ДРАЙВЕР СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА, УПРАВЛЯЕМЫЙ ИМПУЛЬСОМ, НАЛОЖЕННЫМ НА СИЛОВОЙ СИГНАЛ
LIGHT-EMITTING DIODE DRIVER CONTROLLED BY PULSE OVERLAID ON POWER SUPPLY SIGNAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к драйверу для возбуждения схем светоизлучающих диодов. Настоящее изобретение дополнительно относится к устройству.
Примерами такого устройства являются лампы и их части и принадлежности и их части.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В WO 2008/007298 раскрыто устройство для направления мощности на нагрузку, выбранную из множества нагрузок. Данное устройство использует отдельные проводки для питания и управления.
В US 6452342 раскрыто самосканирующее светоизлучающее устройство. Данное устройство использует светоизлучающие диоды, каждый из которых имеет три электрода, и использует синхронизирующие сигналы.
КРАТКОЕ ИЗОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить усовершенствованный драйвер. Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить усовершенствованное устройство.
Согласно первому аспекту обеспечен драйвер для возбуждения схем светоизлучающих диодов, содержащий:
- первый и второй выводы для приема сигнала напряжения от источника, и
- первую переключающую схему, подсоединенную ко второму выводу и к третьему выводу, причем первый и третий выводы выполнены с возможностью подсоединения к электродам первой схемы светоизлучающих диодов и первая переключающая схема содержит первый переключатель и первую схему тактирования для активации первого переключателя в ответ на первый импульсный сигнал, добавленный к сигналу напряжения.
Первый и второй выводы должны быть подсоединены к источнику для приема сигнала напряжения от источника. Первая переключающая схема подсоединена ко второму и третьему выводам, где электроды первой схемы светоизлучающих диодов должны быть подсоединены ко второму и третьему выводам. В результате, когда активируется первая переключающая схема, включается первая схема светоизлучающих диодов.
Первая переключающая схема содержит первый переключатель и первую схему тактирования, где первая схема тактирования активирует первый переключатель в ответ на первый импульсный сигнал в качестве добавленного к сигналу напряжения. В результате в драйвере не нужны отдельные проводки для питания и проводки для управления. Через первый и второй выводы подается мощность, а также управление. Синхронизирующие сигналы не требуются в драйвере. Это является большим преимуществом, и, следовательно, был обеспечен усовершенствованный драйвер.
Схема светоизлучающих диодов содержит один или более светоизлучающих диодов в любом виде и в любой комбинации. Каждая схема светоизлучающих диодов должна иметь только два электрода, и третий электрод управления не требуется. Каждый светоизлучающий диод должен иметь только два электрода, и третий электрод управления не требуется. Таким образом, можно использовать относительно простые, с низкой стоимостью и надежные светоизлучающие диоды.
Вариант осуществления драйвера определен первым переключателем, который при активации находится в проводящем режиме и остается в этом проводящем режиме независимо от первого импульсного сигнала. Другими словами, в ответ на первый импульсный сигнал в качестве добавленного к сигналу напряжения активируется первый переключатель, и после активации первого переключателя он остается активированным независимо от первого импульсного сигнала. В результате первый импульсный сигнал используется только для активации первого переключателя и не используется для поддержания первого переключателя в активированном состоянии.
Вариант осуществления драйвера определен первым переключателем, содержащим тиристор, симистор или транзисторную схему для замены тиристора или симистора. Эти виды первых переключателей являются относительно простыми, имеют низкую стоимость и высокую надежность.
Вариант осуществления драйвера определен первым переключателем, имеющим основные электроды, подсоединенные ко второму и третьему выводам, и первой схемой тактирования содержащей конденсатор, причем одна сторона конденсатора подсоединена ко второму выводу и другая сторона конденсатора подсоединена к управляющему электроду первого переключателя. Этот вид первой схемы тактирования является относительно простым, имеет низкую стоимость и высокую надежность.
Вариант осуществления драйвера определен другой стороной конденсатора, подсоединенной через первую пороговую схему к первому выводу. Первая пороговая схема, например, содержит первый стабилитрон или последовательное соединение из первого стабилитрона и резистора. В этом случае первая пороговая схема предотвращает заряд конденсатора от сигнала напряжения. Пороговое напряжение первого стабилитрона можно выбрать, по существу, равным амплитуде сигнала напряжения.
Вариант осуществления драйвера определен другой стороной конденсатора, соединенной через резистор с третьим выводом. В этом случае первая схема светоизлучающих диодов предотвращает конденсатор от заряда сигналом напряжения. Рабочее напряжение первой схемы светоизлучающих диодов можно выбрать, по существу, равным амплитуде сигнала напряжения.
Вариант осуществления драйвера определен первой схемой тактирования, дополнительно содержащей вторую пороговую схему, подсоединенную параллельно к конденсатору. Вторая пороговая схема защищает первый переключатель от пиковых напряжений и может, например, содержать второй стабилитрон или параллельное соединение из второго стабилитрона и резистора, где резистор используется в комбинации с конденсатором для (лучшего) определения постоянной времени и/или (лучшего) разряда конденсатора в случае необходимости.
Вариант осуществления драйвера определен первой переключающей схемой, дополнительно содержащей транзистор для уменьшения напряжения, присутствующего на концах первого переключателя в случае, когда он активирован. В проводящем режиме, в частности, тиристор и симистор могут показывать относительно большое падение напряжение на концах основных электродов. Такое относительно большое падение напряжения можно уменьшить путем добавления проводящего транзистора.
Вариант осуществления драйвера определен основными электродами первого переключателя, соединенными с основными электродами транзистора, и управляющим электродом транзистора, подсоединенным к схеме обнаружения для обнаружения тока, протекающего через первую переключающую схему. За счет обнаружения тока, протекающего через первую переключающую схему, транзистор, подсоединенный параллельно первому переключателю, будет находиться в проводящем режиме до тех пор, пока существует достаточное количество тока, протекающего через первую переключающую схему, и будет переходить в непроводящий режим сразу после того, как количество тока, протекающего через первую переключающую схему, уменьшится до нуля или упадет ниже определенного порогового значения.
Вариант осуществления драйвера определен первым импульсным сигналом, имеющим длительность в пределах предопределенного диапазона длительностей для заданной амплитуды первого импульсного сигнала, и/или первым импульсным сигналом, имеющим амплитуду в пределах предопределенного диапазона амплитуд для заданной длительности первого импульсного сигнала, и/или первым импульсным сигналом, имеющим длительность в пределах предопределенного диапазона длительностей, а также амплитуду в пределах предопределенного диапазона амплитуд. Для первого импульсного сигнала, который работает хорошо и который имеет минимальный уровень, более высокая амплитуда первого импульсного сигнала позволит первому импульсному сигналу иметь более короткую длительность, сохраняя при этом возможность активации первой переключающей схемы, и более низкая амплитуда первого импульсного сигнала будет требовать, чтобы первый импульсный сигнал имел более большую длительность для того, чтобы по-прежнему иметь возможность активировать первую переключающую схему. Для первого импульсного сигнала, который работает хорошо и который имеет минимальный уровень, более большая длительность первого импульсного сигнала позволит первому импульсному сигналу иметь более низкую амплитуду, при этом по-прежнему сохраняя возможность активации первой переключающей схемы, и более короткая длительность первого импульсного сигнала потребует, чтобы первый импульсный сигнал имел более высокую амплитуду для того, чтобы по-прежнему иметь возможность активации первой переключающей схемы. При увеличении или уменьшении одного из параметров соответственно другой параметр может уменьшаться или должен увеличиваться, чтобы получить тот же самый результат. Минимальный уровень импульсного сигнала не должен уменьшаться, или его следует сохранять стабильным или можно увеличить, чтобы гарантировать работу.
Вариант осуществления драйвера определен тем, что дополнительно содержит:
- вторую переключающую схему, подсоединенную к третьему выводу и к четвертому выводу, причем первый и четвертый выводы выполнены с возможностью подсоединения к электродам второй схемы светоизлучающих диодов, и вторая переключающая схема содержит второй переключатель и вторую схему тактирования для активированного первого переключателя, активации второго переключателя в ответ на второй импульсный сигнал, добавленный к сигналу напряжения. С помощью первого импульсного сигнала активируется первая переключающая схема и включается первая схема светоизлучающих диодов. С помощью второго импульсного сигнала активируется вторая переключающая схема и включается вторая схема светоизлучающих диодов, но только после активации первой переключающей схемы.
Вариант осуществления драйвера определен первым и вторым импульсными сигналами, которые представляют собой отдельные последовательные импульсные сигналы для активации первого и второго переключателей последовательным образом или представляют собой комбинированный импульсный сигнал, имеющий длительность, которая является достаточно продолжительной для активации первого и второго переключателей последовательным образом. Не следует исключать дополнительные переключающие схемы и дополнительные схемы светоизлучающих диодов.
Вариант осуществления драйвера определен первым и вторым выводами, которые выполнены с возможностью подсоединения к электродам третьей схемы светоизлучающих диодов, причем третья схема светоизлучающих диодов включается с помощью сигнала напряжения, и первая схема светоизлучающих диодов включается с помощью первого импульсного сигнала, и каждая схема светоизлучающих диодов выключается с помощью сигнала напряжения. За счет прерывания сигнала напряжения или значительного уменьшения амплитуды сигнала напряжения все переключающие схемы можно деактивировать одновременно и все схемы светоизлучающих диодов можно выключить одновременно.
Вариант осуществления драйвера определен драйвером, который выполнен с возможностью предотвращения синхронизирующих сигналов или предотвращения отдельных проводок для питания и управления и/или для возбуждения схем светоизлучающих диодов, имеющих только два электрода, причем каждый из них не имеет третьего управляющего электрода. При этом каждая схема светоизлучающих диодов содержит один или более светоизлучающих диодов любого вида и при любом соединении, причем каждый светоизлучающий диод имеет только два электрода и не имеет третьего управляющего электрода.
Согласно второму аспекту предусмотрено устройство, содержащее драйвер и дополнительно содержащее первую схему светоизлучающих диодов или источник и/или генератор импульсов для добавления импульсного сигнала к сигналу напряжения.
Следует понимать, что питание и управление можно реализовать через различные сигналы с помощью одного и того же провода. Основная идея может заключаться в том, что первая секция, содержащая последовательное соединение из первой схемы светоизлучающих диодов и первой переключающей схемы, может запитываться с помощью сигнала напряжения и может управляться с помощью первого импульсного сигнала, который добавляется к сигналу напряжения.
Была решена проблема обеспечения усовершенствованного драйвера. Дополнительное преимущество может состоять в том, что драйвер не требует отдельных проводок для питания и управления, и не требует синхронизирующих импульсов в самом драйвере, и не требует светоизлучающих диодов (схемы), имеющих третий управляющий электрод. Первую и вторую (параллельные) секции, каждая из которых содержит последовательные соединения схемы светоизлучающих диодов и переключающую схему, можно легко включить или активировать последовательным образом.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
НА ЧЕРТЕЖАХ:
на фиг. 1 показан уровень техники,
на фиг. 2 показано первое усовершенствование для устройства,
на фиг. 3 показано второе усовершенствование для устройства,
на фиг. 4 показана усовершенствованная переключающая схема,
на фиг. 5 показан первый вариант осуществления устройства,
на фиг. 6 показан второй вариант осуществления устройства, и
на фиг. 7 показан третий вариант осуществления устройства.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показано устройство уровня техники, содержащее источник 5, первую схему 10 светоизлучающих диодов, соединенную с одной стороной источника 5 и через переключатель с другой стороной источника 5, вторую схему 20 светоизлучающих диодов, соединенную с упомянутой одной стороной источника 5 и с переключателем через дополнительный переключатель, и третью схему 30 светоизлучающих диодов, подсоединенную параллельно источнику 5. При включении источника 5, который, например, обеспечивает подачу сигнала напряжения постоянного тока или сигнала постоянного напряжения, третья схема 30 светоизлучающих диодов включается, после чего за счет приведения переключателя в проводящий режим первая схема 10 светоизлучающих диодов включается, и после этого за счет приведения дополнительного переключения в проводящий режим вторая схема 20 светоизлучающих диодов включается. Переключателями необходимо управлять, поэтому это устройство предшествующего уровня техники имеет отдельные межсоединения для питания и межсоединения для управления.
На фиг. 2 показано первое усовершенствование для устройства 100. Устройство 100 содержит драйвер с компонентами 1, 2, 3, 4, 11, 12, 21, 22, источник 5, генератор 6 импульсов и схемы 10, 20, 30 светоизлучающих диодов. Альтернативно, источник 5, или генератор 6 импульсов или комбинации из источника 5 и генератора 6 импульсов могут располагаться снаружи устройства 100. Альтернативно, источник 5 и генератор 6 импульсов можно объединить в один блок. Альтернативно, схемы 10, 20, 30 светоизлучающих диодов можно расположить снаружи устройства 100.
Драйвер содержит первый и второй выводы 1, 2 для приема сигнала напряжения от источника 5 и содержит первую переключающую схему 11, 12, подсоединенную ко второму выводу 2 и к третьему выводу 3. Первый и третий выводы 1, 3 выполнены с возможностью подсоединения к электродам первой схемы 10 светоизлучающих диодов. Первая переключающая схема 11, 12 содержит первый переключатель 11 и первую схему 12 тактирования для активации первого переключателя 11 в ответ на первый импульсный сигнал, подаваемый из генератора 6 импульсов, который добавляется к сигналу напряжения. Упомянутый сигнал напряжения представляет собой, например, сигнал напряжения постоянного тока или сигнал постоянного напряжения. Предпочтительно первый переключатель 11 представляет собой вид, который при активации переходит в проводящий режим и остается в этом проводящем режиме независимо от первого импульсного сигнала. Примерами таких первых переключателей 11 являются тиристор, или симистор, или транзисторная схема для замены тиристора или симистора. Такие транзисторные схемы хорошо известны специалистам в данной области техники.
Первый переключатель 11, в данном случае в виде тиристора, имеет основные электроды, подсоединенные ко второму и третьему выводам 2, 3, и первая схема 12 тактирования содержит конденсатор 13. Одна сторона конденсатора 13 подсоединена ко второму выводу 2, и другая сторона конденсатора 13 подсоединена к управляющему электроду первого переключателя 11. Другая сторона конденсатора 13 подсоединена через первую пороговую схему 16, 17 к первому выводу 1. Первая пороговая схема 16, 17, например, содержит первый стабилитрон 16 или последовательное соединение из первого стабилитрона 16 и резистора 17. В данном случае первая пороговая схема 16, 17 предотвращает заряд конденсатора 13 от сигнала напряжения от источника 5. Пороговое напряжение первого стабилитрона 16 можно выбрать приблизительно равным амплитуде сигнала напряжения. Резистор 17 можно использовать для определения в комбинации с конденсатором 13 постоянной времени для заряда конденсатора 13.
Первая схема 12 тактирования может дополнительно содержать вторую пороговую схему 14, 15, соединенную параллельно конденсатору 13. Вторая пороговая схема 14, 15 защищает первый переключатель 11 от пиковых напряжений и может, например, содержать второй стабилитрон 14 или параллельное соединение из второго стабилитрона 14 и резистора 15. Резистор 15 используется в комбинации с конденсатором 13 для (лучшего) определения постоянной времени и/или для (лучшего) разряда конденсатора в случае необходимости.
Драйвер может дополнительно содержать вторую переключающую схему 21, 22, подсоединенную к третьему выводу 3 и к четвертому выводу 4. Первый и четвертый выводы 1, 4 выполнены с возможностью подсоединения к электродам второй схемы 20 светоизлучающих диодов. Вторая переключающая схема 21, 22 содержит второй переключатель 21 и вторую схему 22 тактирования для активации второго переключателя 21 для активированного первого переключателя 11 в ответ на второй импульсный сигнал, поступающий из генератора 6 импульсов, который добавляется к сигналу напряжения. Вторую переключающую схему 21, 22 можно спроектировать относительно похожей на первую переключающую схему 11, 12. Первый и второй импульсные сигналы могут представлять собой отдельные последовательные импульсные сигналы для активации первого и второго переключателей 11, 12 последовательным образом или могут представлять собой комбинированный импульсный сигнал, имеющий длительность, достаточно продолжительную для активации первого и второго переключателей 11, 12 последовательным образом. В результате первую и вторую схему 10, 20 светоизлучающих диодов можно включать последовательным образом.
Первый и второй выводы 1, 2 можно выполнить с возможностью подсоединения к электродам третьей схемы 30 светоизлучающих диодов. Третья схема светоизлучающих диодов включается посредством сигнала напряжения, и первая (вторая) схемы 10 (20) светоизлучающих диодов включается посредством первого (второго) импульсного сигнала. Каждая схема 10, 20, 30 светоизлучающих диодов выключается посредством сигнала напряжения.
На фиг. 3 показано второе усовершенствование для устройства 100. Второе усовершенствование идентично первому усовершенствованию за исключением того, что первая пороговая схема 16, 17 был заменена на резистор 18, подсоединенный к другой стороне конденсатора 13 и к третьему выводу 3. В данном случае первая схема 10 светоизлучающих диодов предотвращает заряд конденсатора 13 сигналом напряжения. Рабочее напряжение первой схемы 10 светоизлучающих диодов можно выбрать приблизительно равным амплитуде сигнала напряжения. Резистор 18 можно использовать для лучшего определения постоянной времени.
Первый импульсный сигнал может иметь длительность в пределах предопределенного диапазона длительностей для заданной амплитуды первого импульсного сигнала, и/или первый импульсный сигнал может иметь амплитуду в пределах предопределенного диапазона амплитуд для заданной длительности первого импульсного сигнала, и/или первый импульсный сигнал может иметь длительность в пределах предопределенного диапазона длительностей, а также амплитуду в пределах предопределенного диапазона амплитуд. Оба улучшения, показанные на фиг. 2 и 3, позволяют исключить возникновение тактовых сигналов внутри драйвера, позволяют избежать разделения проводок для питания и управления внутри драйвера и/или позволяют каждой из схем 10, 20, 30 светоизлучающих диодов иметь только два электрода и позволяют упомянутым схемам обойтись без третьего управляющего электрода, который возбуждается драйвером. Каждая схема 10, 20, 30 светоизлучающих диодов может содержать один или более светоизлучающих диодов любого вида и при любом соединении, и каждый светоизлучающий диод может иметь только два электрода и не должен иметь третий управляющий электрод, как показано в патенте US 6452342.
На фиг. 4 показана усовершенствованная первая переключающая схема 11, 12. Добавлен транзистор 41 для уменьшения напряжения, присутствующего на концах первого переключателя 11 при его активации. Основные электроды первого переключателя 11 подсоединены к основным электродам транзистора 41, и управляющий электрод транзистора 41 подсоединен к схеме 40 обнаружения для обнаружения тока, протекающего через первую переключающую схему 11, 12. Это можно выполнить посредством определения 42 тока. Аналогичные построения можно выполнить для второго переключателя 21 и т.д.
На фиг. 5 показан первый вариант осуществления устройства 100 наряду с усовершенствованиями, показанными на фиг. 2 и 3.
На фиг. 6 показан второй вариант осуществления устройства 100, в котором схемы 10, 20, 30 светоизлучающих диодов расположены снаружи устройства 100. Кроме того, источник 5 может располагаться снаружи устройства 100.
На фиг. 7 показан третий вариант осуществления устройства 100, в котором источник 5 и генератор 6 импульсов располагаются снаружи устройства 100. Кроме того, генератор 6 импульсов может располагаться внутри устройства 100.
Сигнал напряжения представляет собой сигнал постоянного напряжения, и схемы 10, 20, 30 светоизлучающих диодов выполнены с возможностью питания таким сигналом постоянного напряжения. С этой целью каждая схема светоизлучающих диодов содержит, например, последовательное соединение из цепочки светоизлучающих диодов и резистора для компенсации падения напряжения на концах переключателя, который переключает следующую схему светоизлучающих диодов. Поэтому на фиг. 2 и 3 резисторы в соответствующих схемах 30, 10 и 20 светоизлучающих диодов могут принимать соответствующие примерные значения 20, 10 и 0 Ом. Конденсатор 13 может иметь примерное значение 150 нФ, стабилитрон 16 может иметь примерное пороговое значение, равное приблизительно 30 В, резистор 15 может иметь примерное значение 1 кОм, резисторы 17 и 18 могут иметь примерное значение 5 кОм, и стабилитрон 14 может иметь примерное пороговое значение 3 В, без исключения других значений. Вместо цепочки светоизлучающих диодов можно ввести другие комбинации светоизлучающих диодов. Источник 5 представляет собой, например, преобразователь для преобразования сигнала напряжения сети переменного тока или сигнала переменного сетевого напряжения в сигнал постоянного напряжения или представляет собой, например, импульсный источник питания или аккумулятор и т.д.
Альтернативно сигнал напряжения может представлять собой сигнал напряжения переменного тока или сигнал переменного напряжения, в случае которого переключающие схемы 11, 12, 21, 22 необходимо выбирать таким образом, чтобы они могли управляться таким сигналом переменного напряжения, и в случае которого схемы 10, 20, 30 светоизлучающих диодов должны быть выполнены с возможностью питания таким сигналом переменного напряжения. С этой целью каждая схема светоизлучающих диодов может быть оснащена выпрямителем или может быть оснащена, например, так называемыми светоизлучающими диодами переменного тока (AC LED) или встречно-параллельными комбинациями светоизлучающих диодов. В этом случае недостатком может быть то, что каждый импульсный сигнал, после того как он вырабатывается один раз, необходимо повторять сразу же после каждого перехода через нуль сигнала переменного напряжения до тех пор, пока не будет включена соответствующая схема светоизлучающих диодов (если не предприняты дополнительные меры по поддержанию переключателей 11, 12, активированных во время перехода через нуль сигнала переменного напряжения). Преимущество может заключаться в том, что схемы 10, 20 светоизлучающих диодов, с одной стороны, и схему 30 светоизлучающих диодов, с другой стороны, можно выключать по отдельности (то есть после каждого прохождения сигнала переменного напряжения через нуль, каждая схема 10, 20 светоизлучающих диодов позади переключателя может автоматически выключиться, тогда как схема 30 светоизлучающих диодов, расположенная ближе всего к источнику, поддерживается в включенном состоянии) и т.д.
В итоге во избежание синхронизирующих сигналов, а также раздельного использования межсоединений для питания и управления в драйвере и во избежание трехвыводных светоизлучающих диодов с управляющими электродами драйвер для возбуждения схем 10, 20, 30 светоизлучающих диодов оснащен первым и вторым выводами 1, 2 для приема сигнала напряжения из источника 5 и первой переключающей схемой 11, 12, подсоединенной ко второму выводу 2 и третьему выводу 3. Первый и третий выводы 1, 3 должны быть подсоединены к электродам первой схемы 10 светоизлучающих диодов. Первая переключающая схема 10, 12 содержит первый переключатель 11 и первую схему 12 тактирования для активации первого переключателя 11 для включения первой схемы 10 светоизлучающих диодов в ответ на первый импульсный сигнал в качестве добавленного к сигналу напряжения. Для последовательного включения схем 10, 20 светоизлучающих диодов можно использовать последовательные импульсные сигналы.
Хотя изобретение проиллюстрировано чертежами и подробно описано в вышеизложенном описании, такую иллюстрацию и описания следует рассматривать как иллюстративные, примерные и неограничивающие, при этом изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения на практике, при изучении чертежей и раскрытия и прилагаемой формулой изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы и слова, используемые в форме единственного числа, не исключают формы множественного числа. Тот факт, что определенные признаки указаны в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что объединение этих признаков не может использоваться для получения преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.