СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ
LIGHTING SYSTEM

Изобретение относится к светотехнике, а именно к регулированию интенсивности освещения, и предназначено для создания  светодиодных источников освещения с управляемой яркостью свечения.
Известны решения по патентам RU 2670967, WO 2012/081878, RU 104409, RU 194838  в которых решается задача регулировки освещенности светодиодных.
Однако в них не предусмотрена возможность включать подсветку как полностью, так и частично - на тех участках, где это необходимо.
Задачей предлагаемого изобретения является создание системы бесконтактного (сенсорного) управления светодиодными светильниками для оптимальной организации дополнительной и вспомогательной подсветки в жилых помещениях (кухонная рабочая зона, подсветка ниш, подсветка зон отдыха) с возможностью включать подсветку как полностью, так и частично - на тех участках, где это необходимо, а также возможностью внешней регулировки яркости подсветки.
Данный технический результат достигается тем, что система освещения, состоящая из по меньшей мере двух параллельно включенных сегментов, каждый из которых содержит параллельные цепочки из последовательно включенных светодиодов и резистора, подключенные через ключевой транзистор выходного каскада к источнику питания, и блок управления, отличающаяся тем, что в каждый сегмент введены емкостной сенсор и схема управления емкостным сенсором, шина управления включает линию отключения светодиодов всех сегментов и линию включения светодиодов всех сегментов, при этом в каждом сегменте схема управления емкостным сенсором соединена со входом блока управления, выход которого соединен с ключевым транзистором выходного каскада, в случае воздействия продолжительностью более 1 сек на сенсор любого выключенного сегмента блок управления указанного сегмента формирует сигнал на линии включения светодиодов всех сегментов, в случае воздействия продолжительностью более 1 сек на сенсор любого включенного сегмента блок управления указанного сегмента формирует сигнал на линии выключения всех сегментов.
Изобретение поясняется чертежами, где изображено на:
фиг. 1 - Блок - схема организации системы освещения (подсветки) с использованием светильников в виде модулей с индивидуальным сенсорным управлением каждым его сегментом;
фиг. 2 - Блок - схема сегмента модуля;
фиг. 3 - Электрическая принципиальная схема сегмента модуля;
фиг. 4 - Электрическая схема сегмента без регулировки яркости свечения светодиодов.
На фигурах 1 и 2 приведены следующие элементы:
1 - Источник питания DC 24V;
2 - Светильник 1;
3 - Светильник N;
4 - Панель 1-10V (опция);
5 - Сенсорный контакт схема управления;
6 - Блок управления;
7 - Источник вторичного питания = 5v;
8 - Источник опорного напряжения + 10v (опция);
9 - Усилитель согласователь (опция);
10 - Выходной каскад;
11 - Светодиоды, источник тока;
Для создания пользователем необходимой оптимальной подсветки предлагаются светодиодные светильники в виде модулей с индивидуальным сенсорным управлением каждым сегментом и возможностью включения и выключения всей системы освещения сенсором любого сегмента.
Алгоритм работы модуля.
При подаче напряжения питания все светодиоды 11 модуля однократно включаются, интенсивность их свечения плавно увеличивается до максимальной, затем светодиоды плавно выключаются в течение 1 секунды; это режим самотестирования модуля. После этого модуль переходит в режим ожидания, светодиоды выключены.
Кратковременным (0,5 сек.) воздействием на сенсор 5 включаются/выключаются светодиоды соответствующего сегмента модуля. Таким образом, осуществлено индивидуальное управление каждым сегментом модуля.
При продолжительном (более 1 сек.) воздействии на сенсор любого выключенного сегмента модуля одновременно включаются все выключенные сегменты модуля.
При продолжительном (более 1 сек.) воздействии на сенсор любого включенного сегмента модуля одновременно выключаются все включенные сегменты модуля.
Все включения/выключения светодиодов происходят с плавным изменением яркости, благодаря использованию технологии ШИМ-диммирования.
Регулировка яркости свечения светодиодов модуля осуществляется с помощью стандартного метода управления 1-10 V (опция).
При замыкании контактов выключателя S1 напряжение сети АС 230V подается на источник питания, который начинает вырабатывать напряжение, необходимое для питания модулей. после прохождения самотестирования модули переходят в режим ожидания, подсветка выключена.
Воздействуя на сенсоры кратковременно, пользователь включает/выключает светильники частично или полностью на тех участках, где это необходимо.
Продолжительное воздействие на сенсоры управляет работой всей подсветки по алгоритму, изложенному выше: любой сенсор, расположенный на выключенном участке, включает подсветку полностью; любой сенсор, расположенный на включенном участке, выключает всю подсветку полностью.
Регулировка яркости свечения всех модулей осуществляется с помощью внешнего устройства управления - стандартной панели 1-10 V (опция).
На вход СИСТЕМЫ освещения подается напряжение DC 24V, предназначенное для питания светодиодов и схемы управления. Источник вторичного питания 7 обеспечивает питанием внутренние блоки устройства. Источник опорного напряжения 8 вырабатывает стабилизированное напряжение, необходимое для работы внешнего устройства управления яркостью свечения светодиодов - стандартной панели 1-10 V. При подаче напряжения питания блок управления переходит в режим самотестирования: на выходной каскад подается ШИМ-сигнал с заполнением, плавно возрастающим от 0 до 100%, а затем плавно снижающимся до 0%. Ключевой транзистор выходного каскада открывается, на светодиоды подается напряжение питания. Интенсивность свечения плавно возрастает до максимального значения, а затем также плавно снижается до нулевого уровня. После чего блок управления переходит в режим ожидания.
При воздействии на емкостной сенсор изменяется логический уровень на выходе схемы управления/входе блока управления. Блок управления формирует ШИМ сигнал управления выходным каскадом с заполнением, плавно возрастающим от нуля до значения, пропорционального величине напряжения на выходе усилителя-согласователя. Это напряжение задается внешней панелью 1-10V и поступает на АЦП блока управления. Интенсивность свечения светодиодов плавно возрастает до значения, установленного пользователем. При отсутствии панели управления интенсивность свечения светодиодов возрастает до максимальной.
Одновременно блок управления анализирует длительность сигнала на выходе схемы управления сенсором и в случае продолжительного (более 1 сек.) воздействия на сенсор блок управления формирует сигнал на шине управления (линия «ON ALL»), что вызывает включение всех сегментов системы.
При следующем воздействии на сенсор заполнение ШИМ-сигнала на выходе блока управления плавно снижается до 0%. Светодиоды данного сегмента гаснут. В случае продолжительного (более 1 сек.) воздействия на сенсор блок управления формирует сигнал на шине управления (линия «OFF ALL»). Все сегменты системы выключаются. Таким образом реализован алгоритм управления системой подсветки: при кратковременном воздействии на любой сенсор возможно включение/выключение светодиодов соответствующего сегмента, при длительном воздействии - всех параллельно соединенных сегментов.
Входное напряжение DC 24V от внешнего источника напряжения подается на входной разъем (контакты XS2, XS5). Далее это напряжение через защитный диод VD2 и резистор R15 подается на вход источника вторичного питания, выполненного на интегральной микросхеме DA1. Резистор R15 - гасящий, на нем рассеивается часть мощности, таким образом облегчается тепловой режим микросхемы DA1. Полученное на выходе источника напряжение 5 В используется для питания блока управления и схемы управления сенсорным контактом.
После поступления напряжения питания блок управления, выполненный на микроконтроллере DD2, переходит в режим самотестирования. ШИМ сигнал с заполнением, плавно возрастающим от 0 до 100%, а затем плавно снижающимся до 0% с порта РВ0 контроллера поступает на выходной каскад, выполненный на полевом транзисторе VT1, работающим в ключевом режиме. Интенсивность свечения светодиодов плавно возрастает до максимального значения, а затем также плавно снижается до нулевого уровня. Резистор R7, соединяющий затвор транзистора VT1 с общим проводом, удерживает его в закрытом состоянии во избежание включения светодиодов в период неопределенного состояния выходов контроллера в момент подачи питания на модуль.
Светодиоды HL1 - HL12 сгруппированы по 6 штук и включены последовательно. Значение прямого тока светодиодов определяется номиналом резисторов R8, R9, включенных последовательно со светодиодами.
Схема управления емкостным сенсором выполнена на микросхеме DD1. Микросхема формирует управляющий сигнал для контроллера: при воздействии на сенсорный контакт высокий логический уровень на выходе Q сменяется на низкий. При появлении низкого логического уровня на входе РВ1, контроллер DD2 формирует ШИМ сигнал управления выходным каскадом. При продолжительном (более 1 сек.) воздействии на сенсор контроллер также формирует сигнал низкого уровня на линии «ON ALL» (порт РВ4) или на линии «OFF ALL» (порт РВ3), в зависимости от предыдущего состояния сегмента.
Яркость подсветки регулируется внешней панелью 1-10V. Внешняя панель 1- 10V подключается к контактам XS1 и XS5 модуля с соблюдением полярности. Источник опорного напряжения для питания панели является параметрическим стабилизатором с выходным напряжением 10 В. Он выполнен на элементах R10, VD1, C4. Усилитель-согласователь собран на транзисторе VT2, включенном по схеме с общим эмиттером. Напряжение, сформированное панелью, подается на АЦП микроконтроллера (порт РВ2).
Элементы С1, R1, R2 устанавливаются при необходимости и предназначены для повышения помехоустойчивости схемы.
Если управлять яркостью свечения не нужно, сегмент можно выполнить по схеме, приведенной на фигуре 4. Отсутствуют элементы, обеспечивающие регулировку уровня яркости подсветки, в остальном работа схемы аналогична описанной выше.
Конструктивное выполнение.
Элементы управления и светодиоды установлены на жесткой двусторонней печатной плате из стеклотекстолита FR-4 толщиной 1,5 мм. Модуль состоит из трех одинаковых сегментов, включенных параллельно, и представляет собой полностью законченное устройство для установки в корпус. габаритные размеры модуля позволяют использовать его для организации вспомогательной подсветки кухонной рабочей зоны. Для соединения модулей (светильников) на плате установлены разъемы. Двусторонний скотч на нижней стороне платы обеспечивает удобство монтажа и надежную фиксацию.