СИСТЕМА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ МАКСИМАЛЬНОГО ВЫХОДНОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING MAXIMUM OUTPUT OF CONTROL VOLTAGE OF SOLID-STATE LIGHTING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к управлению твердотельными осветительными устройствами. Более конкретно различные инновационные способы и устройство, раскрытые в настоящем документе, относятся к осуществлению управления максимальным выходным напряжением для управления твердотельным осветительным модулем.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Цифровые технологии освещения, то есть иллюминация, основанная на полупроводниковых источниках света, таких как, например, светоизлучающие диоды (LED), предлагают эффективную альтернативу традиционным лампам дневного света, HID и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды LED включают в себя высокий уровень преобразования энергии и оптическую эффективность, длительность использования, более низкие операционные издержки и многое другое. Последние разработки технологии LED обеспечили эффективные и надежные осветительные источники полного спектра, которые делают возможным различные осветительные эффекты во многих применениях. Некоторые приборы, воплощающие эти источники, имеют осветительный модуль, включающий в себя один или несколько LED, способных производить различные цвета, например красный, зеленый и синий, а также устройство обработки для независимой регулировки выходной мощности LED для формирования различных цветов и осветительных эффектов с изменением цвета, например, как описано подробно в патентах США №№ 6016038 и 6211626.
Чтобы быть на уровне с быстро развивающейся технологией LED, была спроектирована и перепроектирована электрическая схема устройств управления LED («драйверы LED»), чтобы подавать подходящий управляющий ток и управляющее напряжение для доставки желаемой выходной мощности света от различных LED. Разработки устройства управления LED, однако, привели к потенциально неуправляемому увеличению числа различных типов коммерчески доступных устройств управления LED. Традиционные устройства управления LED включают в себя средство регулировки, как, например, внешние регулируемые резисторы, которые делают возможной регулировку выходного тока устройства управления LED, одновременно поддерживая максимальное напряжение на постоянном уровне. При таком подходе полная мощность устройства управления LED используется не полностью.
Фиг. 1 является графиком, изображающим выходной ток и напряжение традиционных устройств управления. Как указано выше, традиционное устройство управления LED имеет фиксированный предел максимального выходного напряжения, который обуславливает рабочую область устройства управления LED. Например, со ссылкой на фиг. 1 рабочая область 110 соответствует первому (530 мА, 150 Вт) устройству управления LED, а рабочая область 120 соответствует второму (700 мА, 150 Вт) устройству управления LED, причем каждая рабочая область 110, 120 обозначена пунктирными линиями. Рабочая область 110 имеет постоянное установленное значение максимального напряжения 280В, а рабочая область 120 имеет установленное значение максимального напряжения 210 В независимо от наложенного тока. Следовательно, даже если второе устройство управления LED, например, работало при сокращенном номинальном токе (например, 530 мА вместо 700 мА), предел максимального напряжения все равно был бы 210 В, и, таким образом, второе устройство управления LED поставляло бы меньше мощности и было бы неспособно использовать всю свою мощность. Чтобы доставить более слабый ток 530 мА и ту же мощность 150 Вт, первое устройство управления LED, имеющее установленное значение максимального напряжения 280 В, должно быть обеспечено вместо второго устройства управления LED.
Необходимо отметить, что публикация заявки на патент США № 2008/297067 раскрывает систему регулятора мощности, выполненную с возможностью поддерживать по существу постоянное течение тока по параллельно соединенным цепочкам LED с использованием регуляторов тока цепочек LED. Напряжения VREG регулятора тока, соответствующие цепочкам LED, отслеживаются для идентификации излишних напряжений VREG регулятора тока по цепочкам LED и для регулировки выходного напряжения VOUT для компенсации соответственно. Это делается путем определения диапазона приемлемых функциональных напряжений от минимального порогового напряжения VMIN до максимального порогового напряжения VMAX. Однако публикация не раскрывает регулировку максимального выходного напряжения устройства управления или определение сигнала опорного напряжения, используемого для регулировки максимального выходного напряжения, на основании установленного значения номинального тока и заранее заданного предела мощности устройства управления. Таким образом, в уровне техники существует потребность в способе управления твердотельным осветительным устройством, при котором выход максимального напряжения устройства управления мог быть изменен в ответ на опорный ток и заранее заданный предел мощности.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее раскрытие направлено на инновационное устройство и способ изменения максимального выходного напряжения устройства управления LED с использованием сигнала опорного напряжения, определенного делением заранее заданного предела мощности на установленное значение номинального тока. Используя сигнал опорного напряжения, LED может быть выполнен с возможностью размещать различные модули LED, одновременно используя полную мощность устройства управления LED.
В общем, в одном аспекте изобретение относится к программируемому устройству управления для управления твердотельным осветительным устройством, которое включает в себя схему обработки, контур обратной связи по напряжению и силовой каскад. Схема обработки выполнена с возможностью определять сигнал опорного напряжения на основании установленного значения номинального тока и заранее заданного предела мощности. Контур обратной связи по напряжению выполнен с возможностью принимать сигнал опорного напряжения и определять разницу между опорным напряжением, указанным сигналом опорного напряжения, и управляющим напряжением твердотельного осветительного устройства. Силовой каскад выполнен с возможностью ограничивать максимальное выходное напряжение для управления твердотельным осветительным устройством, по меньшей мере частично, на основании определенной разницы между опорным напряжением и управляющим напряжением твердотельного осветительного устройства, обеспеченной контуром обратной связи по напряжению.
В другом аспекте обеспечен способ управления модулем светоизлучающих диодов (LED) с использованием программируемого устройства управления. Способ включает в себя определение установленного значения номинального тока, указывающего желаемый номинальный ток, обеспеченный программируемым устройством управления; определение сигнала опорного напряжения путем деления заранее заданного предела мощности программируемого устройства управления на установленное значение номинального тока; определение разницы между опорным напряжением, указанным сигналом опорного напряжения, и управляющим напряжением, обеспеченным модулю LED; и изменение максимального управляющего напряжения модуля LED, по меньшей мере частично, на основании определенной разницы между опорным напряжением и управляющим напряжением, обеспеченным модулю LED.
В другом аспекте изобретение фокусируется на программируемом устройстве управления для управления модулем LED, который включает в себя микроконтроллер, регулятор выходного напряжения и силовой каскад. Микроконтроллер выполнен с возможностью определять сигнал опорного напряжения на основании установленного значения номинального тока и заранее заданного предела мощности. Регулятор выходного напряжения выполнен с возможностью принимать сигнал опорного напряжения и определять сигнал обратной связи по напряжению, указывающий разницу между опорным напряжением, указанным сигналом опорного напряжения и управляющим напряжением модуля LED. Силовой каскад выполнен с возможностью ограничивать максимальное выходное напряжение для управления модулем LED на основании, по меньшей мере частично, сигнала опорного напряжения.
Как использовано в настоящем документе для целей настоящего изобретения, термин «LED» следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или другой тип системы на основании инжекции/перехода носителя, которая способна генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин «LED» включает в себя, но не в ограничительном смысле, различные полупроводниковые структуры, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (OLED), электролюминесцентные полоски и тому подобное. Более конкретно термин «LED» относится к светоизлучающим диодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть выполнены с возможностью формировать излучение в одном или нескольких инфракрасном спектре, ультрафиолетовом спектре и различных частях видимого спектра (в общем, включая волны излучения длиной от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры LED включают в себя, но не ограничены, различные типы инфракрасных LED, ультрафиолетовых LED, красных LED, синих LED, зеленых LED, желтых LED, янтарных LED, оранжевых LED и белых LED (описано дополнительно ниже). Необходимо понимать, что LED могут быть выполнены с возможностью и/или регулироваться для формирования излучения, имеющего различные полосы пропускания (например, полная ширина на половине максимума, или FWHM) для заданного спектра (например, узкая полоса пропускания, широкая полоса пропускания) и различные доминантные длины волн внутри заданных общих цветовых категорий.
Например, один вариант осуществления LED, выполненный с возможностью формировать преимущественно белый свет (например, белый LED), может включать в себя ряд кристаллов, которые соответственно излучают различные спектры электролюминесценции, которые в сочетании смешиваются для формирования преимущественно белого света. В другом варианте осуществления белый световой LED может быть связан с фосфорным материалом, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в отличающийся второй спектр. В одном примере этого осуществления электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и спектр узкой полосы пропускания, «накачивает» фосфорный материал, который, в свою очередь, испускает излучение с более длинными волнами, имеющее более широкий спектр.
Необходимо также понимать, что термин «LED» не ограничивает физический и/или электрический тип пакета LED. Например, как описано выше, LED может относиться к одному светоизлучающему устройству, имеющему множество кристаллов, которые выполнены с возможностью соответственно излучать различные спектры излучения (например, которые могут быть или не быть индивидуально регулируемыми). Также LED может быть связан с фосфором, который рассматривается как целая часть LED (например, некоторые типы белых LED). В общем, термин «LED» может относиться к LED в корпусе, LED не в корпусе, LED с поверхностным монтажом, LED с монтажом кристаллов на плате, LED с монтажом поверх корпуса, LED с радиальным корпусом, LED с корпусом мощности, LED, включающим в себя некоторые типы оболочки и/или оптический элемент (например, линзы рассеивания), и так далее.
Термин «источник света» следует понимать как ссылку на один или несколько различных источников излучения, включая, но не в ограничительном смысле, источники на основании LED (включая один или несколько LED, как описано выше), источники накаливания (например, лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, фосфоресцентные источники, газоразрядные источники (например, натриевые, ртутные и металлогалоидные лампы), лазеры, другие типы электролюминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, пламя), свечные люминесцентные источники (например, газовые горелки, дуговые угольные источники излучения), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катодные люминесцентные источники с использованием электронного насыщения, гальвано-люминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.
Термин «контроллер» используется в настоящем документе, в общем, для описания различных устройств, относящихся к работе одного или нескольких источников света. Контроллер может быть осуществлен различными способами (например, как специализированные аппаратные средства) для выполнения различных функций, описанных в настоящем документе. «Процессор» является одним примером контроллера, который использует один или несколько микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения (например, микрокода) для выполнения различных функций, описанных в настоящем документе. Контроллер может быть осуществлен с или без использования процессора и также может быть осуществлен в качестве комбинации закрепленных технических средств для выполнения некоторых функций и процессора (например, один или несколько программируемых микропроцессоров и связанная электронная схема) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных воплощениях настоящего изобретения, включают в себя, но не ограничены, традиционные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).
В различных осуществлениях процессор или контроллер могут быть связаны с одной или несколькими средами хранения (в общем, в настоящем документе называемыми «память», например, энергозависимая и энергонезависимая компьютерная память, как, например, RAM, PROM, EPROM и EEPROM, гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и так далее). В некоторых осуществлениях среда хранения может быть закодирована одной или несколькими программами, которые, при их выполнении на одном или нескольких процессорах и/или контроллерах, выполняют, по меньшей мере, одну из функций, описанных в настоящем документе. Различные среды хранения могут быть зафиксированы внутри процессора или контроллера, либо могут быть переносными, чтобы одна или несколько программ, хранящихся на них, могла быть загружена в процессор или контроллер для осуществления различных аспектов настоящего изобретения, описанных в настоящем документе. Термины «программа» или «компьютерная программа» используются в настоящем документе в общем смысле для ссылки на любой тип компьютерного кода (например, программное обеспечение или микрокод), который может быть использован для программирования одного или нескольких процессоров (устройств обработки) или контроллеров (устройств регулировки).
Термин «адресуемый» используется в настоящем документе для ссылки на устройство (например, источник света в общем, осветительный элемент или прибор, контроллер или процессор, связанный с одним или несколькими источниками света или осветительными элементами, другие сопутствующие неосветительные устройства и так далее), которое выполнено с возможностью принимать информацию (например, данные), предназначенные для множества устройств, включая его самого, и выборочно отвечать на конкретную информацию, предназначенную для него. Термин «адресуемый» часто используется в связи с сетевым окружением (или «сетью», описанной дополнительно ниже), в котором множество устройств соединены вместе по передающей среде или средствам связи.
В одном варианте осуществления сети одно или несколько устройств, соединенных с сетью, могут служить в качестве контроллера для одного или нескольких других устройств, соединенных с сетью (например, в конфигурации «ведущий/ведомый»). В другом осуществлении сетевое окружение может включать в себя одно или несколько закрепленных контроллеров, которые выполнены с возможностью регулировать одно или несколько устройств, соединенных с сетью. В общем, каждое из множества устройств, соединенных с сетью, может иметь доступ к данным, которые представлены по передающей среде или средствам связи; однако заданное устройство может быть «адресуемым» в том смысле, что оно выполнено с возможностью выборочно обмениваться данными (то есть принимать данные и/или передавать данные) с сетью на основании, например, одного или нескольких конкретных идентификаторов (например, «адресов»), закрепленных за ним.
Термин «сеть», использованный в настоящем документе, ссылается на любое взаимное соединение двух или нескольких устройств (включая контроллеры и процессоры), которое облегчает передачу информации (например, для регулировки устройства, хранения данных, обмена данными и так далее) между любыми двумя или несколькими устройствами и/или среди множества устройств, соединенных с сетью. Как должно быть понятно, различные осуществления сетей, подходящие для взаимного соединения множества устройств, могут включать в себя любые из различных топологий сети и использовать любые из различных протоколов связи. Дополнительно в различных сетях, в соответствии с настоящим изобретением, любое соединение между двумя устройствами может представлять собой закрепленное соединение между двумя системами либо альтернативно незакрепленное соединение. В дополнение к передаче информации, предназначенной для двух устройств, такое незакрепленное соединение может передавать информацию, не обязательно предназначенную для любого из двух устройств (например, открытое сетевое соединение). Дополнительно должно быть понятно, что различные сети устройств, как описано в настоящем документе, могут использовать одну или несколько беспроводных, проводных/кабельных и/или оптоволоконных линий для усиления передачи информации по сети.
Термин «пользовательский интерфейс», используемый в настоящем документе, относится к интерфейсу между человеком-пользователем или оператором и одним или несколькими устройствами, который делает возможной связь между пользователем и устройством(ами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут быть использованы в различных осуществлениях настоящего изобретения, включают в себя, но не в ограничительном смысле, переключатели, потенциометры, кнопки, дисковые регуляторы, скользящие регуляторы, мышь, клавиатуру, кнопочную панель, различные типы игровых устройств регулировки (например, джойстики), шары трассировки, экраны монитора, различные типы графических пользовательских интерфейсов (GUI), сенсорные экраны, микрофоны и другие типы сенсоров, которые могут принимать некую форму стимула, формируемого человеком, и формировать сигнал в ответ на него.
Очевидно, что все комбинации вышеописанных идей и дополнительных идей, описанных более подробно ниже (при условии, что такие идеи не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как часть изобретения, раскрытого в настоящем документе. Более конкретно все комбинации заявленного изобретения, появляющиеся в конце настоящего раскрытия, рассматриваются как часть инновационного изобретения, раскрытого в настоящем документе. Очевидно, что терминологии, ясно использованной в настоящем документе, которая также может быть в любом раскрытии, включенном посредством ссылки, следует придавать значение, наиболее совместимое с конкретными идеями, раскрытыми в настоящем документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В чертежах подобные ссылочные позиции, в общем, ссылаются на одинаковые части в различных видах. Также чертежи необязательно соответствуют масштабу, напротив, сделан акцент на изображении принципов изобретения.
Фиг. 1 является графиком, изображающим выходной ток и напряжение устройств управления уровня техники.
Фиг. 2 является упрощенной блок-схемой, изображающей программируемое устройство управления, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Фиг. 3 является блок-схемой, изображающей процесс управления модулем светоизлучающего диода (LED) с использованием программируемого устройства управления, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Фиг. 4 является графиком, изображающим выходной ток и напряжение программируемого устройства управления, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Фиг. 5 является упрощенной блок-схемой, изображающей программируемое устройство управления твердотельной осветительной системой, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Фиг. 6 является упрощенной блочной диаграммой, изображающей программируемое устройство управления твердотельной осветительной системой, в соответствии с репрезентативным воплощением.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем подробном описании для целей объяснения, но не ограничения, описаны репрезентативные воплощения, раскрывающие конкретные детали, для обеспечения полного понимания идей настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники, имеющим выгоду от настоящего изобретения, будет понятно, что другие воплощения, в соответствии с настоящими идеями, которые отступают от конкретных деталей, раскрытых в настоящем документе, остаются в пределах объема приложенной формулы изобретения. Более того, описания хорошо известных устройств и способов могут быть опущены, чтобы не препятствовать описанию репрезентативных воплощений. Такие способы и устройства находятся в пределах объема настоящих идей.
Заявители признают и понимают, что будет преимущественным обеспечить схему, способную регулировать максимальный выход управляющего напряжения устройством управления LED в ответ на заранее заданный предел мощности устройства управления LED и опорный ток.
Таким образом, в соответствии с различными воплощениями, программируемое устройство управления LED может быть использовано для нескольких различных загрузок LED. В общем, микропроцессор выполнен с возможностью программировать устройство управления LED на желаемый ток (опорный ток), одновременно следя за тем, чтобы мощность была ограничена заранее заданной величиной путем регулировки максимального выходного напряжения. Это помогает сократить число типов устройств управления LED, которые должны быть доступны в качестве элементов (SKU) хранения, и обеспечивает замещение LED, так как эффективность и допустимая нагрузка по току LED быстро улучшаются, причем замещать устройство управления LED не требуется.
Фиг. 2 является упрощенной блочной диаграммой, изображающей программируемое устройство управления для управления твердотельной осветительной системой, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Со ссылкой на фиг. 2 программируемое устройство 200 управления обеспечивает выходное напряжение для управления твердотельным осветительным модулем, как, например, репрезентативный модуль 260 LED. Программируемое устройство 200 управления включает в себя схему 200 регулировки, схему 230 обработки, контуры 241 и 245 обратной связи по току и по напряжению и силовой каскад 220 устройства управления. Схема 230 обработки выполнена с возможностью формировать сигнал Iref опорного тока и сигнал Vref опорного напряжения, которые соответственно указывают опорный ток и опорное напряжение для работы силового каскада 220 устройства управления. Сигнал Iref опорного тока может быть вычислен схемой 230 обработки, например, на основании желаемого уровня затемнения модуля 260 LED и установленного значения номинального тока, описанных ниже. Например, схема 230 обработки может принимать сигнал желаемого уровня затемнения от ввода затемнения, который указывает уровень затемнения, настроенный в регуляторе яркости света.
Сигнал Vref опорного напряжения определяется на основании установленного значения Inom номинального тока и заранее заданного предела Plimit мощности силового каскада 220 устройства управления. Установленное значение Inom номинального тока обеспечивает желаемый номинальный ток (независимо от уровня затемнения) и может быть настроено по схеме 210 управления, описанной ниже. Предел Plimit мощности указывает максимальную выходную мощность, которую силовой каскад 220 устройства управления способен доставлять. Например, предел Plimit мощности составляет обычно 75 Вт или 150 Вт, хотя любой предел Plimit мощности может быть включен, не удаляясь от объема настоящих идей. В одном воплощении сигнал Vref опорного напряжения вычисляется как отношение предела Plimit мощности к настройке Inom номинального тока, или Vref=Plimit/Inom. Соответственно сигнал Vref опорного напряжения всегда соответствует максимальному выходному напряжению, ограниченному пределом Plimit мощности с учетом желаемого номинального тока, указанного настройкой Inom номинального тока.
В различных воплощениях схема 230 обработки может быть осуществлена в качестве устройства регулировки или микроконтроллера, например, включающего в себя устройство обработки или центральный обрабатывающий элемент (CPU), специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) или их комбинации, с использованием программного обеспечения, программно-аппаратных средств, логических схем с фиксированным монтажом или их комбинации. При использовании устройства обработки или CPU память (не изображена) включена для хранения выполняемого программного обеспечения/программно-аппаратных средств и/или выполняемого кода, который регулирует операции схемы 230 обработки. Память может быть любым числом, типом или комбинацией энергонезависимого постоянного запоминающего устройства (ROM) и энергозависимого оперативного запоминающего устройства (RAM) и может хранить различные типы информации, как, например, компьютерные программы и программные алгоритмы, выполняемые устройством обработки или CPU. Память может включать в себя любое число, тип и комбинацию материальной машиночитаемой среды хранения, как, например, дисковод, электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), CD, DVD, накопитель универсальной последовательной шины (USB) и тому подобное.
В соответствии с воплощением, изображенным на фиг. 1, установленное значение Inom номинального тока может быть настроено вручную схемой 210 управления с помощью различных средств. Схема 210 управления включает в себя регулируемый настраиваемый резистор 215, соединенный последовательно с первым сопротивлением 211, где настраиваемый резистор 215 и первое сопротивление 211 соединены параллельно с конденсатором 213 между узлом N1 и землей. Второе сопротивление 212 соединено между напряжением Vcc источника питания и узлом N1, где узел N1 является вводом к схеме 230 обработки. Пользователь, таким образом, способен регулировать желаемый номинальный ток путем простого изменения сопротивления настраиваемого резистора 215. Схема 210 управления также включает в себя интерфейс 218, который, например, может быть цифровым адресуемым осветительным интерфейсом (DALI). В общем, интерфейс 218 может быть соединен с внешним устройством управления (не изображено), как, например, сервер, персональный компьютер (РС) или другое вычислительное обрабатывающее устройство, выполненное с возможностью регулировать уровни света модуля 260 LED. Интерфейс 218 обеспечивает установленное значение желаемого номинального тока, на котором основаны сигнал Vref опорного напряжения и сигнал Iref опорного тока, схеме 230 обработки в ответ на команды, которые конкретно идентифицируют желаемый ток.
Схема 230 обработки формирует и выводит сигнал Iref опорного тока контуру 241 обратной связи по току, который включает в себя регулятор 244 выходного тока и диод 243. Сигнал Iref опорного тока вычисляется на основании установленного значения Inom номинального тока и желаемого уровня затемнения (который, например, может быть настроен регулятором яркости света в 1-10 В, либо схемами затемнения электросети или затемнения DALI). Регулятор 244 выходного тока сравнивает сигнал Iref опорного тока с управляющим током ID, управляющим в данный момент модулем 260 LED, и выводит сигнал IFS обратной связи по току, который является функцией разницы между сигналом Iref опорного тока и управляющим током ID, если таковая есть. Схема 230 обработки также формирует и выводит сигнал Vref опорного напряжения, на основании заранее заданного предела Plimit мощности и сигнала Iref опорного тока, контуру 245 обратной связи по напряжению, который включает в себя регулятор 246 выходного напряжения и диод 247. Регулятор 246 выходного напряжения сравнивает сигнал Vref опорного напряжения с управляющим сигналом VD, который в данный момент управляет модулем 260 LED, и выводит сигнал VFS обратной связи по напряжению, указывающий разницу между сигналом Vref опорного напряжения и управляющим сигналом VD, если таковая есть.
Сигнал IFS обратной связи по току и сигнал VFS обратной связи по напряжению могут быть обеспечены силовому каскаду 220 устройства управления в качестве сигнала FS обратной связи для регулировки управляющего тока ID и/или управляющего напряжения VD соответственно. Однако в изображенном воплощении сигнал FS обратной связи силовому каскаду 220 устройства управления включает в себя только один сигнал IFS обратной связи по току и сигнал VFS обратной связи по напряжению за раз. Более конкретно диоды 243 и 247 ведут к выводу только одного сигнала IFS обратной связи по току и сигнала VFS обратной связи по напряжению, имеющего более высокий уровень напряжения, в сигнале FS обратной связи силовому каскаду 220 устройства управления. Следовательно, силовой каскад 220 устройства управления способен ограничивать максимальное выходное напряжение для управления модулем LED на основании, по меньшей мере частично, определенной разницы между сигналом Vref опорного напряжения и управляющим напряжением VD, обеспеченной контуром 245 обратной связи по напряжению.
Фиг. 3 является блок-схемой, изображающей процесс управления модулем LED с использованием программируемого устройства управления, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Со ссылкой на фиг. 3 схема 230 обработки (например, воплощенная в виде микропроцессора) определяет установленное значение Inom номинального тока на этапе S311. Определение установленного значения Inom номинального тока может быть основано на желаемом номинальном токе, подаваемом в схему 230 обработки, например, по настраиваемому резистору 215 или интерфейсу 218, который может быть схемой DALI. Сигнал Iref опорного тока может быть вычислен на основании, по меньшей мере частично, установленного значения Inom номинального тока и состояния затемнения модуля LED, указанного, например, сигналом регулировки затемнения, обеспечивающим уровень затемнения, настроенный регулятором яркости света. Схема 230 обработки затем определяет сигнал Vref опорного напряжения на этапе S312 на основании заранее заданного предела Plimit мощности силового каскада 220 устройства управления и установленного значения Inom номинального тока. Например, сигнал Vref опорного напряжения может быть определен путем деления заранее заданного предела Plimit мощности силового каскада 220 на установленное значение Inom номинального тока. Следовательно, сигнал Vref опорного напряжения указывает максимальное выходное напряжение силового каскада 220 устройства управления.
На этапе S313 сигнал Vref опорного напряжения передается контуру обратной связи по напряжению, который включает в себя регулятор 246 выходного напряжения. Регулятор 246 выходного напряжения определяет разницу между сигналом Vref опорного напряжения и управляющим напряжением VD, выведенным силовым каскадом 220 устройства управления модулю 260 LED, путем их сравнения на этапе S314. Максимальное управляющее напряжение модуля 260 LED затем регулируется на этапе S315 на основании, по меньшей мере частично, определенной разницы между сигналом Vref опорного напряжения и управляющим напряжением VD модуля 260 LED.
Фиг. 4 является графиком, изображающим выходной ток и напряжение программируемого устройства управления в соответствии с репрезентативным воплощением. Более конкретно фиг. 4 изображает функциональную область 410, которая обеспечивает пример того, как максимальное напряжение программируемого устройства управления в 150 Вт, как, например, программируемого устройства 200 управления, меняется в зависимости от программируемого выходного тока. Например, когда управляющий ток ID настроен на 700 мА, максимальное выходное управляющее напряжение VD ограничено до 215В (~150 Вт/700 мА). Напротив, когда управляющий ток ID настроен на 530 мА, максимальное выходное управляющее напряжение VD ограничено до 280 В (~150 Вт/530 мА). Это обеспечивает, что одно и то же программируемое устройство 200 управления может быть запрограммировано для функционирования для различных типов нагрузок LED. Подобным образом это устраняет необходимость в разработке различных устройств управления для различных LED в цепочке модуля LED. Дополнительно функциональная область 410 программируемого устройства 200 управления больше по сравнению с функциональными областями традиционных первого и второго устройств управления LED, описанных выше со ссылкой на фиг. 1. Дополнительная область указана треугольной зоной 411.
Фиг. 5 и 6 являются упрощенными блок-схемами, изображающими программируемые устройства управления твердотельными осветительными системами, в соответствии с репрезентативными воплощениями. Очевидно, что программируемые устройства управления, изображенные на фиг. 5 и 6, являются лишь примерами типов устройств управления, для которых максимальное выходное напряжение может быть ограничено для управления твердотельными осветительными устройствами, в соответствии с различными воплощениями. Таким образом, раскрытые способы ограничения максимального выходного напряжения могут быть применены к другим типам изолированных и неизолированных устройств управления, без удаления от объема и сущности настоящего изобретения и его способов.
Со ссылкой на фиг. 5 программируемое устройство 400 управления выполнено с возможностью осуществлять напряжение сети на основании затемнения твердотельного осветительного модуля, указанного как модуль 460 LED. Программируемое устройство 400 управления включает в себя силовой каскад устройства управления (как, например, силовой каскад 220 устройства управления, изображенный на фиг. 2), включающий в себя изолирующий трансформатор 420, имеющий первичную сторону, соединенную со схемой 410 первичной стороны, и вторичную сторону, соединенную со схемой 440 вторичной стороны. Например, трансформатор 420 может быть трансформатором высокой частоты/большой мощности, чтобы можно было достичь изоляции, когда модуль 460 LED осуществлен в качестве модуля LED высокой яркости. Схема 410 первичной стороны принимает напряжение сети от источника 401 напряжения сети. Как описано детально далее, схема 410 первичной стороны включает в себя выпрямитель напряжения (не изображен на фиг. 5) для приема напряжения сети и обеспечения выпрямленного напряжения VR сети. Схема 440 вторичной стороны соединена с модулем 460 LED и выводит регулируемый управляющий ток ID модулю 460 LED на основании тока Ipri первичной стороны и индуктированного тока Isec вторичной стороны трансформатора 420.
Устройство 400 управления дополнительно включает в себя схему 436 обработки, которая может быть существенна так же, как и схема 230 обработки, описанная выше со ссылкой на фиг. 2. Схема 436 обработки может принимать сигналы регулировки затемнения от устройства 455 регулировки затемнением, для регулировки вывода света модулем 460 LED. Обрабатывающее устройство 436 расположено вдоль барьера 425 изоляции от схемы 410 первичной стороны, так как обрабатывающее устройство 436 также считывает сигналы от модуля 460 LED, а также других устройств регулировки затемнения (не изображены), и обеспечивает контролирующие опорные команды схеме 435 обратной связи, как описано ниже. Например, в изображенной конфигурации схема 436 обработки может принимать сигнал регулировки затемнения от устройства 455 регулировки затемнения, указывающий настроенный уровень затемнения, и один или несколько сигналов LED обратной связи от модуля 460 LED, включая уровень света, температуру и тому подобное. Опорные сигналы могут быть сформированы схемой 436 обработки, включая сигнал Iref опорного тока и/или сигнал Vref опорного напряжения, в ответ, по меньшей мере, на установленное значение Inom номинального тока, сигнал регулировки затемнения и/или сигналы LED обратной связи.
Схема 435 обратной связи может включать в себя контуры обратной связи по току и по напряжению, как, например, контуры 241 и 245 обратной связи по току и по напряжению, описанные выше со ссылкой на фиг. 2. Схема 435 обратной связи принимает опорные сигналы от схемы 436 обработки и сравнивает опорные сигналы с соответствующими электрическими условиями, принятыми от схемы 440 вторичной стороны и/или модуля 460 LED, как, например, управляющий ток ID и управляющее напряжение VD. Схема 435 обратной связи формирует сигнал FS обратной связи на основании результатов сравнений и передает сигнал FS обратной связи схеме 410 первичной стороны вдоль барьера 425 изоляции, например, по изолятору 424. Изолятор 424 может быть оптическим изолятором, например, который обеспечивает обмен информацией (например, сигнал FS обратной связи) с использованием световых сигналов, одновременно поддерживая электрическую изоляцию вдоль барьера 425 изоляции. Таким образом, изолятор 434 может быть осуществлен точно с использованием низкозатратных двухуровневых оптронов, например. Связь вдоль барьера 425 изоляции может быть получена с использованием других типов изоляции, как, например, трансформаторов, без удаления от объема настоящих идей. Сигнал FS обратной связи может включать в себя сигнал IFS обратной связи по току и/или сигнал VFS обратной связи по напряжению, описанные выше. Например, когда опорные сигналы включают в себя сигнал Iref опорного тока, регулятор выходного тока (не изображен) схемы 435 обратной связи сравнивает сигнал Iref опорного тока с управляющим током ID, поставляемым модулю 460 LED. Схема 435 обратной связи затем формирует сигнал FS обратной связи, который указывает разницу, если такая есть, между сигналом Iref опорного тока и управляющим током ID.
В ответ на сигнал FS обратной связи схема 410 первичной стороны может регулировать напряжение Vpri первичный стороны, подведенное к первичной стороне трансформатора 420, по мере необходимости, которая, в свою очередь, регулирует вторичное напряжение Vsec по вторичной стороне трансформатора 420 и, таким образом, управляющий ток ID, выведенный вторичной схемой 440 модулю 460 LED. Соответственно управляющий ток ID управляет модулем 460 LED, чтобы обеспечить количество света, соответствующее настройке устройства 455 регулировки затемнения. В одном варианте воплощения схема 436 обработки может также обеспечивать сигнал PCS регулировки мощности схеме 410 первичной стороны вдоль барьера 425 изоляции по изолятору 428, который выборочно регулирует приложение мощности к схеме 410 первичной стороны и схеме 440 вторичной стороны, как описано ниже со ссылкой на фиг. 6.
Фиг. 6 является упрощенной блочной диаграммой, изображающей более детально программируемое устройство управления, в соответствии с репрезентативным воплощением.
Со ссылкой на фиг. 6 программируемое устройство 600 управления выполнено с возможностью осуществлять затемнение и ограничивать максимальное выходное напряжение для управления твердотельным осветительным модулем, указанным в качестве иллюстративного модуля 660 LED. Программируемое устройство 600 управления включает в себя силовой каскад устройства управления (как, например, силовой каскад 220 устройства управления, изображенный на фиг. 2), включающий в себя изолирующий трансформатор 620, имеющий первичную сторону, соединенную со схемой 610 первичной стороны, и вторичную сторону, соединенную со схемой 640 вторичной стороны, где первичная и вторичная стороны разделены барьером 625 изоляции. Схема 610 первичной стороны принимает напряжение сети от источника 601 напряжения сети. Схема 640 вторичной стороны соединена с модулем 660 LED и выводит регулируемый управляющий ток ID модулю 660 LED на основании тока Ipri первичной стороны трансформатора 620, как описано ниже. Устройство 600 управления дополнительно включает в себя микропроцессор 936, который может быть по существу таким же, что и описанный выше со ссылкой на схему 230 обработки на фиг. 2.
Схема 610 первичной стороны включает в себя выпрямитель 611 напряжения, схему 612 усиления компенсации (PFC) коэффициента мощности, схему 613 регулировки усиления, полумостовой преобразователь 614 ШИМ (PWM) и полумостовой каскад 615 регулировки ШИМ (PWM). Выпрямитель 611 напряжения и фильтр EMI принимает напряжение сети от источника 601 напряжения сети и выводит выпрямленное напряжение VR сети (и соответствующий выпрямленный ток IR сети), тем самым преобразуя напряжение переменного тока (АС) сети в выпрямленное синусоидальное колебание. Выпрямление необходимо для создания напряжения постоянного тока (DC) по схеме 612 усиления PFC, описанной ниже. Фильтр EMI может включать в себя сеть индукторов и конденсаторов (не изображены), которая ограничивает высокочастотные компоненты, введенные в линию.
Выпрямленное напряжение VR сети обеспечено схеме 612 усиления PFC, которая преобразует выпрямленное синусоидальное колебание выпрямленного напряжения VR сети в фиксированное, регулируемое напряжение DC, указанное как усиленное напряжение VB (и соответствующий выпрямленный усиленный ток IB). Дополнительно схема 612 усиления PFC обеспечивает то, что выпрямленный ток IR сети, извлеченный из выпрямителя 611 напряжения и введенный в схему 612 усиления PFC, совпадает по фазе с выпрямленным напряжением VR сети. Это обеспечивает то, что устройство 600 управления функционирует близко к коэффициенту мощности, равному единице. Схема 613 усиления регулировки регулирует переключения преобразователя усиления в схеме 612 усиления PFC соответственно.
Полумостовой преобразователь 614 PWM преобразует усиленное напряжение VB DC, принятое от схемы 612 усиления PFC, в высокочастотный импульсный сигнал напряжения Vpri первичной стороны (и соответственно импульсный ток Ipri первичной стороны), под регулировкой полумостового каскада 615 регулировки PWM. Напряжение Vpri первичной стороны может быть сигналом PWM, например, имеющим ширину импульса, настроенную функционированием переключателей (не изображены) в полумостовом преобразователе 614 PWM. Напряжение Vpri первичной стороны применяется к первичной стороне (первичной обмотке) трансформатора 620. Полумостовой каскад 615 регулировки PWM определяет ширину импульса напряжения Vpri первичной стороны, которая будет осуществлена полумостовым преобразователем 614 PWM, на основании сигнала FS обратной связи, который определяется, по меньшей мере, одним из сигнала IFS обратной связи по току, принятого от регулятора 644 выходного тока, и сигнала VFS обратной связи по напряжению, принятого от регулятора 646 выходного напряжения схемы 645 обратной связи, как описано ниже.
Напряжение Vsec вторичной стороны (и соответствующий ток Isec вторичной стороны) индуктируется во вторичной стороне (вторичной обмотке) трансформатора 620 напряжением Vpri первичной стороны. Напряжение Vsec вторичной стороны выпрямляется и фильтруется на высоких частотах схемой 642 выходного выпрямителя/фильтра, включенной в схему 640 вторичной стороны, для получения желаемого управляющего напряжения VD и соответствующего управляющего тока ID для управления модулем 660 LED. Значение управляющего тока ID, в частности, обуславливает уровень освещенности одного или нескольких LED в модуле 660 LED.
Как описано выше по отношению к регулятору 244 выходного тока и регулятору 246 выходного напряжения на фиг. 1, регулятор 644 выходного тока сравнивает управляющий ток ID с сигналом опорного тока Iref, выведенным микропроцессором 636, для получения разницы ΔI тока для определения сигнала IFS обратной связи по току, и регулятор 646 выходного напряжения сравнивает управляющее напряжение VD с сигналом опорного напряжения Vref, также выведенным микропроцессором 636, для получения разницы ΔV напряжения для определения сигнала VFS обратной связи по напряжению. Управляющий компенсатор (не изображен) определяет сигнал FS обратной связи на основании, по меньшей мере, одного из сигнала IFS обратной связи по току и сигнала VFS обратной связи по напряжению. Микропроцессор 636 определяет величины сигналов опорного тока Iref и опорного напряжения Vref, как описано выше. Например, сигнал опорного напряжения Vref может быть вычислен как отношение предела Plimit мощности устройства 600 управления к настройке Inom номинального тока. Соответственно сигнал опорного напряжения Vref всегда соответствует максимальному выходному напряжению, ограниченному пределом Plimit мощности с учетом установленного значения Inom номинального тока.
Регулятор 644 выходного тока может также принимать сигнал (короткий импульс) плавного запуска от микропроцессора 636, который заполняет контур обратной связи по току по регулятору 644 выходного тока. После того, как сигнал плавного запуска устанавливается на низком уровне, сигнал Iref опорного тока от микропроцессора 636 постепенно увеличивается, чтобы избежать колебаний в выходном токе LED. Во время запуска разница ΔI тока может быть определена как сигнал Iref опорного тока минус управляющий ток ID и сигнал плавного запуска, и разница ΔV напряжения может быть определена как сигнал Vref опорного напряжения минус управляющее напряжение VD и сигнал плавного запуска.
Как указано выше, сигнал FS обратной связи указывает, по меньшей мере, один из сигнала IFS обратной связи по току и сигнала VFS обратной связи по напряжению, обеспеченных регулятором 644 выходного тока и регулятором 646 выходного напряжения соответственно. Контур обратной связи по току (с использованием сигнала IFS обратной связи по току), как правило, более активный, хотя контур обратной связи по напряжению (с использованием сигнала VFS обратной связи по напряжению) может быть использован для сокращения выходного тока по сигналу FS обратной связи, чтобы ограничить максимальное выходное напряжение по необходимости. В изображенном воплощении, сигнал FS обратной связи обеспечен полумостовому каскаду 615 регулировки PWM вдоль барьера 625 изоляции по первому оптическому изолятору 624. Сигнал FS обратной связи, таким образом, регулирует полумостовой преобразователь 614 PWM, чтобы регулировать ширину импульса напряжения Vpri первичной стороны на основании сигнала FS обратной связи. Например, если управляющий ток ID превышает сигнал Iref опорного тока, как указано сигналом FS обратной связи, полумостовой каскад 615 регулировки PWM регулирует полумостовой преобразователь 614 PWM, чтобы сократить напряжение Vpri первичной стороны и, таким образом, первичный ток Ipri, например, путем сокращения его ширины импульса. Изменение напряжения Vpri первичной стороны отражается в соответствующем изменении вторичного напряжения Vsec, а также управляющего напряжения VD и управляющего тока ID, выведенного устройством 600 управления для управления модулем 600 LED. Таким образом, полумостовой каскад 615 регулировки PWM способен регулировать управляющее напряжение VD и/или управляющий ток ID устройства 600 управления до конкретной величины.
Усиленное напряжение VB, выведенное схемой 612 усиления PFC, также обеспечено источнику 627 питания, который может быть пошаговым преобразователем постоянного тока в постоянный ток (DC-DC), как, например, источник питания Viper. Источник 627 питания может постепенно понижать усиленное напряжение VB до более низкого напряжения, как, например, 18 В. Первичная сторона источника 627 питания выполнена с возможностью выборочно обеспечивать регулируемое напряжение различным компонентам схемы 610 первичной стороны (например, выпрямителю 611 напряжения, схеме 612 усиления PFC, схеме 613 усиления регулировки, полумостовому преобразователю 614 PWM, полумостовому каскаду 615 регулировки PWM) под управлением переключателя 617. Функционирование и время переключателя 617 (включено/выключено) определяется сигналом PCS управления питания, выведенным микропроцессором 636 и принятым переключателем 617 вдоль барьера 625 изоляции по второму оптическому изолятору 628 (который может быть тем же либо отличаться от первого оптического изолятора 624). Вторичная сторона источника 627 питания выполнена с возможностью обеспечивать регулируемое напряжение различным компонентам схемы 640 вторичной стороны (например, схеме 642 выходного выпрямителя/фильтра). В иллюстративной конфигурации источник 627 питания может быть обратноходовым преобразователем с двумя изолированным выходами: один для первичной стороны и один для вторичной стороны.
Микропроцессор 636 выполнен с возможностью принимать сигнал затемнения от ввода 654 затемнения по интерфейсу 655 регулировки затемнения, где сигнал затемнения указывает желаемый уровень затемнения, например настроенный пользователем, и/или желаемое установленное значение Inom номинального тока по схеме управления (как, например, схема 210 управления, изображенная на фиг. 2). Например, ввод 654 затемнения обеспечивает шкалу затемнения от 1В до 10В, где 1В указывает максимальное затемнение (самый низкий уровень вывода света), а 10В указывает минимальное или отсутствие затемнения (самый высокий уровень вывода света). Микропроцессор 636 может принимать множество вводов уровня затемнения, включая ввод 654 затемнения, и настраивать сигнал Iref опорного тока и/или сигнал Vref опорного напряжения в ответ. Микропроцессор 636 также определяет сигнал Vref опорного напряжения на основании предела Plimit мощности и установленного значения Inom номинального тока, как описано выше, для ограничения максимального выходного напряжения. Микропроцессор 636 также принимает обратную связь от модуля 660 LED, например, по схеме 651 считывания отрицательного температурного коэффициента (NTC) и схеме 652 считывания RSET. Схема 651 считывания NTC считывает температуру модуля 660 LED, а схема 652 считывания RSET считывает величину внешнего резистора, который также настраивает сигнал Iref опорного тока.
Дополнительно микропроцессор 636 формирует сигнал PCS управления питания, который является сигналом переключения низкого уровня, используемым для переключения «включено/выключено» питания первичной стороны и, следовательно, устройства 600 управления LED. Например, сигнал PCS управления питания может быть использован для переключения в положение «выключено» устройства 600 управления LED, когда команда режима ожидания принята от внешнего ввода. Сигнал PCS управления питания отправляется микропроцессором 636 схеме 610 первичной стороны вдоль барьера 625 изоляции по второму оптическому изолятору 628 для функционирования переключателя 617, описанного выше.
Программируемое устройство управления твердотельной осветительной системой, описанное выше, может быть использовано для модифицированных применений LED, где желательно регулировать вывод света на основании сигнала напряжения сети. Например, устройство управления может быть использовано для применений, в которых модули LED заменены традиционными электромагнитными балластами. Дополнительно устройство управления может быть использовано для модулей LED, функционирующих с различными пределами мощности, и может регулировать и ограничивать максимальное выходное напряжение для управления модулями LED соответственно.
Хотя некоторые инновационные воплощения описаны и изображены в настоящем документе, специалистам в данной области техники будет понятно разнообразие других средств и/или структур для выполнения функции и/или получения результатов и/или одного или нескольких преимуществ, описанных в настоящем документе, и каждое из таких изменений и/или модификаций находится внутри объема инновационных воплощений, описанных в настоящем документе. В общем смысле специалистам в данной области техники будет понятно, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в настоящем документе, предназначены для иллюстрирования, и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которых используются инновационные идеи. Специалисты в данной области техники признают или смогут установить путем простого эксперимента многие эквиваленты конкретных инновационных воплощений, описанных в настоящем документе. Следовательно, надо понимать, что вышеописанные воплощения представлены только для примера и что в рамках объема формулы изобретения и ее эквивалентов инновационные воплощения могут быть осуществлены иначе, чем конкретно описано и заявлено. Инновационные воплощения настоящего изобретения направлены на каждую отдельную характеристику, систему, часть, материал, комплект и/или способ, описанные в настоящем документе. Дополнительно любая комбинация двух или более таких характеристик, систем, частей, материалов, комплектов и/или способов, если такие характеристики, системы, части, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в объем настоящего изобретения.
Все определения, как определено и использовано в настоящем документе, следует понимать как преобладающие над словарными определениями, определениями в документах, включенных путем ссылки, и/или обычными значениями определяемых терминов.
Элементы, упоминаемые в единственном числе, используемые в настоящем документе в описании и формуле изобретения, следует понимать как «по меньшей мере, один», если только явно не указано обратное.
Фразу «и/или», используемую в настоящем документе в описании и формуле изобретения, следует понимать со значением «один из или оба» элемента, соединенные таким образом, то есть элементы, которые совместно присутствуют в некоторых случаях и раздельно присутствуют в других случаях. Множество элементов, перечисленных с «и/или», должны быть истолкованы аналогично, то есть «один или несколько» элементов, соединенных таким образом. Другие элементы, отличные от элементов, конкретно указанных с помощью выражения «и/или», могут опционально присутствовать, связанные или не связанные с конкретно указанными элементами. Следовательно, в качестве неограничивающего примера ссылка на «А и/или В», используемая совместно с открытым языком, как, например, «содержащий», может относиться в одном воплощении только к А (опционально включая элементы, отличные от В); в другом воплощении - только к В (опционально включая элементы, отличные от А), и в другом воплощении - и к А, и к В (опционально включая другие элементы), и так далее.
Следует понимать, что пока явно не указано обратное, в любом способе, заявленном в настоящем документе, который включает в себя более одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа необязательно ограничен порядком, в котором перечислены этапы или действия этого способа.
Любые ссылочные позиции, появляющиеся в формуле изобретения, обеспечены только для удобства и не должны истолковываться как ограничение приложенной формулы изобретения любым образом.
В формуле изобретения, а также в вышеуказанной спецификации все переходные фразы, как, например, «содержащий», «включающий в себя», «имеющий», «содержащий в себе», «вовлекающий», «вмещающий», «состоящий из» и тому подобное, следует понимать как открытые, то есть со значением включающий в себя, но не ограниченный. Только переходные фразы «состоящий из» и «состоящий преимущественно из» являются закрытыми или полузакрытыми фразами соответственно.