MXPA01010039A - Ensamble de abastecimiento para un modulo de iluminacion led. - Google Patents

Ensamble de abastecimiento para un modulo de iluminacion led.

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Abstract

Un ensamble de abastecimiento para un modulo de iluminacion LED que comprende una unidad de abastecimiento de fuente de corriente controlada PWM a la cual se puede conectar el modulo de iluminacion LED y una unidad de control de explosion que es capaz de encender y apagar la unidad de abastecimiento de energia con una frecuencia de explosion (fburst), para asi controlar la salida de luz principal. De preferencia, la unidad de control de explosion esta provista con un modulador de duracion de pulso para controlar la longitud del pulso (pulso T) durante lo cual la unidad de abastecimiento es operativa.

Description

í ENSAMBLE DE ABASTECIMIENTO PARA UN MÓDULO DE ILUMINACIÓN LED La invención se relaciona con un ensamble de abastecimiento para un módulo de iluminación LED, que comprende una unidad de abastecimiento a ia cua! se puede conectar el módulo de iluminación LED y una unidad de control de explosión que es capaz de encender y apagar el abastecimiento de energía (el voltaje o la corriente) al módulo de iluminación LED con una frecuencia de explosión para así controlar ia salida de luz principal del módulo de iluminación LED. Los módulos de iluminación LED se utilizan cada vez más para iluminar objetos. También se utilizan como iluminación de señales, por ejemplo el los semáforos. La salida e luz de un módulo de iluminación LED se puede controlar en varia formas bien conocidas. Una de dichas formas consiste en ef control de la intensidad de corriente (atenuación) a través del módulo. Esto tiene el inconveniente de que a una intensidad de corriente por debajo de aproximadamente 20% de la intensidad de corriente nominal, la relación entre la intensidad de corriente y la salida de luz se vuelve de gran manera no linear, y la eficiencia del módulo se vuelve nada óptima. Por lo tanto, se han buscado soluciones que permitan el control de la intensidad de luz mientras se mantiene la intensidad de corriente nominal a través del módulo. La US 5,661,645 describe una unidad de abastecimiento para un módulo de iluminación LED como se describió en el párrafo de apertura. En dicho documento, la unidad de control de explosión se coloca entre una salida de una fuente de voltaje y el módulo de iluminación LED, para que así se pueda encender y apagar el abastecimiento de energía al módulo con una cierta frecuencia de explosión. La fuente de voltaje se encuentra constantemente en el on-state, incluso cuando se ha cortado el abastecimiento de energía al módulo de iluminación LED, lo cual resulta en una pérdida de energía innecesaria.
Es un objetivo de esta invención el proporcionar un ensamble de abastecimiento eficiente, confiable, poco costoso y simple para un módulo de iluminación LED con una eficacia mejorada. Esto se logra de acuerdo con la invención en que la unidad de control de explosión es capaz de encender y apagar ia unidad de abastecimiento de energía con la frecuencia de explosión. En este caso, la unidad de abastecimiento se encuentra en el on-state sólo cuando en realidad la corriente se está abasteciendo, para que así las pérdidas de generación de calor y energía se minimicen, dando como resultado una eficacia mejorada del sistema. De preferencia, la unidad de control de explosión comprende un modulador de duración de pulso que es capaz de controlar la longitud de los pulsos durante lo cual la unidad de abastecimiento se encuentra en el on-state. Esto permite el control de la salida de luz principal. De preferencia, la unidad de abastecimiento es una fíjente de corriente constante controlada. Esto tiene la ventaja de que medidas posteriores en el módulo LED, como la provisión de resistencia adicionales, no son necesarias para controlar la corriente eléctrica a través de los LEDs. De preferencia, las unidad de abastecimiento es un abastecimiento de energía de modo de cambio de aita frecuenc -,. (smps) que abastece a una corriente DC de onda o un voltaje DC de onda, dicha unidad de abastecimiento de preferencia comprende un convertidor de medio puente, un convertidor buck o un convertidor flyback. El modulador de duración de pulso puede de preferencia encender y apagar al convertidor con la frecuenda de explosión. De esta forma, el efecto deseado se puede lograr de manera muy eficaz. Además, de preferenda ia frecuenda de onda del convertidor es un múltiplo de entero de la frecuenda de explosión, y el voltaje DC de onda y la corriente DC de onda se pueden sincronizar con la señal de control de explosión, dando como resultado la reducción de cualquier problema de estabilidad y pérdida de energía en el sistema. Por la misma razón, la frecuencia de explosión de preferenda es un múltiplo de entero de la frecuencia (habitualmente 50Hz o 60Hz) de la fuente de voltaje, por ejemplo el voltaje principal al cual se puede conectar el ensamble de abastedmiento, y la señal de control de explosión es sincronizada con la señal de voltaje prindpal. De preferencia, la frecuencia de explosión yace en el rango entre 50 y 200 Hz o sobre 20 kHz; más preferentemente la frecuenda de explosión es de 100 Hz (si la frecuencia principal es de 50 Hz) o 120 Hz (si la frecuenda prindpal es de 60 Hz). Cuando se utiliza un convertidor de medio puente, es mejor si se escoge la frecuenda de explosión lo más baja posible en conexión con las pérdidas de encendido / apagado. Sin embargo, fa frecuencia de preferenda debería exceder la frecuencia que se puede observar por ei ojo humano (aprox. 70 Hz), porque a una frecuencia menor el parpadeo producido por el LED es notable, lo cual es molesto. Además, la frecuenda de preferenda debería estar fuera del rango humano auditivo de 200 Hz a 20 Hz para impedir efectos de sonido molestos. De preferenda, la corriente abastecida por la unidad de abastedmiento en el on-state al módulo de iluminación LED es una corriente constante que se ha escogido como una corriente nominal, y lo cual resulta en una salida de luz óptima del módulo de iluminación LED, para que así la unidad de abastecimiento se pueda optimizar para fa intensidad de corriente nominal, la cual tiene un efecto favorable en la eticada. En una caraderización preferendal, la unidad de control de explosión se acopla a un sensor que es capaz de medir la temperatura y / o la salida de luz del módulo de iluminación LED, dicha unidad de control de explosión es capaz de controlar la longitud de los pulsos durante lo cual la unidad de abastecimiento se encuentra en el on-state dependiendo del valor medido por el sensor. Mediante lo anterior, la salida de luz del módulo se puede estabilizar bajo condiciones variables. En una caracterización preferencial posterior, la duradón de los pulsos la puede ajustar un usuario. Mediante lo anterior, la salida de luz del módulo se puede atenuar de acuerdo con las necesidades del usuario. El ensamble de abastecimiento como se describe en el presente documento también es adecuado para operar un módulo de íluminadón LED que forma parte de una unidad de despliegue, por ejemplo una pantalla de cristal líquido (LCD).
Estos y otros aspectos de la invención serán aparentes y se eluddarán con referencia a las caracterizadones descritas en lo sucesivo. En los dibujos: La Fig. 1A muestra a manera ele diagrama un ensamble de abastedmiento a la cual se conecta un módulo de iluminadón LED. La Fig. 2 muestra una gráfica en donde la corriente a través del módulo de iluminación LED se muestra como una fundón de tiempo. La Fig. 3 muestra un primer ejemplo detallado del sistema mostrado en la Figura 1. La Fig. 4 muestra un segundo ejemplo detallado dei sistema en ia Figura 1.
Como se muestra en la Fig. 1, un ensamble de abastecimiento I comprende una unidad de abastedmiento, de preferencia una fuente de corriente constante controlada 1, la cual abastece de corriente a un módulo de iluminación LED 2. El módulo de iluminación LED 2, por ejemplo como alumbrado de fondo para una LCD comprende un número de diodos de emisión de luz (LEDs) 3, los cuales se pueden conectar de forma paralela o en serie. La figura muestra a manera de diagrama que una unidad de control de explosión 4 es capaz de encender y apagar la fuente de corriente constante controlada 1. Para este propósito, la unidad de control de explosión 4 emite una señal de control de explosión 5 que está compuesta de pulsos que tienen una duradón Tpulse (pulso T) la cual enciende la fuente de corriente constante controlada 1 con una frecuenda de explosión fburst, como se muestra en la Figura 2. La frecuenda de explosión fburst debe exceder la frecuencia que se puede observar por el ojo humano (aprox. 70 Hz) porque a una frecuencia menor el parpadeo produddo por el módulo de ilumínadón LED sería muy molesto (cf el monitor de un tubo de despliegue). Sin embargo, la frecuencia de explosión fburst no debe exceder un cierto valor porque esto llevaría a una cantidad innecesaria de pérdidas de encendido / apagado y, además, puede causar ruidos de fondo audibles indeseables. En este ejemplo, la fuente de corriente constante controlada 1 es un abastecimiento de energía de modo de cambio de afta frecuenda (smps) que comprende un convertidor de medio puente, dicho convertidor de medio puente se puede encender y apagar mediante la unidad de control de explosión. Otros convertidores de alta frecuencia, como un convertidor buck, un convertidor flyback y otros tipos de convertidores también pueden ser utilizados de forma adecuada como una fuente de corriente constante controlada. Dicha fuente de corriente constante controlada envía corriente constante, la intensidad de comente y / o el voltaje de lo que puede ser controlado. La característica distintiva de dicha fuente de corriente constante controlada es que la corriente directa es una corriente directa de onda, lo cual significa que la intensidad de corriente varía con una alta frecuenda de onda entre un valor mínimo 6 y un valor máximo 7. La parte prindpal de este valor mínimo 6 y valor máximo 7 es la intensidad de corriente directa principal 8 de la fuente de corriente constante controlada 1. Esta intensidad de corriente 8 es de preferencia igual a la corriente elegida como la corriente nominal para el módulo de ' rr i - " --"*• iluminación LED 2. La señal de onda de ia fuente de corriente constante controlada está de preferencia sincronizada con la señal de control de explosión con el propósito de impedir pérdidas de encendido / apagado adidonales. La Figura 2 muestra la situación en donde el tamaño prindpal de la corriente 9 a través del módulo de iluminadón LED 2 se configura a un 50% de la corriente prindpai 8 de la fuente de corriente constante controlada. Esto se logra al configurar ia duración de pulso Tpulse a un 50% de la longitud de ciclo (fburst). Al variar la duración de pulso Tpulse, el tamaño principal de la corriente 9 a través del módulo de iluminadón LED 2 puede obtener cualquier valor deseado entre 0% y 100% de la corriente nominal enviada por la fuente de comente constante controlada 1. En este punto la unidad de control de explosión 4 está provista con un modulador de duradón de pulso. Las Figuras 3 y 4 muestras caracterizadones preferenciafes de un ensamble de abastecimiento I, el ensamble de abastecimiento I como se muestra en la Figura 3 se puede conectar a una fuente de voltaje AC, como las partes principales, y el ensamble de abastecimiento I como se muestra en la Figura 4 que se puede conectar a una fuente de voltaje DC, como una batería. En común en la Figura 1 , el abastecimiento de energía de modo de cambio de alta frecuenda mostrado en las Figuras 3 y 4 comprende una fuente de corriente constante controlada (Fuente de corriente de modo de cambio) 1, el módulo de iluminadón LED (MODULO LED) 2 y la unidad de control de explosión (Control de explosión) 4. La unidad de control de explosión 4 puede estar conectada a un dispositivo de atenuación (Interfaz dim) 14 el cual lo puede configurar un usuario vía un bus (Bus). El dispositivo de atenuadón es capaz de controlar la duradón de pulso (también referido como ancho de pulso) Tpulse de la unidad de control de * plosión 4 mediante una señal de voltaje (Vdim).
Como la salida de luz de los LEDs es dependiente de la temperatura, la unidad de iluminación LED 2 puede estar provista con sensores que observan la temperatura (TEMP_OUT) y / o la salida de luz (OPT_OUT) de la unidad de iluminación LED 2. Los sensores pueden enviar una señal de voltaje (VTF y VOF, respectivamente) a la unidad de control de explosión 4, dichas señales de voltaje también son capaces de controlar la duración de pulso Tpulse. Mediante esta retroalimentadón la salida de luz del módulo de iluminación LED 2 se puede estabilizar de forma eficaz. De acuerdo con la Figura 3, la fuente de comente constante controlada 1 es alimentada, de una forma que es conocida per se, por un filtro / rectificador (Filtro / rect.) 10 y un dispositivo de preacondidonamiento (Preacondicionador) 11, que están conectados a, por ejemplo, un medio principal eléctrico de tierra (110V/60Hz o 230V/50Hz) con terminales L, N y PE. En caso de sistemas de bajo poder (<25W), el dispositivo de preacondidonamiento se puede reemplazar por un simple buffer de energía simple. Para impedir cualquier problema con respecto a la estabilidad del dispositivo de preacondicionamiento, es importante sincronizar la señal de control de explosión con la señal de control prindpal mediante una señal de sincronizadón (Sync). El abastecimiento auxiliar (Abastedmiento Aux.) 15 propordona las partes diferentes del sistema con el abastecimiento de bajo voltaje necesario. De acuerdo con la Figura 4, la fuente de corriente constante controlada 1 es alimentada por un filtro DC (Filtro) 12, y de forma opcional un convertidor DC/DC (convertidor DC/DC) 13, que están conectados a una célula de almacenaje o a una batería que tiene terminales L y N.

Claims (10)

CAPITULO REIVINDICATORÍO Habiendo descrito la invendón, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. Un ensamble de abastecimiento para un módulo de iluminación LED, que comprende una unidad de abastecimiento a ia cual se puede conectar un módulo de iluminación LED y una unidad de control de explosión que es capaz de encender y apagar el abastecimiento de energía al módulo de iluminadón LED con una frecuenda de explosión (fburst) para así controlar la salida principal de luz del módulo de iluminación LED, caracterizado en que la unidad de control de explosión es capaz de encender y apagar la unidad de abastecimiento con la frecuenda de explosión (fburst).
2. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en ia reivindicación 1, caracterizado en que la unidad de control de explosión comprende un modulador de duradón de pulso que es capaz de controlar la longitud (Tpulse) de los pulsos durante lo cual la unidad de abastecimiento se encuentra en el on-state.
3. Un ensamble de abastedmiento como se reivindica en la reivindicadón 1 o 2, caracterizado en que la unidad de abastedmiento es una fuente de corriente constante controlada.
4. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en la reivindicadón 1, 2 o 3, caracterizado en que fa unidad de abastecimiento es un abastedmiento de energía de modo de cambio de alta frecuencia que abastece una corriente DC de onda o un voltaje DC de onda.
5. Un ensamble de abastedmiento como se reivindica en la reivindicación 4, 5 caracterizado en que el modulador de duración de pulso puede encender y apagar el convertidor con la frecuencia de explosión (fburst).
6. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en la reivindicadón 4 o 5, caracterizado en que la frecuenda de onda del convertidor es un múltiplo de entero de la 10 frecuencia de explosión (fburst), y el voltaje DC de onda o la corriente DC de onda se puede sincronizar con la señal de control de explosión.
7. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicadones anteriores, caracterizado en que la frecuencia de explosión (fburst) es un 15 múltiplo de entero de la frecuencia del voltaje prindpal al cual se conecta el ensamble de abastecimiento, y la señal de control de explosión se puede sincronizar con la señal de voltaje prindpal.
8. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en cualquiera de las 20 reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la frecuepda de explosión (fburst) yace en el rango entre 50 y 200 Hz o sobre 20 kHz.
9. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicadones anteriores, caraderizado en que la frecuencia de explosión (fburst) es de 25 100 o 120 Hz. ?i£_i_ii^i_SiJ—iJji.
10. Un ensamble de abastecimiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la comente (ILED) abastecida por la unidad de abastecimiento en el on-state al módulo de iluminación LED es una corriente 5 constante que se ha escogido como una corriente nominal, y lo cual resulta en una salida de luz óptima del módulo de iluminación LED. ^^gj^j^
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