УСТРОЙСТВО СНАБЖЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ СВЕТОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СПОСОБ ПОДВОДА МОЩНОСТИ К СВЕТОВЫМ ЭЛЕМЕНТАМ
APPARATUS FOR SUPPLYING LUMINOUS ELEMENTS WITH ENERGY AND METHOD OF POWERING LUMINOUS ELEMENTS

Настоящее изобретение относится к устройству снабжения энергией световых элементов, содержащему блок снабжения энергией, первый световой элемент, имеющий первый цвет, предпочтительно белый, второй и третий световые элементы, имеющие второй и третий цвета, предпочтительно для настройки цвета первого светового элемента, и управляемый ключ, соединенный с указанным третьим световым элементом. Изобретение также относится к способу подвода мощности к световым элементам, предпочтительно к имеющим различные цвета.
Устройство снабжения энергией, такое же, как упомянутое выше, известно, например, из заявки №2003/0112229 А1 на патент США. В этом документе описывается возбудитель для цветных светодиодов. Возбудитель содержит последовательное соединение из первого светодиода и ключа и второе последовательное соединение из двух светодиодов, при этом оба последовательные соединения включены параллельно. Кроме того, возбудитель содержит третий светодиод, который включен между входной и выходной линиями схемы. Наконец, катушка индуктивности включена последовательно с двумя упомянутыми выше последовательными соединениями, так что катушка индуктивности и оба последовательные соединения подключены параллельно третьему светодиоду.
Один из недостатков схемы этого типа заключается в том, что первый и второй светодиоды не могут излучать свет статически, если ключ разомкнут. Первый и второй светодиоды не могут управляться независимо друг от друга, так что цветовая гамма, получаемая смешением цветов первого и второго светодиодов, является ограниченной.
В общем, световые элементы в виде светодиодов приобретают все большее значение в различных областях, где требуется работа осветительных установок. Поскольку имеются светодиоды различных цветов, в частности красного, синего и зеленого, то можно получать любой цвет в цветовом треугольнике, образованном основным цветом, и тем самым охватывать определенный участок общей цветовой гаммы с помощью операции смешения. Для выставления заданного светового вклада от каждого из основных цветов, например красного, синего и зеленого, необходимо иметь особую схему возбудителя или особый источник энергии.
Кроме того, светодиодные схемы особенно пригодны для применений, где основной цвет (например, белый) должен настраиваться в определенных направлениях (холодный, теплый). Ожидается, что большая часть продажи светодиодных осветительных установок будет приходиться на лампы белого света с ограниченными цветовыми особенностями.
В известных схемах возбудителей используют различные блоки снабжения энергией или источники тока для каждого светодиода, чтобы можно было подводить заданную мощность к соответствующему светодиоду для получения необходимой яркости.
Однако использование многочисленных источников энергии является дорогостоящим.
По причинам эффективности так называемые импульсные источники питания широко используют для возбуждения светодиодов. Обычно все светодиоды подключают к некоторому средству возбуждения (то есть к ключам), которое позволяет регулировать ток, протекающий через отдельные светодиоды. В результате для каждого светодиода требуется свой собственный ключ. К тому же должна иметься возможность регулирования тока каждого светодиода (то есть фиксации его при номинальном значении или выставления его на определенное значение, которое может быть функцией времени).
С учетом вышеизложенного также желательно иметь устройство снабжения энергией и схему возбудителя, имеющие уменьшенное количество ключей, для управления по меньшей мере тремя светодиодами, необходимыми для получения заданного цвета с помощью светодиодов.
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в создании устройства снабжения энергией световых элементов, упомянутых выше, которое имеет минимальное количество ключей и при этом не имеет никаких ограничений относительно достижимой цветовой гаммы.
Эта задача решается, например, упомянутым выше устройством снабжения энергией, в котором указанный блок снабжения энергией имеет первый и второй выходы, при этом указанный первый световой элемент соединен с указанным первым выходом и указанные второй и третий световые элементы соединены с указанным вторым выходом, и управляемый ключ, соединенный с указанным третьим световым элементом, при этом указанный блок снабжения энергией выполнен с возможностью обеспечения регулируемых выходных сигналов на указанном первом и указанном втором выходах, и указанные второй и третий световые элементы и указанный блок снабжения энергией выполнены так, что указанный третий световой элемент излучает свет, когда ключ замкнут. Предпочтительно, чтобы выходные сигналы могли регулироваться независимо. В качестве варианта выходные сигналы могут регулироваться в заданном отношении друг к другу.
В соответствии с настоящим изобретением блок снабжения энергией обеспечивает два регулируемых выходных сигнала для управления по меньшей мере тремя различными световыми элементами. Один из трех световых элементов может непрерывно снабжаться мощностью с помощью первого выходного сигнала, тогда как второй и третий световые элементы могут снабжаться мощностью с помощью второго выходного сигнала. Путем использования единственного ключа мощность второго выходного сигнала может распределяться между вторым и третьим световыми элементами. Когда ключ разомкнут, второй световой элемент снабжается полной мощностью второго выходного сигнала. Когда ключ замкнут, мощность второго выходного сигнала частично или полностью принимается третьим световым элементом.
Следовательно, в устройстве снабжения энергией изобретения используется только один ключ для управления тремя световыми элементами. Это позволяет снизить общую стоимость устройства снабжения энергией. Кроме того, если первый световой элемент является элементом, который вносит наибольший вклад в общий световой выход и поэтому, как можно ожидать, потребляет наибольшую мощность, то потери могут быть снижены, поскольку ключ не нужен. Один второй выход блока снабжения энергией используется совместно с вторым и третьим световыми элементами, и они управляются только одним ключом, что также снижает стоимость.
В предпочтительном осуществлении второй и третий световые элементы выполнены так, что только указанный третий световой элемент, а не указанный второй световой элемент, излучает свет, когда ключ замкнут.
То есть иначе говоря, мощность, подводимая со второго выхода блока снабжения энергией, не делится между вторым и третьим световыми элементами, а полностью подводится к третьему световому элементу. Это можно осуществлять, например, с помощью световых элементов, имеющих различные рабочие напряжения, при этом рабочее напряжение третьего светового элемента ниже, чем рабочее напряжение второго светового элемента.
Эта мера дает преимущество, заключающееся в том, что второй и третий световые элементы могут управляться независимо путем использования только одного ключа. Кроме того, можно смешивать любой цвет, возможный при наличии обоих световых элементов, так что общая цветовая гамма, получаемая в случае трех световых элементов, дополнительно расширяется по сравнению с решением, в котором второй световой элемент всегда принимает по меньшей мере часть мощности, независимо от состояния (включенного состояния или выключенного состояния) ключа.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении по меньшей мере один из указанных световых элементов содержит по меньшей мере один светодиод (СИД).
Использование светодиодов в качестве световых элементов дает преимущество, заключающееся в том, что ряд применений является возможным. В частности, если первый световой элемент содержит светодиоды белого света в качестве источника преобладающего света и второй и третий световые элементы содержат красный и синий светодиоды, соответственно, то пользователь может выставлять цветовую точку устройства от холодного белого до теплого белого цвета. Однако устройство снабжения энергией изобретения также может работать совместно с красным, зеленым и синим светодиодами с получением любого цвета путем индивидуального управления тремя световыми элементами.
Кроме того, должно быть понятно, что световые элементы могут содержать один или несколько светодиодов, соединенных последовательно, или, конечно, органических светодиодов, или сочетание из них. Далее, количество светодиодов или органических светодиодов можно выбирать независимо для каждого из световых элементов, тогда как выбор количества светодиодов во втором световом элементе относительно количества светодиодов в третьем световом элементе может оказывать некоторое влияние на деление тока, подводимого со второго выхода источника энергии. Наконец, любая другая комбинация светодиодов и/или органических светодиодов в параллельных или в последовательных соединениях также может быть использована в качестве световых элементов.
В предпочтительном осуществлении указанный источник энергии содержит первый и второй источники тока, приданные первому и второму выходам, соответственно.
Эта мера дает преимущество, заключающееся в том, что улучшается управление вторым и третьим световыми элементами. Следует отметить, что источники втекающего тока вместо источников тока также возможны. В общем случае источник энергии выполнен с возможностью обеспечения регулируемых токов на указанных выходах.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении уровень выходной мощности на указанном втором выходе регулируется синхронно с ключом для снабжения второго и третьего световых элементов различными сигналами.
Иначе говоря, это означает, что со второго выхода подводится первый уровень мощности (например, ток первого уровня), когда ключ замкнут, и мощность второго уровня (ток второго уровня), когда ключ разомкнут. Следовательно, блок снабжения энергией регулируется в ответ на управление ключом.
Эта мера дает преимущество, заключающееся в том, что диапазон управления вторым и третьим элементами может быть расширен, так что общее регулирование устройства улучшается.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении указанный блок снабжения энергией содержит два субблока импульсных источников питания.
Эта мера дает преимущество, заключающееся в том, что блок питания этого типа является доказавшим свою предпочтительность, особенно в части потребления энергии и регулирования мощности.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении по меньшей мере один оптический датчик предусмотрен для измерения световой характеристики, например, но без ограничения ими, потока, цвета, пиковой длины волны, индекса цветопередачи световых элементов, и для передачи управляющего сигнала на контроллер, выполненный с возможностью регулирования яркости световых элементов. Более предпочтительно, чтобы дополнительный датчик, а именно датчик температуры, был предусмотрен для защиты системы от перегрева и для компенсации изменения световых характеристик световых элементов при различных температурах.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении по меньшей мере один запасающий энергию элемент предусмотрен и придан по меньшей мере одному из указанных второго и третьего световых элементов. Более предпочтительно, чтобы был предусмотрен первый запасающий энергию элемент, предпочтительно конденсатор, предпочтительно подключенный параллельно и приданный указанному второму световому элементу, был предусмотрен второй запасающий энергию элемент, предпочтительно конденсатор, предпочтительно подключенный параллельно и приданный указанному третьему световому элементу, и был предусмотрен разъединяющий элемент, предпочтительно диод, и придан указанным первому и второму запасающим энергию элементам. Предпочтительно, чтобы разъединяющий элемент был включен последовательно с параллельным соединением из указанного первого запасающего энергию элемента и указанного второго светового элемента.
Эта мера дает преимущество, заключающееся в том, что световые элементы могут питаться запасенной энергией в течение периодов времени, в которые соответствующий световой элемент не принимает мощность со второго выхода блока снабжения энергией. Например, когда ключ замкнут, конденсатор, параллельный третьему световому элементу, заряжается с тем, чтобы запасти энергию, а конденсатор, параллельный второму световому элементу, разряжается через световой элемент, побуждая второй световой элемент излучать свет. Этот режим работы дает особенную выгоду в части снижения эффективного значения тока световых элементов при данном среднем токе. В случае световых элементов на основе современных светодиодов или органических светодиодов дополнительный световой выход может быть обеспечен данным набором световых элементов, или количество световых элементов может быть уменьшено для данного необходимого светового выхода. В качестве дальнейшей выгоды происходит снижение мерцания световых элементов, что является важным для восприятия человеком.
Следует отметить, что запасающие энергию элементы могут представлять собой конденсаторы, катушки индуктивности, другие накопительные элементы или любое сочетание из них. Тип и местоположение разъединяющего элемента зависят от выбора запасающих энергию элементов. Следует отметить, что разъединяющий элемент может представлять собой, например, один или несколько диодов.
Задача настоящего изобретения также решается способом подвода мощности к световым элементам, предпочтительно различных цветов, предпочтительно для настройки общего цвета света, содержащим этапы, на которых:
обеспечивают первый световой элемент, имеющий первый цвет, и снабжают его первой мощностью,
обеспечивают второй и третий световые элементы, при этом предпочтительно, чтобы оба световых элемента имели различные цвета, предпочтительно выбранные для настройки основного цвета,
обеспечивают ключ последовательно с третьим световым элементом для переключения третьего светового элемента во включенное состояние и выключенное состояние, при этом указанное последовательное соединение и указанный второй световой элемент включены параллельно,
снабжают указанные второй и третий световые элементы второй мощностью,
при этом указанные первый и второй световые элементы и указанную вторую мощность выбирают так, чтобы третий световой элемент излучал свет, если ключ замкнут, и второй световой элемент излучал свет, если указанный ключ разомкнут.
Преимущества этого способа те же самые, что уже описанные при пояснении устройства изобретения, так что заявитель воздержится от повторения их в этом месте.
В предпочтительном осуществлении указанную вторую мощность регулируют независимо от указанной первой мощности. Однако следует отметить, что указанная вторая мощность также может быть зависимой от указанной первой мощности, то есть будет иметься фиксированное или регулируемое отношение указанных первой и второй мощностей.
В предпочтительном осуществлении (статический режим работы) ключ удерживают в одном состоянии переключения и отношение амплитуды мощности, подводимой ко второму или третьему световому элементу, к амплитуде мощности, подводимой к первому световому элементу, изменяют до достижения заданного полного цвета.
Это означает, что световой выход второго или третьего светового элемента добавляется к световому выходу первого светового элемента, и поэтому общий световой выход устройства можно настраивать между световыми характеристиками первого светового элемента и второго или третьего светового элемента.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении (динамический режим работы) ключ непрерывно переключают во включенное состояние и выключенное состояние с определенным рабочим циклом, чтобы получать световой выход второго и третьего световых элементов со смешанным цветом.
Это означает, что общий световой выход устройства зависит от светового выхода первого светового элемента и смешанных световых выходов второго и третьего световых элементов.
В предпочтительном осуществлении отношение амплитуды мощности, подводимой ко второму или третьему световому элементу, к амплитуде мощности, подводимой к первому световому элементу, изменяют до достижения заданного полного цвета устройства и амплитуды мощностей, подводимых первым субблоком и вторым субблоком, изменяют до достижения заданной яркости.
Также предпочтительно изменять амплитуду мощности, подводимой ко второму и третьему световым элементам, в зависимости от рабочего цикла ключа. Наиболее предпочтительно переключать указанный ключ во включенное состояние и выключенное состояние по меньшей мере 50, предпочтительно 400, раз в секунду и указанный первый световой элемент снабжать непрерывным сигналом мощности. Обычно цикл переключения выбирают так, чтобы он был достаточно высокочастотным для исключения мерцания для глаза человека.
В дальнейшем предпочтительном осуществлении по меньшей мере один запасающий энергию элемент для по меньшей мере одного из указанных второго и третьего световых элементов предусматривают для подвода энергии в течение периодов времени, в которые энергия не принимается от источника энергии, и цикл переключения ключа выбирают так, чтобы он был достаточно высокочастотным для исключения мерцания для глаза человека.
В противоположность осуществлению, упомянутому выше, использование запасающего энергию элемента также позволяет снизить цикл переключения ниже 50 Гц без образования мерцания, поскольку накопительные элементы подводят энергию, когда ключ разомкнут. Минимальный цикл переключения определяется типом запасающего энергию элемента и его зарядной емкостью.
Дополнительные признаки и преимущества могут быть получены из нижеследующего описания и сопровождающих чертежей.
Должно быть понятно, что признаки, упомянутые выше, и те, которые еще будут пояснены ниже, могут использоваться не только в соответствующих показанных сочетаниях, но также и в других сочетаниях или отдельно, без отступления от объема настоящего изобретения.
Осуществления изобретения показаны на чертежах и будут пояснены более подробно в приведенном ниже описании со ссылками на них. На чертежах:
фиг.1 - структурная схема устройства снабжения энергией согласно первому осуществлению;
фиг.2 - структурная схема устройства снабжения энергией согласно второму осуществлению;
фиг.3 - график цветности Международной комиссии по освещению, иллюстрирующий цвета настройки, создаваемые устройством снабжения энергией изобретения в первом режиме работы; и
фиг.4 - график цветности Международной комиссии по освещению, иллюстрирующий цвета настройки, создаваемые устройством снабжения энергией изобретения во втором режиме работы.
На фиг.1 показана структурная схема устройства снабжения энергией, обозначенного позицией 10. Такое устройство 10 снабжения энергией может быть использовано для индивидуального управления световыми элементами, подобными светодиодам, органическим светодиодам и т.д. Оно является особенно полезным в случаях, когда световые элементы имеют различные цвета, например красный, зеленый и синий. Путем управления световыми элементами и, следовательно, интенсивностью или яркостью соответствующего красного, зеленого и синего света можно примешивать любой цвет из широкой цветовой гаммы. В случаях, когда один световой элемент является доминирующим и излучает, например, белый свет, дополнительные световые элементы могут быть использованы для настройки цвета, то есть для изменения цветовой точки, например, между холодным белым цветом и теплым белым цветом.
Устройство 10 снабжения энергией, показанное на фиг.1, содержит блок 12 снабжения энергией, который подключен к источнику энергии, подобному напряжению сети, напряжению батареи или любому другому источнику энергии. Блок 12 снабжения энергией содержит первый субблок 14 снабжения энергией и второй субблок 16 снабжения энергией. Первый субблок подключен к первому выходному выводу 20 и второй субблок подключен ко второму выходному выводу 22.
В представленном осуществлении оба субблока снабжения энергией выполнены как блоки импульсных источников питания, имеющие характеристику источников тока. Это означает, что выходной ток, имеющийся на выходных выводах 20, 22, является лишь слабой функцией напряжения нагрузки.
Устройство 10 снабжения энергией также содержит первый световой элемент 30, присоединенный между выходным выводом 20 и массой 44, и второй и третий световые элементы 34, 38, присоединенные между вторым выходным выводом 22 и массой 44. Каждый световой элемент 30, 34, 38 содержит по меньшей мере один светодиод 32, 36, 40, который может иметь отличающийся цвет. Например, светодиод 32 первого светового элемента 30 представляет собой белый светодиод, тогда как второй световой элемент 34 содержит синий светодиод 36 и третий световой элемент 38 содержит красный светодиод 40.
В случае настоящего применения под светодиодом имеется в виду не только один единственный светодиод, но также может иметься в виду последовательное соединение или параллельное соединение или смешанное последовательно-параллельное соединение светодиодов или органических светодиодов. Только по соображениям простоты для каждого светового элемента показан только один светодиод.
Устройство 10 снабжения энергией также содержит ключ 42, который подсоединен между третьим световым элементом 38 и массой 44. Ключ может управляться посредством управляющего сигнала. При этом предпочтительно использовать полупроводниковый ключ, подобный транзистору, полевому транзистору и т.д. Однако ключи других типов также можно представить. Последовательное соединение из третьего светового элемента 38 и ключа 42 подключено параллельно второму световому элементу 34.
Управляющий сигнал 56 для управления ключом 42 формируется контроллером 50. Контроллер 50 может быть выполнен в виде специализированной интегральной схемы, или любой другой полупроводниковой интегральной схемы, или сочетания из различных интегральных схем или сочетания из дискретных компонентов, или сочетания из нескольких упомянутых выше.
Как показано на фиг.1, контроллер 50 также формирует управляющие сигналы для первого субблока 14 снабжения энергией и второго субблока 16 снабжения энергией, передаваемые соответственно по линиям 52 и 54 передачи управляющих сигналов. Управляющие сигналы используются для регулирования мощности, подводимой к соответствующим выходным выводам 20, 22. В частности, регулируется ток, подводимый к выводам 20, 22, и следовательно, к световым элементам 30, 34, 38. Для специалиста в данной области техники очевидно, что можно использовать другое количество линий передачи управляющих сигналов для передачи двух управляющих сигналов к субблокам снабжения энергией и управляющего сигнала к ключу, например совместно использовать одну линию для передачи более чем одного сигнала или применять способ передачи, в котором используются больше двух линий для двух сигналов, например две линии для каждого сигнала.
Устройство 10 снабжения энергией также содержит оптический датчик 60, который формирует сигнал, подаваемый на контроллер 50 по линии 62, на основании света, падающего на датчик. В дополнение к оптическому датчику 60 также предусмотрен датчик 64 температуры, и он электрически соединен с контроллером 50 по линии 66. Датчик 64 температуры предусмотрен для измерения температуры устройства и для формирования соответствующего сигнала, который подтверждается контроллером 50.
Устройство 10 снабжения энергией работает следующим образом.
С обоих субблоков 14, 16 снабжения энергией ток подводится к нагрузкам, то есть к световым элементам, включенным между соответствующими выводами 20, 22 и массой 44. Уровень тока регулируется контроллером 50, который формирует соответствующие управляющие сигналы, передаваемые на субблоки. Управляющие сигналы, определяющие амплитуду или ток, задаются вручную пользователем или автоматически на основании найденной информации или сигналов датчиков.
С первого субблока 14 снабжения энергией подводится непрерывный ток, протекающий через световой элемент 30. В результате световой элемент, в данном случае светодиод, излучает свет. Интенсивность излучаемого света (яркостью) можно регулировать, изменяя амплитуду тока, подводимого субблоком 14.
Второй субблок 16 также обеспечивает ток для нагрузки, однако в зависимости от состояния ключа этот ток разделяется между вторым световым элементом 34 и третьим световым элементом 38. Если ключ 42 разомкнут, весь ток протекает через второй световой элемент 34, так что третьим световым элементом 38 свет не излучается.
Когда ключ 42 замкнут, ток разделяется между обоими световыми элементами 34, 38, так что оба световых элемента излучают свет. Интенсивность излучаемого света зависит от соответствующего тока, протекающего через элементы.
В предпочтительном осуществлении световые элементы 34, 38 выбраны так, что ток протекает исключительно через третий световой элемент 38, когда ключ 42 замкнут. Такая характеристика может быть реализована путем выполнения светового элемента 38 с более низким рабочим напряжением, чем рабочее напряжение второго светового элемента 34. В этом случае весь ток протекает через третий световой элемент 38, когда ключ замкнут, вследствие того, что рабочее напряжение на третьем световом элементе 38 ниже, чем рабочее напряжение, необходимое для активации второго светового элемента 34. Однако наряду с рабочим напряжением при выборе соответствующих световых элементов 34, 38 также должна учитываться типичная характеристика световых элементов, а именно диодная характеристика.
Специалисту в данной области техники известно, каким образом задавать рабочее напряжение световых элементов, так что здесь нет необходимости описывать все возможности. Одна возможность достижения этого технического эффекта заключается в использовании большего количества светодиодов, соединенных последовательно со вторым световым элементом 34, как и с третьим световым элементом 38. Однако материал светодиода также оказывает влияние на рабочее напряжение.
Поэтому интенсивность второго и третьего световых элементов 34, 38 можно регулировать, переключая ключ 42 во включенное состояние и выключенное состояние в соответствии с заданным рабочим циклом. Кроме того, интенсивность второго и третьего световых элементов можно регулировать с помощью выбранной амплитуды тока, подводимого вторым субблоком 16.
Если второй и третий световые элементы имеют различные цвета, например синий и красный, цвет настройки, обеспечиваемый вторым и третьим световыми элементами, можно выбирать, управляя ключом. Регулируя амплитуду тока, подводимого субблоком 16, можно выбирать интенсивность настройки. Совместно с преобладающим цветом первого светового элемента можно регулировать цветовую точку, а также полную интенсивность.
В дополнительном предпочтительном режиме работы в зависимости от состояния ключа амплитуда тока второго субблока 16 изменяется между двумя значениями. То есть амплитуда тока имеет первое значение, когда ключ замкнут, и второе значение, когда ключ разомкнут. Этим повышается способность устройства к регулированию, а именно диапазон интенсивностей второго и третьего световых элементов.
Первый, статический, режим работы устройства снабжения энергией будет описан с учетом графика цветностей Международной комиссии по освещению (МКО), показанного на фиг.3. Предполагается, что первый световой элемент является нейтральным белым NW (основной цвет), а второй и третий световые элементы являются янтарным и бирюзовым, соответственно. Кроме того, ключ 42 находится во включенном состоянии или в выключенном состоянии, и следовательно, не переключается непрерывно во включенное состояние и выключенное состояние.
Второй и третий световые элементы используются в качестве цветов (С и А) настройки, которые находятся по разные стороны основного цвета. Смешанный цвет, образуемый всеми световыми элементами, можно настраивать в двух направлениях, которые на фиг.3 показаны стрелками. Для получения выходной цветовой точки СР1 или СР2 только один цвет С или А настройки используется в один и тот же момент времени, так что ключ разомкнут или замкнут. Настройку осуществляют исключительно путем изменения амплитуды мощности настройки, которая подводится вторым субблоком 16, относительно мощности, подводимой к второму световому элементу первым субблоком 14.
Когда пользователь изменяет заданную цветовую точку от одной стороны к другой стороне основного цвета, ключ срабатывает один раз, но сигнал с широтно-импульсной модуляцией на ключ не подается.
Второй, динамический, режим работы будет описан с учетом графика цветностей Международной комиссии по освещению (МКО), показанного на фиг.4. В этом осуществлении предполагается, что основной цвет (первый световой элемент) представляет собой теплый белый свет (WW), а второй и третий световые элементы являются синим (В) и зеленым (G), соответственно. Кроме того, предполагается, что второй и третий световые элементы выполнены так, что вся мощность от второго субблока 16 подводится к третьему световому элементу, когда ключ 42 замкнут.
Оба цвета В и G настройки находятся по одну сторону основного цвета WW (теплого белого). Для достижения определенной выходной цветовой точки СР1 или СР2 настройку осуществляют в направлении фактического цвета VTC1 настройки. Для образования этого фактического цвета настройки должны использоваться оба цвета B, G с помощью широтно-импульсной модуляции. То есть ключ 42 непрерывно переключается во включенное состояние и выключенное состояние при фиксированном рабочем цикле. При условии сохранения направления настройки для достижения СР1 или СР2 должна изменяться только амплитуда тока настройки. Может поддерживаться постоянное значение рабочего цикла.
Обычно ключ 42 работает с широтно-импульсной модуляцией. Рабочий цикл может зависеть от вводимых пользователем данных, но он также может поддерживать его фиксированное значение.
Помимо примеров, представленных на фиг.3 и фиг.4, возможны другие наборы цветов и другой порядок применения и работы устройства снабжения энергией согласно изобретению.
В случае описанного устройства снабжения энергией можно использовать оба цвета настройки второго и третьего световых элементов фактически в один и тот же момент времени. Это возможно вследствие высокой инерционности глаза человека, который будет усреднять вклады света обоих цветов настройки. Когда ключ 42 многократно замыкается и размыкается со скоростью по меньшей мере 50 раз в секунду, предпочтительно более чем приблизительно 400 раз в секунду, оба световых элемента 34, 38 фактически совместно создают цвет настройки. Можно снизить частоту переключения без видимого мерцания цвета вследствие наличия непрерывно возбуждаемого первого светового элемента 30 преобладающего цвета.
Подводя итог, регулирование цвета настройки, обеспечиваемое устройством 10 снабжения энергией, можно осуществлять несколькими способами:
Во-первых, ключ 42 размыкается или замыкается в момент достижения определенной рабочей точки. Этот режим является особенно полезным в отношении цветовых точек второго и третьего световых элементов, расположенных по противоположным сторонам первого светового элемента, при рассмотрении их цветовых точек в цветовом пространстве, например янтарного и бирюзового светодиодов в качестве второго и третьего светового элемента соответственно, и белого светодиода в качестве первого светового элемента. В случае когда устройство должно создавать более теплый свет, чем белый свет от первого светового элемента, ключ приводится в состояние, обеспечивающее активацию янтарного светодиода. Отношением мощности, поступающей с первого субблока 14 снабжения энергии, к мощности, поступающей со второго субблока 16, определяется общая цветовая точка, расположенная между белым светом из первого светового элемента и светом янтарного цвета из второго светового элемента. Для настройки на более холодный цвет требуется приведение ключа 42 в состояние, обеспечивающее активацию третьего светового элемента 38, то есть бирюзового светодиода. И опять, отношением мощности, поступающей с первого субблока 14 снабжения энергии, к мощности, поступающей со второго субблока 16, определяется результирующая цветовая точка, теперь расположенная между белым светом из первого светового элемента и бирюзовым светом из третьего светового элемента. Конечно, также возможны другие наборы цветов. В этом режиме работы состояние ключа является стабильным, поскольку выбран стабильный выходной цвет. Рабочий цикл для ключа не используется.
Во-вторых, рабочий цикл ключа 42 является фиксированным. Вследствие этого при регулировании этого рабочего цикла создается новый фактический цвет настройки. Влияние (интенсивность) цвета настройки определяется амплитудой. В этом способе рабочий цикл ключа не изменяется в соответствии с цветовой точкой, задаваемой пользователем.
В-третьих, если субблок 60 снабжения энергией может регулироваться достаточно быстро, чтобы изменения осуществлялись синхронно с циклом переключения, то также можно устанавливать различные токи настройки для двух временных интервалов. В этом способе рабочий цикл ключа не изменяется в соответствии с цветовой точкой, задаваемой пользователем.
Наконец, рабочий цикл ключа 42 изменяется для получения большего или меньшего вклада каждого цвета настройки. Этот способ приводит к получению рабочего цикла ключа, связанного с цветовой точкой, задаваемой пользователем.
Для всех режимов работы нет необходимости иметь цветовые точки трех световых элементов, расположенные так, как до этого описывалось, однако специалист в данной области техники обратит внимание на то, что расположение цветовых точек оказывает влияние на возможное смешивание цветов.
Чтобы улучшить работу, датчик температуры может быть использован для защиты системы от перегрева и для компенсации изменения световых характеристик световых элементов при различных температурах.
Оптический датчик 60 (например, датчики потока, фотодиоды с фильтрами, датчики цвета и т.д.) может быть использован для непосредственного измерения световых характеристик и коррекции управляющих сигналов, подаваемых на первый и второй субблоки 14, 16 снабжения энергией.
На фиг.2 показано устройство 10 снабжения энергией согласно второму осуществлению. Поскольку структура является по существу аналогичной структуре из фиг.1, то заявитель воздерживается от описания элементов, обозначенных теми же позициями, что и на фиг.1.
Отличие устройства 10 снабжения энергией согласно фиг.2 заключается в том, что два конденсатора 70, 72, используемые в качестве запасающих энергию элементов, включены параллельно второму световому элементу 34 и третьему световому элементу 38 соответственно. Кроме того, диод 74 включен последовательно с конденсатором 70.
Оба конденсатора 70, 72 используются для обеспечения энергией светового элемента во время тех периодов времени, в которые световые элементы не снабжаются мощностью с помощью второго субблока 16.
Например, если ключ 42 замкнут, конденсатор 72 заряжается. Когда ключ 42 размыкается, энергия, накопленная в конденсаторе 72, передается к третьему световому элементу 38, так что он может излучать свет. То же самое происходит для второго светового элемента 34. Диод 74 предусмотрен для предотвращения разряда одного конденсатора на другой конденсатор.
Дальнейшие модификации и варианты осуществлений, описанных выше, возможны без отступления от объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения. Например, субблок 16 также может быть выполнен с возможностью обнаружения напряжения на выходном выводе 22 и выбора и задания в ответ на это одной из множества сохраняемых уставок.
Подводя итог, настоящее изобретение позволяет реализовать топологию возбудителя для светодиодных ламп, имеющих преобладающий цвет (например, теплый белый), который изменяют с помощью двух дополнительных цветов (например, синего и зеленого), чтобы изменять цветовую точку (например, от теплого белого света к холодному белому свету). Этот преобладающий цвет является белым, создаваемым светодиодами с люминофорным преобразованием света, с высоким качеством цветовоспроизведения и стабильной цветовой точкой, то есть сила света регулируется изменением амплитуды тока возбудителя, протекающего через эти светодиоды. С достижением преимущества преобладающий цвет возбуждается более эффективным способом по сравнению с возбуждением на основе широтно-импульсной модуляции, что приводит к повышению общей эффективности устройства. С другой стороны, для преобладающего цвета не нужен дополнительный ключ. Для изменения цветовой точки другими светодиодами совместно используется односекундная выходная мощность источника энергии, и регулирование осуществляется с помощью только одного ключа. И в этом случае затраты снижаются. Поскольку уровень тока, а также путь тока светодиодов, совместно использующих один выход, могут регулироваться независимо, то легче регулировать их световой выход. Важно отметить, что можно выставлять заданный цвет без переключения светодиодов на основе широтно-импульсной модуляции, так что световой выход является непрерывным в динамике во времени.