ES2625004T3 - Lámpara de repuesto LED para funcionamiento seguro con balasto electromagnético - Google Patents
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Abstract
Lámpara de repuesto LED, que comprende - uno o más elementos (30) de iluminación LED dispuestos sobre un elemento alargado con un primer extremo (20a) y segundo extremo (20b) opuesto, en la que en cada uno de dichos extremos (20a, 20b) opuestos se proporcionan dos contactos (24a, 26a; 24b, 26b) eléctricos, - en la que un circuito (32) controlador LED se dispone para suministrar energía eléctrica a dichos elementos (30) de iluminación LED, - en la que dicho circuito (32) controlador LED solo se conecta eléctricamente a dichos contactos (24a, 26a) eléctricos en dicho primer extremo (20a), - y en la que dichos contactos (24b, 26b) eléctricos en dicho segundo extremo (20b) se interconectan por un circuito (40, 140) de seguridad, caracterizado porque dicho circuito de seguridad proporciona una limitación de corriente y una resistencia eléctrica de 7.06 Ω o superior entre dichos contactos (24b, 26b).
Description
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DESCRIPCION
Lampara de repuesto LED para funcionamiento seguro con balasto electromagnetico CAMPO DE LA INVENCION
La invencion se refiere a una lampara de repuesto LED, y a una disposicion de iluminacion que incluye una lampara de repuesto LED. Mas particularmente, la invencion se refiere a una lampara destinada a reemplazar una lampara de tubo fluorescente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Las lamparas fluorescentes, en particular, en la forma de lamparas de tubos fluorescentes, hoy en dfa se utilizan en muchas aplicaciones de iluminacion. Se instala un gran numero de accesorios de iluminacion para lamparas de tubo fluorescente.
Con la disponibilidad de elementos de iluminacion LED altamente eficientes, ya existen lamparas de repuesto LED disponibles destinadas a ser utilizadas como lamparas LED de “retroadaptacion” o repuesto, que reemplazan las lamparas fluorescentes en accesorios de iluminacion instalados.
Para el funcionamiento de lamparas fluorescentes, se conocen configuraciones electricas que comprenden un simple balasto electromagnetico (EM) y un iniciador de brillo, asf como configuraciones mas avanzadas, que incluyen un balasto electronico. La presente invencion se ocupa principalmente con lamparas LED para funcionamiento en configuraciones electricas de balasto EM.
El documento US 2010/0033095 A1 describe un reemplazo para una lampara fluorescente con un conector electrico adaptado para conectarse electricamente a un dispositivo de la lampara fluorescente. La lampara de repuesto comprende un rectificador de CD conectado al conector electrico, un convertidor de voltaje conectado al retictificador CD, y LEDs como fuentes de luz no fluorescentes conectados al convertidor de voltaje. En una realizacion, una salida de CA desde un balasto suministra energfa a un circuito de conversion dentro del tubo de repuesto LED. El circuito de conversion incluye circuitos de proteccion que protegen a los componentes del circuito de conversion y los LED de dano por alto voltaje/corriente/frecuencia desde el balasto. Los circuitos de proteccion comprenden por ejemplo un descargador. En una configuracion con un balasto electronico, los circuitos calentadores de catodo se conectan para simular un calentador de catodo para el balasto electronico que presenta una carga de resistencia. El documento de patente DE 20 2013 004107 U1 muestra las siguientes caractensticas (las referencias entre parentesis se refieren a este documento de patente): Una lampara de repuesto LED, que comprende uno o mas elementos de iluminacion LED dispuestos sobre un elemento alargado con un primer extremo y un segundo extremo opuesto, en el que en cada uno de dichos extremos opuestos se proporcionan dos contactos (A1, A2; A3, A4) electricos, en los que se dispone un circuito (16) controlador de LED para suministrar energfa electrica a dichos elementos de iluminacion LED, en los que dicho circuito (16) controlador de LED se conecta electricamente solo a dichos contactos (A1, A2) electricos en dicho primer extremo, y en el que dichos contactos (A3, A4) electricos en dicho segundo extremo se interconectan por un circuito (18) de seguridad.
RESUMEN DE LA INVENCION
Se puede considerar un objetivo proporcionar una lampara de repuesto LED y disposicion de iluminacion que permita un funcionamiento seguro si se conecta a un balasto electromagnetico, incluso en caso de condicion de falla de los componentes individuales o en caso de mal uso.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante una lampara de repuesto LED de acuerdo con la reivindicacion 1 y mediante una disposicion de iluminacion de acuerdo con la reivindicacion 6. Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones preferidas de la invencion.
La lampara de acuerdo con la invencion comprende uno o mas elementos de iluminacion LED dispuestos en un elemento alargado con un primer extremo y segundo extremo opuesto. En el presente contexto, el termino “LED” se utiliza ampliamente, ya que cubre todos los tipos de elementos de iluminacion de estado solido, que incluyen componentes individuales, asf como circuitos electricos con multiples componentes, o grupos de componentes, los componentes que incluyen diodos emisores de luz (LED) y diodos emisores de luz organica (OLED).
El elemento alargado en particular puede tener un tamano que corresponde a las lamparas de tubos fluorescentes estandarizadas, por ejemplo, 205 mm, 325 mm, 355 mm, etc., y puede comprender por ejemplo una carcasa por lo menos parcialmente transparente, particularmente en forma de tubo. En cada uno de los extremos opuestos, se proporcionan dos contactos electricos, preferiblemente en forma de clavijas de contacto sobresalientes.
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Como parte de la lampara de repuesto LED, se dispone un circuito controlador de LED sobre el elemento alargado y se conecta electricamente a elementos de iluminacion LED para suministrar ene^a electrica a la misma. El circuito controlador de LED en particular puede comprender un circuito rectificador, de tal manera que la ene^a suministrada como ene^a electrica de CA al circuito controlador de LED se convierte a energfa electrica de CD, que se puede suministrar a uno o mas elementos de iluminacion LED, ya sea directamente, o, preferiblemente, a traves del control de un circuito intermedio.
De acuerdo con la invencion, el circuito controlador de LED se conecta electricamente solo a los contactos electricos en el primer extremo del elemento alargado. De esta manera, la energfa de funcionamiento para el circuito controlador de LED y para los elementos de iluminacion LED conectados al circuito controlador se suministra totalmente en un extremo. Esto puede simplificar la estructura del circuito electrico proporcionado en el elemento alargado.
Los contactos electricos en el segundo extremo, opuesto se interconectan, de acuerdo con la invencion, mediante un circuito de seguridad. Este circuito de seguridad se dispone para proporcionar por lo menos dos funciones, a saber, una funcion de limitacion de corriente y una resistencia electrica definida entre los contactos. La resistencia electrica entre los contactos, que por ejemplo se puede proporcionar por uno o mas componentes de resistencia electrica, sirve para establecer una corriente deseada si se aplica un voltaje de funcionamiento a los contactos. En particular, para proporcionar la funcion de resistencia electrica del circuito de seguridad de tal manera que si se aplica un voltaje de prueba de 3.6 V entre los contactos, la corriente electrica resultante es menor que 0.51 A, el valor de resistencia de la funcion de resistencia electrica del circuito de seguridad es preferiblemente 7.06 Q o superior, preferiblemente 7.5 Q o superior. De acuerdo con la invencion, se propone, mas espedficamente que se proporcione una resistencia electrica fija de 7.06 Q o superior entre los contactos, lo que permite la impedancia entre los contactos electricos que siempre son superiores a 7.06 Q. Adicionalmente, el circuito de seguridad se dispone para proporcionar una limitacion de corriente, es decir, impedir el flujo de una corriente por encima de una corriente maxima definida. Esta corriente maxima preferiblemente esta por debajo de 0.51 A, mas preferiblemente 400 mA o menos, aun mas preferiblemente 150 - 250 mA. En caso de una corriente mas alta, se prefiere que el circuito de seguridad, debido a su funcion de limitacion de corriente, apague la conduccion electrica entre los contactos en el segundo extremo.
La lampara de repuesto LED de acuerdo con la invencion esta protegida contra sobrecorriente de lampara y sobrecorriente de filamento. Como sera evidente en relacion con las realizaciones detalladas, las posibles condiciones de falla, en particular posibles condiciones de falla dentro del circuito controlador de LED, como la falla de diodo, puede llevar a un modo de funcionamiento que puede danar un balasto EM. Debido a la limitacion de corriente, esto se puede evitar con eficacia. Simultaneamente, el circuito de seguridad proporciona, bajo condiciones normales de funcionamiento, una, corriente de filamento limitada definida (es decir, corriente entre el contacto en el segundo extremo), que particularmente se prefiere que sea menor de 0.51 A si se aplica 3.6 V de voltaje de calentamiento.
Por lo tanto, la lampara de repuesto LED de acuerdo con la invencion consigue un funcionamiento seguro en configuraciones con un balasto electromagnetico.
Adicionalmente, la lampara de repuesto LED con el circuito de seguridad de acuerdo con la invencion proporciona seguridad incluso en casos de mal uso, a saber, si se opera la lampara sobre un balasto electronico (HF), debido a que el circuito de seguridad evita la sobrecarga del circuito de alimentacion de filamento del balasto electronico.
De acuerdo con realizaciones preferidas, se presentan diversas posibilidades de como se puede realizar el circuito de seguridad. En una realizacion, el circuito de seguridad puede comprender un elemento de limitacion de corriente, tal como por ejemplo un fusible electrico con un cable fusible fundible, un elemento de Coeficiente de Temperatura Positivo (PTC), o un circuito de fusible electronico dispuesto para interrumpir automaticamente el flujo de corriente entre los contactos electricos en caso de sobrecorriente. Este elemento de limitacion de corriente se puede conectar en serie a un elemento de resistencia electrica, que puede por ejemplo ser un unico componente de resistencia electrica o un circuito electrico que comprende multiples componentes, en particular, una o mas resistencias electricas. La conexion en serie del elemento de limitacion de corriente y el elemento de resistencia electrica proporciona en combinacion la funcion deseada de limitacion de corriente y la resistencia electrica del circuito de seguridad.
En una realizacion preferida, el circuito de seguridad puede comprender, o incluso completamente ser realizado por, un fusistor, es decir, un fusible electrico con resistencia electrica definida. De esta manera, es posible realizar ambas funciones de seguridad del circuito de seguridad en un solo componente electrico.
En una realizacion particularmente preferida, el circuito de seguridad puede comprender un elemento de PTC. El elemento de PTC, por ejemplo se puede proporcionar en serie con una resistencia electrica, pero alternativamente es posible elegir un elemento de PTC que proporcione bajo condiciones de funcionamiento normales un valor de resistencia electrica definido, deseado que corresponda a la funcion de resistencia electrica del circuito de
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seguridad, y que tambien tenga un umbral activador de PTC que proporcione la funcion de limitacion de corriente deseada. La ventaja de un elemento de PTC es que la limitacion de corriente es reajustable, es decir, mientras que el flujo excesivo de corriente se interrumpe efectivamente, el elemento de PTC y la lampara de repuesto LED completa equipada con este funcionara normalmente de nuevo despues de que se haya cortado la ene^a y el elemento de PTC se haya enfriado lo suficiente para restablecimiento.
En una disposicion de iluminacion preferida, se instala una lampara de repuesto LED en un dispositivo de lampara de tubo. Un balasto electromagnetico se conecta a los contactos en el primer y/o segundo extremo. Particularmente se prefiere, el balasto electromagnetico que se conecta a uno de los contactos en el segundo extremo. Adicionalmente, el otro de los contactos en el segundo extremo se puede conectar a uno de los contactos en el primer extremo a traves de un iniciador simulado, es decir, a traves de conexion. Las entradas de red se pueden conectar a la entrada de balasto y al otro contacto electrico en el primer extremo.
Se debe apreciar que todas las combinaciones de los conceptos anteriores y conceptos adicionales discutidos en mayor detalle a continuacion se contemplan como parte de la materia objeto de la invencion descrita aqrn. En particular, todas las combinaciones de materia objeto reivindicada se contemplan como parte de la materia objeto de la invencion divulgada aqrn.
Estos y otros aspectos de la invencion seran evidentes a partir de y se aclararan con referencia a las realizaciones descritas en lo sucesivo.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
En los dibujos:
La figura 1 muestra un diagrama de circuito de una disposicion de iluminacion que incluye una primera realizacion de una lampara de repuesto LED;
La figura 2 muestra un diagrama de circuito de un circuito controlador conectado a un elemento de iluminacion LED de la lampara de repuesto de la Figura 1;
La Figura 3 muestra un diagrama de circuito de una disposicion de iluminacion que incluye una lampara de repuesto LED de acuerdo con una segunda realizacion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra una disposicion 10 de iluminacion con una primera realizacion de una lampara 12 de repuesto LED dispuesta dentro de un dispositivo 14 de iluminacion y conectado electricamente a la red electrica en terminales 16 de entrada. La lampara 12 de repuesto LED tiene forma alargada un primer extremo 20a y un segundo extremo 20b opuesto.
El dispositivo de iluminacion comprende un balasto 18 electromagnetico y tomas de corriente en el primer y segundo extremos 20a, 20b de la lampara 12 de repuesto LED para conexion electrica a la lampara 12 de repuesto LED. El dispositivo 14 de iluminacion comprende adicionalmente un iniciador 22, que se ha reemplazado por un iniciador simulado, es decir, un electrico a traves de conexion, en el ejemplo mostrado que comprende un fusible electrico.
El circuito electrico se conecta de tal manera que la lampara 12 de repuesto LED esta provista clavijas 24a, 26a de contacto electrico sobresalientes en el primer extremo 20a de contacto y clavijas 24b, 26b en el segundo extremo 20b.
La primera clavija 24a de contacto en el primer extremo 20a de la lampara 12 de repuesto LED se conecta directamente a la red en el terminal 16 de entrada. Adicionalmente, un terminal de entrada del balasto 18 EM se conecta directamente a la red electrica en el terminal 16 de entrada, mientras que una salida del balasto 18 EM se conecta a una primera clavija 24b de contacto electrica proporcionada en el segundo extremo 20b de la lampara 12 de repuesto LED. La segunda clavija 26b de contacto electrico proporcionada en el segundo extremo de la lampara 12 de repuesto LED se conecta a traves del iniciador simulado a la segunda clavija 26a de contacto electrico del primer extremo 20a de la lampara 12 de repuesto LED.
La lampara 12 de repuesto LED tiene forma alargada con elementos 30 de iluminacion LED proporcionados y distribuidos sobre la longitud de la lampara 12 de repuesto. En los dibujos, solo se representan diagramas de circuitos por lo que no se muestra la disposicion de los elementos 30 de iluminacion LED.
La lampara 12 de repuesto LED comprende adicionalmente un circuito 32 controlador que incluye un circuito 34 rectificador y un circuito 36 intermedio. El circuito electrico de la lampara 12 de repuesto LED se muestra con mas detalle en la Figura 2. Los terminales de entrada estan conectados electricamente a las clavijas 24a, 26a de contacto
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proporcionadas en un primer extremo. El rectificador 34 mostrado es un rectificador de puente completo, que se acopla a las clavijas 24a, 26a de entrada a traves de un fusible 28 electrico. El rectificador 34 suministra voltaje de CA rectificado al circuito 36 intermedio. El circuito 36 intermedio suministra corriente electrica CD Id a los elementos 30 de iluminacion LED segun se requiera por el tipo espedfico de elemento 30 LED u OLED utilizado.
El circuito 32 controlador se conecta electricamente solo al contacto 24a, 26a electrico en el primer extremo 20a de la lampara 12 de repuesto LED.
En el segundo extremo 20b de la lampara 12 de repuesto LED, se proporciona un circuito 40 de seguridad. El circuito 40 de seguridad no se conecta internamente de forma electrica a los componentes electricos restantes de la lampara 12 de repuesto LED, pero solo tiene conexiones electricas para los contactos 24b, 26b en el segundo extremo 20b.
El circuito 40 de seguridad se conecta directamente entre las clavijas 24b, 26b de contacto en el segundo extremo de la lampara 12 de repuesto LED. En la primera realizacion mostrada, el circuito 40 de seguridad se compone totalmente por un unico elemento 42 de PTC. El elemento PTC se elige para que tenga una resistencia electrica de mas de 7.5 Q bajo condiciones normales de funcionamiento, es decir, a temperaturas de -40°C a 90°C. El elemento 42 de PTC se elige adicionalmente para activarse a una corriente por debajo de 0.51 A. Preferiblemente, el PTC se elige para activarse a una corriente de por ejemplo 200 mA.
En el funcionamiento de la disposicion 10 de iluminacion, se cumplen todos los requisitos de IEC en materia de seguridad de balasto. En condiciones de funcionamiento normales, no se induce el componente CD, ya que el circuito 34 rectificador es simetrico. La corriente de filamento, si se aplica un voltaje de calentamiento de prueba de 3.6 V, sera menor que 051 A debido a la calificacion elegida de resistencia del elemento 42 de PTC.
Bajo condiciones anormales, cualquier componente unico puede no funcionar correctamente, y en casos extremos proporcionar ya sea un bucle electrico abierto o conexion de cortocircuito electrico. Por ejemplo, uno de los diodos del rectificador 34 de puente completo puede fallar ya sea como una falla corta o falla abierta. Esto presenta un alto riesgo de sobrecalentamiento del balasto 18 electromagnetico.
Electricamente, el balasto 18 se puede modelar como un inductor en serie con una resistencia. La impedancia del balasto 18 EM en la frecuencia de entrada de red de 50/60 Hz usualmente se domina por la inductancia. En caso de una asimetna, el componente CD de la corriente a traves del balasto 18, sin embargo, se determina por la resistencia de balasto. Los valores de resistencia de balasto pueden depender de las clases de eficiencia de energfa, variar por ejemplo, desde 20 hasta 150 Q.
Si uno de los diodos del rectificador 34 de entrada hace cortocircuito, la corriente de entrada de la lampara aumenta significativamente por encima de la corriente de funcionamiento normal. Es posible que el fusible 28 del circuito 32 controlador de LED no se pueda activar, porque la corriente de falla se puede limitar por una alta resistencia del balasto EM. En este caso, el balasto EM se puede sobrecalentar por la corriente de falla.
Para la lampara 12 de repuesto LED mostrada en la Figura 1, se elimina este riesgo. El circuito 40 de seguridad se conecta en serie con el resto del circuito. En caso de una sobrecorriente resultante de una falla corta de diodo en el rectificador 34, el elemento de limitacion de corriente, en la realizacion de la Figura 1 el elemento 42 de PTC se activara para interrumpir la corriente de falla.
La Figura 3 muestra una disposicion 110 de iluminacion que incluye una lampara de repuesto LED de acuerdo con una segunda realizacion. Como sera evidente a partir de los diagramas de circuitos, la segunda realizacion corresponde en gran medida a la primera realizacion, de tal manera que en lo siguiente solo se explicaran las diferencias. Las partes similares se mencionan por numeros de referencia similares.
En la lampara 112 de repuesto LED de acuerdo con la segunda realizacion, un circuito 140 de seguridad se conecta entre las clavijas 24b, 26b de contacto en el segundo extremo 20b de la lampara 112 de repuesto LED. El circuito 140 de seguridad se compone de una conexion en serie de un elemento 142a de resistencia electrica y un elemento 142b de limitacion de corriente. El elemento 142a de resistencia electrica, en el ejemplo mostrado, es un unico componente de resistencia electrica nominal a 7.5 Q, mientras que el elemento 142b de limitacion de corriente se proporciona como un fusible electrico preferiblemente se clasifica en a 200 mA.
En una realizacion todavfa adicional (no mostrada), se puede proporcionar el circuito de seguridad como un unico fusistor, que por ejemplo, se puede clasificar en 200 mA y preferiblemente 7.5 Q.
Aunque la invencion se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripcion anterior, dicha ilustracion y descripcion se deben considerar ilustrativas o de ejemplo y no restrictivas; la invencion no se limita a las realizaciones descritas.
Las variaciones de las realizaciones divulgadas se pueden entender y efectuar por aquellos expertos en la tecnica en la practica de la invencion reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgacion y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones la palabra “que comprende” no excluye otros elementos o etapas, y el artfculo indefinido “un” o “una” no excluye una pluralidad. El solo hecho de que se citen ciertas medidas en las 5 reivindicaciones dependientes diferentes entre sf no indica que no se puede utilizar una combinacion de estas medidas con ventaja. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no se debe interpretar como limitante del alcance.
Claims (7)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Lampara de repuesto LED, que comprende- uno o mas elementos (30) de iluminacion LED dispuestos sobre un elemento alargado con un primer extremo (20a) y segundo extremo (20b) opuesto, en la que en cada uno de dichos extremos (20a, 20b) opuestos se proporcionan dos contactos (24a, 26a; 24b, 26b) electricos,- en la que un circuito (32) controlador LED se dispone para suministrar energfa electrica a dichos elementos (30) de iluminacion LED,- en la que dicho circuito (32) controlador LED solo se conecta electricamente a dichos contactos (24a, 26a) electricos en dicho primer extremo (20a),- y en la que dichos contactos (24b, 26b) electricos en dicho segundo extremo (20b) se interconectan por un circuito (40, 140) de seguridad, caracterizado porquedicho circuito de seguridad proporciona una limitacion de corriente y una resistencia electrica de 7.06 Q o superior entre dichos contactos (24b, 26b).
- 2. Lampara de repuesto LED de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que- dicho circuito (140) de seguridad comprende un elemento (142b) que limita corriente conectado electricamente en serie a un elemento (142a) resistor electrico.
- 3. Lampara de repuesto LED de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que- dicho circuito de seguridad comprende un fusistor.
- 4. Lampara de repuesto LED de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que- dicho circuito (40) de seguridad comprende un elemento (42) PCT.
- 5. Lampara de repuesto LED de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que- dicho circuito (32) controlador LED comprende un rectificador (34) conectado a dichos contactos (24a, 26a) electricos en dicho primer extremo (20a).
- 6. Disposicion de iluminacion, que incluye- una lampara (12, 112) de repuesto LED de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,- y un balasto (18) electromagnetico electricamente conectado a dichos contactos (24a, 26a; 24b, 26b) en dicho primer y/o segundo extremo (20a, 20b).
- 7. Disposicion de iluminacion de acuerdo con la reivindicacion 6, en la que- dicho balasto (18) electromagnetico se conecta a uno de dichos contactos (24b) en dicho segundo extremo (20b),- en la que el otro de dichos contactos (26b) en dicho segundo extremo (20b) se conecta a uno de dichos contactos (26a) en dicho primer extremo (20a) a traves de un iniciador (22) simulado.
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