Результат интеллектуальной деятельности: ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, СОДЕРЖАЩАЯ МНОЖЕСТВО СИДОВ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится, в общем, к области освещения. В частности, настоящее изобретение относится системе освещения, содержащей множество СИДов и способной создавать световой выход с управляемой цветовой точкой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Общеизвестны осветительные системы для излучения света, и то же самое относится к СИДам как к источникам света в таких осветительных системах. Поэтому подробное описание их здесь будет опущено.

Вообще говоря, по отношению к осветительной системе можно определить несколько рабочих требований. Очевидным требованием является то, что эта система должна включаться и выключаться. Вторым требованием является возможность регулирования - желательно, чтобы интенсивность света можно было изменять. Третьим требованием является цветовая изменчивость - желательно, чтобы можно было изменять цвет света.

Относительно цвета общеизвестно, что цвета в том виде, как они воспринимаются человеческим глазом, могут быть описаны в двухмерном цветовом пространстве. В этом пространстве чистые или монохроматические цвета, то есть электромагнитное излучение, имеющее одну частоту внутри видимого спектра, расположены на искривленной линии, имеющей две конечные точки, соответствующие границам видимого спектра. Эта кривая вместе с прямой линией, соединяющей упомянутые конечные точки, образует хорошо известный цветовой треугольник. Точки внутри этого треугольника соответствуют так называемым смешанным цветам. Важной особенностью цветов является то, что когда человеческий глаз получает свет, исходящий из двух источников света с различными цветовыми точками, этот человеческий глаз не различает два различных цвета, а воспринимает смешанный цвет, при этом цветовые точки этого смешанного цвета расположены на прямой линии, соединяющей две цветовые точки этих двух источников света, в то время как точное положение этой линии зависит от соотношения между соответствующими интенсивностями света. Общая интенсивность смешанного цвета равна сложенным вместе соответствующим интенсивностям света. Таким образом, можно создать свет, имеющий цветовые точки, соответствующие любой желательной точке упомянутой линии с любой - в определенных пределах - желательной интенсивностью. Аналогичным же образом, имея три источника света, можно создать свет с любой цветовой точкой внутри треугольника, определенного тремя соответствующими цветовыми точками.

В области световой освещенности существует общая потребность возможности генерации света, цветом которого можно было бы управлять. В зависимости от типа практической задачи требуемые характеристики осветительной системы могут быть различными. Особым типом осветительной системы является лампа дневного света, способная излучать дневной свет и (или) способная имитировать изменение цвета света в течение дня от света утренней зари до вечерней. Другим особым типом осветительной системы является система с лампой накаливания, имеющей тот же самый «тепловой» "световой выход".

Хотя вышесказанное относится в основном к источнику света любого типа, наиболее подходящим источником света для цветовых систем является светоизлучающий диод - в силу его размеров и стоимости, а также принимая во внимание то, что он излучает монохроматический свет. Таким образом, были разработаны осветительные системы, содержащие 3 или 4 (или даже большее количество) различных СИДов. Например, следует упомянуть систему RGBW, содержащую красный (RED), зеленый (GREEN), синий (BLUE) и белый (WHITE) СИДы.

Для того чтобы добиться возможности изменения величины излучения СИДной системы известно использование широтно-импульсной модуляции: вместо постоянного тока СИД получает импульсы тока определенной длительности при определенной частоте повторения, выбранной достаточно большой, чтобы она не приводила к различимому миганию света.

Для запитки СИДа используется схема питания, которая может создавать требуемый СИДу ток при соответствующем напряжении питания.

Для того чтобы можно было устанавливать и (или) изменять требуемую цветовую точку светового выхода, необходимо иметь возможность изменять по отдельности интенсивности различных цветов. Хотя простая осветительная система может содержать на каждый цвет один СИД, практические системы обычно имеют множество СИДов на один цвет. Можно запитывать решетку СИДов одной общей схемой питания, а СИДы могут быть соединены между собой параллельно, последовательно или параллельно-последовательно. Тем не менее, техника предшествующего уровня требует, чтобы на каждый цвет приходилась по меньшей мере одна схема питания. Это делает такую систему относительно дорогой. Далее, между системой питания и СИДной системой необходимо иметь по меньшей мере 5 проводов, и даже 8 проводов, если иметь общее заземление нежелательно.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Важной задачей настоящего изобретения является обеспечение осветительной системы, содержащей 4 различные СИДные группы, запитываемые одной общей схемой питания, в которой возможно изменение интенсивности и цвета. Сущность настоящего изобретения применима также к осветительной системе, содержащей 2 или 3 различные СИДные группы или содержащей 5 или большее количество различных СИДных групп.

В современной технологии схема питания СИДа обычно выполняется в виде источника тока. Как общеизвестно специалистам в данной области техники, характеристика СИДа, как и диода любого типа, когда он находится в состоянии прямой проводимости, представляет собой почти постоянное напряжение, называемое прямым напряжением. Таким образом, хотя выходной ток схемы питания определяется самой схемой питания, выходное напряжение схемы питания определяется СИДом. В соответствии с настоящим изобретением осветительная система содержит средство управляемого распределения тока, имеющее один вход, получающий ток схемы питания, и имеющее множество выходов, соединенных с соответствующими СИДными группами, для подачи соответствующих токов СИДов. Кроме того, схема питания выполняет активную установку своего выходного напряжения, которое используется в качестве сигнала управления для средства управляемого распределения тока. В зависимости от этого сигнала управления средство управляемого распределения тока устанавливает конкретное отношение соответствующих токов СИДов.

В одном варианте исполнения средство управляемого распределения тока может содержать процессор, оснащенный памятью, содержащей информацию, определяющую соотношение между входным напряжением и отношением выходного тока. В другом варианте исполнения средство управляемого распределения тока представляет собой специальную схемную конфигурацию СИДной системы.

Дополнительные преимущественные признаки приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут далее пояснены нижеследующим описанием одного или большего количества предпочтительных вариантов исполнения настоящего изобретения со ссылками на чертежи, в которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одни и те же или подобные части, и в которых:

фиг. 1 показывает блок-схему, условно иллюстрирующую схему построения осветительной системы предшествующего уровня техники;

фиг. 2 представляет собой график, условно иллюстрирующий электрическую характеристику диода;

фиг. 3 представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую схему построения осветительной системы в соответствии с одним вариантом исполнения настоящего изобретения;

фиг. 4А представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4В представляет собой график, показывающий световой выход СИДной системы по фиг. 4А в зависимости от входного напряжения;

фиг. 4С представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5А представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5В представляет собой график, показывающий световой выход СИДной системы по фиг. 5А в зависимости от входного напряжения;

фиг. 6А представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 6В представляет собой график, показывающий световой выход СИДной системы по фиг. 6А в зависимости от входного напряжения;

фиг. 6С представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 7А представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 7В представляет собой график, показывающий световой выход СИДной системы по фиг. 7А в зависимости от входного напряжения;

фиг. 8А представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 8В представляет собой график, показывающий световой выход СИДной системы по фиг. 8А в зависимости от входного напряжения;

фиг. 9А представляет собой график, условно иллюстрирующий выходное напряжение схемы питания во времени в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 9В представляет собой график, условно иллюстрирующий выходное напряжение схемы питания во времени в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ

Фиг. 1 показывает блок-схему, условно иллюстрирующую схему построения осветительной системы 1 предшествующего уровня техники, содержащей средство 10 подачи питания и СИДную систему 20, при этом в данном примере СИДная система содержит четыре СИДа 21, 22, 23, 24. В схеме построения предшествующего уровня техники средство 10 подачи питания содержит отдельные схемы питания 11, 12, 13, 14, предназначенные для запитки соответствующих отдельных СИДов 21, 22, 23, 24. Для того чтобы, чтобы можно было устанавливать или изменять цвет на выходе СИДной системы 20 в целом, например, какими-либо действиями пользователя, осветительная система 1 содержит устройство управления 2, принимающее входной сигнал пользователя Sui и вычисляющее индивидуальные сигналы управления схемы питания для отдельных схем питания 11, 12, 13, 14. Иллюстрация ясно показывает, что для подсоединения средства 10 подачи питания к СИДной системе 20 необходимо восемь проводов.

Фиг. 2 представляет собой график, условно иллюстрирующий электрическую характеристику диода, в частности, СИДа. Горизонтальная ось представляет напряжение (условные единицы), вертикальная ось представляет ток (условные единицы). Диод имеет два вывода, причем один из них называется анодом, а второй называется катодом. Полагая, что к выводам диода приложено напряжение постоянного тока, причем анод при этом является положительным, а катод - отрицательным, оно будет называться положительным смещением (на графике - напряжение с правой стороны). До тех пор, пока величина напряжения находится ниже определенного порогового уровня Vth, ток может считаться нулевым, а диод, как говорят в этом случае, является непроводящим (следует заметить, что в действительности по нему может протекать очень маленький ток, но здесь мы им пренебрегаем). Если величина напряжения превышает упомянутую пороговую величину Vth, то ток в функции напряжения изменяется очень сильно, и диод, как говорят, является проводящим в прямом направлении.

Когда полярность напряжения постоянного тока изменяется на противоположную, это называется отрицательным смещением (на графике - напряжение с левой стороны). В практическом случае, имеющем отношение к настоящему изобретению, в этом случае ток равен нулю. В крайнем случае, когда величина напряжения становится очень большой, диод, как проиллюстрировано на графике, показывает проводимость, но обычно это приводит к повреждению диода и не считается нормальным рабочим состоянием.

Таким образом, при объяснении настоящего изобретения будут различаться три ситуации:

1) отрицательное падение напряжения на диоде; состояние - непроводимое;

2) падение напряжения на диоде положительное <Vth; состояние - непроводимое;

3) падение напряжения на диоде положительное ≥Vth; состояние - проводимое.

Следует заметить, что пороговое напряжение Vth может считаться постоянным для одного конкретного образца диода, хотя эта величина может быть различной для диодов различных типов. Например, для стандартного германиевого диода Vth составляет около 0,3 В, для стандартного кремниевого диода Vth составляет около 0,7 В, а для мощных СИДов Vth может быть в диапазоне от 1 до 3 В.

В принципе возможно, чтобы схема питания 11, 12, 13, 14 имела характеристики источника напряжения: нагрузка определяет ток, а точным управлением напряжением можно устанавливать ток. Однако небольшие напряжения приводят к большим изменениям тока СИДа, в то время как выходная интенсивность СИДа, можно считать, является по существу пропорциональной току СИДа, что может привести к изменениям видимой интенсивности. Поэтому обычно предпочтительно, чтобы схема питания имела характеристики источника тока. Если это так, то нагрузка определяет выходное напряжение схемы питания. Таким образом, в обоих случаях выходная мощность схемы питания определяется нагрузкой.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую схему построения осветительной системы 100 в соответствии с одним вариантом исполнения настоящего изобретения. Эта система снова имеет средство 110 подачи питания и СИДную систему 120, содержащую четыре СИДа 21, 22, 23, 24. В отличие от схемы существующего уровня техники, средство 110 подачи питания содержит только одну схему питания 130, имеющую выходные выводы 131, 132, а СИДная система 120, имеющая входные выводы 121, 122, содержит средство 140 управляемого распределения тока. Чертеж показывает, что схема питания 130 запитывается от линии М электропитания, но следует заметить, что это, хотя и общепринято, но не обязательно. Устройство управления 2 может принимать входной сигнал пользователя Sui и может управлять схемой питания 130. Заметим также, что это устройство управления и схема питания могут быть выполнены воедино.

При реализации настоящего изобретения опять же возможно, чтобы схема питания 130 имела характеристики источника тока. Однако в данном случае предпочтительно, чтобы схема питания 130 имела характеристики источника напряжения. Для определения объема защиты и, следовательно, формулировки пунктов формулы изобретения точная характеристика схемы питания не должна рассматриваться в качестве ограничивающего фактора. В то время как идеальный источник напряжения имеет вертикальную характеристику, а идеальный источник тока имеет горизонтальную характеристику, реальный источник электрической энергии обычно имеет наклонную характеристику, пересекающую и ось тока, и ось напряжения. Тем не менее, во всех случаях СИД, запитываемый от схемы питания, может иметь одну и ту же рабочую точку (точка на графике фиг. 2, определенная комбинацией реального тока и реального напряжения). Поскольку эта рабочая точка устанавливает себя на основе характеристики СИДа, то хотя ее точное положение на этой характеристике определено и изменяется под воздействием выхода схемы питания, общая фраза в пунктах формулы изобретения будет говорить, что схема питания обеспечивает рабочую энергию. Тем не менее, в последующем объяснении будет предполагаться, что схема питания 130 все-таки имеет характеристику источника напряжения, поскольку такая характеристика является предпочтительной, ибо позволяет устанавливать рабочее напряжение более просто.

Как уже упоминалось, в последующем объяснении будет предполагаться, что схема питания 130 имеет характеристику источника напряжения и что устройство управления 2 может устанавливать выходное напряжение схемы питания. Следует заметить, что сами по себе схемы питания СИДов, имеющие управляемое выходное напряжение, известны, так что в подробном описании их здесь нет необходимости. В соответствии с принципами, предлагаемыми настоящим изобретением, выходное напряжение схемы питания 130, то есть входное напряжение, полученное средством 140 управляемого распределения тока, считается параметром управления при распределении тока между СИДами 21, 22, 23, 24.

В возможном варианте исполнения средство 140 управляемого распределения тока включает в себя активный процессор, а также память, содержащую информацию, определяющую соотношения между параметром управления "входное напряжение" Vi и индивидуальными токами СИДов. При количестве отдельных СИДов, равном N, и при изменении индекса I от 1 до N эти соотношения могут быть выражены как I_i=f_i (Vi), где функции f_i обычно являются взаимно различными таким образом, что все вместе для цветовой точки общего светового выхода они определяют некий предопределенный путь в цветовом пространстве. Предпочтительно, по крайней мере, для одного СИДа или для группы СИДов, чтобы ток (функция f_i) был бы ненулевым только внутри определенного диапазона входных напряжений, в то время как этот диапазон перекрывается с диапазоном входных напряжений, в котором все другие СИДы имеют нулевой ток, так что в этом диапазоне перекрытия световой выход имеет чистый цвет упомянутого одного СИДа или группы СИДов. Следует заметить, что схема питания 130 подает суммарную величину токов всех СИДов.

В одном варианте исполнения, который является предпочтительным в виду его простоты и экономичности, средство 140 управляемого распределения тока не содержит средства активного процессора, а реализовано в виде схемной конфигурации СИДной системы 120. Ниже будут описаны некоторые примерные варианты исполнения.

Фиг. 4А представляет собой блок-схему, условно иллюстрирующую возможный вариант исполнения СИДной системы в соответствии с настоящим изобретением, обозначенной в общем поз. 420. Входные выводы обозначены поз. 121, 122. СИДная система 420 содержит две группы СИДов 451, 452. Эти группы подсоединены к входным выводам 121, 122 параллельно. Последовательно с первой группой 451 СИДов подсоединен импеданс 461. Последовательно со второй группой 452 СИДов подсоединен импеданс 462. В нижеследующем описании будет предполагаться, что этот импеданс является активным, например, резистором.

На фиг. 4А первая группа 451 показана в виде символа одного СИДа, но это не означает, что в этой первой группе есть только один СИД. На самом деле группа может содержать множество СИДов, включенных последовательно и (или) параллельно друг с другом. Эти СИДы могут быть взаимно одинаковыми, но группа может содержать также СИДы взаимно различных цветов. Помимо этих СИДов последовательно или параллельно СИДам могут быть включены другие электрические компоненты, например обычные диоды. В то время как каждый отдельный СИД или диод имеет свое собственное пороговое напряжение, что было описано со ссылкой на фиг. 2, группа 451 в целом имеет групповое пороговое напряжение VT1, которое обычно соответствует сумме пороговых напряжений последовательно установленных СИДов. Таким образом, если группа 451 состоит из последовательной цепочки трех одинаковых СИДов, каждый из которых имеет отдельное пороговое напряжение Vth, то групповое пороговое напряжение VT1 группы равно 3Vth.

То же самое относится ко второй группе 452. При сравнении второй группы 452 с первой группой 451 есть одно важное различие: вторая группа 452 имеет групповое пороговое напряжение VT2, далее просто называемое вторым пороговым напряжением, большее, чем групповое пороговое напряжение VT1 первой группы 451, далее просто называемое первым пороговым напряжением.

Далее, величина полного сопротивления второго полного сопротивления 462, установленного последовательно со второй СИДной группой 452, может отличаться от величины полного сопротивления первого полного сопротивления 461, установленного последовательно с первой СИДной группой 451. Величина полного сопротивления второго полного сопротивления 462 может быть меньше, чем величина полного сопротивления первого полного сопротивления 461, и второе полное сопротивление 462 даже может быть опущено, в коем случае функция второго сопротивления будет выполняться последовательными проводниками второй СИДной группой 452.

Теперь будет пояснена работа СИДной системы 420 со ссылкой на фиг. 4В, которая представляет собой график, показывающий световой выход L1 первой группы 451 СИДов и световой выход L2 второй группы 452 СИДов в функции входного напряжения Vi, полученного на входных выводах 121, 122 СИДной системы 420.

До тех пор, пока Vi меньше, чем VT1, все СИДы выключены.

Когда Vi больше, чем VT1, но еще меньше, чем VT2, вторая группа СИДов все еще выключена. Через первую группу 451 СИДов будет протекать ток, при этом на первой группе 451 СИДов будет наблюдаться падение напряжения; это падение напряжения будет почти равно VT1. Хотя на практике это падение напряжения с увеличением тока (см. фиг. 2) будет слегка возрастать, в нижеследующем описании ради удобства будет предполагаться, что это падение напряжения равно VT1. Разница VR1 = Vi - VT1 будет представлять собой напряжение на резисторе 461, так что величина тока будет равна (Vi-VT1)/R1, где R1 обозначает сопротивление резистора 461. Этот ток пропорционален (в действительности - почти линейно пропорционален) входному напряжению Vi, и, следовательно, первый световой выход L1 пропорционален входному напряжению Vi. Световой выход СИДной системы 420 в целом имеет первую световую точку.

Следует заметить, что вышесказанное действительно, когда R1 достаточно велико. Когда R1 слишком мало, ток будет определяться характеристиками СИДов первой группы 451: этот ток не может стать больше, чем ток в соответствии с характеристикой диода.

Подобным же образом, когда Vi больше, чем VT2, ток будет протекать также и через вторую группу 452 СИДов, при этом на второй группе 452 СИДов будет наблюдаться падение напряжения, которое будет принято равным VT2. Разница VR2=Vi-VT2 будет представлять собой напряжение на резисторе 462, так что величина тока будет равна (Vi-VT2)/R2, где R2 обозначает сопротивление второго резистора 462. Этот ток пропорционален входному напряжению Vi, и, следовательно, второй световой выход L2 пропорционален входному напряжению Vi. При этом должно быть понятно, что первый световой выход L1 все еще пропорционален входному напряжению Vi.

Отношение между R1 и R2 определяет отношение между, соответственно, пропорциональностью L1 и L2 в зависимости от Vi. Обычно предпочтительно, чтобы R2 было меньше, чем R1, так чтобы ток во второй группе 452 СИДов в функции Vi возрастал быстрее по сравнению с током в первой группе 451, и предпочтительно, чтобы если количество СИДов во второй группе 452 будет больше, чем количество СИДов в первой группе 451, световой выход L2, в целом, возрастал быстрее, чем первый световой выход L1, как и показано.

В вышеприведенном пояснении для лучшего понимания работы электрической цепи цветовые точки СИДов никакой роли не играют. Отдельные СИДы могут быть даже взаимно идентичными. В практически предпочтительном варианте исполнения групповая цветовая точка светового выхода всех СИДов комбинированной второй группы, далее просто называемая второй цветовой точкой, отличается от групповой цветовой точки светового выхода всех СИДов комбинированной первой группы, далее просто называемая первой цветовой точкой. Когда все СИДные группы расположены относительно близко друг к другу, наблюдающий человек будет воспринимать общий световой выход как смесь, имеющую одну смешанную цветовую точку. При повышении входного напряжения Vi эта смешанная цветовая точка будет перемещаться по прямой линии от первой цветовой точки в направлении второй цветовой точки. В том варианте исполнения, в котором первая цветовая точка красная, а вторая цветовая точка белая, увеличение входного напряжения вызывает изменение цвета от красного до теплого белого, что соответствует уменьшению светимости лампы накаливания.

Фиг. 4С показывает второй вариант исполнения 430, в котором вторая группа 452 СИДов подсоединена к узлу делителя 430 напряжения, образованного двумя резисторами 431, 432, установленными последовательно между собой между входными выводами 121, 122. Таким образом, этот узел дает напряжение, полученное из входного напряжения Vi. Даже если второе групповое пороговое напряжение VT2 ниже, чем первое групповое пороговое напряжение, вторая группа начнет проводить, если входное напряжение Vi равно или выше, чем VT2 в (R432+R431)/R432 количество раз.

Фиг. 5А иллюстрирует третий вариант исполнения 470. Фиг. 5А представляет собой график, сравнимый с фиг. 4В, иллюстрирующий работу этого третьего варианта исполнения 470. По сравнению с первым вариантом исполнения 420 здесь второй резистор 462 заменен резистором 471, установленным последовательно с параллельным включением первой группы 451 и второй группы 452. Для Vi, меньшего, чем VT2, работа схемы такая же, что и работа первого варианта исполнения 420, с той разницей, что величина тока теперь будет равна (Vi-VT1)/(R1+R3), где R3 обозначает сопротивление общего последовательного резистора 471.

Когда Vi выше, чем VT2, ток будет протекать также и через вторую группу СИДов 452 с созданием падения напряжения VT2 на второй группе 452 СИДов. Разность VR3=(Vi - VT2) будет составлять напряжение на втором резисторе 471, а напряжение на первой группе СИДов 451 вместе с последовательным резистором 461 будет приведено к VT2, в результате чего первый ток L1 будет оставаться постоянным.

В тех вариантах исполнения, как описанные выше, в которых СИДы установлены близко друг к другу, а группы имеют взаимно различные цветовые точки, изменение выходного напряжения схемы питания приводит к СИДной системе 420; система 470 в целом дает смешанный световой выход, цветовая точка которого перемещается по прямой линии от первой цветовой точки в направлении второй цветовой точки. В одном иллюстративном варианте исполнения первая цветовая точка по существу красная, а вторая цветовая точка по существу белая. В простейшем варианте исполнения первая группа 451 состоит из одного чисто красного СИДа, а вторая группа 452 состоит из двух чисто белых СИДов, соединенных последовательно.

Однако смешанная цветовая точка второй цветовой точки на самом деле не достигнет, потому что всегда, когда включена вторая группа 452, включена первая группа 451.

С другой стороны, есть также варианты исполнения, в которых цвета света могут быть даже взаимно одинаковыми. Например, возможны варианты исполнения, в которых отдельные группы СИДов расположены на существенном расстоянии один от другого, так что для наблюдающего человека свет, излученный первой группой СИДов, будет исходить из места, отличного от места, из которого исходит свет, излученный второй группой СИДов. Это можно использовать для создания специальных световых эффектов, таких, например, как бегущие световые пятна, световые трубки и т.д. Кроме того, в таком варианте исполнения было бы желательно выключать первую группу, когда вторая группа включена.

Настоящее изобретение включает в себя также варианты исполнения, в которых такая первая группа 451 отключена. Фиг. 6 иллюстрирует четвертый вариант исполнения СИДной системы 620, сравнимый с первым вариантом 420 по фиг. 4А, в которой между катодным выводом второй группы 452 и вторым входным выводом 122 включен токоизмерительный датчик 672, и в которую включен npn-транзистор 673, вывод базы которого соединен с узлом между токоизмерительным датчиком 672 и второй группой 452 СИДов, вывод эмиттера которого соединен со вторым выходным выводом 122, а вывод коллектора подсоединен к узлу между первым резистором 461 и первой группой 451 СИДов. Следует заметить, что вместо npn-транзистора может быть использован другой тип управляемого ключа, например полевой транзистор.

Работа схемы происходит следующим образом. Для Vi, меньшего, чем VT2, работа схемы такая же, что и работа первого варианта исполнения 420. Когда Vi выше, чем VT2, ток будет протекать также и через вторую группу СИДов 452, вызывая падение напряжения на токоизмерительном датчике 672. Когда это падение напряжения становится выше, чем прямое смещение база-эмиттер транзистора 673, этот транзистор начинает потреблять ток, вызывая увеличение падения напряжения на первом транзисторе 461, а значит, уменьшение напряжения на первой группе 451 СИДов, так что с увеличением входного напряжения Vi выход L1 уменьшается. Фиг. 6В представляет собой график, подобный графику на фиг. 4В, показывающий, что L1 постепенно становится равным нулю.

В случае большого Vi ток через первый транзистор 461 становится равным отношению Vi/R1, которое может быть относительно большим, если R1 относительно мало. Это исключено в пятом варианте исполнения СИДной системы 780 по фиг. 6С, в котором участок цепи коллектор-эмиттер второго npn-транзистора 674 проходит между первым входным выводом 121 и первым резистором 461. Между первым входным выводом 121 и выводом базы упомянутого второго npn-транзистора 674 включен транзистор 675 смещения. Вывод коллектора первого npn-транзистора 673 подсоединен к узлу между транзистором 675 смещения и выводом базы упомянутого второго npn-транзистора 674. Работа схемы, в основном, подобна работе СИДной системы 620: когда входное напряжение Vi возрастает и становится больше VT2, увеличивающийся ток во второй группе 452 СИДов приведет к тому, что вывод базы второго транзистора 674 будет приведен к уровню второго входного вывода 122, уменьшая таким образом и, в конечном счете, выключая ток в первой группе 451 СИДов. Теперь неиспользуемый ток ограничен резистором 675 смещения, который может иметь гораздо большее сопротивление, чем первый резистор 461.

В вышеописанных вариантах исполнения общим является то, что "реактивное" излучение света, зависящее от входного напряжения Vi, является взаимно различным для отдельных групп СИДов. Это объясняется тем, что группы имеют взаимно различные пороговые напряжения или получают взаимно различные напряжения питания, полученные из входного напряжения, или же и тем, и другим. Кроме того, отношения между отдельными световыми выходами отдельных групп СИДов не являются постоянными. Это так, даже если зависимости от напряжения отдельных групп (dL/dVi) взаимно одинаковы, что можно видеть на фиг. 4В, задав двум наклонным кривым один и тот же угол. В некоторых из вариантов исполнения взаимодействие между одной группой и другой группой приводит к возрастанию одного светового выхода, в то время как другой световой выход увеличивается как функция входного напряжения. В общем, во всех вариантах исполнения общая цветовая точка комбинированного светового выхода не является постоянной, а перемещается по своему пути в цветовом пространстве в зависимости от входного напряжения Vi (если, конечно, все СИДы не испускают один и тот же цвет).

Выше было пояснено настоящее изобретение с двумя группами 451, 452 СИДов. В этом случае путь, проходимый в цветовом пространстве, представляет собой прямую линию между двумя цветовыми точками, соответствующими этим двум группам СИДов. Но данная патентоспособная концепция может быть расширена по модульному принципу. Так, можно иметь третью группу СИДов, четвертую группу СИДов и т.д., включенных между входными выводами 121, 122, всегда со взаимно различными цветовыми точками и взаимно различными пороговыми напряжениями. В более широком смысле можно иметь N групп СИДов, причем каждая группа обозначена G(i), где i есть индекс, принимающий значения от 1 до N, а N есть положительное число, большее 1. Каждая группа имеет групповое пороговое напряжение VG(i) и цветовую точку СР(i). Для двух индексов i, j при j>i, можно положить СР(j)≠СР(i), что дает предпочтительно VG(j)>VG(i). Каждая группа включена последовательно по меньшей мере с одним полным сопротивлением. Две или большее количество групп могут быть соединены между собой таким образом, чтобы одна группа влияла на реакцию другой группы. Например, две или большее количество групп могут иметь общее последовательное полное сопротивление. Или же схема уменьшения тока для одной группы может управляться током другой группы. Можно даже иметь увеличивающийся ток в группе G(j), который уменьшает все токи во всех группах G(i) при i<j; фиг. 6D условно иллюстрирует модульную схему такого устройства.

В представляющей практический интерес СИДной системе содержится по меньшей мере три группы СИДов с тремя взаимно различными цветовыми точками, которые, соответственно, могут быть точками R, G, B, или содержится по меньшей мере четыре группы СИДов с четырьмя взаимно различными цветовыми точками, которые могут быть, соответственно, точками R, G, B, W. В предпочтительном варианте исполнения можно иметь, соответственно, три или четыре различные уставки напряжения, при этом каждая из упомянутых уставок будет соответствовать ситуации, в которой только одна из групп включена, в то время как другие две или три группы, соответственно, выключены. В таком случае на основе правильного выбора выходного напряжения схемы питания можно будет по желанию сделать точки R, G, B и, возможно, W, чистыми.

Фиг. 7А иллюстрирует вариант исполнения СИДной системы 720 для ситуации, в которой схема питания 130 может давать и положительное и отрицательное напряжение. СИДная система 720 содержит две системы 620 по фиг. 6А, отдельно различаемые как 620А и 620В, включенные антипараллельно между входными выводами 121 и 122. Когда напряжение на первом входном выводе 121 является положительным относительно напряжения второго входного вывода 122, рабочей является только первая система 620А, и ее работа идентична работе СИДной системы 620, в том виде, как она проиллюстрирована на фиг.6В. Когда напряжение на первом входном выводе 121 является отрицательным относительно напряжения второго входного вывода 122, рабочей является только вторая система 620В, и ее работа также идентична работе СИДной системы 620, в том виде, как она проиллюстрирована на фиг.6В. Фиг. 7В показывает общий световой выход в функции Vi. L1 показывает световой выход группы 451А. L2 показывает световой выход группы 452А. L3 показывает световой выход группы 451В. L4 показывает световой выход группы 452В. Можно видеть, что:

для VT1<Vi<VT2 световой выход есть "чистая" прямая L1;

для Vi>Vx световой выход есть "чистая" прямая L2;

для VT4<Vi<VT3 световой выход есть "чистая" прямая L3;

для Vi<Vy световой выход есть "чистая" прямая L4.

Таким образом, СИДная система 720 может на выбор давать свет, имеющий цветовые точки R или G, или B, или W посредством соответствующего выбора выходного напряжения схемы питания.

Фиг. 8А иллюстрирует вариант исполнения СИДной схемы питания 820, которая может рассматриваться как дальнейшее развитие варианта исполнения 470 по фиг. 5А. Узел между первой группой 451 СИДов и первым резистором 461 будет обозначаться как первый узел А, а узел между первой группой 451 СИДов и общим последовательным резистором 471 будет обозначаться как второй узел В. В то время как вторая группа 452 СИДов включена между первым входным выводом 121 и вторым узлом В, этот вариант исполнения 820 содержит третью группу 453 СИДов, включенную между первым узлом А и вторым входным выводом 122. Кроме того, этот вариант исполнения содержит четвертую группу 454 СИДов, включенную антипараллельно между первым и вторым узлами А и В, соответственно.

Третья группа 453 может иметь третье пороговое напряжение VT3, равное или большее, чем второе пороговое напряжение VT2. Четвертая группа 454 имеет четвертое пороговое напряжение VT4. Третья группа имеет третью цветовую точку, четвертая группа имеет четвертую цветовую точку.

Со ссылкой на фиг. 8В, на которой полагается, что VT2=VT3, схема работает следующим образом. Могут различаться пять различных диапазонов напряжения - I, II, III, IV и V.

В первом диапазоне напряжения I Vi меньше, чем VT1, и никакой ток не протекает.

Во втором диапазоне напряжения II Vi больше, чем VT1, при этом ток протекает только по цепочке, образованной последовательно включенными резистором 461, первыми СИДами 451 и резистором 471. На первых СИДах 451 будет создано падение напряжения VT1. Падение напряжения V461 на резисторе 451 будет равно:

V461=R461×(Vi-VT1)/(R461+R471),

а падение напряжения V471 на резисторе 471 будет равно:

V471=R471×(Vi-VT1)/(R461+R471),

где R461 и R471 обозначают сопротивления резисторов 461 и 471 соответственно.

В практических вариантах исполнения R461=R471.

В четвертом диапазоне напряжения IV ток протекает только по второй и по третьей цепочкам тока, образованным последовательно включенными второй группой 452 и резистором 471, а также последовательно включенными третьей группой 453 и резистором 461, соответственно. В первой группе 451 никакой ток не протекает. Напряжение VA в первом узле будет равно VT3, а напряжение VB во втором узле будет равно Vi-VT2. Таким образом, ток во второй группе 452 будет равен (Vi-VT2)/R471, а ток в третьей группе 453 будет равен (Vi-VT3)/R461.

В третьем диапазоне напряжения III между вторым и четвертом диапазонами ток будет протекать во всех упомянутых цепочках, при этом первая группа 451, вторая группа 452 и третья группа 453 включены. Точное распределение тока между этими цепочками будет изменяться в зависимости от Vi и будет зависеть от точных значений VT1, VT2, VT3, R461 и R471. До тех пор, пока падение напряжения между первым входным выводом 121 и вторым узлом В, которое может быть выражено как (V461+VT1) или как (Vi-V471), будет меньше, чем VT2, по второй цепочке никакого тока течь не будет. Ток по второй цепочке начнет протекать, как только Vi станет больше, чем VX2, где

VX2=VT1+(VT2-VT1)×(R461+R471)/R461

Аналогичным же образом, до тех пор, пока падение напряжения между первым узлом А и вторым входным выводом 122, которое может быть выражено как (V471+VT1)=Vi-V461), будет меньше, чем VT3, по третьей цепочке никакого тока течь не будет. Ток по третьей цепочке начнет протекать, как только Vi станет больше, чем VX3, где

VX3=VT1+(VT3-VT1)×(R461+R471)/R471

Нижняя граница третьего диапазона напряжения III есть меньшее из VX2 и VX3. На фиг. 8 полагается, что VX2 = VX3.

Верхняя граница третьего диапазона напряжения III определяется уровнем входного напряжения, при котором протекание тока в третьей цепочке становится невозможным. В четвертом диапазоне напряжения IV разность напряжения между двумя узлами А и В может быть выражена как (VT2+VT1-Vi). Если эта разность напряжения меньше, чем VT1, то первая группа не может проводить ток. Таким образом, верхняя граница третьего диапазона напряжения III равна (VT3+VT2-VT1).

В то время как узел А относительно узла В сначала является положительным, из вышеизложенного следует, что узел А относительно узла В является отрицательным, если Vi>(VT2+VT3). Если отрицательная разность напряжения между узлами А и В становится больше, чем VT4, то четвертая группа 454 СИДов может проводить ток. Это имеет место в пятом диапазоне напряжения V, в котором Vi>(VT1+VT2+VT3).

Четвертые цветовые точки могут быть взаимно различными. Однако в частном случае третья группа 453 имеет тот же самый пороговый уровень, что и вторая группа 452, и, кроме того, имеет ту же самую цветовую точку, в то время как два резистора 461 и 471 имеют также одно и то же значение сопротивления. В этом случае вторая и третья группы запитываются синхронным образом и дают световой выход одного и того же цвета. В предпочтительном варианте исполнения первая группа 451 имеет красную цветовую точку, вторая и третья группы 451 и 453 имеют белую цветовую точку, а четвертая группа 454 имеет синюю цветовую точку. Такой вариант исполнения особенно полезен в качестве лампы дневного света.

Если схема питания 130 может давать отрицательное напряжение, то будет существовать шестой рабочий диапазон, в котором ток протекает только по четвертой цепочке, определенной последовательным соединением второго резистора 471, четвертой группой 454 СИДов и первым резистором 461. Его описание может быть таким же, что и описание второго диапазона II, притом, что первая и четвертая группы 451 и 454 имеют переключаемые места. Тогда данное устройство соответствующей установкой входного напряжения для СИДной системы будет способно создавать три чистых цвета.

СИДная система 820 может быть сделана полностью симметричной добавлением пятой группы 455 СИДов (см. кривую L5 на фиг. 8В), включенной антипараллельно второй группе 451 СИДов, и шестой группы 456 (см. кривую L6 на фиг. 8В), включенной антипараллельно третьей группе СИДов, как показано на фиг. 8 пунктирными линиями. Цветовые точки этих пятой и шестой групп могут быть взаимно одинаковыми. Кроме того, цветовые точки этих пятой и шестой групп могут быть равны цветовым точкам второй и третьей групп, но они могут быть также и отличными и могут определять четвертый цвет; в этом случае будет существовать седьмой рабочий диапазон, в котором выходной свет будет содержать только этот четвертый цвет, а данное устройство соответствующей установкой входного напряжения для СИДной системы будет способно создавать четыре чистых цвета.

Выше было описано, что устройство по настоящему изобретению способно создавать различные чистые цвета. Далее будет объяснено, каким образом может быть получен любой смешанный цвет, если его цветовая точка находится внутри треугольника или четырехугольника, определенного тремя или четырьмя цветовыми точками различных чистых цветов. Фиг. 9 представляет собой график, условно иллюстрирующий выходное напряжение схемы питания 130 (следовательно, входное напряжение Vi) в функции времени. Устройство управления 2 управляет схемой питания 130 таким образом, чтобы выходное напряжение Vi с момента времени t1 до момента времени t2 находилось внутри второго рабочего диапазона II, так что при этом созданный световой выход будет иметь первую цветовую точку. С момента времени t2 до момента времени t3 устройство управления 2 управляет схемой питания 130 таким образом, чтобы выходное напряжение Vi находилось внутри четвертого рабочего диапазона IV, так что при этом созданный световой выход будет иметь вторую/третью цветовую точку. С момента времени t3 до момента времени t4 устройство управления 2 управляет схемой питания 130 таким образом, чтобы выходное напряжение Vi находилось внутри шестого рабочего диапазона VI, так что при этом созданный световой выход будет иметь цветовую точку четвертых СИДов 454. С момента времени t4 до момента времени t5 устройство управления 2 управляет схемой питания 130 таким образом, чтобы выходное напряжение Vi находилось внутри седьмого рабочего диапазона VII, так что при этом созданный световой выход будет иметь четвертую цветовую точку пятых/шестых СИДов 455, 456. Теперь устройство управления 2 может повторить эту последовательность. Временной интервал от t1 до t5 будет называться цветовым периодом Т. Когда этот цветовой период Т достаточно короткий, человеческий глаз будет воспринимать не последовательность четырех различных цветов, а смешанный цвет; точная цветовая точка этого смешанного цвета будет зависеть от точной длительности четырех временных интервалов и от точных значений напряжения внутри этих четырех временных интервалов, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.

Фиг. 9а показывает, что выходное напряжение Vi схемы питания в течение упомянутых временных интервалов поддерживается постоянным, но это не необходимо. Нет необходимости даже в том, чтобы выходное напряжение Vi управлялось пошагово, например, можно, чтобы выходное напряжение Vi управлялось таким образом, чтобы оно имело волнообразную форму, такую как пилообразная или синусоидальная.

Следует заметить, что можно также создавать смешанные цвета, работая в третьем и (или) в четвертом рабочем диапазоне, то же самое относится к соответствующим рабочим диапазонам при инвертированной полярности.

Что касается работы схемы по фиг. 9А, то есть некоторые ограничения. Для того чтобы сделать управление легче, а также чтобы сделать возможным регулирование интенсивности, фиг. 9В показывает ее модификацию, в которой в каждом из временных интервалов напряжение имеет величину, описанную выше для первого временного участка, и равно нулю в остальное время. Изменением рабочего цикла напряжения в этом временном интервале средняя интенсивность соответствующего светового выхода может управляться между нулем и максимумом.

Таким образом, настоящим изобретением предложена "работающая" осветительная система, содержащая систему СИДов и единственную схему питания для запитки этой системы СИДов с двухпроводным соединением между схемой питания и с системой СИДов, которая способна создавать все цвета внутри цветового треугольника RGB или любого другого цветового треугольника.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано в рисунках и вышеприведенном описании, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что эти иллюстрации и описание предназначены для иллюстративного или примерного рассмотрения, и не являются ограничительными. Настоящее изобретение не сводится ограничением к раскрытым вариантам исполнения, наоборот, возможны некоторые изменения и модификации в рамках защищаемого объема изобретения в том виде, как он определен в приложенных пунктах формулы изобретения.

Например, когда схема питания является источником тока, выходной ток схемы питания может быть использован в качестве параметра управления, на основе которого можно производить предопределенное распределение тока, а следовательно, и цвет на выходе.

Специалистами в данной области техники, занимающимися вопросами заявленного изобретения, в результате изучения иллюстраций, описания и приложенных пунктов формулы изобретения могут быть поняты и внесены и другие изменения в описанные варианты исполнения. В этих пунктах слово "содержащий" не исключает присутствия других элементов или этапов, а признаки единственного числа не исключают множественности. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких позиций, упомянутых в пунктах формулы изобретения. Тот факт, что некоторые размеры упоминаются во взаимно различных пунктах, не означает, что для получения положительного эффекта не может быть использована комбинация этих размеров. Любые ссылочные знаки в пунктах формулы изобретения не должны истолковываться как ограничивающие его объем.

Выше настоящее изобретение было пояснено со ссылками на блок-схемы, которые показывают функциональные блоки устройства по настоящему изобретению. Следует понимать, что при аппаратной реализации может быть использован один или большее количество этих функциональных блоков, при этом функция такого функционального блока или функциональных блоков выполняется отдельными аппаратными компонентами, но возможно, что один или большее количество этих функциональных блоков воплощены в программном обеспечении, так что при этом функция такого функционального блока или функциональных блоков исполняется одной или большим количеством программных строк или программируемым устройством, таким как микропроцессор, микроконтроллер, цифровой процессор сигнала и т.д.