СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫМ ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
LED LIGHTING DEVICE AND CONTROL METHOD OF LED LIGHTING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области осветительных систем и, более конкретно, к светодиодному (LED) осветительному устройству и способу управления LED осветительным устройством.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В осветительных устройствах осветительные приборы могут быть механически закреплены при помощи соединительной части направляющей в любом месте направляющей или рельса, который содержит электрические проводники для выполнения электрического соединения осветительного прибора, например, с источником питания. Направляющая содержит корпус, один конец которого является открытым для механического и электрического вмещения соединительной части направляющей. Одна направляющая может содержать множество соединительных частей направляющей. Направляющая может иметь более одного проводника, электрически изолированных от корпуса, для того, чтобы могло быть использовано множество коммутируемых цепей для управления различными осветительными приборами на одной и той же направляющей. Электрические проводники для запитывания устройств и выполнения передачи (цифровой) информации расположены во внутренней части корпуса направляющей. Эти осветительные конструкции с направляющими могут быть смонтированы на потолках или стенах, вдоль направленных вниз лучей, или крест-накрест поперек стропил или балок. Конструкции также могут быть смонтированы в относительно высоких местах, таких как потолки, с использованием штанг. На типичные конструкции подается линейное напряжение (100В в Японии, 120В в Северной Америке, 240В в других местах) через углубленную направляющую.
Осветительные конструкции с направляющими, на которых монтируются осветительные устройства, также доступны в конфигурациях, в которых к направляющей прикладывается низкое напряжение, например, 10В, 12В, 24В или 48В, подаваемое посредством преобразователя. Также, электрические проводники для интерфейсов цифрового управления, такие как DALI (цифровой адресный интерфейс освещения), могут быть включены в состав направляющей для осуществления независимого управления осветительными приборами. Осветительные приборы прикрепляются к направляющей различными способами посредством соединительных частей направляющей, подходящих для каждой конкретной конструкции направляющей.
Альтернативные осветительные конструкции содержат светильники, которые утоплены в потолке и в которых светильники соединяются электропроводящими кабелями.
В настоящее время, все больше осветительных приборов содержат светодиоды (LED). Также, в конструкциях светильников с изменяемым направлением света доступно использование LED ламп. Кроме того, доступны LED модули, лампы или светильники, которые имеют дополнительные функциональные возможности. Эти так называемые интеллектуальные LED модули приспособлены для сбора и сохранения информации о характеристиках и параметрах LED источников света. Кроме того, эти интеллектуальные LED модули приспособлены для передачи этой собранной информации, например, о соответствующем потреблении или использовании мощности LED источника света, например, на групповой контроллер, который может предпринимать соответствующее действие в ответ на эту информацию. Вследствие гибкости осветительного устройства с системой направляющих, один или несколько LED источников света могут быть соединены с направляющими, и потребление мощности варьируется не только как функция от времени, но также и как функция от количества LED модулей, присоединенных к направляющей. Кроме того, может случиться так, что нагрузка по мощности конфигурации системы направляющей превышает максимальную выходную мощность источника питания. Также, в случае осветительного устройства, содержащей светильники с LED, которые электрически соединены с электрической проводкой, может случиться так, что нагрузка по мощности осветительного устройства превышает максимальную выходную мощность источника питания, вследствие количества LED, которые присоединены к источнику питания. Кроме того, максимально допустимый ток через соединительную проводку может играть некоторую роль при проектировании и в максимально разрешенной мощности такого осветительного устройства, например, в случае, если максимальная выходная мощность источника питания превышает максимально разрешенный ток через кабели.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении светодиодного (LED) осветительного устройства, имеющего улучшенную эффективность.
Согласно аспекту настоящего изобретения, обеспечено осветительное устройство, содержащее по меньшей мере один LED осветительный прибор, содержащий контроллер LED, который выполнен с возможностью сбора и передачи требуемого потребления мощности LED осветительным прибором, по меньшей мере два блока источника питания, каждый из которых соединен и выполнен с возможностью подачи питания на LED осветительный прибор, и групповой контроллер, который выполнен с возможностью выполнения сбора характеристик каждого блока источника питания и характеристик по меньшей мере одного LED осветительного прибора, причем групповой контроллер дополнительно выполнен с возможностью активации и/или деактивации по меньшей мере одного из по меньшей мере двух блоков источника питания в соответствии с требуемым потреблением мощности осветительным устройством и характеристиками блоков источника питания для активации блока источника питания или блоков источника питания, который или которые наилучшим образом приспособлены для требуемого потребления мощности.
Изобретение обеспечивает эффективное использование доступных блоков источника питания, поскольку групповой контроллер способен активировать и/или деактивировать блоки источника питания в зависимости от требуемого потребления мощности осветительным устройством, например, на основе требуемого потребления мощности LED осветительными приборами и/или максимальной нагрузки по мощности средства электрического соединения такого, как электрические кабели, электрические направляющие и электрические контактные площадки. Каждый блок источника питания может быть активирован и деактивирован по отдельности.
В варианте осуществления, каждый контроллер LED имеет коммуникационное соединение с групповым контроллером, например коммуникационную шину, по которой групповой контроллер способен отправлять команды на контроллер LED, и наоборот, или посредством беспроводной связи.
В варианте осуществления, каждый блок источника питания соединен через переключатель с групповым контроллером, причем групповой контроллер выполнен с возможностью активации и/или деактивации по меньшей мере одного из по меньшей мере двух блоков источника питания посредством переключателей. Таким образом, групповой контроллер напрямую отправляет команды на переключатели для активации или деактивации блоков источника питания, то есть соединяет или отсоединяет блоки источника питания от подачи питания посредством замыкания или размыкания переключателя.
В варианте осуществления, контроллер LED каждого блока источника питания соединен с переключателем, который выполнен с возможностью активации и/или деактивации соответствующего блока источника питания, причем групповой контроллер выполнен с возможностью активации и/или деактивации по меньшей мере одного из по меньшей мере двух блоков источника питания посредством контроллера LED. В этом варианте осуществления, групповой контроллер выполнен с возможностью подачи команды на каждый контроллер LED, если должен быть активирован или деактивирован соответствующий блок источника питания. Затем, контроллер LED выполняет операцию активации или деактивации блока источника питания посредством манипуляции переключателем блока источника питания, то есть соединяя блоки источника питания или отсоединяя блоки источника питания от подачи питания посредством замыкания или размыкания переключателей.
В варианте осуществления, характеристики блоков источника питания содержат максимально разрешенную нагрузку по мощности и/или фактическую нагрузку по мощности. Известно, что энергетическая эффективность подачи питания или блока источника питания значительно понижается при низких нагрузках. Осветительное устройство согласно изобретению способно активировать блок(и) источника питания таким образом, чтобы каждый блок источника питания работал в своем наиболее энергетически эффективном диапазоне нагрузки по мощности. В одном примере, энергетическая эффективность блока источника питания падает с от 90 до 87% в случае, если нагрузка по мощности понижается с 50 до 25% от максимально разрешенной нагрузки по мощности.
В варианте осуществления, по меньшей мере два блока источника питания содержат первый блок источника питания, который имеет более низкую максимально допустимую нагрузку по мощности, чем максимально допустимая нагрузка по мощности второго блока источника питания. Таким образом, групповой контроллер может принять решение об активации исключительно блока источника питания, который обеспечивает относительно низкую максимальную мощность, в зависимости от требуемого потребления мощности. Другими словами, групповой контроллер способен согласовывать требуемое потребление мощности с имеющимися блоками источника питания и их соответствующей максимально допустимой нагрузкой по мощности посредством активации соответствующего блока источника питания, который, например, работает с оптимальной эффективностью.
В варианте осуществления, третий блок источника питания, который имеет более низкую максимально допустимую нагрузку по мощности, чем максимальная нагрузка по мощности первого блока источника питания. Это обеспечивает еще большую гибкость осветительного устройства и при выборе, например, конфигурации наиболее энергетически эффективного блока источника питания, которая соответствует требуемому потреблению мощности LED осветительным(и) прибором(ами).
В варианте осуществления, групповой контроллер выполнен с возможностью активации системы предупреждения в случае, если требуемое потребление мощности превышает заданное значение потребления мощности. Например, это является предпочтительным в случае, если во время установки в осветительном устройстве устанавливается слишком большое количество LED осветительных приборов, для которых потребовалось бы потребление мощности, которое превышает доступную нагрузку по мощности, или в случае, если силовая нагрузка превышает максимальный ток, который допустим для средства электрического соединения, такого, как, например, электрические соединительные кабели или направляющие. Посредством подачи предупреждения, установщик способен настроить осветительное устройство таким образом, чтобы оно соответствовала доступной нагрузке по мощности. Например, в случае относительно низкого напряжения питания, например, ниже, чем 60В, подача питания может быть включена во время установки LED осветительных приборов, и выдается предупреждение, если добавление одного LED осветительного прибора привело бы к превышению максимально доступной нагрузки по мощности. В другом примере, во время установки подача питания выключена, и предупреждение может быть выдано, когда установка LED источников света будет завершена.
В варианте осуществления, групповой контроллер выполнен с возможностью выключения по меньшей мере одного блока источника питания в случае, если нагрузка по мощности этого блока источника питания ниже заданного значения нагрузки по мощности. Например, заданное значение нагрузки по мощности связано с минимально допустимой энергетической эффективностью.
В варианте осуществления, осветительное устройство дополнительно содержит направляющую, содержащую корпус с по меньшей мере одним открытым концом для механического и электрического вмещения соединительной части направляющей и содержащую электрический проводник внутри корпуса, причем электрический проводник электрически изолирован от корпуса и причем электрический контакт соединительной части направляющей выровнен и электрически соединен с соответствующим электрическим проводником, и причем LED осветительный прибор электрически соединен и механически прикреплен к соединительной части направляющей. Такая направляющая позволяет обеспечивать гибкость в плане количества LED источников света, которые могут быть включены в состав осветительного устройства, и, следовательно, интеллектуальное переключение блоков источника питания является весьма полезным для такого осветительного устройства.
В варианте осуществления, LED осветительный прибор дополнительно выполнен с возможностью выполнения самодиагностики. Это позволяет проверять правильность установки LED осветительного прибора в осветительное устройство.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, обеспечен способ управления осветительным устройством, причем осветительное устройство содержит LED осветительный прибор и по меньшей мере два блока источника питания, каждый из которых соединен и выполнен с возможностью подачи питания на LED осветительный прибор, причем способ содержит этапы, на которых собирают требуемое потребление мощности LED осветительным прибором; собирают характеристики каждого блока источника питания; активируют и/или деактивируют по меньшей мере один из по меньшей мере двух блоков источника питания в соответствии с требуемым потреблением мощности осветительным устройством и характеристиками блоков источника питания для активации блока источника питания или блоков (101, 111) источника питания, который или которые наилучшим образом приспособлены для требуемого потребления мощности.
Этому способу свойственны преимущества, подобные тем, которые описаны в отношении осветительного устройства согласно изобретению.
В варианте осуществления, характеристики блоков источника питания содержат максимально допустимую нагрузку по мощности и/или фактическую нагрузку по мощности.
В варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором активируют систему предупреждения в случае, если требуемое потребление мощности превышает заданное значение потребления мощности.
В варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором деактивируют блок источника питания в случае, если нагрузка по мощности блока источника питания ниже заданного значения нагрузки по мощности.
В варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором выполняют самодиагностику LED осветительным прибором. В дополнительном варианте осуществления самодиагностика активируется после установки LED осветительного прибора в осветительное устройство. Это предотвращает неправильную установку LED осветительного прибора в осветительное устройство и обеспечивает заблаговременное предупреждение, после которого установщик может настроить или восстановить осветительное устройство. Еще в одном дополнительном варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором активируют систему предупреждения на основе результатов самодиагностики.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения далее описаны более подробно со ссылкой на приложенный чертеж, изображающий иллюстративные варианты осуществления изобретения, где
Фиг. 1 представляет иллюстративный вариант осуществления осветительного устройства согласно настоящему изобретению.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описано далее более детально со ссылкой на чертеж, на котором изображен предпочтительный на настоящий момент вариант осуществления изобретения. Однако данное изобретение может быть реализовано в разнообразных формах и не должно рассматриваться как ограниченное сформулированными в настоящем документе вариантами осуществления; скорее эти варианты осуществления обеспечены для полноты и законченности описания и полностью передают объем изобретения специалисту в данной области техники. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам.
Далее, со ссылкой на чертежи и на Фиг. 1, в частности, описывается осветительное устройство 100, содержащее первый блок 101 источника питания (PSU) и второй PSU 111. Максимально разрешенная нагрузка по мощности первого PSU 101 и второго PSU 111 может быть различной. Каждый источник питания имеет диапазон нагрузок по мощности, в котором он работает энергетически эффективным образом. Например, энергетическая эффективность блока источника питания может падать с 90 до 87% в случае, если нагрузка по мощности падает с 50 до 25% от максимально разрешенной нагрузки по мощности. PSU 101, 111 подсоединены к напряжению 109 сети. В других вариантах осуществления, три или даже более PSU являются частью осветительного устройства 100. Каждый PSU содержит микропроцессор 103, 113 и в данном случае резистор 102, 112 Rset для сбора информации о характеристиках каждого PSU 101, 111, например, таких характеристиках, как текущая нагрузка по мощности или максимально допустимая нагрузка по мощности. Кроме того, каждый PSU 101, 111 соединен через переключатель 104, 114 с шиной 107 питания. Переключатели 104, 114 являются, например, мощными MOSFET (МОП полевыми транзисторами). Осветительное устройство 100 дополнительно содержит LED осветительные приборы 105, 105', 105", которые также соединены с шиной 107 питания и, кроме того, с коммуникационной шиной 108. Осветительное устройство 100 дополнительно содержит групповой контроллер 106, например микропроцессор, который также соединен с шиной 107 питания и коммуникационной шиной 108. В альтернативном варианте осуществления, коммуникация является беспроводной коммуникацией.
LED осветительные приборы 105, 105', 105" являются так называемыми интеллектуальными осветительными приборами, которые способны собирать информацию о конкретных параметрах LED источника света, например цветовой точке, необходимом потреблении мощности и т.д. Необходимое потребление мощности каждого LED осветительного прибора 105, 105', 105" передается через коммуникационную шину 108 на групповой контроллер 106. Кроме того, каждый PSU передает через коммуникационную шину 108 информацию о характеристиках каждого PSU 101, 111 на групповой контроллер 106. В этом примере передается максимально допустимая нагрузка по мощности. Групповой контроллер 106 управляет переключателями 104, 114 и активирует или деактивирует каждый PSU 101, 111 посредством замыкания или размыкания переключателей 104, 114 в соответствии со значениями, например, общего требуемого потребления мощности LED осветительными приборами или дополнительного потребления мощности другими электронными схемами, которые включены в состав осветительного устройства в сочетании с максимально допустимой нагрузкой по мощности PSU 101, 111. Например, групповой контроллер 106 активирует один или оба PSU 101, 111 таким образом, чтобы PSU работали в самом энергетически эффективном диапазоне. Например, включается только один PSU 101. В другом примере, максимально допустимые уровни нагрузки по мощности каждого PSU 101, 111 являются различными, и включается конкретный PSU, который работает наиболее энергетически эффективно для требуемой нагрузки по мощности. Например, в случае низкого потребления, включается только PSU с самой низкой максимально допустимой нагрузкой по мощности, в случае среднего потребления мощности включается только PSU с наивысшей максимально допустимым потреблением мощности, а в случае высокого потребления мощности включаются оба PSU. Другими словами, включаются один PSU или несколько PSU, который или которые наилучшим образом или в наибольшей степени приспособлены к необходимой нагрузке по мощности, которая определяется посредством необходимого потребления мощности соединенными LED осветительными приборами. Наилучший или наиболее приспособленный один или более PSU будут работать наиболее энергетически эффективно, и, следовательно, эффективность одного или более PSU будет поддерживаться постоянной или будет улучшена. В практическом примере, максимально допустимая нагрузка по мощности составляет 300 Вт, и в случае 48 В ток питания должен быть максимально близким к 6 А (или ниже) для обеспечения эффективной работы PSU. Если требуемый ток становится выше 6 А, то дополнительно включается второй PSU.
В другом варианте осуществления групповой контроллер 106 не соединен с шиной 107 питания, и микропроцессоры 103, 113 LED способны активировать и/или деактивировать переключатели 104, 114 и, следовательно, присоединять PSU и/или отсоединять PSU от питания после получения соответствующей команды от группового контроллера 106 через коммуникационную шину 108.
Опционально, групповой контроллер 106 активирует систему предупреждения в случае, если требуемое потребление мощности превышает общую максимальную нагрузку по мощности доступных PSU. Предпочтительно, это выполняется во время установки осветительного устройства. Например, в случае относительно низкого напряжения питания, например, ниже 60 В, PSU может быть включен в процессе установки LED осветительных приборов, и выдается предупреждение, если дополнительная установка одного LED осветительного прибора приведет к превышению максимальной доступной нагрузки по мощности. В другом примере, питание выключается в процессе установки, и предупреждение может быть выдано, когда установка LED источников света завершена.
Изобретение обеспечивает осветительное устройство и способ повышения эффективности системы (экономии энергии) в нормальном режиме работы и обеспечения обратной связи в случае конфигурации, которая влечет за собой перегрузку по мощности.
Осветительное устройство также может содержать систему направляющей с одной или более направляющими, содержащими корпус с по меньшей мере одним открытым концом для механического и электрического вмещения соединительной части направляющей. Электрический проводник на внутренней части корпуса электрически изолирован от корпуса, и электрический контакт соединительной части направляющей выровнен и имеет электрический контакт с соответствующим электрическим проводником. Один или более LED осветительных приборов соединены с направляющей посредством соединительной части направляющей. В другом варианте осуществления осветительного устройства, LED осветительные приборы содержатся в одном или более светильниках и электрически соединены посредством кабелей или направляющих с PSU.
В некоторых случаях интеллектуальные LED осветительные приборы 105, 105ʹ, 105" выполнены с возможностью выполнения диагностики/самопроверки и передачи результатов на групповой контроллер 106, например, через коммуникационную шину 108. Затем групповой контроллер 106 может сообщить установщику, была ли установка выполнена успешно или нет.
Следует отметить, что передача через коммуникационную шину 108 также может быть заменена на подходящий способ беспроводной коммуникации.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на его конкретные иллюстративные варианты осуществления, специалистам в данной области техники должно быть очевидно множество различных изменений, модификаций и т.п. Изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистом в данной области техники в процессе реализации заявленного изобретения на основе изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. Например, устройство преобразования света может быть соединено с еще одной дополнительной группой источников света, то есть вышеописанный иллюстративный вариант осуществления, имеющий первую, вторую и четвертую группу источников света, соединенных с устройством преобразования света, не должен рассматриваться как ограничивающий объем настоящего изобретения. Кроме того, в формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а форма единственного числа не исключает наличия множества.