Aparato emisor de luz y dispositivo de iluminación provisto del mismo.

Un aparato emisor de luz, que comprende:

un sustrato (60);

una cadena de LED montada en el sustrato (60),

en cuya cadena de LED están conectados en serie una pluralidad de LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6);

una trayectoria de suministro de energía (201) conectada en serie a la cadena de LED; y

un elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) dispuesto entre una conexión (N1, N2, N3, N4, N5) de al menos un conjunto de LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6) en la cadena de LED y la trayectoria de suministro de energía (201), en el que la impedancia de dicho elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) es menor que una impedancia entre la conexión (N1, N2, N3, N4, N5) y la masa de caja.

Aparato emisor de luz y dispositivo de iluminación provisto del mismo CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato emisor de luz provisto de una pluralidad de diodos emisores de luz (LED) conectados en serie y a un dispositivo de iluminación provisto del aparato emisor de luz.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Para un aparato eléctrico que está conectado a una línea de suministro de energía de corriente alterna para su uso, es necesario efectuar un ensayo de resistencia del aislamiento y un ensayo de voltaje no disruptivo como ensayos de verificación de la calidad y la seguridad, que cumplen con las normas de seguridad tales como IEC6598, UL1598, JIS C815-1 "Luminaires-Part 1: General requirements for safety" ("Luminarias-Parte 1: Requisitos generales de seguridad"). Por ejemplo, se necesita que el ensayo de resistencia del aislamiento y el ensayo de voltaje no disruptivo sean efectuados para un aparato de iluminación LED conectado a una fuente de alimentación comercial de corriente alterna.

Por ejemplo, se citan los documentos de patente 1 y 2 como documentos de la técnica anterior que se refieren a un aparato de iluminación LED en el que está prevista una pluralidad de diodos emisores de luz.

Documento de patente 1: JP-A-29-31952 Documento de patente 2: JP-A-21-8844

La figura 1 es una vista lateral esquemática que muestra un aparato de iluminación LED 1 y una placa de fuentes de luz 1 dispuesta en el mismo. El aparato de iluminación LED 1 incluye la placa de fuentes de luz 1 provista de una pluralidad de diodos emisores de luz D (D1, D2, D3) conectados en serie, una carcasa 3 a la que está fijada la placa de fuentes de luz 1, una unidad de suministro de energía 4 fijada en el interior de la carcasa 3 y unas placas reflectoras 5 que reflejan la luz de los diodos emisores de luz D. Un voltaje de corriente continua, generado por la unidad de suministro de energía 4 conectada a una fuente de alimentación externa de corriente alterna, se aplica a través de los diodos emisores de luz D, de manera que la luz de dichos diodos emisores de luz D está radiada hacia arriba en el dibujo.

La placa de fuentes de luz 1 está formada por los diodos emisores de luz D montados en un sustrato de radiación 2 a fin de mejorar la disipación térmica de dichos diodos emisores de luz D. Una MCPCB (placa de circuito impreso de núcleo metálico) es un ejemplo específico del sustrato de radiación 2. La MCPCB es una placa impresa formada por una capa conductora 12 en la que están formadas unas conexiones de cobre 12a-12f, una capa aislante termoconductora 11 y una placa metálica 14, que están situadas una sobre la parte superior de otra, en este orden. Por ejemplo, un electrodo del lado de ánodo del diodo emisor de luz D1 está soldado a la conexión de cobre 12a y un electrodo del lado de cátodo está soldado a la conexión de cobre 12b. Lo mismo se aplica para los otros diodos emisores de luz D2 y D3. La carcasa 3 funciona también como un disipador de calor para mejorar la disipación térmica de los diodos emisores de luz D y de la unidad de suministro de energía 4.

El ensayo de resistencia del aislamiento, el ensayo de voltaje no disruptivo, etc., anteriormente mencionados, se efectúan a veces sobre la placa de fuentes de luz 1 únicamente o se efectúan sobre el aparato de iluminación LED 1 en conjunto, en un estado en el que la placa de fuentes de luz 1 está fijada a la carcasa 3, como se muestra en la figura 1. Al aplicar un voltaje de corriente alterna de alta tensión entre las conexiones de cobre del sustrato de radiación 2 y la carcasa 3 (es decir, la masa de caja) mediante una fuente de alimentación AC de alta tensión 2, es posible verificar el comportamiento del aislamiento eléctrico del sustrato de radiación 2 de la placa de fuentes de luz 1.

La figura 2 es un diagrama que muestra la configuración de la placa de fuentes de luz 1 y un método para efectuar un ensayo de voltaje no disruptivo. Como en la figura 1, la placa de fuentes de luz 1 está formada por una cadena de LED en la que están conectados en serie una pluralidad de diodos emisores de luz D (D1-D6), y la cadena de LED está montada en el sustrato de radiación 2. Entre cada una de las conexiones de cobre N (N1-N5), que está situada entre los diodos emisores de luz adyacentes y la masa de caja, existe una correspondiente de las capacitancias parásitas CP (CP1-CP5). La masa de caja corresponde a la carcasa 3 o a la placa metálica 14 mostrada en la figura 1, las conexiones de cobre N1-N5 corresponden a las conexiones de cobre 12b-12e mostradas en la figura 1 y cada conexión de cobre M1 (M2) en uno de los extremos de la cadena de LED corresponde a la conexión de cobre 12a (12f) respectiva mostrada en la figura 1.

Cuando se efectúa un ensayo de voltaje no disruptivo, tanto un extremo M3 de una línea de suministro de energía 13a conectada en serie al extremo del lado de cátodo de la cadena de LED como un extremo M4 de una línea de suministro de energía 13b conectada en serie al extremo del lado de ánodo de la cadena de LED están conectados a una línea de suministro de energía 21 conectada al lado del electrodo positivo de la fuente de alimentación AC de

alta tensión 2. Una línea de suministro de energía 22, conectada al lado del electrodo negativo de la fuente de alimentación AC de alta tensión 2, está conectada a la carcasa 3 o a la placa metálica 14. Es decir, la fuente de alimentación AC de alta tensión 2 y la carcasa 3 (o la placa metálica 14) están conectadas a una masa eléctrica común.

Cuando un voltaje de corriente alterna de alta tensión se proporciona a la salida de la fuente de alimentación AC de alta tensión 2 en este estado de conexión, aunque se proporcione originalmente aislamiento entre las líneas de suministro de energía 13 (13a y 13b) y la masa de caja en la etapa de diseño, se generan trayectorias de corriente que pasan a través de las capacitancias parásitas CP entre las líneas de suministro de energía 13 (13a y 13b) y la masa de caja.

La figura 3 muestra los resultados de la simulación de un voltaje entre los terminales (un voltaje entre los electrodos), el voltaje generado a través de los extremos de cada diodo emisor de luz, cuando un voltaje de corriente alterna de 1. V/5 Hz se aplica entre las líneas de suministro de energía 13 (13a, 13b) y la masa de caja en la placa de fuentes de luz 1. Como consecuencia, se observa un voltaje inverso de hasta aproximadamente -8 V, como un voltaje entre los electrodos del diodo emisor de luz. El voltaje inverso más alto se observó en los diodos emisores de luz D1 y D6, que están situados en los extremos de la cadena de LED.

Se considera que el voltaje inverso observado del diodo emisor de luz D1 en un extremo de la cadena de LED es particularmente alto puesto que, cuando el potencial de la línea de suministro de energía 13 (13a, 13b) es mayor que el de la masa de caja, como consecuencia de la aplicación de un voltaje de corriente alterna de alta tensión, una corriente circula a través de una trayectoria de la capacitancia parásita CP1, cuya impedancia es menor que la de la trayectoria que pasa a través de los diodos emisores de luz interiores de la cadena de LED. De modo similar, se considera que el voltaje inverso observado del diodo emisor de luz D6 en el otro extremo de la cadena de LED es particularmente alto puesto que, cuando el potencial de la línea de suministro de energía 13 (13a, 13b) es menor que el de la masa de caja, como consecuencia de la aplicación de un voltaje de corriente alterna de alta tensión, una corriente circula a través del diodo emisor de luz D6, pasando por una trayectoria de la capacitancia parásita CP5 con una baja impedancia.

Como un circuito de protección, que protege los diodos emisores de luz del estrés eléctrico causado por un voltaje Inverso excesivamente alto de este tipo, se consideran unos condensadores de derivación 6 dispuestos como se muestra en la figura 8. La figura 8 es un diagrama de la configuración de un circuito de LED 7 descrito en el Documento de patente 2 mencionado anteriormente. En el circuito de LED 7, una pluralidad de condensadores de derivación 6, cuya capacitancia combinada es mayor que la capacitancia flotante Cs entre los diodos emisores de luz 5 y tierra E, están conectados en paralelo, cada uno de ellos, a uno correspondiente de la pluralidad de diodos emisores de luz 5 conectados en serie.

No obstante, a fin de proteger los diodos emisores de luz del voltaje inverso excesivamente alto anteriormente descrito usando el circuito de protección de la figura 8, la capacitancia de cada condensador de derivación 6 se tiene que aumentar puesto que la impedancia entre el ánodo y el cátodo de cada diodo... [Seguir leyendo]

1. Un aparato emisor de luz, que comprende:

un sustrato (6);

una cadena de LED montada en el sustrato (6), en cuya cadena de LED están conectados en serie una pluralidad de LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6);

una trayectoria de suministro de energía (21) conectada en serie a la cadena de LED; y un elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) dispuesto entre una conexión (N1, N2, N3, N4, N5) de al menos un conjunto de LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6) en la cadena de LED y la trayectoria de suministro de energía (21), en el que la impedancia de dicho elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) es menor que una impedancia entre la conexión (N1, N2, N3, N4, N5) y la masa de caja.

2. El aparato emisor de luz según la reivindicación 1, en el que el elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) está dispuesto entre cada una de las conexiones adyacentes a los LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6) que están situados en los extremos de la cadena de LED y la trayectoria de suministro de energía (21).

3. El aparato emisor de luz según la reivindicación 1, en el que el elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) está dispuesto entre cada una de las conexiones entre los LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6) en la cadena de LED y la trayectoria de suministro de energía (21).

4. El aparato emisor de luz según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el elemento de protección (C1, C2, C3, C4, C5) es un condensador eléctrico.

5. El aparato emisor de luz según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la trayectoria de suministro de energía (21) es, al menos, una cualquiera de una trayectoria de suministro de energía en un lado de ánodo (13b) de la cadena de LED y una trayectoria de suministro de energía en un lado de cátodo (13a) de la cadena de LED.

6. Un dispositivo de iluminación (1), que comprende:

el aparato emisor de luz según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5; y una carcasa (3) a la que está fijado el sustrato (1),

en el que los LED (D1, D2, D3, D4, D5, D6) se encienden por la aplicación de un voltaje.