственном и простом подходе схема защиты выполнена с возможностью формирования управляющего сигнала для драйвера(ов) лампы для перевода светодиодной лампы в работу в режиме ожидания. В режиме ожидания светодиоды светодиодной лампы по существу «выключены», т.е. драйвер не подает ток на светодиоды. Схема защиты может выполнить это по существу немедленно, когда она принимает предупреждающий сигнал от детектора фазовой отсечки. Светодиодную лампу защищают от дальнейшего воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой, и может быть предотвращено любое повреждение лампы.

В вышеупомянутом примере пользователь мог понять, что светодиодная лампа была установлена в неправильной конфигурации. Однако простое выключение лампы или переключение ее в режим ожидания могло равным образом сильно смутить или рассердить пользователя, который мог не понять, почему лампа выключилась. Таким образом, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению светодиодную лампу возбуждают для формирования визуального предупреждения для пользователя осветительной системы. Например, в предпочтительном варианте осуществления изобретения светодиодной лампой функционирует для выдачи одной или более вспышек света по существу немедленно, когда блок управления лампы детектирует наличие входного сигнала с фазовой отсечкой на источнике питания для светодиодной лампы при его включении. Этот визуальный сигнал указывает пользователю на то, что конфигурация осветительной системы должна быть изменена. Визуальный сигнал может повторяться до тех пор, пока пользователь не выключит лампу или в ручном режиме не изменит уставку регулятора силы света для обеспечения максимальной входного сигнала питания (т.е. угла фазовой отсечки, близкого к нулю, что обеспечит в результате нулевую или минимальную фазовую отсечку входного сигнала питания). Если блок управления лампы детектирует, что никакого такого действия не предпринято, т.е. входной сигнал питания для лампы все еще отсекается по фазе, блок управления тогда может решить перевести светодиодную лампу в работу в режиме ожидания. Такая ситуация может возникнуть, если пользователь не находится в той же комнате, что и светодиодная лампа, например, когда светодиодная лампа включается дистанционно.

Как описано выше, осветительная система по изобретению включает в себя устройство связи пользователя, такое как планшетный компьютер, смартфон и т.д. Это обеспечивает хабу возможность информирования пользователя о любых проблемах, связанных с одной или более светодиодными лампами. Например, если входной сигнал с фазовой отсечкой подается на одну или более светодиодных ламп, блок управления каждой затронутой лампы может проинформировать хаб, который, в свою очередь, может отправить соответствующее предупреждающее сообщение на приложение, выполняемое на смартфоне или планшетном компьютере пользователя. В предпочтительном варианте осуществления изобретения сообщение содержит набор инструкций для помощи пользователю в коррекции конфигурации осветительной системы. Например, сообщение может показать пользователю, какая лампа работает некорректно, и может предложить пользователю путь решения. Иллюстративное сообщение может предложить пользователю скорректировать уставку регулятора силы света того регулятора силы света, с которым соединена лампа, или может предложить установить лампу в другой светильник. Если пользователь не отреагирует на такое сообщение в течение разумного промежутка времени, блок управления лампы может все же решить защитить лампу с помощью ее отключения или перевода в работу в режиме ожидания.

Некоторые типы регуляторов силы света старого образца содержат интерфейс дистанционного управления. Этот тип регулятора силы света может быть использован в традиционных осветительных устройствах таким образом, чтобы пользователь мог настраивать световой выход посредством ручного дистанционного управления. Таким образом, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения схема защиты выполнена с возможностью выдачи сигнала коррекции угла фазовой отсечки посредством устройства беспроводной связи на такое дистанционно управляемое устройство регулирования силы света. Предпочтительно сигнал коррекции угла фазовой отсечки настраивает угол фазовой отсечки дистанционно управляемого устройства регулирования силы света на минимальное значение. Например, если регулятор силы света является регулятором силы света с фазовой отсечкой по переднему фронту, то его угол фазовой отсечки предпочтительно изменяют так, чтобы он был как можно ближе к 0°. Поскольку устройства в сети Zigbee выполняют известными друг для друга, осветительная система может определить, действительно ли регулятор силы света с фазовой отсечкой является таким управляемым устройством. Таким образом, в такой ситуации осветительная система может решить сама отрегулировать регулятор силы света и может решить не выдавать вышеописанное визуальное предупреждение. Вместо этого она может отправить к устройству связи пользователя уведомление, сообщающее ему о команде на регулирование силы света.

В осветительной системе по изобретению настройка светового выхода светодиодных ламп может быть выполнена приложением, выполняемым на устройстве связи пользователя, например, на его смартфоне. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения эта функция может быть также выполнена портативным блоком регулирования силы света, способным обеспечить беспроводную связь в пределах осветительной системы.

В способе по изобретению работа светодиодной лампы прерывается при условии, что входной сигнал с фазовой отсечкой является критическим с точки зрения драйвера лампы. Другими словами, при условии, что детектор фазовой отсечки определяет, что угол фазовой отсечки превышает некоторый порог, схема защиты гарантирует, что светодиоды остаются в своем «выключенном» состоянии для защиты схем лампы. Пользователь может реагировать на обратную связь, например, на визуальный сигнал, подаваемый светодиодной лампой, предупреждающее сообщение, отображаемое приложением, выполняемым на смартфоне или планшете пользователя, и т.д., и может управлять регулятором силы света старого образца для возвращения его к уставке минимального угла фазовой отсечки. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения способ дополнительно содержит этапы детектирования допустимой входного сигнала для светодиодной лампы и последующего возобновления работы светодиодной лампы. Другими словами, детектор фазовой отсечки может детектировать, имеет ли теперь входное напряжение драйвера приемлемую форму, например, с углом фазовой отсечки, который меньше критического угла фазовой отсечки. Схема защиты затем может указать драйверу, что он должен снова включить светодиодную лампу. Предпочтительно светодиодная лампа возобновляет работу при уставке, которая была исходно выбрана пользователем, т.е. с уставками светового выхода и цвета, которые были активными до перевода лампы в ее «выключенное» состояние.

Другие цели и признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого в сочетании с сопутствующими чертежами. Следует понимать, однако, что чертежи приведены исключительно в целях иллюстрации, а не в качестве определения ограничений изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления светодиодной осветительной системы по изобретению;

Фиг. 2 показывает формы сигналов напряжения и тока, связанных с регулятором силы света с фазовой отсечкой по переднему фронту;

Фиг. 3 показывает первый вариант осуществления светодиодной лампы по изобретению;

Фиг. 4 показывает второй вариант осуществления светодиодной лампы по изобретению;

Фиг. 5 показывает третий вариант осуществления светодиодной лампы по изобретению;

Фиг. 6 показывает второй вариант осуществления светодиодной осветительной системы по изобретению.

На чертежах подобные номера по всему описанию относятся к подобным объектам. Объекты на схемах не обязательно вычерчены в масштабе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления светодиодной осветительной системы 1 по изобретению. В этом иллюстративном варианте осуществления светодиодная осветительная система 1 содержит протокольный мост 11, такой как мост Zigbee^®, и маршрутизатор 12, который может обмениваться данными с мостом по беспроводной LAN, например, с использованием протокола Ethernet. Осветительная система 1 содержит по меньшей мере одну светодиодную лампу 10. Для упрощения чертежа показана только одна светодиодная лампа 10. Светодиодная лампа 10 содержит устройство 100 драйвера с драйвером и схемами управления. Устройство 100 драйвера имеет интерфейс связи для обеспечения ему возможности обмена данными D_{10_11} с мостом 11. Таким образом, мост 11 может отправлять команды на лампу 10, а лампа 10 может отправлять отчет или сигнал обратной связи на мост 11. Кроме того, каждая лампа 10 осветительной системы 1 может действовать в качестве маршрутизатора Zigbee^® в сети с сетчатой структурой и может пересылать команды (исходящие от моста 11) на другие лампы осветительной системы 1. Таким образом, физический диапазон сети может быть расширен. Мост 11 и любые светодиодные лампы 10 могут обмениваться данными D_{10_11} с использованием подходящего протокола, такого как Zigbee® Light Link.

Как объяснено выше, пользователь светодиодной лампы 10 может установить лампу 10 в светильник, который соединен с сетевым источником 2 питания. Регулятор 3 света с фазовой отсечкой, такой как настенный регулятор 3 света, может уже присутствовать в осветительной конфигурации пользователя. Если регулятор 3 силы света настроен на выполнение фазовой отсечки на сетевом напряжении, то источник питания для лампы 10 будет характеризоваться резким изменением напряжения на переднем фронте или на заднем фронте, в зависимости от типа регулятора 3 силы света с фазовой отсечкой.

Пример неприемлемого или критического входного сигнала V_cut с фазовой отсечкой показан на фиг. 2. Здесь регулятор силы света по переднему фронту, настроенный на угол ϕ фазовой отсечки примерно 60°, отсек часть сетевого напряжения (обозначенную пунктирной линией) в начале каждого полупериода, что приводит в результате к входному сигналу V_cut с фазовой отсечкой. Результатом является резкое изменение напряжения, что в свою очередь приводит к выбросу тока I_spike через выходной конденсатор драйвера лампы. Выброс тока при больших углах фазовой отсечки является проблематичным для типа схемы фильтрации, которая обычно используется в конструкции светодиодного драйвера с низким коэффициентом мощности. В таком драйвере для подавления электромагнитных помех (ЭМП) используется П-образный фильтр с относительно большим конденсатором на выходах фильтра. Такой входной сигнал V_cut с фазовой отсечкой и результирующий выброс тока в конце концов повредят светодиодную лампу 10. Кроме того, фазовая отсечка приводит к уменьшению среднего напряжения, что в свою очередь увеличивает пульсирующую составляющую тока светодиодной лампы, что в свою очередь приводит к значительному увеличению температуры. Для предотвращения повреждения в результате выбросов тока и высоких температур, светодиодная лампа 10 по изобретению снабжена детектором фазовой отсечки, который может детектировать входной сигнал с фазовой отсечкой для светодиодной лампы 10. Если детектор фазовой отсечки детектирует такой входной сигнал с фазовой отсечкой, осветительная система 1 применяет схему защиты для предотвращения работы светодиодной лампы 10 с входным сигналом с фазовой отсечкой. Детектор фазовой отсечки и схема защиты объяснены ниже. Фиг. 2 также указывает приемлемый или некритический входной сигнал V_OK с фазовой отсечкой (обозначенный штриховой линией), при котором регулятор силы света старого образца с фазовой отсечкой настроен на относительно небольшой угол ϕ_OK фазовой отсечки примерно 20°, соответствующий низкой уставке регулятора силы света, т.е. максимальному или почти максимальному световому выходу.

Фиг. 3 показывает первый вариант осуществления светодиодной лампы 10 по изобретению. Эта упрощенная схема показывает устройство 100 драйвера и светодиодный источник 110 света. Устройство 100 драйвера содержит драйвер 101, который показан очень упрощенно. Указана его функция в качестве выпрямителя, а также указан его выходной конденсатор С. П-образный фильтр для подавления ЭМП не показан, но следует понимать, что драйвер 101 содержит такой фильтр и что выходной конденсатор С является элементом П-образного фильтра. Светодиодный источник 110 света может содержать любое число светодиодов в любой подходящей компоновке (например, светодиоды белого и цветного свечения, которые могут быть скомбинированы для обеспечения широкого диапазона цветов), указанные на схеме в совокупности символом светодиода. Для управления драйвером 101 с подачей напряжения и тока согласно требуемому световому выходу (схема указывает драйвер 101 и источник 110 света очень упрощенно; в реальном варианте осуществления цепочки светодиодов разных цветов свечения возбуждаются с использованием соответствующих схем для получения требуемой комбинации цветов) используется микропроцессорный блок 102 управления (МБУ). Как описано выше, МБУ 102 принимает команды D_{10_11} от протокольного моста. МБУ 102 преобразует эти команды D_{10_11} в подходящие управляющие сигналы 104 для драйвера(ов) 101 лампы. В этом иллюстративном варианте осуществления детектор 103А фазовой отсечки выполнен с возможностью детектирования пониженного напряжения V_cut на входах драйвера 101. Пониженное напряжение детектируется, когда регулятор силы света с фазовой отсечкой, находящийся между сетевым источником питания и светодиодной лампой 10, настроен на уменьшение среднего напряжения. Детектор 103А фазовой отсечки формирует сигнал 105А, который информирует МБУ 102 о детектировании пониженного напряжения, т.е. о том, что угол фазовой отсечки является неприемлемо большим. Для разрешения этой ситуации светодиодная лампа 10 содержит схему 106 защиты. В этом иллюстративном варианте осуществления схема 106 защиты реализована в виде части МБУ 102, но конечно может быть реализована отдельно. Схема 106 защиты может быть реализована в аппаратном обеспечении и/или программном обеспечении для реагирования на пониженное напряжение на входах драйвера. Например, схема 106 защиты может выдавать управляющий сигнал 104 драйвера, который предписывает драйверу 101 перевести светодиоды 110 в режим ожидания, тем самым защищая схемы лампы от повреждения выбросами. Пользователь может заметить, что светодиодная лампа 10 выключена. При дальнейшем развитии ситуации схема 106 защиты может выдать управляющие сигналы 104 драйвера, которые предписывают драйверу 101 обусловить вспышки светодиодов 110 управляемым образом, например, одну вспышку в секунду, при этом одновременно уменьшая световой выход, а затем перевести лампу 10 в режим ожидания. Этот визуальный сигнал может информировать пользователя о том, что лампа 10 «выключена» управляемым способом, и может предложить ему проверить уставку регулятора силы света. В дополнительном варианте осуществления схема 106 защиты может выдать сообщение D_{10_11} обратной связи на мост, который, в свою очередь, может отправить сообщение D_{11_12} (как указано на фиг. 1) на WLAN-маршрутизатор. Если пользователь осветительной системы имеет смартфон или другое устройство, выполняющее подходящее приложение, оно может отобразить сообщение, которое переслал маршрутизатор. Например, сигнал обратной связи может обеспечить в результате предупреждение на дисплее смартфона, информирующее пользователя о том, что светодиодная лампа 10 соединена с регулятором силы света, настроенным на выполнение фазовой отсечки, и о том, что должны быть предприняты корректирующие меры.

Конечно, любые из этих реакций могут быть скомбинированы любым подходящим образом. Например, для охвата ситуаций, в которых пользователь не находится в той же комнате, что и светодиодная лампа 10, когда она включается (например, в осветительной последовательности для устрашения грабителей), и поэтому не видит управляемую последовательность вспышек, когда лампа 10 впоследствии снова выключится схемой 106 защиты; и/или не смотрит на дисплей своего смартфона, когда отображается предупреждение, и поэтому не видит предупреждающее сообщение, схема 106 защиты может предписать драйверу перевести лампу 10 в режим ожидания, если входной сигнал с фазовой отсечкой все еще присутствует по прошествии некоторого промежутка времени. Таким образом, лампа 10 надежно защищена от неблагоприятных влияний входного напряжения с фазовой отсечкой, и гарантированы ее высокая производительность и длительный срок службы.

Фиг. 4 показывает второй упрощенный вариант осуществления светодиодной лампы 10 по изобретению, показывающий альтернативную реализацию детектора 103В фазовой отсечки. В этом случае детектор 103В фазовой отсечки реализован в виде детектора 103В перегрузки по току, который может детектировать выброс по току через выходной конденсатор С. О наличии такого выброса отправляется уведомление на МБУ 102 в виде сигнала 105В, и МБУ 102 может отреагировать любым из способов, уже описанных на вышеупомянутой фиг. 3.

Фиг. 5 показывает третий упрощенный вариант осуществления светодиодной лампы 10 по изобретению, показывающий дополнительную реализацию детектора 103С фазовой отсечки. В этом случае детектор 103С фазовой отсечки реализован в виде монитора 103С выходного тока драйвера, который контролирует выходной ток 107 драйвера 101 и сравнивает его с ожидаемым значением. Выходной ток драйвера имеет форму модулированного прямоугольного сигнала на частоте переключения драйвера 101 лампы. Таким образом для контроля среднего выходного тока драйвера детектор 103С фазовой отсечки содержит первый модуль 1031 фильтрации для фильтрации и усиления выходного тока драйвера. Дополнительный модуль 1032 фильтрации служит для фильтрации сигнала регулирования силы света с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), исходящего от МБУ 102, и для приведения его к уровню, соответствующему максимально-приемлемой уставке регулятора силы света старого образца, например, к уровню, соответствующему световому выходу 70%. Выходные сигналы модуля фильтрации сравниваются в компараторе 1033, чей выходной сигнал 105С указывает для МБУ 102, когда регулятор силы света с фазовой отсечкой с неприемлемо большим углом фазовой отсечки активно используется с этой лампой 10. МБУ 102 может отреагировать, как описано в предыдущих двух вариантах осуществления, например, схема 106 защиты может выдать управляющий сигнал 104 драйвера, который предписывает драйверу 101 перевести светодиоды 110 в режим ожидания, тем самым защищая схемы лампы от повреждения выбросами.

Фиг. 6 показывает второй вариант осуществления светодиодной осветительной системы 1 по изобретению. Эта схема показывает дополнительные устройства 4, 5, которые могут быть включены в виде части осветительной системы 1 по фиг. 1. Здесь в осветительную систему 1 включен смартфон 4 посредством приложения, которое выполняется на смартфоне 4 и которое может осуществить обмен данными D_{4_12} с WLAN-маршрутизатором 12. Также показан беспроводной регулятор 5 силы света. Он может быть радиочастотным (РЧ) управляемым «интеллектуальным регулятором 5 силы света» старого образца, используемым для управления уровнями регулирования силы света традиционного источника света, такого как галогенная лампа. Обычно такой регулятор силы света управляется ручным устройством дистанционного управления. В осветительной системе 1 по изобретению маршрутизатор 12 может также выдавать управляющие сигналы D_{5_12} на регулятор 5 силы света.

Схема показывает вариант осуществления, в котором светодиодная лампа 10 по изобретению используется для модернизации существующего традиционного светильника. Если детектор фазовой отсечки лампы 10 детектирует напряжение с фазовой отсечкой на входе драйвера и/или выброс по току выходного конденсатора, как описано выше, блок 102 управления лампы 10 может отреагировать любым из вышеописанных способов. Дополнительно мост 11 или WLAN-маршрутизатор 12 могут управлять регулятором 5 силы света для уменьшения угла фазовой отсечки до минимума, т.е. для уменьшения фазовой отсечки до минимума. Этот этап может быть выполнен автоматически после детектирования входного сигнала с фазовой отсечкой или по истечении некоторого промежутка времени, в течение которого пользователь не реагирует на предупреждающий сигнал или на вспышки светодиодной лампы 10.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто в форме его предпочтительных вариантов осуществления, следует понимать, что к ним могут быть выполнены многочисленные дополнительные модификации и изменения в пределах объема изобретения.

Для целей ясности следует понимать, что использование формы единственного числа по всей этой заявке не исключает множества, а «содержащий» не исключает других этапов или элементов. Упоминание одного «блока» не исключает использования более одного блока.

Изобретение относится к светодиодной (СИД) осветительной системе и способу управления светодиодной осветительной системой. Техническим результатом является предотвращение преждевременного выхода из строя или неудовлетворительного режима работы светодиодных ламп в составе существующих осветительных устройств. Результат достигается тем, что светодиодная осветительная система (1) содержит устройство (11, 12) беспроводной связи для беспроводной передачи сигналов (D_{10_11}, D_{11_12}, D_{4_12}, D_{5_12}) между устройствами (10, 11, 12) светодиодной осветительной системы (1); по меньшей мере одну светодиодную лампу (10), подключаемую к сетевому источнику (2) питания, причем светодиодная лампа (10) содержит устройство (100) драйвера с блоком (102) управления для управления светодиодной лампой (10) согласно принятому сигналу (D_{10_11}); детектор фазовой отсечки, выполненный с возможностью детектирования входного сигнала (V_cut) с фазовой отсечкой для светодиодной лампы (10); и схему защиты, выполненную с возможностью предотвращения работы светодиодной лампы (10) с входным сигналом (V_cut) с фазовой отсечкой, если угол фазовой отсечки входного сигнала (V_cut) с фазовой отсечкой превышает критический порог, причем упомянутая схема защиты предназначена для предотвращения воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой на светодиодную лампу. Изобретение дополнительно описывает светодиодную лампу (10), содержащую устройство (100) драйвера, и способ управления светодиодной осветительной системой (1). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Светодиодная лампа (10), содержащая устройство (100) драйвера, причем устройство (100) драйвера содержит:

- блок (102) управления для управления светодиодной лампой (10) согласно принятому сигналу (D_{10_11}), принятому от устройства (11) беспроводной связи светодиодной осветительной системы (1);

- детектор (103A, 103B, 103C) фазовой отсечки, выполненный с возможностью детектирования входного сигнала (V_cut) с фазовой отсечкой для драйвера (101) устройства (100) драйвера; и

- схему (106) защиты, выполненную с возможностью предотвращения работы светодиодной лампы (10) с входным сигналом (V_cut) с фазовой отсечкой при условии, что угол фазовой отсечки входного сигнала (V_cut) с фазовой отсечкой превышает критический порог, за счет предотвращения воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой на светодиодную лампу.

2. Светодиодная лампа по п. 1, в которой детектор (103A, 103B) фазовой отсечки выполнен с возможностью детектирования угла (ϕ) фазовой отсечки регулятора (3, 5) силы света с фазовой отсечкой.

3. Светодиодная лампа по п. 1, в которой детектор (103A) фазовой отсечки содержит схему (103A) детектирования пониженного напряжения.

4. Светодиодная лампа по п. 1, в которой детектор (103В) фазовой отсечки содержит схему (103В) детектирования перегрузки по току.

5. Светодиодная лампа по любому из пп. 2-4, в которой детектор (103С) фазовой отсечки содержит схему (103С) контроля тока драйвера.

6. Светодиодная лампа по п. 1, в которой схема (106) защиты выполнена с возможностью перевода светодиодной лампы (10) в работу в режиме ожидания и/или схема (106) защиты выполнена с возможностью выдачи сигнала (D_{5_12}) коррекции угла фазовой отсечки посредством устройства (11, 12) беспроводной связи на дистанционно управляемое устройство (5) регулирования силы света.

7. Светодиодная осветительная система (1), содержащая устройство (11, 12) беспроводной связи для беспроводной передачи сигналов (D_{10_11}, D_{11_12}, D_{4_12}, D_{5_12}) между устройствами (10, 11, 12, 4, 5) светодиодной осветительной системы (1) и по меньшей мере одну светодиодную лампу (10) по любому из пп. 1-6, подключаемую к сетевому источнику (2) питания.

8. Светодиодная осветительная система по п. 7, содержащая дистанционно управляемое устройство (5) регулирования силы света, и при этом схема (106) защиты выполнена с возможностью выдачи сигнала (D_{5_12}) коррекции угла фазовой отсечки посредством устройства (11, 12) беспроводной связи на дистанционно управляемое устройство (5) регулирования силы света.

9. Светодиодная осветительная система по п. 7 или 8, в которой устройства (10, 11) светодиодной осветительной системы (1) выполнены с возможностью обмена данными согласно спецификации Zigbee.

10. Способ управления светодиодной осветительной системой (1), содержащий этапы:

- обеспечения устройства (11, 12) беспроводной связи для беспроводной передачи сигналов (D_{10_11}, D_{11_12}, D_{4_12}, D_{5_12}) между устройствами (11, 12, 4, 5) светодиодной осветительной системы (1);

- обеспечения по меньшей мере одной светодиодной лампы (10), подключаемой к сетевому источнику (2) питания, причем светодиодная лампа (10) содержит устройство (100) драйвера с блоком (102) управления для управления светодиодной лампой (10) согласно принятому сигналу (D_{10_11});

- детектирования входного сигнала (V_cut) с фазовой отсечкой для светодиодной лампы (10) и

- предотвращения работы светодиодной лампы (10) с входным сигналом (V_cut) с фазовой отсечкой за счет предотвращения воздействия входного сигнала с фазовой отсечкой на светодиодную лампу при условии, что угол фазовой отсечки входного сигнала (V_cut) с фазовой отсечкой превышает критический порог.

11. Способ по п. 10, в котором этап предотвращения работы светодиодной лампы (10) с входным сигналом (V_cut) с фазовой отсечкой содержит этап выдачи сообщения (D_{10_11}, D_{11_12}, D_{4_12}) посредством устройства (11, 12) беспроводной связи для представления программным приложением, выполняемым на устройстве (4) связи пользователя светодиодной осветительной системы (1).

12. Способ по п. 11, в котором сообщение (D_{4_12}) содержит набор инструкций для помощи пользователю в коррекции конфигурации светодиодной осветительной системы (1).

13. Способ по любому из пп. 10-12, содержащий этап возбуждения светодиодной лампы (10) для формирования визуального предупреждения пользователю светодиодной осветительной системы (1).

14. Способ по любому из пп. 10-12, содержащий этап выдачи сигнала (D_{5_12}) коррекции угла фазовой отсечки посредством устройства (11, 12) беспроводной связи на дистанционно управляемое устройство (5) регулирования силы света светодиодной осветительной системы (1) для настройки угла фазовой отсечки дистанционно управляемого устройства (5) регулирования силы света на минимальное значение.

15. Способ по любому из пп. 10-12, содержащий этапы:

- детектирования допустимого входного сигнала (V_OK) для светодиодной лампы (10) и

- возобновления работы светодиодной лампы (10) с допустимым входным сигналом (V_OK).