Iluminación con LED con comportamiento de temperatura de color de lámpara incandescente.

Dispositivo (100) de iluminación, que comprende:

un excitador (101) de LED 5 que puede generar corriente de LED atenuada;

un módulo (110; 300; 400; 500; 600) de LED de dos bornes, que tiene dos bornes (111, 112) de entradapara recibir una corriente de entrada (Iin) desde el excitador (101) de LED y que comprende:

un primer grupo (113) de LED que comprende al menos un primer tipo de LED para producir luz quetiene una primera temperatura de color;

un segundo grupo (114) de LED que comprende al menos un segundo tipo de LED para producir luz quetiene una segunda temperatura de color diferente de la primera temperatura de color;

en el que el módulo puede suministrar corrientes de LED a los grupos de LED, derivándose estascorrientes de LED de la corriente de entrada (Iin);

en el que el módulo de LED produce una salida de luz que tiene al menos una contribución de salida deluz desde el primer grupo (113) de LED y una desde el segundo grupo (114) de LED; y

en el que el módulo está diseñado para variar las corrientes de LED individuales en los grupos de LEDindividuales dependiendo de la magnitud promedio de la corriente de entrada recibida (Iin), de modo queel punto de color de la salida de luz del módulo varía en función de la magnitud de corriente de entrada,

caracterizado porque el módulo de LED comprende un circuito (115) de división electrónico que puedecontrolar una relación de las corrientes (I1, I2) de LED en dichos grupos (113, 114) de LED primero ysegundo en función del nivel de corriente de entrada recibido en la entrada del módulo de LED.

Iluminación con led con comportamiento de temperatura de color de lámpara incandescente.

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a un dispositivo de iluminación que comprende una pluralidad de LED como fuentes de luz y que tiene sólo dos bornes para recibir potencia, y más específicamente a un dispositivo de iluminación de LED que tiene un comportamiento de temperatura de color de lámpara incandescente cuando está atenuado. La invención se refiere además a un kit de piezas que comprende un dispositivo de iluminación de LED y un dispositivo de atenuación.

Antecedentes de la invención Una bombilla tradicional es un ejemplo de un dispositivo de iluminación que comprende una fuente de luz, es decir el filamento de lámpara, que tiene dos bornes para recibir potencia. Cuando se aplica una tensión a una bombilla de este tipo, fluye una corriente a través del filamento. La temperatura del filamento aumenta debido al calentamiento óhmico. El filamento genera luz, que tiene una temperatura de color relacionada con la temperatura del filamento, que puede considerarse que es un cuerpo negro. Normalmente, una lámpara tiene una intensidad nominal correspondiente a una potencia de lámpara nominal a tensión de lámpara nominal, por ejemplo 230V de CA en Europa, y correspondiente a un determinado color nominal de la luz emitida.

Desde hace muchas décadas, las personas han usado la luz de las lámparas incandescentes de diferentes potencias. La luz de una lámpara incandescente proporciona una sensación general de bienestar. Generalmente, cuanto menor es la potencia de la lámpara incandescente, menor es la temperatura de color de la luz emitida por la lámpara. A modo de característica, la percepción humana de la luz es “más cálida” cuando la temperatura de color es menor. Con la misma lámpara incandescente, cuanto menor es la potencia suministrada a la lámpara, lo que ocurre cuando se atenúa la lámpara, menor es la temperatura de color de la luz emitida.

Ya se sabe que es posible atenuar una lámpara, es decir reducir la salida de luz. Esto se realiza reduciendo la potencia de lámpara promedio reduciendo la tensión de lámpara promedio, por ejemplo mediante corte de fase. Como resultado, también se reduce la temperatura del filamento, y por consiguiente el color de la luz emitida cambia a una temperatura de color inferior. Por ejemplo, en una lámpara incandescente convencional con una intensidad nominal de 60 W, la temperatura de color es de aproximadamente 2700 K cuando se hace funcionar la lámpara a una salida de luz del 100% mientras que se reduce la temperatura de color hasta aproximadamente 1700 K cuando se atenúa la lámpara hasta una salida de luz del 4%. Como bien sabe un experto en la técnica, la temperatura de color sigue la línea de cuerpo negro tradicional en un diagrama de cromaticidad. Una temperatura de color inferior corresponde a una impresión más rojiza, y esto se asocia con una atmósfera más cálida, más acogedora y agradable.

Una tendencia relativamente reciente es sustituir las fuentes de luz incandescentes por dispositivos de iluminación basados en fuentes de luz de LED, en vista del hecho de que los LED son más eficientes para convertir la energía eléctrica en luz y tienen una vida útil más larga. Tal dispositivo de iluminación comprende, además de la (s) fuente (s) de luz de LED real (es) , un excitador que recibe la tensión de suministro de red prevista para hacer funcionar una lámpara incandescente y convierte la tensión de suministro de red de entrada en una corriente de LED de funcionamiento. Los LED están diseñados para proporcionar una salida de luz nominal cuando se hacen funcionar con una corriente constante que tiene una magnitud nominal. También puede atenuarse un LED. Esto puede realizarse reduciendo la magnitud de corriente, aunque esto normalmente da como resultado un cambio del color de la salida de luz. Para mantener la temperatura de color de la luz generada lo más constante posible, la atenuación de un LED se realiza normalmente mediante modulación por ancho de pulso, también indicado como atenuación de ciclo de trabajo, donde la corriente de LED se enciende y apaga a una frecuencia relativamente alta, donde la magnitud de corriente en los periodos de encendido es igual a la magnitud de diseño nominal, y donde la relación entre el periodo de conmutación y el tiempo de encendido determina la salida de luz.

Es deseable tener un dispositivo de iluminación que tenga uno o más LED como fuente de luz, en el que se simule el comportamiento de atenuación de la lámpara incandescente tradicional de modo que, con la atenuación, la temperatura de color de la luz de salida también siga un trayecto (preferiblemente próximo a la línea de cuerpo negro) desde un temperatura de color superior hasta una temperatura inferior.

Los dispositivos de iluminación que pueden soportar tal funcionalidad ya se han propuesto, por ejemplo, en el documento WO 2008/084771 o en el documento US-2006/0273331. Tales dispositivos de la técnica anterior comprenden al menos dos LED de colores diferentes entre sí, estando cada uno dotado de una fuente de corriente correspondiente, y un dispositivo de control inteligente, tal como un microprocesador, que controla las fuentes de corriente individuales para cambiar las salidas de luz relativas de los respectivos LED.

El documento WO 2008/084771 da a conocer un dispositivo emisor de luz que puede emitir luz a una temperatura de color arbitraria, y un método para excitar el dispositivo emisor de luz. El dispositivo emisor de luz comprende uno y otros dispositivos de diodo emisor de luz conectados en paralelo para tener polaridades inversas, y una unidad de suministro de potencia de corriente constante que puede realizar una inversión de polaridad. La temperatura de color del dispositivo de diodo emisor de luz se ajusta superior que la del otro dispositivo de diodo emisor de luz.

El dispositivo conocido por el documento US 2006/0273331 recibe una señal de tensión de entrada que lleva potencia y una señal de control. En el dispositivo, la señal de control se toma desde la señal de entrada y se transfiere al dispositivo de control inteligente, que controla las fuentes de corriente individuales basándose en los datos de control recibidos. Cambiando la relación entre las respectivas salidas de luz, se cambian las contribuciones relativas a la salida de luz global y por tanto se cambia el color global de la salida de luz global, según se percibe por un observador. Por tanto, tal dispositivo de iluminación requiere una señal de entrada de control separada.

En los dispositivos de iluminación de LED, puede obtenerse un comportamiento de la temperatura de color de la luz de LED que, en condiciones de atenuación, es similar al de una lámpara incandescente, pero hasta ahora sólo a costa de un control de corriente extenso, tal como se conoce por ejemplo por el documento DE10230105. La necesidad de añadir controles al dispositivo de iluminación de LED para el comportamiento de temperatura de color deseado aumenta el número de componentes, aumenta la complejidad del dispositivo de iluminación y aumenta los costes. Estos efectos no son deseables. En los documentos US 2008/224631 y WO 2007/093927 se describe la técnica anterior relevante adicional.

Sumario de la invención La presente invención pretende proporcionar un circuito de LED para tal dispositivo de iluminación de LED, y un dispositivo de iluminación de LED que comprende tal circuito de LED, en el que pueda omitirse un control inteligente y en el que pueda omitirse un sensor de retroalimentación.

Sería deseable proporcionar un dispositivo de iluminación de LED que tenga un comportamiento de temperatura de color, cuando está atenuado, que se asemeje o aproxime al comportamiento de temperatura de color de una lámpara incandescente, cuando está atenuada. También sería deseable proporcionar un dispositivo de iluminación de LED que tenga un comportamiento de temperatura de color de lámpara incandescente, cuando está atenuado, sin la necesidad de controles extensos.

Para tratar mejor uno o más de estos asuntos, en un aspecto de la invención se proporciona un dispositivo de iluminación de LED, que comprende un excitador de LED que puede generar corriente de LED atenuada, y un módulo de LED de dos bornes, que tiene dos bornes de entrada para recibir una corriente de entrada desde el excitador de LED. El módulo de LED comprende un primer grupo de LED que comprende al menos un primer tipo de LED para producir luz que tiene una primera temperatura de color, y un segundo grupo de LED que comprende al menos un segundo tipo de LED para producir luz que tiene una segunda temperatura de color diferente... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (100) de iluminación, que comprende:

un excitador (101) de LED que puede generar corriente de LED atenuada;

un módulo (110; 300; 400; 500; 600) de LED de dos bornes, que tiene dos bornes (111, 112) de entrada para recibir una corriente de entrada (Iin) desde el excitador (101) de LED y que comprende:

un primer grupo (113) de LED que comprende al menos un primer tipo de LED para producir luz que tiene una primera temperatura de color;

un segundo grupo (114) de LED que comprende al menos un segundo tipo de LED para producir luz que tiene una segunda temperatura de color diferente de la primera temperatura de color;

en el que el módulo puede suministrar corrientes de LED a los grupos de LED, derivándose estas corrientes de LED de la corriente de entrada (Iin) ;

en el que el módulo de LED produce una salida de luz que tiene al menos una contribución de salida de luz desde el primer grupo (113) de LED y una desde el segundo grupo (114) de LED; y

en el que el módulo está diseñado para variar las corrientes de LED individuales en los grupos de LED individuales dependiendo de la magnitud promedio de la corriente de entrada recibida (Iin) , de modo que el punto de color de la salida de luz del módulo varía en función de la magnitud de corriente de entrada,

caracterizado porque el módulo de LED comprende un circuito (115) de división electrónico que puede controlar una relación de las corrientes (I1, I2) de LED en dichos grupos (113, 114) de LED primero y segundo en función del nivel de corriente de entrada recibido en la entrada del módulo de LED.

2. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que el módulo de LED está diseñado para variar las corrientes de LED individuales en los grupos de LED individuales de modo que el punto de color de la salida de luz del módulo con la atenuación sigue una curva de cuerpo negro.

3. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que el módulo de LED está diseñado para variar las corrientes de LED individuales en los grupos de LED individuales de modo que el comportamiento de color de la salida de luz del módulo con la atenuación se asemeja al comportamiento de color de una lámpara incandescente.

4. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de iluminación está configurado para producir luz con una temperatura de color CT a una corriente promedio de x%, CT (x%) , suministrada a los bornes siguiendo la relación:

5. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que primer grupo de LED tiene una primera salida de flujo luminoso variable en función de la temperatura de unión del primer tipo de LED, y el segundo grupo de LED tiene una segunda salida de flujo luminoso variable en función de la temperatura de unión del segundo tipo de LED, y en el que, a temperaturas de unión variables, varía la relación de la primera salida de flujo luminoso con respecto a la segunda salida de flujo luminoso;

y en el que la primera temperatura de color es inferior a la segunda temperatura de color, mientras que, a temperaturas de unión decrecientes, aumenta la relación de la primera salida de flujo luminoso con respecto a la segunda salida de flujo luminoso, y viceversa.

6. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que un gradiente de la primera salida de flujo luminoso en función de la temperatura de unión del primer tipo de LED difiere de un gradiente de la segunda salida de flujo luminoso en función de la temperatura de unión del segundo tipo de LED; y

en el que la primera temperatura de color es inferior a la segunda temperatura de color, mientras que el valor absoluto del gradiente de la primera salida de flujo luminoso en función de la temperatura del primer tipo de LED es superior al gradiente de la segunda salida de flujo luminoso en función de la temperatura del segundo tipo de LED.

7. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que una resistencia térmica con respecto al ambiente del primer grupo de LED difiere de la resistencia térmica con respecto al ambiente del segundo grupo de LED;

y en el que la primera temperatura de color es inferior a la segunda temperatura de color, mientras que la resistencia térmica con respecto al ambiente del primer grupo de LED es superior a la resistencia térmica con respecto al ambiente del segundo grupo de LED.

8. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que el primer grupo de LED tiene una primera resistencia eléctrica dinámica, y el segundo grupo de LED tiene una segunda resistencia eléctrica dinámica.

9. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que uno del primer grupo de LED y el segundo grupo de LED está conectado en serie con un resistor, y en el que esta disposición en serie está conectada en paralelo al otro del primer grupo de LED y el segundo grupo de LED, y en el que esta disposición en paralelo está conectada entre los dos bornes (111, 112) de entrada del módulo de LED;

y en el que el resistor es un resistor de tipo de coeficiente de temperatura negativo, NTC.

10. Dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer tipo de LED es un LED de tipo AlInGaP, y/o en el que el segundo tipo de LED es un LED de tipo InGaN.

11. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que el circuito de división electrónico puede suministrar a los dos grupos de LED corriente constante y controlar las corrientes (I1, I2) de LED de modo que se aplican las siguientes fórmulas:

indicando Iin la magnitud de corriente de entrada,

indicando I1 la magnitud de corriente en el primer grupo de LED,

indicando I2 la magnitud de corriente en el segundo grupo de LED;

en el que hay al menos un intervalo de magnitudes de corriente de entrada en el que dp/d (Iin) siempre es positivo y dq/d (Iin) siempre es negativo.

12. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 11, en el que el módulo de LED comprende:

un elemento (320) de regulación de corriente dispuesto en serie con uno de dichos grupos de LED, acoplándose esta disposición en serie en paralelo a otro de dichos grupos de LED;

un elemento (350) de detección de corriente dispuesto para detectar la corriente de entrada recibida en los bornes de entrada del módulo de LED;

y un excitador (310) de regulador que recibe una señal de salida de detección desde el elemento de detección y excita el elemento de regulación de corriente basándose en esta señal de salida de detección.

13. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que el circuito (515) de división electrónico comprende un conmutador (501) controlable para dividir temporalmente la corriente de entrada (Iin) recibida entre los dos grupos de LED;

un dispositivo (520) de control para controlar el conmutador (501) a un periodo de conmutación T de modo que la corriente de entrada se pasa al primer grupo de LED durante una primera duración de tiempo t1 y la corriente de entrada se pasa al segundo grupo de LED durante una segunda duración de tiempo t2, con t1+t2=T;

un elemento (116) de detección de corriente dispuesto para detectar la corriente de entrada recibida en los bornes de entrada del módulo de LED;

acoplándose el dispositivo de control para recibir una señal de salida de detección desde el elemento de detección y estando diseñado para variar la relación t1/t2 de la conmutación del conmutador basándose en dicha señal de salida de detección, de modo que hay al menos un intervalo de magnitudes de corriente de entrada en el que dt1 (Iin) siempre es positivo y dt2 (Iin) siempre es negativo.

14. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que al segundo grupo de LED (114) le suministra

un convertidor (601) de corriente que tiene sus bornes de entrada conectados en paralelo al primer grupo

de LED (113) ;

en el que el convertidor de corriente comprende un circuito (620) de control que recibe una señal de salida

5 de detección desde un elemento (116) de detección de corriente que detecta la corriente de entrada del

módulo de LED;

y en el que este circuito (620) de control está diseñado para controlar el convertidor (601) de corriente

basándose en la señal de salida de detección recibida desde el elemento (116) de detección de corriente.

10

15. Dispositivo de iluminación según la reivindicación 1, en el que al primer grupo de LED (113) le suministra un

primer convertidor (730) de corriente y al segundo grupo de LED (114) le suministra un segundo convertidor

(740) de corriente, y

15 en el que estos dos convertidores de corriente tienen sus bornes de entrada conectados en serie;

en el que el módulo de LED comprende un circuito (720) de control que recibe una señal de salida de

detección desde un elemento (116) de detección de corriente que detecta la corriente de entrada del

módulo de LED;

20

y en el que este circuito (720) de control está diseñado para controlar los convertidores (730, 740) de

corriente basándose en la señal de salida de detección recibida desde el elemento (116) de detección de

corriente.