Lámpara con LED y circuito de excitación así como procedimiento para hacer funcionar una lámpara.

Lámpara (10) con LED (14a a 14c) conectados en serie y/o en paralelo y con un circuito

(12) de excitación para la alimentación eléctrica de los LED (14a a 14c), en la que el circuito (12) de excitación está diseñado para funcionar con una tensión (20) alterna de red sinusoidal y presenta una entrada (16) de excitador para introducir la tensión (20) alterna de red sinusoidal y una salida (18) de excitador unida con los LED (14a a 14c) así como un circuito (26) rectificador, en la que la entrada (16) de excitador está configurada para introducir la tensión (20) alterna de red sinusoidal en el circuito (26) rectificador y el circuito (26) rectificador está configurado para rectificar la tensión (20) alterna de red sinusoidal y el circuito (12) de excitación presenta en el lado de salida del circuito (26) rectificador al menos un regulador (40) conectado en serie con la salida (18) de excitador, en la que el regulador (40) está configurado para regular la tensión (32) alterna de red sinusoidal rectificada en el intervalo de un valor de tensión o corriente definido, caracterizada porque al regulador (40) está conectado en paralelo al menos un condensador (50) o al menos una resistencia (48) o al menos una conexión (46) en paralelo de al menos un condensador (50) y al menos una resistencia (48) y el circuito (12) de excitación mediante la determinación de la capacidad del condensador (50) o del valor de resistencia de la resistencia (48) está diseñado de manera que, en el intervalo (71) de puesta en marcha de los LED (14a a 14c), a través del regulador (40) se aplica una menor proporción de la tensión (32) alterna de red rectificada que a través de los LED (14a a 14c).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10165431.

Solicitante: ATLAS ELEKTRONIK GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SEBALDSBRÜCKER HEERSTRASSE 235 28309 BREMEN ALEMANIA.

Inventor/es: Wittschief,Norbert.

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-2531059_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Lámpara con LED y circuito de excitación así como procedimiento para hacer funcionar una lámpara.

La invención se refiere a una lámpara con LED (diodos luminosos) y a un circuito de excitación para la alimentación eléctrica de los LED según el preámbulo de la reivindicación 1, estando diseñado el circuito de excitación para el funcionamiento con una tensión alterna de red sinusoidal. Además, la invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar la lámpara según el preámbulo de la reivindicación 9.

Según el estado de la técnica, además de las bombillas de filamento, también se usan lámparas con LED para la iluminación artificial. Los LED requieren menos energía eléctrica que las bombillas de filamento y se utilizan por tanto ya hoy en día en muchos campos en lugar de las bombillas de filamento.

A diferencia de las bombillas de filamento, los LED funcionan en un punto de trabajo definido, que se caracteriza por una tensión que debe ajustarse de manera constante o una corriente que debe ajustarse de manera constante. El punto de trabajo definido para el funcionamiento de los LED se ajusta mediante un denominado excitador de LED, también llamado circuito de excitación. El circuito de excitación se conecta para ello con su entrada de excitadora una alimentación de tensión y genera en su salida de excitador una tensión constante o una corriente constante para hacer funcionar los LED.

Se conocen excitadores de LED que pueden clasificarse en el grupo de los excitadores de LED intermitentes. Los excitadores de LED intermitentes, también llamados convertidores step down, controlan los LED según el principio de las fuentes conmutadas. Para ello, estos excitadores presentan un oscilador, que acciona de manera intermitente un conmutador electrónico. Mediante el accionamiento intermitente del conmutador electrónico se asocian de manera periódica bobinas y condensadores en un circuito de salida con una tensión de alimentación en el circuito de entrada. De este modo se almacena una energía definida en las bobinas y condensadores. Como consecuencia se ajustan una tensión y una corriente en el circuito de salida, que se suministran desde las bobinas o condensadores y, entre otras cosas, también dependen de la frecuencia de reloj. Conectando ahora los LED al circuito de salida, los LED se hacen funcionar en un punto de trabajo que puede regularse mediante ajuste de la frecuencia de reloj.

En principio, los excitadores de LED intermitentes son muy caros porque, debido a su modo de funcionamiento y a la estructura asociada a ello, son muy complejos. Adicionalmente, estos excitadores presentan a menudo una mala compatibilidad electromagnética porque, debido a las operaciones de conmutación, aparecen campos interfe rentes. Por tanto, para garantizar una compatibilidad electromagnética deben adoptarse a menudo medidas de eliminación de interferencias. Por tanto, la complejidad de los excitadores intermitentes se deriva, no sólo de la estructura necesaria para la función, sino también por los medios de eliminación de interferencias.

El documento US2004013139 A1 se refiere a transistores de efecto de campo (FET), que se utilizan para regular la corriente en un diodo emisor de luz (LED). Los FET son componentes controlados por tensión, en los que la corriente de salida se regula mediante tensión. Puesto que la tensión puede controlarse con pocos o ningún circuito auxiliar, los FET permiten una posibilidad de regulación de corriente en la que son relevantes los costes, la complejidad y, dado el caso, también el tamaño.

El documento US4723312 se refiere a un circuito de excitación de LED de alta velocidad para sistemas de comunicación ópticos, en los que están previstos un circuito de impedancia entre el colector y el emisor de un transistor de excitador y otro circuito de impedancia en el lado emisor. El diodo luminoso está unido con el lado colector del transistor de excitador. El LED se excita mediante una señal de impulso de entrada aplicada en la base del transistor de excitador.

Desventajosamente, esta complejidad repercute de manera correspondiente sobre los costes para este tipo de excitadores de LED. La rentabilidad al sustituir LED con un circuito de excitación intermitente frente al uso de bombillas de filamento convencionales, más baratas, se ve por tanto disminuida.

Además, se conocen excitadores de LED que pueden clasificarse en el grupo de los excitadores de LED lineales. Estos excitadores convierten una tensión de alimentación en una tensión de LED a modo de un divisor de tensión. Mediante el establecimiento de resistencias en el excitador se ajusta un punto de trabajo definido para la alimentación de los LED.

Además de las resistencias, en este tipo de excitadores de LED se utilizan reguladores para crear, en caso de oscilaciones de la tensión de alimentación así como de oscilaciones de la carga a la que dan lugar los LED, además un punto de trabajo estable para los LED. Este punto de trabajo estable es necesario para garantizar una vida útil larga de los LED.

En primer lugar, los excitadores de LED lineales en comparación con los excitadores de LED intermitentes parecen esencialmente más favorables, ya que los excitadores de LED lineales proporcionan, según un principio esencialmente más sencillo, una corriente constante o una tensión constante para la alimentación de los LED en el

punto de trabajo.

No obstante, si se usa un excitador de LED lineal en el Intervalo de las altas tensiones de alimentación, se imponen elevados requisitos al regulador con respecto a su rigidez dieléctrica en el Intervalo de puesta en marcha de los LED. El intervalo de puesta en marcha constituye el intervalo de tiempo que empieza con el encendido de la tensión de alimentación en el instante de conexión hasta que se alcanza el punto de trabajo de los LED.

Si, según esto, se enciende la tensión de alimentación, debido a distribuciones de la carga en el intervalo de puesta en marcha de los LED se aplica una tensión muy alta en la entrada y la salida del regulador. Si el regulador tiene una rigidez dieléctrica insuficiente, esto puede conducirá una avería del regulador.

Además, en caso de usar varios LED, se imponen elevados requisitos sobre el regulador con respecto a la corriente que puede suministrar para alimentar los LED. A menudo es necesario el uso de vahos LED para conseguir la luminosidad o la propiedad de irradiación requerida, cuando va a sustituirse una bombilla de filamento por LED.

Los reguladores convencionales están diseñados para o bien presentar una elevada rigidez dieléctrica o bien suministrar una corriente elevada. Si un regulador debe presentar una elevada rigidez dieléctrica y al mismo tiempo suministrar una corriente elevada, esto sólo es posible mediante el uso de vahos reguladores de tensión. Para ello se escogen, según los puntos de vista convencionales, reguladores de tensión que en cada caso presentan una elevada rigidez dieléctrica pero que, en cambio, en cada caso sólo suministran una corriente reducida. Los reguladores de tensión se conectan entonces en paralelo de tal manera que se produce una corriente total suficiente a partir de la suma de las corrientes individuales de los reguladores para alimentar los LED.

Si ahora se diseña un excitador lineal desde los puntos de vista mencionados anteriormente, para que presente una elevada rigidez dieléctrica y al mismo tiempo pueda suministrar una corriente elevada, entonces este circuito de excitación vuelve a ser caro debido al número de reguladores usados.

Por tanto, si los excitadores de LED conocidos se diseñan para, con una tensión de alimentación alta, hacer funcionar LED con un consumo de corriente alto, entonces debido a la complejidad... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Lámpara (10) con LED (14a a 14c) conectados en serie y/o en paralelo y con un circuito (12) de excitación para la alimentación eléctrica de los LED (14a a 14c), en la que el circuito (12) de excitación está diseñado para funcionar con una tensión (20) alterna de red sinusoidal y presenta una entrada (16) de excitador para introducir la tensión (20) alterna de red sinusoidal y una salida (18) de excitador unida con los LED (14a a 14c) así como un circuito (26) rectificador, en la que la entrada (16) de excitador está configurada para introducir la tensión (20) alterna de red sinusoidal en el circuito (26) rectificador y el circuito (26) rectificador está configurado para rectificar la tensión (20) alterna de red sinusoidal y el circuito (12) de excitación presenta en el lado de salida del circuito (26) rectificador al menos un regulador (40) conectado en serie con la salida (18) de excitador, en la que el regulador (40) está configurado para regular la tensión (32) alterna de red sinusoidal rectificada en el intervalo de un valor de tensión o corriente definido, caracterizada porque al regulador (40) está conectado en paralelo al menos un condensador (50) o al menos una resistencia (48) o al menos una conexión (46) en paralelo de al menos un condensador (50) y al menos una resistencia (48) y el circuito (12) de excitación mediante la determinación de la capacidad del condensador (50) o del valor de resistencia de la resistencia (48) está diseñado de manera que, en el intervalo (71) de puesta en marcha de los LED (14a a 14c), a través del regulador (40) se aplica una menor proporción de la tensión (32) alterna de red rectificada que a través de los LED (14a a 14c).

Lámpara según la reivindicación 1, caracterizada porque el regulador (40) presenta al menos un regulador (56) de tensión, presentando el regulador (56) de tensión una entrada (58) de tensión, una salida (60) de tensión así como una conexión (62) de regulación y aguas abajo del regulador (56) de tensión, en el lado de salida, está conectado al menos un elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia y la conexión (62) de regulación está unida a través del elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia con la salida (60) de tensión del regulador (56) de tensión, estando diseñado el regulador (56) de tensión para suministrar una corriente constante con carga variable.

Lámpara según la reivindicación 2, caracterizada porque el elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia presenta un valor de resistencia que es variable y está configurado para ajustar el valor de resistencia del elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia.

Lámpara según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque el regulador (40) está conectado aguas abajo de la salida (18) de excitador y el circuito (12) de excitación está diseñado de tal manera que el regulador (40) se sitúa durante el funcionamiento a un nivel de potencial más bajo que la salida (18) de excitador.

Lámpara según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque entre un potencial de referencia del circuito (12) de excitación y la salida (60) de tensión del regulador (56) de tensión está conectado al menos un condensador (57).

Lámpara según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están previstos al menos un par de marcadores (52) de posición, en particular contactos enchufables y/o zonas de soldadura, que están diseñados para conectar en paralelo al menos una resistencia adicional o al menos un condensador adicional al condensador (50) o resistencia (48) conectado en paralelo al regulador (40) o a la conexión (46) en paralelo de condensador (48) y resistencia (50) conectada en paralelo al regulador.

Lámpara según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la salida (34) del circuito (26) rectificador está conectado en paralelo al menos un condensador (36).

Lámpara según la reivindicación 7, caracterizada porque el circuito (12) de excitación, mediante la determinación de la capacidad del condensador (36) conectado en paralelo al circuito (26) rectificador en su salida (34), está diseñado de manera que, en caso de que la tensión (20) alterna de red sinusoidal se sitúe en el intervalo de su valor pico teórico o valor efectivo teórico, el regulador (56) de tensión se hace funcionar en el lado de entrada con una tensión (106) de entrada tal que el regulador (56) de tensión suministra en el lado de salida una tensión (108) de salida que empieza a caer en el intervalo del mínimo (110) de esta tensión (106) de entrada.

Procedimiento para hacer funcionar una lámpara (10) con LED (14a a 14c) conectados en serie y/o en paralelo y con un circuito (12) de excitación para la alimentación eléctrica de los LED (14a a 14c), en el que el circuito (12) de excitación está diseñado para funcionar con una tensión (20) alterna de red sinusoidal y presenta una entrada (16) de excitador para introducir la tensión (20) alterna de red sinusoidal y una salida (18) de excitador unida con los LED (14a a 14c) así como un circuito (26) rectificador, en el que la tensión (20) alterna de red sinusoidal se introduce a través de la entrada (16) de excitador al circuito (26) rectificador y se rectifica por el circuito (26) rectificador y el circuito (12) de excitación en el lado de salida del circuito (26) rectificador presenta al menos un regulador (40) conectado en serie con la salida (18) de excitador, en el que el regulador (40) regula la tensión (32) alterna de red sinusoidal rectificada en el intervalo de un valor de tensión o corriente definido, caracterizado porque al regulador (40) está conectado

en paralelo al menos un condensador (50) o al menos una resistencia (48) o al menos una conexión (46) en paralelo de al menos un condensador (50) y al menos una resistencia (46) y el circuito (12) de excitación, mediante la determinación de la capacidad del al menos un condensador (50) o del valor de resistencia de la al menos una resistencia (48), se hace funcionar de manera que, en el Intervalo (71) de puesta en marcha de los LED (14a a 14c), a través del regulador (40) se aplica una menor proporción de la tensión (32) alterna de red rectificada que a través de los LED (14a a 14c).

Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el regulador (40) se hace funcionar para suministrar una corriente constante con carga variable al presentar el regulador (40) un regulador (56) de tensión, presentando el regulador (56) de tensión una entrada (58) de tensión, una salida (60) de tensión así como una conexión (62) de regulación y estando conectado aguas abajo del regulador (56) de tensión, en el lado de salida, al menos un elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia y la conexión (62) de regulación está unida, a través del elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia, con la salida (60) de tensión del regulador (56) de tensión.

Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia presenta un valor de resistencia que puede variarse y, en particular, se modifica mediante ajuste manual y/o control eléctrico del elemento (64) constructivo eléctrico que actúa como resistencia.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el regulador (40) presenta una salida (44) de regulador y se hace funcionar de manera que la salida (44) de regulador se sitúa a un potencial más bajo que la salida (18) de excitador, estando conectado el regulador (40) aguas abajo de la salida (18) de excitador.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque al circuito (26) rectificador está conectado en paralelo, en su salida (34), al menos un condensador (36) y el circuito (12) de excitación, mediante la determinación de la capacidad del al menos un condensador (36) conectado en paralelo al circuito (26) rectificador en su salida, se hace funcionar de manera que, en caso de que la tensión (20) alterna de red sinusoidal se sitúe en el intervalo de su valor pico teórico o valor efectivo teórico, el al menos un regulador (56) de tensión se hace funcionar en el lado de entrada con una tensión (106) de entrada tal que el al menos un regulador (56) de tensión suministra en el lado de salida una tensión (108) de salida que empieza a caer en el intervalo del mínimo (110) de esta tensión (106) de entrada.