Control de LEDs.

Método para controlar al menos un componente (15) emisor de luz,

tal como un diodo emisor de luz (LED), que tiene una tensión (Vf(max)) y una corriente (If(max)) operativas máximas a las cuales el componente puede activarse con seguriadad, cuyo método comprende:

- aplicar una tensión de suministro al componente (15) que sea al menos igual a una tensión mínima para activar el componente (15),

- conectar y desconectar selectivamente el componente (15);- al menos uno de

• medir la corriente a través del componente (15) y generar una señal de corriente, y

• medir la tensión a través del componente (15) y generar una señal de tensión; y

- generar una señal de control sobre la base de al menos una de las señal de corriente y la señal de tensión con el fin de conectar y desconectar el componente (15) de acuerdo con ella, caracterizado por:

- aplicar al componente (15) una tensión mayor que la tensión operativa máxima Vf(max);

- generar una indicación de potencia usando tanto la señal de corriente como la señal de tensión; y

- proporcionar la señal de control con la forma de la indicación de potencia, y

- conmutar el componente sobre la base de la indicación de potencia.

Control de LEDs La presente invención se refiere a un metodo para controlar un componente emisor de luz, tal como un LED, que tiene, por un lado, una tensión activa minima y, por otro lado, una tensión y corriente operativas maximas.

Una senal de control para unos medios de conmutación se genera usualmente, o se deduce sobre la base de una senal de corriente medida. La tensión de suministro o control de un diodo, o de una serie de diodos, no se tiene aqui en cuenta en su totalidad. Esta tensión debe estar preferiblemente en todo momento dentro de un rango determinado con precisión de tensiones minimas con el fin de permitir la activación del componente, y una tensión maxima, tambien conocida como la tensión directa, y la corriente correspondiente, que no puede superarse para no provocar danos al componente. Los componentes tienen tambien ademas una combinación de una corriente maxima y una tensión maxima a las cuales aun puede tolerarse la generación de calor.

Las publicaciones US-2004/066.143 y "Consideraciones de Diseno Electrico para LEDs SuperFlux" (2002-09, Lumileds Lighting, San Jose, CA, USA, XP002453166) describen posibilidades de LEDs y estas se reconocen en el presente documento como tecnica anterior.

Particularmente en aplicaciones en las que una serie de componentes emisores de luz estan conectados en serie entre ellos, las tensiones minima y maxima que se han de aplicar sobre ellos deben aumentarse un numero de veces igual al numero de componentes de la conexión en serie. Ademas, los componentes emisores de luz muestran a menudo una fluctuación, dependiendo de la temperatura, etc., en la tensión directa minima y maxima que permite que esta entre o permanezca en operación sin danos como resultado de la generación de calor. La tensión sobre un componente puede, por ejemplo, llegar a ser mas alta para que sea capaz de hacerlo operativo cuando aumenta la temperatura de este diodo, particularmente durante su operación.

Particularmente cuando una serie de componentes emisores de luz estan conectados en serie, la tensión total sobre tal conexión en serie de componentes puede mostrar grandes fluctuaciones, parcialmente dependiendo de la temperatura. Para compensar esta situación, es usual en la tecnica emplear amplificadores para ajustar la tensión 25 de suministro o control de (la serie de) componentes emisores de luz a sus condiciones operativas, y normalmente se hace uso para este fin de amplificadores lineales, amplificadores reforzadores, amplificadores en oposición o combinaciones de los mismos. Una tensión de 150 V puede ser particularmente necesaria en, por ejemplo, una conexión en serie de 35 LEDs. Las fluctuaciones pueden variar hasta tanto como 20 V en la tensión que se ha de aplicar sobre la conexión en serie. Esta tensión debe modificarse segun las condiciones, en particular la temperatura de los componentes emisores de luz, y otras propiedades de los mismos.

La presente invención tiene por objeto obviar o al menos aliviar los problemas antes mencionados de la tecnica conocida. Para es fin de proporciona un metodo y un control que se distinguen de los controles conocidos por las combinaciones de propiedades y medidas definidas en las reivindicaciones independientes.

Los medios de conmutación se controlan asi sobre la base de una potencia que es momentanea y esta sujeta a unas condiciones, sin tener que aplicar amplificaciones complejas en combinación con el suministro de potencia. Esto impide que la tensión tenga que controlarse por separado, en particular la tensión directa, si tiene lugar una conmutación sobre la base de la corriente. Esto proporciona un alto grado de libertad en el diseno, y aqui se puede aplicar una tensión sobre la (serie de) componentes emisores de luz que puede ser notablemente mas alta que la tensión directa usual, sin tener en cuenta variaciones de tensión inducidas por diferencia de temperatura. La elección de la tensión de suministro para la (serie de) componentes puede ser asi alto y constante, sin que se requieran amplificadores dificiles y complejos para ajustar las tensión que se han de aplicar a los componentes emisores de luz individuales. La invención se basa asi en el entendimiento de que el comportamiento de conmutación de los medios de conmutación entrana la posibilidad de hacer que la tensión de suministro sea tan alta que no resulten necesarios ajustes para ninguna fluctuación, dependiente de la temperatura u otras influencias, en 45 los modos operativos minimo y maximo del componente.

Ademas mediante la conmutación sobre la base de la potencia y no sólo sobre la base de la corriente a traves de los componentes emisores de luz, pueden generarse ajustes de luz predeterminados y mantenerlos estables de una manera sencilla.

Un ejemplo usual de conmutación del conmutador puede basarse, por ejemplo, en modulación de ancho de impulso 50 como senal de control para el conmutador.

Se observa que, para fines de control, en tal caso no sólo se hace uso de la tensión en el LED, sino tambien de la corriente a traves del LED. La tensión del LED muestra variaciones de temperatura que puede haber sido causadas,

o que son causadas, por cambios en el consumo de potencia RMS del LED, o por un cambio en la temperatura ambiente u otras influencias.

Se asume aqui, a modo de ejemplo, que el LED se suministra con su corriente maxima permitida, que se asumen en este ejemplo que igual a 1A, y con una tensión permitida maxima Vf del LED de, por ejemplo, 3V. Esto significa un

consumo de potencia de 3W. Debido a que el LED se calienta cada vez mas, su Vf sube. Dado que la corriente se mantiene constante en la mayor parte de excitadores, el consumo de potencia subira si Vf aumenta a 3, 5V por la influencia de un aumento de temperatura. Esto da como resultado un consumo de potencia de 3, 5W. Lo mismo aplica a la inversa. Si la Vf se mantiene constante aumentara la corriente, y tambien asi el consumo de potencia.

Por tanto, el LED se arrastra gradualmente hasta un punto en el que el consumo de potencia del LED es igual a la capacidad de enfriamiento que se corresponde con una diferencia de temperatura entre el LED y su entorno. Esto es posible porque la Vf sube mas lentamente que el aumento de la diferencia de temperatura.

Este es el caso en el que (LED/entorno)

en el que m es la masa del LED y MTC es el coeficiente de temperatura de masa, y .T es la diferencia de temperatura entre el LED y su entorno. Este es el caso en el que:

Vf/ (diferencia de temperatura LED/entorno) < 1

Conmutando ahora el LED de una manera acorde con la invención, por ejemplo, con una senal de control modulada en anchura de impulso dependiendo de Vf*ILED (=Prms) , el LED se puede mantener a una temperatura constante.

El LED se conmuta inicialmente con un valor de inicio. Aqui se mantienen los valores Vf=3V e iled = 1A. En estos valores se da el caso de que la potencia es igual a Prms = 3W. El LED se calienta durante la operación y Vf se eleva hasta 3, 5V. Irms debe ahora mantener un valor de Irms = 1 A por medio de modulación de anchura de impulso de los medios de conmutador (por ejemplo, FET 17 en la realización ejemplar que se describe a continuación) . A Vf = 3, 5V resulta un ciclo de trabajo de 3V/3, 5V = 0, 857%. Irms llega entonces a 0, 857A, dando como resultado un Prms de 3, 5V * 0, 857A = 3, 0W. Aqui se hace uso de una tensión de suministro que es la misma que la Vf del LED. En realidad este no es el caso y Vf siempre seguira a Irms. Irms cambia debido a la temperatura o a la tensión de suministro.

Por tanto, es posible en la presente invención suministrar al LED una tensión de casi 3 veces la Vf maxima permisible. Este es el caso porque las dinamicas del control se hacen tan grandes debido al control sobre la base de potencia en vez de sólo sobre la base de corriente o tensión.

Si cambia la tensión de suministro, en particular si sube, aumentara la corriente a traves del LED.

Se conoce por el documento US2004/066.143 un circuito en el que la Vrms del LED se mantiene constante. Por tanto, no es la Prms la que se mantiene constante (parrafo 0059: Sin embargo, dado que la relación de trabajo de la corriente suministrada se reduce como se describió anteriormente, la potencia consumida (Prms) por la unidad 30 de fuente luminosa puede mantenerse aproximadamente constante) , sino la Vrms. Controlando sólo sobre la base de tensiones entre 13 y 18V - segun se describe en el documento US-2004/066.143 - es sólo posible, por tanto, el control en una porción pequena con respecto al rango de control proporcionados por la invención. En consecuencia, el control no tiene lugar aqui sobre la base de la potencia, sino de la tensión. La potencia se controla sobre la base de... [Seguir leyendo]

1. Metodo para controlar al menos un componente (15) emisor de luz, tal como un diodo emisor de luz (LED) , que tiene una tensión (Vf (max) ) y una corriente (If (max) ) operativas maximas a las cuales el componente puede activarse con seguridad, cuyo metodo comprende:

− aplicar una tensión de suministro al componente (15) que sea al menos igual a una tensión minima para activar el componente (15) º

− conectar y desconectar selectivamente el componente (15) º

− al menos uno de * medir la corriente a traves del componente (15) y generar una senal de corriente, y 10 * medir la tensión a traves del componente (15) y generar una senal de tensiónº y − generar una senal de control sobre la base de al menos una de la senal de corriente y la senal de tensión con el fin de conectar y desconectar el componente (15) de acuerdo con ella, caracterizado por: − aplicar al componente (15) una tensión mayor que la tensión operativa maxima Vf (max) º − generar una indicación de potencia usando tanto la senal de corriente como la senal de tensiónº y

− proporcionar la senal de control con la forma de la indicación de potencia, y − conmutar el componente sobre la base de la indicación de potencia.

2. Metodo segun la reivindicación 1, en el que la conexión y desconexión del componente (15) comprende: generar la senal de control de tal modo que la suma de potencia suministrada intermitentemente al componente (15) en el modo conectado sea a lo sumo igual al producto de Vf (max) * If (max) .

3. Metodo segun la reivindicación 1 o 2, en el que la conexión y desconexión del componente (15) comprende: generar la senal de control de tal modo que una temperatura del componente (15) resultante de la generación de calor sea a lo sumo igual a un valor umbral por encima del cual existe peligro de danos al componente (15) .

4. Control de al menos un componente (15) emisor de luz, tal como un diodo emisor de luz (LED) , que tiene una tensión (Vf (max) ) y corriente (If (max) ) operativas maximas a las cuales puede activarse con seguridad el 25 componente (15) , comprendiendo: − una fuente de alimentación para el componente (15) º

− medios de conmutación (16) para activar el componente (15) emisor de luz a una frecuenciaº − al menos uno de * un circuito de medición para medir al menos la corriente a traves del componente (15) y proporcionar una 30 senal de corriente al circuito de control, y

* un circuito de medición para medir al menos la tensión en el componente (15) con el fin de proporcionar una senal de tensión al circuito de control,

− un circuito de conversión (11, 12, 13) conectado a los medios de conmutación (16) para proporcionar a los medios de conmutación una senal de control de frecuencia de conmutación correspondiente a al menos 35 una de la senal de corriente y de senal de tensión,

caracterizado porque la fuente de potencia suministra una tensión mayor que la tensión operativa maxima Vf (max) al componente (15) , en donde el circuito de conversión comprende un generador (4) para generar una indicación de potencia usando tanto la senal de corriente como la senal de tensión con el fin de proporcionar la indicación de potencia al circuito de conversión (11, 12, 13) para proporcionar la senal de control a los medios de conmutación sobre la base de la indicación de potencia.

5. Control segun la reivindicación 4, en el que una potencia suministrada al componente (15) es a lo sumo igual al producto de Vf (max) * If (max) .

6. Control segun la reivindicación 4 o 5, que comprende una fuente de potencia que se ha de conectar al 45 componente (15) emisor de luz y que tiene un valor de tensión mayor que una tensión nominal requerida para activar

el componente (15) emisor de luz. 6

7. Control segun la reivindicación 6, en el que la fuente de potencia se conecta durante el uso a al menos dos componentes (15) emisores de luz y tiene un valor de tensión que es tantas veces la tensión nominal de cada uno de los componentes (15) emisores de luz como el numero de ellas.

8. Control segun al menos una de las reivindicaciones anteriores 4-7, en el que al menos uno del circuito de control,

los circuitos de medición, el multiplicador (4) y el circuito de conversión (11, 12, 13) esta conectado, o puede conectarse, a una fuente de potencia con el fin de proporcionar una potencia activa a los componentes (15) emisores de luz y al control.

9. Control segun al menos una de las reivindicaciones anteriores 4-8, en el que el circuito de conversión comprende una entrada (14) para la introducción de una senal de sincronización.

10. Control segun al menos una de las reivindicaciones anteriores 4-9, que se ha fabricado en un chip con componentes externos, tales como una bobina.

11. Control segun al menos una de las reivindicaciones anteriores 4-10, el que el circuito de conversión comprende un circuito (11) para modulación por anchura de impulso (PWM) .

12. Control segun al menos una de las reivindicaciones anteriores 4-11, en el que las senales de control que se han 15 de generar por el circuito de conversión (11, 12, 13) son pulsadas con una forma de impulso arbitraria.

13. Control segun al menos una de las reivindicaciones anteriores 4-12, en el que se proporcionan unos medios de determinación con el fin de determinar la relación entre la tensión activa en el al menos un diodo emisor de luz y la tensión de una resistencia en derivación (18) , y para introducir esta relación dentro del circuito de conversión (11, 12, 13) .