Способы и устройства для управления многочисленными источниками света посредством одной стабилизирующей схемы для обеспечения света с изменяемым цветом и/или цветовой температурой

Способы и устройства для управления многочисленными источниками света посредством одной стабилизирующей схемы для обеспечения света с изменяемым цветом и/или цветовой температурой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение направлено главным образом на управление мощностью, подводимой к одному или более источникам света. Более конкретно, различные предлагаемые способы и устройства, раскрытые здесь, относятся к модифицированной импульсной стабилизирующей схеме для подвода мощности к одному или более светоизлучающим диодам (СИДам) с целью создания желаемого осветительного эффекта (например, ослаблению света, изменению цвета и/или управлению изменением цветовой температуры).

Предшествующий уровень техники

Цифровые технологии осветительной аппаратуры, т.е. освещения на основе полупроводниковых источников света, таких как светоизлучающие диоды (СИДы), предлагают жизнеспособную альтернативу традиционным флуоресцентным, газоразрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды СИДов включают в себя высокую эффективность преобразования энергии и светоотдачу, сниженные эксплуатационные расходы и многие другие. Недавние достижения в технологии СИДов обеспечили эффективные и стойкие к внешним воздействиям источники освещения с полным спектром, которые делают возможными множество осветительных эффектов во многих приложениях. Некоторые из приборов, воплощающих эти источники, содержат в себе осветительный модуль в качестве отличительного элемента, включающий один или более СИДов, способных создавать разные цвета, например, красный, зеленый и голубой, а также процессор для независимого управления выходными сигналами СИДов для генерирования множества цветов и осветительных эффектов изменения света, например, таких как подробно рассмотренные в патентах США 6016038 и 6211626.

Преобразователь постоянного тока в постоянный ток является хорошо известным электрическим устройством, который принимает входное напряжение постоянного тока и выдает выходное напряжение постоянного тока на нагрузку. Преобразователи постоянного тока в постоянный в общем случае сконфигурированы с возможностью обеспечения стабилизированного выходного напряжения постоянного тока или тока на нагрузку («напряжения нагрузки» или «тока нагрузки») на основе нестабилизированного напряжения источника постоянного тока, которое в некоторых случаях отличается от выходного напряжения. Например, во многих автомобильных приложениях, в которых аккумуляторная батарея обеспечивает источник питания постоянного тока, имеющий нестабилизированное напряжение приблизительно 12 вольт, можно применять преобразователь постоянного тока в постоянный ток для приема этого нестабилизированного напряжения 12 вольт постоянного тока в качестве источника и выдачи стабилизированного выходного напряжения постоянного тока или тока в различные электронные схемы возбуждения в транспортном средстве (контрольно-измерительные приборы, дополнительная аппаратура, средства управления двигателем, осветительные приборы, радиоприемники моно- и/или стереозвучания и т.д.). Выходное напряжение постоянного тока может быть ниже, чем напряжение источника, подаваемое из аккумуляторной батареи, выше, чем оно, или таким же.

Обобщая, отмечаем, что преобразователь постоянного тока в постоянный ток можно применять для преобразования нестабилизированного напряжения, выдаваемого любыми из множества источников питания постоянного тока, таких как батареи, в более подходящее стабилизированное напряжение или ток для возбуждения заданной нагрузки. В некоторых случаях нестабилизированное напряжение источника постоянного тока можно получать из источника питания переменного тока, например, такое как напряжение линии передачи переменного тока, имеющее среднеквадратическое значение 120 В и частоту 60 Гц, которое выпрямляется за счет компоновки схемы с мостовым выпрямителем и фильтра. В этом случае в преобразователе постоянного тока в постоянный ток можно применять компоненты защитной развязки (например, трансформатор) для гарантии безопасной работы при условии, что предполагаются потенциально опасные напряжения.

На фиг.1 изображена принципиальная схема обычного понижающего преобразователя 100 постоянного тока в постоянный ток, сконфигурированного с возможностью выдачи напряжения 102 нагрузки постоянного тока (V_{нагрузки}) и стабилизированного тока 103 нагрузки (I_{нагрузки}) на нагрузку 104 на основе более высокого нестабилизированного напряжения 112 источника постоянного тока (V_{источника}). В возможных осветительных приложениях нагрузка 104 может быть источником света, таким как один или более СИДов. Ожидается, что нестабилизированное напряжения источника, V_{источника} будет незначительно (и произвольно) изменяться в относительно небольшом диапазоне около номинального значения; однако в обычных конфигурациях преобразователей постоянного тока в постоянный ток напряжение источника, V_{источника} не изменяют преднамеренно. Понижающий преобразователь согласно фиг.1 обычно называют также «импульсным понижающим» преобразователем.

В преобразователях постоянного тока в постоянный ток, подобных импульсному понижающему преобразователю на фиг.1, применяется транзистор или эквивалентное устройство, сконфигурированное с возможностью работы в качестве насыщенного переключателя, который избирательно обеспечивает аккумулирование энергии в энергоаккумулирующем устройстве (см., например, транзисторный переключатель 122 и индуктор 124 на фиг.1). Хотя на фиг.1 такой транзисторный переключатель изображен в виде биполярного плоскостного транзистора (БПТ), в качестве переключателей в различных воплощениях преобразователей постоянного тока в постоянный ток можно также применять полевые транзисторы (ПТ). За счет применения такого транзисторного переключателя, преобразователи постоянного тока в постоянный ток обычно называют также «импульсными стабилизаторами» из-за их общих функциональных возможностей.

В частности, транзисторный переключатель 122 в схеме согласно фиг.1 срабатывает для периодического приложения нестабилизированного напряжения 112 источника постоянного тока (V_{источника}) к индуктору 124 в течение относительно коротких интервалов времени (на фиг.1 и последующих чертежах, если не указано иное, один индуктор изображен для схематического представления одного или более реальных индукторов, скомпонованных в любой из множества последовательных и/или параллельных конфигураций для обеспечения желаемой индуктивности). В течение интервалов, на которых транзисторный переключатель «включен» или замкнут (например, пропуская напряжение источника, V_{источника}, на индуктор), через этот индуктор протекает ток, величина которого основана на прилагаемом напряжении, и индуктор аккумулирует энергию в своем магнитном поле. Если ток индуктора, I_{индуктора}, превышает ток нагрузки, I_{нагрузки}, когда транзисторный переключатель замкнут, то энергия также аккумулируется в конденсаторе 126 фильтра. Когда переключатель «выключен» или разомкнут (т.е. напряжение источника постоянного тока не подается на индуктор), энергия постоянного тока, аккумулированная в индукторе, передается на нагрузку 102, а конденсатор 126 фильтра, который функционирует совместно с индуктором 124, выдавая относительно гладкое напряжение постоянного тока, V_{нагрузки}, на нагрузку 102 (т.е., когда ток индуктора, I_{индуктора}, меньше, чем ток нагрузки, I_{нагрузки}, конденсатор подает разность, обеспечивая, по существу, непрерывный подвод энергии к нагрузке между циклами аккумулирования энергии индуктором). В непрерывном режиме не вся энергия, аккумулированная в индукторе, передается либо на нагрузку, либо на конденсатор.

Более конкретно, на фиг.1 показано, что когда транзисторный переключатель 122 включен, к индуктору 124 приложено напряжение VAL=V_{нагрузки}-V_{источника}. Это приложенное напряжение вызывает протекание через индуктор (а также к нагрузке и конденсатору) линейно увеличивающегося тока I_{индуктора}, величина которого основана на зависимости V_{индуктора}=L·(die/dt). Когда транзисторный переключатель 122 выключен, ток I_{индуктора}, продолжает течь через индуктор в том же направлении, и теперь «неуправляемый» диод 128 проводит весь ток схемы. Поскольку ток протекает через неуправляемый диод 128, напряжение V_{индуктора} на индукторе фиксируется на уровне V_{нагрузки} - Vx, вызывая линейное уменьшение тока индуктора, I_{индуктора}, по мере обеспечения энергии магнитного поля индуктора на конденсатор и нагрузку. На фиг.2 представлена диаграмма, иллюстрирующая различные формы сигналов для схемы согласно фиг.1 во время только что описанных операций переключения.

Обычные преобразователи постоянного тока в постоянный ток могут быть сконфигурированы с возможностью работы в разных режимах, обычно называемых «непрерывным» режимом и «прерывистым» режимом. При работе в непрерывном режиме, ток индуктора, I_{индуктора}, остается почти нулевым во время последовательных циклов переключения транзисторного переключателя, а в прерывистом режиме ток индуктора начинается нулевым значением в начале заданного цикла переключения и возвращается к нулю до окончания этого цикла переключения. Чтобы обеспечить некоторым образом упрощенный и при этом информативный анализ тока согласно фиг.1, в нижеследующих рассуждениях будет рассмотрена работа в непрерывном режиме, а также предполагается, что падений напряжения на транзисторном переключателе нет, когда этот переключатель включен (т.е. находится в проводящем состоянии), и что на неуправляемом диоде 128 происходит пренебрежимо малое падение напряжения, когда он проводит ток. Имея в виду вышеизложенное, можно изучить изменения в токе индуктора на протяжении последовательных циклов переключения с помощью фиг.3.

На фиг.3 представлен график, где наложено друг на друга напряжение в точке Vx, показанной на фиг.1 (любое падение напряжения на неуправляемом диоде 128 снова игнорируется), величина которого основана на работе транзисторного переключателя 122, и ток через индуктор, I_{индуктора}, для двух последовательных циклов переключения. На фиг.3 горизонтальная ось отображает время t, а полный цикл переключения отображается периодом Т времени, при этом время «включения» транзисторного переключателя обозначено как t_вкл, а время «выключения» обозначено как t_выкл (т.е. T=t_вкл+t_выкл).

Следует понять, что при работе в установившемся режиме ток индуктора, I_{индуктора}, в начале и конце цикла переключения является, по существу, одним и тем же, как можно заметить на фиг.3, см. обозначение I₀. Соответственно из соотношения V_{индуктора}=L·(dIj/dt) следует, что изменение тока, dI_{индуктора}, за один цикл переключения равно нулю и может быть задано в виде

что можно упростить, приведя к виду

или

где D определяется как «рабочий цикл» транзисторного переключателя или доля времени на рабочий цикл переключателя, в течение которого переключатель включен и обеспечивает подвод аккумулированной энергии к индуктору. Из вышеизложенного можно заметить, что отношение выходного напряжения к напряжению источника пропорционально D, а именно, изменяя рабочий цикл D переключателя согласно схеме согласно фиг.1, можно изменять напряжение нагрузки по отношению к напряжению источника, V_{источника}, но нельзя превышать напряжение источника, поскольку максимальный рабочий цикл D равен 1.

В устройстве 100 нагрузка 104 может быть одним или более СИДами, а интенсивность или яркость излучения, генерируемого СИДом (СИДами), пропорциональна средней мощности, подводимой к СИДу (СИДам) на протяжении заданного периода времени. Соответственно, один метод изменения интенсивности излучения, генерируемого СИДом (СИДами), вызывает модуляцию мощности, подводимой к СИДу (СИДам). Поскольку мощность определяется как количество энергии, передаваемой в течение заданного периода времени (т.е. P=dW/dt), мощность P, выдаваемую на нагрузку, можно выразить в виде

где 1/T - частота переключения транзисторного переключателя 128. Из вышеизложенного можно понять, что мощность, выдаваемая на нагрузку 104, можно модулировать путем изменения одного из таких параметров, как частота переключения и пиковый ток индуктора, Ip, при заданной индуктивности L индуктора 124, или обоих этих параметров, где пиковый ток индуктора, Ip, определяется рабочим циклом D транзисторного переключателя 122. Вместе с тем следует понять, что на практике зависимость между частотой и яркостью СИДов может и не быть линейной, как указанная в выражении, приведенном выше. Вернее, при увеличении частоты переключения средний ток, протекающий в СИД (СИДы), увеличивается по мере снижения величины пульсации или размаха (двойной амплитуды). Однако, когда средний ток приближается к пиковому значению, величина пульсации оказывается малой, и дополнительное увеличение частоты переключения может приводить к сокращающейся отдаче.

Поэтому, как упоминалось ранее, обычный импульсный понижающий преобразователь согласно фиг.1 сконфигурирован с возможностью выдачи на нагрузку 104 напряжения, V_{нагрузки}, которое ниже, чем напряжение источника, V_{источника}. Чтобы гарантировать стабильность напряжения нагрузки, V_{нагрузки}, как показано на фиг.1, в вольтодобавочном преобразователе применяется схема 130 управления с обратной связью, предназначенная для управления работой транзисторного переключателя 122, и тем самым - стабилизации напряжения нагрузки или тока нагрузки. В общем случае, в качестве питания для различных компонентов схемы 130 управления с обратной связью может служить напряжение V_{источника} источника постоянного тока, или - в качестве альтернативы - другого независимого источника питания.

Хотя можно стабилизировать один или оба из таких параметров, как напряжение нагрузки и ток нагрузки, нагрузки различных типов сами могут придавать возможность облегченной стабилизации напряжения или стабилизации тока. Рассматривая, например, СИДы как одну возможную нагрузку, отметим, что в некоторых приложениях может оказаться предпочтительной стабилизация тока нагрузки, а не напряжения нагрузки (например, из-за разных прямых напряжений для СИДов разных типов и/или разных количеств и компоновок СИДов, составляющих нагрузку). Соответственно, главным образом - в целях иллюстрации, будем считать, что конфигурация схемы управления с обратной связью, показанная на фиг.1, сконфигурирована для стабилизации тока возможной нагрузки на основе СИДов. Вместе с тем следует понять, что для любой из рассматриваемых здесь импульсных стабилизирующих схем один или оба из таких параметров, как напряжение нагрузки и ток нагрузки, можно стабилизировать посредством схемы 130 управления с обратной связью, подавая одно или более подходящих напряжений, отображающих напряжение нагрузки и/или ток нагрузки.

Например, в схеме 130 управления с обратной связью согласно фиг.1 можно дискретизировать ток нагрузки, I_{нагрузки}, включая заземленный резистор R_дискр, имеющий относительно малое сопротивление, последовательно с нагрузкой 104. Напряжение V_дискр, измеряемое на резисторе R_дискр, можно выдавать в схему 130 управления с обратной связью в качестве входного сигнала, отображающего ток нагрузки (в альтернативном варианте, можно дискретизировать не ток нагрузки, I_{нагрузки}, а напряжение нагрузки, V_{нагрузки}, генерируя напряжение V_дискр посредством делителя напряжения (не показан), включенного параллельно нагрузке 104). Дискретизированное напряжение V_дискр можно сравнивать с опорным напряжением V_опорн в схеме 130 управления с обратной связью с помощью компаратора напряжений, такого как операционный усилитель 132. Опорное напряжение V_опорн является стабильно масштабированным представлением желаемого стабилизированного напряжения нагрузки, V_{нагрузки}, или стабилизированного тока нагрузки, I_{нагрузки}. Операционный усилитель 132 генерирует сигнал 134 ошибки на основании сравнения V_дискр и V_опорн, а амплитуда этого сигнала ошибки в конечном счете обеспечивает управление работой транзисторного переключателя 122.

Более конкретно, сигнал 134 ошибки служит в качестве управляющего напряжения для широтно-импульсного модулятора 136, который также принимает поток импульсов, имеющих частоту f=1/T, выдаваемую генератором 138, в обычных преобразователях постоянного тока в постоянный ток возможные частоты f для потока импульсов включают в себя, но не в ограничительном смысле, диапазон от 50 кГц до 100 кГц. Для воплощений, в которых нагрузка включает в себя один или более СИДов, излучение света из СИДов может восприниматься как непрерывное в той мере, в какой частота переключения транзисторного переключателя 122 превышает частоту переключения, которую может различить глаз человека (например, превышающую приблизительно 100 Гц). То есть наблюдатель света, генерируемого СИДом (СИДами), не воспринимает дискретные циклы включения и выключения (обычно это называют «фликкер-эффектом» или «мерцанием»), а вместо этого - за счет интегрирующей функции глаза - воспринимает, по существу, непрерывное освещение. Широтно-импульсный модулятор 136 сконфигурирован с возможностью использования и потока импульсов, и сигнала 134 ошибки, для выдачи сигнала 140, включающего и выключающего напряжение, который управляет рабочим циклом транзисторного переключателя 122. В сущности, импульс потока импульсов действует как «спусковой крючок», заставляя широтно-импульсный модулятор 136 включать транзисторный переключатель 122, а сигнал 134 ошибки определяет, как долго этот транзисторный переключатель остается включенным (т.е. определяет длительность периода времени t_вкл, а значит и рабочего цикла D).

Например, если сигнал 134 ошибки указывает, что дискретизированное выходное напряжение V_дискр выше, чем V_опорн (т.е. сигнал 134 ошибки имеет относительно более низкое значение), широтно-импульсный модулятор 136 сконфигурирован с возможностью выдачи управляющего сигнала 140 с относительно меньшей длительностью импульсов «вкл» или более коротким рабочим циклом, тем самым обеспечивая подвод относительно меньшей энергии к индуктору, когда транзисторный переключатель 122 включен. В отличие от этого, если сигнал 134 ошибки указывает, что дискретизированное выходное напряжение V_дискр ниже, чем V_опорн (т.е. сигнал 134 ошибки имеет относительно более высокое значение), широтно-импульсный модулятор сконфигурирован с возможностью выдачи управляющего сигнала с относительно большей длительностью импульсов «вкл» или более длительным рабочим циклом, тем самым обеспечивая подвод относительно большей энергии к индуктору, когда транзисторный переключатель 122 включен. Соответственно, за счет модуляции длительности импульсов «вкл» управляющего сигнала 140 посредством сигнала 134 ошибки, схема 130 управления с обратной связью стабилизирует напряжение нагрузки, V_{нагрузки}, или ток нагрузки, I_{нагрузки}, посредством представляемого значением V_опорн приближения желаемого напряжения или тока нагрузки.

В обычных импульсных понижающих преобразователях, таких как показанный на фиг.1, чтобы заменить или изменить одну или более рабочих характеристики нагрузки (путем внесения изменений в напряжение нагрузки и/или ток нагрузки), необходим доступ в схему 130 управления с обратной связью для регулирования напряжения V_опорн, что в свою очередь приводит к изменению стабилизированного тока нагрузки, I_{нагрузки} (или стабилизированного напряжения нагрузки, V_{нагрузки}, если это применимо). Регулирование V_опорн можно проводить с помощью интерфейса 150 пользователя, который может быть аналоговым или цифровым устройством, таким как потенциометр, либо цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), используемым для изменения опорного напряжения V_опорн. Конечно, любые результативные изменения в V_{нагрузки} или I_{нагрузки} оказывают сходное влияние на все составляющие нагрузки, которая может содержать многочисленные составляющие; например, в нагрузке на основе СИДов, содержащей многочисленные СИДы, взаимосвязанные в любой из множества последовательных и/или параллельных компоновок, на рабочие напряжение и ток каждого СИДа оказывают сходное влияние изменения условий работы импульсной понижающей стабилизирующей схемы (например, внесение изменений в V_опорн).

Краткое изложение существа изобретения

Заявитель понял и по достоинству оценил тот факт, что регулирование желаемой светоотдачи осветительного устройства, включающего в себя импульсную стабилизирующую схему, не обязательно требует доступа к контуру управления с обратной связью (чтобы изменить V_опорн). Более конкретно, заявитель понял и по достоинству оценил тот факт, что различные пути протекания тока импульсной стабилизирующей схемы (например, импульсной понижающей стабилизирующей схемы), применяемой как часть осветительного устройства на основе СИДов, можно соответственно рассматривать как подходящие для согласования с нагрузкой на основе СИДов, в дополнение к или в качестве альтернативы обычному размещению нагрузки в такой схеме, чтобы тем самым обеспечить универсальное, да еще и простое осветительное устройство с изменяемым цветом и/или изменяемой цветовой температурой.

Ввиду вышеизложенного, данное изобретение направленно на создание новых способов и устройств для обеспечения света с изменяем цветом и/или цветовой температурой, излучаемого одним или более СИДами, возбуждаемыми одной импульсной стабилизирующей схемой.

Как подробнее рассматривается ниже, управление многочисленными СИДами с разными спектрами посредством одной импульсной стабилизирующей схемы дает многочисленные преимущества, включая - но не в ограничительном смысле - снижение сложности, уменьшение габаритов и снижение стоимости схем возбуждения СИДов. В известных приложениях, предусматривающих смещение цветов, обычно требуется по-разному управлять СИДами с разными спектрами, чтобы изменить цвет или цветовую температуру света, являющегося результатом комбинированных спектров. С этой целью в обычных воплощениях одна импульсная стабилизирующая схема в типичном случае требуется для индивидуального внесения изменения в каждый СИД или каждую группу СИДов, имеющий или имеющую отличающийся спектр. В отличие от этого различные варианты осуществления, описываемые здесь, обеспечивают, в некоторой степени, изменяемое управление многочисленными СИДами, имеющими разные спектры, с помощью одной импульсной стабилизирующей схемы.

В одном аспекте, свет, выдаваемый из осветительного устройства, включающего в себя импульсную стабилизирующую схему, можно регулировать, изменяя напряжение источника, прикладываемое к импульсной стабилизирующей схеме. Такая система позволяет пренебречь требованием отдельных аппаратных средств или управляющей проводки для сопряжения со схемой управления с обратной связью импульсной стабилизирующей схемы, чтобы регулировать светоотдачу. В некоторых возможных вариантах воплощения, способов и устройств в соответствии с различными вариантами осуществления, описываемыми здесь, СИДы с разными спектрами стратегически размещены в различных токовых ветвях импульсной понижающей стабилизирующей схемы, для облегчения регулирования соответствующих токов возбуждения, предусмотренных для СИДов, а значит и результирующего света и/или результирующей цветовой температуры света исходя из комбинированных спектров, просто путем регулирования уровня напряжения источника постоянного тока, которое подается на импульсную стабилизирующую схему.

Некоторые варианты осуществления направлены на разработку осветительного устройства, в котором применяется импульсная понижающая стабилизирующая схема, включающая в себя первую ветвь для проведения тока переключателя, вторую ветвь для проведения неуправляемого тока и третью ветвь для проведения тока нагрузки. Импульсная понижающая стабилизирующая схема дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один первый СИД, расположенный в первой ветви и/или второй ветви импульсной понижающей стабилизирующей схемы.

Некоторые варианты осуществления направлены на разработку способа управления первым током, выдаваемым, по меньшей мере, в один первый СИД в первой токовой ветви импульсной понижающей стабилизирующей схемы, и вторым током выдаваемым, по меньшей мере, в один второй СИД во второй токовой ветви импульсной понижающей стабилизирующей схемы. Способ предусматривает изменение напряжения источника постоянного тока импульсной понижающей стабилизирующей схемы для увеличения первой амплитуды первого тока, выдаваемого в, по меньшей мере, один первый СИД, и одновременного уменьшения второй амплитуды второго тока выдаваемого в, по меньшей мере, один второй СИД.

Некоторые варианты осуществления направлены на разработку устройства, включающего в себя управляемый источник постоянного тока, переключающую ветвь, подключенную к управляемому источнику постоянного тока, фильтрующую схему, нагрузочную ветвь и схему управления с обратной связью. Переключательная ветвь содержит, по меньшей мере, один переключатель и, по меньшей мере, один первый СИД. Фильтрующая схема включает в себя, по меньшей мере, один индуктор, подключенный, по меньшей мере, к одному переключателю, по меньшей мере, один конденсатор фильтра, подключенный к, по меньшей мере, одному индуктору, и, по меньшей мере, один второй СИД, подключенный к, по меньшей мере, одному индуктору и упомянутому, по меньшей мере, одному конденсатору фильтра, причем, по меньшей мере, один второй СИД образует неуправляемую ветвь. Схема управления с обратной связью сконфигурирована с возможностью изменения рабочего цикла, по меньшей мере, одного переключателя для выдачи стабилизированного напряжения или стабилизированного тока в нагрузочную ветвь, причем изменение рабочего цикла, по меньшей мере, одного переключателя изменяет первую амплитуду первого света, генерируемого, по меньшей мере, один первым СИДом, и вторую амплитуду второго света, генерируемого, по меньшей мере, одни вторым СИДом.

В том смысле, в каком он употребляется в целях данного описания, термин «СИД» следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или относящуюся к другому типу систему на основе инжекции носителей и/или на основе p-n-перехода, которая способна генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин «СИД» включает в себя, но не в ограничительном смысле, различные структуры на основе полупроводников, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (ОСИДы), электролюминесцентные полоски и т.п. В частности, термин «СИД» относится к светоизлучающим диодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которым можно придать конфигурацию, обеспечивающую генерирование излучения в одной (одном) или более из инфракрасной области спектра, ультрафиолетовой области спектра и различных участков видимой области спектра (в целом включающих в себя длины волн излучения от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры СИДов включают в себя, но не в ограничительном смысле, различные типы СИДов инфракрасного диапазона, СИДов ультрафиолетового диапазона, СИДов красного цвета, СИДов голубого цвета, СИДов зеленого цвета, СИДов желтого цвета, СИДов янтарного цвета, СИДов оранжевого цвета и СИДов белого цвета (подробнее рассматриваемых ниже). Следует также понимать, что можно предусмотреть конфигурирование СИДов и/или управление ими таким образом, что при этом обеспечивается излучение, имеющее различные полосы пропускания (например, полные ширины на уровне полумаксимума (ПШУМ) для заданного спектра (например, узкую полосу пропускания, широкую полосу пропускания), и множество доминирующих длин волн в пределах заданной общей классификации цветов.

Например, одно воплощение СИДа, имеющего конфигурацию, обеспечивающую генерирование, по существу, белого света (например, СИДа белого цвета), может включать в себя некоторое количество матриц, которые соответственно излучают разные спектры электролюминесценции, которые в совокупности смешиваются, образуя, по существу, белый свет. В другом воплощении, СИД, излучающий белый свет, может быть связан с люминофорным материалом, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в отличающийся второй спектр. В одном примере этого воплощения, электролюминесценция, имеющая спектр, характерный относительно короткими длинами волн и малой шириной полосы, «накачивает» люминофорный материал, который, в свою очередь, испускает излучение большей длины волны, имеющее несколько более широкий спектр.

Следует также понимать, что термин «СИД» не ограничивает физический и/или электрический тип корпуса СИДа. Например, как описано выше, термин «СИД» может относиться к одиночному светоизлучающему устройству, имеющему многочисленные матрицы, сконфигурированные с возможностью испускания излучения разных спектров (например, которые могут быть или не быть индивидуально управляемыми). Кроме того, СИД может быть связан с люминофором, который рассматривается как неотъемлемая часть СИДа (например, в некоторых типах СИДов белого цвета). Вообще говоря, термин «СИД» может относиться к СИДам в корпусном исполнении, СИДам в бескорпусном исполнении, СИДам поверхностного монтажа, СИДам в исполнении «на плате», СИДам монтажа в Т-образном корпусе, СИДам в радиальном корпусе, СИДам силовых модулей, СИДам, включающим в себя некоторого типа кожух и/или оптический элемент (например, диффузионную линзу), и т.д.

Термин «источник света» следует понимать как относящийся к любому одному или нескольким из множества источников излучения, включая, но не в ограничительном смысле, источники на основе СИДов (включающие в себя один или более вышеописанных СИДов), температурные источники света (например, лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, фосфоресцентные источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, натриевые, ртутные и металлогалогенные лампы), лазеры, электролюминесцентные источники других типов, пиролюминесцентные источники (например, факелы), свечелюминесцентные источники (например, калильные сетки газовых фонарей, источники излучения с дугами между угольными электродами), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), источники с катодной люминесценцией, использующие электронное насыщение, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, источники с экранной люминесценцией, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, звуколюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

Заданный источник света может быть сконфигурован с возможностью генерирования электромагнитного излучения в пределах видимой области спектра, вне видимой области спектра, или комбинации обоих этих случаев. Здесь термины «свет» и «излучение» употребляются взаимозаменяемо. Кроме того, источник света может включать в себя в качестве неотъемлемого компонента один (одну) или более фильтров (например, цветных светофильтров), линз или других оптических компонентов. Следует также понимать, что источники света могут быть сконфигурированы подходящими для многих приложений, включая, но не в ограничительном смысле, указание, отображение и/или освещение. «Источник освещения» - это источник света, сконфигурированный с возможностью генерирования излучения, имеющего достаточную интенсивность для эффективного освещения внутреннего или внешнего пространства. В этом контексте термин «достаточная интенсивность» относится к той мощности излучения в видимой области спектра, генерируемого в пространстве или окружающей среде (для выражения суммарного света, выдаваемого из источника света во всех направлениях, применительно к мощности излучения или «световому потоку» часто употребляются такие единицы измерения, как «люмены»), для обеспечения освещения в окружающей среде (т.е. свет, который может восприниматься непосредственно и который может, например, отражаться от одной или более из множества промежуточных поверхностей перед тем, как будет воспринят полностью или частично).

Термин «спектр» следует понимать как относящийся к любой одной или нескольким частотам (или длинам волн) излучения, создаваемого одним или более источниками света. Соответственно, термин «спектр» относится к частотам (или длинам волн) не только в видимой области спектра, но и к частотам (или длинам волн) в инфракрасной, ультрафиолетовой или других областях всего электромагнитного спектра. Кроме того, заданный спектр может иметь относительно малую ширину полосы (например, ПШУМ, имеющую, по существу, лишь малое количество составляющих частот или длин волн) или относительно большую ширину полосы (несколько составляющих частот (или длин волн), имеющих разные относительные интенсивности). Следует также понимать, что заданный спектр может быть результатом смешения двух или более других спектров (например, смешения излучений, соответственно испускаемых из нескольких источников света).

В целях, преследуемых этим описанием, термин «цвет» употребляется взаимозаменяемо с термином «спектр». Вместе с тем термин «цвет» обычно употребляется для обозначения главным образом свойства излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя это употребление не следует считать ограничивающим объем этого термина). Соответственно, термины «разные цвета» неявно относятся к нескольким спектрам, имеющим разные составляющие длин волн и/или полосы пропускания. Следует также понять, что термин «цвет» можно употреблять в связи как с белым, так и с небелым светом.

Термин «цветовая температура» обычно употребляется здесь в связи с белым светом, хотя это употребление не следует считать ограничивающим объем этого термина. Цветовая температура, по существу, относится к конкретному цветовому содержанию или оттенку (например, красноватому, голубоватому) белого света. Соответственно, цветовая температура выборки заданного излучения обычно характеризуется в Кельвинах (К) излучателя, считающегося абсолютно черным телом, которое излучает, по существу, тот же самый спектр, что и в выборке излучения, о которой идет речь. Цветовые температуры излучателя, считающегося абсолютно черным телом, обычно находятся в диапазоне от приблизительно 700 К (эту температуру, как правило, считают первой различимой для человеческого глаза) до свыше 10000 К; белый свет обычно воспринимается при цветовых температурах свыше 1500-2000 К.

Пониженные цветовые температуры обычно указывают на белый свет, имеющий более значительную составляющую красного цвета или «ощущаемый как более теплый», а повышенные цветовые температуры обычно указывают на белый свет, имеющий более значительную составляющую голубого цвета или «ощущаемый как более холодный». В качестве примера отметим, что огонь имеет цветовую температуру приблизительно 1800 К, обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру приблизительно 2848 К, дневной свет ранним утром соответствует цветовой температуре приблизительно 3000 К, а свет неба в пасмурный полдень соответствуют цветовой температуре приблизительно 10000 К. Цветное изображение, видимое в дневном свете, соответствующем цветовой температуре приблизительно 3000 К, имеет относительно красноватый тон, тогда как то же самое цветное изображение, видимое в дневном свете, соответствующем цветовой температуре приблизительно 10000 К, имеет относительно голубоватый тон.

Употребляемый здесь термин «осветительный прибор» относится к воплощению или компоновке одного или более осветительных блоков, выполненных с конкретными конструктивными п