Circuito adaptativo.

Un circuito adaptativo (1, 1') para excitar una carga de CC de menor tensión (2) a partir de una alimentación de CA de mayor tensión rectificada

(3), circuito adaptativo (1, 1') que comprende:

un circuito de almacenamiento de carga (21, 21'), circuito de almacenamiento de carga (21, 21') que comprende un primer condensador (C1) y un segundo condensador (C2) conectados esencialmente en serie, en el que el segundo condensador (C2) se conecta esencialmente en paralelo con la carga (2); y

un conmutador activo (22, 22') caracterizado por que se realiza como una fuente de corriente controlada (22, 22') para controlar una corriente de carga (Iload) a través de la carga (2) tal que, en un estado de conmutador cerrado, se extrae corriente de carga (Iload) al menos del primer condensador (C1) del circuito de almacenamiento de carga (21, 21'), y, durante un estado de conmutador abierto, se extrae corriente de carga (Iload) esencialmente del segundo condensador (C2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2011/051992.

Solicitante: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Inventor/es: RADERMACHER,HARALD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > Fuentes de luz electroluminiscente > H05B33/08 (Circuitos no adaptados a aplicaciones particulares)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA... > Transformación de una potencia de entrada en corriente... > H02M3/07 (utilizando condensadores cargados y descargados alternativamente por dispositivos semiconductores con electrodo de control)

PDF original: ES-2533431_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Circuito adaptativo CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención describe un circuito adaptativo para excitar una carga de CC de menor tensión a partir de una alimentación de CA de mayor tensión. La invención describe asimismo una lámpara readaptada de LED y un procedimiento para excitar una carga de CC de menor tensión a partir de una alimentación de CA de mayor tensión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los avances en la tecnología de LED (diodo emisor de luz) han conducido al desarrollo de LEDs con un rendimiento lumínico satisfactoriamente alto, lo que los convierte en una alternativa interesante a las lámparas incandescentes o fluorescentes. Se puede diseñar fácilmente un dispositivo luminoso de LED para que supere una eficacia de 1 Im/W. Además, los LEDs son más eficientes y más fiables que las lámparas convencionales, y tienen una vida útil más larga. Por lo tanto, al utilizar LEDs para sustituir las lámparas convencionales se contribuye a una reducción en el consumo de energía y a emisiones reducidas de las centrales eléctricas. Los paquetes o chips que contienen uniones de LED conectadas en serie (para formar una cadena de LED con una tensión directa alta) son adecuados para aplicaciones generales de iluminación de bajo coste, y actualmente se encuentran disponibles dispositivos de LED que funcionan directamente a partir de una alimentación de red de CA (denominados ACLEDs o LEDs compatibles con la red (MCLEDs)). Sin embargo, existen algunos inconvenientes relacionados con su excitación directamente a partir de la red. En primer lugar, la forma de onda de corriente dada al ACLED tiene un valor de pico alto en comparación con el valor promedio. Así pues, los ACLEDs se excitan con una eficiencia reducida debido al estatismo. En segundo lugar, el flujo de corriente a través del paquete de ACLED solo es posible cuando la tensión de red instantánea es mayor que la tensión directa de la cadena de LED del paquete. Por lo tanto, durante periodos relativamente largos, no se emite luz. Esto se percibe como un parpadeo molesto, de modo que tales lámparas son inaceptables para aplicaciones tales como iluminación de interiores.

El problema del parpadeo se puede resolver utilizando un rectificador y un condensador, sin embargo, aun así se requerirá una cadena de LED de alta tensión, ya que la tensión de trabajo del LED debe ajustarse a la tensión de red rectificada resultante. Habitualmente, un chip de LED comprende una o más uniones de LED conectadas en serie de tal modo que la suma de las tensiones directas se corresponde con la tensión de alimentación. Evidentemente, cuantas más uniones de un tamaño dado se conecten en serie para actuar como una carga de LED, mayor será el consumo de potencia de la carga de LED. Como el experto en la técnica sabe, para obtener una carga de LED con una tensión directa alta y un consumo de potencia bajo, se requeriría un tamaño de unión pequeño. Sin embargo, las uniones muy pequeñas son costosas de fabricar, y, debido a la menor área activa, la eficiencia global obtenible mediante tal dispositivo es insatisfactoria. Así pues, no se puede llevar a cabo y operar económicamente un paquete de LED de baja potencia para su funcionamiento en una red de alimentación de 23 V. Para operar un dispositivo más económico, comercialmente disponible, por ejemplo un dispositivo especificado para una red de 11 V, se debe utilizar un sistema de circuitos adicional tal como un transformador o una fuente de alimentación capacitiva para convertir la alta tensión de entrada a la baja tensión de salida necesaria. Tales circuitos son disipativos, costosos, voluminosos y pesados y están asociados con un factor de potencia inaceptablemente bajo inferior a ,5.

Sin embargo, ,5 es el factor de potencia mínimo especificado por algunas etiquetas energéticas para lámparas de LED. Pero incluso sin este requerimiento, es deseable conseguir un factor de potencia elevado a la vez que se minimizan las pérdidas y costes necesarios para conseguir tal factor de potencia alto. Una razón para desear un factor de potencia mayor es que, con un consumo de potencia real fijo y un factor de potencia bajo, la corriente de entrada de una carga (y por lo tanto asimismo el esfuerzo de corriente para algunos componentes) es típicamente elevada. Para conseguir al menos el factor de potencia mínimo deseado, los circuitos conocidos requieren un ajuste muy preciso de los componentes. Sin embargo, esto es muy difícil debido a las inevitables tolerancias de los componentes y las variaciones de tensión (categorías de tensión) incluso para paquetes de LED idénticos. En una aproximación alternativa, el documento JP 579736 describe el uso de un circuito divisor capacitivo con dos o más conmutadores para obtener una tensión de reducción. Sin embargo, en el circuito descrito, al menos uno de los conmutadores estará sometido a esfuerzos de voltaje extremos durante transitorios de tensión de la red, de modo que el conmutador fallará finalmente a menos que se dote de una protección de sobretensión adicional. Igualmente, son necesarios al menos dos conmutadores, y estos se deben sincronizar de modo preciso con la señal de entrada.

Por lo tanto, es un objetivo de la invención proporcionar un circuito adaptativo mejorado que evite los problemas mencionados anteriormente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la invención se consigue mediante el circuito adaptativo de la reivindicación 1, mediante la lámpara readaptada de LED de baja tensión de acuerdo con la reivindicación 8, y mediante el procedimiento de acuerdo con

la reivindicación 1 para excitar una carga de CC de menor tensión a partir de una alimentación de CA de mayor tensión rectificada.

De acuerdo con la invención, el circuito adaptativo para excitar una carga de CC de menor tensión a partir de una alimentación de CA de mayor tensión rectificada comprende un circuito de almacenamiento de carga, circuito de almacenamiento de carga que comprende un primer condensador y un segundo condensador conectados esencialmente en serie, en el que el segundo condensador está conectado esencialmente en paralelo con la carga, y un conmutador activo realizado como una fuente de corriente controlada para controlar una corriente de carga tal que, en un estado de conmutador cerrado, se extrae corriente de carga al menos del primer condensador del circuito de almacenamiento de carga y, durante un estado de conmutador abierto, se extrae corriente de carga esencialmente del segundo condensador.

Aquí, el término mayor tensión se debe entender en referencia a cualquier tensión de CA que tenga una forma esencialmente sinusoidal, por ejemplo la tensión de red disponible en cualquier vivienda, por ejemplo, 23 V en Europa, 11 V en Estados Unidos, etc. En lo que sigue, por simplicidad aunque sin restringir la invención en modo alguno, la alimentación de CA se puede denominar simplemente como la alimentación de red o la red. El término menor tensión se debe entender como una tensión especificada para un dispositivo que es considerablemente menor que la alimentación de CA de tensión (relativamente) mayor. Por ejemplo, para una tensión de alimentación de red de mayor tensión de 23 V, un dispositivo de menor tensión puede ser un dispositivo que esté diseñado de hecho para funcionar con una alimentación de red de 11 V. Para una alimentación de red de mayor tensión de 11 V, por otro lado, la carga de menor tensión puede ser un dispositivo de 6 V.

Una ventaja obvia del circuito adaptativo de acuerdo con la invención es que permite un funcionamiento eficiente de un dispositivo de LED de menor tensión (denominado asimismo en lo que sigue como dispositivo de baja potencia) a partir de una alimentación de CA de mayor tensión (por ejemplo, un dispositivo de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un circuito adaptativo (1, 1) para excitar una carga de CC de menor tensión (2) a partir de una alimentación de CA de mayor tensión rectificada (3), circuito adaptativo (1, 1) que comprende:

un circuito de almacenamiento de carga (21, 21), circuito de almacenamiento de carga (21, 21) que comprende un primer condensador (C1) y un segundo condensador (C2) conectados esencialmente en serie, en el que el segundo condensador (C2) se conecta esencialmente en paralelo con la carga (2); y

un conmutador activo (22, 22) caracterizado por que se realiza como una fuente de corriente controlada (22, 22) para controlar una corriente de carga (l|ad) a través de la carga (2) tal que, en un estado de conmutador cerrado, se extrae corriente de carga (l|ad) al menos del primer condensador (C1) del circuito de almacenamiento de carga (21, 21), y, durante un estado de conmutador abierto, se extrae corriente de carga (l|ad) esencialmente del segundo condensador (C2).

2. Un circuito adaptativo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un único conmutador activo (22, 22).

3. Un circuito adaptativo de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la carga (2) se excita esencialmente de modo continuo a partir del segundo condensador (C2) y en el que el conmutador activo (22, 22) se acciona periódicamente para aumentar la corriente de carga con corriente suministrada por el primer condensador (C1).

4. Un circuito adaptativo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conmutador activo (22, 22) comprende un transistor (Q1, Q2, Q3) y una fuente de tensión (R4, R5, Z2, R6, Q3, Z1).

5. Un circuito adaptativo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conmutador activo (22) comprende un controlador de conmutador (22) realizado para cerrar el conmutador activo (22) a una tensión de entrada específica y/o en un instante de tiempo especifico.

6. Un circuito adaptativo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un rectificador de puente de diodo (2) para rectificar una señal de alimentación de CA (Ups).

7. Un circuito adaptativo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, realizado para adaptar una tensión de entrada (Ups) procedente de una alimentación de red de 23 V (3) a una tensión de salida (UC2) en el intervalo de 5-16 V, más preferiblemente 8-14 V, lo más preferiblemente 9-13 V.

8. Una lámpara readaptada de LED (4), que comprende:

un medio de conexión (4) para conectar la lámpara (4) a una señal de alimentación de red de mayor tensión (UPs); un dispositivo de LED (2) especificado para una alimentación de menor tensión; y caracterizado por un circuito adaptativo (1, 1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para adaptar la señal de alimentación de red de mayor tensión (UPS) a una señal de menor tensión (UC2) para excitar el dispositivo de LED de menor tensión (2).

9. Una lámpara readaptada de LED (4) de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el dispositivo de LED de baja potencia (2) comprende un dispositivo de LED de 2 W (2) y el circuito adaptativo (1, 1) se realiza para excitar el dispositivo de LED (2) a partir de una alimentación de red de 23 V (3).

1. Un procedimiento de excitación de una carga de CC de menor tensión (2) a partir de una alimentación de CA de mayor tensión rectificada (3), procedimiento que comprende las etapas de:

almacenar carga en un circuito de almacenamiento de carga (21, 21), circuito de almacenamiento de carga (21, 21) que comprende un primer condensador (C1) y un segundo condensador (C2) conectados esencialmente en serie, en el que el segundo condensador (C2) se conecta esencialmente en paralelo con la carga (2); y accionar un conmutador activo (22, 22) caracterizado por que dicho conmutador activo (22, 22) se realiza como una fuente de corriente controlada (22, 22) para controlar una corriente de carga (hoad) a través de la carga (2) tal que, en un estado de conmutador cerrado, se extrae corriente de carga (l|ad) al menos del primer condensador (C1) del circuito de almacenamiento de carga (21, 21), y, durante un estado de conmutador abierto, se extrae corriente de carga (l|ad) esencialmente del segundo condensador (C2).

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conmutador activo (22, 22) se acciona sincronizadamente con la tensión (UPS) de la alimentación de red de CA (3).

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 11, en el que el instante de accionamiento del conmutador activo (22, 22) se elige de acuerdo con una reactancia aparente deseada.

13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la cantidad total de potencia suministrada a la carga (2) se determina mediante una señal de control del conmutador activo (22, 22).

14. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el conmutador activo

(22, 22) se conmuta de abierto a cerrado para iniciar un estado de descarga del circuito de almacenamiento de

carga (21, 21).

15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el conmutador activo se acciona mediante una señal de excitación continua.