Способ и аппаратная система для определения фазового угла регулятора яркости и избирательного определения универсального входного напряжения для твердотельных осветительных установок

Способ и аппаратная система для определения фазового угла регулятора яркости и избирательного определения универсального входного напряжения для твердотельных осветительных установок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/262770, поданной 19 ноября 2009 года, и предварительной заявке на патент США № 61/285580, поданной 11 декабря 2009 года, раскрытия сущности которых настоящим полностью содержатся в данном документе по ссылке.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, направлено на управление твердотельными осветительными установками. Более конкретно, различные изобретательские способы и аппаратные системы, раскрытые в данном документе, относятся к цифровому определению фазовых углов регулятора яркости и/или предоставлению регуляторов яркости для систем твердотельного освещения. Кроме того, различные изобретательские способы и аппаратные системы, раскрытые в данном документе, относятся к избирательному определению входного напряжения в твердотельные осветительные установки на основе определенных фазовых углов регулятора яркости.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Технологии цифрового или твердотельного освещения, т.е. освещения на основе полупроводниковых источников света, таких как светоизлучающие диоды (LED, светодиоды), предлагают практически осуществимую альтернативу традиционным люминесцентным лампам, разрядным лампам высокой интенсивности (HID) и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды LED включают в себя высокую эффективность преобразования энергии и оптическую эффективность, долговечность, низкие эксплуатационные расходы и т.п. Последние достижения в LED-технологии предоставили эффективные и надежные в эксплуатации источники света полного спектра, которые предоставляют множество эффектов освещения во множестве применений.

Некоторые установки, реализующие эти источники, содержат модуль освещения, включающий в себя один или более светодиодов, допускающих генерирование белого света и/или различных цветов света, например красного, зеленого и синего, а также контроллер или процессор для независимого управления выводом светодиодов, чтобы генерировать множество цветов и световых эффектов с изменением цвета, например, как пояснено подробно в патентах (США) № 6016038 и 6211626. Технология светодиодов включает в себя осветительные приборы с питанием от напряжения сети, к примеру, серии ESSENTIALWHITE, предлагаемые компанией Philips Color Kinetics. Такие осветительные приборы могут иметь регулируемую яркость с использованием технологии регуляторов яркости на основе заднего фронта сигнала, к примеру регуляторов яркости на основе низкого электрического напряжения (ELV) для напряжений сети в 120 VAC (или входных напряжений сети).

Многие варианты применения освещения используют регуляторы яркости. Традиционные регуляторы яркости хорошо работают с лампами накаливания (электрическими и галогенными). Тем не менее, проблемы возникают с другими типами электронных ламп, включающих в себя компактную люминесцентную лампу (CFL), галогенные лампы низкого напряжения с использованием электронных преобразователей и лампы по технологии твердотельного освещения (SSL), к примеру светодиоды и OLED. Галогенные лампы низкого напряжения с использованием электронных преобразователей, в частности, могут подвергаться регулированию яркости с использованием специальных регуляторов яркости, к примеру регуляторов яркости на основе низкого электрического напряжения (ELV) или резистивно-емкостных (RC) регуляторов яркости, которые надлежащим образом работают с нагрузками, которые имеют схему коррекции коэффициента мощности (PFC) на входе.

Тем не менее, традиционные твердотельные осветительные приборы, включающие в себя светодиодные белые осветительные установки, являются зависимыми от входного напряжения. Таким образом, различные типы твердотельных белых осветительных установок работают только при конкретных напряжениях сети, для которых они, соответственно, разработаны. Значение и частота напряжений сети могут отличаться в зависимости от различных факторов, таких как географическое местоположение пользователя (например, американские рынки типично требуют напряжения сети в 120 VAC, 60 Гц, в то время как европейские рынки типично требуют напряжения сети в 230 VAC, 50 Гц) и физическое местоположение установленных твердотельных белых осветительных установок (например, установки, установленные в высоких нишах, типично требуют напряжения сети в 277 VAC, в то время как установки, установленные под кожухом, типично требуют напряжения сети в 120 VAC).

Такие функциональные отличия между различными типами твердотельных белых осветительных установок приводят к путанице и практической неэффективности для изготовителей и пользователей. Например, подрядчики на установку электрооборудования типично должны иметь в наличии несколько комплектов товарных запасов согласно числу различных напряжений сети, доступных в конкретном строительном объекте. Комплектами товарных запасов следует тщательно управлять при установке, или новые светодиодные белые осветительные установки могут быть повреждены посредством приложения некорректного входного напряжения сети, помимо этого, хотя светодиодные белые осветительные установки, выполненные с возможностью работать при различных входных напряжениях сети, могут иметь идентичные печатные платы, другие компоненты отличаются на основе конструктивных различий, требуемых для того, чтобы обеспечивать работу, например, при входных напряжениях сети в 100 VAC, 120 VAC, 230 VAC или 277 VAC. Это неэффективно с точки зрения системы поставок и производства, поскольку каждое входное напряжение сети требует собственного специализированного перечня материалов, единиц учета запасов и т.п. Управление этим оказалось трудным, поскольку трудно прогнозировать спрос. Следовательно, маркетинг, система поставок и производство должны извлекать выгоду из светодиодного белого света или другой твердотельной осветительной установки, имеющей универсальное входное напряжение.

Кроме того, традиционные регуляторы яркости типично срезают часть каждой формы сигнала входного напряжения сети и передают остаток формы сигнала в осветительную установку. Регулятор яркости на основе переднего фронта или прямой фазы сигнала срезает передний фронт формы сигнала напряжения. Регулятор яркости на основе заднего фронта или обратной фазы сигнала срезает задние фронты форм сигнала напряжения. Электронные нагрузки, к примеру светодиодные драйверы, типично работают лучше с регуляторами яркости на основе заднего фронта сигнала.

Устройства освещения от лампы накаливания и другие традиционные резистивные устройства освещения реагируют естественно без ошибок на срезанное синусоидальное колебание, сгенерированное посредством регулятора яркости со срезанием фазы. Напротив, светодиодные и другие твердотельные осветительные нагрузки могут быть подвержены ряду проблем при помещении в такие регуляторы яркости со срезанием фазы, таких как выпадение сигнала в недорогих моделях, ложное срабатывание симистора, проблемы минимальной нагрузки, мерцание в дорогих моделях и большие шаги светового выхода. Некоторые из этих проблем зависят от настройки регулятора яркости. Следовательно, чтобы разрешить эти проблемы, может быть необходимым электрически определять установочный или фазовый угол, по которому задается регулятор яркости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие сущности направлено на изобретательские способы и устройства для определения фазового угла регулятора яркости для твердотельной осветительной установки или осветительного прибора и определения входного напряжения в регулятор яркости, когда определенный фазовый угол выше настройки порогового значения определения, и извлечения ранее определенного входного напряжения, когда фазовый угол ниже пороговой настройки.

В общем, в одном аспекте, устройство для определения фазового угла регулятора яркости, заданного посредством операции с регулятором яркости для твердотельной осветительной нагрузки, включает в себя процессор, имеющий цифровой вход, первый диод, подключенный между цифровым входом и источником напряжения, и второй диод, подключенный между цифровым входом и землей. Устройство дополнительно включает в себя первый конденсатор, подключенный между цифровым входом и узлом определения, второй конденсатор, подключенный между узлом определения и землей, и сопротивление, подключенное между узлом определения и узлом выпрямленного напряжения, который принимает выпрямленное напряжение из регулятора яркости. Процессор выполнен с возможностью дискретизировать цифровые импульсы на цифровом входе на основе выпрямленного напряжения и идентифицировать фазовый угол регулятора яркости на основе длин дискретизированных цифровых импульсов.

В другом аспекте, предоставляется способ для избирательного предоставления входного напряжения в осветительную установку, включающую в себя регулятор яркости, преобразователь мощности и твердотельную осветительную нагрузку. Способ включает в себя определение фазового угла регулятора яркости и определение того, ниже или нет определенный фазовый угол порогового значения определения. Когда определенный фазовый угол ниже порогового значения определения, настройка мощности преобразователя мощности определяется на основе ранее определенного значения входного напряжения сети. Когда определенный фазовый угол не ниже порогового значения определения, значение входного напряжения сети вычисляется и настройка мощности преобразователя мощности определяется на основе вычисленного значения входного напряжения сети.

В еще одном аспекте, предоставляется способ для определения фазового угла регулятора яркости, заданного посредством операции с регулятором яркости для светодиода. Способ включает в себя прием цифрового входного сигнала, соответствующего выпрямленному напряжению регулирования яркости, из регулятора яркости, причем выпрямленное напряжение регулирования яркости имеет форму сигнала; определение переднего фронта импульса цифрового входного сигнала, соответствующего переднему фронту формы сигнала; периодическую дискретизацию импульса, чтобы определять длину импульса; и определение фазового угла регулятора яркости на основе длины импульса.

При использовании в данном документе для целей настоящего раскрытия сущности, термин "светодиод" должен пониматься как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или другой тип системы на основе инжекции/перехода носителей, которая допускает генерирование излучения в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин "светодиод" включает в себя, но не только, различные полупроводниковые структуры, которые испускают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (OLED), электролюминесцентные одиночные светильники и т.п. В частности, термин "светодиод" упоминается как светоизлучающие диоды всех типов (включающие полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть выполнены с возможностью генерировать излучение в одном или более из спектра инфракрасного излучения, спектра ультрафиолетового излучения и различных частей видимого спектра (в общем, включающих в себя длины волны излучения от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но не только, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, янтарных светодиодов, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (поясненных дополнительно ниже). Также следует принимать во внимание, что светодиоды могут конфигурироваться и/или управляться так, что они генерируют излучение, имеющее различные ширины спектра (например, полную ширину на половине максимальной яркости, или FWHM) для данного спектра (например, узкую ширину спектра, широкую ширину спектра) и множество доминирующих длин волны в рамках данной общей классификации цветов.

Например, одна реализация светодиода, выполненного с возможностью генерировать фактически белый свет (например, светодиодной белой осветительной установки), может включать в себя определенное число матриц, которые, соответственно, испускают различные спектры электролюминесценции, которые, в комбинации, смешиваются так, что они генерируют фактически белый свет. В другой реализации, светодиодная белая осветительная установка может быть ассоциирована с кристаллофосфором, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в отличающийся второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и спектр с узкой полосой пропускания, "накачивает" кристаллофосфор, который, в свою очередь, испускает излучение с большей длиной волны, имеющее немного более широкий спектр.

Также следует понимать, что термин "светодиод" не ограничивает физический и/или электрический тип корпуса светодиода. Например, как пояснено выше, светодиод может означать одно светоизлучающее устройство, имеющее несколько матриц, которые выполнены с возможностью, соответственно, испускать различные спектры излучения (например, которые могут управляться по отдельности или нет). Кроме того, светодиод может быть ассоциирован с люминофором, который считается неотъемлемой частью светодиода (например, некоторые типы светодиодов белого света). В общем, термин "светодиод" может означать светодиоды в корпусе, светодиоды без корпуса, светодиоды для поверхностного монтажа, светодиоды для монтажа на плату, светодиоды для T-образных корпусов, светодиоды для корпусов с радиальными выводами, светодиоды для блоков питания, светодиоды, включающие в себя некоторый корпусный и/или оптический элемент (например, светорассеивающую линзу), и т.д.

Следует понимать, что термин "источник света" означает один или более множества источников излучения, включающих в себя, но не только, светодиодные источники света (включающие в себя один или более светодиодов, как задано выше), источники света на основе ламп накаливания (например, обычные лампы накаливания, галогенные лампы), источники света на основе люминесцентных ламп, источники света на основе фосфоресцирующих ламп, источники света на основе разрядных ламп высокой интенсивности (например, натриевую, ртутную и металлогалогенидную лампу), лазеры, другие типы источников света на основе электролюминесцентных ламп, источники света на основе пиролюминесцентных ламп (например, факельные лампы), источники света на основе свечелюминесцентных ламп (например, газовые светильники, дуговые угольные источники излучения), источники света на основе фотолюминесцентных ламп (например, источники света на основе газоразрядных ламп), источники света на основе катодолюминесцентных ламп с использованием электронного насыщения, источники света на основе гальванолюминесцентных ламп, источники света на основе кристаллолюминесцентных ламп, источники света на основе кинелюминесцентных ламп, источники света на основе термолюминесцентных ламп, источники света на основе триболюминесцентных ламп, источники света на основе сонолюминесцентных ламп, источники света на основе радиолюминесцентных ламп и люминесцентные полимеры.

Данный источник света может быть выполнен с возможностью генерировать электромагнитное излучение в рамках видимого спектра, за пределами видимого спектра или в комбинации и того, и другого. Следовательно, термины "свет" и "излучение" используются взаимозаменяемо в данном документе. Дополнительно, источник света может включать в себя в качестве неотъемлемого компонента один или более фильтров (например, цветных светофильтр), линз или других оптических компонентов. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть выполнены для множества вариантов применения, включающих в себя, но не только, индикаторы, дисплеи и/или освещение. "Источник освещения" является источником света, который, в частности, выполнен с возможностью генерировать излучение, имеющее достаточную яркость, чтобы эффективно освещать внутреннее или внешнее пространство. В этом контексте, "достаточная яркость" означает достаточную мощность излучения в видимом спектре, сгенерированную в пространстве или окружающей среде (единица "люменов" зачастую используется для того, чтобы представлять полный световой выход из источника света во всех направлениях, с точки зрения мощности излучения или "светового потока"), чтобы предоставлять окружающее освещение (т.е. свет, который может восприниматься косвенно и который, например, может полностью или частично отражаться от одной или более из множества промежуточных поверхностей перед восприятием).

Термин "осветительная установка" или используется в данном документе для того, чтобы означать реализацию или компоновку одного или более осветительных устройств, в частности форм-фактор, сборку или комплектность. Термин "осветительное устройство" используется в данном документе для того, чтобы означать аппаратную систему, включающую в себя один или более источников света одного или различных типов. Данное осветительное устройство может иметь любое из множества монтажно-сборочных приспособлений для источника(ов) света, компоновок и форм кожуха/корпуса и/или конфигураций электрических и механических соединений. Дополнительно, данное осветительное устройство необязательно может быть ассоциировано (например, включать в себя, быть соединено и/или объединено в одном корпусе) с различными другими компонентами (например, схемами управления), относящимися к работе источника(ов) света. "Светодиодное осветительное устройство" означает осветительное устройство, которое включает в себя один или более светодиодных источников света, как пояснено выше, одиночных или в комбинации с другими несветодиодными источниками света. "Многоканальное" осветительное устройство означает светодиодное или несветодиодное осветительное устройство, которое включает в себя, по меньшей мере, два источника света, выполненные с возможностью, соответственно, генерировать различные спектры излучения, при этом каждый различный спектр источника может означать "канал" многоканального осветительного устройства.

Термин "контроллер" используется в данном документе, в общем, чтобы описывать различные аппаратные системы, связанные с работой одного или более источников света. Контроллер может быть реализован множеством способов (например, c помощью специализированных аппаратных средств), чтобы выполнять различные функции, поясненные в данном документе. "Процессор" является одним примером контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут программироваться с использованием программного обеспечения (например, микрокода), с тем, чтобы выполнять различные функции, поясненные в данном документе. Контроллер может быть реализован с применением или без применения процессора, а также может быть реализован как комбинация специализированных аппаратных средств с тем, чтобы выполнять некоторые функции, и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и ассоциированных схем), чтобы выполнять другие функции. Примеры компонентов контроллеров, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия сущности, включают в себя, но не только, традиционные микропроцессоры, микроконтроллеры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).

В различных реализациях, процессор и/или контроллер могут быть ассоциированы с одним или более носителей хранения данных (в общем упоминаемых в данном документе как "запоминающее устройство", например энергозависимое и энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство, к примеру оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флэш-память на основе универсальной последовательной шины (USB), гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых реализациях, носители хранения данных могут быть кодированы с помощью одной или более программ, которые, когда выполняются на одном или более процессоров и/или контроллеров, осуществляют, по меньшей мере, некоторые из функций, поясненных в данном документе. Различные носители хранения данных могут быть стационарными в процессоре или контроллере или могут быть переносимыми, так что одна или более программ, сохраненных на них, могут быть загружены в процессор или контроллер, чтобы реализовывать различные аспекты настоящего изобретения, поясненные в данном документе. Термины "программа" или "компьютерная программа" используются в данном документе в общем смысле, чтобы означать любой тип машинного кода (например, программного обеспечения или микрокода), который может использоваться для того, чтобы программировать один или более процессоров или контроллеров.

В одной сетевой реализации, одно или более устройств, связанных с сетью, могут выступать в качестве контроллера для одного или более других устройств, связанных с сетью (например, во взаимосвязи ведущего устройства/ведомого устройства). В другой реализации, сетевое окружение может включать в себя один или более выделенных контроллеров, которые выполнены с возможностью управлять одним или более устройств, связанных с сетью. В общем, несколько устройств, связанные с сетью, могут иметь доступ к данным, которые присутствуют в среде или средах связи; тем не менее, данное устройство может быть "адресуемым" в том, что оно выполнено с возможностью избирательно обмениваться данными (т.е. принимать данные из и/или передавать данные) с сетью, например, на основе одного или более конкретных идентификаторов (например, "адресов"), назначаемых ему.

Термин "сеть" при использовании в данном документе означает любое соединение двух или более устройств (включающих в себя контроллеры или процессоры), которое упрощает транспортировку информации (например, для управления устройством, хранения данных, обмена данными и т.д.) между любыми двумя или более устройств и/или между несколькими устройствами, соединенными с сетью. Следует легко принимать во внимание, что различные реализации сетей, подходящих для соединения нескольких устройств, могут включать в себя любые из множества топологий сети и использовать любые из множества протоколов связи. Дополнительно, в различных сетях согласно настоящему раскрытию сущности, любое соединение между двумя устройствами может представлять выделенное соединение между двумя системами или, альтернативно, невыделенное соединение. В дополнение к переносу информации, предназначенной для этих двух устройств, такое невыделенное соединение может переносить информацию, не обязательно предназначенную для любого из этих двух устройств (например, открытое сетевое соединение). Кроме того, следует легко принимать во внимание, что различные сети устройств, как пояснено в данном документе, могут использовать одну или более беспроводных, проводных/кабельных и/или волоконно-оптических линий связи для того, чтобы упрощать транспортировку информации по всей сети.

Следует принимать во внимание, что все комбинации вышеприведенных принципов и дополнительных принципов, подробнее поясненных ниже (если такие принципы не являются взаимно несогласованными), считаются частью изобретательского предмета изобретения, раскрытого в данном документе. В частности, все комбинации заявленного предмета изобретения, указанного в конце этого раскрытия сущности, считаются частью изобретательского предмета изобретения, раскрытого в данном документе. Также следует принимать во внимание, что термины, явно используемые в данном документе, которые также могут появляться в любом раскрытии сущности, включенном по ссылке, должны соответствовать значению, наиболее согласующемуся с конкретными принципами, раскрытыми в данном документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах аналогичные ссылки с номером, в общем, ссылаются на идентичные или аналогичные части в различных представлениях. Кроме того, чертежи необязательно начерчены в масштабе, вместо этого акцент делается на понятности иллюстрирования принципов изобретения.

Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей систему освещения с регулируемой яркостью, включающую в себя твердотельную осветительную установку и фазовый детектор согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 2 является принципиальной схемой, показывающей систему регулирования яркости, включающую в себя схему определения фаз согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 3A-3C показывают примерные формы сигналов и соответствующие цифровые импульсы регулятора яркости согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс определения фазового угла регулятора яркости согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 5 показывает примерные формы сигналов и соответствующие цифровые импульсы твердотельной осветительной установки с и без регулятора яркости согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс определения присутствия регулятора яркости согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 7 является принципиальной схемой, показывающей систему регулирования яркости, включающую в себя твердотельную осветительную установку и схему определения фаз согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 8A показывает примерные формы сигналов регулятора яркости, имеющего уровень настройки выше порогового значения определения согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 8B показывает примерные формы сигналов регулятора яркости, имеющего уровень настройки ниже порогового значения определения согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс определения входного напряжения сети с использованием определенного фазового угла регулятора яркости согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 10 является блок-схемой, показывающей систему освещения, включающую в себя твердотельную осветительную установку и контроллер входного напряжения согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 11 является блок-схемой контроллера для контроллера входного напряжения согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс управления мощностью в твердотельную осветительную установку согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс определения значения напряжения сигнала входного напряжения сети согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс определения пиков формы сигнала входного напряжения сети согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс определения наклонов формы сигнала входного напряжения сети согласно характерному варианту осуществления.

Фиг. 16A и 16B являются примерными траекториями форм сигналов входного напряжения сети без регулирования яркости и регулирования яркости.

Фиг. 17 является графиком, показывающим примерные наклоны, соответствующие формам сигналов входного напряжения сети без регулирования яркости и регулирования яркости.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последующем подробном описании, для целей пояснения, а не ограничения, характерные варианты осуществления, раскрывающие конкретные подробности, изложены для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящих идей. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что в соответствии с преимуществом настоящего раскрытия сущности другие варианты осуществления согласно настоящим идеям, которые отступают от конкретных подробностей, раскрытых в данном документе, остаются в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, описания известных аппаратных систем и способов могут опускаться с тем, чтобы не затруднять понимание описания характерных вариантов осуществления. Такие способы и аппаратные системы, безусловно, находятся в пределах объема настоящих идей.

Заявители выяснили, что имеется преимущество в том, чтобы предоставлять схему, допускающую определение уровня регулирования яркости (фазового угла регулятора яркости), при котором регулятор яркости задается для твердотельной осветительной установки. Заявители также выяснили, что имеется преимущество в том, чтобы предоставлять схему, допускающую обнаружение присутствия (или отсутствия) регулятора яркости для твердотельной осветительной установки.

Помимо этого, заявители выяснили, что имеется преимущество в том, чтобы универсально предоставлять мощность для твердотельных осветительных установок с использованием различных специальных входных напряжений сети, к примеру 100 VAC, 120 VAC, 208 VAC, 230 VAC и 277 VAC, и что имеется преимущество в том, чтобы точно определять значение входного напряжения сети, когда настройка регулятора яркости выше порогового значения определения или фазового угла.

Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей систему освещения с регулируемой яркостью, включающую в себя твердотельную осветительную установку и детектор фазовых углов согласно характерному варианту осуществления.

Ссылаясь на фиг. 1, система 100 освещения с регулируемой яркостью включает в себя регулятор 104 яркости и схему 105 выпрямления, которые предоставляют выпрямленное напряжение Urect (регулирования яркости) из сети 101 питающего напряжения. Сеть 101 питающего напряжения может предоставлять различные невыпрямленные входные напряжения сети, к примеру 100 VAC, 120 VAC, 230 VAC и 277 VAC, согласно различным реализациям. Регулятор 104 яркости является регулятором яркости со срезанием фазы, например, который предоставляет возможность регулирования яркости посредством срезания передних фронтов (регулятором яркости переднего фронта) или задних фронтов (регулятором яркости на основе заднего фронта сигнала) форм сигнала напряжения из сети 101 питающего напряжения в ответ на вертикальную операцию с ползунком 104a. В общем, абсолютная величина выпрямленного напряжения Urect является пропорциональной фазовому углу, заданному посредством регулятора 104 яркости, так что более низкий фазовый угол приводит к более низкому выпрямленному напряжению Urect. В проиллюстрированном примере, можно предположить, что ползунок перемещается вниз, чтобы понижать фазовый угол, уменьшая количество света, выводимого посредством твердотельной осветительной нагрузки 140, и перемещается вверх, чтобы увеличивать фазовый угол, увеличивая количество света, выводимого посредством твердотельной осветительной нагрузки 140.

Система 100 освещения с регулируемой яркостью дополнительно включает в себя детектор 110 фазовых углов и преобразователь 120 мощности. В общем, детектор 110 фазовых углов определяет фазовый угол регулятора 104 яркости на основе выпрямленного напряжения Urect. В различных вариантах осуществления, детектор 110 фазовых углов может выводить сигнал управления мощностью, например, через линию 129 управления, в преобразователь 120 мощности в степени, в которой детектор 110 фазовых углов выполнен с возможностью управлять работой преобразователя 120 мощности. Сигнал управления мощностью может быть сигналом импульсно-кодовой модуляции (PCM) или другим цифровым сигналом, например, и может чередоваться между высокими логическими уровнями и низкими логическими уровнями в соответствии с рабочим циклом, определенным посредством детектора 110 фазовых углов на основе определенного фазового угла. Рабочий цикл может варьироваться приблизительно от 100 процентов (например, непрерывно на высоком логическом уровне) приблизительно до нуля процентов (например, непрерывно на низком логическом уровне) и включает в себя любое процентное отношение в промежутке, например, чтобы регулировать надлежащим образом настройку мощности преобразователя 120 мощности, чтобы управлять уровнем света, излучаемого посредством твердотельной осветительной нагрузки 140.

В различных вариантах осуществления, преобразователь 120 мощности принимает выпрямленное напряжение Urect из схемы 105 выпрямления и выводит соответствующее постоянное напряжение для питания твердотельной осветительной нагрузки 140. Преобразователь 120 мощности преобразует между выпрямленным напряжением Urect и постоянным напряжением, на основе, по меньшей мере, абсолютной величины напряжения, выводимого из регулятора 104 яркости через схему 105 выпрямления, например, заданный посредством операции с ползунком 104a. Постоянное напряжение, выводимое посредством преобразователя 120 мощности, тем самым отражает фазовый угол регулятора яркости (т.е. уровень регулирования яркости), применяемый посредством регулятора 104 яркости.

Фиг. 2 является принципиальной схемой, показывающей систему регулирования яркости, включающую в себя схему определения фазовых углов регулятора яркости согласно характерному варианту осуществления. Общие компоненты по фиг. 2 являются аналогичными компонентам по фиг. 1, хотя дополнительные подробности предоставляются относительно различных характерных компонентов в соответствии с иллюстративной конфигурацией. Конечно, другие конфигурации могут быть реализованы без отступления от объема настоящих идей.

Ссылаясь на фиг. 2, система 200 регулирования яркости включает в себя схему 205 выпрямления и схему 210 определения фазовых углов регулятора яркости (пунктирный прямоугольник). Как пояснено выше относительно схемы 105 выпрямления, схема 205 выпрямления подключается к регулятору яркости (не показан), указанному посредством нейтрального входа и входа под напряжением регулирования яркости, чтобы принимать невыпрямленное напряжение (регулирования яркости) из сети питающего напряжения (не показана). В проиллюстрированной конфигурации, схема 205 выпрямления включает в себя четыре диода D201-D204, подключенные между узлом N2 выпрямленного напряжения и землей. Узел N2 выпрямленного напряжения принимает выпрямленное напряжение Urect (регулирования яркости) и подключается к земле через конденсатор C215 входной фильтрации, подключенный параллельно со схемой 205 выпрямления.

Детектор 210 фазовых углов определяет фазовый угол регулятора яркости (уровень регулирования яркости) на основе выпрямленного напряжения Urect и, в различных вариантах осуществления, может выводить сигнал управления мощностью из PWM-выхода 219, например, в преобразователь мощности, чтобы управлять работой светодиодной нагрузки, поясненной ниже со ссылкой на фиг. 7. Это дает возможность детектору 210 фазовых углов избирательно регулировать величину мощности, доставляемой из входной электросети в светодиодную нагрузку, на основе определенного фазового угла.

В проиллюстрированном характерном варианте осуществления схема 210 определения фазовых углов включает в себя микроконтроллер 215, который использует формы сигналов выпрямленного напряжения Urect, чтобы определять фазовый угол регулятора яркости. Микроконтроллер 215 включает в себя цифровой вход 218, подключенный между первым диодом D211 и вторым диодом D212. Первый диод D211 имеет анод, подключенный к цифровому входу 218, и катод, подключенный к источнику Vcc напряжения, а второй диод 112 имеет анод, подключенный к земле, и катод, подключенный к цифровому входу 218. Микроконтроллер 215 также включает в себя цифровой выход, к примеру PWM-выход 219.

В различных вариантах осуществления, микроконтроллером 215 может быть процессор PIC12F683, предлагаемый компанией Microchip Technology, Inc., наприм