ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ В СЕБЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ДИОДЫ
LIGHTING FIXTURE COMPRISING SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DIODES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения относятся, в общем, к области осветительных устройств, использующих полупроводниковые светоизлучающие диоды (СИД) в качестве источника света, и, в частности, к осветительному устройству, использующему полупроводниковые СИД, которые позволяют всем СИД излучать свет с учетом флуктуаций, амплитуды, напряжения переменного тока (переменного напряжения), когда множество СИД возбуждается с помощью переменного напряжения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последние годы полупроводниковый светоизлучающий диод (СИД) использовался в качестве источника света во многих областях благодаря своим различным характеристикам, таким как высокий КПД, низкое напряжение питания и высокая яркость. В частности, в последнее время резко возросло использование осветительных систем, в которых применяются полупроводниковые СИД вместо традиционных ламп накаливания или флуоресцентных ламп в области освещения.
Поскольку традиционные осветительные устройства, использующие лампы накаливания или флуоресцентные лампы в качестве источников света, излучают свет с использованием коммерчески доступного переменного напряжения, полупроводниковые СИД, предназначенные для освещения, также должны иметь возможность возбуждения с использованием переменного напряжения.
Как правило, для возбуждения полупроводниковых СИД, использующих переменное напряжение, необходимо выполнить схему с возможностью преобразования переменного напряжения, имеющего положительные и отрицательные значения, в напряжение выпрямленного тока, имеющее положительные значения и регулировки ряда излучающих полупроводниковых СИД с флуктуациями по амплитуде напряжения выпрямленного тока.
В вышеописанной типичной методике за счет флуктуаций по амплитуде напряжения выпрямленного тока некоторая часть из множества полупроводниковых СИД может постоянно излучать свет на протяжении длительного времени излучения света, тогда как некоторая часть оставшихся полупроводниковых СИД излучает свет только тогда, когда амплитуда напряжения выпрямленного тока равна или выше, чем конкретное значение. Таким образом, полупроводниковые СИД, образующие осветительное устройство, могут иметь различные значения времени излучения света. В результате, некоторая часть полупроводниковых СИД, образующих осветительное устройство, может изнашиваться раньше, чем другие, тем самым ухудшая состояние излучения света осветительного устройства и даже выводя из строя осветительное устройство.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Соответственно, примерные варианты настоящего изобретения выполнены для того, чтобы, по существу, облегчить одну или более проблем, обусловленных ограничениями и недостатками предшествующего уровня техники.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают осветительное устройство, использующее полупроводниковые светоизлучающие диоды (СИД), которое позволяет всем СИД излучать свет с учетом флуктуаций амплитуды напряжения переменного тока (переменного тока) для возбуждения СИД.
В некоторых примерных вариантах осуществления осветительное устройство включает в себя выпрямитель, выполненный с возможностью приема питания переменного тока и выработки напряжения возбуждения в виде напряжения выпрямленного тока, генератор сигналов управления, выполненный с возможностью сравнения напряжения возбуждения с предопределенным опорным напряжением для выработки сигнала дискретизации и выполнения логической операции над сигналом дискретизации для выработки сигнала управления переключением и сигнала управления током, блок переключения, выполненный с возможностью выполнения операций включения/выключения в ответ на сигнал управления переключением и избирательной передачи напряжения возбуждения, контроллер полного тока, выполненный с возможностью приема сигнала дискретизации и выработки целевого напряжения в качестве аналогового сигнала, контроллер тока, выполненный с возможностью запуска в ответ на сигнал управления током и имеющий множество контроллеров тока возбуждения, выполненных с возможностью приема целевого напряжения и определения тока возбуждения, и светоизлучающий блок, подсоединенный к контроллеру тока и имеющий светоизлучающие диоды (СИД), сконфигурированные с возможностью выполнения операции излучения света.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению взаимосвязь между электрическими соединениями среди множества СИД можно соответствующим образом изменять с помощью флуктуаций по амплитуде переменного напряжения для возбуждения множества СИД таким образом, чтобы каждый из множества СИД, которые используются в осветительном устройстве, могли излучать свет.
Согласно настоящему изобретению каждый из множества СИД может излучать свет, тем самым предотвращая излучение света из некоторых СИД, которые используются в осветительном устройстве, в течение более длительного времени, и ухудшение раньше, чем другие СИД.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, при необходимости можно управлять полным током, подаваемым на все СИД, таким образом, чтобы он оставался постоянным, или можно управлять током, подаваемым на каждый СИД, таким образом, чтобы он был постоянным.
Хотя примерные варианты осуществления настоящего изобретения и их преимущества были описаны подробно, следует понимать, что различные изменения, подстановки и замены можно выполнить в данном документе без отклонения от объема изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения станут более понятны из подробного описания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 - принципиальная схема осветительного устройства, использующего полупроводниковый светоизлучающий диод (СИД) согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - принципиальная схема генератора сигнала управления (фиг.1);
фиг.3 - принципиальная схема соответствующих компонентов контроллера тока (фиг.1);
фиг.4 - блок-схема контроллера полного тока (фиг.1);
фиг.5 - график, поясняющий операции осветительного устройства (фиг.1) согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - другой график, поясняющий операции осветительного устройства (фиг.1) согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.7 - принципиальная схема осветительного устройства, использующего полупроводниковый СИД согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.8 - принципиальная схема генератора сигнала управления согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг.9 - принципиальная схема блока переключения согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в данном описании. Однако конкретные структурные и функциональные подробности, раскрытые в данном документе, представлены только в целях описания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, однако примерные варианту осуществления настоящего изобретения можно осуществить в многочисленных альтернативных формах и их не следует как ограничивающие примерные варианты осуществления настоящего изобретения, изложенного в данном документе.
Соответственно, хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, его конкретные варианты осуществления показаны посредством примера на чертежах и будут здесь подробно описаны. Однако следует понимать, что отсутствует намерение ограничить изобретение раскрытыми конкретными формами, а наоборот, изобретение должно охватывать все модификации, эквивалентные и альтернативные варианты, попадающие в рамки сущности объема изобретения. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам на всем протяжении описания фигур.
Следует понимать, что хотя термины первый, второй и т.д. можно использовать здесь для описания различных элементов, эти элементы не следует ограничивать этими терминами. Эти термины используются только для того, чтобы отличить один элемент от другого. Например, первый элемент может быть назван как второй элемент, и аналогичным образом, второй элемент может быть назван как первый элемент без отклонения от объема настоящего изобретения. Термин, который используется здесь, "и/или" включает в себя любую или все комбинации из одного или более перечисленных соответствующих элементов.
Следует понимать, что когда элемент называется как "соединенный" или "подсоединенный" к другому элементом, его можно непосредственно соединить или подсоединить к другому элементу, или могут присутствовать промежуточные элементы. Напротив, когда элемент называется как "непосредственно соединенный" или "непосредственно подсоединенный" к другому элементу, промежуточные элементы отсутствуют. Другие слова, используемые для описания взаимосвязи между элементами, следует интерпретировать в подобной манере (то есть "между" против "непосредственно между", "рядом" против "непосредственно рядом" и т.д.).
Терминология, используемая в настоящем документе, применяется только в целях описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена быть ограничивающей по отношению к вариантам осуществления данного изобретения. Как использовано в настоящем документе, формы единственного числа элемента предназначены включать также и формы множественного числа, если только контекст ясно не указывает на иное. Будет дополнительно понятно, что термины "содержит", "содержащий", "включает" и/или "включающий", при использовании в настоящем документе, задают наличие заявленных признаков, целых чисел, этапов, действий, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, целых чисел, этапов, действий, элементов, компонентов, и/или их групп.
Если это не оговорено особо, то все технические и научные термины, используемые в описании настоящего изобретения, имеют свои обычные значения, понятные каждому специалисту в области, к которой относится данное изобретение. Следует также понимать, что термины, такие как те, которые определены в широко используемых словарях, следует интерпретировать как имеющее смысл, который согласуется с их значением в контексте данной области техники и не будут интерпретироваться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если это не оговорено особо в данном документе.
Следует также отметить, что в некоторых альтернативных реализациях функции или действия, отмеченные в блоках, могут выполняться в другой последовательности, отличающейся от представленной в блок-схемах последовательностей операций. Например, два этапа, показанные друг за другом, могут фактически исполняться практически одновременно, или этапы могут иногда исполняться в обратном порядке, в зависимости от включенной функциональности/действий.
Различные примерные варианты осуществления будут теперь описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые примерные варианты осуществления. Однако настоящее изобретение можно осуществить в различных формах, и его не следует истолковывать как ограниченное изложенными здесь вариантами осуществления. Напротив, эти варианты осуществления представлены таким образом, чтобы это раскрытие было полным и законченным и полностью передавало объем изобретения специалистам в соответствующей области техники. К тому же, поскольку термины определены с учетом функций настоящего изобретения, они могут изменяться в соответствии с намерениями или практикой пользователей. Следовательно, термины не следует рассматривать как ограничивающие технические компоненты по настоящему изобретению.
Вариант 1 осуществления
На фиг.1 изображена принципиальная схема осветительного устройства, использующего полупроводниковый СИД, согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.1 иллюстрирует пример осветительного устройства, в котором применяются четыре СИД L1-L4. Однако настоящее изобретение не ограничивается числом СИД, и специалистам в данной области техники будет ясно, что осветительное устройство, показанное на фиг.1, можно модифицировать в осветительное устройство согласно другому примерному варианту осуществления, в котором используется, по меньшей мере, два СИД, соединенных последовательно, или СИД, включающих в себя множество светоизлучающих кристаллов, соединенных последовательно или параллельно.
Как показано на фиг.1, осветительное устройство, использующее полупроводниковый СИД, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, может включать в себя выпрямитель 100, генератор 110 сигнала управления, блок 120 переключения, контроллер 130 тока, контроллер 140 полного тока и светоизлучающий блок 150.
Выпрямитель 100 может выпрямлять переменное напряжение VAC, имеющее положительное и отрицательное значение, и преобразовывать выпрямленное переменное напряжение в напряжение Vin возбуждения в виде напряжения выпрямленного тока. Одну из различных известных схем выпрямителя, такую как схему диодного моста, включающую в себя диоды, можно принять в качестве выпрямителя 100.
Генератор 110 сигнала управления может получать напряжение Vin возбуждения, вырабатывать сигнал SW1-SW3 управления переключением для управления операциями включения/выключения блока 120 переключения, вырабатывать сигналы SC1-SC4 управления током для управления операциями контроллера 130 тока и вырабатывать сигналы COM0-COM3 дискретизации для выработки целевого напряжения Vt, которое является выходным сигналом контроллера 140 полного тока.
Блок 120 переключения может включать в себя множество переключателей 121, 122 и 123, соединенных параллельно друг другу, и выполнять операции включения/выключения в ответ на сигналы SW1-SW3 управления переключением. Таким образом, напряжение Vin возбуждения можно избирательно прикладывать к СИД L2- L4.
Контроллер тока можно подсоединить к выводу катода каждого из СИД L1-L4 и управлять операциями соединенных СИД в ответ на сигналы SC1-SC4 управления током. Кроме этого, целевое напряжение Vt можно прикладывать к контроллеру 130 тока. Величины токов СИД L1-L4, подсоединенных к контроллеру 130 тока, можно определить согласно приложенному целевому напряжению Vt.
С этой целью контроллер 130 тока может включать в себя множество контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения. Контроллеры 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения можно соединить параллельно друг другу.
Например, первый контроллер 131 тока возбуждения может принимать сигнал SC1 управления током и целевое напряжение Vt. Первый контроллер 131 тока возбуждения можно включать или выключать в ответ на сигнал SC1 управления током. В включенном состоянии первый контроллер 131 тока возбуждения позволяет обеспечить протекание тока возбуждения, соответствующего целевому напряжению Vt, через СИД L1.
Контроллер 140 полного тока может получать сигнал COM0-COM3 дискретизации генератора 110 сигнала управления и преобразовывать сигналы COM0-COM3 дискретизации в аналоговые сигналы. Преобразованные аналоговые сигналы можно подавать в форме целевого напряжения Vt в контроллер 130 тока.
Светоизлучающий блок 150 может включать в себя множество СИД L1-L4 и множество диодов D1-D3. Например, СИД L1 можно соединить между напряжением Vin возбуждения и первым контроллером 131 тока возбуждения. Кроме этого, оставшиеся СИД L2-L4 можно соединить между блоком 120 переключения и контроллерами 132, 133 и 134 тока возбуждения. Например, СИД L1 можно представить в виде первой светоизлучающей группы, и оставшиеся СИД L2-L4 можно представить в виде второй светоизлучающей группы. Первую светоизлучающую группу можно непосредственно подсоединить к напряжению Vin возбуждения, и она может выполнять операцию по излучению света. С другой стороны, вторая светоизлучающая группа может получать напряжение Vin возбуждения только тогда, когда каждый из переключателей 121, 122 и 123 блока 120 переключения находится в состоянии проводимости.
На фиг.2 изображена принципиальная схема генератора сигнала управления (фиг.1).
Как показано на фиг.2, генератор сигналов управления может включать в себя блок 112 сравнения и блок 114 логических комбинаций.
Блок 112 сравнения может получать напряжение Vin возбуждения, подаваемое из выпрямителя 100, и сравнивать напряжение Vin возбуждения с опорным напряжением VF. Результат сравнения можно показать с помощью уровней сигналов COM0-COM3 дискретизации. С этой целью блок 112 сравнения может включать в себя несколько резисторов Rs1-Rs5 для отделения напряжения, соединенных последовательно между напряжением Vin возбуждения и землей. Кроме этого, ветви из узлов между резисторами Rs1-Rs5 для отделения напряжения можно подавать в компараторы 1121-1124. Напряжения узлов между резисторами Rs1-Rs5 для отделения напряжения можно прикладывать к положительным входным выводам компараторов 1121-1124, и опорное напряжение VF можно прикладывать, в общем, к отрицательным входным выводам компараторов 1121-1124.
Когда напряжения узлов между резисторами Rs1-Rs5 для деления напряжения, прикладываемые к положительным входным выводам соответствующих компараторов 1121- 1124, выше, чем опорное напряжение VF, прикладываемое к их отрицательным входным выводам, компараторы 1121-1124 могут иметь на выходе сигналы высокого уровня. Кроме этого, когда напряжения узлов между резисторами Rs1-Rs5 для деления напряжения, прикладываемые к положительным входным выводам соответствующих компараторов 1121-1124, ниже, чем опорное напряжение VF, прикладываемое к их отрицательным входным выводам, компараторы 1121-1124 могут иметь на выходе сигналы низкого уровня.
Блок 114 логических комбинаций может включать в себя первой логический блок 115 и второй логический блок 116.
Первый логический блок 115 может получать сигналы COM0-COM3 дискретизации с выхода соответствующих компараторов 1121-1124, выполнять операции логических комбинаций над сигналами COM0-COM3 дискретизации и вырабатывать сигналы SC1-SC4 управления током. Сигналы SC1-SC4 управления током могут управлять операциями, выполняемыми контроллером 130 тока, показанным на фиг.1. Первый логический блок 115 может включать в себя комбинацию различных логических устройств согласно сигналам на входах и выходах. Кроме этого, сигнал SEL выбора можно подавать в первый логический блок 115. Сигнал SEL выбора позволяет выбрать сигнал дискретизации, над которым будет выполняться логическая операция.
Второй логический блок 116 может получать сигналы COM0-COM3 дискретизации, выполнять операции логических комбинаций над сигналами COM0-COM3 дискретизации и вырабатывать SW1-SW3 управления переключением. Каждый из сигналов SW1-SW3 управления переключением позволяет управлять блоком 120 переключения, который показан на фиг.1. Второй логический блок 116 может включать в себя комбинацию из различных логических устройств согласно сигналам на входах и выходах. Кроме этого, сигнал SEL выбора можно подавать во второй логический блок 116. Сигнал SEL выбора позволяет выбрать предопределенный сигнал дискретизации, над которым будут выполнять логическую операцию.
Каждый из первого логического блока 115 и второго логического блока 116 может включать в себя комбинацию логических устройств, которую можно различным образом выбрать согласно фазам входных сигналов COM0-COM3 дискретизации и фазам сигналов SW1-SW3 управления переключением или сигналов SC1-SC4 управления током. Например, каждый из двух логических блоков 115 и 116 может включать в себя программируемую логическую матрицу или программируемую матричную логику.
Кроме этого, число сигналов дискретизации нельзя по существу ограничить, но можно различным образом выбрать согласно числу выходных сигналов управления переключением и числу сигналов управления током.
На фиг.3 изображена принципиальная схема соответствующих компонентов контроллера тока (фиг.1).
Принципиальная схема, показанная на фиг.3, иллюстрирует любой один из четырех контроллеров тока возбуждения, образующих контроллер тока.
Как показано на фиг.3, контроллер тока возбуждения может включать в себя линейный усилитель 1301, буфер 1302, транзистор Qd возбуждения и резистор Rd обнаружения.
Напряжение, обнаруженное с помощью резистора Rd обнаружения, можно прикладывать к отрицательному входному выводу линейного усилителя 1301. Кроме этого, целевое напряжение Vt можно прикладывать к положительному входному выводу линейного усилителя 1301. Целевое напряжение Vt может представлять собой напряжение, выработанное с помощью контроллера 140 полного тока, показанного на фиг.1. Выходной сигнал линейного усилителя 1301 можно подавать в буфер 1302. Буфер 1302 можно включать или выключать в ответ на сигналы SC0-SC3 управления током.
Термин "включающий" относится к выполнению с помощью целевого элемента функции ввода/вывода (I/O). Кроме этого, термин "выключающий" относится к вводу с помощью целевого элемента состояния выключения или высокоимпедансного состояния без выполнения функций. Соответственно, во время режима выключения может отсутствовать обработка или передача сигналов. В дальнейшем значения терминов "включение" и "выключение" в настоящем изобретении следует интерпретировать так, как описано выше.
Включенный буфер 1302 может передавать выходной сигнал линейного усилителя 1301 на транзистор Qd возбуждения. Транзистор Qd возбуждения можно соединить между выводом катода каждого из СИД L1-L4 и резистором Rd обнаружения. Кроме этого, транзистор Qd возбуждения позволяет выполнять операции включения/выключения в ответ на выходной сигнал буфера 1302, подаваемый на его затвор. Буфер 1302 может представлять собой любое устройство, выполненное с возможностью выполнения операций включения/выключения в ответ на сигнал SC управления током. Соответственно буфер 1302 можно заменить на переключатель.
При включении буфера 1302 может образоваться отрицательная обратная связь, включающая в себя транзистор Qd возбуждения, линейный усилитель 1301 и буфер 1302. Когда напряжение обнаружения резистора Rd обнаружения ниже, чем целевое напряжение Vt, линейный усилитель 1301 может иметь на выходе сигнал высокого уровня, который можно подавать через буфер 1302 на затвор транзистора Qd возбуждения. Напряжение Vgs затвор-исток транзистора Qd возбуждения может увеличиваться из-за повышенного уровня напряжения. Таким образом, величина тока, протекающего через резистор Rd обнаружения, может увеличиваться. Напряжение обнаружения резистора Rd обнаружения может увеличиваться из-за повышенной величины тока. То есть напряжение обнаружения резистора Rd обнаружения может характеризоваться нижеописанным целевым напряжением Vt.
Когда буфер 1302 выключается, буфер 1302 может выводить сигнал низкого уровня или переводить в высокоимпедансное состояние таким образом, чтобы транзистор Qd возбуждения мог переходить в выключенное состояние.
В результате, ток нельзя подать в контроллер тока возбуждения.
На фиг.4 изображена блок-схема контроллера 140 полного тока (фиг.1).
Как показано на фиг.4, контроллер 140 полного тока может включать в себя цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 141, выполненный с возможностью приема сигналов COM0-COM3 дискретизации, выработанных с помощью генератора 110 сигнала управления, показанного на фиг.2, и вывода предопределенного целевого значения согласно состоянию каждого из сигналов COM0-COM3 дискретизации. Например, ЦАП 141 может принимать логические значения 0000-1111 сигналов COM0-COM3 дискретизации и выводить напряжение, соответствующее предопределенному целевому значению, в ответ на каждое из логических значений 0000-1111. Целевое напряжение Vt, соответствующее целевому значению, можно вводить через буфер 143 в линейный усилитель 1301 каждого из контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения.
Помимо этого, хотя фиг.4 иллюстрирует то, что контроллер 140 полного тока выводит только один выходной сигнал, это является только примером. Таким образом, контроллер 140 полного тока может выводить множество выходных сигналов, соответствующих числу контроллеров тока возбуждения, в которые подаются целевые напряжения Vt. Кроме этого, множество выходных целевых напряжений Vt могут иметь различные значения.
Кроме этого, сигнал SEL выбора можно вводить в контроллер 140 полного тока. При включении сигнала SEL выбора контроллер 140 полного тока может выводить различные целевые напряжения Vt.
На фиг.5 изображен график, иллюстрирующий операции осветительного устройства (фиг.1) согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 показано напряжение Vin возбуждения, амплитуда полного тока IT, протекающего через все СИД, и амплитуда тока IL, протекающего через каждый из СИД.
Показан один период напряжения Vin возбуждения в форме напряжения выпрямленного тока. В данном случае напряжение Vin возбуждения периодически увеличивается и уменьшается между 0 В и максимальным напряжением. Как показано на фиг.5, суммой токов, протекающих через все СИД L1-L4, то есть амплитудой полного тока IT, можно управлять таким образом, чтобы она оставалась постоянной.
Блоком 120 переключения и контроллером 130 тока можно управлять так, как представлено в таблице 1.
Таблица 1
Первый контроллер 131 тока возбуждения
Второй контроллер 132 тока возбуждения
Третий контроллер 133 тока возбуждения
Четвертый контроллер 134 тока возбуждения
Первый переключатель 121
Второй переключатель 122
Третий переключатель 123
VF≤Vin<2VF
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
2VF≤Vin<3VF
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
3VF≤Vin<4VF
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
4VF≤Vin
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
Операции, представленные в таблице 1 согласно первому варианту осуществления, будут описаны со ссылкой на фиг.1-3.
Для краткости изложения на фиг.2 предполагается, что резистор Rs5 удален или имеет несущественное значение, соответственно предполагается, что напряжение Vin возбуждения прикладывается к компаратору 1124, не вызывая падения уровня напряжения Vin возбуждения.
Когда напряжение Vin возбуждения, выводимое с помощью выпрямителя 100, постепенно увеличивается от 0 В до значения, равного или выше, чем опорное напряжение VF, или ниже, чем 2VF, сигнал COM3 дискретизации, выводимый с помощью компаратора 1124, может становиться сигналом высокого уровня. Сигналы дискретизации, выводимые с помощью оставшихся компараторов 1121, 1122 и 1123, могут становиться сигналами низкого уровня. Опорное напряжение VF может представлять собой прямое напряжение, с помощью которого каждый СИД LED L1 или L4 может инициировать операцию излучения света.
Первый логический блок 115, получающий выходной сигнал из блока сравнения, может выдавать все сигналы SC1-SC4 управления током. Кроме этого, второй логический блок 116 может выдавать все сигналы SW1-SW3 управления переключением. Таким образом, все переключатели 121, 122 и 123 блока 120 переключения можно включить, и в то же время можно включить все контроллеры 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения.
То есть на фиг.2 сигналы COM0-COM3 дискретизации можно вводить в форме (0001) в первый логический блок 115 и второй логический блок 116. Первый логический блок 115, получающий сигналы COM0-COM3d дискретизации, позволяет активировать все сигналы SC1-SC4 управления током. Например, все сигналы SC1-SC4 управления током можно выводить с высоким уровнем. Кроме этого, второй логический блок 116 позволяет активировать сигналы SW1-SW3 управления переключением. Соответственно, первый - третий переключатели 121-123 можно включить. Все СИД L1-L4 можно соединить параллельно помощью включенных переключателей 121, 122 и 123 и включенных контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения.
В добавление к этому ЦАП 141 контроллера 140 полного тока может получить логический сигнал (например, 0001) сигналов COM0-COM3 дискретизации, выводимых с помощью блока 112 сравнения генератора 110 сигнала управления, и выработать целевое напряжение Vt, соответствующее целевому значению, в ответ на логический сигнал. В этом случае целевое значение может иметь значение, равное 1/4 от полного тока IT с тем, чтобы постоянно управлять полным током IT.
В результате вышеописанной операции все контроллеры 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения и переключатели 121, 122 и 123 могут входить в состояние проводимости или включаться, или множество СИД L1-L4 можно электрически соединить параллельно друг другу вследствие состояний контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения и переключателей 121, 122 и 123. В результате, полный ток IT возбуждения можно разделить на четыре и подать его в соответствующие СИД L1-L4.
В итоге, когда напряжение Vin возбуждения равно или выше, чем опорное напряжение VF, сигналы SC1-SC4 управления током высокого уровня можно подавать из генератора 110 сигнала управления в буферы 1302 соответствующих контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения, и целевое напряжение Vt, соответствующее целевому значению, равному 1/4 от полного тока IT возбуждения, можно подавать из контроллера 140 полного тока в линейные усилители 1301 соответствующих контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения. Таким образом, линейный усилитель 1301 позволяет регулировать напряжение на затворе транзистора Qd возбуждения таким образом, чтобы напряжение, прикладываемое к резистору Rd обнаружения, было равно целевому напряжению Vt с тем, чтобы ток, соответствующий 1/4 от полного тока IT возбуждения, мог протекать между истоком транзистора Qd возбуждения. В результате ток IL, соответствующий 1/4 от полного тока IT возбуждения, можно разделить и подать на каждый СИД L1-L4.
Когда амплитуда напряжения Vin возбуждения, выводимого с помощью выпрямителя 100, постепенного увеличивается до значения, равного или выше, чем 2VF, и ниже, чем 3VF, генератор 110 сигнала управления может вырабатывать и выдавать сигнал управления переключением, посредством которого два СИД L1-L4 можно соединить последовательно. То есть, два компаратора 1123 и 1124 (фиг.2) позволяют выводить сигналы высокого уровня.
Сигналы COM0-COM3 дискретизации, выводимые с помощью компараторов 1121-1124, можно выводить в виде (0011).
В дополнение к этому первый логический блок 114, получающий сигналы COM0-COM3 дискретизации, может активировать сигналы SC2-SC4 управления током.
Соответственно, ток, протекающий через СИД L2, можно подать во второй контроллер 132 тока возбуждения, и ток, подаваемый в СИД L4, можно подать в четвертый контроллер 134 тока возбуждения.
В дополнение к этому второй логический блок 116, получающий сигналы COM0-COM3 дискретизации, позволяет активировать сигнал SW2 управления переключением. Соответственно, второй переключатель 122 можно включить, в то время как оставшиеся переключатели 121 и 123 можно выключить.
Контроллер 140 полного тока может получать сигналы COM0-COM3 дискретизации в виде (0011). Входные сигналы COM0-COM3 дискретизации можно преобразовать в аналоговые сигналы и выводить в виде целевого напряжения Vt. Целевое напряжение Vt позволяет току IL возбуждения включенных контроллеров 142 и 144 тока возбуждения принимать значение 1/2 от полного тока IT.
Благодаря операциям блока 120 переключения и контроллера 130 тока можно включить второй переключатель 122 и можно включить второй контроллер 142 тока возбуждения и четвертый контроллер 144 тока возбуждения. Таким образом, можно получить путь тока, проходящий через СИД L1, диод D1, СИД L2 и второй контроллер 142 тока возбуждения, и можно получить другой путь тока, проходящий через СИД L3, диод D3, СИД L4 и четвертый контроллер 144 тока возбуждения.
В результате, полный ток IT возбуждения можно уменьшить в два раза и подать по соответствующему пути тока.
Когда напряжение Vin возбуждения, выводимое с помощью выпрямителя 100, выше или равно 3VF, и ниже, чем 4VF, генератор 110 сигнала управления может вырабатывать сигналы SW1-SW3 управления переключением, посредством которых три СИД L1-L4 можно соединить последовательно и выводить сигналы SC1-SC4 управления током.
Сигналы COM0-COM3 дискретизации, выводимые с помощью блока 112 сравнения генератора 110 сигнала управления, можно выводить в виде (0111). Это означает, что сигнал COM0 дискретизации представляет собой сигнал низкого уровня, и оставшиеся сигналы COM1-COM3 дискретизации представляют собой сигналы высокого уровня.
Первый логический блок 115, получающий сигналы COM0-COM3 дискретизации, может активировать сигнал SC3 управления током. Таким образом, можно включить только третий контроллер 133 тока возбуждения и выключить оставшиеся контроллеры 131, 132 и 134 тока возбуждения.
Кроме этого, второй логический блок 116, получающий сигналы COM0-COM3 дискретизации, позволяет деактивировать все сигналы SW1-SW3 управления переключением. Соответственно, все переключатели 121, 122 и 123 блока 120 переключения можно выключить.
Таким образом, можно сформировать путь тока, включающий в себя СИД L1, диод D1, СИД L2, диод D2, СИД D3 и третий контроллер 133 тока возбуждения. Соответственно, три СИД L1, L2 и L3 (фиг.1) могут выполнять операции излучения света.
Кроме того, контроллер 140 полного тока может получать сигналы COM0-COM3 дискретизации и преобразовывать сигналы COM0-COM3 дискретизации в целевые напряжения Vt. То есть контроллер 140 полного тока может получать логический сигнал (0111) и вырабатывать целевое напряжение Vt в ответ на логический сигнал (0111). Поскольку только три СИД L1, L2 и L3, соединенные последовательно, приводятся в действие в ответ на выработанное целевое напряжение Vt, уровень выработанного целевого напряжения Vt может иметь значение, соответствующее полному току.
В дополнение к этому СИД L4, который не соединен последовательно с СИД L1, L2 и L3, может избирательно излучать свет. С этой целью внешний входной сигнал SEL выбора можно подать первый и второй логические блоки 115 и 116 генератора 110 сигнала управления. При активировании сигналы SEL выбора первый логический блок 115 может активировать сигналы SC3 и SC4 управления током. Таким образом, можно включить третий контроллер 133 тока возбуждения и четвертый контроллер 134 тока возбуждения. Кроме этого, второй логический блок 116 может получать активированный сигнал SEL выбора, выполнять логическую операцию над активированным сигналом SE выбора и активировать сигнал SW1 управления переключением. Соответственно, можно включить первый переключатель 120.
Таким образом, можно сформировать путь тока, включающий в себя СИД L1, диод D1, СИД L2, диод D2, СИД L3 и третий контроллер 133 тока возбуждения, и можно сформировать другой путь тока, включающий в себя СИД L4 и четвертый контроллер 134 тока возбуждения.
В дополнение к этому сигнал SEL выбора можно подать в контроллер 140 полного тока. ЦАП 141, образующий контроллер 140 полного тока, может получать сигнал SEL выбора помимо сигналов COM0-COM3 дискретизации генератора 110 сигнала управления. При активировании сигнала SEL выбора контроллер 140 полного тока может вырабатывать два вида целевых напряжений. Например, контроллер 140 полного тока может обрабатывать сигналы COM0-COM3 дискретизации, чтобы выработать целевое напряжение Vt1, прикладываемое к третьему контроллеру 133 тока возбуждения, и выработать целевое напряжение Vt2, прикладываемое к четвертому контроллеру 134 тока возбуждения, и сигналы COM0-COM3 дискретизации и сигнал SEL выбора.
Целевое напряжение Vt1, прикладываемое к третьему контроллеру 133 тока возбуждения, можно установить в качестве значения, соответствующего 3/4 от полного тока IT возбуждения, и целевое напряжение Vt2, прикладываемое к четвертому контроллеру 134 тока возбуждения, можно установить в качестве значения, соответствующего 1/4 от полного тока IT возбуждения.
Когда напряжение Vin возбуждения, которое представляет собой выходное напряжение выпрямителя 100, превышает, по меньшей мере, в 4 раза опорное напряжение VF, все компараторы 1121-1124 генератора 110 сигнала управления могут вырабатывать сигналы высокого уровня. Соответственно, сигналы COM0-COM3 дискретизации могут иметь логическое значение (1111).
Первый логический блок 115, получающий сигналы COM0-COM3 дискретизации, может активировать сигнал SC4 управления током.
Таким образом, можно включить четвертый контроллер 134 тока возбуждения. Кроме этого, второй логический блок 116, получающий сигналы COM0-COM3 дискретизации, позволяет деактивировать сигналы управления переключением. Соответственно, можно выключить все переключатели 121, 122 и 123 блока 120 переключения.
Соответственно, как показано на фиг.1, можно сформировать путь тока, включающий в себя СИД L1, диод D1, СИД L2, диод D2, СИД L3, диод D3, СИД L4 и четвертый контроллер 134 тока возбуждения.
Кроме этого, контроллер 140 полного тока может получать сигналы COM0-COM3 дискретизации, выводимые с помощью блока 112 сравнения генератора 110 сигнала управления, и преобразовывать сигналы COM0-COM3 дискретизации в целевое напряжение Vt, которое представляет собой аналоговый сигнал. Целевое напряжение Vt можно прикладывать к четвертому контроллеру 134 тока возбуждения, который может возбуждать ток, соответствующий току IT возбуждения полного тока.
Как показано на фиг.5, амплитудой полного тока IT можно управлять таким образом, чтобы он оставался в виде одной прямоугольной волны. Даже в том случае, если напряжение Vin возбуждения изменяется, полный ток IT можно соответствующим образом разделить и подать в соответствующие СИД. Ток, протекающий через каждый СИД, может изменяться согласно уровню напряжения Vin возбуждения. В вышеописанном случае средние величины мощности, подаваемой на соответствующие СИД, можно выровнять, и можно выполнить требования, предъявляемые к коэффициенту мощности и к критическим условиям.
На фиг.6 изображен другой график, иллюстрирующий операции осветительного устройства (фиг.1) согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
На на фиг.6 показано напряжение Vin возбуждения, величина полного тока IT, протекающего через все СИД, и амплитуда тока IL, протекающего через каждый СИД.
Хотя операции, описанные со ссылкой на фиг.5, характеризуются постоянным управлением амплитудой полного тока IT, на фиг.6, даже в том случае, если изменяются условия переключения, амплитудой тока IL, протекающего через каждый СИД, управляют таким образом, чтобы он оставался постоянным для поддержания постоянной величины излучения света.
Поскольку условия переключения являются такими же, как и в таблице 1, их описание будет опущено. Кроме этого, через каждый СИД протекает равное количество тока, поэтому процесс выработки целевого напряжения Vt с использованием сигналов дискретизации можно опустить. Соответственно, в дополнение к выработке целевого напряжения Vt с использованием контроллера 140 полного тока, целевое напряжение Vt можно прикладывать к соответствующим контроллерам 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения с использованием дополнительного напряжения питания.
Вначале, когда напряжение Vin возбуждения, выводимое с помощью выпрямителя 100, постепенно увеличивается от 0В до значения, равного или выше, чем опорное напряжение VF, и ниже, чем 2VF, четыре СИД L1-L4 можно соединить параллельно друг другу.
В этом случае контроллер 140 полного тока может подавать целевое напряжение Vt таким образом, чтобы предопределенный опорный ток Iref подавался в каждый из контроллеров 131, 132, 133 и 134 тока возбуждения. Таким образом, опорный ток Iref может протекать через каждый СИД, и полное количество тока может составлять 4Iref.
Затем, когда напряжение Vin возбуждения, подаваемое с выхода выпрямителя 100, достигает значения, равного или выше, чем 2VF, и ниже, чем 3VF, матрицу, включающую два СИД L1 и L2, соединенных последовательно, и матрицу, включающую в себя два СИД L3 и L4, соединенных последовательно, можно соединить параллельно друг другу. В этом случае контроллер 140 полного тока может подавать целевое напряжение Vt во второй контроллер 132 тока возбуждения и четвертый контроллер 134 тока возбуждения. Таким образом, опорный ток Iref может протекать через СИД L1 и L2, соединенные последовательно, а также протекать через СИД L3 и L4, соединенные последовательно. Соответственно общее количество тока может составлять 2Iref.
После этого, когда напряжение Vin возбуждения, выводимое с помощью выпрямителя 100, достигает значения, равного или выше, чем 3VF, и ниже, чем 4VF, матрицу, включающую в себя три СИД L1 и L3, соединенных последовательно, можно соединить параллельно одному СИД L4. В этом случае контроллер 140 полного тока может подавать целевое напряжение Vt в третий контроллер 133 тока возбуждения и четвертый контроллер 134 тока возбуждения. Каждый из контроллеров 133 и 134 тока возбуждения может возбуждать опорный ток Iref. Соответственно величина полного тока может становиться равной 2Iref.
После этого, когда амплитуда напряжения Vin возбуждения, выводимого с помощью выпрямителя 100, становится равной 4VF или выше, все СИД L1 и L4 можно соединить последовательно. Контроллер 140 полного тока может подавать целевое напряжение Vt в четвертый контроллер 134 тока возбуждения. Соответственно величина полного тока может становиться равной Iref.
Как показано на фиг.6, полный ток IT может изменяться в зависимости от амплитуды напряжения Vin возбуждения. Кроме этого, током, протекающим через один СИД, можно всегда управлять таким образом, чтобы он оставался постоянным. В этом случае средние величины мощности питания, подаваемые на соответствующие СИДы, могут отличаться друг от друга. Однако даже в том случае, если взаимосвязь между соединениями среди соответствующих СИД будет изменяется, поскольку уровни излучаемого света соответствующих СИД всегда поддерживаются постоянными, осветительное устройство может поддерживать постоянную яркость.
Вариант 2 осуществления
На фиг.7 изображена принципиальная схема осветительного устройства, использующего полупроводниковый СИД согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 иллюстрирует пример осветительного устройства, в котором используется четыре СИД. Однако настоящее изобретение не ограничивается числом СИД, и каждый из СИД может представлять один СИД, полученный путем моделирования структуры с последовательным соединением, по меньшей мере, двух СИД, структуры с параллельным соединением, по меньшей мере, двух СИД и комбинации структур последовательного и параллельного соединений.
В дополнение к этому осветительное устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя выпрямитель 200, генератор 210 сигнала управления, блок 220 переключения, контроллер 230 тока, контроллер 240 полного тока и светоизлучающий блок 250.
Выпрямитель 200 может выпрямлять переменное напряжение, имеющее положительное и отрицательное значения, и преобразовывать переменное напряжение в напряжение Vin возбуждения в виде напряжения выпрямленного тока. В качестве выпрямителя 200 можно принять одну из различных известных схем выпрямителей, такую как схему диодного моста, включающего в себя диоды.
Генератор 210 сигнала управления может обнаруживать напряжение Vin возбуждения и вырабатывать сигналы COM0-COM1 дискретизации, сигналы SW1-SW3 управления переключением и сигналы SC1-SC4 управления током согласно амплитуде, обнаруженного напряжения Vin возбуждения. Сигналы COM0-COM3 дискретизации можно подавать в контроллер 240 полного тока и сигналы SW1-SW3 управления переключением можно подавать в блок 220 переключения. Кроме этого, сигналы SC1-SC4 управления током можно соответствующим образом подавать в контроллеры 231-234 управления возбуждением контроллера 230 тока.
Блок 220 переключения можно выполнить между точкой с напряжением Vin возбуждения и светоизлучающим блоком 250. Кроме этого, блок 220 переключения может включать в себя множество переключателей, каждый из которых может иметь короткозамкнутую цепь или может открываться в ответ на сигналы SW1-SW3 управления переключением.
Контроллер 230 тока может включать в себя множество контроллеров 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения. Контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения можно соответствующим образом подсоединить к выводам катодов СИД L21, L22, L23 и L24. Сигналы SC1-SC4 управления током можно подать в контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения. Контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения можно включать или выключать в ответ на подаваемые сигналы SC1-SC4 управления током.
Например, когда сигналы SC1-SC4 управления током активированы и имеют высокий уровень, контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения могут иметь предопределенную возможность возбуждения током и выполнять операции. напротив, когда сигналы SC1-SC4 управления током переходят на низкий уровень, контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения могут переходить в состояние с высоким импедансом или импедансное состояние и могут не выполнять операции возбуждения токов. Кроме этого, целевые напряжения Vt1-Vt4 можно подавать на контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения. Когда контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения остаются во включенном состоянии, целевые напряжения Vt1-Vt4 позволяют определить количество тока, с помощью которого возбуждается осветительное устройство.
Контроллеры 231-234 тока возбуждения, образующие контроллер 230 тока, могут быть аналогичны тем, которые описаны в первом варианте осуществления. Таким образом, его описание можно опустить здесь.
Соответственно, когда сигналы SC1-SC4 управления током активированы, буфер может включаться и получать выходной сигнал из усилителя. Выходной сигнал усилителя позволяет изменять напряжение Vgs затвор-исток транзистора через буфер. Измененное напряжение Vgs затвор-исток может изменять ток возбуждения. Измененный ток возбуждения может протекать через резистор обнаружения, и напряжение, обнаруженное с помощью резистора обнаружения, можно подавать на отрицательный входной вывод усилителя. Напряжение, обнаруженное с помощью резистора обнаружения, может характеризоваться нижеописанным целевым напряжением, подаваемым на положительный входной вывод усилителя.
После этого, так как целевое напряжение увеличивается, ток возбуждения, устанавливаемый с помощью каждого их контроллеров 231-234 тока возбуждения, может также увеличиваться.
Контроллер 240 полного тока может получать сигналы COM0-COM3 дискретизации генератора 210 сигнала управления. Сигналы COM0-COM3 дискретизации можно подавать в виде цифровых данных. Соответственно, контроллер 240 полного тока позволяет выполнять операции ЦАП и вырабатывать целевые напряжения Vt1-Vt4. Целевые напряжения Vt1-Vt4 можно соответствующим образом подавать в контроллеры 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения. Целевые напряжения Vt1-Vt4 могут иметь одинаковые значения или различные значения.
Светоизлучающий блок 250 может включать в себя первый СИД L21, второй СИД L22, третий СИД L23 и четвертый СИД L24. Кроме этого, светоизлучающий блок 250 можно соединить между блоком 220 переключения и контроллером 230 тока. Электроды катода СИД L21, L22, L23 и L24 можно соответствующим образом подсоединить к контроллерам 231, 232, 233 и 234 тока возбуждения. Кроме этого, диоды D21, D22 и D23 можно соединить среди СИД L21, L22, L23 и L24. Диоды D21, D22 и D23 могут иметь прямую взаимосвязь соединений среди СИД L21, L22, L23 и L24. Например, когда первый СИД L21 и второй СИД L22 электрически соединены последовательно, диод D21, соединенный между двумя СИД L21 и L22, может подавать ток из первого СИД L21 во второй СИД L22 через структуру прямого соединения. Кроме этого, диоды D21, D22, D23 и D24 можно соединить в обратном направлении по пути тока из блока 220 переключения в направлении контроллера 230 тока. В результате, можно предотвратить прямое приложение напряжения Vin возбуждения через блок 220 переключения к контроллеру 230 тока.
На фиг.8 изображена принципиальная схема генератора 210 сигнала управления согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.8, генератор 210 сигнала управления может включать в себя блок 211 сравнения и блок 212 логических комбинаций.
Блок 211 сравнения может включать в себя множество компараторов 2110-2115. Опорное напряжение VF можно прикладывать к отрицательному входному выводу каждого из компараторов 2110-2115, и напряжение, полученное путем деления напряжения Vin возбуждения на значение сопротивления, можно прикладывать к его положительному входному выводу. Таким образом, два резистора можно соединить последовательно на каждом пути, и напряжение, обнаруженное между резисторами, может подаваться на положительный входной вывод каждого из компараторов 2110-2115.
Компаратор 2110-2115 позволяют выполнять операции сравнения и вырабатывать сигналы COM0-COM5 дискретизации.
Например, когда резисторы R21-R26 удовлетворяют соотношению R26>R25>R24>R23>R22>R21, и резистор Rref, соединенный с точкой напряжения Vin возбуждения, имеет предопределенное сопротивление, которое является одинаковым для каждого пути, выходные сигналы COM0-COM5 дискретизации могут изменяться со значения (000000) до значения (111111) с повышением напряжения Vin возбуждения.
В дополнение к этому блок 211 сравнения согласно настоящему варианту осуществления можно заменить на блок 112 сравнения согласно первому варианту осуществления. Число последовательных резисторов блока 112 сравнения согласно первому варианту осуществления и число компараторов могут изменяться в зависимости от числа выходных сигналов дискретизации.
Сигналы COM0-COM5 дискретизации, выводимые с помощью блока 211 сравнения, могут подаваться в контроллер 240 полного тока и подаваться в блок 212 логических комбинаций.
Блок 212 логических комбинаций может получать сигналы COM0-COM5 дискретизации, выводимые с помощью блока 211 сравнения, и выполнять логические операции над сигналами COM1-COM5 дискретизации. В результате, можно вырабатывать сигналы SW1-SW3 управления переключением и сигналы SC1-SC4 управления током.
Блок 212 логических комбинаций может включать в себя комбинацию логических устройств, которые можно выбирать различным образом в зависимости от фаз COM0-COM5 дискретизации и фаз выходных сигналов SW1-SW3 управления переключением или сигналов SC1-SC4 управления током. Например, блок 212 логических комбинаций может включать в себя программируемую логическую матрицу или программируемую матричную логику.
Кроме этого, число сигналов дискретизации можно специфическим образом ограничить, но можно различным образом выбрать в зависимости от числа выходных сигналов управления переключением и числа сигналов управления током.
На фиг.9 изображена принципиальная схема блока 220 переключения согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.9, блок 220 переключения может включать в себя три переключателя 221, 222 и 223 и каждый из блоков 221, 222 и 223 переключения может включать в себя переключающие транзисторы QW1-QW3 и управляющие транзисторы QS1-QS3 управления.
Каждый из переключающих транзисторов QW1-QW3 и управляющих транзисторов QS1-QS3 может представлять собой полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистор) и избирательно иметь тип n-проводимости и тип р-проводимости. Когда каждый из переключающих транзисторов QW1-QW3 представляет собой n-МОП-транзистор, на сток n-МОП-транзистора можно подать напряжение Vin возбуждения, и резисторы RZ1-RZ3 можно соединить между выводами стока и затвора переключающих транзисторов QW1-QW3. Кроме этого, стабилитроны DZ1-DZ3 можно предусмотреть между выводами затвора и истока переключающих транзисторов QW1-QW3. Когда импульсное перенапряжение, которое является внезапно возникающим высоким напряжением, прикладывается к выводам затворов стабилитронов DZ1-DZ3, стабилитроны DZ1-DZ3 могут поддерживать напряжение на постоянном уровне. Кроме этого, переключающие транзисторы QW1-QW3 могут выполнять операции переключения с использованием резисторов RZ1-RZ3, которые соединены между выводами затворов и стоков переключающих транзисторов QW1-QW3 с отсечкой управляющих транзисторов QS1-QS3.
Управляющие транзисторы QS1-QS3 можно соответствующим образом соединить между выводами затворов переключающих транзисторов QW1-QW3 и землей, и сигналы SW1-SW3 управления переключением можно подать на выводы затворов управляющих транзисторов QS1-QS3.
Когда сигналы SW1-SW3 управления переключением переходят на высокий уровень, управляющие транзисторы QS1-QS3 могут включаться, таким образом, выводы затворов переключающих транзисторов QW1-QW3 могут переходить на низкий уровень. Соответственно, переключающие транзисторы QW1-QW3 могут отключаться.
Когда сигналы SW1-SW3 управления переключением переходят на низкий уровень, управляющие транзисторы QS1-QS3 могут отключаться. Кроме этого, напряжение, имеющее предопределенный уровень, может подаваться на переключающие транзисторы QW1-QW3 благодаря резисторам RZ1-RZ3, соединенным между выводами затвором и стоков переключающих транзисторов QW1-QW3. В частности, путь тока, включающий в себя напряжение Vin возбуждения и резисторы RZ1-RZ3, может отсекаться благодаря транзисторам QS1-QS3 управления отсечкой. Таким образом, напряжение, имеющее по существу одинаковый уровень в качестве напряжения Vin возбуждения, может прикладываться к выводам затворов переключающих транзисторов QW1-QW3. Соответственно, переключающие транзисторы QW1-QW3 блока 220 переключения могут включаться.
Для краткости изложения, когда прикладывается уровень сигнала управления переключением, соответствующим для включения переключающего транзистора, сигнал управления переключением можно описать как активированный. Кроме этого, когда прикладывается сигнал управления переключением, соответствующий включению переключающего транзистора, сигнал управления переключением можно описать как отключенный.
Когда переключатели 221, 222 и 223 включены, напряжение Vin возбуждения можно подавать на СИД L21, L22, L23 и L24 через узлы N1, N2 и N3.
В добавление к этому работа осветительного устройства согласно настоящему варианту осуществления будет описана со ссылкой на таблицу 2.
Таблица 2
Первый контроллер 231 тока возбуждения
Второй контроллер 232 тока возбуждения
Третий контроллер 233 тока возбуждения
Четвертый контроллер 234 тока возбуждения
Первый переключатель 221
Второй переключатель 222
Третий переключатель 223
VF≤Vin<2VF
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
2VF≤Vin<3VF
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
3VF≤Vin
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
ВЫКЛ.
ВЫКЛ.
ВКЛ.
В таблице 2 представлен пример работы осветительного устройства (фиг.7).
Сначала можно включить сигнал SW1 управления переключением и можно отключить оставшийся сигнал управления переключением. Таким образом, можно включить только переключающий транзистор QW1, и первый переключатель 221 можно перевести в проводящее состояние. Напряжение Vin возбуждения можно подавать через переключающий транзистор QW1 на первый узел N1.
Кроме этого, первый - четвертый контроллеры 231-234 управления возбуждением можно включить в ответ на подаваемые сигналы SC1-SC4 управления током. Помимо этого, целевые напряжения Vt1-Vt4 можно прикладывать с помощью контроллера 240 полного тока в первый - четвертый контроллеры 231-234 тока возбуждения. Целевые напряжения Vt1-Vt4 могут иметь одинаковые значения.
Соответственно, путь тока, включающий в себя первый узел N1, первый СИД L21 и первый контроллер 231 тока возбуждения, может быть образован благодаря включению первого переключателя 221, и первый СИД L21 может выполнять операцию излучения света. Кроме этого, может быть образован путь тока, включающий в себя первый узел N1, второй СИД L22 и второй контроллер 232 тока возбуждения, и может быть образован путь тока, включающий в себя первый узел N1, третий СИД L23 и третий контроллер 233 тока возбуждения, и может быть образован путь тока, включающий в себя первый узел N1, четвертый СИД L24 и четвертый контроллер 234 тока возбуждения. Это означает, что соответствующие СИД L21-L24 соединены параллельно друг другу и выполняют операции по излучению света.
Кроме того, между соответствующими узлами и СИД L21-L24 можно предусмотреть соответствующие диоды для отсечки протекания обратного тока между выводами анодов и выводами катодов СИД.
При запуске сигналов SW1 и SW2 управления переключением можно включить первый переключатель 221 и второй переключатель 222. Таким образом, напряжение Vin возбуждения можно подать на первый узел N1 через включенный первый переключатель 221, и напряжение Vin возбуждения можно подать на второй узел N2 через включенный второй переключатель 222. Кроме этого, разрешенные сигналы SC1-SC4 управления током можно подать в первый - четвертый контроллеры 231-234 тока возбуждения. Таким образом, можно включить первый - четвертый контроллеры 231-234 тока возбуждения. Кроме этого, целевые напряжения Vt1-Vt4 можно соответствующим образом подать в контроллеры 231-234 тока возбуждения. Целевые напряжения Vt1-Vt4 могут иметь одинаковые значения.
Соответственно, может быть образован первый путь тока, включающий в себя СИД L21 и первый контроллер 231 тока возбуждения. Напряжение Vin возбуждения можно подавать из первого узла N1 в путь тока, и напряжение Vin возбуждения можно подавать из второго узла N2 в путь тока. Кроме этого, может быть сформирован путь тока, включающий в себя СИД L22 и второй контроллер 232 тока возбуждения. Кроме того, СИД L23 может получать напряжение Vin возбуждения из первого узла N1 и получать напряжение Vin возбуждения из второго узла N2. Кроме этого, СИД L24 может получать напряжение Vin возбуждения из первого узла N1.
Соответственно, когда сигналы SW1 и SW2 управления переключением активированы, и соответствующие контроллеры 231-234 тока возбуждения включены, соответствующие СИД L21-L24 могут выполнять параллельные операции по излучению света. Это означает, что СИД L21-L24 не влияют на операцию по излучению света других соседних СИД, но независимо выполняют операции по излучению света в одно и то же время.
Диоды D21-D23 можно предусмотреть среди СИД L21-L24. Диоды D21-D23 можно предусмотреть для отсечки протекания обратного тока, когда обратное смещение прикладывается между выводами анодов и выводами катодов соседних СИД.
Когда сигнал SW2 управления переключением является разрешенным, можно включить второй переключатель 222. Таким образом, напряжение Vin возбуждения можно прикладывать ко второму узлу N2.
Кроме этого, можно разрешить сигналы SC2 и SC4 управления током. Таким образом, можно включить второй контроллер 232 тока возбуждения и четвертый контроллер 234 тока возбуждения. Целевые напряжения Vt2 и Vt4 можно подать во включенные контроллеры 232 и 234 тока возбуждения. Прикладываемые целевые напряжения Vt2 и Vt4 могут иметь одинаковое значение.
Путь тока, включающий в себя второй узел N2, СИД L21, диод D21, СИД L22 и второй контроллер 232 тока возбуждения, можно сформировать в ответ на сигнал SW2 управления переключением и сигналы SC2 и SC4 управления током. Кроме этого, напряжение Vin возбуждения второго узла N2 можно подавать по пути тока, и количество тока, протекающего через путь тока, можно определить с помощью целевого напряжения Vt2, прикладываемого ко второму контроллеру 232 тока возбуждения.
Путь тока, включающий в себя СИД L23, диод D23, СИД L24 и четвертый контроллер 234 тока возбуждения, можно сформировать параллельно вышеописанному пути тока. Напряжение Vin возбуждения второго узла N2 можно подать по пути тока, и количество тока, протекающего через путь тока, можно определить с помощью целевого напряжения Vt4, прикладываемого к четвертому контроллеру 234 тока возбуждения.
Вышеописанную операцию можно разрешить с помощью структуры последовательного соединения двух СИД. Кроме этого, две структуры последовательного соединения можно выполнить и соединить параллельно друг с другом.
В дополнение к этому, когда сигнал SW3 управления переключением разрешен, можно включить третий переключатель 223. Таким образом, напряжение Vin возбуждения можно подать на третий узел N3 через включенный третий переключатель 223.
Кроме того, сигнал SC3 управления током может быть разрешенным, и оставшиеся сигналы управления током - запрещенными. Таким образом, можно включить только четвертый контроллер 234 тока возбуждения и выполнить операцию возбуждения тока. То есть, может быть образован путь тока, включающий в себя СИД L21, диод D21, СИД L22, диод D22, СИД L23, диод D23, СИД L24 и четвертый контроллер 234 тока возбуждения. Образованный путь тока может включать в себя четыре СИД, соединенные последовательно. Ток, протекающий через путь тока, можно определить с помощью целевого напряжения Vt4, поданного в четвертый контроллер 234 тока возбуждения.
Благодаря вышеописанным операциям, СИД можно непосредственно и дискретно возбуждать с помощью контроллеров тока возбуждения и соединять различным образом для выполнения операций по излучению света.
В настоящем варианте осуществления целевое напряжение, определенное с помощью контроллера полного тока, можно подавать в контроллер тока возбуждения. Целевое напряжение позволяет определить ток возбуждения контроллера тока возбуждения.
Как описано в первом варианте осуществления со ссылкой на фиг.5 и 6, количество полного тока осветительного устройства можно установить на постоянном уровне, и токи, протекающие через соответствующие пути тока, можно установить на постоянном уровне. После этого, потребляемую мощность можно соответствующим образом разделить и яркостью каждого СИД можно управлять таким образом, чтобы она оставалась на постоянном уровне.
Как объяснено выше, в одном варианте осуществления настоящего изобретения взаимосвязь между электрическими соединениями среди множества СИД можно соответствующим образом изменять с флуктуациями по амплитуде переменного напряжения для возбуждения множества СИД таким образом, чтобы каждый из множества СИД, который используется в осветительном устройстве, могли излучать свет. Таким образом, можно предотвратить избыточное излучение света только с помощью некоторых СИД, используемых в осветительных устройствах, которые приводят к более раннему ухудшению работы этих СИД по сравнению с другими СИД.
В дополнение к этому, при необходимости, можно управлять полным током, который подается на все СИД, таким образом, чтобы он оставался на постоянном уровне, или можно управлять током, который подается на каждый из СИД, таким образом, чтобы он оставался на постоянном уровне.