Способ и устройство для увеличения диапазона регулирования освещенности твердотельных осветительных приборов

Способ и устройство для увеличения диапазона регулирования освещенности твердотельных осветительных приборов

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится, в основном, к твердотельным осветительным приборам. В частности, различные описываемые здесь способы и устройства изобретения относятся к избирательному увеличению диапазонов регулирования освещенности твердотельных осветительных приборов с помощью сигналов регулирования мощности, вычисляемых на основе определения фазового угла регулятора освещенности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Технология цифрового или твердотельного освещения, т.е., освещение, основанное на полупроводниковых источниках света, таких как светодиоды (СИД), представляет конкурентную альтернативу традиционным люминесцентным лампам, газоразрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. К функциональным достоинствам и преимуществам светодиодов относятся эффективное преобразование энергии и оптическая эффективность, долговечность, низкая стоимость эксплуатации и многие другие. Последние достижения технологии светодиодов дали эффективные и надежные широкодиапазонные источники света, которые позволяют реализовать множество световых эффектов в различных сферах применения. Некоторые из приборов, в которых реализованы эти источники, включают в себя осветительный модуль, содержащий один или более светодиодов, способных формировать различные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для независимого управления выходными сигналами светодиодов с целью генерирования множества цветов и световых эффектов изменения цвета, например, как подробно описано в Патентах США № 6016038 и 6211626, включенных в настоящий документ в виде ссылки на них. Технология светодиодов включает в себя запитываемые сетевым напряжением осветительные приборы белого света, например, серии ESSENTIALWHITE, поставляемые компанией Philips Color Kinetics. Эти приборы могут иметь регулирование освещенности с помощью технологии регулятора освещенности по заднему фронту, такого как регуляторы освещенности сверхнизкого напряжения (СНН) для сетевых напряжений 120 В переменного тока.

Регуляторы освещенности используются во многих областях применения осветительных приборов. Традиционные регуляторы освещенности хорошо работают с лампами накаливания (обычными и галогенными). Однако проблемы возникают с другими типами электронных ламп, включая компактную люминесцентную лампу (КЛЛ), низковольтные галогенные лампы с использованием электрических трансформаторов и лампы твердотельного освещения (ТТО), такие как светодиоды (СИД) и органические светодиоды (ОСИД). Регулирование освещенности в низковольтных галогенных лампах с использованием электрических трансформаторов, в частности, может осуществляться с помощью специальных регуляторов освещенности, таких как регуляторы освещенности СНН или резистивно-емкостные (RC) регуляторы освещенности, которые удовлетворительно работают с нагрузками, которые на входе имеют цепь коррекции коэффициента мощности (PFC).

Традиционные регуляторы освещенности отсекают часть каждой формы импульса сигнала сетевого напряжения и пропускают оставшуюся часть формы импульса в осветительный прибор. Регулятор освещенности по переднему фронту или с отсечкой фазы по переднему фронту отсекает передний фронт формы импульса сигнала напряжения. Регулятор освещенности по заднему фронту или с отсечкой фазы по заднему фронту отсекает задний фронт формы импульса сигнала напряжения. Электронные нагрузки, такие как формирователи питания светодиода, обычно лучше работают с регуляторами освещенности по заднему фронту.

Устройства с нитями накаливания и прочие традиционные резистивные осветительные устройства естественным образом безошибочно реагируют на отсеченное синусоидальное колебание, формируемое, регулятором освещенности с отсечкой фазы. В отличие от них, светодиодные и прочие твердотельные осветительные нагрузки при установке на такие регуляторы освещенности с отсечкой фазы могут приводить к ряду проблем, таких как пропадание нижней части, ложное срабатывание симистора, проблемы минимальной нагрузки, мерцание верхней части и большие скачки светоотдачи. Кроме того, минимальная светоотдача твердотельной осветительной нагрузки при наименьшей установке регулятора освещенности относительно высока. Например, светоотдача светодиода при низкой установке регулятора освещенности может составлять 15-30 процентов от светоотдачи при максимальной установке, что может оказаться нежелательно высокой светоотдачей при низкой установке. Проблема высокой светоотдачи дополнительно обостряется тем, что спектральная характеристика человеческого глаза очень чувствительна при низких уровнях освещенности, из-за чего светоотдача кажется еще выше. Таким образом, существует потребность в уменьшении светоотдачи в твердотельной осветительной нагрузке при низкой установке соответствующего регулятора освещенности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее описание относится к способам и устройствам изобретения для уменьшения светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки при низких установках фазового угла или уровня регулирования освещенности регулятора освещенности. Как правило, в одном аспекте система для управления уровнем светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки включает в себя детектор фазовых углов и преобразователь питания. Детектор фазовых углов выполнен с возможностью измерения фазового угла регулятора освещенности на основе выпрямленного напряжения с регулятора освещенности и определения сигнала управления мощностью на основе сравнения измеренного фазового угла с заданным первым порогом. Преобразователь питания выполнен с возможностью подачи выходного напряжения в твердотельную осветительную нагрузку. Преобразователь питания работает в режиме без обратной связи на основе выпрямленного напряжения с регулятора освещенности, когда измеренный фазовый угол больше первого порога, и работает в режиме с обратной связью на основе выпрямленного напряжения с регулятора освещенности и определенного сигнала управления мощностью с детектора фазовых углов, когда измеренный фазовый угол меньше первого порога.

В другом аспекте способом дросселирования мощности осуществляется управление светоотдачей твердотельной осветительной нагрузки с помощью преобразователя питания, соединенного с регулятором освещенности. Данный способ включает в себя измерение фазового угла регулятора освещенности, соответствующего уровню регулирования освещенности, задаваемому в регуляторе освещенности; при измеренном фазовом угле, большем первого порога регулирования освещенности - генерирование сигнала управления мощностью, имеющего первую фиксированную установку мощности, и модулирование уровня светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки на основе величины выходного напряжения регулятора освещенности; и при измеренном фазовом угле, меньшем первого порога регулирования освещенности - генерирование сигнала управления мощностью, имеющего установку мощности, определяемую как функция измеренного фазового угла, и модулирование уровня светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки на основе величины выходного напряжения регулятора освещенности и определенной установки мощности.

В другом аспекте устройство содержит светодиодную нагрузку, схему измерения фазового угла и преобразователь питания. СИД нагрузка имеет светоотдачу, соответствующую фазовому углу регулятора освещенности. Схема измерения фазового угла выполнена с возможностью измерения фазового угла регулятора освещенности и выдачи сигнала управления мощностью сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с выхода ШИМ, причем сигнал управления мощностью с ШИМ имеет рабочий цикл, определяемый на основе измеренного фазового угла регулятора освещенности. Преобразователь питания выполнен с возможностью приема выпрямленного напряжения с регулятора освещенности и сигнала управления мощностью с ШИМ со схемы измерения фазового угла и подачи выходного напряжения в светодиодную нагрузку. Схема измерения фазового угла задает рабочий цикл сигнала управления мощностью с ШИМ с фиксированным высоким процентом, когда измеренный фазовый угол превышает высокий порог, обеспечивая определение преобразователем питания выходного напряжения на основе величины выпрямленного напряжения. Схема измерения фазового угла задает рабочий цикл сигнала управления мощностью с ШИМ с переменным процентом, вычисляемым в виде заданной функции измеренного фазового угла, когда измеренный фазовый угол меньше высокого порога, обеспечивая определение преобразователем питания выходного напряжения на основе сигнала управления мощностью с ШИМ в дополнение к величине выпрямленного напряжения.

Используемый здесь в целях настоящего изобретения термин СИД (светодиод) следует считать включающим в себя электролюминесцентный диод или иной тип системы на основе инжекции заряда/перехода, способной генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. При этом термин СИД включает в себя, помимо прочего, различные полупроводниковые структуры, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светодиоды (ОСИД), электролюминесцентные ленты и т.д. В частности, термин СИД относится к светодиодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светодиоды), которые могут быть выполнены с возможностью генерирования излучения в одной или более областей спектра - инфракрасной, ультрафиолетовой и различных участков спектра видимого излучения (как правило, включающего в себя длины волн излучения от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). К некоторым примерам светодиодов относятся, помимо прочего, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, янтарно-желтых светодиодов, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (дополнительно рассматриваемых ниже). Следует также понимать, что светодиоды могут быть выполнены с возможностью или управляться с целью генерирования излучения, имеющего различные полосы пропускания (например, полную ширину на половине максимума или FWHM) для данного спектра и множество доминирующих длин волн в пределах общей классификации цветопередачи.

Например, одна реализация светодиода, выполненного с возможностью генерирования практически белый свет (например, светодиодный осветительный прибор белого света) может включать в себя ряд кристаллов, соответственно, излучающих различные спектры электролюминесценции, которые смешиваются друг с другом с образованием практически белого света. В другой реализации светодиодный осветительный прибор белого света может быть связан с кристаллическим люминофором, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в другой второй спектр. В другом примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину импульса и спектр с узкой полосой пропускания, «накачивает» кристаллический люминофор, который, в свою очередь, испускает излучение с большей длиной импульса, имеющее несколько более широкий спектр.

Следует также понимать, что термин СИД не ограничивает тип физической и/или электрической компоновки светодиода. Например, как указано выше, светодиод может относиться к одному светоизлучающему устройству, имеющему множество кристаллов, которые выполнены с возможностью соответствующего испускания различных спектров излучения (например, которые могут или не могут управляться индивидуально). Кроме того, светодиод может быть связан с люминофором, который считается неотъемлемой частью светодиода (например, некоторых типов светодиодов белого свечения). Как правило, термин СИД может относиться к корпусированным светодиодам, некорпусированным светодиодам, светодиодам с поверхностным монтажом, светодиодам с бескорпусным монтажом кристаллов на печатной плате, светодиодам с монтажом в Т-образном корпусе, светодиодам с монтажом в звездчатом корпусе, светодиодам с монтажом в мощном корпусе, светодиодам, имеющим некоторые типы оболочек и/или оптический элемент (например, светорассеивающую линзу) и т.д.

Термин «источник света» следует считать относящимся к любому одному или более из множества источников излучения, включая, помимо прочего, светодиодные источники (содержащие один или более светодиодов, как описано выше), источники света с нитью накала (например, лампы накаливания, галогенные лампы), люминесцентные источники, фосфоресцирующие источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, натриевые, ртутные и металлогалоидные лампы), лазеры, иные типы электролюминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, пламя), газолюминесцентные источники (например, калильные сетки, источники излучения с угольной дугой), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катодолюминесцентные источники с использованием электронного насыщения, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

Заданный источник света может быть выполнен с возможностью генерирования излучения в пределах видимой области спектра, за пределами видимой области спектра, либо в обеих указанных областях. Поэтому термины «свет» и «излучение» используются здесь как синонимы. Кроме того, источник света может включать в себя в качестве неотъемлемого компонента один или более фильтров (например, цветных светофильтров), линз или иных оптических компонентов. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть выполнены с возможностью использования в различных областях применения, включая, помимо прочего, индикацию, отображение и/или освещение. «Источник освещения» представляет собой источник света, который специально выполнен с возможностью генерирования излучения, имеющего достаточную интенсивность для эффективного освещения внутреннего или внешнего пространства. В данном случае «достаточная интенсивность» относится к достаточной мощности излучения в видимой области спектра, генерируемой в условиях космического пространства (единица «люмен» часто используется для представления общей светоотдачи источника света во всех направлениях в значениях мощности излучения или «светового потока») для создания освещения окружающего пространства (например, света, который может восприниматься косвенно и который может, например, отражаться от одной или более из множества промежуточных поверхностей перед восприятием полностью или частично).

Термин «осветительный прибор» используется здесь для ссылки на реализацию или размещение одного или более осветительных установок в конкретном форм-факторе, узле или корпусе. Термин «осветительная установка» используется здесь для ссылки на устройство, содержащее один или более источников света одного и того же или различных типов. Заданная осветительная установка может иметь любое из множества установочных устройств для источника (источников) света, конфигураций и форм кожуха/корпуса и/или конфигураций электрических и механических соединений. Кроме того, заданная осветительная установка может быть факультативно связанной (например, включать в себя, быть соединенной и/или скомпонованной вместе) с различными иными компонентами (например, управляющей схемой) в отношении действия источника (источников) света. «Светодиодная осветительная установка» относится к осветительной установке, которая включает в себя один или более светодиодных источников света, как указано выше, отдельно или в совокупности с иными несветодиодными источниками света. «Многоканальная» осветительная установка относится к светодиодной или несветодиодной осветительной установке, которая включает в себя, по меньшей мере, два источника света, выполненных с возможностью соответствующего генерирования различных спектров излучения, причем спектр каждого иного источника света может называться «каналом» многоканальной осветительной установки.

Термин «контроллер» используется здесь, как правило, для описания различных устройств, относящихся к действию одного или более источников света. Контроллер может быть реализован различными способами (например, с использованием специализированных аппаратных средств) для выполнения различных функций, рассмотренных в данном описании. «Процессор» представляет собой один пример контроллера, в котором используется один или более микропроцессоров, которые могут программироваться с помощью программного обеспечения (например, микропрограммы) для выполнения различных функций, рассмотренных в данном описании. Контроллер может быть реализован с использованием или без использования процессора и также может быть реализован в виде совокупности специализированных аппаратных средств для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и соответствующей схемы) для выполнения других функций. К примерам компонентов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, относятся, помимо прочего, универсальные микропроцессоры, микроконтроллеры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).

В различных реализациях процессор и/или контроллер может быть связан с одним или более накопителей данных (как правило, называемых здесь «запоминающим устройством», например, энергозависимое и энергонезависимое запоминающее устройство компьютера, такое как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), накопитель с интерфейсом универсальной последовательной шины (USB), гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых реализациях накопитель данных может кодироваться с использованием одной или более программ, которые при исполнении в одном или более процессоров и/или контроллеров выполняют, по меньшей мере, некоторые из описываемых здесь функций. Различные накопители данных могут быть закреплены в процессоре или контроллере или могут быть переносимыми, поэтому одна или более хранящихся на них программ могут быть загружены в процессор или контроллер с тем, чтобы реализовать различные аспекты настоящего изобретения, рассматриваемые в настоящем описании. Термины «программа» или «компьютерная программа» используются здесь в общем смысле для ссылки на любой тип компьютерного кода (например, программное обеспечение или микропрограмму), который может использоваться для программирования одного или более процессоров или контроллеров.

В одной сетевой реализации одно или более устройств, связанных с сетью, могут служить в качестве контроллера для одного или более других устройств, связанных с сетью (например, при отношениях типа «главный-подчиненный»). В другой реализации сетевая среда может включать в себя один или более специализированных контроллеров, которые выполнены с возможностью управления одним или более устройств, связанных с сетью. Как правило, каждое из множества устройств, связанных с сетью, может иметь доступ к данным, имеющимся на среде или средах передачи данных; однако заданное устройство может быть «адресуемым» в том смысле, что оно выполняется с возможностью избирательного обмена данными с сетью (т.е., приема данных из сети и/или передачи данных в сеть) на основе, например, одного или более назначенных ему специальных идентификаторов (например, «адресов»).

Следует понимать, что все совокупности вышеизложенных концепций и дополнительных концепций, подробнее описываемых ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречащими), рассматриваются как часть описываемого здесь объекта изобретения. В частности, все совокупности заявляемого объекта изобретения, представленные в конце данного описания, рассматриваются как часть описываемого здесь объекта изобретения. Следует также понимать, что однозначно используемая здесь терминология, которая также может оказаться в любом описании, включенном в настоящий документ в виде ссылки на него, должна соответствовать значению, наиболее согласующемуся с конкретными описываемыми здесь концепциями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На различных видах чертежей одинаковые номера позиций, как правило, всюду относятся к одинаковым или подобным деталям. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого особое внимание уделяется иллюстрированию принципов изобретения.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему, на которой показана осветительная система с регулируемой освещенностью, содержащая твердотельный осветительный прибор и фазовый детектор в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему, на которой показана система управления регулированием освещенности, содержащая твердотельный осветительный прибор и схему измерения фазы в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг. 3 представляет собой график, на которым показаны значения сигнала управления мощностью по отношению к фазовому углу регулятора освещенности в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг. 4 представляет собой структурную схему, на которой показан процесс задания сигнала управления мощностью для управления выходной мощностью преобразователя питания в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг. 5 представляет собой структурную схему, на которой показан процесс подачи выходной мощности преобразователя питания в соответствии с характерным вариантом осуществления.

На фиг. 6А-6С показаны примеры формы импульса и соответствующие цифровые импульсы регулятора освещенности в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг. 7 представляет собой структурную схему, на которой показан процесс измерения фазового угла регулятора освещенности в соответствии с характерным вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В приведенном ниже подробном описании в целях объяснения, а не ограничения, характерные варианты осуществления, описывающие отдельные подробности, излагаются с целью обеспечения полного понимания настоящих вариантов осуществления. Тем не менее специалисту, получившему эффект от настоящего изобретения, очевидно, что другие варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, описания известных устройств и способов можно пропустить с тем, чтобы они не мешали описанию характерных вариантов осуществления. Такие способы и устройства, несомненно, находятся в пределах объема настоящего изобретения.

Заявители признают и понимают, что было бы полезно создать устройство и способ для понижения минимального выходного уровня освещенности, которого в иных случаях можно было бы достичь с помощью электронного трансформатора с твердотельной осветительной нагрузкой, подключенной к регулятору освещенности с отсечкой фазы.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему, на которой показана осветительная система с регулируемой освещенностью, содержащая твердотельный осветительный прибор и детектор фазового угла в соответствии с характерным вариантом осуществления. В соответствии с фиг. 1, осветительная система с регулируемой освещенностью 100 содержит регулятор освещенности 104 и схему выпрямления 105, которая подает (отрегулированное) выпрямленное напряжение Urect с питающей сети 101. Питающая сеть 101 может обеспечивать различные невыпрямленные входные напряжения сети переменного тока, такие как 100 В переменного тока, 120 В переменного тока, 230 В переменного тока и 277 В переменного тока в соответствии с различными реализациями. Регулятор освещенности 104 представляет собой регулятор освещенности с отсечкой фазы, который, например, обеспечивает возможности регулирования освещенности путем отсечки передних фронтов (регулятор освещенности по переднему фронту) или задних фронтов (регулятор освещенности по заднему фронту) форм импульса сигнала напряжения от сетевого напряжения 101 в ответ на вертикальное перемещение его ползунка 104а. Как правило, величина выпрямленного напряжения Urect пропорциональна уровню регулирования освещенности, задаваемому регулятором освещенности 104, поэтому меньший фазовый угол или уровень регулирования освещенности приводит к меньшему выпрямленному напряжению Urect. В изображенном примере можно исходить из того, что ползунок перемещается вниз для понижения фазового угла, уменьшая величину светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки 130, и перемещается вверх для повышения фазового угла, увеличивая величину светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки 130.

Осветительная система с регулируемой освещенностью 100 дополнительно содержит детектор фазовых углов 110 и преобразователь питания 120. Как правило, детектор фазовых углов 110 измеряет фазовый угол регулятора освещенности 104 на основе выпрямленного напряжения Urect и выдает сигнал управления мощностью по управляющей шине 129 в преобразователь питания 120. Сигнал управления мощностью может быть, например, сигналом с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) или иным цифровым сигналом и может периодически изменяться между высоким и низким уровнями в соответствии с рабочим циклом, определяемым детектором фазовых углов 110 на основе измеренного фазового угла. Рабочий цикл может варьироваться приблизительно от 100 процентов (например, постоянно находиться на высоком уровне) приблизительно до нуля процентов (например, постоянно находиться на низком уровне) и включает в себя любую процентную долю между указанными значениями с целью надлежащего регулирования установки мощности преобразователя питания 120 для управления уровнем света, испускаемого твердотельной осветительной нагрузкой 130, как описывается ниже. Например, рабочий цикл 70 процентов означает, что прямоугольный импульс сигнала управления мощностью находится на высоком уровне для 70 процентов периода импульса и на низком уровне для 30 процентов периода импульса.

В различных вариантах осуществления преобразователь питания 120 принимает выпрямленное напряжение Urect со схемы выпрямления 105 и выдает соответствующее напряжение постоянного тока для питания твердотельной осветительной нагрузки 130. Преобразователь питания 120 преобразует выпрямленное напряжение Urect в другое напряжение постоянного тока на основе, по меньшей мере, двух переменных: (1) величины выходного напряжения с регулятора освещенности 104 через схему выпрямления 105, например, задаваемую посредством перемещения ползунка 104а, и (2) значения установки мощности сигнала управления мощностью, генерируемого и выдаваемого детектором фазовых углов 110 по управляющей шине 129, например, устанавливаемого в соответствии с заданной функцией или алгоритмом управления, описываемым ниже. При этом напряжение постоянного тока, выдаваемое преобразователем питания 120, отражает фазовый угол регулятора освещенности (т.е., уровень регулирования освещенности), применяемый регулятором освещенности 104, даже при низких уровнях регулирования освещенности, ниже которых традиционная система с регулированием освещенности больше не обеспечивает дополнительное уменьшение светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки 130. Функция преобразования выпрямленного напряжения Urect в напряжение постоянного тока может также зависеть от дополнительных факторов, таких как свойства преобразователя питания 120, тип и конфигурация твердотельной осветительной нагрузки 130 и прочих требований по применению и конструкции различных реализаций, как будет очевидно специалистам в данной области техники.

В различных вариантах осуществления осветительная система с регулируемой освещенностью 100 обеспечивает избирательное дросселирование с обратной связью твердотельной осветительной нагрузки 130. Иными словами, преобразователь питания 120 избирательно действует в режиме с обратной связью или режиме без обратной связи в зависимости от фазового угла регулятора освещенности, измеренного фазовым детектором 110. В режиме без обратной связи детектор фазовых углов 110 задает сигналу управления мощностью постоянную или фиксированную установку, которая фиксирует рабочую точку преобразователя питания 120. Поэтому преобразователь питания 120 преобразует выпрямленное напряжение Urect в напряжение постоянного тока на основе только величины выпрямленного напряжения Urect, передающего заданную величину мощности из питающей сети 101 в твердотельную осветительную нагрузку 130. В режиме с обратной связью детектор фазовых углов 110 вычисляет переменную установку мощности сигнала управления мощностью, которая динамически регулирует рабочую точку преобразователя питания 120. Поэтому преобразователь питания 120 преобразует выпрямленное напряжение Urect в напряжение постоянного тока на основе установки мощности сигнала управления мощностью, а также величины выпрямленного напряжения Urect.

Осветительная система с регулируемой освещенностью 100 может быть выполнена с возможностью обеспечения диапазона в режиме с обратной связью между высшим и низшим диапазонами в режиме без обратной связи преобразователя питания 120. Как подробно рассматривается ниже со ссылкой на фиг. 3, детектор фазовых углов 110 может задавать сигналу управления мощностью установку высокой фиксированной мощности, когда измеренный фазовый угол выше заданного первого порога, установку низкой фиксированной мощности, когда измеренный фазовый угол ниже заданного второго порога, и расчетную переменную установку мощности, когда измеренный фазовый угол находится между первым порогом и вторым порогом. Например, когда детектор фазовых углов 110 измеряет фазовый угол выше первого порога (например, первый низкий уровень регулирования освещенности), он задает сигналу управления мощностью высокий рабочий цикл (например, 100 процентов), а преобразователь питания 120 устанавливает свою выходную мощность исходя только из изменений величины выпрямленного напряжения Urect. Аналогичным образом, когда детектор фазовых углов 110 измеряет фазовый угол ниже второго порога (например, второй низкий уровень регулирования освещенности или нулевая светоотдача), он задает сигналу управления мощностью низкий рабочий цикл (например, ноль процентов), а преобразователь питания 120 вновь устанавливает свою выходную мощность исходя только из изменений величины выпрямленного напряжения Urect. Когда детектор фазовых углов 110 измеряет фазовый угол ниже первого порога и выше второго порога, он динамически вычисляет рабочий цикл сигнала управления мощностью для отражения измеренного фазового угла, а преобразователь питания 120 устанавливает свою выходную мощность исходя из расчетного рабочего цикла и изменений величины выпрямленного напряжения Urect. В соответствии с этим, светоотдача твердотельной осветительной нагрузки 130 продолжает ослабляться даже при низких уровнях регулирования освещенности, например, ниже первого порога, что в иных случаях не имело бы никакого воздействия на светоотдачу традиционных систем.

Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему, на которой показана система управления регулированием освещенности, содержащая твердотельный осветительный прибор и схему измерения фазового угла в соответствии с характерным вариантом осуществления. Основные компоненты фиг. 2 аналогичны компонентам фиг. 1, хотя в соответствии с иллюстративной конфигурацией представлено больше подробностей в отношении различных характерных компонентов. Разумеется, в пределах объема настоящего изобретения могут быть реализованы и другие конфигурации.

В соответствии с фиг. 2, система управления освещенностью 200 содержит схему выпрямления 205, схему определения фазовых углов 210 регулятора освещенности (заштрихованный прямоугольник), преобразователь питания 220 и светодиодную нагрузку 230. Как указано выше в отношении схемы выпрямления 105, схема выпрямления 205 соединяется с регулятором освещенности (не показан), обозначенным входом регулирования освещенности под напряжением и нейтральным входом регулирования освещенности для приема (отрегулированного) невыпрямленного напряжения из питающей сети (не показана). В изображенной конфигурации схема выпрямления 205 содержит четыре диода D201-D204, подключенных между узлом выпрямленного напряжения N2 и напряжением земли. Узел выпрямленного напряжения N2 принимает (отрегулированное) выпрямленное напряжение Urect и соединен с землей через фильтрующий конденсатор С215, подключенный параллельно схеме выпрямления 205.

Детектор фазовых углов 210 измеряет фазовый угол регулятора освещенности (уровень регулирования освещенности) на основе выпрямленного напряжения Urect и выдает сигнал управления мощностью с выхода ШИМ 219 по управляющей шине 229 в преобразователь питания 220 для управления действием светодиодной нагрузки 230. Это позволяет детектору фазовых углов 210 избирательно регулировать величину мощности, передаваемой из входной сети в светодиодную нагрузку 230 на основе измеренного фазового угла. В изображенном характерном варианте осуществления сигналом управления мощностью является сигнал с ШИМ, имеющий рабочий цикл, определяемый детектором фазовых углов 210 и соответствующий установке мощности, подаваемой в преобразователь питания 220. Кроме того, в изображенном характерном варианте осуществления детектор фазовых углов 210 содержит микроконтроллер 215, который использует формы импульса выпрямленного напряжения Urect для определения фазового угла регулятора освещенности и выдает сигнал управления мощностью с ШИМ через выход ШИМ 219, подробно рассматриваемый ниже.

Преобразователь питания 220 принимает выпрямленное напряжение Urect в узле выпрямленного напряжения N2 и преобразует выпрямленное напряжение Urect в соответствующее напряжение постоянного тока для питания светодиодной нагрузки 230. Преобразователь питания 220 действует избирательно в режиме без обратной связи (или с прямой связью), как описано, например, Lys в Патенте США № 7256554, включенном в настоящий документ в виде ссылки на него, и в режиме с обратной связью в зависимости от сигнала управления мощностью с ШИМ, подаваемого схемой определения фазовых углов 210. В различных вариантах осуществления преобразователем питания 220 может быть, например, L6562, поставляемый компанией ST Microelectronics, хотя могут использоваться и иные типы преобразователей питания или иных трансформаторов и/или процессоров, находящихся в пределах объема настоящего изобретения. Например, преобразователем питания 220 может быть преобразователь с фиксированным временем отключения, коррекцией коэффициента мощности, однокаскадный, инвертирующий вольтодобавочный преобразователь, хотя может использоваться преобразователь любого типа с номинальным управлением без обратной связи.

СИД нагрузка 230 содержит цепочку последовательно соединенных светодиодов, обозначенную соответствующими светодиодами 231 и 232, между выходом преобразователя питания 220 и землей. Управление величиной тока нагрузки через светодиодную нагрузку 230 и, следовательно, величиной света, излучаемого светодиодной нагрузкой 230, осуществляется непосредственно величиной выходной мощности преобразователя питания 220. Управление величиной выходной мощности преобразователя питания 220 осуществляется величиной выпрямленного напряжения Urect и измеренного фазового угла (уровня регулирования освещенности) регулятора освещенности, измеренного схемой определения фазовых углов 210.

Фиг. 3 представляет собой график, на которым показаны значения сигнала управления мощностью по отношению к фазовому углу регулятора освещенности в соответствии с характерным