ES2298987T3 - Metodo y sistema para atenuar fuentes de luz. - Google Patents
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Abstract
Un método de atenuación sobre un rango de atenuación (0% - 100%), de una fuente de luz (LED) cuyo brillo es función de la corriente promedio que fluye a su través, la mencionada fuente de luz teniendo un valor de corriente nominal (Inominal), el método incluyendo, sobre al menos una parte (L% - H%; 0% - H%) del mencionado rango de atenuación (0% - 100%), las operaciones conjuntas de: - alimentar la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente cuya intensidad (I) es conmutada con un ciclo de trabajo dado (DR), entre un valor con conexión y un valor sin conexión, y - ajustar al menos uno de los mencionados valores con conexión y sin conexión, a una fracción del mencionado valor nominal (Inominal).
Description
Método y sistema para atenuar fuentes de
luz.
La presente invención se refiere a técnicas para
atenuar fuentes de luz tales como, por ejemplo, diodos emisores de
luz (LEDs).
La invención ha sido concebida poniendo especial
atención a la posible aplicación en aquellas disposiciones en las
que se provoca que cambie el brillo de un diodo emisor de luz, en
función de una corriente que fluye a través del LED.
El documento DE - A - 198 10 827 revela un
circuito que proporciona corriente a un diodo emisor de luz (LED),
en el que hay una fuente de corriente conectada al LED para
proporcionar corriente. El circuito incluye una puerta lógica para
regular el suministro de corriente al LED, dependiendo de la
temperatura del LED. La puerta lógica puede reducir el suministro
de corriente al LED cuando se rebasa un umbral de temperatura, e
incrementar la corriente si la temperatura cae por debajo del
umbral. La puerta lógica puede proporcionar una tensión diferencial
entre la tensión de flujo aplicada al LED, y una tensión de
referencia con corriente constante a través del LED. La tensión
diferencial actúa como una señal de control para conmutar el
suministro de corriente del LED, activándolo o desactivándolo. Está
documentado que tal clase de modulación de anchura de impulso (PWM,
pulse width modulation) garantiza el suministro óptimo de corriente
al LED independientemente de la temperatura del LED, asegurando a
la vez un brillo óptimo del LED. En tales disposiciones del arte
previo, el propósito de la modulación es reducir la corriente
promedio sobre el LED, para controlar la temperatura máxima de la
unión. La disposición en cuestión permite también modificar el
correspondiente ciclo de trabajo mediante reducir la frecuencia de
modulación.
El documento US - A - 2003/0 117 087 revela un
circuito de control para al menos un LED, para ajustar la corriente
y/o la tensión del LED por medio de un controlador; la corriente, la
tensión y/o la luminiscencia del LED son detectables y comparables
con el valor deseado. Específicamente, la corriente máxima regulada
es conectada y desconectada, sugiriéndose una vez más el uso de una
disposición de PWM para ajustar la intensidad de la luz.
Otras disposiciones del arte previo incluyen,
por ejemplo, la disposición revelada en el documento DE - A - 197
32 828, que incluye circuitos de dirección PWM para una matriz de
LED, incluyendo un conmutador de dos transistores para configurar
la corriente deseada para cualquier número de diodos en paralelo, o
para diferentes brillos. Específicamente, en la disposición
descrita en tal documento del arte previo la matriz tiene una serie
de diodos emisores de luz (LEDs), conectados en paralelo entre un
inductor y tierra. El inductor es alimentado con corriente
procedente de una fuente, a través de un conmutador PWM que
incorpora dos transistores gobernados por circuitería lógica. Un
condensador de autocarga para las tensiones de la puerta, conecta el
circuito lógico a la conexión del conmutador y el inductor. Para
habilitar el uso de un pequeño inductor, el conmutador PWM funciona
a una frecuencia preferentemente superior a 20 kHz. Está documentado
que tal circuito está particularmente adaptado para se uso por
ejemplo con las luces traseras de vehículos de motor, y para
funcionar con pérdidas especialmente bajas, garantizando una
corriente casi constante a través de los LEDs.
Además, el documento JP - A - 2 003 152 224
describe circuito de excitación de un LED para una pantalla de
cristal líquido, que incluye un detector para detectar el valor de
la corriente suministrada al circuito de excitación, y para
comparar el valor detectado con un valor estándar. La salida de la
comparación es introducida a un circuito de control de la tensión
de salida, de un circuito de incremento de la tensión de excitación
LED, que tiene un oscilador de control de tensión (VCO) y función de
modulación de anchura de impulso PWM. El circuito de control de
tensión contra la salida de la comparación, de forma que esta se
corresponda con el valor de la tensión de referencia. La
disposición en cuestión está adaptada para excitar diodos emisores
de luz, en unidades de pantalla de cristal líquido como las
utilizadas en teléfonos móviles, para proporcionar una excitación
de alta eficiencia a corriente
constante.
constante.
A modo de resumen, las técnicas para atenuar
fuentes de luz tales como diodos emisores de luz (LEDs), pueden
referirse a dos enfoques básicos, a saber el control de corriente
constante (CC) y el control en modulación de anchura de impulso
(PWM). Ambos enfoques dependen del hecho de que el brillo de una
fuente de luz, tal como un diodo emisor de luz (LED), es función de
la corriente (en promedio) que fluye a través de la fuente de luz
(por ejemplo la unión del diodo, en el caso de un LED). Por
consiguiente, puede obtenerse una función de atenuación (es decir,
cambiar el brillo de la fuente de luz) mediante ajustar la
intensidad de la corriente que fluye a través de la fuente de
luz.
La figura 1 es un ejemplo de una técnica
estándar de atenuación CC. Específicamente, en la disposición
indicada de forma esquemática en la figura 1, se provoca que una
corriente constante I fluya a través de la fuente de luz (por
simplicidad, a lo largo del resto de esta descripción se hace
referencia a un LED). En lugar del valor correspondiente a la
máxima corriente nominal del LED (Inominal), la corriente I es
ajustada a una intensidad dada, que es una fracción de la corriente
nominal del LED (Inominal), y el LED es atenuado en
consecuencia.
A modo de ejemplo, la figura 1 se refiere una
condición operativa en la que la corriente continua I que fluye a
través del diodo, es I = Inominal/2 (es decir, el 50% de Inominal).
En este ejemplo, el LED está atenuado al 50%.
Una desventaja básica de la atenuación a
corriente constante (CC) es el desplazamiento de la longitud de
onda: la atenuación CC de un LED produce, además del cambio deseado
en la intensidad de la luz, un desplazamiento indeseado de la
longitud de onda, que esencialmente puede ser percibido por el
observador como un cambio en el color de la luz procedente del
diodo.
Una forma de evitar tal desplazamiento en la
longitud de onda es recurrir a la atenuación por modulación de
anchura de impulso (PWM), como se muestra esquemáticamente en la
figura 2. En la atenuación PWM, la corriente I a través del diodo
no se mantiene constantemente en el máximo valor nominal Inominal,
sino que es conmutada en una forma de una onda cuadrada, entre el
valor de Inominal "con conexión" y un valor "sin conexión"
(típicamente cero).
La técnica PWM toma ventaja de la persistencia
de las imágenes sobre la retina del ojo humano, como un filtro de
paso bajo para obtener un flujo de luz promedio que es proporcional
a la relación de intervalo en el que la corriente está en el nivel
de Inominal "con conexión", frente al período de impulsos PWM.
Tal periodo consta de la suma del intervalo en el que la corriente
está en el nivel "con conexión", y el intervalo en el que la
intensidad de corriente es cero. Normalmente esta relación es
aludida como el "ciclo de trabajo" (o "relación de
trabajo") de la corriente I.
En atenuación PWM, cuando el LED es alimentado
con corriente, está siempre excitado con una corriente constante
(la corriente "conectada") en el valor nominal Inominal. En el
caso ejemplar mostrado en la figura 2, el ciclo de trabajo de la
forma de onda PWM se fija al 50%. De hecho, el intervalo en el que
la corriente está en el nivel de Inominal "con conexión", es
el 50% (es decir, la mitad) del período de los impulsos PWM, es
decir la suma de intervalo en el que la corriente está en el nivel
"con conexión" y el intervalo en el que la intensidad de
corriente es cero. Así el LED es atenuado el 50%, puesto que la
corriente promedio Ipromedio a través del diodo es esencialmente la
corriente "conectada" Inominal, multiplicada por el ciclo de
trabajo (en este caso, Ipromedio = Inominal/2). Para frecuencias
PWM por encima de 100 Hz, las propiedades de filtrado de paso bajo
del ojo humano conducen a que la luz LED sea percibida, por un
observador humano, como una luz de salida constante y estable.
Una limitación básica de la técnica PWM reside
en que, si el brillo del LED ha de ser reducido a cero sin
discontinuidades (para conseguir un desvanecimiento a cero continuo
y suave, sin ningún cambio discreto visible en la potencia
luminosa), el valor de la corriente promedio a través del LED debe
estar bien controlado, descendiendo desde el valor nominal Inominal
(usualmente entre 300 y 1000 mA) hasta a unos pocos cientos de
microamperios. A su vez, esto conllevaría la capacidad de producir
un ciclo de trabajo PWM estable de aproximadamente un 0,01%. A una
frecuencia de repetición de impulsos de 200 Hz, esto correspondería
aproximadamente a 500 nanosegundos de tiempo "con conexión" en
PWM.
Es muy difícil conseguir tal valor del ciclo de
trabajo utilizando circuitería PWM estándar de bajo coste, del tipo
que se prevé asociado con fuentes de luz tales como LEDs. Además, el
ciclo de trabajo debe ser muy estable a bajos niveles de brillo,
para evitar el parpadeo. Esto está relacionado con el hecho de que
el ojo humano es muy sensible a bajos niveles de brillo
(sensibilidad logarítmica). Un tiempo corto de PWM "con
conexión", es un serio problema también para la etapa de
potencia que alimenta el LED, especialmente cuando el convertidor
tiene que cubrir rangos variables de tensión de entrada y
salida.
Los documentos US 2003/214 242 A1 y DE 10051 139
A1 son representativos de disposiciones en las que se utiliza los
dos enfoques discutidos más arriba (control CC y control PWM), sobre
diferentes partes del rango de atenuación.
A pesar de los significativos esfuerzos
atestiguados por los documentos del arte previo considerados más
arriba, sigue percibiéndose la necesidad de una disposición
mejorada que evite los inconvenientes intrínsecos de las
disposiciones del arte previo consideradas más arriba.
Por tanto, el objetivo de la invención es
proporcionar una solución mejorada que satisfaga tal necesidad,
proporcionando así un sistema de atenuación de alto rendimiento para
fuentes de luz tales como LEDs de alta eficiencia, evitando a la
vez inconvenientes adicionales tales como por ejemplo el
desplazamiento de color producido por las variaciones en la
corriente de excitación.
De acuerdo con la presente invención, el
objetivo se consigue por medio de un método que tiene las
características expuestas en las reivindicaciones que siguen. La
invención también se refiere a un sistema correspondiente. Las
reivindicaciones son parte integral de la revelación de la invención
aquí proporcionada.
Resumiendo, la disposición aquí descrita combina
técnicas de control CC y PWM, evitando a la vez las limitaciones de
ambas técnicas.
Así, una realización preferida esta disposición
sirve para atenuar una fuente de luz (tal como por ejemplo un LED)
sobre un rango de atenuación, teniendo aquella un valor de corriente
nominal; atenuación que implica, sobre al menos una parte del rango
de atenuación, las operaciones conjuntas de:
- -
- alimentar la fuente de luz con una corriente cuya intensidad es conmutada con un ciclo de trabajo dado (DR), entre un valor con conexión y un valor sin conexión, y
- -
- ajustar al menos uno de los mencionados valores con conexión y sin conexión, a una fracción del mencionado valor nominal.
De este modo, una realización actualmente
preferida de la invención sirve para que tal atenuación implique,
sobre la mencionada al menos una parte del rango de atenuación, las
operaciones conjuntas de:
- -
- alimentar la fuente de luz con una corriente cuya intensidad es conmutada con un ciclo de trabajo dado, entre un valor de activación distinto de cero y un valor de desactivación cero, y
- -
- ajustar el mencionado valor de activación distinto de cero, a una fracción del mencionado valor nominal.
Se describirá ahora la invención, solo a modo de
ejemplo, con referencia a los dibujos anexos en los cuales:
- las figuras 1 y 2, que son ejemplos de
atenuación estándar CC y PWM, se han discutido ya más arriba,
- la figura 3 es un diagrama que muestra una
relación entre el brillo y el nivel de atenuación,
- las figuras 4 y 5 son ejemplos de los
posibles realizaciones de la disposición aquí descrita, y
- la figura 6 es un diagrama de bloques, de un
circuito adaptado para implementar la disposición aquí descrita.
A modo de comparación directa con las
disposiciones CC y PWM descritas con referencia a las figuras 1 y 2,
la disposición aquí descrita mezcla estas dos técnicas, evitando la
vez los inconvenientes que presentan ambas técnicas por
separado.
La disposición aquí descrita está dirigida a
conseguir un funcionamiento acorde con el diagrama que se muestra
en la figura 3, donde la escala de abscisas representa el nivel de
atenuación de una fuente de luz tal como un LED, y la escala de
ordenadas representa el brillo de la fuente de luz. Esencialmente,
el diagrama de la figura 3 corresponde a una relación lineal
ejemplar, entre el nivel de atenuación (0% - 100%) y el brillo LED
(0 - Máximo). Se apreciará que - de acuerdo con la práctica estándar
en la industria - la escala para el "nivel de atenuación" está
graduada en términos de intensidad de luz resultante, de forma que
los niveles de atenuación del 0% y el 100% se corresponden
respectivamente, al LED sin emisión de intensidad de luz y
emitiendo la máxima intensidad de luz.
Como se ha indicado, la relación lineal (es
decir, la función) mostrada en la figura 3 es meramente ejemplar.
De hecho, puede recurrirse a otras clases de relaciones entre el
nivel de atenuación (0% - 100%) y el brillo LED (0 - Máximo),
siendo un buen ejemplo una relación exponencial. Al menos para
ciertas aplicaciones, una relación exponencial puede representar la
elección preferida. En cualquier caso, una relación lineal como la
mostrada, y una relación exponencial, son ejemplos de una amplia
clase de relaciones o funciones de ajuste, adaptadas para su
implementación utilizando la disposición aquí descrita.
Como se discutió previamente en la presentación
del arte relacionado, el comportamiento mostrado en la figura 3 (o
esencialmente cualquier otra clase de relaciones entre el nivel de
atenuación y el brillo LED) puede obtenerse - per se -
mediante el uso tanto de una técnica CC (figura 1), como de una
técnica PWM (figura 2).
Si se utiliza una técnica CC, el nivel de
corriente continua inyectada al diodo es representativa del nivel
de atenuación (con el brillo máximo cuando la corriente a través del
período es el 100% de Inominal, y el nivel de atenuación 0 cuando
no fluye corriente a través del diodo, I = 0).
Si se utiliza una técnica PWM se tiene un nivel
máximo de brillo, es decir el 100% de atenuación, para un ciclo de
trabajo del 100% (corriente siempre "conectada"), mientras que
se obtiene un nivel de atenuación del 0% (no se emite luz por parte
del diodo) cuando el ciclo de trabajo PWM se fija teóricamente a
cero.
A la inversa, en la realización aquí descrita el
rango de atenuación (0% - 100%) está configurado para incluir al
menos una parte en la que se utiliza conjuntamente tanto atenuación
PWM (es decir, alimentar de la fuente de luz con una corriente cuya
intensidad es conmutada con un ciclo de trabajo dado, entre un valor
"con conexión" distinto de cero y un valor "sin
conexión") como atenuación CC (es decir, ajustar el valor "con
conexión" distinto de cero, a una fracción del mencionado valor
nominal de Inominal).
Específicamente, el diagrama de la figura 4 es
representativo de una realización ejemplar en la que el rango de
atenuación (0% - 100%) está dividido en tres partes, a saber:
\global\parskip0.930000\baselineskip
- -
- 0 a L%.
- -
- L% a H%; y
- -
- H% - 100%.
A modo de ejemplo, los valores no limitativos
para L% y H% son respectivamente 2% y 10%.
En una parte inferior del rango de atenuación (a
saber 0% a L%), mediante el excitador del LED se genera una
corriente constante no conmutada, de forma que el brillo del LED
puede ajustarse al valor deseado, mediante ajustar la intensidad de
la corriente constante no conmutada (solo método CC).
Una parte intermedia del rango de atenuación (a
saber, L% a H%) sirve para ajustar el nivel de atenuación en
valores incrementados hasta la corriente LED nominal (Inominal), y
se aplica la PWM para obtener el valor de corriente media deseada,
de forma que se utiliza de forma combinada ambas técnicas CC y
PWM.
Se apreciará que, en la parte L% a H% del rango
de atenuación mostrado en la figura 4, la fuente de luz (LED) es
alimentada con una corriente cuya intensidad I es conmutada con un
ciclo de trabajo dado, entre un valor "con conexión" distinto
de cero y un valor "sin conexión" cero, mientras que el valor
con conexión distinto de cero se ajusta a una fracción del valor
nominal Inominal.
Finalmente, en la parte superior del rango de
atenuación (a saber, H% a 100%), se aplica solo atenuación PWM, y
cuando está "con conexión" el LED es excitado con su corriente
nominal. Así, el brillo del LED puede ajustarse mediante ajustar
correspondientemente el ciclo de trabajo PWM (método exclusivo de
PWM).
En el diagrama de la figura 4, el ciclo DR de
trabajo PWM se muestra en una línea a trazos, que comienza en el
100%, en el intervalo entre 0 y L%, y después se hace que cambie
suavemente (en el intervalo L% - H%) hasta un valor que corresponde
aproximadamente al nivel de atenuación deseado, para después
incrementarse gradualmente (dependiendo de la función de atenuación
deseada, por ejemplo de forma lineal) hacia el valor del 100%.
En el mismo diagrama, la línea mixta representa
la corriente "activa" en el LED, que es variada linealmente de
forma gradual en el intervalo entre el 0% y L%, y después se provoca
su rápido incremento hasta el valor de corriente nominal Inominal,
en el intervalo L% hasta H%. La línea continua de la figura 4
representa el flujo de corriente promedio al LED, expresado en
porcentaje del valor Inominal.
Por consiguiente, en la disposición específica
mostrada, en la parte L% hasta H% se utiliza conjunta (es decir, a
la vez) y dinámicamente, tanto la atenuación CC como la atenuación
PWM, de forma que se varía la relación de la intensidad de
corriente "activa" frente al valor nominal máximo Inominal, y
el ciclo de trabajo DR, para producir un comportamiento deseado de
atenuación/brillo.
Este es un ejemplo de la posibilidad general,
permitida por la disposición aquí descrita, de variar sobre al
menos una parte del rango de atenuación:
- -
- el ciclo de trabajo DR, y
- -
- al menos uno de los valores "con conexión" y "sin conexión", de la corriente conmutada suministrada a la fuente de luz (en el caso mostrado se varía el valor "con conexión", puesto que el valor "sin conexión" está fijo a cero).
Más concretamente, en la parte L% a H% del
diagrama de la figura 4, el proceso de atenuación implica traer
gradualmente al valor nominal Inominal, el valor "con conexión"
distinto de cero a la corriente conmutada PWM, y disminuir
conjuntamente el ciclo de trabajo DR de la corriente conmutada PWM,
mediante incrementar gradualmente la corriente promedio resultante a
través de la mencionada fuente de luz LED.
Así, el diagrama de la figura 4 es un ejemplo de
una realización en la que, además de la parte 0% - H% (donde se
recurre conjuntamente a las atenuaciones CC y PWM), el rango de
atenuación 0% - 100% incluye:
- -
- una parte 0% - L%, en la que la fuente de luz es alimentada con una corriente continua no conmutada, cuya intensidad I es una fracción del valor nominal Inominal, y la intensidad de tal corriente continua no conmutada (es decir, el valor de la fracción en cuestión) se varía para conseguir el nivel de atenuación deseado, y
- -
- otra parte H% - 100%, en la que la fuente de luz es alimentada con una corriente cuya intensidad I es conmutada con un ciclo de trabajo DR dado, entre el valor nominal Inominal y cero, y se varía el ciclo de trabajo DR para conseguir el nivel de atenuación deseado.
Se apreciará que todo el umbral indicado (L%,
H%) puede variarse a voluntad, mientras que la curva de ajuste PWM
y la curva de ajuste de corriente del período "con conexión"
para diferentes valores de nivel de atenuación, pueden tener
perfiles diferentes a los mostrados.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El diagrama de la figura 5 es representativo de
una realización alternativa, actualmente preferida, de la
disposición aquí descrita. En tal realización actualmente preferida,
el rango de atenuación (0 a 100%) está dividido en solo dos partes
(en lugar de en las tres partes del caso del diagrama de la figura
4), a saber:
- -
- 0 a H%; y
- -
- H% - 100%.
En la disposición de la figura 5, sobre el
intervalo 0% - H% la corriente se incrementa gradualmente hacia la
corriente LED nominal (Inominal), y el ciclo de trabajo DR se
mantiene a un nivel fijo, por ejemplo inferior al 100%. De nuevo,
esto es ejemplar del uso conjunto de atenuación CC y PWM. De hecho,
en la parte de 0% a H% del rango de atenuación mostrado en la figura
5, la fuente de luz (LED) es alimentada con una corriente cuya
intensidad I se conmuta entre un valor "con conexión" 10 y un
valor cero, con un ciclo de trabajo DR dado, y el valor con
conexión distinto de cero se ajusta a una fracción del valor nominal
Inominal.
Se apreciará además que en este caso - solo a
modo de ejemplo -, el ciclo de trabajo DR está ajustado a un valor
fijo sobre todo el rango 0% - H%, mientras que el valor con conexión
distinto de cero se ajusta de modo variable, de acuerdo por ejemplo
con una función de tipo rampa, a una fracción del valor nominal
Inominal.
En la disposición de la figura 5 y sobre el
intervalo H% - 100%, la corriente se mantiene en el nivel de
corriente LED nominal (Inominal), y el ciclo de trabajo se
incrementa gradualmente de forma lineal hacia el 100% (atenuación
solo PWM).
Así, el diagrama de la figura 5 es ejemplar de
una realización en la que, además de la parte 0% - H% (donde se
recurre conjuntamente a atenuación CC y PWM), el rango de atenuación
0% - 100% incluye otra parte H% - 100%, en la que la fuente de luz
es alimentada con una corriente cuya intensidad I es conmutada, con
un ciclo de trabajo dado DR, entre el valor nominal Inominal y
cero, y el ciclo de trabajo DR se varía para conseguir el nivel de
atenuación deseado.
A modo de comparación directa, la disposición de
la figura 5 puede ser de alguna forma considerada como derivada de
la disposición de la figura 4, mediante prescindir de la parte más a
la izquierda de la disposición de la figura 4 donde se utiliza solo
atenuación CC, poniendo así L% a cero.
Adicionalmente, en el rango 0% a H% de la
disposición de la figura 5 se utiliza conjuntamente (es decir, a la
vez) atenuación CC y atenuación PWM, pero el ciclo de trabajo DR se
mantiene constante, de modo que no se utiliza atenuación PWM
"dinámica" y los cambios en el nivel de atenuación en el brillo
de la fuente de luz se producen mediante variar el nivel de la
corriente "activa", es decir mediante el uso de lo que puede
denominarse una clase de atenuación CC dinámica.
Por lo tanto, se apreciará que teóricamente hay
un número infinito de combinaciones que puede escogerse a partir de
las formas de las curvas relativas al ciclo de trabajo y la
intensidad de corriente, para obtener un nivel deseado de corriente
promedio Ipromedio, a través del diodo. Puede escogerse una
combinación óptima para superar limitaciones y restricciones de la
correspondiente circuitería de potencia/control.
La figura 6 es un diagrama esquemático de
bloques, de una disposición de circuito adaptada para implementar
una disposición de atenuación LED, como se ha descrito previamente.
En la figura 6, la referencia 10 designa un generador de corriente
(de cualquier tipo conocido), adaptado para alimentar una fuente de
luz tal como un diodo emisor de luz (LED), con una corriente Iled.
Específicamente, la corriente Iled puede generarse con un ciclo de
trabajo teóricamente variable desde 0 (sin corriente) hasta el 100%
(corriente continua), en base una señal de control aplicada a un
primer terminal de control 12. La intensidad del valor de corriente
"con conexión" es, de forma similar, ajustable por medio de
otra señal de control aplicada a un segundo terminal de control
14.
La referencia 16 designa un circuito de
procesamiento que puede implementarse fácilmente utilizando un
microcontrolador de bajo coste. El circuito 16 recibe una entrada
18 y una señal (posiblemente de tipo analógico, adaptada para ser
convertida a un valor digital mediante un convertidor de entrada
analógica a digital, asociado con la entrada del circuito 16)
correspondiente a un nivel de atenuación establecido mediante la
unidad de control, tal como por ejemplo un potenciómetro o un
"control deslizante" 20. Se apreciará que la unidad de control
20 puede de hecho no ser parte del circuito 16, sino representar en
cambio un componente separado que está asociado (es decir,
conectado) con el circuito 16 solo cuando es ensamblado todo el
conjunto.
El circuito 16 puede configurarse fácilmente
(por ejemplo, en la forma de una denominada tabla de consulta o LUT
- look up table) para:
- -
- recibir en la entrada 18 una señal de entrada que identifica un nivel deseado de atenuación para el LED que está siendo controlado, y
- -
- entregar en los terminales de salida 22 y 24 dos señales correspondientes a i) el valor del ciclo de trabajo, y ii) el valor de la intensidad de corriente a llevar a las entradas 12 y 14 del generador de corriente 10.
La estructura y conexión de la unidad de control
20 al circuito 16, pueden configurarse (de forma conocida) para
establecer una relación deseada dada (es decir una función de
atenuación seleccionada entre lineal, exponencial, etc., según se
desee) entre la intensidad de corriente de la fuente de luz y el
nivel de atenuación deseado.
Puede ordenarse fácilmente entradas en una tabla
de consulta (de forma conocida per se, lo que hace
innecesario proporcionar aquí una descripción más detallada), para
implementar cualquier diagrama deseado tal como por ejemplo los
diagramas de las figuras 4 y 5.
Por ejemplo en relación con el diagrama de la
figura 4, siempre que el nivel de atenuación configurado, que actúa
sobre la unidad de control 20 está en el intervalo entre el 0% y L%,
la salida en el terminal 22 (ciclo de trabajo) se mantiene el 100%,
mientras que el valor de salida sobre la salida 24 (intensidad de
corriente) se fija como una función (por ejemplo proporcionalmente)
al nivel de atenuación deseado, consiguiendo así un funcionamiento
de atenuación solo CC.
Cuando el nivel de atenuación establecido
mediante actuar sobre la unidad de control 20 está en el rango entre
H% y el 100%, el valor de la corriente que es suministrada desde la
salida 24 a la entrada 14 del generador de corriente 10 se fija en
el valor nominal máximo, mientras que se provoca que el valor del
ciclo de trabajo suministrado desde la salida 22 a la entrada 12,
varíe en función (no necesariamente con una función lineal, en el
ejemplo del diagrama de la figura 4) del nivel de atenuación
establecido, mediante actuar sobre la unidad de control 20,
consiguiendo así la operación de atenuación solo PWM.
Cuando el nivel de atenuación establecido sobre
la unidad de control 20 cae en el rango entre L% y H%, los valores
de salida suministrados respectivamente desde las salidas 22 y 24 a
las entradas 12 y 14 del generador de corriente 10, son leídos
desde la LUT contenida en la unidad de procesamiento 16, y se
corresponden con el diagrama mostrado en la figura 4, consiguiendo
así la operación de atenuación conjunta "CC y más PWM". Las
personas cualificadas en el arte apreciarán inmediatamente que
programar adecuadamente por ejemplo una LUT, puede permitir
implementar fácilmente cualesquiera formas de ciclos de trabajo y
valores de corriente "conectada" deseados.
Esencialmente, una tarea básica llevada a cabo
por el circuito de control o la unidad 16 en asociación con la
unidad de control 20, es definir selectivamente el nivel de
atenuación de la fuente de luz (LED) sobre un rango de atenuación,
mientras que el generador de corriente 10 está configurado para
generar la corriente para la alimentación de la fuente de luz (LED)
de tal forma que, sobre al menos una parte del rango de atenuación
de una fuente de luz (por ejemplo un LED), se usa conjuntamente
tanto atenuación PWM (a saber, alimentando la fuente de luz con una
corriente cuya intensidad es conmutada entre un valor "con
conexión" distinto de cero, y cero, con un ciclo de trabajo
dado) como atenuación CC (a saber, ajustando el valor "con
conexión" distinto de cero, a una fracción del valor nominal
Inominal). Los rangos secundarios L% a H% de la figura 4, y 0% a H%
de la figura 5, son ejemplos de tal parte del rango de
atenuación.
El circuito de procesamiento 16 está típicamente
configurado para generar señales de control 24, 22, con el
propósito de controlar el funcionamiento del generador de corriente
10 sobre una pluralidad de partes del rango de atenuación, con una
función de una señal de atenuación de entrada 18 producida por la
unidad de control 20.
Las disposiciones ejemplares de las figuras 4 y
5, son por tanto representativas de realizaciones en las que el
funcionamiento del generador de corriente 10 está controlado para
producir, respectivamente:
- -
- solo atenuación CC (0% - L%); mezcla de atenuación CC y PWM (L% - H%), y solo atenuación PWM (H% - 100%), sobre tres subsiguientes partes adyacentes del rango de atenuación deseado de 0% a 100%, y
- -
- atenuación mezcla de CC y PWM (0% - H%), y atenuación solo PWM (H% - 100%), sobre dos partes adyacentes del rango de atenuación deseado de 0% a 100%.
Por lo tanto, la disposición aquí descrita toma
ventajas de ambos métodos de atenuación CC y PWM. La longitud de
onda de, por ejemplo, un LED ajustado de ese modo puede mantenerse
constante sobre un amplio intervalo de atenuación (por ejemplo H% a
100%), mientras que puede conseguirse a la vez un desvanecimiento
estable al 0%, utilizando un método CC en un rango inferior. La
"transferencia" entre las dos técnicas de atenuación puede
administrarse suavemente, para evitar discontinuidades o cambios
abruptos en la acción y en la curva de atenuación.
Por supuesto, sin perjudicar los principios
subyacentes de la invención, los detalles de construcción en las
realizaciones pueden variar ampliamente con respecto a lo que se
describe e ilustra aquí exclusivamente con el propósito de
proporcionar un ejemplo, sin por ello apartarse del alcance de la
presente invención tal como se define en las reivindicaciones que
siguen. Por ejemplo, todo los ejemplos concebidos a lo largo de esta
descripción se refieren a atenuación PWM llevada a cabo
conjuntamente con atenuación CC, mediante alimentar una fuente de
luz con una corriente cuya intensidad es conmutada con un ciclo de
trabajo dado, entre un valor de activación distinto de cero y un
valor cero de desactivación. Las personas cualificada en el arte
apreciarán no obstante que, aunque de forma menos preferida, tal
conmutación PWM puede implicar un valor "sin conexión" que no
sea cero, y así tener lugar por ejemplo entre un valor "con
conexión" correspondiente al valor nominal Inominal, y un valor
"sin conexión" distinto de cero, que puede ajustarse a una
fracción del valor nominal (Inominal) en una típica disposición de
atenuación CC.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet DE 19 810 827 A [0003]
\bullet US 2003 0 117 087 A [0004]
\bullet DE 19 732 828 A [0005]
\bullet JP 2003 152 224 A [0006]
\bullet US 2003 214 242 A1 [0016]
\bullet DE 10 051 139 A1 [0016].
Claims (20)
1. Un método de atenuación sobre un rango de
atenuación (0% - 100%), de una fuente de luz (LED) cuyo brillo es
función de la corriente promedio que fluye a su través, la
mencionada fuente de luz teniendo un valor de corriente nominal
(Inominal), el método incluyendo, sobre al menos una parte (L% - H%;
0% - H%) del mencionado rango de atenuación (0% - 100%), las
operaciones conjuntas de:
- -
- alimentar la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente cuya intensidad (I) es conmutada con un ciclo de trabajo dado (DR), entre un valor con conexión y un valor sin conexión, y
- -
- ajustar al menos uno de los mencionados valores con conexión y sin conexión, a una fracción del mencionado valor nominal (Inominal).
2. El método de la reivindicación 1
caracterizado porque incluye, sobre la mencionada al menos
una parte (L% - H%; 0% - H%) del mencionado rango de atenuación (0%
- 100%), las operaciones de:
- -
- alimentar la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente cuya intensidad (I) es conmutada con el mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, entre un valor con conexión distinto de cero y un valor cero sin conexión, y
- -
- ajustar el mencionado valor con conexión distinto de cero, a una fracción del mencionado valor nominal (Inominal).
3. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque incluye la
etapa de variar selectivamente, sobre la mencionada al menos una
parte (L% - H%; 0% - H%) del mencionado rango de atenuación (0% -
100%), al menos uno de entre:
- -
- el mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, y
- -
- el mencionado al menos uno, de los mencionados valores con conexión y sin conexión, de la mencionada corriente conmutada.
4. El método de la reivindicación 3
caracterizado porque incluye, sobre la mencionada al menos
una parte (L% - H%) del mencionado rango de atenuación (0% - 100%),
las operaciones de:
- -
- traer gradualmente hasta el mencionado valor nominal (Inominal), el mencionado valor con conexión distinto de cero, de la mencionada corriente conmutada, y
- -
- disminuir conjuntamente el mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, mediante incrementar gradualmente la corriente promedio resultante, a través de la mencionada fuente de luz (LED).
5. El método de cualquiera de las
reivindicaciones previas, caracterizado porque el mencionado
rango de atenuación (0% - 100%) incluye, añadiéndose a la
mencionada al menos una parte (L% - H%; 0% - H%), al menos una
entre:
- -
- una primera parte (0% - L%) en la que la mencionada fuente de luz es alimentada con una corriente continua no conmutada, cuya intensidad (I) es una fracción del mencionado valor nominal (Inominal); y
- -
- una parte suplementaria (H% - 100%), en la que la mencionada fuente de luz es alimentada con una corriente cuya intensidad (I) es conmutada con un ciclo de trabajo (DR) dado, entre el mencionado valor nominal (Inominal) y cero.
6. El método de la reivindicación 5,
caracterizado porque incluye la etapa de variar
selectivamente sobre la mencionada primera parte (0% - L%), la
mencionada intensidad (I), siendo una fracción del mencionado valor
nominal (Inominal) de la mencionada corriente continua no
conmutada.
7. El método de la reivindicación 5,
caracterizado porque incluye la etapa de variar
selectivamente el mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, sobre la
mencionada parte suplementaria (H% - 100%).
8. El método de cualquiera de las
reivindicaciones previas, caracterizado porque incluye la
etapa de ajustar al menos un factor entre la intensidad (I) y el
ciclo de trabajo (DR) de la mencionada corriente que fluye a través
de la mencionada fuente de luz, con una función de atenuación
dada.
9. El método de la reivindicación 8,
caracterizado porque incluye la etapa de seleccionar la
mencionada función de atenuación dada, entre una función lineal y
una función exponencial.
\newpage
10. El método de cualquiera de las
reivindicaciones previas, caracterizado porque la mencionada
fuente de luz es un diodo emisor de luz (LED).
11. Un circuito para atenuar sobre un rango de
atenuación (0% - 100%), una fuente de luz (LED) cuyo brillo es
función de la corriente promedio que fluye a su través, la
mencionada fuente de luz teniendo un valor de corriente nominal
(Inominal), el circuito incluyendo:
- -
- un circuito de procesamiento (16) para definir selectivamente (20) al menos un nivel de atenuación de la mencionada fuente de luz (LED),
- -
- una fuente de corriente (10) para suministrar una corriente a la mencionada fuente de luz (LED), la mencionada fuente de corriente (10) estando conectada operativamente el mencionado circuito de procesamiento (16), y siendo ajustable respecto a la corriente suministrada a la mencionada fuente de luz (LED), en respuesta al mencionado nivel de atenuación definido selectivamente por la mencionada unidad de control (20), sobre al menos una parte (L% - H%; 0% - H%) del mencionado rango de atenuación (0% - 100%) para, conjuntamente:
- -
- alimentar la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente cuya intensidad (I) se conmuta, con un ciclo de trabajo (DR) dado, entre un valor con conexión y un valor sin conexión, y
- -
- ajustar al menos uno de los mencionados valores con conexión y sin conexión, a una fracción del mencionado valor nominal (Inominal).
12. El circuito de la reivindicación 11,
caracterizado porque la mencionada fuente de corriente (10)
es ajustable respecto de la corriente suministrada a la mencionada
fuente de luz (LED), en respuesta al mencionado nivel de atenuación
definido selectivamente por la mencionada unidad de control (20)
sobre la mencionada al menos una parte (L% - H%; 0% - H%) del
mencionado rango de atenuación (0% - 100%), para:
- -
- alimentar la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente cuya intensidad (I) es conmutada con un mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, entre un valor con conexión distinto de cero y un valor cero sin conexión, y
- -
- ajustar el mencionado valor con conexión distinto de cero, a una fracción del mencionado valor nominal (Inominal).
13. El circuito de cualquiera de las
reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque la mencionada
fuente de corriente (10) es ajustable respecto de la corriente
suministrada a la mencionada fuente de luz (LED), para variar
selectivamente sobre la mencionada al menos una parte (L% - H%; 0%
- H%) del mencionado rango de atenuación (0% - 100%), al menos uno
entre:
- -
- el mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, y
- -
- el mencionado al menos uno, de los mencionados valores con conexión y sin conexión, de la mencionada corriente conmutada.
14. El circuito de la reivindicación 13,
caracterizado porque la mencionada fuente de corriente (10)
es ajustable respecto de la corriente suministrada a la mencionada
fuente de luz (LED), sobre la mencionada al menos una parte (L% -
H%) del mencionado rango de atenuación (0% - 100%), para:
- -
- traer gradualmente hasta el mencionado valor nominal (Inominal), el mencionado valor con conexión distinto de cero, de la mencionada corriente conmutada, y
- -
- disminuir conjuntamente el mencionado ciclo de trabajo (DR) dado, mediante incrementar gradualmente la corriente promedio resultante, a través de la mencionada fuente de luz (LED).
15. El circuito de cualquiera de las
reivindicaciones previas 11 a 14, caracterizado porque la
mencionada fuente de corriente (10) es ajustable respecto de la
corriente suministrada a la mencionada fuente de luz (LED) sobre un
rango de atenuación (0% - 100%) incluyendo, además de la mencionada
al menos una parte (L% - H%; 0% - H%), al menos una entre:
- -
- una primera parte (0% - L%), en la que la mencionada fuente de corriente (10) alimenta la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente continua no conmutada, cuya intensidad (I) es una fracción del mencionado valor nominal (Inominal); y
- -
- una parte suplementaria (H% - 100%), en la que la mencionada fuente de corriente (10) alimenta la mencionada fuente de luz (LED) con una corriente cuya intensidad (I) es conmutada con un ciclo de trabajo dado (DR), entre el mencionado valor nominal (Inominal) y cero.
16. El circuito de la reivindicación 15,
caracterizado porque la mencionada fuente de corriente (10)
está configurada para variar selectivamente sobre la mencionada
primera parte (0% - L%), la mencionada intensidad (I), siendo una
fracción del mencionado valor nominal (Inominal) de la mencionada
corriente continua no conmutada.
17. El circuito de la reivindicación 15,
caracterizado porque la mencionada fuente de corriente (10)
está configurada para variar selectivamente el mencionado ciclo de
trabajo (DR) dado, sobre la mencionada parte suplementaria (H% -
100%).
18. El circuito de cualquiera de las
reivindicaciones previas 11 a 17, caracterizado porque el
mencionado circuito de procesamiento (16) está configurado para
controlar la mencionada fuente de corriente (10), al objeto de
ajustar al menos un elemento entre la intensidad (I) y el ciclo de
trabajo (DR) de la mencionada corriente que fluye a través de la
mencionada fuente de luz, con una función de atenuación dada.
19. El circuito de la reivindicación 18,
caracterizado porque la mencionada función de atenuación
dada, es seleccionada entre una función lineal y una función
exponencial.
20. El circuito de cualquiera de las
reivindicaciones previas 11 a 19, caracterizado porque la
mencionada unidad de procesamiento (16) incluye un
microcontrolador.
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