ДРАЙВЕР ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА К ЭЛЕКТРОННОМУ БАЛЛАСТУ
DRIVER FOR CONNECTING LIGHT-EMITTING DIODE TO ELECTRONIC BALLAST

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к драйверу для возбуждения схемы светоизлучающих диодов. Кроме того, изобретение относится к устройству.
Примеры такого устройства - лампы и их части.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
US 2010/0033095 А1 раскрывает полупроводниковый твердотельный светоизлучающий диод как замену для флуоресцентных ламп. Эта замена относительно сложна и относительно дорога вследствие того, что она основана на преобразовании напряжения и коррекции коэффициента мощности.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в предоставлении улучшенного драйвера. Дополнительная задача изобретения - предоставление улучшенного устройства.
В соответствии с первым объектом предоставляется драйвер для возбуждения схемы светоизлучающих диодов, причем драйвер содержит
- первую схему для расстраивания резонатора электронного балласта, первую схему, содержащую последовательное соединение конденсатора и двунаправленного переключателя, причем клеммы последовательного соединения выполнены с возможностью соединения с клеммами электронного балласта для приема сигнала переменного тока от электронного балласта,
- вторую схему для предоставления сигнала постоянного тока на схему светоизлучающих диодов, причем вторая схема содержит выпрямитель с входными выводами, соединенными с клеммами последовательного соединения и с выходными выводами, выполненными с возможностью соединения с клеммами схемы светоизлучающих диодов, и
- третью схему для предоставления сигнала управления на первую схему для управления уровнем мощности, подаваемой на схему светоизлучающих диодов.
Электронный балласт также известен как высокочастотный балласт или стартерный балласт для запуска флуоресцентной лампы или подобной лампы часто в форме трубки. Такие лампы должны быть заменены схемами светоизлучающих диодов, вследствие того, что эти схемы имеют лучшую оптическую эффективность, которая позволяет снизить потребляемую мощность.
Предпочтительно, главным образом, заменяется трубка (прямая замена), и электронный балласт остается на месте. С этой целью предоставляется драйвер с первой схемой для расстраивания резонатора электронного балласта. Первая схема содержит последовательное соединение конденсатора и двунаправленного переключателя. Клеммы последовательного соединения выполнены с возможностью соединения с клеммами электронного балласта для приема сигнала переменного тока от электронного балласта. Кроме того, драйвер предоставляется со второй схемой для предоставления сигнала постоянного тока на схему светоизлучающих диодов. Вторая схема содержит выпрямитель с входными выводами, соединенными с клеммами последовательного соединения и с выходными выводами, выполненными с возможностью соединения с клеммами схемы светоизлучающих диодов. Наконец, драйвер предоставляется с третьей схемой для предоставления сигнала управления для первой схемы для управления уровнем мощности, подаваемой на схему светоизлучающих диодов.
В результате был создан относительно простой и относительно дешевый драйвер, позволяющий заменить электронный балласт трубчатой флуоресцентной лампы или подобной лампы на схему светоизлучающих диодов без удаления электронного балласта.
Схема светоизлучающих диодов содержит один или более светоизлучающих диодов любого вида и в любой комбинации. Двунаправленный переключатель представляет собой переключатель, разработанный для среды переменного тока.
Вариант реализации драйвера задается сигналом управления, имеющим фиксированную частоту переключения и регулируемый рабочий цикл. Фиксированная частота переключения может быть между 10 Гц и 100 кГц и обычно выбирается ниже рабочей частоты электронного балласта, составляющей, например, 40 кГц. Во время непроводящего режима двунаправленного переключателя, который соответствует времени выключения (Toff) в цикле режима работы, больше мощности (Poff) подается на схему светоизлучающих диодов, и во время проводящего режима двунаправленного переключателя, который соответствует времени включения (Tonn=1-Toff) в цикле режима работы, меньше мощности (Pon) подается на схему светоизлучающих диодов. В результате средняя мощность, подаваемая на схему светоизлучающих диодов, будет Pav=Toff*Poff + Ton*Pon, причем Toff + Ton = 1.
Вариант реализации драйвера задается двунаправленным переключателем, содержащим транзистор с управляющим электродом для приема сигнала управления и с первым и вторым основными электродами, причем одна сторона конденсатора соединяется с одной из клемм последовательного соединения, первый основной электрод соединяется через первый диод с другой стороной конденсатора и через второй диод - с другой клеммой последовательного соединения, и второй основной электрод соединяется через третий диод с другой стороной конденсатора и через четвертый диод - с другой клеммой последовательного соединения. Эти четыре диода формируют выпрямитель для выпрямления среды переменного тока вокруг электронного балласта и конденсатора в среду постоянного тока для транзистора. Транзистор может быть транзистором любого типа. Другие виды двунаправленных переключателей не должны быть исключены.
Вариант реализации драйвера задается третьей схемой, соединяемой с детектором для детектирования параметра схемы светоизлучающих диодов, и третья схема содержит контроллер для предоставления сигнала управления в ответ на результат детектирования. Такой контур обратной связи обеспечивает большую стабильность и компенсацию флуктуаций составляющих.
Вариант реализации драйвера задается параметром, являющимся током, текущим, по меньшей мере, через один светоизлучающий диод схемы светоизлучающих диодов, контроллером, содержащим компаратор для сравнения упомянутого тока или отфильтрованной фильтром низких частот его версии с опорным током, и контроллером, содержащим преобразователь для преобразования результата сравнения в сигнал управления. Компаратор может быть схемой вычитания или более сложной схемой. Другие виды параметров, например напряжения и световые выходные сигналы, не должны быть исключены.
Вариант реализации драйвера задается преобразователем, содержащим блок пропорционально-интегрального регулирования, модулятор и изолятор для предоставления гальванической изоляции, причем выход блока пропорционально-интегрального регулирования соединяется с входом модулятора, выход модулятора соединяется с управляющим электродом транзистора изолятора, один из основных электродов транзистора соединяется с первичной стороной трансформатора или оптрона изолятора, и вторичная сторона трансформатора или оптрона служит для предоставления сигнала управления. Гальваническая изоляция обеспечивает согласование между стороной переменного тока переключателя и стороной постоянного тока третьей схемы и, таким образом, предоставляет плавающее возбуждение для двунаправленного переключателя. Блок пропорционально-интегрального регулирования предоставляет информацию о цикле режима работы, и модулятор предоставляет информацию об управляющем электроде для управляющего электрода транзистора. Транзистор может быть транзистором любого типа.
Вариант реализации драйвера задается детектором, содержащим резистор, расположенный между одним из выходных выводов выпрямителя и одной из клемм схемы светоизлучающих диодов. Такой детектор относительно прост и относительно дешев. Другие виды детекторов не должны быть исключены, например, для детектирования параметров других типов.
Вариант реализации драйвера задается тем, что он дополнительно содержит
- четвертую схему для фильтрации сигнала постоянного тока, содержащую дополнительный конденсатор, соединенный с выходными выводами выпрямителя. Такой дополнительный конденсатор относительно прост и относительно дешев. Ток, используемый для обратной связи, может быть током, текущим, по меньшей мере, через один светоизлучающий диод схемы светоизлучающих диодов, или может быть током, текущим через параллельную комбинацию схемы светоизлучающих диодов и дополнительного конденсатора.
Вариант реализации драйвера задается третьей схемой, дополнительно соединяемой с дополнительным детектором для детектирования дополнительного параметра схемы светоизлучающих диодов, контроллер, выполненный с возможностью остановки управления в ответ на дополнительный результат детектирования. Такой дополнительный детектор обеспечивает защиту и пониженную потребляемую мощность.
Вариант реализации драйвера задается дополнительным параметром, являющимся напряжением, имеющимся на выходных выводах выпрямителя, и управлением, останавливаемым в случае, если напряжение оказывается вне ожидаемого диапазона. Обычно напряжение, имеющееся на выходных выводах выпрямителя, должно быть в пределах ожидаемого диапазона. Для возможности проверки этого дополнительный детектор может содержать дополнительное последовательное соединение двух резисторов, соединенных с выходными выводами выпрямителя, причем, например, имеющееся напряжение на одном из резисторов сравнивается с опорным напряжением. Другие виды дополнительных детекторов не следует исключать.
Вариант реализации драйвера задается тем, что он дополнительно содержит пятую схему для обеспечения подачи напряжения для контроллера. Такая подача напряжения может быть использована для того, чтобы избежать использования батарей.
Вариант реализации драйвера задается пятой схемой, содержащей входные выводы, соединенные с выходными выводами выпрямителя, и выход, соединенный с входом подачи напряжения контроллера.
Вариант реализации драйвера задается драйвером, выполненным с возможностью обеспечения замены электронного балласта флуоресцентной трубчатой лампы или подобной лампы схемой светоизлучающих диодов, не удаляя электронный балласт.
В соответствии со вторым объектом предоставляется устройство, содержащее драйвер и дополнительно содержащее электронный балласт и/или схему светоизлучающих диодов.
Понимание может состоять в том, что электронный балласт расстраивается через конденсатор, когда он используется в комбинации со схемой светоизлучающих диодов. Основная идея может заключаться в том, что для возможности управления выходной мощностью, подаваемой на схему светоизлучающих диодов, конденсатор переключается.
Дополнительное преимущество может заключаться в том, что драйвер является относительно простым и имеет относительно низкую стоимость и поэтому относительно надежен, и в том, что драйвер позволяет заменить электронный балласт флуоресцентной трубчатой лампы или подобной лампы схемой светоизлучающих диодов, не удаляя электронный балласт, тем самым снижая потребляемую мощность и минимизируя время замены.
Эти и другие объекты изобретения будут очевидны из пояснений в связи с описанными ниже вариантами реализации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
Фиг.1 изображает вариант реализации драйвера,
Фиг.2 - вариант реализации двунаправленного переключателя,
Фиг.3 - вариант реализации третьей схемы,
Фиг.4 - трубка со схемой светоизлучающих диодов, и
Фиг.5 - смоделированные формы сигналов.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
На Фиг.1 показан вариант реализации драйвера 1. Драйвер 1 для управления схемой 2 светоизлучающих диодов содержит первую схему 10 для расстраивания резонатора электронного балласта 3. Эта первая схема 10 содержит последовательное соединение конденсатора 11 и двунаправленного переключателя 12. Клеммы последовательного соединения сконфигурированы как соединенные с клеммами электронного балласта 3 для приема сигнала переменного тока от электронного балласта 3.
Драйвер 1 дополнительно содержит вторую схему 20 для предоставления сигнала постоянного тока на схему 2 светоизлучающих диодов. Эта вторая схема 20 содержит выпрямитель с входными выводами, соединенными с клеммами последовательного соединения, и с выходными выводами, сконфигурированными как соединенные с клеммами схемы 2 светоизлучающих диодов. Выпрямитель, например, содержит один диод, или два диода, или четыре диода в мостовой схеме.
Драйвер 1 дополнительно содержит третью схему 30 для предоставления сигнала управления на первую схему 10 для управления уровнем мощности, подаваемой на схему 2 светоизлучающих диодов.
Предпочтительно, драйвер 1 дополнительно содержит четвертую схему 40 для фильтрации сигнала постоянного тока, четвертую схему 40, содержащую дополнительный конденсатор, присоединенный к выходным выводам выпрямителя.
Предпочтительно, драйвер 1 дополнительно содержит пятую схему 50 для обеспечения подачи напряжения для третьей схемы 30, пятую схему 50, содержащую входные выводы, присоединенные к выходным выводам выпрямителя, и выход, присоединенный к входу подачи напряжения третьей схемы 30.
Предпочтительно, драйвер 1 дополнительно содержит детектор 60, рассматриваемый в связи с Фиг.3, и дополнительный детектор 70, рассматриваемый после описания Фиг.3.
На Фиг.2 показан вариант реализации двунаправленного переключателя 12. Возможно, двунаправленный переключатель 12 содержит транзистор 13 с управляющим электродом для приема сигнала управления и с первым и вторым основными электродами. Одна сторона конденсатора 11 присоединена к одной из клемм последовательного соединения. Первый основной электрод присоединен через первый диод 14 к другой стороне конденсатора 11 и через второй диод 15 - к другой клемме последовательного соединения. Второй основной электрод присоединен через третий диод 16 к другой стороне конденсатора 11 и через четвертый диод 17 - к другой клемме последовательного соединения.
Предпочтительно, сигнал управления, произведенный третьей схемой 30, может иметь фиксированную частоту переключения и регулируемый рабочий цикл.
На Фиг.3 показан вариант реализации третьей схемы 30. Возможно так, что третья схема 30 соединяется с детектором 60 для детектирования параметра схемы 2 светоизлучающих диодов. Третья схема 30 может содержать контроллер 31, 32, 33, 34 для предоставления сигнала управления в ответ на результат детектирования.
Предпочтительно, этот параметр представляет собой ток, текущий, по меньшей мере, через один светоизлучающий диод схемы 2 светоизлучающих диодов. Контроллер 31, 32, 33, 34 может содержать компаратор 31 для сравнения упомянутого тока или отфильтрованной фильтром низких частот его версии с опорным током, обозначенным здесь как 37. Контроллер 31, 32, 33, 34 может дополнительно содержать преобразователь 32, 33, 34 для преобразования результата сравнения в сигнал управления.
Предпочтительно, преобразователь 32, 33, 34 содержит блок 32 пропорционально-интегрального регулирования, модулятор 33 и изолятор 34 для обеспечения гальванической изоляции. Выход блока 32 пропорционально-интегрального регулирования присоединен к входу модулятора 33. Выход модулятора 33 присоединен к управляющему электроду транзистора 35 изолятора 34. Один из основных электродов транзистора 35 присоединен к первичной стороне (первичная обмотка) трансформатора 36 изолятора 34, и вторичная сторона (вторичная обмотка) трансформатора 36 сконфигурирована для предоставления сигнала управления, например, через резисторный мост. Вместо трансформатора, может быть использован оптрон. Когда используется оптрон, надо дополнительно обеспечить необходимую для управления двунаправленным переключателем энергию. Трансформатор не нуждается в такой дополнительной подаче энергии вследствие того, что он может передать энергию от своей первичной стороны на вторичную сторону.
Возможно так, что детектор 60 содержит резистор, расположенный между одним из выходных выводов выпрямителя и одной из клемм схемы 2 светоизлучающих диодов.
Возможно так, что третья схема 30 дополнительно соединена с дополнительным детектором 70 для детектирования дополнительного параметра схемы 2 светоизлучающих диодов. Контроллер 31, 32, 33, 34 сконфигурирован для остановки управления в ответ на дополнительный результат детектирования. Предпочтительно, дополнительный параметр представляет собой имеющееся напряжения на выходных выводах выпрямителя, и управление останавливается в случае, если напряжение оказывается вне ожидаемого диапазона.
На Фиг.4 показана трубка, содержащая схему 2 светоизлучающих диодов и драйвер 1, и упомянутая трубка присоединяется к электронному балласту 3. Драйвер 1 позволяет заменить электронный балласт 3 флуоресцентной трубчатой лампы или подобной лампы схемой 2 светоизлучающих диодов, не удаляя электронный балласт 3.
На Фиг.5 показаны смоделированные формы сигналов, включая, сверху донизу, сигнал управления, входное напряжение драйвера, входной ток драйвера, ток, текущий через (резонатор) электронный балласт 3, ток, текущий через конденсатор 11, и ток, текущий через схему 2 светоизлучающих диодов.
Суммируя сказанное, чтобы позволить заменить электронный балласт 3 флуоресцентной трубчатой лампы или подобной лампы схемой 2 светоизлучающих диодов, не удаляя электронный балласт 3, драйвер 1 предоставляется с первой схемой 10 для расстраивания резонатора электронного балласта 3. Первая схема 10 содержит последовательное соединение конденсатора 11 и двунаправленного переключателя 12. Последовательное соединение присоединено к электронному балласту 3 для приема сигнала переменного тока. Драйвер 1 предоставляется со второй схемой 20 для предоставления сигнала постоянного тока на схему 2 светоизлучающих диодов. Вторая схема 20 содержит выпрямитель с входными выводами, присоединенными к последовательному соединению, и с выходными выводами, присоединенными к схеме 2 светоизлучающих диодов. Кроме того, драйвер 1 предоставляется с третьей схемой 30 для предоставления сигнала управления на первую схему 10 для управления уровнем мощности, подаваемой на схему 2 светоизлучающих диодов.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные, или примерные, и не ограничительные; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами реализации. Другие вариации раскрытых вариантов реализации могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при реализации сформулированного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы. В пунктах формулы выражение "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и выражение в единственном числе не исключает множества. Простой факт, что некоторые показатели упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы, не означает, что комбинация этих показателей не может быть использована для получения преимущества. Любые ссылочные позиции в пунктах формулы не должны рассматриваться как ограничение объема притязаний изобретения.