ЛАМПА С ВОЗМОЖНОСТЬЮ УПРАВЛЕНИЯ СО СМАРТФОНА ИЛИ КОМПЬЮТЕРА ПОСРЕДСТВОМ ЗВУКОВОГО КОДИРОВАННОГО СИГНАЛА

Полезная модель относится к светотехнике, в качестве замены широко используемых стандартных ламп освещения (компактных люминесцентных энергосберегающих или светодиодных) внутри помещений в быту и в производстве.
Широко распространенные лампы (светодиодные и энергосберегающие газоразрядные), предназначенные для универсального использования, как правило, исключают возможность плавного изменения яркости свечения дистанционно. Диммеры, предназначенные для ламп накаливания не могут управлять такими лампами по причине того, что внутренняя схема управления источником света (светодиодная цепь или газоразрядная трубка) обязательно должна стабилизировать токи, на которые могут влиять различные факторы - температура, разброс параметров элементов и т.д. Таким образом, для изменения яркости необходимо влиять непосредственно на схему управления, которая находится в корпусе лампы.
Существуют решения этой проблемы с использованием приемника радиочастотного сигнала от пульта управления, компьютера или смартфона в форматах WiFi, Bluetooth, ZigBee и др. Например, патент РФ 115140, Н05В 37/00, 15.07.2011. Однако данные варианты дистанционного управления имеют очень высокую себестоимость в производстве. Цена такой лампы в несколько раз превышает стоимость стандартной лампы с аналогичными параметрами и качеством, что тормозит широкое применение.
В продаже появились люстры с пультом дистанционного управления (ИК, радиоуправление). В них приемник команд встроен в корпус люстры. Но, во-первых чаще всего люстру или другой тип освещения подбирают под конкретный дизайн помещения и вкус пользователя, а подавляющее большинство люстр и светильников не имеют такого встроенного управления (особенно точечные потолочные светильники) и часто выбор падает на них. Кроме того, не все пользователи хотели бы менять то, что уже у них есть и вписано в интерьер. Во-вторых, такие люстры могут управляться только одним штатным пультом, без возможности применения других универсальных устройств, например смартфонов и компьютеров.
Также известны лампы с дистанционным управлением посредством инфракрасного кодированного сигнала от пульта дистанционного управления (патент РФ 73759, H01J 61/30, 15.10.2007). На мой взгляд, это наиболее близкий прототип к данной полезной модели. Преимуществом такого решения является достаточно низкая себестоимость. Однако, недостатки не позволяют применять это широко. Во-первых, в большинстве осветительных приборов (люстры, бра и т.д.) невозможно обеспечить гарантированное проникновение инфракрасного излучения в приемник (тем более, при вворачивании цоколя в патрон, может получиться непредсказуемая ориентация в пространстве), так как требуется прямая видимость от пульта управления до фотодиода приемника (отраженный сигнал иногда возможен, но далеко не гарантирован). Во-вторых, для управления требуется хотя и не дорогой, но специальный пульт управления, а стандартные компьютеры и смартфоны, в большинстве своем, не имеют инфракрасного порта.
Данная полезная модель лишена этих недостатков. Себестоимость производства такой лампы очень незначительно отличается от аналогичной стандартной лампы. Управление может производиться любым стандартным смартфоном, планшетным или другим компьютером с возможностью воспроизведения звука, а также специальным пультом дистанционного управления с крайне низкой стоимостью. Звук может достигать лампы от управляющего устройства не только по прямой линии (в отличие от инфракрасного излучения).
Как правило, стандартные светодиодные или газоразрядные лампы состоят из элементов блок-схемы, изображенной на Фиг. 1. Питание лампы (переменный ток электрической сети) подается на диодный Выпрямитель со сглаживающим конденсатором (1). Высоковольтный Драйвер (2) может быть выполнен по различным схемам (на биполярном, МОП, КМОП, IGBT транзисторе, с дросселем или трансформатором и т.д.). Драйвер (2) управляет выходным током, подаваемым на Светоизлучающие элементы (4) (светодиоды или газоразрядная трубка) посредством подачи на управляющий вход от ШИМ-контроллера (3) переменного напряжения регулируемой скважности. Данные о токе или напряжении в светоизлучающих элементах подаются на ШИМ-контроллер (3) для стабилизации. ШИМ-контроллер (3) в соответствии с заложенным в него алгоритмом, меняет ширину импульсов, подаваемых на Драйвер (2) в зависимости от выходного тока или напряжения.
Настоящая полезная модель (Фиг. 2) отличается от стандартной лампы наличием Микрофона (5), который монтируется в корпусе лампы с отверстием для получения звуковых данных извне. Кодированный звуковой сигнал команд изменения яркости (и др.), принятый Микрофоном (5), поступает на ШИМ-контроллер (3). В зависимости от модели контроллера (чувствительности его входа), может потребоваться простой усилительный каскад на одном транзисторе с RC-цепочкой для уменьшения помех других частот. ШИМ-контроллер (3), в соответствии с заложенной в него программой, принимает и дешифрует входной сигнал и, соответственно, корректирует ширину импульсов, подаваемых на Драйвер (2), таким образом, управляет выходным током и напряжением нагрузки (Светоизлучающих элементов (4)) в широком диапазоне от нуля до максимума.
Лампа (данная полезная модель) может устанавливаться вместо любой стандартной лампы, например в люстре, бра, потолочных точечных светильниках, торшерах и т.д. Единственное условие - должна быть возможность проникновения звука к корпусу лампы из помещения, то есть, не должно быть герметичного плафона (в обычных помещениях такого практически не бывает).
Увеличение себестоимости лампы в производстве при данном усовершенствовании крайне незначительно, исчисляется единицами процентов.
В качестве управляющего прибора может быть использован смартфон, планшетный компьютер, ноутбук, настольный компьютер, специальный звуковой пульт управления. Так же можно разработать устройство, которое может, работая в сети (Ethernet, WiFi и т.п.), получая команды извне, например, через Интернет, или работая по определенному алгоритму по таймеру, через свой громкоговоритель посылать команды для управления освещением в помещении. Радиус действия от управляющего прибора до ламп - пределы данного помещения (точнее слышимости микрофоном звука).
На управляющий прибор устанавливается программное обеспечение, которое может управлять сразу несколькими различными группами осветительных приборов. Изначально в новой лампе в ее память не записан код ее идентификатора (ID). При замене лампы достаточно подать на нее питание (только на все лампы этого осветительного прибора или группы ламп), на управляющем приборе войти в режим программирования ламп, установить номер группы (ID). Управляющий прибор при этом отправит на все лампы, на которые подано питание электросети в данном помещении, команду программирования, которая содержит ID этой группы ламп. Все лампы, которые включены в данный момент внешним электрическим выключателем, то есть с наличием электропитания, примут этот код команды и изменят свой ID, сохраняя его в энергонезависимой памяти контроллера. Таким же образом, выключив электрическим выключателем одну группу ламп и включив другую, можно установить этой группе другой ID. После настройки всех ламп можно включить все электрические выключатели и уже с управляющего прибора выключить лишние группы, установить яркость нужных в данный момент ламп. При этом, лампы могут оставаться всегда под напряжением питания, а состояние включения/выключения уже устанавливается дистанционно с управляющих приборов. Можно предусмотреть аварийный вариант включения ламп, если не доступен в данный момент управляющий прибор, например кратковременным двойным выключением и включением электрического выключателя электропитания. Управляющими приборами в одном помещении могут быть одновременно неограниченное количество смартфонов, планшетов и др. Так же, один и тот же смартфон (или др. устройство) может управлять группами ламп и в других помещениях.
Код команды должен содержать идентификатор начала передачи данных на лампы, ID группы ламп, номер команды и данные установки яркости. Для улучшения помехозащищенности можно передавать контрольную сумму посылки данных, а также повторять 2-3 раза посылку команды.
Возможно применение светодиодных ламп не только белого цвета, но и определенных цветовых спектров (красный, зеленый, синий). Это могут быть различные лампы, установкой сочетания яркостей которых можно достигать различной цветовой температуры смешанного света. А так же одна лампа, в которой один контроллер с одним микрофоном (и общим питанием) может управлять тремя высоковольтными драйверами со светодиодными излучателями различных цветов (RGB). Таким образом, можно в любой момент легко изменить цветовое сочетание освещения, меняя цвета различных групп ламп или светильников.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - Блок-схема типичной стандартной лампы.
Фиг. 2 - Блок-схема лампы, управляемой звуковым кодированным сигналом.