Circuito de excitación y procedimiento para la alimentación de un LED así como medio de iluminación.

Circuito de excitación para la alimentación de al menos un LED (17a a 17c) con las siguientes caracterís-ticas:

a) una entrada (14) de excitación para el suministro de una tensión (18) alterna de red sinusoidal,

b) un circuito (26) rectificador para la rectificación de la tensión (18) alterna de red sinusoidal suministrada con la en-trada (14) de excitación,

c) un circuito (36) de corrección del factor de potencia con un condensador (52) y con un medio (44) de carga contro-lable para la carga del condensador (52) con la tensión (35) alterna de red sinusoidal rectificada en el circuito (26) rectificador hasta una tensión (57) de condensador en función de un control (51) del medio (44) de carga y con un circuito (40) de regulación para la determinación de un valor real a partir de la tensión (57) de condensador y para la regulación del valor real determinado hasta un valor teórico mediante el control del medio (44) de carga, en el que

d) el circuito (36) de corrección del factor de potencia presenta, para la determinación del valor real, una derivación (60) de medición conectada entre el potencial (64) positivo del condensador (52) y una entrada (58) de medición del circuito (40) de regulación con una o varias resistencias (66, 67) conectadas en serie y/o en paralelo,

e) al menos un regulador (82) de corriente para la generación de una intensidad de corriente de salida de excitación regulada de una corriente (89) de salida de excitación a partir de la tensión (57) de condensador del condensador (52) para la alimentación de los LED (17a a 17c),

f) un circuito (72) de influencia para una influencia del valor real determinado en función de una medida de influencia,

g) un medio (108) de medición para la determinación de una tensión (109) que cae en el regulador (82) de corriente,

h) un medio (112) de control para el ajuste de la medida de influencia de tal modo que se minimiza la tensión (109) determinada con el medio (108) de medición,

caracterizado por las siguientes características adicionales:

i) el circuito (72) de influencia está conectado entre un nodo (74) de la derivación (60) de medición y un potencial (34) de referencia del circuito (10) de excitación y presenta, para la influencia del valor real determinado, un conmutador (78) para la variación de la intensidad de corriente de una corriente (80) entre el nodo (74) de la derivación (60) de medición y el potencial (34) de referencia.

Circuito de excitación y procedimiento para la alimentación de un led así como medio de iluminación.

La invención se refiere a un circuito de excitación para la alimentación de al menos un LED según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento para la alimentación de al menos un LED con un circuito de excitación según el preámbulo de la reivindicación 6. Además, la invención se refiere a un medio de iluminación con un circuito de excitación según el preámbulo de la reivindicación 11.

Según el estado de la técnica, cada vez más se utilizan diodos de luz (LED) en lugar de bombillas de filamento para la iluminación artificial. Mientras que las bombillas de filamento pueden hacerse funcionar directamente con la tensión alterna de red sinusoidal de la red de tensión o de corriente general, los LED deben hacerse funcionar en un punto de trabajo definido. Este punto de trabajo se caracteriza por una tensión de alimentación o intensidad de corriente de alimentación que ha de ajustarse para que sea constante. Por tanto, para la alimentación de LED con la tensión alterna de red sinusoidal se necesitan circuitos de excitación de LED para generar esta tensión de alimentación o intensidad de corriente de alimentación para los LED a partir de la tensión alterna de red sinusoidal.

Debido a la curva característica típica de un LED, un punto de trabajo constante debe ajustarse de la forma más precisa mediante una intensidad de corriente de alimentación regulada para que sea constante. El funcionamiento de los LED en un punto de trabajo ajustado de la manera más precisa posible es necesario ya que por el aumento de la tensión o de la intensidad de corriente por encima del punto de trabajo aparece un envejecimiento más rápido de los LED. Si por el contrario no se alcanza el punto de trabajo mediante una reducción de la tensión o de la intensidad de corriente, entonces el LED se hace más oscuro o ya no emite luz.

Según el estado de la técnica, los circuitos de excitación de LED para la alimentación de LED presentan en primer lugar un circuito rectificador. Con el circuito rectificador se rectifica la tensión alterna de red sinusoidal, que al menos dentro de la Unión Europea presenta una tensión eficaz teórica de 230 voltios. Además, los circuitos de excitación de LED presentan uno o varios reguladores de tensión. Estos reguladores de tensión se hacen funcionar, mediante un modo de conexión apropiado, como reguladores de corriente o fuente de corriente constante para proporcionar la intensidad de corriente de alimentación para la alimentación del LED de la manera más precisa posible en el punto de trabajo. A este respecto, en los reguladores de tensión utilizados para la regulación cae una parte de la tensión alterna de red sinusoidal rectificada que se pone a disposición por el circuito rectificador y no cae en los LED para la alimentación de los LED. Esta tensión que cae en un regulador de tensión multiplicada por la corriente que circula a través del regulador de tensión representa en su mayor parte la pérdida de potencia de un circuito de excitación de LED de este tipo.

Por tanto, para minimizar la caída de tensión en los reguladores de tensión se utilizan, en circuitos de excitación de LED conocidos, convertidores de tensión que también se denominan convertidores CC/CC. Estos convertidores de tensión reducen en primer lugar la tensión alterna de red sinusoidal rectificada con el circuito rectificador, de modo que ésta cae casi completamente en los LED. Una tensión que cae casi completamente en los LED lleva entonces a una minimización de la caída de tensión en los reguladores de tensión.

Estos circuitos de excitación de LED representan un consumidor no lineal, ya que la corriente de entrada absorbida por el circuito de excitación no presenta la misma evolución de fase que la tensión alterna de red sinusoidal. Consumidores no lineales llevan a una carga de la red de tensión o de corriente general con una potencia reactiva. Esta potencia reactiva no puede utilizarse en el consumidor y carga solamente las redes de alimentación y las instalaciones de generación. Por tanto deben tomarse medidas, por ejemplo una compensación de la potencia reactiva, para no cargar la red de corriente general más de lo admisible. Para impulsar estas medidas ya han entrado en vigor diferentes normas que prescriben una compensación de potencia reactiva en determinadas zonas.

Por tanto se conoce conseguir una compensación de potencia reactiva en circuitos de excitación de LED mediante un circuito de corrección del factor de potencia que también se denomina con el término en inglés circuito PowerFactor-Correction (PFC) . Este circuito de corrección del factor de potencia determina la evolución de la tensión alterna de red sinusoidal rectificada y carga una capacidad con una corriente generada a partir de la tensión alterna de red sinusoidal rectificada. A este respecto, esta corriente se genera por el circuito de corrección del factor de potencia de tal modo que la corriente absorbida de la red de corriente general presenta la misma evolución temporal que la tensión alterna de red sinusoidal de la red de tensión o de corriente general. Es decir, la evolución de fase de la corriente absorbida corresponde a la evolución de fase de la tensión alterna de red sinusoidal. La capacidad cargada por el circuito de corrección del factor de potencia representa un acumulador de energía con cuya energía se ajusta el punto de trabajo de los LED de la manera descrita anteriormente, por ejemplo con un convertidor de tensión y reguladores de tensión. Es decir, el convertidor de tensión del circuito de excitación de LED se alimenta por ejemplo desde el lado de la entrada con la tensión de la capacidad cargada con el circuito de corrección del factor de potencia.

Sin embargo, los circuitos de excitación de LED de este tipo conocidos presentan el problema técnico de que si bien los convertidores de tensión reducen la pérdida de potencia en los reguladores de tensión, sin embargo presentan en sí un mal rendimiento y por tanto llevan a pérdidas de potencia altas en el circuito de excitación.

El documento US 2011/0080110 A1 muestra otro circuito de excitación de LED con una compensación de potencia reactiva mediante un circuito de corrección del factor de potencia. En este circuito de excitación de LED se utiliza un circuito de corrección del factor de potencia ajustable. Con un circuito de corrección del factor de potencia ajustable puede producirse por un lado la compensación de potencia reactiva mientras que a la vez puede ajustarse la tensión de salida del circuito de corrección del factor de potencia a tensiones diferentes.

Además, este circuito de excitación de LED presenta un regulador de corriente lineal en el que se minimiza la caída de tensión al hacer funcionar el regulador de corriente con una tensión de salida del circuito de corrección del factor de potencia que se ajusta mediante el circuito de corrección del factor de potencia ajustable de modo que cae la mínima tensión posible en el regulador de corriente lineal. También el documento US 2005/0002211 A1 muestra un circuito esencialmente igual con un circuito de corrección del factor de potencia.

Por tanto la invención se basa en el objetivo de encontrar un circuito de excitación que consiga una compensación de potencia reactiva así como una reducción de la pérdida de potencia en los reguladores de tensión y en el que adicionalmente se minimice la pérdida de potencia que aparece a través del mal rendimiento de los reguladores de tensión.

La invención soluciona este problema mediante un circuito de excitación para la alimentación de al menos un LED según la reivindicación 1 y un procedimiento para la alimentación de al menos un LED con un circuito de excitación según la reivindicación 6 así como un medio de iluminación según la reivindicación 11.

El circuito de excitación según la invención presenta, para la alimentación de al menos un LED, es decir de uno o varios LED, una entrada de excitación. Con la entrada de excitación se suministra al circuito de excitación una tensión alterna de red sinusoidal. Esta tensión alterna de red sinusoidal corresponde en particular a la tensión alterna de red sinusoidal de la red de corriente general o de la red de tensión general. La red de corriente general o la red de tensión general presenta en Europa una tensión eficaz teórica de la tensión alterna de red sinusoidal de 230 voltios, estando la tensión eficaz teórica sujeta a fluctuaciones de un intervalo de tolerancia predeterminado.

Además, el circuito de excitación presenta un circuito rectificador. Con el circuito... [Seguir leyendo]

1. Circuito de excitación para la alimentación de al menos un LED (17a a 17c) con las siguientes características:

a) una entrada (14) de excitación para el suministro de una tensión (18) alterna de red sinusoidal,

b) un circuito (26) rectificador para la rectificación de la tensión (18) alterna de red sinusoidal suministrada con la entrada (14) de excitación,

c) un circuito (36) de corrección del factor de potencia con un condensador (52) y con un medio (44) de carga controlable para la carga del condensador (52) con la tensión (35) alterna de red sinusoidal rectificada en el circuito (26) rectificador hasta una tensión (57) de condensador en función de un control (51) del medio (44) de carga y con un circuito (40) de regulación para la determinación de un valor real a partir de la tensión (57) de condensador y para la regulación del valor real determinado hasta un valor teórico mediante el control del medio (44) de carga, en el que d) el circuito (36) de corrección del factor de potencia presenta, para la determinación del valor real, una derivación

(60) de medición conectada entre el potencial (64) positivo del condensador (52) y una entrada (58) de medición del circuito (40) de regulación con una o varias resistencias (66, 67) conectadas en serie y/o en paralelo,

e) al menos un regulador (82) de corriente para la generación de una intensidad de corriente de salida de excitación regulada de una corriente (89) de salida de excitación a partir de la tensión (57) de condensador del condensador

(52) para la alimentación de los LED (17a a 17c) ,

f) un circuito (72) de influencia para una influencia del valor real determinado en función de una medida de influencia,

g) un medio (108) de medición para la determinación de una tensión (109) que cae en el regulador (82) de corriente,

h) un medio (112) de control para el ajuste de la medida de influencia de tal modo que se minimiza la tensión (109) determinada con el medio (108) de medición,

caracterizado por las siguientes características adicionales:

i) el circuito (72) de influencia está conectado entre un nodo (74) de la derivación (60) de medición y un potencial

(34) de referencia del circuito (10) de excitación y presenta, para la influencia del valor real determinado, un conmutador (78) para la variación de la intensidad de corriente de una corriente (80) entre el nodo (74) de la derivación (60) de medición y el potencial (34) de referencia.

2. Dispositivo según la reivindicación 1,

caracterizado porque el circuito (36) de corrección del factor de potencia está configurado para recibir, para la carga del condensador (52) , una corriente (55) con una evolución temporal que presente esencialmente la misma evolución temporal que la tensión (30) alterna de red sinusoidal rectificada.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque el circuito (10) de excitación presenta, para el aplanamiento de los picos de tensión y/o de corriente producidos mediante operaciones de conmutación del conmutador (78) del circuito (72) de influencia, un condensador (116) de aplanamiento conectado entre el potencial (64) positivo del condensador (52) y un nodo (118) del circuito (72) de influencia.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el medio (108) de medición corresponde a un convertidor analógico-digital y el medio (112) de control a un generador para la generación de una señal de salida modulada en ancho de pulso de un microcontrolador (98) y el microcontrolador (98) está configurado para generar un factor de duración de la señal de salida modulada en ancho de pulso correspondiente a la medida de influencia, dependiente de la tensión (109) medida con el convertidor analógico-digital.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el regulador (82) de corriente es un regulador (82) de corriente ajustable para el ajuste de la intensidad de corriente de salida de excitación regulada de la corriente (89) de salida de excitación generada por el regulador (82) de corriente y el circuito de excitación presenta una entrada (102) de atenuación para la variación del ajuste del regulador

(82) de corriente.

6. Procedimiento para la alimentación de al menos un LED (17a a 17c) con un circuito (10) de excitación con las siguientes etapas:

a) una etapa (120) de suministro, en la que al circuito (10) de excitación con una entrada (14) de excitación se le suministra una tensión (18) alterna de red sinusoidal,

b) una etapa (122) rectificadora, en la que se rectifica la tensión (18) alterna de red sinusoidal suministrada en la etapa (120) de suministro,

c) una etapa (124) de corrección del factor de potencia, en la que con un medio (44) de carga controlable se carga un condensador (52) con la tensión (35) alterna de red sinusoidal rectificada en la etapa (120) rectificadora hasta una tensión (57) de condensador en función de un control (51) del medio (44) de carga y en la que, con un circuito (40) de regulación, se determina un valor real a partir de la tensión (57) de condensador y el valor real determinado se regula hasta un valor teórico mediante el control del medio (44) de carga, determinándose el valor real en la etapa (124) de corrección del factor de potencia con una derivación (60) de medición conectada entre el potencial (64) positivo del condensador (52) y una entrada (58) de medición del circuito (40) de regulación, presentando la derivación (60) de medición una o varias resistencias (66, 67) conectadas en serie y/o en paralelo,

d) una etapa (130) de regulación de corriente, en la que con al menos un regulador (82) de corriente se genera una intensidad de corriente de salida de excitación de una corriente (89) de salida de excitación regulada a partir de la tensión (57) de condensador del condensador (52) para la alimentación de los LED (17a a 17c) ,

e) una etapa (136) de influencia, en la que con un circuito (72) de influencia se influye en el valor real determinado en función de una medida de influencia,

f) una etapa (132) de medición, en la que se determina una tensión (109) que cae en el regulador (82) de corriente,

g) una etapa (134) de control, en la que la medida de influencia se ajusta de tal modo que se minimiza la tensión (109) determinada en la etapa (132) de medición,

caracterizado porque h) en la etapa (136) de influencia se influye en el valor real determinado con un conmutador (78) del circuito (72) de influencia conectado entre un nodo (74) de la derivación (60) de medición y un potencial (34) de referencia del circuito (10) de excitación al variar con el conmutador (78) la intensidad de corriente de una corriente (80) entre el nodo de la derivación (74) de medición y el potencial (34) de referencia.

7. Procedimiento según la reivindicación 6,

caracterizado porque en la etapa (124) de corrección del factor de potencia se recibe, para la carga de la capacidad, una corriente (55) con una evolución temporal, por el circuito (36) de corrección del factor de potencia, que presenta esencialmente la misma evolución temporal que la tensión (35) alterna de red sinusoidal rectificada.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,

caracterizado por

una etapa de aplanamiento, en la que los picos de tensión y/o de corriente producidos mediante operaciones de conmutación del conmutador (78) en el circuito (72) de influencia se aplanan con un condensador (116) de aplanamiento conectado entre el potencial (64) positivo del condensador (52) y un nodo (118) de la derivación (72) de manipulación.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 8,

caracterizado porque la etapa (132) de medición se realiza con un convertidor analógico-digital y la etapa (134) de control con un generador para la generación de una señal de salida modulada en ancho de pulso de un microcontrolador (98) y el micro5 controlador (98) genera un factor de duración correspondiente a la medida de influencia de la señal de salida modulada en ancho de pulso en función de la tensión (109) medida con el convertidor analógico-digital.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 9,

caracterizado porque la etapa (130) de regulación de corriente presenta una etapa de ajuste en la que se ajusta la intensidad de corriente de salida de excitación regulada de la corriente (89) de salida de excitación generada con el regulador (82) de corriente, y se varía el ajuste del regulador (82) de corriente en una etapa de atenuación con una entrada (102) de ate

nuación del circuito (10) de excitación.

11. Medio (12) de iluminación con al menos un LED (17a a 17c) ,

caracterizado porque el medio (12) de iluminación presenta un circuito (10) de excitación según una de las reivindicaciones 1 a 5 y está configurado para alimentar a al menos un LED (17a a 17c) con el circuito (10) de excitación.