ES2714156T3

ES2714156T3 - Disposición de iluminación LED

Info

Publication number: ES2714156T3
Application number: ES16728350T
Authority: ES
Inventors: Marcel Beij; Bertrand Hontele
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2019-05-27
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: EP3314982B1; RU2018102683A3; JP6397589B2; CN107787606A; WO2016207009A1; JP2018518024A; CN107787606B; DK3314982T3; RU2018102683A; US20180376557A1; RU2718640C2; US10588190B2; EP3314982A1

Abstract

Una disposición (1) de iluminación LED que comprende - una carga (10) de LED que comprende un número de LEDs (100); - terminales (14hi, 14lo) de entrada para la conexión a un suministro (2) de energía realizado para proporcionar un voltaje (UPS) de entrada a un nivel (VPS) de voltaje de entrada primario; - un módulo (11) de elevación de voltaje realizado para elevar el voltaje (UPS) de entrada a un nivel por encima del nivel (VPS) de voltaje de entrada primario sobre la base de una señal (30) de entrada de nivel de atenuación; caracterizado porque comprende, además - un módulo (12) de atenuación realizado para disminuir la corriente (ILED) del LED a través de la carga (10) del LED cuando el voltaje (Uelevación) elevado excede el nivel (VPS) de voltaje de entrada primario.

Description

DESCRIPCION

Disposicion de iluminacion LED

Campo de la invencion

La invencion describe una disposicion de iluminacion LED, y un metodo de excitacion de una disposicion de iluminacion LED.

Antecedentes de la invencion

Los LED se estan utilizando cada vez mas como fuentes de luz y son atractivos debido a su larga vida util y bajo consumo de energfa. Un numero de LEDs - junto con un circuito de excitacion - se pueden incorporar en una bombilla de "retroajuste" para reemplazar una fuente de luz de menor consumo energetico, por ejemplo, una bombilla incandescente. Una lampara incandescente se puede excitar directamente desde un voltaje de red AC, por ejemplo, 240 V. Una lampara halogena generalmente se excita desde un transformador que proporciona un voltaje de entrada de DC constante, por ejemplo, 12 V o 24 V. Las lamparas convencionales pueden atenuarse utilizando diversas tecnicas tal como la atenuacion por corte de fase. Por ejemplo, la(s) lampara(s) incandescente(s) de un accesorio de iluminacion puede atenuarse por medio de un atenuador de corte de fase integrado en un interruptor montado en la pared para ese accesorio de iluminacion. De manera similar, un suministro de energfa para una fuente de luz halogena puede incorporar un transformador, asf como un atenuador.

Hay diversas formas de garantizar que una lampara de retroajuste LED se pueda utilizar con los accesorios de iluminacion existentes. Por ejemplo, se puede realizar un excitador de LED para convertir una entrada de AC de corte de fase principal a senales de DC correspondientes para su carga LED. Sin embargo, tales excitadores pueden ser muy complejos y pueden aumentar significativamente el coste de la lampara.

Por lo tanto, es un objeto de la invencion proporcionar una forma alternativa de atenuar los LEDs de una disposicion de iluminacion.

La publicacion de solicitud de patente CN104066247A divulga un aparato y un metodo de acuerdo con los preambulos de las reivindicaciones 1 y 13, respectivamente.

Resumen de la invencion

El objetivo de la invencion se consigue mediante la disposicion de iluminacion LED de la reivindicacion 1; y por el metodo de la reivindicacion 13 de excitacion de una disposicion de iluminacion LED. De acuerdo con la invencion, la disposicion de iluminacion LED comprende una carga LED con un numero de LEDs; terminales de entrada para la conexion a un suministro de energfa realizado para proporcionar un voltaje de entrada primario a la disposicion de iluminacion; un modulo de elevacion de voltaje realizado para elevar el voltaje de entrada primario a un nivel por encima del voltaje de funcionamiento nominal sobre la base de una senal de entrada de nivel de atenuacion; y un modulo de atenuacion realizado para disminuir la corriente a traves de los LEDs (es decir, la "corriente del LED") cuando el voltaje de entrada elevado excede el nivel de voltaje de entrada primario.

Una carga LED puede comprender una o mas fuentes de luz LED, por ejemplo. uno o mas semiconductores LED montados en cualquier configuracion adecuada en una placa de circuito. En el contexto de la invencion, la expresion "nivel de voltaje de entrada primario" debe entenderse como el voltaje de regimen o nominal de la carga del LED, es decir, el voltaje maximo que debe aplicarse a traves de la carga l Ed . Por ejemplo, un LED puede tener un voltaje directo de aproximadamente 3.0 V. El voltaje nominal de una carga LED que comprende tres LEDs de este tipo sera de 9 V. El suministro de energfa debe proporcionar 9 V, al "nivel de voltaje de entrada primario", asf como una cierta sobrecarga, como se explicara a continuacion. En el contexto de la invencion, se puede suponer que el suministro de energfa es un suministro de energfa DC realizada para proporcionar un voltaje de DC constante en los terminales de entrada de la disposicion de iluminacion LED.

Una ventaja de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion es que se puede proporcionar una funcion de atenuacion para la carga LED con relativamente poco esfuerzo. La disposicion de iluminacion LED se puede conectar directamente a cualquier suministro de energfa DC adecuado, y tambien a un atenuador ya existente por medio de la senal de entrada de nivel de atenuacion. Ademas, como se explicara mas adelante, el modulo de atenuacion se puede realizar para garantizar siempre que la corriente del LED no exceda el nivel del excitador, protegiendo asf a los LEDs de danos termicos. Por lo tanto, la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion presenta una alternativa atractiva para las lamparas de reemplazo de bajo voltaje o "retroajuste", tal como las lamparas MR16 junto con un regulador de atenuacion existente del accesorio de iluminacion. Una lampara de retroajuste debe ser compatible con el accesorio con el que se usara, y la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion puede realizarse para proporcionar esta compatibilidad, pero con un esfuerzo y coste significativamente menores que las soluciones conocidas. Otra ventaja de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion es que los circuitos propuestos pueden realizarse de una manera muy compacta, de modo que incluso las lamparas de retroajuste en miniatura, tales como los portalamparas, son posibles. La tecnica inventiva de regular a la baja o disminuir la corriente del LED en respuesta a un voltaje de entrada elevado se denomina a continuacion como "atenuacion de voltaje inverso". Por lo tanto, la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion puede realizarse para soportar una funcion de atenuacion sin ninguna interferencia electromagnetica (EMI) indeseable o el zumbido audible asociado con el circuito de atenuacion de modulacion de ancho de pulso (PWM).

De acuerdo con la invencion, el metodo de excitacion para una disposicion de iluminacion LED comprende los pasos para conectar la disposicion de iluminacion LED a un suministro de energfa realizada para proporcionar un voltaje de entrada primario a la disposicion de iluminacion, que tiene uno o mas LEDs como carga de iluminacion; conectar una senal de entrada de nivel de atenuacion a la disposicion de iluminacion LED para indicar un nivel de atenuacion; elevar el voltaje de entrada primario a un nivel por encima del voltaje de funcionamiento nominal sobre la base de la senal de entrada de nivel de atenuacion; y disminuir una corriente a traves de los LEDs de la carga de iluminacion cuando el voltaje de entrada elevado excede el nivel de voltaje de entrada primario.

Una ventaja del metodo de acuerdo con la invencion es que permite que una disposicion de iluminacion LED se conecte a un suministro de energfa DC existente y a un atenuador de luz existente, y permite que los LEDs se atenuen de una manera muy sencilla. Independientemente del tipo de atenuador que se utilice, el metodo de atenuacion de voltaje inverso de acuerdo con la invencion permite que la corriente a traves de los LEDs se regule de una manera muy sencilla para lograr el nivel de salida de luz deseado.

Las reivindicaciones dependientes y la siguiente descripcion divulgan realizaciones y caractensticas particularmente ventajosas de la invencion. Las caractensticas de las realizaciones se pueden combinar segun sea apropiado. Las caractensticas descritas en el contexto de una categona de reivindicacion pueden aplicarse igualmente a otra categona de reivindicacion.

Una senal de atenuacion de entrada puede interpretarse como apropiada para su uso como una senal de control para lograr un voltaje elevado correspondiente. Por ejemplo, un atenuador podna operar sobre la base de un potenciometro que suministra una senal de entrada de nivel de atenuacion en forma de voltaje en un rango entre un voltaje bajo y un voltaje alto, correspondiente a un rango de atenuacion entre una configuracion de atenuacion baja y una configuracion de atenuacion alta. En una realizacion preferida de la invencion, la disposicion de iluminacion LED comprende un circuito de interfaz para convertir la senal de entrada de nivel de atenuacion en una senal de control del modulo de elevacion de voltaje. En lo que sigue, se puede suponer que la salida de luz completa corresponde a un nivel de atenuacion del 0%, mientras que la salida de luz cero corresponde a un nivel de atenuacion del 100%. La salida de luz completa se logra cuando la corriente del LED esta en su nivel nominal de excitacion; la salida de luz cero se logra cuando la corriente del LED se reduce a un nivel en el que los LEDs estan efectivamente "apagados". El metodo de acuerdo con la invencion difiere de los metodos de atenuacion conocidos comparables en la medida en que un voltaje de entrada aumentado produce una salida de luz disminuida; y un voltaje de entrada disminuido da como resultado una salida de luz aumentada.

El modulo de elevacion de voltaje puede comprender cualquier circuito que sea capaz de convertir un voltaje de entrada a un voltaje de salida mas alto. Por ejemplo, el voltaje de entrada puede ser elevado utilizando una cualquiera de las diversas topologfas de modo conmutado, tal como la elevacion, el retorno, el convertidor de inductancia primaria de un solo extremo, etc. El voltaje de entrada se puede aplicar a traves de las clavijas de entrada (una clavija de entrada positiva y una clavija de entrada negativa) del modulo de elevacion de voltaje, y el voltaje de salida mas alto se puede proporcionar en las clavijas de salida (una clavija de salida positivo y una clavija de salida negativa) del modulo de elevacion de voltaje.

En una realizacion particularmente preferida de la invencion, el modulo de elevacion de voltaje comprende un convertidor de elevacion. En tal realizacion, el circuito de interfaz puede convertir la senal de entrada de nivel de atenuacion en una senal de control de interruptor para controlar un interruptor del convertidor de elevacion. Por ejemplo, una senal de control del interruptor, derivada de la senal de entrada de nivel de atenuacion, puede establecer el ciclo de trabajo del interruptor del convertidor de elevacion. En tal realizacion, el modulo de elevacion de voltaje esta activo solo durante la atenuacion, y permanece inoperante cuando la carga del LED se excita a plena energfa (100% de salida de luz). Una ventaja de esta realizacion es que se puede utilizar un suministro de energfa disponible en el mercado o estandar relativamente barata.

Preferiblemente, el modulo de elevacion de voltaje se realiza para elevar el voltaje de entrada primario en proporcion directa a un incremento en el nivel de atenuacion, es decir, el voltaje elevado se incrementa a medida que se incrementa el nivel de atenuacion (es decir, con la disminucion del nivel de salida de luz deseado). En una realizacion preferida de la invencion, el modulo de elevacion de voltaje se realiza para elevar el voltaje de entrada primario a un nivel de elevacion maximo para una senal de entrada de nivel de atenuacion que corresponde a un nivel de atenuacion maximo. En otras palabras, un nivel de atenuacion del 100% (salida de luz cero) da como resultado un incremento del voltaje al nivel de elevacion maximo, de modo que al modulo de elevacion de voltaje no aplicara un voltaje mas alto que este nivel de elevacion maximo para el modulo de atenuacion. Por lo tanto, el voltaje del suministro de energfa puede ser incrementado sobre un "rango de elevacion" desde el nivel de voltaje de entrada primario hasta el nivel de elevacion maximo. En una realizacion particularmente preferida de la invencion, el modulo de elevacion de voltaje se realiza para elevar el voltaje de entrada primario en un rango de 3 V. Por ejemplo, un suministro de energfa DC disponible en el mercado puede proporcionar 12 V en sus salidas. La carga LED de una disposicion de iluminacion de acuerdo con la invencion puede comprender 4 LEDs, cada uno con un voltaje nominal de 3 V. El modulo de elevacion de voltaje proporciona un incremento de voltaje de hasta 3 V al modulo de atenuacion, que a su vez responde a la diferencia entre el nivel de voltaje elevado y el nivel de voltaje primario al disminuir la corriente del LED en una cantidad que es proporcional a esa diferencia. Por ejemplo, si solo hay una pequena diferencia entre el nivel de voltaje elevado y el nivel de voltaje primario, la corriente del LED solo se reducira en una pequena cantidad (lo que resultara en una pequena disminucion correspondiente en la salida de luz); si solo hay una gran diferencia entre el nivel de voltaje elevado y el nivel de voltaje primario, la corriente del LED disminuira en un grado correspondiente (lo que resultara en una disminucion significativa en la salida de luz). Preferiblemente, el modulo de atenuacion se realiza para disminuir la corriente del LED a cero cuando el voltaje de entrada elevado se acerca al nivel de elevacion maximo, es decir, la salida de luz se atenua en un 100%.

En una realizacion preferida de la invencion, el modulo de atenuacion se realiza para mantener la corriente del LED en un nivel de excitacion maximo o nominal cuando el voltaje de entrada elevado no excede el nivel de voltaje de entrada primario. El nivel de excitacion maximo o nominal es por lo tanto el valor mas alto de la corriente de LED que pasara a traves de los LEDs, correspondiente a la corriente que fluina a traves de la misma carga LED cuando se accione directamente desde el mismo suministro de energfa. En otras palabras, el modulo de elevacion de voltaje eleva el voltaje de entrada en cero cuando la senal de entrada de nivel de atenuacion indica una atenuacion del 0% (es decir, una salida de luz del 100%), de modo que el modulo de atenuacion permanece "inactivo" y la corriente del LED permanece en el nivel de excitacion nominal.

Una carga LED emitira luz cuando el voltaje a traves de la carga LED exceda un cierto mmimo. La corriente del LED depende del voltaje a traves de LEDs, y la salida de luz esencialmente sigue la corriente del LED. En general, el voltaje de entrada no debe exceder un nivel de voltaje de regimen, ya que la corriente del LED excesivamente alta disminuye la vida util del LED. Por estas razones, es importante que la corriente del LED no exceda el nivel de excitacion recomendado. Esto se puede lograr de varias maneras. En un enfoque, la corriente del LED se puede controlar de manera relativamente directa utilizando un interruptor semiconductor tal como un transistor de union bipolar en serie con la carga del LED, y aplicando un voltaje adecuado a la base del BJT para regular la cantidad de corriente pasada por el interruptor. Un circuito de control de corriente regula el voltaje de la base BJT para garantizar que la corriente del LED permanezca esencialmente constante para un voltaje de entrada hasta el nivel de regimen o nominal. En un circuito convencional, cuando el voltaje de entrada excede el voltaje de regimen, la corriente del LED permanece constante y el circuito de control de corriente disipa el exceso de energfa.

Un enfoque de control convencional de este tipo esta asociado con perdidas desfavorablemente altas. En la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion, en contraste, un modulo de atenuacion asegura que la corriente del LED disminuya a medida que el voltaje de entrada aumenta por encima del nivel de voltaje primario o nominal. Esto se puede hacer de varias maneras. Por ejemplo, un microprocesador podna usarse para monitorear el voltaje de entrada y regular la corriente del LED de acuerdo con el principio inventivo de "atenuacion de voltaje inverso". Sin embargo, en una realizacion preferida de la invencion, el modulo de atenuacion comprende un circuito de control de corriente que comprende una entrada de referencia y una entrada variable, y el circuito de control de corriente se realiza para regular la corriente de LED a traves del primer interruptor semiconductor de acuerdo con una diferencia entre la entrada referencia y la entrada variable. Ademas, el modulo de atenuacion comprende un circuito de monitoreo de voltaje realizado para generar la entrada variable al circuito de control de corriente en base al voltaje de entrada elevado. Con esta realizacion favorable, se detecta un aumento en el voltaje por encima del nivel de voltaje primario, y la corriente del LED se regula a la baja en respuesta al voltaje de entrada mas alto. El circuito de control de corriente y el circuito del monitor de voltaje pueden disenarse utilizando componentes analogicos, lo que permite una realizacion compacta favorable. De esta manera, con relativamente poco esfuerzo y bajo coste, es posible una disposicion de iluminacion LED que sea compatible con los circuitos existentes, por ejemplo, un accesorio de iluminacion que incorpora un transformador de alta frecuencia tradicional para lamparas halogenas, un atenuador de corte de fase, etc.

Preferiblemente, el circuito de monitoreo de voltaje se realiza para elevar el nivel de voltaje en la entrada variable al circuito de control de corriente cuando el voltaje de entrada excede el nivel de voltaje de entrada primario. Esto se puede lograr utilizando cualquier circuito apropiado. En una realizacion particularmente preferida de la invencion, el circuito monitor de voltaje comprende un regulador de derivacion programable para cumplir esta funcion. El regulador de derivacion programable esta conectado preferiblemente a traves de su catodo a una clavija de salida positiva del convertidor de elevacion. Una conexion de realimentacion de circuito cerrado a un terminal de referencia del regulador de derivacion y su anodo esta formado por un divisor de voltaje. Mediante la eleccion adecuada de los valores de la resistencia, el divisor de voltaje puede establecer el nivel de umbral superior mas alla del cual debe comenzar la regulacion de la corriente a la baja. A continuacion, el nivel de voltaje de entrada primario tambien se puede denominar "nivel del disparador de atenuacion ", ya que la corriente del LED se reduce cuando el voltaje de entrada excede este nivel, con el resultado de que la salida de luz se atenuara.

Hay diversas formas posibles de realizar el control de corriente de LED sobre la base de una entrada de referencia y una entrada de control.... Sin embargo, en una realizacion particularmente preferida de la invencion, el controlador de corriente comprende un comparador realizado para comparar la entrada variable con la entrada de referencia, y en donde la ganancia del comparador es controlada por el voltaje de entrada. Por ejemplo, se puede usar un amplificador operacional de suministro unico, con su terminal de suministro positivo conectado a la clavija de salida positiva del convertidor de elevacion. La magnitud de la senal de salida del amplificador operacional dependera de la diferencia entre sus entradas, y tambien de su ganancia que, en esta configuracion, esta determinada por el voltaje de entrada.

Durante la operacion "normal" de la disposicion de iluminacion LED, el voltaje de entrada no excedera el nivel de voltaje de entrada primario. Por lo tanto, la entrada variable al controlador de corriente entregara una medida de la corriente a traves de los LEDs a traves de la resistencia de deteccion de corriente. En una realizacion preferida de la invencion, el comparador actuara en estas circunstancias para ajustar el voltaje del terminal base BJT para mantener la corriente del l Ed en un nivel de excitacion esencialmente constante. Una vez que el voltaje de entrada exceda el nivel de voltaje de entrada primario o el nivel de disparo tenue, el comparador actuara para ajustar el voltaje del terminal base BJT para reducir la corriente del LED. Por ejemplo, para un interruptor de transistor NPN, reducir el voltaje del terminal base reducira la corriente a traves del interruptor y, por lo tanto, tambien la corriente del LED.

La corriente del LED se puede regular de cualquier manera adecuada cuando el voltaje de entrada excede el nivel de disparo tenue. Por ejemplo, la corriente del l Ed podna reducirse de forma escalonada a medida que el voltaje de entrada aumenta por encima del nivel de disparo tenue. En una realizacion particularmente preferida de la invencion, la corriente de LED se reduce de una manera esencialmente lineal a medida que el voltaje de entrada es elevado por encima del nivel de disparo tenue. De esta manera, la corriente del LED disminuye constantemente a medida que aumenta constantemente el voltaje elevado.

Preferiblemente, el controlador de corriente y el monitor de voltaje se realizan para dar como resultado que la corriente del LED disminuya a cero a medida que el voltaje de entrada elevado se aproxima a un valor maximo. En otras palabras, por encima de un cierto nivel de voltaje elevado, la carga del LED se atenua por completo y no emite luz.

La disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion se realiza preferiblemente como una lampara de LED de retroajuste, con un conector para la insercion en un enchufe de un accesorio de iluminacion alimentado por un suministro de energfa DC. El conector puede ser cualquier conector estandar, tal como un conector de dos clavijas, bayoneta o roscado. Por ejemplo, la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion se puede realizar como una lampara MR 16 con un conector GU 10 para reemplazar una lampara halogena.

El suministro de energfa a la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion debe proporcionar el voltaje para excitar los LED, asf como suficiente "altura" de voltaje para una regulacion de corriente satisfactoria. Un modulo de atenuacion de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion puede requerir alrededor de 0.5 - 1.0 V, y tambien deben tenerse en cuenta las perdidas de voltaje en el cableado y en cualquier diodo de polaridad inversa. En general, se debe proporcionar una subida o altura adicional de 3 V.

La eficiencia de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion dependera en gran medida del suministro de energfa y del numero de LEDs utilizados en la carga LED. Por ejemplo, con un suministro de energfa de 24 V disponible en el mercado y una cadena de seis LEDs, cada uno con un voltaje directo de 3.0 V, se pueden usar efectivamente 18.0 V (seis veces 3.0 V) del suministro para la salida de luz. El voltaje nominal o de regimen de la carga del LED es el nivel de umbral superior. Por lo tanto, en el ejemplo anterior, el nivel de umbral superior o el nivel de disparo tenue es 18.0 V. El modulo de atenuacion puede utilizar la sobrecarga restante de 3.0 V para realizar su regulacion de corriente. La eficiencia de dicho circuito es del 75% (18 dividido por 24).

Con siete LED de 3.0 V, el voltaje total del LED es de 21.0 V (siete veces 3.0 V). La eficiencia en este caso es un 87,5% favorablemente alto (21 dividido por 24). En este ejemplo, el nivel de umbral superior o el nivel de disparo tenue es 21.0 V.

Otros objetos y caractensticas de la presente invencion se haran evidentes a partir de las siguientes descripciones detalladas consideradas en conjunto con los dibujos adjuntos. Debe entenderse, sin embargo, que los dibujos estan disenados unicamente con fines ilustrativos y no como una definicion de los lfmites de la invencion.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es un diagrama esquematico de una primera realizacion de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion;

La figura 2 muestra un grafico que ilustra el funcionamiento de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion;

La figura 3 es un diagrama esquematico de una segunda realizacion de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion;

La figura 4 muestra una posible realizacion del modulo de atenuacion de una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion;

La figura 5 es una representacion esquematica de la disposicion de iluminacion LED inventiva realizada como una lampara de retroajuste;

La figura 6 es una representacion esquematica de la tercera realizacion de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion.

En los dibujos, los numeros similares se refieren a objetos similares en todas partes. Los objetos en los diagramas no estan necesariamente dibujados a escala.

Descripcion detallada de las realizaciones

La figura 1 es un diagrama de bloques de una realizacion de la disposicion 1 de iluminacion LED de acuerdo con la invencion. El diagrama muestra la disposicion 1 de iluminacion LED conectada a un suministro 2 de energfa DC que suministra una Ups de voltaje de DC a un nivel de voltaje fijo o primario. Los terminales de salida del suministro 2 de energfa estan conectados a los terminales 14hi, 14lo de entrada de la disposicion 1 de iluminacion LED. La disposicion 1 de iluminacion LED comprende una carga 10 de iluminacion LED, que en este caso consiste en una disposicion de cadena o serie de LEDs 100 de energfa. Los LEDs, preferiblemente, todos tienen el mismo voltaje nominal o de regimen. Como ya se describio anteriormente, los LEDs 100 emitiran un 100% de salida de luz cuando esten conectados a un voltaje suficientemente alto, es decir, al menos n veces el voltaje nominal del LED para una cadena de n LEDs 100. En esta realizacion, se supone que la Ups de voltaje de DC aplicado en los terminales 14hi, 14lo de entrada de la disposicion 1 de iluminacion LED es lo suficientemente alto como para alcanzar el 100% de salida de luz y tambien proporciona una sobrecarga adicional de pocos voltios para la regulacion de corriente.

La disposicion 1 de iluminacion LED comprende un convertidor 11 de elevacion, que se realiza para elevar el voltaje de entrada del Ups a un nivel por encima del nivel de voltaje de entrada primario de acuerdo con una senal 30 de entrada de nivel de atenuacion, y un modulo 12 de atenuacion realizado para reducir la corriente del LED Iled a traves de la carga 10 del LED cuando el voltaje elevado Uelevacion excede el nivel de voltaje de entrada primario.

El principio de funcionamiento de la disposicion 1 de iluminacion LED se muestra en la Fig. 2. Aqm, un grafico 20 muestra el [%] de salida de luz contra el voltaje elevado Uelevacion aplicado al modulo 12 de atenuacion. Hasta el nivel Vps de voltaje de entrada primario, la salida de luz es del 100%, o la salida de luz completa. Cuando el voltaje Uelevacion aplicado al modulo 12 de atenuacion aumenta por encima del nivel Vps de voltaje de entrada primario, la salida de luz comienza a disminuir. A medida que el voltaje Uelevacion aplicado al modulo 12 de atenuacion se aproxima a un Vmax maximo, la salida de luz se aproxima a cero. En otras palabras, para reducir la salida de luz de la carga del LED, se aumenta el voltaje Uelevacion aplicado al modulo 12 de atenuacion. Este es el principio de "atenuacion de voltaje inverso" de la invencion.

El convertidor 11 de elevacion y el modulo 12 de atenuacion se realizan preferiblemente para coincidir entre sf en rendimiento, por ejemplo de manera que el convertidor 11 de elevacion se realiza para aumentar el voltaje sobre un cierto intervalo 200 o rango 200, y el modulo 12 de atenuacion (que se excita desde un terminal de salida del convertidor 11 de elevacion) se realiza para disminuir la corriente del l Ed Iled durante el rango de atenuacion completo desde el nivel de excitacion (100% de salida de luz) hasta el apagado (0% de salida de luz).

En la realizacion de ejemplo mostrada en la Fig. 1, un convertidor 13 de nivel de atenuacion convierte la senal 30 de entrada de nivel de atenuacion en una senal 300 de control para el convertidor 11 de elevacion. Una realizacion posible se muestra en la Fig. 3. Aqm, el convertidor 11 de elevacion comprende una disposicion bien conocida del inductor L, el interruptor S, el diodo D y el condensador C. El interruptor S generalmente se realiza utilizando un MOSFET, ya que este tipo de transistor se puede cambiar muy rapidamente. Al controlar la velocidad a la que se abre y cierra el interruptor S (es decir, al controlar su ciclo de trabajo) durante un modo continuo de operacion del convertidor 11 de elevacion, es posible establecer el nivel del voltaje Uelevacion de salida que puede acumularse a traves del condensador C. Preferiblemente, un convertidor 13 de nivel de atenuacion convierte un ajuste de atenuacion (0% a 100%) a un ciclo de trabajo (0 a 1). En un ciclo de trabajo de 0, el voltaje Uelevacion de salida corresponded esencialmente con el nivel Vps de voltaje de entrada primario; en un ciclo de trabajo de 1, el voltaje Uelevacion de salida estara en el nivel Vmax maximo.

La figura 4 es un diagrama de circuito que muestra una posible realizacion del modulo 12 de atenuacion de la disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la invencion. El modulo 12 de atenuacion comprende un circuito 17 de monitoreo de voltaje y un circuito 16 de control de corriente. La carga 10 del LED esta conectada en serie con un primer interruptor Q1 semiconductor y una resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente. En esta realizacion de ejemplo, el primer interruptor Q1 semiconductor es un NPN BJT, y su terminal base esta conectada a la salida del circuito 16 de control de corriente.

El circuito 16 de control de corriente comprende un amplificador 160 operacional y un segundo interruptor Q2 semiconductor. Una entrada 161 de referencia del amplificador 160 operacional esta conectada a un voltaje constante, es decir, un nivel de referencia (indicado por el sfmbolo de la fuente de voltaje). El terminal de suministro positivo del amplificador 160 operacional esta conectado al terminal de salida positiva del convertidor de elevacion, que esta aplicando un voltaje Uelevacion de entrada de elevacion al modulo 12 de atenuacion El terminal de suministro negativo del amplificador 160 operacional esta conectado a tierra.

El tamano de la resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente determina la corriente de excitacion de LED nominal o por defecto. La resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente ayuda a regular la corriente Iled del LED al nivel de excitacion esencialmente constante durante el funcionamiento normal de la disposicion de iluminacion, es decir, cuando el voltaje elevado Uelevacion de entrada no es mas alto que el nivel Vps de voltaje de entrada primario. Para este fin, la resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente esta conectada a traves del nodo N a una entrada 162 de control del circuito 16 de control de corriente, es decir, a la entrada 162 variable del amplificador 160 operacional.

El nodo N tambien esta conectado al circuito 17 monitor de voltaje, que se realiza utilizando un regulador 170 de derivacion programable. Siempre que el voltaje Uelevacion de entrada este por debajo de un nivel establecido por una disposicion R1, R2 de divisor de voltaje, el voltaje en el nodo N (y, por lo tanto, el "nivel de control de corriente" de la entrada 162 de control al amplificador 160 operacional) cambiara solo en respuesta a una alteracion en la corriente Iled del LED. El amplificador 160 operacional reacciona a cualquier ligera diferencia entre los voltajes en la entrada 161 de referencia y la entrada 162 de control ajustando el voltaje del terminal base del segundo interruptor Q2 de transistor, ajustando asf indirectamente el voltaje del terminal base del primer interruptor Q1 de transistor. Por lo tanto, siempre que el voltaje Uelevacion de entrada se encuentre en el nivel nominal para esa carga 10 LED, la corriente del LED Iled permanecera en un nivel de excitacion esencialmente constante, y la salida de luz tambien permanecera esencialmente constante al 100%. El nivel de umbral superior o el nivel de disparo tenue es el voltaje nominal o de regimen para la carga 10 del LED.

El comportamiento del circuito cerrado del circuito que comprende la resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente, el amplificador 160 operacional y el segundo interruptor Q2 de transistor siempre trata de mantener el voltaje en la entrada 162 de control igual al voltaje en la entrada 161 de referencia o "nivel de control de corriente". En otras palabras, el comportamiento de circuito cerrado actua para corregir el voltaje en el nivel de control de corriente para que sea igual al voltaje de referencia. Cuando el voltaje Din de entrada aumenta por encima del voltaje de umbral, el regulador 170 de derivacion del circuito 17 monitor de voltaje aumentara su corriente de paso. Esta corriente de paso elevara el voltaje en el nodo N, ya que esta creando una cafda de voltaje adicional (indicada por la flecha) a traves de la resistencia R4 y la resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente. En otras palabras, el regulador 170 de derivacion tirara del voltaje en la entrada 162 de control por encima del nivel de referencia. Como resultado, la corriente a traves de la resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente debe disminuir para que el voltaje en la entrada 162 de control vuelva al nivel de referencia. El incremento de voltaje en la entrada 162 de control al amplificador 160 operacional incrementa el voltaje en la base del segundo interruptor Q2 del transistor, para que caiga mas la corriente, reduciendo asf el voltaje en el terminal base del primer interruptor Q1 transistor, decreciendo la corriente Iled del LED. La reduccion en la corriente Iled del LED da como resultado una salida de luz disminuida o atenuada. El circuito 16 de control de corriente responde efectivamente a un cambio en la cafda del voltaje entre el nodo N y tierra, como lo indica la flecha, y se esfuerza para mantener el voltaje nominal en la entrada 161 de referencia y la entrada 162 de control en el mismo nivel.

La resistencia R4 se elige para que sea mucho mas grande que la resistencia Rdeteccion de deteccion de corriente para asegurar que una pequena corriente que fluye a traves del regulador 170 de derivacion creara una gran cafda en la corriente Iled del Le D. De esta manera, el flujo de corriente total a traves del circuito disminuira. El proceso de disminucion de la corriente Iled del LED a medida que aumenta el voltaje de entrada continuara hasta que el primer interruptor Q1 de transistor efectivamente se apague, lo que resulta en un 0% de salida de luz (100% de atenuacion). Mientras la corriente del LED esta siendo regulada a la baja por la "atenuacion de voltaje inverso", la disipacion de energfa del primer transistor Q1 tambien disminuira y caera a 0 W cuando la corriente Iled del LED alcance 0 mA. El nivel de disparo tenue, es decir, el nivel del voltaje Uin de entrada en el que comienza la "atenuacion" de la carga 10 LED, se puede establecer eligiendo los valores apropiados para las resistencias R1, R2, R3, R4.

La figura 5 es una representacion esquematica de la disposicion 1 de iluminacion LED de acuerdo con la invencion, realizada como una lampara de retroajuste. Aqrn, los LEDs 100 de la carga LED estan montados en una carcasa 50 de lampara reflectora. El circuito de control (el modulo 11 de elevacion de voltaje y el modulo 12 de atenuacion) de la disposicion 1 de iluminacion LED esta dispuesto segun corresponda en la base de la carcasa 50. La lampara de retroajuste puede tener una interfaz 51 de conector adecuada, que se muestra en este ejemplo como un conector 51 de dos clavijas. El circuito de control de la disposicion 1 de iluminacion LED de acuerdo con la invencion puede ser muy compacto, por lo que las lamparas en miniatura de retroajuste son posibles.

La figura 6 es una representacion esquematica de un accesorio 6 de iluminacion que comprende varias bombillas 60 de portalamparas de retroajuste. Cada bombilla 60 de portalampara de retroajuste puede comprender una carcasa 60 en miniatura que contiene uno o mas LEDs 100 y un circuito de control que comprende un modulo 12 de atenuacion dispuesto en la base de la carcasa 60 de la lampara. En esta realizacion, un convertidor 11 de elevacion comun esta dispuesto en un circuito 61 de excitacion separado ffsicamente, que se realiza para convertir una entrada de red de AC a una entrada de DC adecuada, que a su vez se puede elevar a un voltaje Ueievacion de salida en respuesta a una entrada 30 tenue del accesorio 6 de portalampara. Un convertidor 13 de senal tenue convierte la senal 30 de entrada tenue en una senal de control de interruptor del convertidor 11 elevado. La senal 30 de entrada tenue puede ser una senal inalambrica que se origina en un controlador 7 portatil tal como un telefono inteligente, etc. con un software "atenuador" 3 instalado como una aplicacion de atenuacion. La tecnica de control de LED descrita en el contexto de la invencion puede ser altamente miniaturizada, particularmente en comparacion con los portalamparas atenuables de voltaje de red conocidos. Esta realizacion en miniatura puede resultar en un diseno de lampara muy atractivo. En un desarrollo adicional, la unidad 61 de convertidor de energfa puede ubicarse discretamente en una ubicacion central del accesorio de iluminacion, por ejemplo, en un accesorio de suspension de una lampara de arana.

El principio de "atenuacion de voltaje inverso" se podna utilizar con un suministro de energfa que tenga un voltaje de salida nominal superior al nivel de "atenuacion del 100%" descrito anteriormente, es decir, el suministro de energfa suministra un voltaje que excede la suma del voltaje del LED la sobrecarga y el rango de control para siete LEDs de 3 V, un suministro de energfa de 28 V proporciona 21.0 V para los LEDs, 3.0 V para sobrecarga y algunos voltios para control de corriente. La atenuacion total (0% de salida de luz) podna ser de 27.0 V. Para atenuar a un cierto nivel de luz, el voltaje de salida debe regularse a la baja (usando un circuito de reduccion de voltaje adecuado, tal como un convertidor reductor, un convertidor de retorno, etc.). Por ejemplo, para atenuar hasta 70%, el voltaje puede regularse a la baja aproximadamente 25.0 V. Tal realizacion puede requerir un suministro de energfa no estandar, lo que puede elevar el coste general. El circuito de reduccion del voltaje estana activo en el modo no atenuado, lo que aumentana el consumo de energfa.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una disposicion (1) de iluminacion LED que comprende

- una carga (10) de LED que comprende un numero de LEDs (100);

- terminales (14hi, 14io) de entrada para la conexion a un suministro (2) de energfa realizado para proporcionar un voltaje (Ups) de entrada a un nivel (Vps) de voltaje de entrada primario;

- un modulo (11) de elevacion de voltaje realizado para elevar el voltaje (Ups) de entrada a un nivel por encima del nivel (Vps) de voltaje de entrada primario sobre la base de una senal (30) de entrada de nivel de atenuacion; caracterizado porque comprende, ademas

- un modulo (12) de atenuacion realizado para disminuir la corriente (Iled) del LED a traves de la carga (10) del LED cuando el voltaje (Uelevacion) elevado excede el nivel (Vps) de voltaje de entrada primario.

2. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el modulo (11) elevador de voltaje se realiza para elevar el voltaje (Ups) de entrada en proporcion directa a un aumento en el nivel de atenuacion.

3. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en donde el modulo (11) de elevacion de voltaje se realiza para elevar el voltaje (Ups) de entrada hasta un nivel (Umax) de elevacion maximo para una senal (30) de entrada de nivel de atenuacion correspondiente a un nivel de atenuacion maximo.

4. Una disposicion de iluminacion de LED de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el modulo (12) de atenuacion se realiza para disminuir la corriente (Iled) del LED a cero cuando el voltaje (Uelevacion) de entrada elevado se aproxima a un nivel (Umax) de elevacion maximo.

5. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, realizada como una bombilla (1) de LED de retroajuste, con conectores (51) para la insercion en un enchufe de un accesorio (6) de iluminacion alimentado por un suministro (2) de energfa de DC.

6. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el modulo (11) de elevacion de voltaje se realiza para elevar el voltaje (Ups) de entrada hasta 3 V.

7. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el modulo (11) de elevacion de voltaje comprende un convertidor (11) de elevacion.

8. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un circuito (13) de interfaz para convertir la senal (30) de entrada de nivel de atenuacion en una senal (300) de control de interruptor para controlar un interruptor (S) del convertidor (11) de elevacion.

9. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la carga (10) de LED esta dispuesta en serie con un primer interruptor (Q1) semiconductor y una resistencia (Rdeteccion) de deteccion de corriente; y en donde el modulo (12) de atenuacion comprende

- un circuito (16) de control de corriente que comprende una entrada (161) de referencia y una entrada (162) variable, cuyo circuito (16) de control de corriente se realiza para regular la corriente (Iled) del LED a traves del primer interruptor (Q1) semiconductor de acuerdo con una diferencia entre la entrada (161) de referencia y la entrada (162) variable; y - un circuito (17) monitor de voltaje realizado para generar la entrada (162) variable al circuito (16) de control de corriente sobre la base del voltaje de entrada elevado (Uelevacion).

10. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la reivindicacion 9, en donde el circuito (17) de monitor de voltaje comprende un regulador (170) de derivacion programable.

11. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la reivindicacion 9 o la reivindicacion 10, en donde el circuito (16) de control de corriente comprende un comparador (160) realizado para comparar la entrada (162) variable con la entrada (121) de referencia, y en donde la ganancia del comparador (160) es controlada por el voltaje (Uelevacion) de entrada elevado.

12. Una disposicion de iluminacion LED de acuerdo con la reivindicacion 11, en donde el comparador (160) esta conectado para disminuir la corriente (Iled) a traves del primer interruptor (Q1) semiconductor cuando el voltaje (Ueievacion) de entrada elevado excede el nivel del voltaje (Ups) de entrada primario.

13. Un metodo de excitacion de una disposicion (1) de iluminacion LED que tiene una carga (10) de LED que comprende un numero de LEDs (100), cuyo metodo comprende los pasos de

- conectar la disposicion (10) de iluminacion LED a un suministro (2) de energfa realizada para proporcionar un voltaje (Ups) de entrada a un nivel (Vps) de voltaje de entrada primario;

- conectar una senal (30) de entrada de nivel de atenuacion a la disposicion (1) de iluminacion LED para indicar un nivel de atenuacion deseado;

- elevar el voltaje (Ups) de entrada a un nivel por encima del nivel (Vps) de voltaje de entrada primario sobre la base de la senal (30) de entrada de nivel de atenuacion; y caracterizado porque comprende ademas el paso de

- disminuir la corriente (Iled) del LED cuando el voltaje (Uelevacion) elevado excede el nivel del voltaje (Vps) de entrada primario.

14. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 13, que comprende el paso de mantener la corriente (Iled) del LED a un nivel (Inom) de excitacion maximo cuando el voltaje (Uelevacion) de entrada elevado no excede el nivel (Vps) de voltaje de entrada primario.

15. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 13 o la reivindicacion 14, que comprende el paso de reducir la corriente (Iled) del LED linealmente a medida que el voltaje (Uelevacion) de entrada elevado se incrementa por encima del nivel (Vps) de voltaje de entrada primario.