Fuente de luz LED.

Fuente de luz LED que comprende

- un primer terminal (K1) de entrada y un segundo terminal

(K2) de entrada para la conexión a una fuente de tensión de alimentación que suministra una tensión de alimentación de CA de baja frecuencia con una frecuencia f,

- un rectificador (I) acoplado a los terminales (K1, K2) de entrada para rectificar la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

- una disposición en serie que comprende N cargas (LED1,..., LED4) de LED, acoplándose un primer y un segundo extremo de dicha disposición en serie a un primer terminal de salida y un segundo terminal de salida del rectificador, respectivamente, estando la fuente de luz LED caracterizada por que comprende además:

- medios (S1 ,..., S4, II) de control para, posteriormente, en un primer estado de funcionamiento durante un semiperiodo de la tensión de CA de baja frecuencia, hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra en un primer orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando aumenta la amplitud, y para, posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra y en un segundo orden, que se invierte con respecto al primer orden, y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando disminuye la amplitud, y para, posteriormente, en un segundo estado de funcionamiento durante un semiperiodo de la tensión CA de baja frecuencia, hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra y en el segundo orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando aumenta la amplitud, y para, posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra en el primer orden, y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando disminuye la amplitud, y en la que los medios (S1,...,S4, II) de control están equipados adicionalmente con una circuitería para cambiar el estado de funcionamiento en cada cruce por cero de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2012/051495.

Solicitante: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Inventor/es: TAO,HAIMIN, CREUSEN,MARTINUS PETRUS, KURT,RALPH.

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)

PDF original: ES-2533041_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Fuente de luz LED CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a una fuente de luz LED de bajo coste y simple que comprende N cargas de LED que puede conectarse directamente a una fuente de alimentación que suministra una tensión de CA de baja frecuencia, tal como la red eléctrica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se conoce una fuente de luz LED de este tipo a partir del documento US 7.81.722. Las cargas de LED son matrices de LED que comprenden disposiciones en serie y posiblemente disposiciones en paralelo de LED individuales. Durante el funcionamiento, una tensión de CC periódica con una frecuencia 2f y una amplitud que varía entre cero voltios y una amplitud máxima está presente entre los terminales de salida del rectificador. Cuando la amplitud de la tensión de CC periódica es cero voltios, ninguna de las cargas de LED transporta corriente. Cuando aumenta la amplitud de la tensión de CC periódica, se alcanza una tensión en la que la primera carga de LED comienza a transportar corriente. De manera similar, cuando la amplitud de la tensión de CC periódica aumenta más hasta un valor lo suficientemente alto, la segunda carga de LED comienza la conducción.

Posteriormente, un aumento adicional de la amplitud de la tensión de CC periódica hace que las cargas de LED restantes comiencen a transportar corriente.

Cuando todas las cargas de LED transportan corriente, la amplitud de la tensión de CC periódica aumenta más, hasta que se alcanza la amplitud máxima. Después de esto, la amplitud de la tensión de CC periódica comienza a disminuir. Mientras que la amplitud disminuye, las cargas de LED dejan de conducir corriente una tras otra en orden inverso (la N-ésima carga de LED deja de conducir en primer lugar y la primera carga de LED es la última en dejar de conducir). Después de que la primera carga de LED ha dejado de conducir, la amplitud de la corriente CC periódica disminuye más hasta cero y, a continuación, se repite el ciclo descrito anteriormente en el presente documento.

La fuente de luz LED conocida es muy compacta y relativamente simple. Además, puede suministrarse directamente con la energía desde una fuente de tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, tal como la red eléctrica europea o americana. La utilización LED se define de la siguiente manera:

Utilización_LED (en caso de N = 4) =

(l_LED1_AVG / l_LED1_AVG * Vsegl + l_LED2_AVG / l_LED1_AVG * Vseg2 + l_LED3_AVG / l_LED1_AVG *Vseg3 + l_LED4_AVG / l_LED1_AVG * Vseg4) / Vcadenas_total

donde l_LED#_AVG es la corriente promedio a través de la carga de LED, evaluada durante un periodo de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

Vseg# es la tensión de carga de LED, Vcadenas_total es la tensión total de todas las 4 cargas de LED.

La baja utilización LED está provocada por el hecho de que las diferentes cargas de LED conducen corriente durante lapsos de tiempo de duración sustancialmente diferente dentro de un periodo de la tensión de CC periódica. La N-ésima carga de LED transporta una corriente durante un intervalo de tiempo mucho más corto que la primera carga de LED. Como consecuencia, la primera carga de LED transporta una corriente promedio más alta que la N- ésima carga de LED. Las cargas de LED se forman, en general, por uno o más paquetes de LED que comprenden un número de matrices de LED multiunión. Puesto que, durante el proceso de fabricación, los paquetes que van a usarse en la primera carga de LED no se discriminan de los paquetes que van a usarse en cualquiera de las otras cargas de LED, todos los paquetes tienen el mismo tamaño de matriz y una capacidad de potencia de paquete que tiene que cumplir los requisitos en el peor de los casos. En este caso, los requisitos en el peor de los casos se corresponden con el uso del paquete en una primera carga de LED (que, durante el funcionamiento, transporta la corriente promedio más alta de todas las cargas de LED). Sin embargo, la mayoría de los paquetes de LED usados en la fuente de luz LED no se usan en la primera carga de LED.

Una fuente de luz LED tradicional que tiene unas cargas de LED que se activan y se desactivan posteriormente en función del valor real de la tensión de entrada de CA se conoce a partir de la publicación de solicitud de patente US 21/13418 A1.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la invención es proporcionar una fuente de luz LED que tenga una utilización LED relativamente alta, y un método correspondiente.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona una fuente de luz LED como esta que comprende:

- un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada para la conexión a una fuente de tensión de alimentación que suministra una tensión de alimentación de CA de baja frecuencia con una frecuencia f,

- un rectificador acoplado a los terminales de entrada para rectificar la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

una disposición en serie que comprende N cargas de LED, acoplándose un primer y un segundo extremo de dicha disposición en serie a un primer terminal de salida y un segundo terminal de salida del rectificador, respectivamente,

- medios de control para, posteriormente, en un primer estado de funcionamiento y durante un semiperiodo de la tensión de CA de baja frecuencia, hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra en un primer orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando aumenta la amplitud, y para, posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra en un segundo orden, que se invierte con respecto al primer orden, y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando disminuye la amplitud, y para posteriormente, en un segundo estado de funcionamiento y durante un semiperiodo de la tensión de CA de baja frecuencia, hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra y en el segundo orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando aumenta la amplitud, y para, posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra en el primer orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando disminuye la amplitud, y en la que los medios de control están equipados adicionalmente con una circuitería para cambiar el estado de funcionamiento en cada cruce por cero de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia.

En una fuente de luz LED de acuerdo con la invención, el orden en el que las cargas de LED comienzan a transportar corriente se invierte en cada cruce por cero de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia. Como consecuencia, la N-ésima carga de LED y la primera carga de LED transportan la misma corriente promedio durante cada período de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia. Lo mismo es cierto para la segunda carga de LED y la (N-l)-ésima carga de LED y, más en general, para la n-ésima carga de LED y la (N-n+1)-ésima carga de LED, donde n es un número entero < ,5 N. (En caso de que N sea impar, la carga de LED en el medio transporta la misma corriente promedio durante cada semiperiodo de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia.) Puesto que las corrientes promedio a través de las cargas de LED difieren mucho menos que en la técnica anterior, la utilización LED es mucho más alta y, por lo tanto, los paquetes de LED usados en las cargas de LED pueden ser mucho más baratos que en la técnica anterior.

En una primera realización preferida de una fuente de luz LED de acuerdo con la invención, los medios de control comprenden

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Reivindicaciones:

1. Fuente de luz LED que comprende

- un primer terminal (K-i) de entrada y un segundo terminal (K2) de entrada para la conexión a una fuente de tensión de alimentación que suministra una tensión de alimentación de CA de baja frecuencia con una frecuencia f,

- un rectificador (I) acoplado a los terminales (K1, K2) de entrada para rectificar la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

- una disposición en serie que comprende N cargas (LED1....LED4) de LED, acoplándose un primer y un segundo

extremo de dicha disposición en serie a un primer terminal de salida y un segundo terminal de salida del rectificador, respectivamente, estando la fuente de luz LED caracterizada por que comprende además:

- medios (Si S4, II) de control para, posteriormente, en un primer estado de funcionamiento durante un semiperiodo de la tensión de CA de baja frecuencia, hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra en un primer orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando aumenta la amplitud, y para, posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra y en un segundo orden, que se invierte con respecto al primer orden, y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando disminuye la amplitud, y para, posteriormente, en un segundo estado de funcionamiento durante un semiperiodo de la tensión CA de baja frecuencia, hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra y en el segundo orden y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando aumenta la amplitud, y para, posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra en el primer orden, y en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia cuando disminuye la amplitud, y en la que los medios (Si,...,S4, II) de control están equipados adicionalmente con una circuitería para cambiar el estado de funcionamiento en cada cruce por cero de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia.

2. Fuente de luz LED de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los medios de control comprenden

- N cadenas de control que comprenden un conmutador (Si....S4) y que derivan las cargas de LED de la primera a

la N-ésima, respectivamente,

- un circuito (II) de control acoplado a las N cadenas de control para controlar los conmutadores (S-i,..., S4) comprendidos en las cadenas de control, y

- una fuente de corriente (CS) acoplada entre la N-ésima carga de LED y el segundo terminal de salida del rectificador (I).

3. Fuente de luz LED de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los medios de control comprenden

- N cadenas de control que comprenden una fuente (11,..., 14) de corriente conmutable y que conectan el cátodo de una carga de LED al segundo terminal de salida del rectificador (I),

- N-1 cadenas de control adicionales que comprenden, cada una de las mismas, un conmutador y que derivan las cargas de LED de la primera a la (N-l)-ésima, respectivamente, y

- un circuito (II) de control acoplado a las fuentes de corriente conmutables en las cadenas de control y los conmutadores comprendidos en las cadenas de control adicionales.

4. Fuente de luz LED de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en la que los conmutadores (S-i,..., S4) comprendidos en las cadenas de control que derivan las cargas de LED comprenden unos transistores bipolares que tienen su electrodo de base conectado al segundo terminal de salida del rectificador por medio de una disposición en serie de una impedancia y un elemento de conmutación.

5. Fuente de luz LED de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la fuente de luz LED comprende además

- una disposición en serie de un elemento (C1) capacitivo y un conmutador (S), conectándose la disposición en serie en paralelo a los terminales de salida del rectificador (I),

- un segundo circuito de control acoplado al conmutador S para volver el conmutador conductor y no conductor en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia.

6. Fuente de luz LED de acuerdo con la reivindicación 1, en la que N es entre 3 y 6.

7. Fuente de luz LED de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada una de las cargas de LED tiene la misma tensión directa.

8. Fuente de luz LED que comprende

- un primer terminal (K1) de entrada y un segundo terminal (K2) de entrada para la conexión a una fuente de tensión de alimentación que suministra una tensión de alimentación de CA de baja frecuencia con una frecuencia f,

- un rectificador (I) acoplado a los terminales (K1, K2) de entrada para rectificar la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

- una disposición en serie que comprende N cargas (LED-i,..., LED4) de LED, acoplándose un primer y un segundo extremo de dicha disposición en serie a un primer terminal de salida y un segundo terminal de salida del rectificador, respectivamente, estando la fuente de luz LED caracterizada por que comprende además:

- medios (Si S4, II) de control para, posteriormente, hacer que las N cargas de LED transporten corriente durante cada semiperiodo de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, una tras otra en un primer orden, cuando aumenta la amplitud de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, y para, posteriormente, hacer que las N cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra en un segundo orden, que se invierte con respecto al primer orden, cuando disminuye la amplitud de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, en la que en cada uno de N semiperiodos subsiguientes de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, la n-ésima carga de LED que se realiza para conducir corriente difiere de la n-ésima carga de LED que se realiza para conducir corriente en cualquier otro semiperiodo de los N semiperiodos subsiguientes para cada valor de n, siendo n un número entero y 1 < n < N.

9. Método de suministro de energía a una fuente de luz LED equipada con una disposición en serie de N cargas de LED, que comprende las etapas de

- proporcionar una tensión de alimentación de CA de baja frecuencia con una frecuencia f,

- rectificar (I) la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

- suministrar la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia rectificada a la disposición en serie que comprende

N cargas (LED1....LED4) de LED, y que está caracterizado por que comprende además las etapas siguientes:

- posteriormente, en un primer estado de funcionamiento durante un semiperiodo de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia

- hacer que las cargas de LED transporten una corriente, una tras otra, empezando con una primera carga de LED que está más cerca de un primer extremo de la disposición en serie, en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, cuando aumenta la amplitud, y

- posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra, empezando con la N- ésima carga de LED, en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CAde baja frecuencia, cuando disminuye la amplitud, y

- posteriormente, en un segundo estado de funcionamiento durante un semiperiodo de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia,

- hacer que las cargas de LED transporten corriente, una tras otra, empezando con la N-ésima carga de LED, en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, cuando aumenta la

amplitud, y

- posteriormente, hacer que las cargas de LED dejen de transportar corriente, una tras otra, empezando con la primera carga de LED, en función de la amplitud momentánea de la tensión de alimentación de CA de baja frecuencia, cuando disminuye la amplitud, y

- cambiar el estado de funcionamiento en cada cruce por cero

frecuencia.

de la tensión de alimentación de CA de baja