RU2656875C1 - Модуль твердотельного освещения, цепь освещения и способы управления освещением - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к управлению устройством освещения. Техническим результатом является возможность обеспечить гибкую настройку драйвера таким образом, который можно реализовать с минимальным нарушением применяемой светодиодной инфраструктуры, например, не влияя на существующий портфель/установку драйвера. Результат достигается тем, что модуль твердотельного освещения содержит источник света и цепь резистора, при этом выходное сопротивление цепи резистора предназначено для передачи на подключенный драйвер информации о требуемой мощности, подлежащей подаче на твердотельный источник света. Для приема информации о конфигурации от внешнего конфигурирующего устройства предусмотрен интерфейс управления; и цепь управления конфигурирует цепь резистора с заданием тем самым выходного сопротивления в ответ на принятую информацию о конфигурации. Этот подход содержит встраивание конфигурационной функции в модуль освещения, а не в драйвер. Выходное сопротивление можно определить с помощью существующих архитектур драйверов без изменения, при этом одновременно обеспечивается возможность для пользователя настраивать для своих нужд отдельные модули освещения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к управлению устройством освещения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Светодиодное освещение преобразует индустрию освещения, так что изделия для освещения больше не являются только устройствами включения/выключения, а стали сложными устройствами с более сложными вариантами управления, ставшими возможными за счет простой управляемости светодиодов.

Необходимый ток, подаваемый цепью драйвера, варьируется для разных устройств/модулей освещения. Самые современные цепи драйверов светодиодов спроектированы имеющими достаточную гибкость, так что их можно использовать для широкого диапазона различных устройств освещения и для целого ряда устройств освещения. Для этой цели интеллектуальная электронная цепь драйвера в светодиодном светильнике (часто называемая «балласт») теперь часто отделена от самого модуля освещения, чтобы обеспечить такую гибкость при проектировании системы освещения.

Известно, что цепь драйвера работает в пределах так называемого «рабочего окна». Рабочее окно определяет соотношение между выходным напряжением и выходным током, которые могут быть поданы цепью драйвера. Обеспечение требований конкретной осветительной нагрузки находится в пределах этого рабочего окна, при этом цепь драйвера может быть выполнена для использования с этой конкретной осветительной нагрузкой, обеспечивая требуемую гибкость цепи драйвера. Это означает, что цепь драйвера может быть использована для светодиодных приборов разной конструкции, и от разных производителей, и для широкого диапазона применений, при условии, что настройка требуемых тока и напряжения соответствует рабочему окну. Это также позволяет обновлять поколение устройств освещения без изменения цепи драйвера.

Цепь драйвера должна иметь свой выходной ток, заданный на требуемом уровне в пределах своего рабочего окна. Это можно достичь при программировании цепи драйвера на подачу конкретного тока.

Однако альтернативным решением, которое обеспечивает менее сложный интерфейс для пользователя, является обеспечение настройки тока с использованием компонента настройки, такого как резистор вне цепи драйвера. Этот резистор может быть размещен, например, на печатной плате, которая обеспечивает интерфейс между цепью драйвера и выводами светодиода, или резистор может быть встроен как часть соединительного кабеля или соединительного блока. Значение сопротивления регистрируют для последующего управления выходом цепи драйвера.

Значение (номинал) резистора (или другого компонента) настройки тока влияет на поведение цепи драйвера, что затем может быть использовано для конфигурирования ее соответствующим образом, так что выходной ток определяется значением сопротивления. После того как ток задан, напряжение, подаваемое цепью драйвера, будет меняться в зависимости от предоставленной на нее нагрузки (поскольку светодиоды управляются током), но цепь драйвера будет поддерживать это напряжение в пределах рабочего окна.

Модуль освещения этого типа обозначают как аналоговый модуль, и имеется аналоговый интерфейс, причем модуль освещения имеет пассивный компонент со значением, указывающим его потребляемую мощность. Средний ток светодиода управляется и ток светодиода непрерывно поддерживается. Цепь драйвера основана, например, на архитектуре импульсного инвертора.

Эта известная система не позволят конечному пользователю изменять ток (и световой выходящий поток) модуля освещения. Если требуется другой ток, необходимо изменить резистор настройки. Обычно резистор настройки тока модуля не может быть изменен пользователем.

Когда пользователь использует модули освещения для сборки светильников, часто необходимо оптимизировать светильник по своему усмотрению, не ограничиваясь фиксированными световым выходом, температурой или мощностью. Например, оптическое конструирование может требовать от модуля меньшего светового выхода. Альтернативно, поскольку теплоотвод миниатюризирован, модуль может запускаться при слишком высокой температуре на основе настройки по умолчанию резистора настройки тока, и необходима пониженная мощность.

Таким образом, для пользователя существует необходимость иметь возможность гибко настраивать выходной ток. Одно известное решение для пользователя представляет собой встраивание подходящего резистора настройки тока в драйвер. Затем драйвер использует этот компонент для определения выходного тока.

Альтернатива размещению резистора настройки в драйвер представляет собой наличие удаленно устанавливаемого управляющего тока, что задействует беспроводную связь с драйвером для программирования драйвера. Затем управляющий ток настраивают драйвером и никакие дополнительные компоненты в модуле освещения не требуются.

Недостатком этого подхода является то, что необходимо обновлять портфель драйверов. Этот портфель состоит из многих типов драйверов (с фиксированным выходом, с регулировкой силы света, с регулировкой силы света по стандарту DALI, с различными корпусами, с различными мощностями).

Это означает, что реализация улучшенной системы будет медленной и дорогостоящей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целесообразно получить гибкую настройку драйвера таким образом, который можно реализовать с минимальным нарушением применяемой светодиодной инфраструктуры, например, не влияя на существующий портфель/установку драйвера. Данная цель достигается с помощью изобретения, определенного формулой изобретения.

Примеры в соответствии с одним аспектом изобретения обеспечивают модуль твердотельного освещения, содержащий:

твердотельный источник света;

цепь резистора, при этом выходное сопротивление цепи резистора предназначено для передачи на подключенный драйвер информации о требуемой мощности, подлежащей подаче на твердотельный источник света;

интерфейс управления для приема информации о конфигурации от внешнего конфигурирующего устройства;

цепь управления для управления конфигурацией цепи резистора с заданием тем самым выходного сопротивления в ответ на принятую информацию о конфигурации.

Этот способ содержит встраивание конфигурационной функции в модуль освещения, а не в драйвер. Выходное сопротивление можно настроить внутри модуля освещения, а затем определить с помощью применяемых архитектур драйвера без изменения, при этом одновременно обеспечивается возможность для пользователя настраивать для своих нужд отдельные модули освещения. Таким образом, портфель драйверов не нуждается в изменении.

Выходное сопротивление цепи резистора не зависит от управляющих сигналов на источник света из подключенного драйвера для питания твердотельного источника света. Таким образом, цепь резистора не является частью чувствительной к мощности (или току) структуры для управления драйвером с использованием обратной связи. Цепь резистора используют для передачи информации о требуемом уровне мощности, а не для предоставления информации обратной связи. Цепь резистора предназначена для передачи информации о требуемой мощности в соответствии с конструкцией производителя о конструкции светодиодного модуля или предпочтении пользователя, а не для передачи информации о фактической мощности, подаваемой на источник света.

Интерфейс управления может содержать NFC-приемник (поддерживающий технологию высокочастотной беспроводной связи ближнего радиуса действия), содержащий NFS-антенну и цепь NFC-приемника. Таким образом, модуль освещения можно конфигурировать беспроводным образом с помощью конфигурирующего NFC-устройства конечного пользователя.

Поскольку цепь управления обычно представляет собой активную цепь с активными компонентами, такими как активные переключатели, ей нужно питание. Чтобы удовлетворить это требование, может быть предусмотрена цепь электропитания для генерирования электропитания для цепи управления по управляющим сигналам на источник света, принятым от подключенного драйвера. Таким образом, модуль освещения не требует выделенного источника питания, но может извлекать требуемое питание по сигналу освещения (т.е. управляющему току).

Цепь электропитания может содержать, например, транзисторную схему, имеющую выходной транзистор и пороговый элемент, применяемый на управляющем выводе выходного транзистора с настройкой тем самым выходного напряжения выходного транзистора. Это определяет линейный подход, и его можно использовать, когда напряжение осветительного устройства (например, напряжение цепочки светодиодов) больше, чем требуемое напряжение питания для интерфейса управления. Преимущество этого примера представляет собой низкую стоимость из-за простоты линейного источника питания.

Другой пример цепи электропитания представляет собой схему импульсного источника питания (электропитания). Она также может генерировать напряжение питания от ввода тока, подключенного к выводам осветительного устройства. Преимущество этого примера заключается в том, что импульсный источник питания обеспечивает высокую эффективность и низкую потерю мощности.

Другой пример цепи электропитания представляет собой линию напряжения, параллельную определенному числу твердотельных источников света, при этом прямое напряжение упомянутого определенного числа твердотельных источников света соответствует выходному напряжению в качестве электропитания. Преимущество этого примера представляет собой низкую стоимость при высокой эффективности, поскольку твердотельный источник света обеспечивает через себя стабильное прямое напряжение.

NFC-приемник может содержать энергоаккумулирующую цепь, которая может быть предусмотрена для генерирования электропитания для интерфейса управления по беспроводному сигналу, принятому от внешнего конфигурирующего устройства. Таким образом, внешнее конфигурирующее устройство может подавать требуемую мощность беспроводным образом.

Выходное сопротивление может быть определено между:

выводом заземления модуля и выводом выхода резистора; или

выводом источника света модуля и выводом выхода резистора.

Эти подходы представляют два варианта для различных конфигураций резистора настройки тока (известные в промышленности как RSET2 и RSET3). В первом варианте интерфейс для передачи выходного напряжения может быть полностью отличным от интерфейса питания для управления источником света. Во втором варианте выходное сопротивление может совместно использовать один вывод источника света, например, используя общий вывод заземления.

В первом примере цепь резистора содержит набор резистивных ветвей, каждая из которых содержит резистор и переключатель, соединенные последовательно, а ветви соединены параллельно, при этом цепь управления предназначена для управления настройками переключателей с определением тем самым конфигурации цепи резистора.

Таким образом определяют электронно управляемый резистор переменного сопротивления с дискретным числом настроек резистора.

Во втором примере цепь резистора содержит первый и второй выводы для подключения к драйверу, при этом цепь резистора содержит:

датчик тока для измерения тока, протекающего между первым и вторым выводами; и

датчик напряжения для измерения напряжения между первым и вторым выводами,

при этом цепь управления содержит:

блок для вычисления эквивалентного сопротивления цепи резистора в соответствии с измеренным напряжением и измеренным током; и

коммутационную цепь между первым и вторым выводами для управления эквивалентным сопротивлением с использованием информации о конфигурации, а также вычисленного эквивалентного сопротивления.

Это определяет механизм обратной связи для управления представленным эффективным сопротивлением, а именно имитирование резистора с эффективным сопротивлением. Коммутационная цепь может содержать транзистор, который работает в линейном режиме управления. В соответствии с измеренными напряжением и током, можно динамически регулировать базу (или затвор) транзистора. Это настраивает эквивалентное сопротивление на желаемый уровень.

В третьем примере цепь резистора содержит первый и второй выводы для подключения к драйверу и для приема напряжения, при этом цепь резистора содержит датчик тока для измерения тока, протекающего между первым и вторым выводами,

при этом цепь управления содержит блок управления током для управления током через цепь резистора с использованием информации о конфигурации, а также обратной связи по измеренному току.

Цепь действует как источник тока, и передаваемый ток интерпретируется драйвером. Опять же, для управления представленным эффективным сопротивлением за счет обеспечения управления передаваемым током определяют механизм обратной связи.

Способы управления могут быть основаны на аналоговом или цифровом управлении.

Однако для NFC-функции имеется микроконтроллер, поэтому обработка некоторых цифровых сигналов может быть реализована микроконтроллером без дополнительных затрат.

Модуль может дополнительно содержать датчик температуры для измерения температуры, при этом цепь управления предназначена для управления конфигурацией цепи резистора с настройкой тем самым дополнительно выходного сопротивления в ответ на измеренную температуру.

Таким образом, в модуль может быть встроена тепловая функция. Это дает возможность, например, запрограммировать модуль оставаться ниже максимальной температуры (на протяжении минимального срока службы).

Драйвер, например, будет постоянно измерять резистор настройки тока, так что в любой момент времени, когда значение резистора настройки тока меняется, драйвер будет срабатывать в ответ изменением своего выходного тока.

Интерфейс управления может быть предназначен принимать информацию о конфигурации до того, как подключенный драйвер осуществил управление модулем. Это позволяет конфигурировать модуль на заводе или в ходе установки.

Изобретение также обеспечивает модульную систему освещения, содержащую:

модуль освещения, который определен выше; и

конфигурирующее устройство для отправки информации о конфигурации на интерфейс управления модуля освещения с записью тем самым настройки требуемой мощности модуля освещения в нем.

Это конфигурирующее устройство можно использовать конечному пользователю при определении того, как использовать модуль освещения.

Требуемая мощность содержит, например, номинальную мощность модуля освещения. Эта номинальная мощность определяет нормальный ток/мощность, необходимый(ая) модулю освещения. Модуль освещения требует ток или окно тока, которое определяет номинальную мощность.

Изобретение также обеспечивает цепь освещения, содержащую:

модуль освещения, который определен выше; и

драйвер, при этом драйвер содержит:

блок питания для подачи питания на модуль освещения;

блок измерения для соединения с цепью резистора для регистрации выходного сопротивления; и

котроллер для управления питанием, подаваемым на модуль освещения блоком питания в зависимости от информации о требуемой мощности, передаваемой с помощью зарегистрированного выходного сопротивления.

Драйвер может содержать:

контур обратной связи, независимый от упомянутой резистивной сети, для измерения фактических управляющих сигналов на источник света, подаваемых блоком питания в модуль освещения, и предоставления в контроллер измеренных управляющих сигналов на источник света,

при этом упомянутый контроллер драйвера дополнительно предназначен для управления управляющими сигналами на источник света, подаваемыми блоком питания, в соответствии с номинальной мощностью модуля освещения и измеренными управляющими сигналами на источник света.

Изобретение также обеспечивает способ управления модулем твердотельного освещения, который содержит твердотельный источник света и цепь резистора, при этом выходное сопротивление цепи резистора предназначено для передачи на подключенный драйвер информации о требуемой мощности, подлежащей подаче на твердотельный источник света, при этом способ содержит:

отправку информации о конфигурации от конфигурирующего устройства к модулю освещения; и

управление конфигурацией цепи резистора в модуле освещения с настройкой тем самым выходного сопротивления в ответ на принятую информацию о конфигурации.

Модулем твердотельного освещения можно управлять посредством:

управления модулем твердотельного освещения с использованием способа управления, определенного ниже;

использования драйвера, подключенного к модулю твердотельного освещения для определения выходного сопротивления; и

использования драйвера для управления мощностью, поданной на модуль освещения, в зависимости от определенного выходного сопротивления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь будут подробно описаны примеры изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фигура 1 показывает известный пример светодиодного модуля и драйвера, использующего резистор настройки тока в светодиодном модуле;

фигура 2 показывает первый пример светодиодного модуля и драйвера вместе с внешним интерфейсным устройством;

фигура 3 показывает второй пример светодиодного модуля и драйвера;

фигура 4 показывает первый пример цепи электропитания;

фигура 5 показывает второй пример цепи электропитания;

фигура 6 показывает первый пример цепи резистора;

фигура 7 показывает второй пример цепи резистора;

фигура 8 показывает третий пример цепи резистора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение обеспечивает модуль твердотельного освещения, содержащий твердотельный источник света и цепь резистора, при этом выходное сопротивление цепи резистора предназначено для передачи на подключенный драйвер информации о требуемой мощности, подлежащей подаче на твердотельный источник света. Для приема информации о конфигурации от внешнего конфигурирующего устройства предусмотрен интерфейс управления; и конфигурирование цепи резистора осуществляется цепью управления с настройкой тем самым выходного сопротивления в ответ на принятую информацию о конфигурации. Этот подход содержит встраивание конфигурационной функции в модуль освещения, а не в драйвер. Выходное сопротивления можно определить с помощью применяемых архитектур драйвера без изменения, при этом одновременно обеспечивая пользователю возможность настраивать для своих нужд отдельные модули освещения.

Решения для точечного освещения и направленного освещения, как правило, основаны на светодиодных модулях, где каждый модуль содержит светодиодную лампу и драйвер светодиода. Светодиодная лампа может быть основана на светодиодах для монтажа на печатной плате (CoB). Для монтажа светодиодов CoB используют держатели, и от держателя к драйверу проходит кабель. Таким образом, общая система состоит из драйвера, кабеля и светодиодной лампы.

Как объяснено выше, гибкость драйвера означает, что имеется большой диапазон драйверов, которые могут управлять одной и той же светодиодной лампой. Например, существуют драйверы с фиксированным выходным током, драйверы с регулировкой силы света и программируемые драйверы. Также существуют различные типы корпусов.

Было предложено внести небольшую печатную плату в качестве части держателя, и затем в печатную плату могут быть включены пассивные компоненты настройки тока.

Другая светодиодная лампа может требовать иного рабочего тока. Печатная плана может, например, обеспечить цепь, которая позволяет драйверу измерить температуру модуля, а также иметь резистор настройки, используемый драйвером, чтобы узнать и настроить корректный ток.

Простая схема этой функции представлена на фигуре 1. Светодиодный модуль 10 содержит светодиодную лампу 12 (т.е. цепочку светодиодов), резистор 14 настройки тока и цепь 16 тепловой защиты. Модуль 10 соединяется с драйвером 18 с использованием только трех выводов. Выводы LED+ и LED- соединяются с концами цепочки 12 светодиодов, а третий вывод LEDset позволяет драйверу 18 измерять сопротивление резистора 14 настройки тока при вводе измерительного тока Iset. При определенном сопротивлении резистора настройки тока в светодиодном модуле в резисторе настройки возникает определенное напряжение и его регистрируют драйвером 18, и, в свою очередь, драйвер 18 осведомляется о том, сколько тока/мощности требует светодиодный модуль.

Эта компоновка не позволяет конечному пользователю менять ток (и, таким образом, световой выходящий поток) светодиодного модуля 10. Если необходим другой ток, необходимо заменить резистор 14 настройки.

Пользователь, использующий модули для сборки светильников, может желать оптимизировать световой выход своего светильника по своему усмотрению, не ограничиваясь фиксированными световым выходом, температурой или мощностью. Например, его оптическая конструкция может требовать от модуля меньший световой выход. Альтернативно, из-за использования миниатюризированного теплоотвода может быть желательна пониженная мощность для предотвращения достижения модулем слишком высоких температур.

Должно быть принято во внимание желание пользователя иметь возможность гибко настраивать выходной ток. Например, пользователем в драйвер может быть встроен резистор настройки. Затем драйвер использует этот резистор настройки для ограничения выходного тока.

Альтернатива размещению резистора настройки тока в драйвер представляет собой обеспечение удаленно настраиваемого управляющего тока. Например, при использовании технологии высокочастотной беспроводной связи ближнего радиуса действия (NFC) можно запрограммировать драйвер с использованием NFC-устройства считывания. Philips (Торговая Марка) выпускает систему, которая работает таким образом, именуемую диапазон «SimpleSet» (Товарный Знак). Эта беспроводная программируемая технология позволяет производителям светильников быстро и легко программировать драйвер светодиода на любой стадии в течение производственного процесса без подключения к электросети, обеспечивая большую гибкость.

С помощью этой системы «SimpleSet» ток драйвера настраивают посредством драйвера и никакие дополнительные компоненты в модуле не требуются. Таким образом, этот подход основан на новой и обновленной конструкции драйвера, и, следовательно, он особенно подходит для новых осветительных установок.

Имеется много современных типов драйверов (с фиксированным выходом, с регулированием силы света, с регулированием силы света по стандарту DALI, с разными уровнями мощности и т.д.). Представляет интерес возможность использовать современные драйверы в существующих установках для реализации упрощенного управления выходящим потоком, например, при изменении модуля освещения вместо изменения драйвера.

Изобретение основано на встраивании конфигурационной функциональности в модуль освещения (а не в драйвер). Например, в качестве части держателя светодиода может быть предусмотрена печатная плата, которая реализует NFS-антенну и NFS-кристалл.

На фигуре 2 представлен первый пример модуля освещения, соединенного с драйвером 22 с первым типом интерфейса. Интерфейс драйвера содержит выводы LED+ и LED- для цепочки светодиодов и отдельную пару выводов RSET2 и Земля для измерения внешнего резистора настройки тока в модуле освещения. Это известно как интерфейс RSET2.

Драйвер 22 имеет блок 220 питания для подачи питания на модуль освещения и блок 222 измерения для соединения с цепью резистора для регистрации выходного сопротивления.

Для управления мощностью, подаваемой на модуль освещения блоком 220 питания в зависимости от требуемой мощности, передаваемой зарегистрированным выходным сопротивлением, используют контроллер 224. Подробнее, контроллер 224 должен принимать информацию о требуемой мощности в качестве эталона для определения функционального поведения блока 220 питания с обеспечением фактической мощности в соответствии с требуемой мощностью. Еще более подробно, если драйвер представляет собой драйвер с замкнутым контуром обратной связи, контроллер 224 должен измерить фактическую мощность, поданную блоком питания и сравнить фактическую мощность с требуемой мощностью, и, в свою очередь, отклонение между ними можно использовать для регулировки блока 220 питания с тем, чтобы уменьшить отклонение.

Для данной цели контроллер драйвера может содержать контур с обратной связью, независимый от упомянутой резистивной сети, для измерения фактических управляющих сигналов на источник света, подаваемых на модуль освещения блоком 220 питания, и предоставление измеренных управляющих сигналов на источник света контроллеру 224. Этот контур обратной связи содержит датчик 226 тока внутри модуля освещения или альтернативно внутри драйвера. По этой причине контроллер 224 драйвера дополнительно предназначен для управления управляющими сигналами на источник света, подаваемыми блоком 220 питания в соответствии с номинальной мощностью модуля освещения и измеренными управляющими сигналами на источник света.

Это обеспечивает стабилизацию электропитания, подаваемого на модуль освещения.

Эти элементы являются стандартными частями традиционного драйвера, а модуль по изобретению в действительности предназначен для подключения к традиционным драйверам.

Светодиодный модуль 20 содержит источник 23 питания, который подает питание для микропроцессора 24. Этот источник питания отводят (ответвляют) от цепочки светодиодов. Его можно отвести только от части цепочки светодиодов, чтобы минимизировать потерю мощности от источника питания. Альтернативно, этот источник питания может представлять собой более сложный импульсный источник питания или простой линейный источник питания.

Микропроцессор 24 содержит интегральную схему (ИС) с технологией высокочастотной беспроводной связи ближнего радиуса действия, в частности, NFC-устройство считывания, которое преобразует NFC-команды в сигнал для управления цепью 26 резистора. Микропроцессор 24 также функционирует как цепь управления для управления конфигурацией цепи 26 резистора с настройкой тем самым выходного сопротивления. Выходное сопротивление определяют между выводом заземления модуля Земля и выводом RSET2 выхода резистора. Сигнал по технологии высокочастотной беспроводной связи ближнего радиуса действия принимают с использованием антенны 28.

Цепь 26 резистора представляет собой электронную схему, которую используют для моделирования физического резистора, который используется драйвером светодиода для настройки тока. Выходное сопротивление цепи резистора передают подключенному драйверу 22 и кодируют информацию о требуемой мощности, подаваемой на цепочку светодиодов.

Модуль необязательно содержит датчик 29 температуры, который можно использовать для настройки максимальной температуры или для контроля срока службы модуля, как обсуждено ниже.

NFC-ИС функционирует как интерфейс управления для приема информации о конфигурации от внешнего конфигурирующего устройства 30. Внешнее конфигурирующее устройство обеспечивает информацию о конфигурации, которую принимает микропроцессор 24. Как показано, внешнее конфигурирующее устройство 30 содержит NFC-ИС 32, в частности NFC-передающее устройство и антенну 34. Интерфейс 36 пользователя позволяет пользователю выбрать требуемый выходной поток, который преобразуют в соответствующее значение резистора, которое должно быть смоделировано цепью 36 резистора.

Выходное сопротивление резистивной сети не зависит от управляющих сигналов на источник света из подключенного драйвера 22, используемого для питания цепочки светодиодов. Требуемый выход может быть номинальной мощностью модуля освещения.

Интерфейс управления (т.е. NFC-приемник микропроцессора 24) предназначен для приема информации о конфигурации от внешнего конфигурирующего устройства 30 до того, как подключенный драйвер осуществил управление модулем. Это может быть выполнено пользователем до установки системы освещения. NFC-связь можно использовать для настройки требуемого потокового освещения для контроллера 24 с использованием беспроводной передачи мощности от внешнего конфигурирующего устройства 30 без дополнительной подаваемой на модуль мощности.

В реальной реализации NFC-устройство считывания может содержать энергоаккумулирующую цепь для аккумулирования достаточной энергии для приема NFC-команды и сохранения сигнала в энергонезависимой памяти, даже до того, как светодиодный модуль получил питание от драйвера. После того как светодиодный модуль получил питание от драйвера, микроконтроллер считывает сигнал в ОЗУ и настраивает выходное сопротивление цепи резистора. В этом случае необходимо управлять цепью резистора только после того, как драйвер получит питание.

На фигуре 3 представлен второй пример модуля освещения, соединенного с драйвером 22 со вторым типом интерфейса. Модуль 20 содержит те же компоненты, что и на фигуре 2, и они представлены теми же ссылочными позициями. Единственное отличие состоит в том, что резистор настройки тока и цепочка 12 светодиодов совместно используют общий вывод, такой как вывод заземления. Датчик температуры не показан, и внешний конфигурирующий элемент также исключен из фигуры 3.

Цепочка светодиодов находится между выводами LED+ и LED-, а резистор настройки находится между выводом LED- источника света и выводом REST3 выхода резистора. Это известно как интерфейс RSET3. Вывод LED- служит в качестве вывода заземления для цепи 26 резистора.

Один и тот же модуль может функционировать с драйверами и RSET2, и RSET3. Например, модуль по фигуре 2 с четырьмя выходными выводами можно использовать с драйвером RSET3 по фигуре 3 просто при подключении вместе выводов LED- и Земля, т.е. связывая два соединения светодиодного модуля в единое соединение LED- драйвера.

Цепь светодиодного модуля может быть реализована на небольшом пространстве, обеспеченным держателем светодиода.

Цепь используют для имитации резистора настройки тока. Затем модуль программируют с требуемым значением резистора настройки тока, и его можно подключить к любому драйверу, который обладает функциональностью RSET2 или RSET3.

Изобретение позволяет использовать существующий портфель применяемых драйверов, предоставляя при этом пользователю простую возможность настраивать требуемый выход светодиодной лампы.

Модуль может также реализовать тепловую функцию при встраивании датчика температуры, который используют для подгонки моделируемого значения сопротивления в зависимости от уровня температуры. Это можно использовать для программирования модуля для уменьшения его требуемой мощности, чтобы он оставался ниже максимальной температуры, что может, например, обеспечить реализацию минимального срока службы.

Ниже следует более подробное описание функциональных блоков, используемых в модуле.

Источник 23 питания используют для генерирования электропитания для цепи 24 управления, такого как 5 В между входами модуля LED+ и LED- или по части цепочки светодиодов. Существуют различные возможные цепи.

На фигуре 4 представлен первый пример, который содержит транзисторную схему, имеющую выходной транзистор 40, связанный с управляющими сигналами на источник света, и пороговый элемент 42 в виде диода, применяемого на управляющем выводе выходного транзистора 40 с настройкой тем самым выходного напряжения выходного транзистора в качестве упомянутого электропитания. Транзистор включается и подает ток через диод 44 для зарядки выходного конденсатора 46 до достижения выходного напряжения, соответствующего напряжению порогового элемента, меньше перепада напряжения база-эмиттер. Этот вариант осуществления представляет собой типичный линейный источник питания. Следует понимать, что также применимы другие типы линейного источника питания.

На фигуре 5 представлен второй пример, основанный на схеме импульсного источника питания. Схема содержит переключающий транзистор, индуктор 52 и диод 54, формирующие в данном примере понижающий преобразователь. Выходной сигнал обеспечивают на выходном конденсаторе 56. Следует понимать, что также применимы другие типы импульсного источника питания, такие как повышающий и комбинированный преобразователь.

Третий пример может быть основан на линии напряжения, параллельной определенному числу твердотельных источников света. При этом прямое напряжение заданного числа твердотельных источников света соответствует требуемому выходному напряжению в качестве электропитания. Например, для подачи питания в 6,6 В для контроллера можно использовать две последовательности светодиодов с 3,3 В.

Цепь резистора содержит электронную схему, используемую для создания управляемого выходного сопротивления в виде подключенного драйвера. Существуют различные варианты цепи резистора, некоторые из которых обсуждаются ниже.

На фигуре 6 представлен первый пример, в котором цепь 26 резистора содержит набор резистивных ветвей 60, 62, 64, каждая из которых содержит резистор 60a, 62a, 64a и переключатель 60b, 62b, 64b, соединенные последовательно. Ветви соединены параллельно. Цепь 24 управления предназначена для управления настройками переключателей с определением тем самым конфигурации цепи резистора.

Пример по фигуре 7 дает 6 возможных настроек резистора.

На фигуре 7 представлен второй пример, в котором цепь резистора содержит первый и второй выводы 70, 72 для подключения к драйверу, при этом цепь резистора содержит датчик 74 тока для измерения тока, протекающего между первым и вторым выводами (на основе напряжения через чувствительный резистор 75), и датчик 76 напряжения для измерения напряжения между первым и вторым выводами. Цепь 24 управления имеет блок для вычисления эквивалентного сопротивления цепи резистора в соответствии с измеренным напряжением и измеренным током.

Цепь резистора имеет переключающий элемент 78 между первым и вторым выводами для управления эквивалентным сопротивлением с использованием информации о конфигурации, а также вычисленного эквивалентного сопротивления. Переключающий элемент представляет собой транзистор, который управляет своим выходным сопротивлением динамическим способом. Контроллер 24 обеспечивает требуемое значение 80 сопротивления на основе значения настройки тока, запрограммированного в нем, а для сравнения его со значением, созданным блоком 84, используют компаратор 82 с обеспечением управления с обратной связью.

Этот подход основан на моделировании характеристик физического резистора. Переключающий элемент 78 обеспечивает динамическое управление уровнями тока и напряжения так, что эквивалентный резистор становится равным ожидаемому физическому резистору.

Блок 84 представляет собой элемент делителя, функция которого заключается в обеспечении значения напряжения/тока (т.е. сопротивления). В цифровом способе это можно реализовать микроконтроллером, так что блок 84 не требуется в качестве отдельного компонента.

На фигуре 8 представлен третий пример, в котором цепь резистора содержит первый и второй выводы 90, 92 для подключения к драйверу и для приема напряжения, при этом цепь резистора содержит датчик 94 тока для измерения тока, текущего между первым и вторым выводами (на основе напряжения через чувствительный резистор 95). Цепь управления содержит блок управления током для управления током через цепь резистора с использованием информации о конфигурации, а также обратной связи по измеренному току. Током управляют с использованием переключающего элемента в виде транзистора 96.

Это обеспечивает управляемый источник тока, который является, в частности, входом, требуемым интерфейсом RSET3. Транзистором динамически управляют, делая ток равным тому, который установил бы в порту RSET3 драйвера физический резистор.

Модуль можно использовать с существующими типами защиты от перегрузки по температуре. В этом случае к NFC-ИС может быть подключен тепловой компонент (отрицательный температурный коэффициент - NTC). В случае высоких температур цепь будет сигнализировать драйверу о том, что модуль находится при слишком высокой температуре, и драйвер может уменьшить освещенность или выключиться.

Как указано выше, измерение температуры также можно использовать для обеспечения контроля срока службы модуля. Вне определенной температуры прогнозируется срок службы менее 50 кч. Если клиент, создавая светильник с использованием модуля, хочет применить модуль в светильнике с ограниченным теплоотводом, необходимо уменьшить мощность (ток), чтобы соответствовать этой температуре. Вместо проведения тщательного NFC-кристалл можно запрограммировать на конкретный срок службы, такой как 50 кч. Затем цепь может внутренне сравнивать пороговое значение с помощью встроенного теплового компонента, и если оно превышает максимальную температуру, то на драйвер может быть сообщен меньший управляющий ток.

Изобретение можно использовать в различных приложениях освещения. Модулями освещения могут быть внутренние точечные источники, устройства направленного освещения или устройства точечного освещения. Изобретение также можно использовать в линейных светодиодных приложениях (используемых в офисах), а также для наружного освещения для дорог и улиц. В системах с направленным освещением и в офисных системах часто требуется четко определенный поток, что делает весьма желательной легкую реализацию настройки потока.

Изобретение описано в связи со светодиодным осветительным устройством. Однако его можно применять к устройству драйвера для других типов технологии освещения. Его можно применять к любому драйверу, который предназначен для связи с внешним чувствительным резистором для управления конфигурацией цепи драйвера. Например, можно использовать другие технологии твердотельного освещения.

Вышеописанный пример использует NFC-систему для передачи требуемой настройки модулю освещения. Это обеспечивает удобную беспроводную работу для пользователя. Другие варианты к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а признак единственного числа не исключает множества. Сам факт, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что не может быть использована с преимуществом комбинация этих мер. Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.

Claims (44)

1. Модуль твердотельного освещения, содержащий:

твердотельный источник (12) света;

цепь (26) резистора, при этом выходное сопротивление цепи резистора предназначено для передачи на подключенный драйвер информации о требуемой мощности, подлежащей подаче на твердотельный источник света;

интерфейс (24, 28) управления для приема информации о конфигурации от внешнего конфигурирующего устройства (30); и

цепь (24) управления для управления конфигурацией цепи (26) резистора с заданием тем самым выходного сопротивления в ответ на принятую информацию о конфигурации.

2. Модуль по п.1, в котором выходное сопротивление цепи (26) резистора не зависит от управляющих сигналов на источник света из подключенного драйвера (22) для питания твердотельного источника света, и интерфейс управления содержит NFC-приемник, содержащий NFC-антенну (28) и цепь NFC-приемника.

3. Модуль по любому предыдущему пункту, дополнительно содержащий цепь (23) электропитания для генерирования электропитания для цепи (24) управления по управляющим сигналам на источник света, принятым от подключенного драйвера (22).

4. Модуль по п.3, в котором цепь (23) электропитания содержит:

транзисторную схему, имеющую:

выходной транзистор (40), связанный с упомянутыми управляющими сигналами на источник света, и

пороговый элемент (42), применяемый на управляющем выводе выходного транзистора (40) с заданием тем самым выходного напряжения выходного транзистора в качестве упомянутого электропитания;

или схему (50, 52, 54, 56) импульсного электропитания; или

линию напряжения, параллельную определенному числу твердотельных источников света, при этом прямое напряжение упомянутого определенного числа твердотельных источников света соответствует выходному напряжению в качестве электропитания.

5. Модуль по п.2, в котором NFC-приемник содержит энергоаккумулирующую цепь для генерирования электропитания для интерфейса (24, 28) управления по беспроводному сигналу, принятому от внешнего конфигурирующего устройства (30).

6. Модуль по любому предыдущему пункту, в котором выходное сопротивление определено между:

выводом заземления модуля и выводом выхода резистора; или

выводом источника света модуля и выводом выхода резистора.

7. Модуль по любому предыдущему пункту, в котором цепь резистора содержит набор резистивных ветвей (60, 62, 64), каждая из которых содержит резистор (60а, 62а, 64а) и переключатель (60b, 62b, 64b), соединенные последовательно, а ветви соединены параллельно, при этом цепь управления предназначена для управления настройками переключателей с определением тем самым конфигурации цепи резистора.

8. Модуль по любому из пп.1-6, в котором цепь резистора содержит первый и второй выводы (70, 72) для подключения к драйверу, при этом цепь резистора содержит:

датчик (74) тока для измерения тока, протекающего между первым и вторым выводами,

датчик (76) напряжения для измерения напряжения между первым и вторым выводами,

и при этом цепь управления содержит:

блок (84) для вычисления эквивалентного сопротивления цепи резистора в соответствии с измеренным напряжением и измеренным током и

коммутационную цепь (78) между первым и вторым выводами для управления эквивалентным сопротивлением с использованием информации о конфигурации, а также вычисленного эквивалентного сопротивления.

9. Модуль по любому из пп.1-6, в котором цепь резистора содержит первый и второй выводы (90, 92) для подключения к драйверу и для приема напряжения, при этом цепь резистора содержит:

датчик (94) тока для измерения тока, протекающего между первым и вторым выводами, и

при этом цепь управления содержит блок (94, 96) управления током для управления током через цепь резистора с использованием информации о конфигурации, а также обратной связи по измеренному току.

10. Модуль по любому предыдущему пункту, дополнительно содержащий:

датчик (29) температуры для измерения температуры;

при этом цепь (24) управления предназначена для управления конфигурацией цепи резистора с заданием тем самым дополнительно выходного сопротивления в ответ на измеренную температуру.

11. Модуль по п.1, в котором интерфейс управления предназначен для приема информации о конфигурации до того, как подключенный драйвер осуществил управление модулем.

12. Модульная система освещения, содержащая:

модуль освещения по любому из пп.1-11; и

конфигурирующее устройство (30) для отправки информации о конфигурации в интерфейс управления модуля освещения с записью тем самым настройки требуемой мощности модуля освещения в нем.

13. Модульная система освещения по п.12, при этом требуемая мощность содержит номинальную мощность модуля освещения.

14. Цепь освещения, содержащая:

модуль (20) освещения по любому из пп.1-11; и

драйвер (22), содержащий:

блок (220) питания для подачи питания на модуль освещения;

блок (222) измерения для соединения с цепью резистора для регистрации выходного сопротивления; и

контроллер (224) для управления питанием, подаваемым на модуль освещения блоком (220) питания, в зависимости от информации о требуемой мощности, передаваемой с помощью зарегистрированного выходного сопротивления.

15. Цепь освещения по п.14, в которой драйвер содержит:

контур (226) обратной связи, независимый от упомянутой резистивной сети, для измерения фактических управляющих сигналов на источник света, подаваемых блоком (220) питания в модуль освещения, и предоставления в контроллер (224) измеренных управляющих сигналов на источник света,

при этом упомянутый контроллер (224) драйвера (22) дополнительно предназначен для управления управляющими сигналами на источник света, подаваемыми блоком (220) питания, в соответствии с номинальной мощностью модуля освещения и измеренными управляющими сигналами на источник света.

Images