RU2693844C1 - Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation - Google Patents
Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693844C1 RU2693844C1 RU2018131898A RU2018131898A RU2693844C1 RU 2693844 C1 RU2693844 C1 RU 2693844C1 RU 2018131898 A RU2018131898 A RU 2018131898A RU 2018131898 A RU2018131898 A RU 2018131898A RU 2693844 C1 RU2693844 C1 RU 2693844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- current
- input
- leds
- resistor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
- H05B47/10—Controlling the light source
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к светодиодным осветительным устройствам, предназначенным, преимущественно, для транспортных средств, имеющих электрические цепи постоянного напряжения.The invention relates to LED lighting devices, designed primarily for vehicles having electrical DC voltage circuits.
Известен способ управления уровнем светоотдачи светодиодов, соединенных с источником постоянного напряжения при помощи устройства управления уровнем светоотдачи светодиодов, содержащего положительный и отрицательный входы подачи напряжения питания на устройство и электрическую цепь с резистивным делителем напряжения, соединяющую положительный вход подачи напряжения питания на устройство с «землей», заключающийся в том, что периодически измеряют напряжение на соединенном с «землей» резисторе R1, являющемся нижним плечом вышеупомянутого резистивного делителя напряжения, и в зависимости от результатов этих измерений изменяют уровень светоотдачи светодиодов [патент №2619601, Российская Федерация, МПК Н05В 33/00, Способ управления уровнем светоотдачи светодиодов и устройство для его осуществления / Бухаринов К.И. и др., опубл. 17.05.2017] - прототип.A known method of controlling the light output level of LEDs connected to a constant voltage source using a device controls the light output level of LEDs containing positive and negative inputs of the supply voltage to the device and an electrical circuit with a resistive voltage divider connecting the positive input supply voltage to the device with the "ground" consisting in the fact that periodically measure the voltage on the connected to the "ground" resistor R1, which is the lower arm of the above utogo resistive voltage divider, and depending on the results of these measurements alter light output of LEDs [Patent №2619601, Russian Federation,
Известный способ применяют в устройствах, в которых осуществляется скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения, за счет подключения или отключения резистора нагрузки, установленного в разрыв этой электрической цепи, при помощи переключаемого оператором выключателя. В одном положении выключателя, соответствующем режиму «большого света», положительный вход подачи напряжения питания на устройство соединен с положительным полюсом источника постоянного напряжения напрямую, а в другом положении, соответствующем режиму «малого света», - через резистор нагрузки RH. Поэтому напряжение, замеряемое на резисторе R1 в режиме «большого света», имеет одно значение, а в режиме «малого света» - другое, меньшее значение. Задавая заранее пороговое значение Uпор замеряемого напряжения, осуществляют переключение светодиодов в режим «малого света» при снижении напряжения на резисторе R1 ниже этого порога и переключение в режим «большого света» - при превышении замеряемым напряжением этого порога.The known method is used in devices in which an abrupt change in the resistance of the electrical circuit connects the positive input supply voltage to the device with the positive pole of the DC voltage source by connecting or disconnecting a load resistor installed in the break of this electrical circuit using an operator-switched switch . In one position of the switch corresponding to the “high light” mode, the positive input of supplying power to the device is connected to the positive pole of the dc source directly, and in another position, corresponding to the “low light” mode, via the load resistor R H. Therefore, the voltage measured on the resistor R1 in the "big light" mode has one value, and in the "small light" mode - another, smaller value. Setting in advance the threshold value U of the pores of the measured voltage, switching the LEDs to the "low light" mode when the voltage on the resistor R1 drops below this threshold and switching to the "big light" mode - if the measured voltage exceeds this threshold.
Недостатком известного способа является то, что значение напряжения, замеряемого на резисторе R1, зависит не только от того, подключен или отключен резистор нагрузки Rн, но и от значения входного напряжения Uвх. Вследствие этого, может происходить ошибочное переключение светодиодов из режима «большого света» в режим «малого света» в случае снижения входного напряжения ниже определенного значения Uвxmin, при котором напряжение на резисторе R1 окажется ниже порогового значения Uпор (см. фиг. 1). С другой стороны, при нахождении в режиме «малого света» и скачке входного напряжения выше некоторого значения Uвxmax, напряжение на резисторе R1 окажется выше порогового значения Uпор и произойдет ошибочное переключение из режима «малого света» в режим «большого света». Поэтому известный способ нежелательно использовать в осветительных устройствах, в цепях питания которых возможны значительные колебания напряжения. Это сужает область применения известного способа.The disadvantage of this method is that the voltage value measured at resistor R1 depends not only on whether the load resistor R n is connected or disconnected, but also on the value of the input voltage U in . As a result, the LEDs can be mistakenly switched from the “high light” mode to the “low light” mode if the input voltage drops below a certain value Uxmin , at which the voltage across the resistor R1 is below the threshold U then (see Fig. 1) . On the other hand, when in the “small light” mode and the input voltage jumps above a certain value Uxmax , the voltage across the resistor R1 will be higher than the threshold value U then and an erroneous switch will occur from the “low light” mode to the “big light” mode. Therefore, the known method is undesirable to use in lighting devices, in the power supply circuits of which significant voltage fluctuations are possible. This narrows the scope of application of the known method.
В известном способе уровнем светоотдачи светодиодов управляют путем изменения скважности импульсов тока, подаваемого на светодиоды. В режиме «малого света» ток на светодиоды подают импульсами с заранее заданной скважностью. При низком уровне «малого света» длительность одного импульса может составлять половину и даже менее половины периода тактирования. Поэтому при низкой частоте импульсов может проявляться эффект мерцания света, вредный для человеческого глаза. Вследствие этого, известный способ нежелательно использовать в осветительных устройствах, предназначенных для освещения помещений. Это также сужает область применения известного способа.In the known method, the light output of the LEDs is controlled by changing the duty ratio of the current pulses supplied to the LEDs. In the “low light” mode, current is supplied to the LEDs by pulses with a predetermined duty cycle. With a low level of “small light,” the duration of a single pulse can be half or even less than half the clocking period. Therefore, at a low pulse frequency, the effect of light flickering that is harmful to the human eye may appear. As a consequence, the known method is undesirable to use in lighting devices designed for lighting rooms. This also limits the scope of application of the known method.
В известном способе требуемый уровень светоотдачи светодиодов задают путем подключения или отключения резистора нагрузки Rн, установленного в разрыв электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения. Поэтому известным способом можно реализовать только два уровня светоотдачи светодиодов: «большой свет» и «малый свет». Этот способ не позволяет реализовать другие значения светоотдачи светодиодов, что снижает потребительские свойства способа.In the known method, the required light output level of the LEDs is set by connecting or disconnecting a load resistor R n installed in an open circuit connecting the positive input supply voltage to the device with the positive pole of the constant voltage source. Therefore, in a known manner, it is possible to realize only two levels of light output of the LEDs: “high light” and “low light”. This method does not allow to realize other values of the light output of the LEDs, which reduces consumer properties of the method.
Кроме того, этот способ не может быть использован в устройствах, в которых осуществляется плавное изменение уровня светоотдачи светодиодов за счет плавного изменения сопротивления резистора нагрузки Rн, установленного в разрыв электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения. При использовании известного способа в подобных осветительных устройствах невозможно обеспечить точное соответствие уровня светоотдачи светодиодов значению сопротивления резистора нагрузки Rн, поскольку изменение напряжения на резисторе R1 будет происходить и при неизменном значении сопротивления резистора нагрузки Rн в случае изменения входного напряжения. Поэтому известный способ нежелательно использовать в таких осветительных устройствах. Это сужает область применения известного способа.In addition, this method cannot be used in devices in which a smooth change in the level of light output of LEDs occurs due to a smooth change in the resistance of the load resistor R n installed in an open circuit connecting the positive input supply voltage to the device with the positive pole of the dc source . When using the known method in such lighting devices, it is impossible to ensure that the light output of LEDs matches the resistance of the load resistor R n , because the change in voltage across the resistor R1 will also occur with a constant value of the load resistor R n in case of a change in the input voltage. Therefore, the known method is undesirable to use in such lighting devices. This narrows the scope of application of the known method.
Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ управления уровнем светоотдачи светодиодов, - повышение потребительских свойств и расширение области применения способа.The problem to which the proposed method is aimed to control the level of light emitting diodes is to increase consumer properties and expand the scope of application of the method.
Для решения этой задачи в способе управления уровнем светоотдачи светодиодов, соединенных с источником постоянного напряжения при помощи устройства управления уровнем светоотдачи светодиодов, содержащего положительный и отрицательный входы подачи напряжения питания на устройство и электрическую цепь с резистивным делителем напряжения, соединяющую положительный вход подачи напряжения питания на устройство с «землей», заключающемся в том, что периодически измеряют напряжение на соединенном с «землей» резисторе R1, являющемся нижним плечом вышеупомянутого резистивного делителя напряжения, и в зависимости от результатов этих измерений изменяют уровень светоотдачи светодиодов, согласно изобретения, устройство управления уровнем светоотдачи светодиодов снабжено второй электрической цепью, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с «землей» и содержащей резистор R3, а напряжение на резисторе R1 замеряют при двух различных вариантах подачи тока, а именно: при первом варианте ток подают по вышеупомянутой первой электрической цепи, содержащей резистивный делитель напряжения, а по второй электрической цепи ток не подают, при втором варианте ток подают как по первой, так и по второй электрическим цепям, при этом сравнивают между собой значения напряжений, замеренные на резисторе R1, соответственно, при первом и втором вариантах подачи тока, и в зависимости от результатов этого сравнения изменяют уровень светоотдачи светодиодов путем изменения величины тока, подаваемого на светодиоды.To solve this problem in the method of controlling the light output level of LEDs connected to a DC voltage source using a LED light output level control device containing positive and negative inputs for supplying power to the device and an electrical circuit with a resistive voltage divider connecting the positive input supply voltage to the device with the "ground", which consists in the fact that periodically measure the voltage across the connected to the "ground" resistor R1, which is the lower the shoulder of the above resistive voltage divider, and depending on the results of these measurements change the light output of the LEDs, according to the invention, the light output control device of the LEDs is equipped with a second electrical circuit connecting the positive input of the power supply to the device with the "ground" and containing the resistor R3, and the voltage on the resistor R1 measure with two different ways of applying current, namely: in the first embodiment, the current is supplied through the above-mentioned first electrical circuit, containing a resistive voltage divider, and the second electric circuit does not supply current, in the second embodiment, the current is supplied both in the first and second electrical circuits, while comparing the voltage values measured on the resistor R1, respectively, in the first and second variants supply current, and depending on the results of this comparison change the level of light output of LEDs by changing the amount of current supplied to the LEDs.
При этом первый и второй варианты подачи тока осуществляют поочередно, чередуя их один за другим, а значения напряжений на резисторе R1 сравнивают между собой путем вычисления разности ΔUn между соседними значениями напряжения на резисторе R1, замеренными, соответственно, при первом (
При реализации способа в устройствах, в которых осуществляется скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения, ток на светодиоды подают, руководствуясь следующим правилом: если разность напряжений ΔUn меньше заранее заданного порогового значения ΔUпор, на светодиоды подают номинальный ток, а если разность напряжений ΔUn больше порогового значения ΔUпор, на светодиоды подают ток, величина которого меньше номинального тока на заранее заданную величину.When implementing the method in devices in which an abrupt change in the resistance of the electrical circuit connecting the positive input supply voltage to the device with the positive pole of the constant voltage source, the current to the LEDs is served, following the rule: if the voltage difference ΔU n is less than a predetermined threshold value ΔU then , the rated current is supplied to the LEDs, and if the voltage difference ΔU n is greater than the threshold value ΔU then , the current is supplied to the LEDs oh less than the rated current by a predetermined amount.
А при реализации способа в устройствах, в которых осуществляется плавное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения, ток на светодиоды подают, руководствуясь следующим правилом: если разность напряжений ΔUn равна нулю, на светодиоды подают номинальный ток, а если разность напряжений ΔUn не равна нулю, на светодиоды подают ток, величина которого меньше номинального тока на величину, пропорциональную разности напряжений ΔUn.And when implementing the method in devices in which a smooth change in the resistance of the electrical circuit connecting the positive input supply voltage to the device with the positive pole of the constant voltage source, the current is supplied to the LEDs, following the rule: if the voltage difference ΔU n is zero, the LEDs a rated current is supplied, and if the voltage difference ΔU n is not zero, a current is supplied to the LEDs, the value of which is less than the rated current by an amount proportional to the difference voltage ΔU n .
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении независимости способа от скачков входного напряжения, исключение эффекта мерцания света в режиме «малого света» и обеспечение возможности плавного изменения уровня светоотдачи светодиодов.The technical result provided by the invention, is to ensure the independence of the method from the input voltage jumps, the elimination of the effect of light flickering in the "small light" and the possibility of a smooth change in the level of light output of LEDs.
Известно устройство управления уровнем светоотдачи светодиодов, содержащее положительный и отрицательный входы подачи напряжения питания на устройство, светодиоды, последовательно соединенные в цепь с анодным и катодным концами, импульсный стабилизатор тока, блок управления и электронный ключ с управляющим входом, при этом положительный вход подачи напряжения питания на устройство соединен с «землей» посредством электрической цепи, содержащей резистивный делитель напряжения, импульсный стабилизатор тока имеет управляющий вход, а также положительный и отрицательный токоподающие выходы, блок управления содержит аналого-цифровой преобразователь, соединенный с ним блок обработки и анализа цифрового сигнала, а также блок генерирования периодических импульсов напряжения и имеет управляющий вход и два управляющих выхода, при этом управляющий вход блока управления с одного конца соединен с аналого-цифровым преобразователем, а с другого конца подсоединен к вышеупомянутой электрической цепи между резисторами R1 и R2, образующими резистивный делитель напряжения, первый управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом импульсного стабилизатора тока, второй управляющий выход блока управления с одного конца соединен с блоком генерирования периодических импульсов напряжения, а с другого конца - с управляющим входом вышеупомянутого электронного ключа, а анодный и катодный концы цепи светодиодов соединены, соответственно, с положительным и отрицательным токоподающими выходами импульсного стабилизатора тока [патент №2619601, Российская Федерация, МПК Н05В 33/00, Способ управления уровнем светоотдачи светодиодов и устройство для его осуществления / Бухаринов К.И. и др., опубл. 17.05.2017] - прототип.A device for controlling the light output level of LEDs is known, which contains positive and negative inputs for supplying power to the device, LEDs connected in series with the anode and cathode ends, a switching current regulator, a control unit and an electronic switch with a control input, while the supply voltage is positive on the device is connected to the "ground" by an electrical circuit containing a resistive voltage divider, a pulsed current regulator has a control input, and t Also, the positive and negative current supply outputs, the control unit contains an analog-digital converter, a digital signal processing and analysis unit connected to it, as well as a unit for generating periodic voltage pulses and has a control input and two control outputs, with the control input of the control unit from one end connected to the analog-digital converter, and at the other end connected to the above-mentioned electrical circuit between the resistors R1 and R2, forming a resistive voltage divider, the first the control output of the control unit is connected to the control input of a pulse current regulator, the second control output of the control unit is connected from one end to a unit for generating periodic voltage pulses, and from the other end to the control input of the aforementioned electronic switch, and the anode and cathode ends of the LED circuit are connected, respectively , with positive and negative current supply outputs of a pulsed current regulator [Patent # 2619601, Russian Federation, IPC
В известном устройстве электронный ключ соединен последовательно с резисторами R1 и R2, образующими резистивный делитель напряжения и входящими в состав электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с «землей». Вследствие такой схемы подключения блок управления может замерять напряжение на резисторе R1, являющемся нижним плечом резистивного делителя напряжения, только тогда, когда электронный ключ открыт.Замеряемое в этот момент блоком управления напряжение прямо пропорционально напряжению на положительном входе подачи напряжения питания на устройство. В режиме «большого света», когда положительный вход подачи напряжения питания на устройство соединен с положительным полюсом источника постоянного напряжения напрямую, напряжение, замеряемое блоком управления на резисторе R1, будет иметь одно, большее значение, а в режиме «малого света», когда положительный вход подачи напряжения питания на устройство соединен с положительным полюсом источника постоянного напряжения через резистор нагрузки Rн, - другое, меньшее значение. Задав заранее пороговое значение Uпор замеряемого напряжения, осуществляют переключение светодиодов в режим «малого света» при снижении напряжения на резисторе R1 ниже этого порога и переключение в режим «большого света» - при превышении замеряемым напряжением этого порога.In the known device, an electronic switch is connected in series with resistors R1 and R2, forming a resistive voltage divider and forming part of an electrical circuit connecting the positive input of supplying power to the device with a “ground”. Due to this wiring diagram, the control unit can measure the voltage on the resistor R1, which is the lower shoulder of the resistive voltage divider, only when the electronic key is open. The voltage measured by the control unit is directly proportional to the voltage at the positive input of the supply voltage to the device. In the “big light” mode, when the positive input voltage supply to the device is connected to the positive pole of the constant voltage source, the voltage measured by the control unit on the resistor R1 will have one greater value, and in the “small light” mode, when positive the input supply voltage to the device is connected to the positive pole of the DC voltage source through the load resistor R n , - another, smaller value. After setting the threshold value U then the measured voltage, the LEDs switch to the “low light” mode when the voltage across the resistor R1 drops below this threshold and switches to the “big light” mode - when the measured voltage exceeds this threshold.
Недостатком известного устройства является то, что значение напряжения, замеряемого блоком управления на резисторе R1, зависит не только от того, соединен ли положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения напрямую или через резистор нагрузки Rн, но и от величины входного напряжения на источнике постоянного напряжения (см. фиг. 1). Так, например, при нахождении светодиодов в режиме «большого света» и падении входного напряжения ниже определенного значения Uвxmin, напряжение на резисторе R1, замеренное блоком управления, окажется ниже заранее заданного порогового значения Uпор. Вследствие этого, произойдет ошибочное переключение с «большого света» на «малый». И, наоборот, при нахождении в режиме «малого света» и скачке входного напряжения выше некоторого значения Uвхmax, напряжение на резисторе R1 окажется выше порогового значения Uпор и произойдет ошибочное переключение с «малого света» на «большой». Поэтому известное устройство нежелательно использовать в таких условиях, где возможны значительные колебания входного напряжения. Это сужает область применения известного устройства.A disadvantage of the known device is that the voltage value measured by the control unit on the resistor R1 depends not only on whether the positive input supply voltage to the device is connected to the positive pole of the constant voltage source directly or through the load resistor R n , but also on input voltage at a source of DC voltage (see Fig. 1). So, for example, when the LEDs are in the “high light” mode and the input voltage drops below a certain value Uxmin , the voltage across the resistor R1, measured by the control unit, will be below the predetermined threshold value U then. As a consequence, there will be an erroneous switch from the “big light” to the “small”. Conversely, when in the “small light” mode and the input voltage jumps above a certain value Uvxmax , the voltage across the resistor R1 will be higher than the threshold value U then and an erroneous switching from “small light” to “large” will occur. Therefore, the known device is undesirable to use in such conditions where significant fluctuations in the input voltage are possible. This narrows the scope of the known device.
Еще одним недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет определить, по какой причине происходит плавное изменение напряжения, замеряемого на резисторе R1: то ли вследствие изменения сопротивления резистора нагрузки Rн, то ли вследствие изменения входного напряжения. Поэтому известное устройство не может быть использовано в осветительных устройствах, в которых осуществляется плавное изменение уровня светоотдачи светодиодов за счет плавного изменения сопротивления резистора нагрузки Rн, установленного в разрыв электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения. Это также сужает область применения известного устройства.Another disadvantage of the known device is that it does not allow to determine for what reason there is a smooth change in the voltage measured on the resistor R1: either due to a change in the resistance of the load resistor R n , or due to a change in the input voltage. Therefore, the known device cannot be used in lighting devices, in which a smooth change in the level of light output of LEDs takes place due to a smooth change in the resistance of the load resistor Rн installed in an open circuit connecting the positive input supply voltage to the device with a positive pole of a DC voltage source. This also limits the scope of application of the known device.
В известном устройстве уровень светоотдачи светодиодов определяется величиной напряжения на управляющем входе импульсного стабилизатора тока. Недостатком известного устройства является то, что напряжение на управляющем входе импульсного стабилизатора тока задается величиной напряжения на первом управляющем выходе блока управления. В режиме «большого света» блок управления подает на свой первый управляющий выход непрерывный сигнал. В режиме «малого света» блок управления подает на свой первый управляющий выход управляющий сигнал импульсами с заранее заданной скважностью. Скважность импульсов устанавливается такой, чтобы отношение среднего значения напряжения импульсного сигнала к напряжению непрерывного сигнала равнялось отношению светоотдачи светодиодов в режиме «малого света» к их светоотдаче в режиме «большого света». Вследствие того, что первый управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом импульсного стабилизатора тока посредством электрической цепи, содержащей резистивный делитель напряжения, напряжение на управляющем входе импульсного стабилизатора тока в режиме «большого света» будет равно: Uув=Uнс⋅Rнп/(Rнп+Rвп), где Uнс - напряжение непрерывного сигнала на первом управляющем выходе блока управления, Rнп и Rвп - сопротивления, соответственно, нижнего и верхнего плеч резистивного делителя напряжения.In the known device, the light output level of the LEDs is determined by the voltage value at the control input of the pulse current regulator. A disadvantage of the known device is that the voltage at the control input of the current regulator is set by the voltage value at the first control output of the control unit. In the “big light” mode, the control unit sends a continuous signal to its first control output. In the “low light” mode, the control unit sends to its first control output a control signal with pulses with a predetermined duty cycle. The duty cycle of the pulses is set so that the ratio of the average value of the voltage of the pulse signal to the voltage of the continuous signal is equal to the ratio of the light output of the LEDs in the “low light” mode to their light output in the “high light” mode. Due to the fact that the first control output of the control unit is connected to the control input of a pulsed current regulator via an electric circuit containing a resistive voltage divider, the voltage at the control input of the pulsed current regulator in the “high light” mode is: Uor = Uns URnp / (Rnp + Rвп), where Uns - voltage of the continuous signal at the first control output of the control unit, Rнп and Rвп - resistance, respectively, of the lower and upper arms of the resistive voltage divider.
Для того, чтобы импульсный стабилизатор тока выдавал на светодиоды номинальный ток, напряжение Uув на управляющем входе импульсного стабилизатора тока должно быть равно номинальному напряжению Uном. При работающем блоке управления это напряжение поддерживается за счет тока, подаваемого с первого управляющего выхода блока управления на управляющий вход импульсного стабилизатора тока. Однако в случае выхода блока управления из строя подача тока с первого управляющего выхода блока управления на управляющий вход импульсного стабилизатора тока прекратится. В этом случае напряжение на управляющем входе импульсного стабилизатора тока будет поддерживаться только за счет внутреннего источника опорного напряжения импульсного стабилизатора тока. При этом нижнее плечо Rнп резистивного делителя напряжения и внутреннее сопротивление между управляющим входом импульсного стабилизатора тока и источником опорного напряжения также образуют резистивный делитель напряжения. Поэтому напряжение на управляющем входе импульсного стабилизатора тока будет равно: Uув=Uион⋅Rнп/(Rнп+Rион), где Uион - значение опорного напряжения, Rион - внутреннее сопротивление между управляющим входом импульсного стабилизатора тока и источником опорного напряжения. Поскольку значение опорного напряжения Uном равно значению номинального напряжения Uном, то при значениях сопротивления Rнп, сопоставимых со значениями сопротивления Rион, значения напряжения Uув на управляющем входе импульсного стабилизатора тока будут в два раза меньше номинального напряжения Uном. Соответственно, и значения тока, выдаваемого импульсным стабилизатором на светодиоды, будет в два раза меньше номинального. Таким образом, в случае выхода блока управления из строя светоотдача светодиодов будет в два раза ниже номинальной. Это снижает потребительские свойства устройства.In order for the pulse current regulator to issue a rated current to the LEDs, the voltage Uout at the control input of the pulse current regulator must be equal to the nominal voltage Unom. When the control unit is running, this voltage is maintained by the current supplied from the first control output of the control unit to the control input of the pulse current regulator. However, in the event that the control unit fails, the current supply from the first control output of the control unit to the control input of the current regulator will stop. In this case, the voltage at the control input of the pulse current regulator will be maintained only by the internal source of the reference voltage of the pulse current regulator. In this case, the lower arm of the resistive voltage divider Rnp and the internal resistance between the control input of the pulse current regulator and the voltage source also form a resistive voltage divider. Therefore, the voltage at the control input of the pulse current regulator will be: Uout = Uion =Rnp / (Rnp + Rion), where Uion is the value of the reference voltage, Rion is the internal resistance between the control input of the pulse current regulator and the source of the reference voltage. Since the value of the reference voltage Unom is equal to the value of the nominal voltage Unom, then when the resistance values Rnp are comparable to the resistance values Rion, the voltage values Uup at the control input of the pulsed current regulator are two times less than the nominal voltage Unom. Accordingly, the values of the current delivered by the pulse stabilizer to the LEDs will be two times less than the nominal value. Thus, in the event that the control unit fails, the light output of the LEDs will be two times lower than the nominal one. This reduces the consumer properties of the device.
Недостатком известного устройства является также то, что первый управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом импульсного стабилизатора тока посредством электрической цепи, содержащей резистивный делитель напряжения. Этот резистивный делитель напряжения позволяет уменьшить амплитуду импульсов тока, подаваемого с первого управляющего выхода блока управления на управляющий вход импульсного стабилизатора тока в режиме «малого света», ко не позволяет сглаживать эти импульсы. В режиме «малого света» ток на светодиоды подают импульсами с высокой скважностью, поэтому при низкой частоте импульсов может проявляться эффект мерцания света, вредный для человеческого глаза. Вследствие этого, известное устройство нежелательно использовать в осветительных устройствах, предназначенных для освещения помещений. Это сужает область применения известного устройства.A disadvantage of the known device is that the first control output of the control unit is connected to the control input of a pulse current regulator by means of an electrical circuit containing a resistive voltage divider. This resistive voltage divider makes it possible to reduce the amplitude of current pulses supplied from the first control output of the control unit to the control input of a pulsed current regulator in the “small light” mode, which does not allow smoothing these pulses. In the “low light” mode, the current to the LEDs is supplied by pulses with a high duty cycle, therefore, at a low pulse frequency, the effect of light flickering that is harmful to the human eye can manifest itself. As a consequence, the known device is undesirable to use in lighting devices intended for lighting rooms. This narrows the scope of the known device.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение -расширение области применения устройства и повышение его потребительских свойств.The task to be solved by the invention is to expand the field of application of the device and increase its consumer properties.
Для решения этой задачи в устройстве управления уровнем светоотдачи светодиодов, содержащем положительный и отрицательный входы подачи напряжения питания на устройство, светодиоды, последовательно соединенные в цепь с анодным и катодным концами, импульсный стабилизатор тока, блок управления и электронный ключ с управляющим входом, при этом положительный вход подачи напряжения питания на устройство соединен с «землей» посредством электрической цепи, содержащей резистивный делитель напряжения, импульсный стабилизатор тока имеет управляющий вход, а также положительный и отрицательный токоподающие выходы, блок управления содержит аналого-цифровой преобразователь, соединенный с ним блок обработки и анализа цифрового сигнала, а также блок генерирования периодических импульсов напряжения и имеет управляющий вход и два управляющих выхода, при этом управляющий вход блока управления с одного конца соединен с аналого-цифровым преобразователем, а с другого конца подсоединен к вышеупомянутой электрической цепи между резисторами R1 и R2, образующими резистивный делитель напряжения, первый управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом импульсного стабилизатора тока, второй управляющий выход блока управления с одного конца соединен с блоком генерирования периодических импульсов напряжения, а с другого конца - с управляющим входом вышеупомянутого электронного ключа, а анодный и катодный концы цепи светодиодов соединены, соответственно, с положительным и отрицательным токоподающими выходами импульсного стабилизатора тока, согласно изобретения, устройство снабжено второй электрической цепью, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с «землей» и содержащей последовательно соединенные резистор R3 и вышеупомянутый электронный ключ.To solve this problem, in the device for controlling the light output level of LEDs, containing positive and negative inputs for supplying power to the device, LEDs connected in series with the anode and cathode ends, a switching current regulator, a control unit and an electronic switch with a control input, while the input supply voltage to the device is connected to the "ground" by an electric circuit containing a resistive voltage divider, a pulsed current regulator has control a control input, as well as positive and negative current supply outputs, the control unit contains an analog-digital converter, a digital signal processing and analysis unit connected to it, as well as a unit for generating periodic voltage pulses and has a control input and two control outputs, while the control input of the unit control at one end is connected to an analog-to-digital converter, and at the other end is connected to the above-mentioned electrical circuit between resistors R1 and R2, forming a resistive divider nap The first control output of the control unit is connected to the control input of a pulse current regulator, the second control output of the control unit is connected from one end to the power generation unit of periodic voltage pulses, and from the other end to the control input of the aforementioned electronic switch, and the anode and cathode ends of the LED circuit Connected, respectively, with positive and negative current-supplying outputs of a pulse current regulator, according to the invention, the device is equipped with a second electric epyu connecting the positive input supply voltage to the device with the "ground" and comprising a series-connected resistor R3 and the above-mentioned electronic key.
Кроме того, импульсный стабилизатор тока содержит источник опорного напряжения, положительный вывод которого соединен с управляющим входом стабилизатора, первый управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом импульсного стабилизатора тока посредством электрической цепи, содержащей сглаживающий фильтр, а блок управления содержит ключ и привод управления этим ключом, при этом ключ установлен в разрыв электрической цепи, соединяющей первый управляющий выход блока управления с «землей», а привод управления ключом соединен с блоком обработки и анализа цифрового сигнала.In addition, a pulse current regulator contains a reference voltage source, the positive terminal of which is connected to the control input of the stabilizer, the first control output of the control unit is connected to the control input of the pulse current stabilizer by means of an electric circuit containing a smoothing filter, and the control unit contains the key and the drive controlling this key , while the key is installed in the gap of the electrical circuit connecting the first control output of the control unit with the "ground", and the drive control key soy Inonii processing unit and digital signal analysis.
Сглаживающий фильтр может быть выполнен, например, в виде активно-емкостного фильтра, содержащего резистор R4 и конденсатор С1.The smoothing filter can be implemented, for example, in the form of an active-capacitive filter containing a resistor R4 and a capacitor C1.
Блок управления может иметь различное конструктивное исполнение. По одному из возможных вариантов его исполнения блок управления содержит микроконтроллер, в который встроены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок обработки и анализа цифрового сигнала, блок генерирования периодических импульсов напряжения, ключ и привод управления ключом блока управления. При этом микроконтроллер имеет два вывода общего назначения и вывод АЦП, причем вывод АЦП соединен с управляющим входом блока управления, первый и второй выводы общего назначения микроконтроллера соединены, соответственно, с первым и вторым управляющими выходами блока управления, ключ установлен в разрыв электрической цепи, соединяющей первый вывод общего назначения микроконтроллера с «землей», а блок генерирования периодических импульсов напряжения соединен с вторым выводом общего назначения микроконтроллера.The control unit may have a different design. According to one of the possible variants of its execution, the control unit contains a microcontroller into which an analog-to-digital converter (ADC), a digital signal processing and analysis unit, a unit for generating periodic voltage pulses, a key, and a key drive actuator of the control unit are embedded. At the same time, the microcontroller has two general-purpose outputs and an ADC output, and the ADC output is connected to the control input of the control unit, the first and second general-purpose outputs of the microcontroller are connected, respectively, to the first and second control outputs of the control unit, the key is set to an open circuit connecting the first general-purpose output of the microcontroller is with the “ground”, and the unit for generating periodic voltage pulses is connected to the second general-purpose output of the microcontroller.
Импульсный стабилизатор тока также может иметь различное конструктивное исполнение. По одному из возможных вариантов исполнения устройства импульсный стабилизатор тока содержит микросхему типа ZXLD1362 со встроенным источником опорного напряжения, дроссель L1, диод Шоттки VD2, резистор R5 и конденсатор С2.The pulse current regulator may also have a different design. In one of the possible versions of the device, a pulsed current regulator contains a ZXLD1362 type microcircuit with an integrated reference voltage source, an inductor L1, a Schottky diode VD2, a resistor R5, and a capacitor C2.
Для сглаживания колебаний напряжения в цепи питания светодиодов устройство дополнительно снабжено конденсатором С3, соединенным с анодным и катодным концами цепи светодиодов.To smooth the voltage fluctuations in the power supply circuit of the LEDs, the device is additionally equipped with a capacitor C3 connected to the anode and cathode ends of the LED circuit.
Электронный ключ может быть выполнен в виде N-канального полевого транзистора, в виде биполярного транзистора n-p-n типа, в виде биполярного транзистора p-n-р типа, а также в виде оптрона.The electronic key can be made in the form of an N-channel field-effect transistor, in the form of an npn type bipolar transistor, in the form of a pnpp type bipolar transistor, and also in the form of an optocoupler.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в сглаживании импульсов тока, подаваемого на светодиоды и обеспечение свечения светодиодов с яркостью, соответствующей режиму «большого света», в случае выхода блока управления из строя.The technical result provided by the invention, is to smooth the current pulses supplied to the LEDs and ensure the illumination of LEDs with a brightness corresponding to the "big light" in the event of a control unit failure.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен график, поясняющий принцип работы устройства по патенту РФ №2619601. На фиг. 2 изображен график, показывающий изменение напряжения на управляющем входе импульсного стабилизатора тока в режиме «малого света»; на фиг. 3, 4, 5, 6, 7 изображены электрические схемы устройств управления уровнем светоотдачи светодиодов, в которых осуществляется скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом источника постоянного напряжения, за счет подключения или отключения резистора нагрузки, а электронный ключ выполнен: на фиг. 3, 4 - в виде N-канального полевого транзистора, на фиг. 5 - в виде биполярного транзистора n-p-n типа, на фиг. 6 - в виде биполярного транзистора p-n-р типа; на фиг. 7 - в виде оптрона, при этом на фиг. 3 блок управления показан в общем случае, а на фиг. 4, 5, 6, 7 - в конкретном случае, когда блок управления содержит микроконтроллер. На фиг. 8 изображена электрическая схема устройства, в котором осуществляется плавное изменение сопротивления резистора нагрузки, электронный ключ выполнен в виде N-канального полевого транзистора, а блок управления содержит микроконтроллер.The invention is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a graph explaining the principle of operation of the device according to the patent of the Russian Federation No. 2619601. FIG. 2 is a graph showing the change in voltage at the control input of a pulsed current regulator in the “low light” mode; in fig. 3, 4, 5, 6, 7 depict electrical circuits of the devices for controlling the light output level of LEDs, in which an abrupt change in the resistance of the electrical circuit connects the positive input of supplying power to the device with the positive pole of a DC source by connecting or disconnecting a load resistor, and the electronic key is made: in FIG. 3, 4 - in the form of an N-channel field-effect transistor; in FIG. 5 - in the form of a bipolar npn transistor of the type, in FIG. 6 - in the form of a bipolar transistor pnp type; in fig. 7 - in the form of an optocoupler, while in FIG. 3 shows the control unit in general, and FIG. 4, 5, 6, 7 - in the specific case when the control unit contains a microcontroller. FIG. 8 shows the electrical circuit of the device, in which a smooth change in the resistance of the load resistor is carried out, the electronic switch is made in the form of an N-channel field effect transistor, and the control unit contains a microcontroller.
Устройство 1 управления уровнем светоотдачи светодиодов содержит положительный 2 и отрицательный 3 входы подачи напряжения питания на устройство, светодиоды 4, последовательно соединенные в цепь с анодным 5 и катодным 6 концами, импульсный стабилизатор тока 7, блок управления 8 и электронный ключ с управляющим входом.The
Положительный 2 и отрицательный 3 входы подачи напряжения питания на устройство 1 через диодный мост 9 соединены с полюсами 10, 11 источника постоянного напряжения 12.Positive 2 and negative 3 inputs supply voltage to the
Отрицательный вход 3 подачи напряжения питания на устройство соединен с «землей». Положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство соединен с «землей» двумя электрическими цепями 13, 14. Первая электрическая цепь 13 содержит последовательно соединенные резисторы 15 (R1) и 16 (R2), образующие резистивный делитель напряжения и являющиеся, соответственно, его нижним и верхним плечами. Вторая электрическая цепь 14 содержит последовательно соединенные резистор 17 (R3) и электронный ключ.The
Блок управления 8 имеет управляющий вход 18 и два управляющих выхода 19, 20, а также положительный 21 и отрицательный 22 входы подачи напряжения питания на блок управления. В общем случае блок управления 8 содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 23, блок 24 обработки и анализа полученного цифрового сигнала и привод 25 управления ключом 26, а также блок 27 генерирования периодических импульсов напряжения (см. фиг. 3).The
Управляющий вход 18 блока управления 8 с одного конца соединен с аналого-цифровым преобразователем 23 а с другого конца подсоединен к электрической цепи 13 между резисторами 15 (R1) и 16 (R2), образующими резистивный делитель напряжения. Второй управляющий выход 20 блока управления 8 с одного конца соединен с блоком 27 генерирования периодических импульсов напряжения, а с другого конца - с управляющим входом электронного ключа. Ключ 26 установлен в разрыв электрической цепи 28, соединяющей первый управляющий выход 19 блока управления с «землей». Положительный вход 21 подачи напряжения питания на блок управления 8 через блок питания 29 и диод Шоттки 30 (VD1) соединен с положительным входом 2 подачи напряжения питания на устройство 1. Отрицательный вход 22 подачи напряжения питания на блок управления 8 соединен с «землей».The
Импульсный стабилизатор тока 7 имеет управляющий вход 31, положительный 32 и отрицательный 33 входы подачи напряжения питания на стабилизатор, а также положительный 34 и отрицательный 35 токоподающие выходы. Положительный вход 32 подачи напряжения питания на импульсный стабилизатор тока через диод Шоттки 30 (VD1) соединен с положительным входом 2 подачи напряжения питания на устройство 1. Отрицательный вход 33 подачи напряжения питания на стабилизатор соединен с «землей». К положительному 34 и отрицательному 35 токоподающим выходам импульсного стабилизатора тока 7 подсоединены, соответственно, анодный 5 и катодный 6 концы цепи светодиодов 4.The pulse
Первый управляющий выход 19 блока управления 8 посредством электрической цепи 36, содержащей сглаживающий фильтр, соединен с управляющим входом 31 импульсного стабилизатора тока 7.The
Сглаживающий фильтр может быть выполнен, например, в виде активно-емкостного (RC) фильтра, содержащего резистор 37 (R4) и конденсатор 38 (С1).The smoothing filter can be implemented, for example, in the form of an active-capacitive (RC) filter containing a resistor 37 (R4) and a capacitor 38 (C1).
В частном варианте исполнения блок управления 8 может содержать микроконтроллер 39, в который встроены аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23, блок 24 обработки и анализа цифрового сигнала, привод 25 управления ключом 26 и блок 27 генерирования периодических импульсов напряжения блока управления (см. фиг. 4). Микроконтроллер 39 имеет два вывода общего назначения 40 (GP1), 41 (GP2) и вывод 42 (GP0) АЦП. Вывод 42 (GP0) с одного конца соединен с АЦП 23, а с другого конца соединен с управляющим входом 18 блока управления 8. Первый 40 (GP1) и второй 41 (GP2) выводы общего назначения микроконтроллера соединены, соответственно, с первым 19 и вторым 20 управляющими выходами блока управления 8. Ключ 26 установлен в разрыв электрической цепи 43, соединяющей первый вывод общего назначения 40 (GP1) с «землей». Блок 27 генерирования периодических импульсов напряжения соединен со вторым выводом общего назначения 41 (GP2).In the private version, the
Положительный вход 44 (Vdd) и отрицательный вход 45 (Vss) подачи напряжения питания на микроконтроллер 39 соединены, соответственно, с положительным входом 21 и отрицательным входом 22 подачи напряжения питания на блок управления 8.The positive input 44 (Vdd) and the negative input 45 (Vss) of the supply voltage to the
Импульсный стабилизатор тока 7 может иметь различное конструктивное исполнение. В одном из возможных вариантов исполнения импульсный стабилизатор тока 7 содержит микросхему 46 типа ZXLD1362 со встроенным источником опорного напряжения 47, дроссель 48 (L1), диод Шоттки 49 (VD2), резистор 50 (R5), конденсатор 51 (С2).Pulse
Положительный вывод 52 источника опорного напряжения 47 соединен с выводом 53 (ADJ) микросхемы, который, в свою очередь, соединен с управляющим входом 31 импульсного стабилизатора тока 7. Вывод 54 (Vin) микросхемы 51 соединен с положительным входом 32 подачи напряжения питания на импульсный стабилизатор тока 7 и через конденсатор 51 (С2) - с «землей». Вывод 55 (GND) микросхемы соединен с отрицательным входом 33 подачи напряжения питания на импульсный стабилизатор тока 7. Вывод 56 (Isense) микросхемы соединен с положительным токоподающим выходом 34 импульсного стабилизатора тока, и через резистор 50 (R5) соединен с выводом 54 (Vin) микросхемы. Вывод 57 (LX) микросхемы соединен с отрицательным токоподающим выходом 35 импульсного стабилизатора тока через дроссель 48 (L1). Анод диода Шоттки 49 (VD2) соединен с выводом 57 (LX) микросхемы, а катод диода Шоттки 49 (VD2) соединен с выводом 54 (Vin) микросхемы.The
Электронный ключ может иметь различное конструктивное исполнение. Он может быть выполнен, например, в виде N-канального полевого транзистора 58 (см. фиг. 3, 4, 8), в виде биполярного транзистора 59 n-p-n типа (см. фиг. 5), в виде биполярного транзистора 60 p-n-р типа (см. фиг. 6), в виде оптрона 61 (см. фиг. 7) и т.п.The electronic key may have a different design. It can be performed, for example, in the form of an N-channel field-effect transistor 58 (see Fig. 3, 4, 8), in the form of a bipolar transistor 59 npn type (see Fig. 5), in the form of a bipolar transistor 60 pn-p type (see Fig. 6), in the form of an optocoupler 61 (see Fig. 7), etc.
В том случае, когда электронный ключ выполнен в виде N-канального полевого транзистора 58, его управляющим входом является затвор 62. Сток 63 транзистора через резистор 17 (R3) соединен с положительным входом 2 подачи напряжения питания на устройство. Исток 64 транзистора соединен с «землей» и - через дополнительный резистор 65 (R6) - с затвором 62 (см. фиг. 3, 4, 8).In the case when the electronic switch is made in the form of an N-channel field-
В том случае, когда электронный ключ выполнен в виде биполярного транзистора 59 n-p-n типа, управляющим входом которого является база 66, с положительным входом 2 подачи напряжения питания на устройство через резистор 17 (R3) соединен его коллектор 67, а эмиттер 68 соединен с «землей» (см. фиг. 5).In the case when the electronic switch is made in the form of a bipolar transistor 59 npn type, the control input of which is base 66, the
В том случае, когда электронный ключ выполнен в виде биполярного транзистора 60 p-n-р типа, управляющим входом которого является база 69, с положительным входом 2 подачи напряжения питания на устройство через резистор 17 (R3) соединен его эмиттер 70, а коллектор 71 соединен с «землей» (см. фиг. 6).In the case when the electronic key is made in the form of a bipolar transistor 60 pn-p type, the control input of which is base 69, with the
В том случае, когда электронный ключ выполнен в виде оптрона 61, управляющим входом которого является вход излучателя 72, с положительным входом 2 подачи напряжения питания на устройство через резистор 17 (R3) соединен вход 73 фотоприемника, а выход 74 фотоприемника соединен с «землей» (см. фиг. 7).In the case when the electronic switch is made in the form of an
В том случае, когда электронный ключ выполнен в виде биполярного транзистора 59 n-p-n типа или в виде биполярного транзистора 60 p-n-р типа или в виде оптрона 61, второй управляющий выход 20 блока управления 8 соединен с управляющим входом электронного ключа через резистор 75 (R7).In the case when the electronic key is made in the form of a bipolar transistor 59 npn type or in the form of a bipolar transistor 60 pn-p type or in the form of an
Устройство снабжено конденсатором 76 (С3), соединенным с анодным 5 и катодным 6 концами цепи светодиодов 4.The device is equipped with a capacitor 76 (C3) connected to the
Блок 29 питания блока управления 8 содержит резистор 77 (R7), диод 78 (VD3) и конденсатор 79 (С4).The
Кроме того, устройство снабжено диодом 80 (VD4).In addition, the device is equipped with a diode 80 (VD4).
Один из входов (81) диодного моста 9 соединен с полюсом 11 источника постоянного напряжения 12 напрямую. Подключение другого входа (82) диодного моста 9 к полюсу 10 источника постоянного напряжения 12 зависит от того, каким способом осуществляется управление уровнем светоотдачи светодиодов.One of the inputs (81) of the
В осветительных устройствах, в которых осуществляется скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом 10 источника постоянного напряжения, за счет подключения или отключения резистора нагрузки, вход 82 диодного моста 9 соединен с полюсом 10 источника постоянного напряжения 12 электрической цепью, содержащей выключатель 83. В одном положении выключателя 83 вход 82 диодного моста 9 соединен с полюсом 10 напрямую. Это положение выключателя 83 соответствует режиму «большого света». В другом положении выключателя 83 вход 82 диодного моста 9 соединен с полюсом 10 через резистор нагрузки 84 (Rн). Это положение выключателя 83 соответствует режиму «малого света».In lighting devices, in which an abrupt change in the resistance of the electrical circuit connecting the
В осветительных устройствах, в которых осуществляется плавное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство с положительным полюсом 10 источника постоянного напряжения, вход 82 диодного моста 9 соединен с полюсом 10 источника постоянного напряжения 12 электрической цепью, содержащей резистор нагрузки 85 с плавно изменяемым сопротивлением (см. фиг. 8).In lighting devices, in which a smooth change in the resistance of the electrical circuit that connects the
Уровнем светоотдачи светодиодов управляют следующим образом.The light output level of the LEDs is controlled as follows.
В существующих осветительных устройствах, использующих лампы накаливания постоянного тока, в частности в фарах автомобилей, для реализации режима «большого света» (для автомобилей - режима «ближнего света») водитель транспортного средства устанавливает выключатель 82 в такое положение, в котором напряжение на положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство 1 подается напрямую от положительного полюса 10 источника постоянного напряжения 12. В этом случае лампы накаливания светят с максимальной яркостью. Для реализации режима «малого света» (для автомобилей - режима «дневных ходовых огней») выключатель 82 устанавливают в такое положение, в котором напряжение на положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство 1 подается через резистор нагрузки 84 (Rн). В этом случае лампы накаливания светят с пониженной яркостью. Для плавного изменения яркости ламп плавно изменяют сопротивление резистора нагрузки 85.In existing lighting devices using dc incandescent lamps, in particular in car headlights, the driver of the vehicle sets the
Для того, чтобы управлять уровнем светоотдачи светодиодов светодиодной лампы, устанавливаемой в осветительное устройство, в частности - в фару автомобиля, вместо лампы накаливания, необходимо знать значение напряжения на положительном входе 2 подачи напряжения питания на устройство 1. Для этого замеряют напряжение на резисторе 15 (R1), являющимся нижним плечом резистивного делителя напряжения.In order to control the light output of LEDs of an LED lamp installed in a lighting device, in particular in a car headlight, instead of an incandescent lamp, you need to know the voltage value on the
Замеры напряжения на резисторе 15 (R1) производят при помощи переведенного в режим аналогового входа аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 23. Несколько раз в секунду блок 27 генерирования периодических импульсов напряжения, подавая управляющее напряжение с управляющего выхода 20 на управляющий вход электронного ключа, поочередно, то открывает, то закрывает электронный ключ. При закрытом электронном ключе ток течет по первой электрической цепи 13, а по второй электрической цепи 14 ток не течет (первый вариант подачи тока). При открытом электронном ключе ток течет как по первой 13, так и по второй 14 электрическим цепям (второй вариант подачи тока). Напряжение на резисторе 15 (R1) замеряют при обоих вариантах подачи тока.Measurements of the voltage on the resistor 15 (R1) are performed using an analog-to-digital converter (ADC) 23 transferred to the
При этом постоянно сравнивают между собой значения напряжений, замеренные на резисторе 15 (R1), соответственно, при первом и втором вариантах подачи тока. Сравнение значений напряжений осуществляют путем вычисления разности ΔUn между соседними значениями напряжения на резисторе 15 (R1):At the same time, the values of the voltages measured on the resistor 15 (R1), respectively, are constantly compared with each other in the first and second variants of current supply. Comparison of the voltage values is carried out by calculating the difference ΔU n between adjacent values of the voltage across the resistor 15 (R1):
где
При реализации способа в устройствах, в которых осуществляется скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство 1 с положительным полюсом 10 источника постоянного напряжения 12, за счет подключения и отключения резистора нагрузки 84 (Rн), полученную разность напряжений ΔUn сравнивают с заранее заданным пороговым значением ΔUпор. Если разность ΔUn окажется меньше порогового значения ΔUпор, то это означает, что включен режим «большого света». В этом случае привод 25 размыкает ключ, отключая тем самым первый управляющий выход 19 (в частном случае - переводя первый вывод общего назначения 40 (GP1) в высокоимпедансное состояние). При этом источником напряжения на управляющем входе 31 импульсного стабилизатора тока 7 и, соответственно, на выводе 53 (ADJ) микросхемы 46 становится источник опорного напряжения 47 импульсного стабилизатора тока. За счет напряжения Uион источника опорного напряжения 47 на выводе 53 (ADJ) микросхемы 46 установится номинальное напряжение Uном, при котором на светодиоды 4 подается номинальный ток. В этом случае светоотдача светодиодов 4 соответствует режиму «большого света».When implementing the method in devices in which there is an abrupt change in the resistance of the electric circuit connecting the
Если разность ΔUn окажется больше ΔUпор, то это означает, что включен режим «малого света». В этом случае привод периодически то размыкает, то замыкает ключ 26. Когда ключ 26 разомкнут, напряжение источника опорного напряжения 47 заряжает конденсатор 38 (С1) и напряжение на выводе 53 (ADJ) микросхемы 46 увеличивается (отрезок а-b на фиг. 2). Когда ключ 26 замкнут, конденсатор 38 (С1) через резистор 37 (R4) разряжается на «землю» и напряжение на выводе 53 (ADJ) снижается (отрезок b-с на фиг. 2). Среднее значение напряжения Ucp на выводе 53 (ADJ) будет меньше номинального напряжения Uном. Периодичность размыкания и замыкания ключа 26 устанавливают такой, чтобы отношение среднего значения напряжения Ucp к номинальному значению напряжения Uном равнялось отношению светоотдачи светодиодов в режиме «малого света» к их светоотдаче в режиме «большого света». В результате, с токоподающих выходов 30, 31 импульсного стабилизатора тока 7 на светодиоды 4 подается ток, среднее значение которого меньше номинального на заранее заданную величину, и светодиоды светят с яркостью, соответствующей режиму «малого света».If the difference ΔU n is greater than ΔU then , then this means that the “low light” mode is on. In this case, the drive periodically opens, then closes key 26. When key 26 is open, the voltage of the
Поскольку с пороговым значением ΔUпор сравнивают не абсолютное значение напряжения, а разность напряжений ΔUn, скачки входного напряжения Uвх не вносят погрешности при определении того, включен или отключен резистор нагрузки 84 (Rн), и, соответственно, не оказывают влияния на переключение светодиодов в режимы «большого» или «малого» света.As with the threshold value ΔU then compared not the absolute value of the voltage, and the voltage difference ΔU n, the input voltage jumps U Rin not introduce error in determining whether to enable or disable load resistor 84 (R n), and thus do not affect the switching LEDs in the modes of "big" or "small" light.
При реализации способа в устройствах, в которых осуществляется плавное изменение сопротивления электрической цепи, соединяющей положительный вход 2 подачи напряжения питания на устройство 1 с положительным полюсом 10 источника постоянного напряжения 12, за счет плавного изменения сопротивления резистора нагрузки 85, ток на светодиоды подают, руководствуясь следующим правилом. Если разность напряжений ΔUn равна нулю, привод 25 размыкает ключ 26, отключая первый управляющий выход 19 (переводя первый вывод общего назначения 40 (GP1) в высокоимпедансное состояние). За счет напряжения Uион источника опорного напряжения 47 на выводе 53 (ADJ) микросхемы 46 установится номинальное напряжение Uном, при котором на светодиоды 4 подается номинальный ток.When implementing the method in devices in which there is a smooth change in the resistance of the electrical circuit connecting the
А если разность напряжений ΔUn не равна нулю, на светодиоды подают ток, величина которого меньше номинального тока на величину, пропорциональную разности напряжений ΔUn. Одним из способов реализации последнего варианта может быть, например, увеличение длительности замыкания ключа 26 и, соответственно, отключения первого управляющего выхода 19 (перевода первого вывода общего назначения 40 (GP1) в высокоимпедансное состояние) пропорционально разности ΔUn во время каждого периода тактирования. За счет этого уменьшают значение среднего напряжения Ucp на выводе 53 (ADJ) микросхемы 46 относительно номинального значения Uном пропорционально ΔUn. В результате, на светодиоды 4 подают ток, величина которого меньше номинального тока на величину, пропорциональную разности напряжений ΔUn.And if the voltage difference ΔU n is not zero, a current is supplied to the LEDs, the value of which is less than the rated current by an amount proportional to the voltage difference ΔU n . One of the ways to implement the latter can be, for example, increasing the closure duration of
Поскольку уровень светоотдачи светодиодов зависит не от абсолютного значения напряжения на резисторе 15 (R1), а от разности напряжений ΔUn, изменения входного напряжения Uвх не вносят погрешности при определении того, насколько изменилось сопротивление резистора нагрузки 85, и, соответственно, в изменение уровня светоотдачи светодиодов.Since the light output of LEDs does not depend on the absolute value of the voltage on the resistor 15 (R1), but on the voltage difference ΔU n , changes in the input voltage U in do not introduce errors in determining how much the resistance of the
Диодный мост 9 позволяет подключать устройство 1 управления уровнем светоотдачи светодиодов к источнику постоянного напряжения 12, не обращая внимания на полярность полюсов 10, 11 источника постоянного напряжения.
Конденсатор 76 (С3) сглаживает колебания напряжения в цепи питания светодиодов 4. Конденсатор 51 (С2) сглаживает колебания напряжения в цепи питания импульсного стабилизатора тока 7.The capacitor 76 (C3) smoothes the voltage fluctuations in the power supply circuit of the
Блок питания 29 снижает напряжение, поступающее с положительного входа 2 подачи напряжения питания на устройство на положительный вход 21 подачи напряжения питания на блок управления 8, до требуемого значения и сглаживает его колебания.The
Диод 80 препятствует подаче в электрическую схему устройства напряжения, превышающего максимально допустимые значения.The
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018131898A RU2693844C1 (en) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018131898A RU2693844C1 (en) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2693844C1 true RU2693844C1 (en) | 2019-07-05 |
Family
ID=67252058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018131898A RU2693844C1 (en) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693844C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007126630A2 (en) * | 2006-04-03 | 2007-11-08 | Allegro Microsystems, Inc. | Methods and apparatus for switching regulator control |
| US7327051B2 (en) * | 2004-10-05 | 2008-02-05 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Lighting control circuit for vehicle lamps |
| US7557549B2 (en) * | 2006-11-21 | 2009-07-07 | Honeywell International Inc. | Automatic output mode select for an actuator controller |
| US8492987B2 (en) * | 2009-10-07 | 2013-07-23 | Lutron Electronics Co., Inc. | Load control device for a light-emitting diode light source |
| JP5457684B2 (en) * | 2009-01-20 | 2014-04-02 | 株式会社小糸製作所 | Lighting control device for vehicle lamp |
| RU2619601C1 (en) * | 2015-11-24 | 2017-05-17 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственный Комплекс "Альфа-М" | Method to control led light output level and device for its implementation |
| EP2741578B1 (en) * | 2012-12-07 | 2017-06-07 | Nxp B.V. | LED current and dimming control using hysteresis comparatoradjustment of hysteresis upper and lower threshold levels |
-
2018
- 2018-09-04 RU RU2018131898A patent/RU2693844C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7327051B2 (en) * | 2004-10-05 | 2008-02-05 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Lighting control circuit for vehicle lamps |
| WO2007126630A2 (en) * | 2006-04-03 | 2007-11-08 | Allegro Microsystems, Inc. | Methods and apparatus for switching regulator control |
| US7557549B2 (en) * | 2006-11-21 | 2009-07-07 | Honeywell International Inc. | Automatic output mode select for an actuator controller |
| JP5457684B2 (en) * | 2009-01-20 | 2014-04-02 | 株式会社小糸製作所 | Lighting control device for vehicle lamp |
| US8492987B2 (en) * | 2009-10-07 | 2013-07-23 | Lutron Electronics Co., Inc. | Load control device for a light-emitting diode light source |
| EP2741578B1 (en) * | 2012-12-07 | 2017-06-07 | Nxp B.V. | LED current and dimming control using hysteresis comparatoradjustment of hysteresis upper and lower threshold levels |
| RU2619601C1 (en) * | 2015-11-24 | 2017-05-17 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственный Комплекс "Альфа-М" | Method to control led light output level and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102655701B (en) | Illuminator | |
| US11296591B2 (en) | LED control and driving circuit capable of both analog and digital dimming | |
| US20120217887A1 (en) | Led lighting systems, led controllers and led control methods for a string of leds | |
| TWI517757B (en) | Led drive circuit, led lamp, led lighting appliance, and led lighting system | |
| JP4620773B2 (en) | Two-wire dimmer and method for controlling brightness | |
| TWI558268B (en) | Light emitting diode selection circuit | |
| KR101223969B1 (en) | Led drive circuit, phase control dimmer, led illumination fixture, led illumination device, and led illumination system | |
| JP6916668B2 (en) | Lighting circuit for vehicle lighting equipment and light source | |
| KR102180175B1 (en) | Hybrid dimming for lighting circuits | |
| KR101626694B1 (en) | Two-line dimmer switch | |
| JP2012023010A (en) | Circuit and method for controlling dimming of light source | |
| KR20150036340A (en) | Arrangement and method for controlling light-emitting diodes in accordance with an input voltage level, by means of branch switches | |
| US9531157B2 (en) | Lighting circuit and lamp system | |
| JP6302706B2 (en) | VEHICLE LIGHT AND DRIVE DEVICE THEREOF | |
| CN109392220B (en) | Driver circuits for light-emitting diode devices, lighting equipment and motor vehicles | |
| US10492257B2 (en) | Lighting device and lighting fixture | |
| RU2693844C1 (en) | Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation | |
| RU2693846C1 (en) | Method to control light output level of light-emitting diodes and device for its implementation | |
| JP2012243498A (en) | Led bulb | |
| RU2619601C1 (en) | Method to control led light output level and device for its implementation | |
| EP2445318B1 (en) | LED signal lamp with constant current operation | |
| TW202029834A (en) | Dimmer circuit for use in light-emitting diode lighting system | |
| JP2018147605A (en) | Lighting device, lighting apparatus and electronic equipment | |
| CN108668400B (en) | LED lamp | |
| TWI610595B (en) | Dimmable electrinic control gears for led light engine and application thereof |