MX2014010172A - Control de led para indicador de luz secuencial. - Google Patents
Control de led para indicador de luz secuencial.Info
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Abstract
Una cadena de diodos emisores de luz que comprende una pluralidad de diodos emisores de luz (LED1...LED4) conectados en serie y alimentados por una fuente de corriente, en que cada diodo emisor de luz tiene asignado un circuito de control (5), el cual tiene una conexión en serie, conectada en paralelo con el diodo emisor de luz, entre un sumidero de voltaje de referencia (D1) del voltaje (Uref) y un conmutador controlado (Q) y está diseñado para comparar el voltaje de control (Ust) en una línea de control (4) común a todos los circuitos de control, medido con respecto al punto de base del circuito en serie de LED, con el voltaje en la conexión entre el conmutador el LED subsiguiente en la cadena o el punto de base, y para cerrar o abrir el conmutador si el voltaje de control (Ust) desciende por debajo de un valor predefinido o asciende por encima de un valor predefinido, respectivamente.
Description
CONTROL DE LED PARA INDICADOR DE LUZ SECUENC1AL
MEMORIA DESCRIPTIVA
La invención se refiere a una cadena de diodos emisores de luz que comprende una pluralidad de diodos emisores de luz conectados en serie y alimentados por una fuente de corriente, en que cada diodo emisor de luz tiene asignado un circuito de control, que comprende un conmutador controlado y que está diseñado para abrir o cerrar conmutadores controlados de acuerdo con un voltaje de control de una línea de control común a todos los circuitos de control.
Se conocen circuitos de luz con LED, en que cada uno de los LED individuales está dispuesto con un electrodo sobre una línea común de alimentación y con los otros electrodos en las líneas de suministro que son alimentados por un generador de impulsos. Esto significa un alto desembolso en cableado, ya que se requieren líneas individuales con un número n de LED (n+1).
Se conoce una cadena de diodos emisores de luz del tipo mencionado en la introducción del documento WO 2010/046806 A1. En esta solución de acuerdo con la técnica anterior, a cada conmutador controlado se le asigna su propio comparador, en que por una parte el voltaje de control en la línea de control común y por otra parte se alimenta un voltaje parcial de un divisor de voltaje del voltaje de referencia a cada comparador. Aunque es
necesaria en este caso una línea de control, los comparadores individuales no sólo requieren cableado adicional, sino que generar además costos adicionales.
Un circuito de control conocido del documento WO 2011/096680 A2 para diodos emisores de luz conectados en serie se refiere simplemente a un suministro de corriente de los diodos emisores de luz dispuestos en serie desde una red de CA, en que se deben adaptar las corrientes LED a un voltaje de media onda de manera que se ahorre corriente, pero no hay conmutación selectiva de encendido o apagado de los diodos emisores de luz individuales en el circuito en serie.
Un objeto de la invención es reducir la complejidad del cableado para una cadena de diodos emisores de luz y ofrecer una solución que también sea adecuada en la práctica con baja inversión, y en particular también sea adecuada para aplicaciones automotrices.
Este objeto se logra con un diodo emisor de luz del tipo mencionado en la introducción, en el cual, de acuerdo con la invención, cada circuito de control comprende una conexión de serie, conectada en paralelo con el diodo emisor de luz, de un sumidero de voltaje de referencia del voltaje a un conmutador controlado y cada circuito de control está diseñado para comparar el voltaje de control, medido con respecto a un punto de base del circuito en serie de LED, con el voltaje en la conexión entre el conmutador y el LED subsiguiente en la cadena o el punto de base y para cerrar el conmutador si el voltaje de control desciende a un valor predefinido y para abrir el
conmutador si el voltaje de control asciende por encima de un valor predefinido.
Como resultado de la invención, son necesarias sólo tres líneas para la cadena de diodos emisores de luz, independientemente del número de LED que se utilice. El circuito de control sencillo y rentable puede instalarse en el espacio más pequeño directamente con el diodo emisor de luz.
Una variante práctica se caracteriza porque el circuito de control conecta en derivación el diodo emisor de luz con la conexión en serie del sumidero de voltaje de referencia y la distancia de contacto-interrupción de un conmutador controlado de semiconductores, en que la suma de voltaje de referencia y voltaje directo del semiconductor es menor que el voltaje directo del diodo emisor de luz, y se provee una línea de control común a todos los diodos emisores de luz que se encuentra en la salida de un generador de rampa que genera un voltaje de rampa y se conecta a las entradas de control de los conmutadores de de semiconductores.
En una modalidad conveniente, el sumidero el voltaje de referencia está constituido por lo menos por un voltaje de referencia, en que el diodo de voltaje de referencia es ventajosamente un diodo Zener.
De acuerdo con una variante práctica, los conmutadores de semiconductores (Q1) son transistores, en particular MOSFET.
Con el fin de proteger los MOSFET en particular contra un voltaje de puerta-fuente inaceptablemente elevado, es conveniente si la distancia de contacto-fuente del conmutador de semiconductores es conectada en
derivación por un diodo protector, en que éste es ventajosamente un diodo Zener.
Con el fin de garantizar que el conmutador de semiconductores se desconecta de manera confiable, se puede conectar en paralelo un resistor con el diodo protector.
En el sentido de la protección de el conmutador de semiconductores contra voltajes excesivamente altos en conjunción con el diodo protector, es ventajoso si está presente un resistor protector entre la entrada de control del conmutador de semiconductores y la línea de control.
Si se conecta un diodo de aislamiento entre la línea de control y las entradas de control de cada uno de los conmutadores de semiconductores, se evita la retroalimentación de la electrónica de control a través de la línea de control.
Aunque en principio son posibles cualesquier formas de rampa, también es conveniente en el contexto de un dimensionamiento definible si el generador de rampa está diseñado para generar una rampa de voltaje linealmente ascendente/descendente.
La invención y todas las demás ventajas se explicará con mayor detalle en adelante sobre la base de modalidades ejemplares, que se indican en los dibujos, y en los cuales
la figura 1 muestra la estructura en principio de una cadena de diodos emisores de luz, de acuerdo con la invención de un diagrama de bloques,
la figura 2 muestra el diagrama de circuito de un circuito de control de un diodo emisor de luz de una cadena de diodos emisores de luz, las figuras 3 a 7 muestran varios estados operativos de una cadena de diodos emisores de luz que tiene cuatro diodos emisores de luz por ejemplo,
la figura 8 muestra una gráfica del perfil temporal de un voltaje de control descendente, y también varios diodos emisores de luz encendidos de una cadena que tiene cuatro diodos emisores de luz,
la figura 9 muestra una gráfica similar a la de la figura 8, pero con voltaje de control ascendente, y
la figura 10 muestra una gráfica que ilustra el perfil temporal de un voltaje de control descendente y también el ascenso de la brillantez de los diodos emisores de luz.
la figura 1 muestra la estructura de una cadena de diodos emisores de luz, de acuerdo con la invención: Una fuente de corriente 2 proporciona una corriente LED y en este ejemplo alimenta cuatro diodos emisores de luz LED1 a LED4 conectados en serie en un punto de base o punto de conexión a tierra 3. Los diodos emisores de luz LED1 ... LED4 en la cadena de diodos emisores de luz no tienen que ser necesariamente diodos emisores de luz individuales y se pueden proveer también circuitos en serie y/o paralelos de diodos emisores de luz también en lugar de un diodo emisor de luz. Una línea de rayas entre el generador de rampa 5 y la fuente de corriente 2 tiene la finalidad de indicar que se puede llevar a efecto un control
adicional del de LED de corriente I, en su caso.
Cada diodo emisor de luz LED1 ... LED4 tiene asignado un circuito de control AS1 a AS4, el cual comprende un circuito en serie de un sumidero de voltaje de referencia Ds del voltaje Uref, dicho circuito en serie estando conectado en paralelo con el diodo emisor de luz asociado y un circuito de control Q.
Una línea de control 4 común a todos los circuitos de control AS1 a AS4 se encuentra a la salida de un generador de rampa 5 y está conectado a través de un circuito de comparación 6 (que se denota aquí simbólicamente) de los circuitos de control a las entradas de control de los conmutadores controlados. Aquí, cada circuito de control está diseñado para comparar un voltaje de control Ust, que se aplica a través de la línea de control 4, medido con respecto al punto de base 3, con el voltaje UF1 en UF4 a la conexión entre el conmutador Q y el subsiguiente diodo emisor de luz LD2 en la cadena o el punto base 3, y para cerrar el conmutador Q si el voltaje de control Ust desciende por debajo de un valor predefinido y para abrir el conmutador Q si el voltaje de control está por encima de un valor predefinido.
Dado que todos los circuitos de control se forman de manera idéntica, se describe con detalle en lo sucesivo con referencia a la figura 2 una modalidad ejemplar de un circuito de control probado en la práctica, que se podría asignar al primer diodo emisor de luz LE1 en la cadena.
La conexión en serie de dos diodos conectados en el sentido de avance, que se indican en conjunto con D1 y forman un sumidero de voltaje
de referencia, con la distancia de contacto-interrupción D-S de un MOSFET Q, cuya fuente se encuentra en el cátodo del diodo emisor de luz LED1 y cuyo drenaje D se encuentra en el cátodo del/de los diodo(s) D1 , está dispuesta en paralelo con el diodo emisor de luz LED1. La puerta del transistor Q se encuentra en la linea de control 4 a través de la conexión en serie de un resistor protector R1 y un diodo de aislamiento D2. La fuente y la puerta G del MOSFET Q están conectados en derivación por una parte por un diodo Zener D3 y por otra parte por un resistor R2.
El diodo de aislamiento D2 evita la retroalimentación a los otros circuitos en la cadena de diodos emisores de luz 1 y el resistor de protección R1 , en combinación con el diodo Zener D3, evita los voltajes peligrosamente altos en la trayectoria puerta-fuente del MOSFET. El resistor R2 asegura que el conmutador de MOSFET se pueda desconectar a pesar de la presencia del diodo D2. El diodo D1 lleva a cabo además la tarea de compensar las inevitables tolerancias de voltaje puerta-fuente del MOSFET Q1 y de tener en cuenta el hecho de que un FET no tiene un punto exacto de conmutación.
Los valores del voltaje especificados en lo sucesivo son para que sirvan simplemente para una mejor explicación de la función de la invención y son dependientes de los componentes utilizados y el dimensionamiento del circuito. En la modalidad ejemplar los dos diodos que forman el diodo de voltaje de referencia D1 son diodos Schottky por ejemplo con un voltaje directo típico de 0.6 volts cada uno, y por lo tanto el voltaje de referencia Uref del voltaje de referencia receptor D1 es de 1.2 volts en la corriente nominal de
los diodos emisores de luz. El voltaje de Zener el diodo Zener D3 es de 8.2 volts y el voltaje directo del diodo D2 es de 0.6 volts. El MOSFET Q normalmente es conductivo desde un voltaje de puerta-fuente de 2 volts. El voltaje directo de los diodos emisores de luz es por lo general de 2 volts.
Con referencia a la figura 3 a 7, se explicará ahora la función de una cadena de diodos emisores de luz de cuatro etapas, en que es evidente para un experto en la técnica que la invención de ninguna manera está limitada a un número específico de diodos emisores de luz y que a más o menos de cuatro etapas se les puede proveer el dimensionamiento correspondiente.
En una primera fase de acuerdo con la figura 3 el voltaje de control Ust es de 6.5 volts. El voltaje en la conexión entre el conmutador Q y el LED subsiguiente en la cadena o el punto base es Usi = 3.6 volts, US2 - 2.4 volts, Us3 = 1.2 volts y Us4 = 0 volts. El voltaje de puerta-fuente de cada MOSFET es mayor a 2 volts, específicamente de 2.3 volts, 3.5 volts, 4.7 volts y 5.9 volts para la primera a la cuarta etapa, y por lo tanto se cierran todos los MOSFET Q y su voltaje de drenaje-fuente es de aproximadamente 0 volts. Se aplica un voltaje de 1.2 volts a través de los diodos emisores de luz LED1 a LED4, correspondiente al voltaje de referencia URef Este voltaje se encuentra considerablemente por debajo del voltaje directo de los diodos emisores de luz de 2 volts y no se enciende ningún diodo emisor de luz. En la gráfica de la figura 8, esto corresponde al punto de partida del voltaje de rampa.
En la figura 4 el voltaje de control Ust se reduce a 5.5 volts, el
voltaje de puerta-fuente de los MOSFET de la primera etapa es de 1.3 volts solamente, el conmutador Q de la primera etapa se cierra, y el primer diodo emisor de luz LED1 se enciende.
En la figura 5 el voltaje de control Ust se reduce a 4.3 volts, el voltaje de puerta-fuente del MOSFET de la primera etapa es de sólo 0.1 volts, el del MOSFET de la segunda etapa es de sólo 1.3 volts y el conmutador Q de la segunda etapa, por lo tanto, también se cierra y el segundo diodo emisor de luz LED2 se enciende, al igual que el primer diodo emisor de luz LED .
En la figura 6 el voltaje de control Ust se reduce a 3.1 volts, el voltaje de puerta-fuente del MOSFET de la primera etapa es de 0 volts, el del MOSFET de la segunda etapa es de 0.1 volts solamente y el del MOSFET de la tercera etapa es de 1.3 volts solamente y el conmutador Q de la tercera fase, por lo tanto, también se cierra ahora, y en el tercer diodo emisor de luz LED3 se enciende, como al igual que el primero y el segundo diodo emisor de luz LED 1 y LED 2.
En la fase que se muestra en la figura 7 todos los diodos emisores de luz LED1 a LED4 se encienden, ya que los voltajes de puerta-fuente en los MOSFET de las etapas individuales (de arriba a abajo en el dibujo) son ahora de 0 volts, 0 volts, 0 volts y 1.3 volts con un voltaje de control Ust menor a 1 .9 volts.
No se grafican valores de voltaje específicos en el dibujo de los voltajes de fuente Usi en las figuras 5, 6 y 7, US2 en las figuras 6 y 7, y US3 en la figura 7, ya que estos voltajes son determinados por los voltajes directos
de los LED previos, los cuales dependen del tipo y de la potencia.
En general, el principio de funcionamiento descrito, por ejemplo con un voltaje de control Ust que desciende linealmente, generado por el generador de rampa, significa que se crea una impresión de luz secuencial que "rellena", la cadena de diodos emisores de luz. Con este fin se hace referencia una vez más a la figura 8, la cual demuestra este principio de funcionamiento por un período de 200 ms. Como ya se ha mencionado, el perfil del voltaje de control también puede seguir otras funciones arbitrarias en lugar de una función lineal.
La figura 9 muestra el perfil en oposición al perfil de la figura 8 con voltaje de control ascendente. Durante la operación, todas las combinaciones y modificaciones son posibles, por ejemplo un perfil en forma de diente de sierra o triangular del voltaje de control con los correspondientes efectos de la luz del diodo emisor de luz.
Por último, la figura 10 ilustra la dependencia del poder de iluminación de los cuatro diodos emisores de luz utilizado en el ejemplo, todavía con voltaje de control en descenso.
No ilustrada en el detalle está la posibilidad ya mencionado anteriormente de controlar hasta cierto grado la fuente de corriente 2 por parte del generador de rampa 5, y por lo tanto se pueden lograr todavía, por ejemplo una brillantez ascendente de los diodos emisores de luz cuando se "llena" la cadena.
Claims (12)
1.- Un diodo emisor de luz que comprende una pluralidad de diodos emisores de luz (LED1 ... LED4) conectados en serie y alimentados por una fuente de corriente (2), en donde cada diodo emisor de luz tiene asignado un circuito de control (AS1 ... AS4), el cual comprende un conmutador controlado (Q1 ... Q4) y el cual está diseñado para abrir o cerrar un conmutador controlado de acuerdo con un voltaje de control (Ust) en una línea de control (4) común a todos los circuitos de control, caracterizado porque cada circuito de control (AS1 ... AS4) comprende una conexión en serie, conectada en paralelo con el diodo emisor de luz (LED 1 ... LED4), de un sumidero de voltaje de referencia (D1 , D1 ') con un voltaje de referencia (Uref) a un conmutador controlado (Q1) y cada circuito de control está diseñado para comparar el voltaje de control (Ust), medido con respecto al punto de base del circuito en serie de LED, con el voltaje (UF1 ... UF4) en la conexión entre el conmutador y el LED subsiguiente en la cadena o el punto base, y para cerrar el conmutador si el voltaje de control (Ust) desciende por debajo de un valor predefinido y para abrir el conmutador si el voltaje de control asciende por encima de un valor predefinido.
2.- La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el circuito de control (AS1 ... AS4) conecta en derivación el diodo emisor de luz (LED1 ... LED4) con el circuito en serie del sumidero de voltaje de referencia (D1 ) y la distancia de contacto-interrupción de un conmutador de semiconductores (Q) controlado, en donde la suma de voltaje de referencia (Uref) y voltaje directo (UD) del conmutador de semiconductores es menor que el voltaje directo del diodo emisor de luz (LED1 ), y la línea de control (4) común se encuentra a la salida de un generador de rampa (5) generando un voltaje rampa y está conectada a las entradas de control de los conmutadores de semiconductores.
3. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizada además porque el sumidero de voltaje de referencia (D1 , D1 ') está constituido por lo menos por un diodo de voltaje de referencia.
4. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el diodo de voltaje de referencia (D1) es un diodo Zener.
5. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque los conmutadores de semiconductores (Q) son transistores.
6. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque los conmutadores de semiconductores son MOSFET.
7. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada además porque la distancia de contacto-interrupción (G-S) del conmutadores de semiconductores (Q) está conectado en derivación por un diodo protector (D3).
8. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque el diodo protector (D3) es un diodo Zener.
9. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con la reivindicación 7 o 8, caracterizada además porque el resistor (R2) está conectado en paralelo con el diodo protector (D3).
10.- La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada además porque el resistor protector (R1) está dispuesto entre la entrada de control del conmutador de semiconductores (Q) y la línea de control.
11. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada además porque un diodo de aislamiento (D2) está conectado entre la línea de control (4) y las entradas de control de cada uno de los semiconductores (Q).
12. - La cadena de diodos emisores de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , caracterizada además porque el generador de rampa (5) está diseñado para generar una rampa de voltaje linealmente ascendente/descendente.
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