ES2203554T3 - Disp0sitivo de alimentacion de una lampara de descarga. - Google Patents
Disp0sitivo de alimentacion de una lampara de descarga.Info
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Abstract
Un dispositivo en conexión con una lámpara de descarga, comprendiendo el dispositivo un reactor electrónico para encendido y combustión de la lámpara de descarga (4), y un dispositivo de control de la tensión dispuesto para modificar la tensión de suministro del reactor e incluir una señal de control de potencia en la tensión de suministro, caracterizado porque el dispositivo de control de la tensión está dispuesto para modificar la configuración del impulso de frecuencia de base de la tensión de suministro del reactor para incluir información de control de potencia en la tensión de suministro, y porque el dispositivo comprende adicionalmente, un filtro de potencia (2) y un filtro de control (1) para separar la señal de control de potencia (p) desde la tensión de suministro (Uin), siendo sensible el reactor de la señal de control de potencia (p), con el fin de controlar el nivel de luz de un tubo fluorescente (4).
Description
Dispositivo de alimentación de una lámpara de
descarga.
La presente invención se refiere a un dispositivo
en conexión con una lámpara de descarga, comprendiendo el
dispositivo un reactor electrónico para encendido y combustión de la
lámpara de descarga, y un dispositivo de control de tensión
dispuesto para modificar la tensión de suministro del reactor para
incluir una señal de control de potencia en la tensión de
suministro.
Puede controlarse el brillo de las lámparas
incandescentes, es decir atenuadas, ajustando simplemente la tensión
de trabajo suministrada a éstas. En los dispositivos de corriente
alterna, el valor efectivo de la tensión es controlado utilizando un
método denominado control de limitación de la amplitud. En el
control de limitación de la amplitud, un tiristor u otro componente
semiconductor se hace conductivo solamente durante parte de la
duración de un semiciclo de la tensión. En la práctica, entonces, se
corta parte de una onda seno de la tensión de red. El ajuste se
lleva a cabo, por tanto, controlando el ángulo de encendido del
componente semiconductor en el semiciclo.
Los dispositivos de corriente directa emplean,
corriente directa impulsada, es decir, modulada por anchura de
impulso (MWM) con el fin de mantener la buena eficiencia del
dispositivo de control. Un valor medio de la corriente directa
impulsada está formado entonces de acuerdo con una relación de
impulsos, es decir, una relación de impulsos del 50% corresponde a
aproximadamente un valor de tensión del 50%. Cuando la frecuencia
de impulsos es suficientemente alta (por ejemplo, 50 Hz), el ojo
humano percibe la luz como no parpadeante. Esto es debido a la
lentitud del ojo y a la masa térmica de un filamento incandescente,
que hace la temperatura del filamento incandescente lenta para
cambiar. En los dispositivos de control para lámparas
incandescentes, el control puede estar localizado de forma separada
desde la lámpara incandescente; más típicamente, es instalado en
conexión con un interruptor de luz.
En un dispositivo de luz fluorescente o en otras
lámparas de descarga, el control es mucho más complejo puesto que un
tubo fluorescente necesita alimentaciones de potencia separadas para
la tensión del tubo y las tensiones del filamento cuando se utiliza
un reactor electrónico moderno. Por tanto, el tubo fluorescente
requiere un reactor separado situado en conexión con el tubo
fluorescente. El rector provee a los cátodos, es decir, a los
filamentos del tubo fluorescente con una tensión propia y al tubo
con una tensión propia. Cuando se ajusta la luz, la tensión del tubo
o la corriente del tubo y la tensión del filamento son controladas
de forma separada entre sí. Por razones de funcionamiento, el
control no puede estar situado en conexión con una lámpara puesto
que las lámparas están colocadas con frecuencia en sitios que son
difíciles de alcanzar, tales como el techo. Por tanto, el control se
ha situado en un lugar desde el cual las luces son controladas
normalmente. En tal caso, además de los cables de alimentación de
corriente, el control necesita también un alambre de control
separado o un cable doble para el reactor. La necesidad de varios
cables es poco práctica, y hace difícil de instalar una solución de
control como una sustitución de una lámpara que funciona sobre un
principio normal.
La iluminación ajustable ejecutada utilizando
tubos fluorescentes sería ideal para varios lugares diferentes tanto
en cuanto a la comodidad para el usuario como a la economía de la
energía. Las propiedades de producción del color de la luz producida
por los tubos fluorescentes no son paralelas a la iluminación
realizada utilizado lámparas incandescentes comunes. Típicamente,
los tubos fluorescentes pueden utilizarse para iluminación
ajustable, por ejemplo, en auditoria, salas de montaje, teatros y
vehículos de transporte público. Adicionalmente, la iluminación
ajustable puede utilizarse para hacer los edificios residenciales
mucho más cómodos, prácticos y ajustables.
La publicación de patente de los Estados Unidos
5.107.184 presenta un sistema para atenuación de una lámpara
fluorescente. En esta publicación, la información de atenuación es
codificada dentro de la forma de onda de tensión de suministro
utilizando codificación de interrupción de flujo de potencia. En
esta codificación, la información es codificada por la interrupción
del flujo de corriente al reactor en una secuencia predeterminada.
El sistema de la publicación puede utilizarse solamente en conexión
con potencia AC.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo que evita los inconvenientes mencionados
anteriormente y que permite que el nivel de luz de un tubo
fluorescente sea controlado utilizando un aparato simple sin cables
separados para el control. Este objeto se consigue por un
dispositivo de la invención que se caracteriza porque el dispositivo
de control de la tensión está dispuesto para modificar la
configuración de impulso de frecuencia de base de la tensión de
suministro del reactor para incluir información de control de
potencia en la tensión de suministro, y porque el dispositivo
comprende adicionalmente un filtro de potencia y un filtro de
control para separar la señal de control de potencia desde la
tensión de suministro, siendo sensible el reactor a la señal de
control de potencia con el fin de controlar el nivel de luz de un
tubo fluorescente.
El dispositivo de la invención está basado en la
idea de que un dispositivo de control de tensión, tal como un
control que ejecuta el control de limitación de la amplitud, es
utilizado para modificar la tensión de suministro de una manera
similar a ésta en conexión con una lámpara incandescente. A partir
de la tensión de impulsos, se separa entonces una señal de control
de potencia utilizando un filtro de control separado, y sobre la
base de la señal, se utiliza un reactor para transportar la
corriente deseada al tubo fluorescente con el fin de quemar el tubo
fluorescente a un nivel de brillo deseado. El dispositivo permite
que el tubo fluorescente sea controlado sin un cable de control
adicional o cable doble, permitiendo un control simple posible
previamente solamente en conexión con lámparas incandescentes que
deben utilizarse para el ajuste del brillo.
La invención se describe ahora más detalladamente
en conexión con las formas de realización preferidas y con
referencia a los dibujos que se acompañan, en los que
La figura 1 muestra un dispositivo de la
invención en conexión con un dispositivo de corriente directa.
La figura 2 muestra el dispositivo de la
invención en conexión con un dispositivo de corriente alterna, y
La figura 3 muestra las formas de onda de tensión
de suministro básico de los dispositivos de corriente directa y de
corriente alterna.
A continuación, el dispositivo se describirá a
modo de ejemplo en conexión con un tubo fluorescente, pero debe
entenderse que la invención puede aplicarse también en conexión con
otras lámparas de descarga. La figura 1 muestra cómo se lleva a cabo
un dispositivo de la invención en conexión con un dispositivo de
corriente directa. Una lámpara es quemada utilizando corriente
directa convertida en una tensión de suministro impulsado Uin. De
acuerdo con la invención, el dispositivo comprende un dispositivo de
control de tensión. En conexión con la presente invención, un
dispositivo de control de tensión hace referencia a un dispositivo
accionado, por ejemplo, de acuerdo manual o automáticamente con un
programa predeterminado particular. En otras palabras, la tensión
está controlada con el fin de conseguir un nivel de iluminación
deseado. En conexión con un dispositivo de corriente directa, el
dispositivo de control de la tensión es típicamente un modulador de
impulsos, que no se muestra en la figura.
En la figura 1, la corriente directa es impulsada
utilizando un método de modulación conocido, tal como modulación de
anchura de impulso (PWM). De acuerdo con la invención, la modulación
es utilizada para producir una señal de control de potencia que
afecta a la intensidad de la iluminación, siendo incluida la señal
en la potencia eléctrica que debe transmitirse al reactor del tubo
fluorescente. La corriente directa está modulada en conexión con un
aparato para controlar el brillo de la lámpara.
El impulso con modulación se lleva a cabo, por
ejemplo, comparando una onda triangular con la corriente directa que
debe controlarse y mediante acoplamiento, utilizando un componente
conmutador, una tensión para la carga cuando la onda triangular es
más pequeña que la corriente directa que debe controlarse, y, en el
caso opuesto, acoplando la tensión fuera de la carga. Ajustando la
amplitud de la onda triangular y el intervalo de variación de la
corriente directa que debe controlare como de igual magnitud dará
lugar a un área de modulación completa del 100%. La relación de
impulso suministrada a la carga puede verse afectada, por tanto,
ajustando el nivel de tensión directa mencionado. Los dispositivos
de tubo fluorescente accionados con corriente directa son aplicados,
por ejemplo, con respeto a la iluminación de buses u otras tareas de
baja tensión.
El dispositivo de la invención comprende también
un filtro de control 1 para separar una señal de control de potencia
p desde la tensión de suministro. En la forma de realización de la
figura 1, el filtro de control 1 es, por ejemplo, un filtro de paso
bajo, que filtra una señal PWM en un nivel de corriente directa
correspondiente. Este nivel de tensión puede ser graduado
adecuadamente para funcionar directamente como la señal de control
de potencia. Puesto que puede variar la amplitud de la tensión
directa, y, por tanto, tiene un efecto poco deseado sobre el nivel
de tensión directa que se forma, es preferible por tanto acoplar un
circuito limitador de la amplitud antes del filtro de control 1. La
amplitud de una secuencia de impulsos transportada al filtro de
control es por tanto uniforme, y el nivel de tensión de filtro de
paso bajo que es generado de este modo corresponde de manera segura
a un nivel objetivo codificado como impulsos en la tensión de
suministro. Esto da lugar a un ajuste particularmente seguro.
Una segunda forma de realización para separar una
señal de control de potencia en el filtro de control es contabilizar
digitalmente los tiempos de conexión y desconexión de los impulsos y
generar una señal de control real sobre la base de estos periodos de
tiempo. No obstante, esto es mucho más caro de llevar a cabo que el
método análogo descrito anteriormente. La figura 3 muestra las
formas de ondas de tensión de suministro básica de dispositivos de
corriente directa (DC) y de corriente alterna (AC). La forma de onda
DC es una señal PWM en la que se indican los tiempos de conexión y
desconexión.
La forma de realización de la figura 1 muestra
como la señal de control p está separada de la señal PWM, utilizando
el filtro de control 1, mientras que la tensión de suministro es
transmitida a una parte del filtro de potencia 2. En su modo más
simple, la parte del filtro de potencia 2 comprende un acoplamiento
de un diodo y un condensador, que constituye un filtro de paso bajo
para la tensión similar a un impulso que debe ser suministrado. El
condensador es cargado a una tensión correspondiente al valor de
pico de la tensión de impulso, y funciona como un almacenamiento de
energía para la parte de alimentación de potencia real del reactor.
El diodo es sensible al funcionamiento como un diodo de corriente
inversa, y, por tanto, previene que la señal PWM interfiera.
En la forma de realización de la figura 2, la
tensión de suministro Uin es producida utilizando el dispositivo de
control de tensión de la invención directamente desde la tensión
similar a un seno. Más típicamente, una tensión similar a un seno de
este tipo es la tensión de la red. El dispositivo de control de la
tensión emplea corriente alterna, es decir, en el caso de la figura
2, el dispositivo es un control de limitación de la amplitud normal.
Los controles de limitación de la amplitud son utilizados
generalmente para atenuar las lámparas incandescentes. El control de
limitación de la amplitud puede utilizarse para eliminar una porción
de una magnitud deseada desde las partes iniciales de las semiondas
de la tensión similar a seno, y cambiar el ángulo de encendido,
puede cambiarse el valor efectivo de la tensión de suministro. Como
se menciona anteriormente, la figura 3 muestra la fonda de la onda
del dispositivo AC. La forma de onda (AC) es una onda similar a
seno, en la que las porciones son retiradas por control de
limitación de la amplitud.
En el dispositivo de corriente alterna,
utilizando un filtro de control, una señal de control es retirada de
la tensión de suministro Uin de una manera similar a la utilizada en
conexión con el dispositivo de corriente directa. Los tiempos de
encendido de las semiondas de la tensión similar a seno funcionan de
este modo como la variable controlada incluida en la tensión de
suministro. Estos puntos de tiempo pueden ser detectados a partir de
la configuración de la curva, por ejemplo, utilizando una
combinación de un circuito comparador simple y un circuito contador.
Se utiliza un comparador para averiguar el tiempo de encendido de un
impulso, y este punto de tiempo es comparado, por ejemplo, con el
punto cero de la tensión seno. El tiempo de encendido determina de
manera no ambigua el nivel de una señal de control que debe ser
transmitido desde el filtro de control.
La parte del filtro de potencia 2 del dispositivo
de corriente alterna mostrado en la figura 2 se diferencia de la
parte del filtro de potencia del dispositivo de corriente directa en
que en la conexión con el dispsitivo de corriente alterna, la
tensión de suministro Uin es rectificada utilizando, por ejemplo, un
puente rectificador de diodo común. Después de ser rectificada, la
tensión carga el condensador a un valor de pico de la tensión
rectificada.
Además de filtrar la señal de control, el filtro
de control es sensible de transmitir la señal de control p a un
convertidor DC/AC 3 del reactor. Este contador convierte la tensión
directa cargada en el condensador en tensión alterna, y él mismo
adapta la tensión de acuerdo con un tubo fluorescente 4.
Típicamente, los reactores electrónicos generan tensión que tiene un
intervalo de frecuencia entre 20...100 kHz para una lámpara,
alimentando corrientes alternas adecuadas a ambos de los cátodos del
tubo y al propio tubo. En las figuras 1 y 2, la corriente es
alimentada a las lámparas en el circuito de la lámpara a través de
un acoplamiento inductivo, utilizando un acoplamiento de
transformador 5.
En su modo más simple, la señal de control p
transmitida por el filtro de control 1 es un nivel de tensión, que
puede variar, por ejemplo, de uno a diez voltios. Este nivel de
tensión es interpretado entonces en el reactor de una manera
conocida por sí, y un convertidor DC/AC del tipo interruptor
convierte su modulación teniendo en cuenta la señal para generar las
tensiones adecuadas al circuito de la lámpara tanto para los cátodos
como para el tubo, controlando así la luminosidad obtenida desde el
tubo. Una forma de realización de este tipo que reacciona con la
señal de tensión es conocida por sí a partir de las soluciones donde
se transporta una señal de control separada hasta el reactor a
través de un cable de control separado.
De acuerdo con una forma de realización preferida
de la invención, la parte del filtro de potencia comprende un
circuito interruptor para corregir un factor de potencia. Un
circuito interruptor de este tipo es utilizado comúnmente para
corregir el factor de potencia de los dispositivos utilizando
tensión alterna, y puede aplicarse en conexión con las formas de
realización tanto de la figura 1 como de la figura 2.
Hay que indicar que aunque en las figuras y en la
descripción, se ha descrito el dispositivo como bloques operativos
separados, todos los circuitos necesarios para la ejecución,
excluyendo el dispositivo de control de tensión, son colocados en
conexión con el tubo fluorescente, acoplado a su reactor.
Cuando la operación de un circuito de control es
ejecutada de forma que una anchura de impulso bajo produce
correspondientemente un nivel de luz bajo, siendo por tanto bajo
también el consumo de energía, una filtración suficientemente buena
puede alcanzarse de forma correspondiente utilizando una unidad de
filtro más pequeña en la unidad de alimentación de potencia. Un
dispositivo de este tipo, permite que el control de limitación de la
amplitud y la alimentación de potencia sea alcanzada en intervalo de
potencia tan alto como 5 ...100%, siendo el intervalo de control de
anchura de impulso 5...100%, correspondientemente. En la práctica,
esto significa que cuando disminuye la anchura de impulso, la
capacidad de filtración de un circuito de filtración debe ser
incrementada en la misma proporción. Por tanto, es más razonable
utilizar un intervalo de anchura de impulso más estrecho,
permitiendo una parte de filtro de potencia más pequeña y más
ventajosa. En la práctica, el dispositivo mencionado anteriormente
trabaja bien en un intervalo de anchura de impulso de 50...100%,
puesto que cuando la anchura de impulso es pequeña, el consumo de
energía es pequeño también. No obstante, la parte del control y su
contraria pueden sintonizarse para permitir que sea utilizado todo
el intervalo de control. En un caso de este tipo, por ejemplo, una
anchura de impulso corresponde a 5% de nivel de luz, y,
correspondientemente, una anchura de impulso del 100% corresponde a
un nivel de luz de 100%. Naturalmente, el movimiento entre estos
extremos puede ser realizado de una manera lineal. La limitación de
la anchura de impulso a un mínimo de 50%, significa por tanto que el
dispositivo de control de tensión genera impulsos que oscilan entre
50...100%.
Es obvio para un técnico en la materia que a
medida que avanza la tecnología, la idea básica de la invención
puede ejecutarse de muchos modos diferentes. La invención y sus
formas de realización no están limitadas, por tanto, a los ejemplos
descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance
de las reivindicaciones.
Claims (7)
1. Un dispositivo en conexión con una lámpara de
descarga, comprendiendo el dispositivo un reactor electrónico para
encendido y combustión de la lámpara de descarga (4), y un
dispositivo de control de la tensión dispuesto para modificar la
tensión de suministro del reactor e incluir una señal de control de
potencia en la tensión de suministro, caracterizado porque el
dispositivo de control de la tensión está dispuesto para modificar
la configuración del impulso de frecuencia de base de la tensión de
suministro del reactor para incluir información de control de
potencia en la tensión de suministro, y porque el dispositivo
comprende adicionalmente, un filtro de potencia (2) y un filtro de
control (1) para separar la señal de control de potencia (p) desde
la tensión de suministro (Uin), siendo sensible el reactor de la
señal de control de potencia (p), con el fin de controlar el nivel
de luz de un tubo fluorescente (4).
2. Un dispositivo como se indica en la
reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de
control de la tensión está dispuesto para modificar la tensión de
suministro, de forma que la tensión de suministro (Uin) es
convertida en una tensión de impulso, y porque el filtro de control
(1) está dispuesto para generar la señal de control de potencia
desde la relación de impulso de conexión/desconexión de la tensión
de suministro de impulso.
3. Un dispositivo como se indica en la
reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de
control de la tensión está localizado sobre una línea que alimenta
al reactor (4) de la lámpara de descarga.
4. Un dispositivo como se indica en la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el dispositivo
de control de la tensión es un control de limitación de la amplitud
dispuesto para cortar las partes de semiondas de la tensión a partir
de la tensión que debe alimentarse.
5. Un dispositivo como se indica en la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el dispositivo
de control de tensión es un modulador de impulsos dispuesto para
generar una señal de impulsos.
6. Un dispositivo como se indica en la
reivindicación 1, 2, 3, ó 5, caracterizado porque el
dispositivo comprende adicionalmente un circuito de limitación de la
amplitud dispuesto para cortar la amplitud de una señal suministrada
al filtro de control hasta un valor predeterminado.
7. Un dispositivo como se indica en la
reivindicación 1, 2, 3, 5 ó 6, caracterizado porque la parte
del filtro de potencia (2) comprende un circuito interruptor para
corregir un factor de potencia.
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