BR112013009250A2

BR112013009250A2 - disposição do circuito de led, fonte de luz de led para operação em uma disposição do circuito de led e método para operar uma fonte de luz de led conectada por um elemento rativo com uma tensão operacional dc

Info

Publication number: BR112013009250A2
Application number: BR112013009250-5A
Authority: BR
Inventors: Harald Josef Günther Radermacher; Toni Lopez; Matthias Wendt
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics N.V
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2020-10-06
Also published as: TW201234329A; JP2013546174A; EP2630843A1; WO2012052893A1; RU2563042C2; JP6143674B2; CN103168504B; US9000676B2; CN103168504A; RU2013122754A; US20130200812A1; EP2630843B1

Abstract

DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED, FONTE DE LUZ DE LED PARA OPERAÇÃO EM UMA DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED E MÉTODO PARA OPERAR UMA FONTE DE LUZ DE LED CONECTADA POR UM ELEMENTO REATIVO COM UMA TENSÃO OPERACIONAL DC A invenção se refere a uma disposição do circuito de LED (1) com pelo menos uma entrada de tensão (4), adaptada para prover uma tensão operacional, um elemento reativo (6) conectado em série com a citada entrada de tensão (4) e uma fonte de luz de LED (3). Para permitir que a disposição do circuito de LED (1) seja acionada em uma tensão operacional, a fonte de luz de LED (3) compreende uma primeira e uma segunda unidade de LED (8, 9), cada uma tendo um diodo emissor de luz, meios de comutação controláveis (10) para conectar as citadas unidades de LED (8, 9) corn o citado elemento reativo (6) em um modo de tensão baixa e um modo de tensão alta e uma unidade de controle (12). A fonte de Iuz de LED (3) mostra uma primeira tensão direta no citado modo de tensão baixa e uma segunda tensão direta no citado modo de tensão alta, a citada segunda tensão direta sendo mais alta do que a citada primeira tensão direta. A unidade de controle (12) é adaptada para controlar a corrente através da fonte de Iuz de led (3) ajustando o meio de comutação (10) ao citado modo de tensão baixa quando a corrente, fornecida na fonte de luz de LED (3), corresponde a um primeiro valor limite (30) e ajustando o meio de comutação (10) ao modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde a um segundo valor limite (31).

Description

— o pa MD MM | " 1/35 DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED, FONTE DE LUZ DE LED

PARA OPERAÇÃO EM UMA DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED E MÉTODO PARA OPERAR UMA FONTE DE LUZ DE LED CONECTADA POR UM ELEMENTO REATIVO COM UMA TENSÃO OPERACIONAL DC

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a uma disposição do circuito de LED, uma fonte de luz de LED e um método para . operar uma disposição do circuito de LED. Especificamente, a presente invenção se refere ao acionamento de uma disposição .- 10 do circuito de LED em uma tensão operacional enquanto provê uma configuração segura e rentável.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO Diodos emissores de luz (LEDs) são utilizados para uma grande variedade de aplicações, incluindo sinalização, e atualmente a uma extensão elevada, aplicações gerais de iluminação. Dependendo da aplicação e do tipo de LED utilizado, existem vários desenhos dos circuitos acionadores para os LEDs. Devido à dependência exponencial entre à corrente operacional e a tensão, semelhantemente a outros diodos, os LEDs são tipicamente acionados com uma unidade da fonte de alimentação de corrente constante Ou circuito ] acionador. De forma mais simples, O circuito acionador pode consistir em um resistor em série para limitar a corrente ] máxima levada ao diodo emissor de luz no caso de uma variação da tensão operacional. Certamente, devido às perdas relativamente altas, tal disposição pode ser particularmente inadequada para as aplicações de iluminação, por exemplo, em combinação com LEDs de alta potência. Além do simples circuito acionador mencionado acima com um resistor em série, outros circuitos acionadores existem na técnica. Entretanto, tais circuitos tipicamente são elaborados e assim caros, Adicionalmente, o desenho do circuito na maioria dos casos precisa ser adaptado ao tipo e número de LEDS utilizados, | |

MD - 2/35

Ú provendo escalabilidade limitada. Assim, em particular para o uso emergente de LEDs em aplicações gerais de iluminação, tais circuitos podem ser inadequados. US 7,468,723 descreve um acionador para duas colunas de LED que são acopladas em série. O acionador inclui um conversor boost que está disposto para prover uma tensão ;, de saída de uma tensão de alimentação. Ainda, O acionador . inclui um interruptor que é acoplado em metade das colunas de LED acopladas em série. Um ciclo de tarefa com 50% é .- 10 empregado para controlar o interruptor. Enquanto o conversor boost é habilitado, um dos interruptores está ligado e Oo outro desligado. Tal configuração não é ótima com relação ao controle de brilho, em particular a cintilação, e é ineficiente em vista do número necessário de LEDs, pois OS LEDs são seletivamente ligados e desligados. Desta forma, a presente invenção tem como objetivo prover uma disposição do circuito de LED que permite a 1 operação eficiente da fonte de luz de LED em uma claridade média desejada sem cintilação substancial.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O objetivo é obtido por uma disposição do circuito | 7 de LED, de acordo com a reivindicação 12, uma fonte de luz de LED, de acordo com a reivindicação 13 e um método para operar , uma fonte de luz de LED, de acordo com à reivindicação 13. AS reivindicações dependentes se referem às realizações preferidas da invenção. A ideia básica da invenção é prover uma disposição do circuito de LED, em que uma fonte de luz de LED é operável em um modo de tensão baixa e um modo de tensão alta na dependência de um nível de corrente para prover controle da corrente através da fonte de luz de LED. A presente invenção : então vantajosamente permite o acionamento da fonte de luz de | LED com uma fonte de tensão simples e rentável, como uma | | unidade típica de fonte de alimentação.

A disposição do circuito de LED de acordo com a invenção compreende pelo menos uma entrada de tensão, adaptada para prover uma tensão operacional durante àa operação, um elemento reativo, conectado em série com a citada entrada de tensão, e pelo menos uma fonte de luz de LED. A fonte de luz de LED compreende uma primeira e uma . segunda unidade de LED, cada uma tendo pelo menos um diodo emissor de luz (LED), meios de comutação controláveis para .- 10 conectar à citada unidade de LED com o citado elemento reativo em um modo de tensão baixa e um modo de tensão alta e uma unidade de controle. No citado modo de tensão baixa, a fonte de luz de LED mostra uma primeira tensão direta. No modo de tensão alta, à fonte de luz de LED mostra uma segunda tensão direta, mais alta do que a citada primeira tensão direta. A unidade de controle é configurada para definir os citados meios de comutação ao citado modo de tensão baixa quando uma corrente operacional fornecida à citada fonte de luz de LED corresponde à um primeiro valor limite da corrente e para definir os citados meios de comutação ao citado modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde 7 a um segundo valor limite da corrente. Conforme mencionado acima, a disposição inventiva do circuito de LED compreende uma entrada de tensão, adaptada para prover uma tensão operacional à citada fonte de luz de LED durante a operação. A entrada de tensão pode então compreender uma unidade da fonte de alimentação controlada por tensão adequada ou pode ser adaptada para ser conectada a uma fonte de tensão adequada, por exemplo, uma fonte de alimentação externa adequada. A fonte de alimentação interna/externa pode ser adaptada para prover uma tensão de saída nominal de 3,3V, 5V, 12V, 13,8V, 24V ou 48V, por exemplo, e pode ser carregada em uma corrente máxima | — — e — SN ——

: 4/35 7 definida. Tal fonte de alimentação pode, por exemplo, ser um transformador conectável da rede elétrica simples com um retificador ou uma bateria. Opcionalmente, a citada fonte de alimentação pode compreender circuito do filtro. A entrada de tensão pode então, por exemplo, compreender dois terminais elétricos, como ilhas de solda, ilhas do arame, Ou qualquer condutor adequado ou plugue para conexão de energia.

: Embora de acordo com a presente invenção, o termo "tensão operacional" se refere a uma tensão unipolar, por . 10 exemplo, uma tensão DC, a disposição inventiva do circuito de LED permite uma determinada variação na tensão, como uma “onda” de tensão de uma tensão DC, provida de uma linha da rede elétrica através de um retifiícador típico não estabilizado. A entrada de tensão pode certamente compreender componentes adicionais elétricos ou mecânicos, por exemplo, no caso da disposição do circuito é provido para ser removido da fonte de tensão, um conector elétrico separável correspondente.

O elemento reativo é conectado em série com à entrada de tensão para prover a unidade de LED com "potência reativa". O elemento reativo pode então ser disposto entre a 7 entrada de tensão e a fonte de luz de LED, mas pode de modo alternativo ou em parte ser integral com um dos componentes ' previamente mencionados, dependendo da respectiva aplicação.

O elemento reativo pode, por exemplo, estar disposto entre um dos terminais elétricos da entrada de tensão e um terminal correspondente da fonte de luz de LED.

O elemento reativo pode ser qualquer tipo adequado de armazenamento de energia, como um armazenamento de energia do campo magnético, por exemplo, um indutor, um indutor acoplado, um transformador, um condutor adequado ou qualquer tipo de componente elétrico, provendo propriedades indutoras. Preferivelmente, entretanto, o elemento reativo é um indutor, | o o o —

por exemplo, uma bobina do tipo e indutância adequada. A disposição do circuito de LED de acordo com a invenção ainda compreende a citada fonte de luz de LED tendo uma primeira e uma segunda unidade de LED. A primeira e a segunda unidade de LED compreendem pelo menos um diodo emissor de luz que, em termos da presente invenção, pode compreender qualquer tipo da fonte de luz no estado sólido, . como um LED orgânico, um LED inorgânico ou um laser no estado sólido, por exemplo, um diodo a laser.

4 10 Para aplicações gerais de iluminação, a unidade de LED pode preferivelmente compreender pelo menos um LED de alta potência, ou seja, tendo um fluxo luminoso maior do que 1 Im. Preferivelmente, o citado LED de alta potência provê um fluxo luminoso maior do que 20 lm, mais preferivelmente maior do que 50 Im. Para aplicações de retromontagem, é especialmente preferido que o fluxo total da fonte de luz de LED esteja na faixa de 300 lm a 10,000 lm.

Mais preferivelmente, os diodos emissores de luz da citada primeira e/ou segunda unidades de LED são formadas integralmente em uma única matriz semicondutora ou substrato para prover uma configuração compacta.

' As unidades de LED podem certamente compreender outros componentes elétricos ou eletrônicos como uma unidade ' acionadora, por exemplo, para definir o brilho e ou cor, um estado suave ou um capacitor de filtragem. Cada unidade de LED pode compreender mais do que um LED, por exemplo, para aumentar o fluxo luminoso da fonte de luz de LED ou nas aplicações onde o controle por cor da luz emitida é desejado, por exemplo, utilizando RGB LEDs.

De acordo com a invenção, a fonte de luz de LED ainda compreende meios de comutação controláveis para conectar a primeira e a segunda unidade de LED com o elemento reativo em um modo de tensão baixa e um modo de tensão alta.

o o MM Ts 6/35 Os meios de comutação podem então ser de qualquer tipo adequado para permitir que as unidades de LED sejam conectáveis com o citado elemento reativo no modo de tensão baixa ou no modo de tensão alta. Certamente, outro circuito elétrico pode estar presente para realizar os citados modos de tensão alta e baixa. Entretanto, os meios de comutação permitem controlar o respectivo modo de operação, ou seja, : modo de tensão alta e baixa, respectivamente. OS meios de comutação devem preferivelmente ser adaptados às . 10 especificações elétricas da aplicação em termos de tensão e corrente máxima, mas também com referência à frequência de comutação, ou seja, deve ser definida recorrentemente ao modo de tensão baixa e ao modo de tensão alta. Mais preferivelmente, os meios de comutação são adaptados em combinação com o elemento reativo e a tensão operacional para prover uma frequência de comutação mais alta do que 20 kHz.

Os meios de comutação podem compreender um ou mais dispositivos de comutação elétrica ou eletrônica adequados, por exemplo, um ou mais transistores, em particular um ou mais transistores de efeito de campo e/ou bipolar. Preferivelmente, os meios de comutação compreendem um ou mais º MOSFETSs, que são particularmente vantajosos em termos da corrente de comutação e faixa de frequência. ' Os meios de comutação são controlados pela citada unidade de controle sobre uma conexão de controle cabeada ou sem fio adequada. A unidade de controle é configurada para controlar os citados meios de comutação ao modo de tensão baixa quando uma corrente operacional, fornecida à citada | fonte de luz de LED, corresponde ao citado primeiro valor limite e para controlar os citados meios de comutação ao modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde | ao citado segundo valor limite. A unidade de controle é então | adaptada para controlar os meios de comutação na dependência | | | :

do nível de corrente durante a operação, ou seja, a corrente através da fonte de luz de LED, por exemplo, quando uma tensão operacional é provida à disposição do circuito na entrada de tensão.

A unidade de controle pode ser de qualquer tipo adequado que permite o controle dos meios de comutação conforme descrito acima, A unidade de controle pode, desta forma, compreender componentes eletrônicos Ou elétricos integrados e/ou discretos, um microprocessador e/ou um . 10 computador, por exemplo, com programação adequada. Preferivelmente, a unidade de controle é integrada com os meios de comutação para prover uma configuração mais compacta.

O primeiro e o segundo valor limite podem ser valores do ponto de ajuste fixos, por exemplo, ajuste de fábrica de acordo com a respectiva aplicação, por exemplo, de acordo com o tipo e consumo de corrente dos LEDs da citada primeira e segunda unidade de LED. De modo alternativo, O primeira e o segundo valor limite podem ser variáveis, por exemplo, armazenados em uma memória adequada. Neste caso, uma interface do usuário pode ser provida para permitir que oO ' usuário ou instalador defina os valores limites.

De modo alternativo ou adicional, os valores ' limites podem ser ajustados ou influenciados por uma unidade de retorno, por exemplo, medir o fluxo luminoso das unidades de LED durante a operação.

De acordo com a invenção, o primeiro e o segundo valor limite se referem aos níveis de corrente definidos, de modo que a unidade de controle possa definir o modo operacional dos meios de comutação corretamente para prover um controle com base na corrente. Assim, o modo de operação dos meios de comutação é definido de acordo com o nível da corrente operacional. A unidade de controle controla os meios | e DMA o de comutação para operar no modo de tensão baixa quando a corrente operacional corresponde ao citado primeiro valor limite. Certamente, os meios de comutação são controlados para operar no modo de tensão alta quando a corrente fornecida corresponde ao citado segundo valor limite.

Os dois modos de operação dos meios de comutação diferem entre si na tensão direta da fonte de luz de LED. O termo "tensão direta da fonte de luz de LED" no presente contexto se refere à toda queda de tensão pela fonte de luz .- 10 de LED quando uma tensão é aplicada na fonte de luz de LED, por exemplo, sobre a entrada de tensão.

Toda a queda de tensão de acordo com a primeira tensão direta, então no modo de tensão baixa, é inferior à queda de tensão de acordo com a segunda tensão direta, Ou seja, no modo de tensão alta.

Assumindo uma tensão operacional que muda lentamente ou relativamente constante, a diferente queda de tensão da fonte de luz de LED vantajosamente permite controlar a corrente, visto que o elemento reativo em série desacopla a certo grau a tensão operacional da tensão pelas unidades de LED e provê uma corrente à fonte de luz de LED na . dependência do respectivo nível de tensão. Por exemplo, no modo de tensão baixa, o elemento reativo pode ser configurado ' para operar em um modo de carga, Ou seja, para armazenar energia, resultando em um aumento da corrente. No modo de tensão alta, o elemento reátivo pode certamente ser operado em um modo de descarga, de modo que a corrente reduza sucessivamente. Assim, a disposição inventiva do circuito provê regulação da corrente através da primeira e da segunda unidade de LED dentro de uma margem de controle de acordo com o primeiro e o segundo valores limites. Assim, é possível operar a disposição do circuito de LED com uma fonte de tensão em vez de uma fonte de corrente fixa ou elaborar o | h MM MM | 9/35 circuito de controle da corrente.

A disposição do circuito de LED e/ou a fonte de luz de LED pode certamente compreender outros componentes, como um alojamento, um ou mais soquetes, um estágio de alisamento, um circuito de filtragem de cintilação e/ou outro circuito de controle, por exemplo, para definir a cor da luz emitida no caso de pelo menos uma unidade de LED RGB. Adicionalmente, . uma interface de comunicação pode preferivelmente estar presente para receber os comandos de controle e/ou informar .- 10 informações de status, por exemplo, e um dimmer montado na parede através de um sinal de controle de 0-10 V, Dali, DMX, Ethernet, WLAN, Zigbee ou semelhante.

Conforme mencionado acima, O primeiro e o segundo valor limite podem ser definidos de acordo com a aplicação e em particular de acordo com os níveis de corrente das unidades de LED. De acordo com uma realização preferida da invenção, a corrente correspondente ao primeiro valor limite é menor do que a corrente correspondente ao segundo valor limite.

Em particular no último caso, a unidade de controle é preferivelmente configurada para controlar os citados meios ' de comutação para operar no modo de tensão baixa quando a corrente operacional for menor e/ou igual ao citado primeiro ' valor limite. Mais preferivelmente, a unidade de controle é adicionalmente configurada para controlar os citados meios de comutação para operar no modo de tensão alta quando a corrente operacional for mais alta e/ou igual ao citado segundo valor limite.

Preferivelmente, no modo de tensão baixa, a tensão direta da citada fontes de luz de LED, Ou seja, a primeira tensão direta, é menor do que à citada tensão operacional. Mais preferivelmente, a tensão direta da citada fontes de luz de LED no modo de tensão alta, ou seja, à segunda tensão | e

- 10/35 direta, é mais alta do que a tensão operacional.

A presente realização permite operar a disposição do circuito de LED em um controle do modo de comutação, por exemplo, correspondente à operação de uma fonte de alimentação do modo comutado (SMPS), como um conversor boost, provendo outro controle melhorado e flexível.

De acordo com a presente realização, a primeira . tensão direta da fonte de luz de LED no modo de tensão baixa, por exemplo, toda a tensão direta das unidades de LED, é . 10 menor do que a tensão operacional. Correspondentemente, uma queda de tensão está presente pelo elemento reativo neste modo de operação, resultando em um aumento na corrente. No modo de tensão alta, a segunda tensão direta da fonte de luz de LED é mais alta do que a tensão operacional, resultando em uma tensão negativa pelo elemento reativo, que, por exemplo, pode ser uma indutância em série, conforme mencionado acima. Certamente, a corrente reduz. Visto que o elemento reativo, devido ao comportamento do armazenamento de energia, tenta manter o nível de corrente, a tensão, aplicada na fontes de luz de LED no modo de tensão alta, é mais alta do que a tensão operacional, permitindo um fluxo de corrente através ' da fonte de luz de LED. Assim, O circuito de acordo com à presente realização corresponde a um circuito conversor ' boost.

Preferivelmente, os meios de comutação são adaptados para uma operação contínua, de modo que as unidades de LED sejam continuamente energizadas, ou seja, conectadas com o elemento reativo em ambos os modos de comutação. A presente realização vantajosamente reduz o cintilação óptica visto que ambas as unidades de LED são continuamente fornecidas com energia e assim continuamente geram luz.

Além disso, a frequência de comutação dos meios de comutação vantajosamente pode ser aumentada, visto que a | o MM o o o - -

B 11/35 capacitância intrínseca das unidades de LED não é descarregada completamente.

De acordo com um desenvolvimento da invenção, oOS meios de comutação são adaptados de modo que no citado modo de tensão direta baixa, as citadas primeira e segunda unidades de LED são conectadas em paralelo entre si.

Preferivelmente, os meios de comutação são ainda adaptados ' para conectar a primeira e segunda unidade de LED em série entre si no modo de. tensão alta.

A presente realização . 10 vantajosamente permite outra disposição do circuito simplificada.

A disposição paralela das unidades de LED provê uma primeira tensão direta relativamente baixa da fonte de luz de LED, que de acordo com esta realização corresponde ; substancialmente à tensão direta da conexão paralela da citada primeira e segunda unidade de LED.

A segunda tensão direta da fonte de luz de LED no modo de tensão alta, ou seja, na conexão em série das unidades de LED, corresponde substancialmente à soma das tensões diretas da primeira e da segunda unidade de LED.

Assim, a presente realização provê o controle previamente mencionado dos citados modos de tensão : alta e baixa com outro desenho do circuito simplificado e ainda vantajosamente permitir a operação contínua para ' reduzir a cintilação óptica na emissão de luz das unidades de LED. se.

Os meios de comutação podem ser providos para alternar entre a citada operação paralela e em série de acordo com qualquer desenho adequado.

Preferivelmente, OS meios de comutação compreendem pelo menos dois dispositivos de comutação para conectar as unidades de LED tanto paralela quanto em série entre si.

Por exemplo, os dois dispositivos de comutação em um primeiro estado de comutação pode ser provido para | ms — — o un conectar as unidades de LED paralelas entre si, Toda a disposição da primeira e da segunda unidade de LED neste caso é conectada em série com o elemento reativo e a entrada de tensão, respectivamente.

Em um segundo estado, a primeira e a segunda unidade de LED são conectadas em série entre si, por exemplo, sobre um circuito em ponte adequado compreendendo um diodo de proteção de tensão reversa e/ou outro dispositivo de comutação, como um MOSFET.

Ainda aqui, a conexão em série das duas unidades de LED é conectada em série com o elemento . 10 reativo.

Conforme discutido acima, no caso que a primeira e a segunda unidade de LED são conectadas em série entre si, a tensão direta da fonte de luz de LED corresponde à soma das tensões diretas da primeira e da segunda unidade de LED.

A tensão direta da primeira e da segunda unidade de LED pode ser escolhida de acordo com a aplicação.

Para obter uma emissão da luz de alta qualidade para a maioria das : aplicações, é preferido que a tensão direta da citada primeira unidade de LED corresponde substancialmente à tensão direta da segunda unidade de LED, que resulta em um índice de tensão particularmente vantajoso, por exemplo, próximo a 1:1. . Certamente, pode ser difícil prover a citada primeira e a citada segunda unidade de LED com tensões diretas idênticas, : em particular devido às tolerâncias de fabricação de um processo de fabricação em massa típico.

Entretanto, um desvio resulta no compartilhamento desigual da corrente no caso em que as citadas primeira e segunda unidades de LED são conectadas paralelas entre si, causando força desigual para as unidades de LED e geração de luz desigual.

Desta forma, a tensão direta da citada primeira unidade de LED preferivelmente está na faixa de 90-110% da tensão direta da citada segunda unidade de LED.

A faixa de tensão adequada também pode depender das | PEA o o — ——

13/35 Ú características de resistência dos LEDs utilizados. Quanto : mais íngreme da curva corrente-tensão dos LEDs, ou seja, as | unidades de LED, mais alta de uma possível : “incompatibilidade"”" de compartilhamento da corrente pode ser | 5 para uma dada diferença entre as tensões diretas. Desta l forma, de modo alternativo ou adicionalmente a uma exigência | de compatibilidade da tensão direta, as unidades de LED podem ser adaptadas para uma compatibilidade de tensão direta definida em uma dada tensão, por exemplo, definida de acordo -— 10 coma aplicação particular, Neste caso, em uma dada tensão direta, a corrente da primeira unidade de LED deveria substancialmente corresponder à corrente da segunda unidade de LED, por exemplo, em uma faixa de 90-110% da corrente da segunda unidade de LED.

De acordo com um desenvolvimento da invenção, os meios de comutação são controlados pela unidade de controle para ter uma frequência de comutação de 400 Hz a 40 MHz, preferivelmente 16 kHz a 10 MHz e mais preferivelmente 20 kHz a 4 MHz. A presente realização vantajosamente provê outra cintilação óptica reduzida, melhorando a emissão de luz da disposição do circuito de LED.

e. Preferivelmente, a unidade de controle compreende o circuito de detecção da corrente para determinar a corrente M através da fonte de luz de LED. O circuito de detecção da corrente pode ser de qualquer tipo adequado para permitir a detecção confiável durante a operação da disposição do circuito de LED. O circuito de detecção da corrente deveria prover um sinal à unidade de controle, correspondente ao presente nível de corrente da corrente através da fonte de luz de LED e/ou das unidades de LED durante a operação. O circuito de detecção da corrente pode ser formado integralmente com a citada unidade de controle, por exemplo, em um microcontrolador correspondente, ou pode ser provido

.— 14/35 separadamente e conectado à unidade de controle sobre uma conexão de sinalização cabeada ou sem fio adequada.

Preferivelmente, o circuito de detecção da corrente compreende um resistor sensível à corrente, conectado em série com a primeira e a segunda unidade de LED, para prover um sinal de tensão à unidade de controle, que corresponde à corrente através das unidades de LED. . Mais preferivelmente, a unidade de controle é operada com uma tensão de alimentação auxiliar, gerada das - 10 tensões presentes na fonte de luz de LED durante a operação, como a tensão operacional ou a tensão direta de uma das unidades de LED, através do circuito adequado, por exemplo, um diodo de desacoplagem, um capacitor de filtragem e um regulador de tensão linear.

Gerar a tensão de alimentação auxiliar das tensões já presentes na fonte de luz de LED é vantajoso, pois a fontes de luz de LED não precisa de terminais adicionais para alimentar em uma tensão de alimentação auxiliar externamente gerada.

Conforme discutido acima, os diodos emissores de luz das unidades de LED são preferivelmente formados em uma matriz semicondutora comum, substrato ou módulo.

Em ' particular quando LEDs de alta potência são utilizados, vários LEDs, ou seja, pn-junções, podem ser formados em uma ' única matriz para prover o fluxo luminoso necessário para iluminação ou aplicações gerais de iluminação.

Certamente, é possível, particularmente no último caso, formar a primeira e a segunda unidade de LED na citada matriz comum.

De acordo com outro desenvolvimento da invenção, as unidades de LED, os meios de comutação e/ou a unidade de controle são formados integralmente entre si, por exemplo, em uma única matriz ou em um pacote ou módulo comum.

A presente realização permite outra redução do tamanho da disposição inventiva do circuito, provendo uma configuração altamente | — =— '

compacta.

As unidades de LED, os meios de comutação e/ou a unidade de controle podem ser providas em uma única matriz semicondutora para prover outro processo de fabricação simplificado.

De modo alternativo, uma submontagem elétrica pode estar presente para mecanicamente suportar e/ou eletricamente R conectar as unidades de LED, cuja submontagem compreende os meios de comutação e/ou a unidade de controle. A submontagem .- 10 pode certamente compreender outros elementos elétricos Ou mecânicos, como, por exemplo, um dissipador térmico ou tubo de calor para dissipar calor gerado pelas unidades de LED ou outros componentes eletrônicos da fonte de luz de LED.

É ainda preferido que o elemento reativo é formado integralmente com a fontes de luz de LED, Ou seja, com as unidades de LED, os meios de comutação e/ou a unidade de controle. Mais preferivelmente, Oo elemento reativo é formado integralmente com a citada submontagem elétrica.

De acordo com outra realização preferida da invenção, a fontes de luz de LED é um dispositivo de dois pólos. Em termos da presente explicação, um dispositivo de . dois polos ou de dois pinos é um componente eletrônico tendo dois terminais elétricos pata a conexão à citada disposição ' do circuito de LED.

A presente realização é particularmente vantajosa em termos de montagem da fonte de luz de LED em uma placa de circuito impresso. Embora, conforme discutido acima, à fontes de luz de LED compreende um controle de corrente interna, um usuário pode integrar O dispositivo na mesma forma que uma fonte de luz de LED da técnica anterior comum em um layout PCB. A fonte de luz de LED pode então ser considerada para ter um "quasi-anodo" e um "quasi-catodo".

De acordo com um desenvolvimento da invenção, a | " e — — a disposição do circuito de LED compreende mais do que uma fonte de luz de LED, conectada em série com a entrada de tensão.

De acordo com a presente realização, O fluxo luminoso da disposição inventiva do circuito pode ser ainda aumentado por uma conexão em série correspondente de várias fontes de luz de LED, conforme explicado acima. Em ' particular, a presente realização permite o uso de uma Ú disposição do circuito de LED com um único elemento reativo .- 10 no qual as várias fontes de luz de LED estão conectadas.

Visto que a entrada de tensão provê uma tensão operacional e a corrente é controlada por cada uma das fontes de luz de LED internamente, nenhuma “Outra adaptação do circuito é necessária.

Certamente, entretanto, no caso que uma fonte de alimentação padrão é utilizada e conectada com a entrada de tensão, a tensão, corrente e potência deve permitir a operação do respectivo número de fontes de luz de LED. Adicionalmente ou de modo alternativo, a disposição do circuito de LED é preferivelmente provida com um ou mais LEDS de acordo com a técnica anterior, conectada em série com uma 7 ou mais das citadas fontes de luz de LED inventivas e pelo menos um citado elemento reativo. Tal disposição combinada do ' circuito é particularmente rentável e simultaneamente provê um fluxo luminoso elevado.

Além disso, várias disposições do circuito de LED podem ser conectadas em paralelo à citada fonte de alimentação para aumentar O fluxo luminoso.

A frequência de comutação e assim o ciclo de tarefa do modo de operação de comutação depende principalmente da tensão operacional. Visto que à corrente através da primeira e da segunda unidade de LED podem diferir nos modos de tensão alta e baixa, o fluxo luminoso em ambos os modos podem : . > — DN diferir, resultando na dependência do fluxo luminoso na tensão operacional.

Enquanto isto pode ser vantajoso em que | permite que o fluxo luminoso seja facilmente definido em uma certa faixa, em particular no caso que uma fonte de | 5 alimentação não estabilizada é utilizada, a qualidade da | emissão de luz pode ser prejudicada.

De acordo com outra realização preferida da invenção, a unidade de controle é configurada para adaptar o | ' primeiro e/ou the segundo valor limite, de modo que a | . 10 corrente através das fontes de luz de LED corresponda a uma corrente da lâmpada média predefinida.

Visto que o fluxo luminoso depende da corrente média da lâmpada, a presente realização permite definir o fluxo luminoso independentemente do nível de tensão de entrada, assim provendo outra emissão de luz estabilizada.

A corrente média da lâmpada pode ser definida de acordo com a aplicação, por exemplo, por um usuário com uma interface do usuário correspondente e armazenada em uma memória adequada ou por ajuste de fábrica.

De modo alternativo ou adicional, a corrente média da lâmpada pode ser variável ou adaptada pela unidade de controle, por exemplo, utilizando um dispositivo de retorno . provido pata medir o fluxo luminoso emitido e para definir a corrente média da lâmpada a um dado fluxo do ponto de ajuste. : A presente realização então vantajosamente permite compensar, por exemplo, os efeitos de envelhecimento e temperatura.

Preferivelmente, a unidade de controle é configurada para determinar a tensão de entrada, por exemplo, utilizando um circuito de medição de tensão, e adaptar a corrente média da lâmpada certamente.

Neste caso, a unidade de controle pode ser configurada para definir a corrente média da lâmpada para prover um fluxo luminoso constante, amplamente independentemente da tensão de entrada.

De modo alternativo ou adicional, a unidade de controle pode ser | o o o PA

18/35 o configurada para definir a corrente média da lâmpada de acordo com uma dada relação com a tensão de entrada. Certamente, é possível definir o fluxo luminoso das fontes de luz de LED controlando a tensão de entrada, ou seja, sem a necessidade de outro sinal de controle ou interface do usuário. Mais preferivelmente, a unidade de controle é configurada para adaptar o primeiro, por exemplo, valor limite da corrente inferior para prover a corrente da lâmpada média predefinida. .

2 110 A fonte de luz de LED de acordo com a invenção é adaptada para operação com uma disposição do circuito de LED, conforme discutido acima. A fonte de luz de LED compreendem uma primeira e uma segunda unidade de LED, cada uma tendo pelo menos um diodo emissor de luz, meios de comutação controláveis para conectar as citadas unidades de LED com um elemento reativo em um modo de tensão baixa e um modo de tensão alta, e uma unidade de controle. No citado modo de tensão baixa, a fonte de luz de LED mostra uma primeira tensão direta. No modo de tensão alta, a fonte de luz de LED mostra uma segunda tensão direta, mais alta do que a citada primeira tensão direta.

' A unidade de controle é configurada para definir os citados meios de comutação ao citado modo de tensão baixa ' quando uma corrente, fornecida pela citada tensão de alimentação, corresponde a um primeiro valor limite e para definir os citados meios de comutação ao citado modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde a um segundo valor limite. Certamente, a fonte de luz de LED pode preferivelmente ser adaptada às realizações preferidas acima.

De acordo com o método inventivo para operar uma fonte de luz de LED com uma tensão operacional, a citada fonte de luz de LED compreende uma primeira e uma segunda | e — e a o —

- 19/35 ' unidade de LED, cada uma tendo pelo menos um diodo emissor de luz, e meios de comutação controláveis para conectar as citadas unidades de LED com um elemento reativo em um modo de tensão baixa e um modo de tensão alta. No citado modo de tensão baixa, a fonte de luz de LED mostra uma primeira tensão direta. No modo de tensão alta, a fonte de luz de LED mostra uma segunda tensão direta, mais alta do que a citada . primeira tensão direta. Os meios de comutação são definidos ao citado modo de tensão baixa quando uma corrente . 10 operacional, fornecida à citada fonte de luz de LED, corresponde a um primeiro valor limite e são definidas ao citado modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde a um segundo valor limite. Certamente, a fonte de luz de LED pode preferivelmente ser operada utilizando uma disposição do circuito de LED de acordo com as realizações acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Os objetos, características e vantagens acima, € outros, da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição das realizações preferidas, nas quais: A figura 1 mostra um diagrama esquemático do 7 circuito de uma disposição do circuito de LED com uma fonte de luz de LED de acordo com uma primeira realização da ' invenção, A figura 2 mostra um diagrama temporal da corrente na disposição do circuito de LED de acordo com a figura 1 durante a operação, A figura 3a mostra uma vista transversal de uma fonte de luz de LED de acordo com uma second realização, A figura 3b mostra uma vista transversal de uma fonte de luz de LED de acordo com uma terceira realização, A figura 3c mostra uma vista transversal de uma | fonte de luz de LED de acordo com uma quarta realização, o

- 20/35 A figura 4 mostra um diagrama esquemático do circuito da disposição do circuito de LED de acordo com outra realização da invenção e A figura 5 mostra um diagrama esquemático do circuito da disposição do circuito de LED de acordo com outra realização da invenção.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÃOS A figura 1 mostra um diagrama esquemático do circuito de uma disposição do circuito de LED 1 de acordo com . 10 uma primeira realização da presente invenção. A disposição do circuito de LED 1 compreende um circuito de fornecimento de LED 2 conectado com uma fonte de luz de LED 3. A fonte de luz de LED 3 é formada como um único módulo ou chip, como será explicado a seguir com referência à figura 2. O circuito de fornecimento de LED 2 compreende uma entrada de tensão 4a e uma entrada de tensão 4b, ou seja, de acordo com a presente realização dois terminais para conexão a uma tensão de alimentação 5 que provê uma tensão de corrente direta de 15 V. O abastecimento 5 pode, por exemplo, ser uma unidade da fonte de alimentação do modo de comutação conectada a uma linha da rede elétrica correspondente e incluindo um ' retificador para prover a citada tensão de corrente direta. O circuito de fornecimento de LED 2 ainda compreende ' um elemento reativo 6, ou seja, no presente exemplo uma bobina com uma indutância de 100 pH, conectada em série entre à entrada de tensão 4, e assim à tensão de alimentação 5, € à fonte de luz de LED 3. Ae fonte de luz de LED 3 compreende dois terminais 7 a e 7b para conexão com o circuito de fornecimento de LED 2. A fonte de luz de LED 3 de acordo com o presente exemplo então pode ser referida como dispositivo de "2 polos" ou "2 pinos", de modo que a integração da fonte de luz de LED 3 em um circuito de alimentação existente seja facilmente | 2. —

= 21/35 ' possível. Os terminais 7a e 7b de acordo com a presente realização são providos como ilhas de solda metálica para conexão em uma placa de circuito impresso, por exemplo. A fonte de luz de LED 3 ainda compreende uma primeira unidade de LED 8 e uma segunda unidade de LED 9, que de acordo com O presente exemplo compreende três diodos emissores de luz de alta potência 48 (não mostrado na figura 1) dispostos em série, resultando em uma tensão direta definida de ' aproximadamente 9 V. Para conectar. a primeira e a segunda .- 10 unidade de LED 8, 9 com o elemento reativo 6 e assim com à tensão de alimentação 5, meios de comutação 10 são providos, compreendendo, de acordo com a presente realização, dois interruptores “controláveis 11. Os interruptores 11 são operados por uma unidade de controle 12 sobre uma conexão de controle adequada, indicada pela linha pontilhada na figura

1. De acordo com o presente exemplo, a unidade de controle 12 compreende um microcontrolador adequadamente programado para controle da corrente, conforme discutido a seguir. A unidade de controle 12 é ainda conectada com o detector de corrente 13 para medir a corrente através da disposição do circuito 1. Os meios de comutação 10 são providos para operar a fonte de * luz de LED 1 em um modo de tensão alta e um modo de tensão baixa. ] No modo de tensão alta, interruptores 11 são abertos, conforme mostrado na figura 1. A primeira e a segunda unidade de LED 8, 9 são certamente conectadas em série entre si e o elemento reativo 6 sobre o circuito em ponte 14 compreendendo um diodo de proteção de tensão reversa 15, resultando em uma primeira tensão direta geral definida da fonte de luz de LED 3. No modo de tensão baixa, ambos os interruptores 11 são fechados, de modo que a primeira e a segunda unidade de LED 8, 9 são conectadas paralelas entre si, resultando em uma segunda tensão direta definida da fonte | - oo oo o o i 22/35 de luz de LED 3. Neste modo, o diodo de proteção de tensão reversa 15 impede um curto circuito.

A fonte de luz de LED 3 assim pode ser definida em dois modos.

Toda a tensão direta da fonte de luz de LED 3 e assim as unidades de LED 8, 9, por exemplo, medidas entre os dois terminais 7a e 7b, podem certamente ser definidos a uma primeira tensão direta da fonte de luz de LED de 9 V no modo de tensão baixa e uma segunda tensão direta da fonte de luz de LED 3 de 18 V no ' modo de tensão alta.

Certamente, toda a tensão direta da . 10 fonte de luz de LED 3 no modo de tensão baixa é inferior à tensão da tensão de alimentação 5. No modo de tensão alta, à tensão direta é mais alta do que a tensão fornecida.

O princípio da operação da disposição inventiva do circuito de LED 1 de acordo com a realização da figura 1 é a seguir explicado com referência ao diagrama temporal da figura 2. Na figura, a corrente IL através do elemento reativo 6 e assim através dos terminais 7a e 7b da fonte de luz de LED 3 e a corrente Ixmc São mostrados ao longo do tempo, começando com a conexão da disposição do circuito de LED1 na potência, ou seja, na tensão de alimentação 5. A corrente Inc Se refere à corrente efetiva por ] junção do LED de cada unidade de LED 8, 9. Dependendo da fonte de luz de LED 3 estando no modo tensão alta ou baixa : 33, a corrente TI, flui através das duas unidades de LED 8 e 9 em paralelo ou em série, respectivamente.

Assim, a corrente efetiva Inc por unidade de LED 8, 9 corresponde à corrente Tr no modo de tensão alta 33 e à metade da corrente Ir no modo de tensão baixa 32 visto que aqui, as duas unidades de LED 8, 9 são conectadas em paralelo, de modo que a corrente T, seja compartilhada.

De acordo com O presente exemplo, as unidades de LED 8, 9 são assumidas para mostrar as características elétricas correspondentes, ou seja, o índice de tensão direta das unidades de LED 8, 9 é 1:1. Assim, a | e - a corrente Tr é compartilhada igualmente. Conforme mencionado acima, a unidade de controle 12 é adaptada para medir a corrente TI, através da fonte de luz de LED 3, utilizando o detector de corrente 13. A unidade de controle 12 é adaptada para controlar os interruptores 11 dos meios de comutação 10 do citado modo de tensão baixa, ou seja, a conexão paralela, na citada conexão em série. A unidade de controle 12 é : programada com um primeiro valor limite da corrente 30, de acordo com o presente exemplo, 700mMA e um segundo valor . 10 limite da corrente 31 de 1400mA, ou seja, mais alto do que O primeiro limite 30 pela "flutuação da corrente" Ai de 700mA. Quando a corrente medida for menor ou corresponder ao citado primeiro valor limite 30, a unidade de controle 12 controla os meios de comutação 10 para operar no modo de tensão baixa

32. Mesmo se a corrente II ainda aumentar, OS meios de comutação 10 permanecem no modo de tensão baixa. No caso a corrente atinge, ou seja, é igual ou mais alta do que O citado segundo valor limite 31, OS meios de comutação 10 são controlados para operar no modo de tensão alta 33. Novamente, os meios de comutação 10 são mantidos no modo de tensão alta 33 até que a corrente T, seja igual ou menor do que O ' primeiro valor limite 30, Assim, o uso pode adequadamente ser feito do controle da corrente de acordo com à invenção, que ' permite manter a corrente TI, nos estados operacionais, OU seja, nas condições operacionais normais, entre o primeiro e o segundo valor limite. O presente exemplo resulta em uma frequência de comutação de aproximadamente 30kHz. O ciclo de tarefa ou frequência de comutação dos meios de comutação 10 certamente depende dos valores limites 30, 31, e assim da flutuação da corrente ni, a indutância do elemento reativo 6 e as características, ou seja, particularmente as tensões diretas, das unidades de LED 8, 9. Para prover uma frequência de comutação na faixa de 20kHz a | e PRA o]

4MHz com os valores limites mencionados anteriormente, uma indutância de aproximadamente 150pH a 750 nH é particularmente preferida.

A operação da configuração então corresponde substancialmente à operação de um conversor de configuração, de modo que um ciclo de tarefa ou frequência de comutação possa ser definido de acordo com a respectiva aplicação por : um técnico no assunto, utilizando os critérios e fórmulas : conhecidos de desenho. . 10 Com referência à figura 2, à operação da unidade de controle 12 é iniciada pela conexão do circuito 1 na tensão de alimentação 5. Inicialmente, a unidade de controle 12 | define os meios de comutação 10 no modo de tensão baixa 32. A corrente T, será zero, certamente,

Por causa do modo de tensão baixa 32, toda a tensão | direta efetiva da fonte de luz de LED 3 é menor do que a tensão operacional da tensão de alimentação 5, conforme discutido acima, uma queda de tensão pelo elemento reativo 6 | está presente.

Certamente, a corrente TI, aumenta durante o | modo de tensão baixa/fase 32. Quando a corrente Ir atinge o segundo valor limite 7 31, a unidade de controle 12 define os interruptores 11 dos meios de comutação 10 no estado aberto, ou seja, o modo de ' tensão alta/fase 33. Toda a tensão direta das unidades de LED

8, 9 neste modo é mais alta do que a tensão da tensão de alimentação 5 devido à conexão em série, Entretanto, visto que o elemento reativo 6 tentará resistir às mudanças de Ir, a tensão nos terminais 7 da fonte de luz de LED 3 aumenta a um nível onde o fluxo de corrente através da conexão em série da primeira unidade de LED 8, segunda unidade de LED 9 e diodo de proteção de tensão reversa 15 é possível.

O aumento na tensão ocorre ao mesmo que o procedimento de desligamento dos meios de comutação 10, resultando em um fluxo de corrente | o = t - — = - : | contínua e assim uma operação contínua dos LEDs da primeira e da segunda unidade de LED 8, 9. Visto que toda a tensão direta de acordo com oO presente modo de tensão alta 33 é mais alta do que à tensão operacional da tensão de alimentação 5, a tensão pelo elemento reativo 6 é negativa, resultando em uma redução da corrente Ir no modo de tensão alta 33, conforme mostrado na figura 2. Quando a corrente Ir, atinge o primeiro valor limite 30, a unidade de controle 12 controla os interruptores 11 dos - 10 meios de comutação 10 novamente para operar no modo de tensão baixa 32, ou seja, o modo da operação paralela da primeira e da segunda unidade de LED 8, 59. Certamente, a corrente | Ir, aumenta no modo de tensão baixa 32 subsequente e à operação discutida acima é repetida, Ae operação da unidade de controle 12 da fonte de luz de LED 3 assim provê controle da corrente dentro dos dois valores limites 30, 31 e assim permite a operação da fonte de luz de LED 3 com uma tensão de alimentação 5, enquanto estabiliza a corrente, Assim, um regulador de corrente elaborado pode ser vantajosamente omitido.

Além disso, os LEDs 48 das unidades de LED 8, 9 são continuamente providos com a corrente operacional, resultando . em uma emissão de luz sem períodos escuros e substancialmente sem cintilação, devido à alta frequência de comutação.

Quando , a disposição do circuito 1 é operada com uma tensão mais alta do que toda a tensão direta da fonte de luz de LED 3 no modo de tensão alta 33, o regulamento da corrente interna não está ativo.

Ainda, a fonte de luz de LED 3 então pode ser operada como uma coluna típica de LEDs 48, onde a corrente precisa ser controlada externamente.

Certamente, a mnesna Í fonte de luz 3, que opera como um dispositivo de autocontrole dentro de uma determinada faixa de tensão de alimentação, pode ser operada como fonte de luz de LED 3 de alta tensão | — DO o -

. 26/35 normal exposta a uma tensão de alimentação mais alta do que toda a tensão direta no modo de tensão alta 33. Aqui, um dispositivo limitativo da corrente deve ser provido externamente. A fonte de luz de LED 3 e a disposição do circuito 1 então são altamente versáteis, Certamente, as características elétricas bem como os valores limites atuais . devem ser adaptadas de acordo com a respectiva aplicação e . particularmente com relação à tensão fornecida e os . componentes elétricos específicos utilizados. Entretanto, tal -— 10 adaptação pode ser conduzida pelo técnico no assunto.

Conforme discutido acima, a fonte de luz de LED 3 pode ser formada como um módulo integrado, assim tendo um fator de forma vantajosamente pequena. A figura 3a mostra uma realização de uma fonte de luz 3' em uma vista transversal correspondente substancialmente à realização da figura 1. Conforme mostrado, a primeira e a segunda unidade de LED 8, 9 são formadas de uma camada semicondutora epitaxial 20a, 20b como conhecido na técnica, compreendendo as estruturas semicondutoras do diodo. Para prover uma emissão de luz branca, a camada de fósforo 21a, 21b é provida no topo da camada semicondutora epitaxial 20a, 20b. As camadas ' mencionadas acima 20a, 20b, 21a, 21b do módulo 3' da fonte de luz de LED são formados em um processo de fabricação S semicondutor “padrão, permitindo uma configuração "custo eficiente. A camada semicondutora 20a, 20b é conectada em uma submontagem elétrica 23 através das juntas de solda 22 para prover as conexões elétricas necessárias e a fixação mecânica.

A submontagem elétrica 23 compreende, conforme indicado na figura 3a, os componentes elétricos restantes do médulo 3' da fonte de luz de LED mostrado na figura 1, a saber os meios de comutação 10, a unidade de controle 12, O detector de corrente 13 e o circuito em ponte 14 com o diodo

27/35 : de proteção de tensão reversa 15. Por razões de esclarecimento, nem todos os componentes previamente mencionados são mostrados na figura 3a. A submontagem elétrica 23 também é formada por uma cerâmica semicondutora conhecida padrão ou processo de fabricação da placa de circuito impresso. Toda a disposição é conectável ao circuito de fornecimento de LED 2 (não mostrado na figura 3a) sobre os terminais de solda correspondentes 7a e 7b. Uma interface do ] dissipador térmico 24 é provida para dissipar calor, gerado . 10 pelas unidades de LED 8, 9 e à submontagem elétrica 23. A figura 3b mostra outra realização de uma fonte de luz de LED 3", A realização da figura 3b corresponde substancialmente à realização da figura 3a com a exceção de outra camada indutora 25, que serve como elemento reativo 6'. Certamente, a fonte de luz de LED 3" provê uma configuração integrada, de modo que à fonte de luz de LED 3" seja facilmente conectável à tensão de alimentação 5 na entrada de tensão 4a e 4b. A figura 3c mostra outra realização da fonte de luz de LED 3"' inventiva. A realização da figura 3c corresponde | " substancialmente à realização da figura 3a, com a exceção que | aqui nenhuma submontagem elétrica 23 está presente. | ' Certamente, a primeira e a segunda unidade de LED 8, 9 são conectadas através das juntas de soldagem 22 em uma placa de circuito impresso 26 compreendendo outros componentes | previamente mencionados da fonte de luz de LED 3"', ou seja, | meios de comutação controláveis 10, unidade de controle 12, | detector de corrente 13 e circuito em ponte 14 (não mostrado na figura 3c).

A figura 4 mostra um diagrama esquemático do circuito de uma disposição do circuito de LED 1' de acordo com outra realização.

| PRA — e :

A realização da disposição do circuito 1' de acordo com a figura 4 corresponde substancialmente à realização explicada acima com referência à 1, com a exceção dos meios de comutação modificados 10' e unidade de controle 12'. Os meios de comutação 10' de acordo com o presente exemplo compreende dois MOSFETS 40a &e 40b, controlados por uma unidade de controle 12'. A unidade de controle 12' de acordo : . com a realização da figura 4 compreende um dispositivo flip- flop 46, saída Q da qual está conectada ao acionador da porta .- 10 47. O acionador da porta 47 serve para amplificar o sinal do dispositivo flip-flop 46 a um nível adequado para acionar a porta de MOSFETS 40. De acordo com O presente exemplo, MOSFET 40a é do tipo canal N, enquanto o MOSFET 40b é do tipo canal P. Dependendo do tipo específico de MOSFET 40a, 40b utilizado, a mudança do nível pode não ser necessária para acionar o MOSFET 40b de canal P, ou seja, se à tensão direta alta for menor do que a tensão porta-fonte permitida do MOSFET 40b do canal P. Vários conceitos e ICS acionadores para acionamento da porta do MOSFET existem na técnica. Para o dispositivo integrado previamente mencionado, um circuito adequado é percebido na submontagem 23, considerando as 7 características de entrada de MOSFETs 40, OS níveis de tensão e a frequência de comutação esperada. A unidade de controle ] 12' ainda compreende um primeiro comparador 44 e um segundo comparador 45 conectados a um primeiro gerador de referência de tensão 42 e segundo gerador de referência de tensão 43, respectivamente. Os comparadores 44, 45 comparam OS níveis de tensão levados a suas conexões de entrada. Se a tensão na respectiva entrada não inversora (marcada com um sinal "+" na figura 4) é mais alta do que a tensão na outra respectiva entrada inversora, o sinal emitido ao dispositivo flip-flop 46 é alto. Certamente, o sinal emitido é baixo se a tensão na

REREEENEEEA -

-: 29/35 entrada não inversora for menor do que a tensão na entrada inversora.

Os comparadores 44, 45 devem exibir um faixa de tensão do modo comum correto para permitir a operação de comutação desejada.

Para alta eficiência, a queda de tensão no resistor de detecção 41 deve ser bem pequena, por exemplo, | menor do que 100 mV.

Assim, os comparadores 44, 45 devem operar com um sinal de entrada próximo ao potencial terra, . que pode ser provido como a tensão de alimentação mais negativa.

Vários tipos de comparadores para a presente .- 10 aplicação estão disponíveis no mercado, tipicamente referidos como comparadores de "única alimentação" ou ainda "entrada de borda da borda". De forma mais simples, um amplificador diferencial adequado pode ser utilizado como um comparador.

O gerador de referência de tensão 42 pode compreender diodos zener inclinados individuais, referências bandgap ou divisores de tensão simples energizados a partir de uma alimentação auxiliar comum de um nível de tensão adequado e estabilidade.

O primeiro e o segundo comparador 44, 45 são conectados com o detector de corrente 13, que, de acordo com o presente exemplo, compreende um resistor sensível à ' corrente 41. O resistor 41 provê uma tensão ao primeiro e ao segundo comparadores 44, 45, correspondente a uma presente : corrente através da lâmpada 3"". Os comparadores 44, 45 comparam o sinal com as tensões de referência fornecidos pelo citado primeiro e pelo citado segundo gerador de referência de tensão 42, 43, qe são definidos para corresponder ao primeiro e ao segundo valor limite da corrente 30, 31. Durante a fase de inicialização, no início do dispositivo, O comparador 45 gera um alto sinal, ajustando oO dispositivo flip-flop 46. A saída Q do flip-flop 46 certamente é alta, fazendo com que os MOSFETsS 40 fiquem no estado fechado.

A fonte de luz de LED 3"" então é definida ao modo de tensão | o o -

— 30/35 baixa. Quando a queda de tensão pelo resistor 41 atinge o primeiro valor limite 30, Oo comparador 45 gera um sinal baixo emitido, mas devido ao dispositivo flíp-flop 46, OS interruptores permanecerão no estado fechado. Quando a queda de tensão pelo resistor 41 atingir o segundo valor limite 31, ou seja, a tensão definida pelo segundo gerador de referência de tensão 43, o comparador 44 gera um alto sinal emitido, reajustando o dispositivo flip-flop 46, de modo que OS MOSFETS 40 sejam desativados, ou seja, ajuste ao estado — 10 aberto. A fonte de luz de LED 3"" é então ajustada no modo de tensão alta, resultando em uma redução da corrente [x conforme discutido acima com referência à figura 2. A realização de acordo com a figura 4 provê uma configuração simples e então custo eficiente da fonte de luz de LED 3"". Conforme discutido acima, o primeiro e o segundo valores limites da corrente 30, 31 são ajustados pelo primeiro e segundo gerador de referência de tensão 42, 43 correspondentes. Embora em ambos os modos, ou seja, O modo de tensão baixa e o modo de tensão alta, ambas as unidades de LED 8, 9 (cada uma compreendendo únicos LEDs 48) são continuamente providos com uma corrente operacional, o fluxo 1] luminoso em ambos os modos certamente difere devido à comutação de uma conexão paralela a uma conexão em série da : unidade de LED 8, 9. Desta forma, o fluxo luminoso da unidade de LED 8, 9 depende do ciclo de tarefa do controle e assim pelo menos em certa extensão na tensão da tensão de alimentação 5; enquanto pode ser vantajoso poder controlar o fluxo luminoso por uma variação da tensão operacional entre as tensões diretas altas e baixas, a dependência pode ser indesejável para operar o circuito operacional 1'com uma fonte de tensão não suficientemente estabilizada 5. A figura 5 mostra um diagrama esquemático “do circuito de uma disposição do circuito de LED 1'' de acordo

EEEEESESESSSEEESSEREREEEAAA | e —

: 31/35 com outra realização da invenção.

A realização da figura 5 corresponde substancialmente à realização explicada acima com referência à figura 4, com a exceção da unidade de controle 12" e a primeira e a segunda unidade de LED 8', 9'. Com referência à figura 5, a primeira e a segunda unidade de LED 8', 9' apenas compreendem um único LED 48. A unidade de controle 12" compreende outra fonte de tensão 52 que determina a diferença entre o primeiro e o segundo valor limite 30, 31 e assim determina a flutuação da corrente ni da . 10 corrente TI, através do elemento reativo 6. A primeira OP-AMP 50 ajusta O primeiro e o segundo valor limite da corrente 30 | e 31. Estes não são tão constantes, como a entrada da primeira OP-AMP 50 é conectada à disposição do capacitor 58, resistor 56, 57 e a saída inversora do dispositivo flip-flop 46, de modo que O primeiro valor limite da corrente 30 | dependa principalmente do ciclo de tarefa.

Um fusível térmico | 55 da operação de comutação provê proteção de sobre- temperatura.

Uma segunda OP-AMP 51 é conectada com o resistor 41 para prover um sinal, correspondente à presente corrente através da fonte de luz de LED 1", conforme discutido acima.

Em correspondência com a realização da figura 4, o acionador ' da porta 53, por exemplo, OP-AMPs, serve para amplificar os sinais do dispositivo flip-flop 46 a um nível adequado para ' acionar a porta de MOSFETs 54a e 54b.

A saída inversora do dispositivo flip-flop 46 é conectada ao primeiro acionador da porta 53 e a saída Q do dispositivo flip-flop 46 é conectada | a um segundo acionador da porta 53. De acordo com a presente realização, O primeiro e O segundo valor limite da corrente 30, 31 são variáveis e dependentes do ciclo de tarefa da operação de comutação, de modo que o fluxo luminoso emitido esteja linearmente dependente da tensão de entrada de tensão de alimentação 5, assim permitindo capacidades de escurecimento sem meios de ERRE——" Â] — NS PRA AO o 32/35 controle adicionais.

O circuito RC formado pelo resistor 57 e capacitor 58, filtra qualquer componente de frequência do ciclo de tarefas dos MOSFETS 54a e 54b, de modo que o valor médio seja utilizado para definir o primeiro e o segundo limites da corrente 30, 31. Quando a temperatura da disposição do circuito de LED 1'' atingir um limite superior, o fusível térmico 55 fixa o sinal do ciclo de tarefa em um valor baixo, de modo que a corrente média indutora TI, seja ' baixa para acionar os LEDs 48 com um nível de energia baixo -— 10 Ou zero.

O ciclo de tarefa dos interruptores 54a e 54b é definido como s = Fuigh onde Vsuppiy É à tensão, aplicada nos terminais 7 da fonte de luz de LED 3'''!'!' e Vfniga É toda a tensão direta da fonte de luz de LED 3''“"' no modo de tensão alta 33. O tempo Tu É O tempo de carregamento do elemento reativo 6, o tempo Ts; descreve os períodos de comutação, e x=DPs1, : Fou onde Vfiww É toda a tensão direta da fonte de luz de LED 3'''"'' no modo de tensão baixa 32. Para oO caso particular da realização acima, segue a 22 (1-2) Vfugh A frequência de comutação pode ser expressa como ER——Ô o o py = Leer Yi da, L Aa onde hi é a amplitude da flutuação da corrente do elemento reativo 6. No caso de K = 2, e assumindo que as tensões diretas de LED não variam a operação de estado estável, a potência média total levada aos LEDs 48 pode ser calculada ' Prep -[ E) Vínigh Tao ' onde Tso É a corrente média indutora do elemento reativo 6, que de acordo com a realização descrita acima, é inependente de Vsuppiy E igual a To = Luma +, onde TIumin É O valor mínimo da forma de onda da corrente indutora no estado estável. Das expressões acima, pode ser visto que a potência média levada aos LEDs 48 varia linearmente com Vsupply- A extensão da potência máxima corresponde a 0,5 Pnax- A entrega de potência máxima Pra, É atingida conforme Vsuppiy SE aproxima . de Vínigm. Certamente, a potência mínima Prnin é obtida conforme Vsuppiy SE aproxima de Vfiow. De acordo com à figura 5, a fonte - 20 de tensão 52 define flutuação da corrente 41, onde OP-AMP 50 define Inimin. O Último não é mais constante, como à entrada de OP-AMP 50 corresponde a 1 - D?. Assim, OP-AMP 50 produz um sinal emitido de modo que Trimin (DT imino FIA, onde Ininino € M, São definidos pelos ajustes da fonte de tensão 52. A corrente média emitida na presente configuração é então

RR | 2 '

Poe (tuts E (1-8) Viuga | A invenção foi ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição a seguir.

Tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas e exemplares e não restritivos; a invenção não está limitada às realizações reveladas.

Pode, por exemplo, ser possível operar a invenção ' de acordo com uma realização na qual: - as unidades de LED 8, 9 compreendem um número mais alto ou mais baixo de diodos emissores de luz 48, conectados em série ou em paralelo ou uma combinação destes, - as unidades de LED 8, 9 compreendem OLEDs ou diodos a laser como elementos emissores de luz, - o elemento reativo 6 é integrado com o módulo da fonte de luz de LED 3, 3', 3º, 3'/'!' 3'*%, 3, - nas disposições do circuito 1, 1', 1'' várias fontes de luz de LED 3, 3', 3", 3'º“', 3 3 são conectadas em série ao elemento reativo 6, - tensão de alimentação 5 é integrada com o circuito de fornecimento de LED 2, 2 320 - terminais 7a e 7b, em vez de ser providos como ilhas de arame ou ilhas de solda, são providos como pinos de - conexão de, por exemplo, uma ou mais tampas da lâmpada, e/ou - a unidade de controle 12, 12', 12'*' pode ser configurada com um comutador de modo, que está disposto para definir a unidade de controle 12, 12', 12'' em um ajuste de controle definido.

Isto pode ser realizado através dos terminais normais 7, por exemplo, por meios de ativação, por exemplo, aumento, do sinal fornecido em um modo especial.

Então, os meios de comutação 10 são ativado ou desativados e a fonte de luz de LED 3, 3', 3'', 3'//, 3%, 3 pode ser operada tanto no modo de tensão baixa quanto no modo de tensão alta. Dependendo da realização do comutador de modo na fonte de luz de LED 3, 3', 3º', 3'!', 3'''', 3 , este ajuste pode ser não volátil (permanentemente armazenado na fonte de luz de LED), volátil (válido desde que aàa tensão de Ss alimentação esteja presente nos terminais 7, mas perdidos após o desligamento) ou dinâmicos (válido apenas por um período de tempo limitado após o comando, de modo que O ajuste tenha que ser atualizado de tempo em tempo no modo de ] controle desejado, caso contrário a fonte de luz de LED 3, . 10 31, 30%, 3'141, 3/14, 3 entra no modo de controle interno normal, conforme mencionado acima).

Nas reivindicações, a palavra '**compreendendo'' não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido vium'' ou “'uma'* não exclui uma pluralidade. O mero fato de que certas medições são recitadas nas reivindicações dependentes mutuamente recitadas Ou realizações não indicam que uma combinação destas medições não pode ser usada como vantagem. Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser construídos como limitativos do escopo deste. | — —— - - o

Claims

- ” REIVINDICAÇÕES

1. DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED, com pelo menos: - uma entrada de tensão DC(4), adaptada para prover uma tensão operacional, - um elemento reativo (6), conectado em série com a citada entrada de tensão DC (4), - uma fonte de luz de LED (3) caracterizada por : compreender, - uma primeira é uma segunda unidade de LED (8, 9), — 10 cada uma tendo pelo menos um diodo emissor de luz, em um modo de tensão baixa da fonte de luz de LED (3), as citadas primeira e segunda unidades de LED (8, 9) sendo conectadas paralelas entre si, e em um modo de tensão alta da fonte de luz de LED (3), as citadas primeira e segunda unidades de LED | 15 (8, 9) sendo conectadas em série entre si - um meio de comutação controlável (10) para alternar a fonte de luz de LED (3) entre o modo de tensão baixa e o modo de tensão alta - uma unidade de controle (12), configurada - para ajustar os citados meios de comutação (10 no citado modo de tensão baixa quando uma corrente 7 operacional, fornecida à citada fonte de luz de LED (3), corresponde a um primeiro valor limite (30), e ' - para ajustar os citados meios de comutação (10) àao citado modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde a um segundo valor limite (31).

2. DISPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que a primeira tensão direta da citada fonte de luz de LED (3) é menor do que a citada tensão operacional e a segunda tensão direta da citada fonte de luz de LED (3) é mais alta do que a citada tensão operacional.

3. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada em que as unidades de LED

NESSE |

Er 2/3 (8, 9) são conectadas com o citado elemento reativo (6) tanto no citado modo de tensão baixa quanto no modo de tensão alta.

4. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada em que a tensão direta da citada primeira unidade de LED (8) corresponde substancialmente à tensão direta da citada segunda unidade de LED (9).

5. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das ] reivindicações 1 a 4, caracterizada em que os citados meios -— 10 de comutação (10) são controlados pela citada unidade de controle (12) com uma frequência de comutação de 400 Hz a 40 MHz.

6. DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada em que a citada unidade de controle (12) compreende circuito de detecção da corrente (13) para determinar a corrente através da fonte de luz de LED (3).

7. DISPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada em que à unidade de controle (12) é configurada para adaptar o primeiro e/ou O segundo valores limite (30, 31) de modo que à corrente através da fonte de luz de LED (3) ? corresponda a uma corrente da lâmpada média predefinida.

8. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das ' reivindicações 1 a 7, caracterizada em que as citadas unidades de LED (8, 9), os citados meios de comutação (10) e/ou a citada unidade de controle (12) são formados integralmente entre si.

9. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer Uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada em que O citado elemento rxreativo (6) é formado integralmente com a citada fonte de luz de LED (3).

10. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada em que a citada fonte de

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- 3/3 : luz de LED (3) é um dispositivo de dois polos.

11. DISPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender mais do que uma fonte de luz de LED (3), conectada em série com a citada entrada de tensão (4).

12. FONTE DE LUZ DE LED PARA OPERAÇÃO EM UMA DISPOSIÇÃO DO CIRCUITO DE LED (1), conforme definido em . qualquer uma das reivindicações 1 a 11

13. MÉTODO PARA OPERAR UMA FONTE DE LUZ DE LED (3) . 10 CONECTADA POR UM ELEMENTO REATIVO COM UMA TENSÃO OPERACIONAL DC, a citada fonte de luz de LED (3) caracterizada por compreender uma primeira e uma segunda unidade de LED (8, 9), cada uma tendo pelo menos um diodo emissor de luz, em um modo de tensão baixa da fonte de luz de LED (3) as citadas primeira e segunda unidades de LED (8, 9) sendo conectadas entre si, e em um modo de alta tensão da fonte de luz de LED (3), as citadas primeira e segunda unidades de LED (8, 9) sendo conectadas em série entre si, meios de comutação controláveis (10) para comutar a fonte de luz de LED (3) entre o modo de tensão baixa e o modo de tensão alta, em que os citados meios de comutação (10) são ajustados no citado : modo de tensão baixa quando uma corrente Operacional, fornecida à citada fonte de luz de LED (3), corresponde a um ] primeiro valor limite (30), e são ajustados no citado modo de tensão alta quando a citada corrente fornecida corresponde a um segundo valor limite (31). |