Regulador de corriente.

Un regulador de corriente que comprende un circuito regulador de corriente para proporcionar una corriente regulada a partir de un voltaje de entrada,

el circuito regulador de corriente que comprende:

un circuito controlador que comprende un resistor (R1) y un transistor (T1); y

un circuito regulador de voltaje (VRC1) operable para proporcionar voltaje regulado a dicho circuito controlador, caracterizado porque dicho circuito regulador de voltaje comprende una pluralidad de diodos Zener (Z11, Z12, ... Z1n) conectados en paralelo, cada diodo Zener que tiene un voltaje Zener de menos de 5.5 V y en donde los diodos Zener se seleccionan de manera que existe una variación de entre 0.1 V y 0.3 V entre los voltajes Zener de los diodos Zener comprendidos en la pluralidad de diodos Zener.

Regulador de corriente

5 La presente invención se refiere a un dispositivo de regulación de corriente. En particular, la presente invención se

refiere a un regu lador de corriente adecuado para suministrar una corriente de control a dispositivos ta les como diodos

emisores de luz (LEO) , y otros dispositivos que son sensibles a fluctuaciones de corriente

El costo reducido y la mejora continua en el desempeño de los LEO ha llevado a su aplicación aumentada en los últimos

10 años Estos son ampliamente empleados, por ejemplo , como elementos de iluminación en aplicaciones de

retroiluminación, tal como dentro de la retroiluminación de pantallas de cristal liquido (LeO) . Las retroiluminaciones de

este tipo se usan para proporcionar iluminación uniforme y constante de un arreglo de elementos LCo que arman la

pantalla. Los LEO se emplean comúnmente también en otras aplicaciones tales como dentro de ensambles de

iluminación, pantallas e indicadores de estado en un variedad de equipos y instalaciones. Dentro de todas estas

15 aplicaciones, los LEO se arreglan típicamente en cadenas conectadas en serie y se proporcionan con una corriente

sustancialmente constante, mediante un circuito controlador de corriente constante Tales circu itos controladores por lo

tanto incluyen un medio de regu lación de corriente.

Se conoce bien que las variaciones en la corriente de control suministrada a un LEO, o una cadena de LEO, que forman

20 parte de un sistema de iluminación, puede afectar adversamente el desempeño del sistema. Por ejemplo, en

aplicaciones de iluminación y señalización grandes, la incertidumbre en la corriente de control puede llevar a una

incertidumbre correspondiente en el consumo de energía. Tales incertidumbres no son generalmente bienvenidas en el

contexto de una tecnología de iluminación comercializada sobre la base de la conservación de la energia. De la misma

manera, las variaciones en la corriente, en ciertas aplicaciones pueden requerir, por ejemplo, una mezcla de colores

25 Rojo-Verde-Azu l (RGB) , lo que resu lta en variaciones en las propiedades cromáticas de una plataforma iluminada, tal

como un anuncio. Además, el tiempo de vida útil de un LEO, o una cadena de LEO conectada en serie se relaciona con

la temperatura de unión del/de cada LEO , que a su vez se relaciona parcialmente con la corriente que fluye a través

del/cada LEO. Por lo tanto, el control preciso de la corriente del LEO puede resultar en mejoras en la previsibilidad del

tiempo de vida del LEO. Se conoce además pueden ocurrir que las variaciones en la corriente suministrada por un

3 O controlador de LEO como resultado de las variaciones en las propiedades de los componentes debido ya sea a

variaciones de fabricación, o como resultado de variaciones en la temperatura. Otros requerim ientos de desempeño

para los controladores de LEO para sistemas de iluminación, se refieren a la fiabilidad de un controlador. Típicamente,

esto se expresa a través del uso de una medida referenciada como tiempo medio entre fa llas (MTBF) . Para un

ensamble electrónico dado, que usa componentes bien establecidos, esta medida puede calcularse fácilmente, siempre

35 y cuando las tensiones térmicas y eléctricas colocadas en cada componente durante el funcionamiento sean conocidas

Debido a la mezcla de componentes típicamente usados en los llamados controladores de modo de conmutación de

LEO convencionales, que incluyen la conmutación de transistores de efecto de campo semiconductores de óxido

metálico (MOSFETs) y capacitares electrolíticos, ambos conocidos por tener limitaciones en términos de fiabilidad a

largo plazo, las limitaciones correspondientes están presentes en los MTBF de tales controladores. Por el contrario, los

40 controladores que usan medios lineales de regulación de corriente, en lugar de medios de modo de conmutación,

típicamente sufren de las variaciones de corriente, referenciadas anteriormente.

Es por lo tanto altamente deseable que a un LEO o una cadena de LEO se le suministre una corriente de control

sustancialmente constante. Es particu larmente deseable que una corriente de control sustancialmente constante se

45 produzca a través del uso de ensambles electrónicos de alto MTBF, que usa componentes de alta fiabil idad ta les como

transistores bipolares y que evitan o al menos limitan la necesidad de capacitores electrolíticos. En el caso de los

medios de modo de conmutación de LEO, en donde la función de regu lación de corriente se proporciona por una forma

de onda de voltaje de conmutación que ca rga y descarga sucesivamente un elemento de circuito tal como un inductor,

con tal descarga que tiene lugar a través de una cadena de LEO, puede producirse una corriente sustancialmente

50 constante dentro de la cadena de LEO. La corriente entregada a la cadena de LEO por ta l controlador de modo

conmutación depende de un número de factores, que incluyen la proporción de tiempo al que el voltaje de conmutación

está en el estado 'ENCENDIDO', durante el cual se entrega la carga a la cadena de LEO (esta proporción es referida

como el ciclo de trabajo de la forma de onda de conmutación) . Este proceso de conmutación , sin embargo, conduce a la

generación de una forma de onda de interferencia electromecánica (EMI) que necesita el uso de estructuras de filtro de

55 EMI, que a su vez usan capacitores electrolíticos. Desde la perspectiva de tratar de maximizar el MTBF de un

controlador, puede ser ventajoso construir un controlador de corriente constante de LEO, basado en un circuito de

regu lación de corriente que no usa ningún elemento de modo de conmutación, siempre que pueda mantenerse la

exactitud de la corriente, que incluye la constancia de la corriente sobre la temperatura. La presente invención se

relaciona con el objetivo general de proporcionar una corriente regu lada a partir de un voltaje de entrada para

60 proporcionar una corriente de control sustancialmente constante o estable para suministrar a los dispositivos de

iluminación tal como LEO, u otros dispositivos que se ven afectados adversamente por, o son sensibles a, las

fluctuaciones de corriente. Las modalidades preferidas de la presente invención tratan de lograr este objetivo

preferentemente sin el uso de circuitería de modo de conmutación dentro del regulador de corriente, tend iendo de esta

manera a aumentar la fiabil idad a largo plazo del regulador, así como a reducir o eliminar la necesidad de capacitores

electrolíticos en un controlador de LEO basado en el regulador, aumentando de esta manera además, la fiabilidad a largo plazo del controlador de LEO

Son conocidos los circuitos o dispositivos reguladores de corriente que persiguen proporcionar una corriente a un LEO o cadena de LEO regulada, o sustancialmente constante, con respecto un voltaje de alimentación. Los llamados "reguladores de corriente constante" pueden comercializarse en ya sea topologias de dos tenninales o de tres terminales_ La Figura 1a ilustra el caso de un regulador de dos terminales, mientras que la Figura 1b muestra un regulador de corriente de tres terminales Sin embargo, incluso con el uso de un dispositivo regulador de corriente, las variaciones en la corriente de control suministrada a una cadena de LEO pueden surgir por un número de razones. La dispersión de fabricación-es decir las variaciones en la tolerancia de fabricación de la corriente que detennina los elementos de circuito -es una de las principales causas del surgimiento de las variaciones en el control de LEO/corriente de alimentación. Las variaciones surgen también debido al "coeficiente de temperatura" del circuito regulador de corriente -en otras palabras la dependencia del desempeño del regulador con respecto un ambiente o temperatura de unión.

Como será evidente de la discusión siguiente con relación a los reguladores de corriente constante previamente considerados, hay un número de inconvenientes asociados con la técnica anterior

La Figura 2 muestra una esquema de un regulador de corriente de tres terminales tipico usado para propósitos de controlar una cadena de LEO (también citada enUS2010f0277091 -Brieda y otros) . El mínimo 'voltaje de caída' a través de un regulador de corriente de acuerdo con el diseño mostrado en la Figura 2 es aproximadamente 1.3 V -esto es igual a dos caídas de voltaje base-emisor (vbe) (a través de los transistores Q1 y Q2) . Una de estas 'caídas de vbe' específicamente la que es a través de la unión base-emisor de Q1 -ocurre a través de R1 , que resulta en una corriente a través de R1 de vbe1fR1 Asumiendo que Q2 es una corriente base despreciable,... [Seguir leyendo]

1. Un regulador de corrienle que comprende un circuilo regulador de corriente para proporcionar una corrienle regulada a partir de un voltaje de entrada, el circuito regulador de corriente que comprende:

un circuito controlador que comprende un resistor (Rl) y un transistor (T1) ; Y un circuito regulador de voltaje (VRC1) operable para proporcionar voltaje regulado a dicho circuito controlador, caracterizado porque dicho circuito regulador de voltaje comprende una pluralidad de diodos lener (l1 1, l h, ... l1 n) conectados en paralelo, cada diodo lener que tiene un voltaje lener de menos de 5.5 Vy en donde los diodos lener se seleccionan de manera que existe una variación de entre

0.1 V Y 0.3 V entre los voltajes lener de los dicx:los lener comprendidos en la pluralidad de diodos lener

2. Un regulador de corriente como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde dicho circuito regulador de corriente (Cl) d forma un primer circuito regulador de corriente, y en donde dicho primer circuito regulador de 15 corriente se acopla de manera cruzada a un segundo circuito regulador de corriente (C2) .

3. Un regulador de corriente como se reivindicó en la reivindicación 2, en donde dicho segundo circuito regulador de corriente (C2) comprende·

un segundo circuito controlador que comprende un resistor (R2) y un transistor (T2) ; y un segundo circuito regulador de voltaje (VRC2) operable para proporcionar un voltaje de referencia estabilizado a dicho segundo circuito controlador, en donde dicho segundo circuito regulador de voltaje comprende una pluralidad de diodos lener (Z21, l22, ... Z2n) conectados en paralelo cada dicx:lo lener que tiene un voltaje lener de menos de 5.5 V yen donde los diodos lener se seleccionan de manera que existe una variación de entre 0.1 V Y 0.3 V entre los voltajes Zener de los diodos Zener comprendidos en la pluralidad de diodos Zener

4. Un regulador de corriente como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde dicho regulador de corriente forma un primer circuito regulador de corriente, y en donde dicho primer circuito regulador de corriente (Cl) se conecta a un circuito sumador resistivo (RSC) .

5. Un regulador de corriente como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el regulador de corriente comprende un circuito de dos terminales.

6. Un regulador de corriente como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los diodos Zener del/de cada circuito regulador de voltaje comprenden diodos Zener de silicio

7. Un regulador de corriente como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciOfles anteriores, en donde los diodos Zener del/de cada circuito regulador de voltaje exhiben un voltaje Zener de entre 2.0 V Y 3.0 V

8. Un regulador de corriente como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el circuito es operable para proporcionar una corriente regulada programada de entre 25 mA a 220 mA

9. Un regulador de corriente como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el

voltaje Zener de los diodos Zener comprendido en el circuito regulador de voltaje del/de cada circuito regulador de corriente se seleccionan de manera que:

Iz, opt

donde IZ, opt es la corriente a la que la tasa de cambio del voltaje Zener con la temperatura es sustancialmente igual a la tasa de cambio del voltaje base--emisor vbe del transistor del circuito regulador de corriente, N es un número entero de diodos Zener pOI" circuito regulador de voltaje e 1_ es una corriente del regulador de corriente a la que el coeficiente de temperatura es sustancialmente cero.

10. Un regulador de corriente, como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el transistor del/de cada circuito controlador comprende un transistor bipolar de silicio

11. Un regulador de corriente como se reivindicó en la reivindicación 10, en donde el transistor bipolar de silicio es del tipo NPN o PNP

12. Un regulador de corriente como se reivindicó en la reivindicación 11 , usando depende de la reivindicación 3, en donde el transistor del primer o segundo circuito regulador de corriente es del tipo PNP mientras que el

transistor de otro circuito regulador de corriente es del tipo NPN de manera que los transistores forman un par complementario 13. Un regulador de corriente como se reivindicó en la reivindicación 3 o en cualquiera de las reivindicaciones de la 5 a la 12 cuando dependen de la reivindicación 3, en donde el resistor del primer y/o segundo circuito controlador puede variar para servir como un resistor de programación de corriente.

14. Un aparato de iluminaciÓfl que comprende uno o más LED y un regulador de corriente como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 13