ES2481965B1

ES2481965B1 - Circuito de alta eficiencia energética para conexión de diodos led de alta luminosidad

Info

Publication number: ES2481965B1
Application number: ES201300014A
Authority: ES
Inventors: Santiago CASTRILLO BLANCO
Original assignee: CERO CERO ROTULOS S L; CERO CERO ROTULOS SL
Current assignee: CERO CERO ROTULOS S L; CERO CERO ROTULOS SL
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2033-01-04
Also published as: ES2481965R1; ES2481965A2

Abstract

Circuito de alta eficiencia energética para conexión de diodos led de alta luminosidad.#La invención consiste en alimentar a los diodos mediante una señal pulsante, con una frecuencia suficiente como para que el ojo humano no detecte el apagado de los diodos, de manera que se alargue su vida útil, se reduzca la emisión de calor y el consumo eléctrico, simplificando la estructura del circuito, al no necesitar transformadores, para ello, está constituido a partir de un puente rectificador (1), a una de cuyas ramas de entrada (2) se conectan en paralelo un condensador cerámico (3) y una primera resistencia (4), mientras que a su segunda rama de entrada (2) se conecta una segunda resistencia (5), con la particularidad de que a las ramas de salida (6-6) del puente rectificador (1) se establece un conector (7) al que se conecta el circuito de diodos a alimentar. El circuito así descrito se conecta a la red (8) de 230v/50Hz.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un circuito que ha sido especialmente concebido para alimentar a una pluralidad de diodos led conectados en serie, al circuito de la invención.

El obj eto de la invención es proporcionar un circuito mediante el cual se consiga un ahorro energético considerable, así como un incremento en la vida útil de los diodos ledo

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el ámbito de aplicación práctica de la invención, la alimentación de grupos de diodos se lleva a cabo a partir de una tensión continua, de manera que los diodos permanecen encendidos de forma continua durante dicha alimentación, 10 que conlleva un consumo determinado, y una vida útil preestablecida, en función del tiempo que dichos diodos permanezcan encendidos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El circuito que se propone trata de minimizar ese consumo así como de aumentar la vida útil de los diodos, para lo cual se basa en que dicha alimentación, a una tensión constante, se lleve a cabo en forma de pulsos, de modo que los diodos se enciendas y se apaguen, con una frecuencia suficiente para que el ojo humano no perciba el apagado de los mismos, lo que supone que estos no consuman electricidad en esos intervalos de tiempo en que permanecen apagados, viéndose reducido el consumo eléctrico, y alargada su vida útil de forma considerable.

Esta operativa trae consigo igualmente una menor generación de calor lo que igualmente supone una ventaja en la vida útil de los ledo

Para ello, el circuito de alta eficiencia energética para conexión de diodos LED de alta luminosidad objeto de la presente invención consiste en: un puente rectificador, una primera rama de entrada del circuito de alta eficiencia; una segunda rama de entrada del circuito de alta eficiencia, yunas ramas de salida del circuito de alta eficiencia. Todo ello de tal forma que las ramas de entrada están conectadas con el citado puente rectificador y la entrada de alimentación. La primera rama de entrada se conecta una resistencia NTC dependiente de la temperatura, mientras que en la segunda rama de entrada se conecta una impedancia que consiste en una resistencia asociada en paralelo con un condensador. En paralelo a la entrada de alimentación se conectan un varistor y una resistencia conectadas en paralelo. Las ramas de salida están conectadas con el citado puente rectificador y con unas resistencias limitadoras de corriente que están, a su vez, conectadas con un conector al que se conecta un circuito de diodos a alimentar.

El circuito así descrito se conecta a la red de 230V150Hz.

En paralelo con la entrada de alimentación hay conectado un varistor para evitar sobretensiones superiores a 250 Yac, asi como en paralelo a su vez una resistencia que evita las posibles corrientes de fuga que pudieran surgir hacia la salida en el conector, no siendo necesario el empleo de voluminosos transformadores.

Pongamos el ejemplo del circuito con condensador que al conectar las ramas a la entrada de red (230V/50 Hz), de manera que al estar sometido dicho condensador a una corriente alterna entre sus bornes, este se comporta como una impedancia de entrada, con la ventaj a de no disipar potencia ni calor.

El puente rectificador, transforma la señal senoidal en una tensión continua pulsante, invirtiendo el ciclo negativo de la señal entrante.

Así pues, se obtiene una señal pulsante, que es utilizada para alimentar directamente el conjunto de diodos, obteniéndose una serie de ventajas, entre las que cabe destacar las siguientes:

Ausencia de sistemas de bobinados que conllevan gran pérdida de energía, como en el caso de los transformadores. Reducción del consumo de energía eléctrica. Reducción de la emisión de calor. Bajo coste de producción Mínimas dimensiones del dispositivo con respecto a otros. Adaptable a la cantidad de diodos led que se conectan al circuito. Alarga la vida útil de los diodos al no tenerlos

funcionando de forma continua.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.-Muestra un diagrama o esquema eléctrico del circuito de alta eficiencia energética para la conexión de diodos led de alta luminosidad objeto de la presente invención.

La figura 2.-Muestra una gráfica correspondiente a la señal de la tensión de entrada antes de pasar por el puente rectificador.

La figura 3.-Muestra la señal de la figura anterior, una vez ha sido tratada a través del puente rectificador.

La figura 4.-Muestra una gráfica correspondiente al triangulo de potencias del circuito.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Como se puede ver en las figuras referidas, y en especial de la figura 1, el circuito de la invención está constituido por un puente rectificador (1), en el que participan cuatro diodos rectificadores o que puede materializarse en, indistintamente en un circuito integrado, con la misma función, puente a una de cuyas ramas de entrada (2') se conectan una impedancia Z2 constituida a partir de la conexión en paralelo de un condensador cerámico (3) y una primera resistencia (4) de valor "R1", mientras que a su segunda rama de entrada (2) se conecta una resistencia NTC (5) dependiente de la temperatura, con la particularidad de que a las ramas de salida (6-6') del puente rectificador (1) se conectan sendas resistencias limitadoras de la corriente R3 y R4 que a su vez tienen su salida por el conector (7) al que se conecta el circuito de diodos a alimentar, no mostrado en las figuras.

El circuito así descrito se conecta a la red (8) de 230V 150Hz.

En paralelo con la entrada de alimentación (8) hay conectado un varistor (9) para evitar sobretensiones superiores a 250 Yac, al que se conecta igualmente en paralelo una impedancia (10) o resistencia de valor Zl, que evita las posibles corrientes de fuga que pudieran surgir hacia la salida en el conector (7).

Pues bien, al conectar el circuito a una tensión de entrada de red de 230V150 Hz, que llega al condensador (3), éste al estar sometido a una corriente alterna en sus bornes se comporta como una impedancia Xc, de entrada, con la ventaja de no disipar potencia ni calor, cuyo valor es el siguiente:

Xc=--

2.rr·f·C

Siendo f la frecuencia a la que se somete el condensador, es decir, 50 Hz YC la capacidad del condensador.

Al colocar en paralelo la resistencia (4) con el condensador (3), se obtiene una impedancia Z2 que viene determinada por la fórmula: Z = Xc·R1 2 Xc+Rl

En donde Rl es el valor de la resistencia (4).

La impedancia final Ztotal está determinada igualmente por el valor de la segunda resistencia (5), de manera que:

Xc·Rl

ZTOTAL =Z2 + R2 = + R2

Xc+Rl

En donde R2 es el valor de la segunda resistencia (5).

Esta impedancia permite producir una caída de tensión y una limitación de corriente en función de la carga que se conecte al conector (7) establecido a la salida del puente rectificador (1).

Tal y como se ha comentado anteriormente, y de acuerdo con las figuras 2 y 3, el puente rectificador (1) transforma la señal senoidal de entrada, mostrada en la figura 2, en una señal continua pulsante, la mostrada en la figura 3, con un valor medio de tensión de 198V, y una frecuencia de 100 Hz.

En la figura 4 se muestra el triangulo de potencias, es decir como se descompone la potencia aparente (S) en potencia activa (P) y potencia reactiva (Q), de manera que la potencia reactiva (Q) del circuito puede variar en función del valor del condensador (3), que hace variar el factor de potencia entre 0,92 y 0,98, muy próximos al óptimo.

La potencia reactiva generada por el circuito es de tipo capacitiva, lo cual quiere decir que la potencia va adelantada con respecto a la tensión 23° y 11°, dependiendo del valor del condensador.

De esta forma, el circuito suministra un valor de potencia alto, con una potencia reactiva mínima, no empeorando el factor de potencia de la instalación.

10 En cuanto a ajustar el circuito en función del n° de diodos led que se conecten al mismo, tal y como se ha dicho repetidamente, la impedancia total

(9) del circuito vendrá definida por el valor del condensador (3), de modo que modificando este valor, se variará, la limitación de corriente que llega a los leds, pudiendo ser apto desde para 1 led como para decenas de ellos,

15 directamente a través de una red de 220V.

Consecuentemente, se definen varios condensadores (3) de diferentes capacidades utilizables selectivamente en el seno del circuito en función del numero de diodos a conectar al circuito.

A modo meramente ejemplario, se inserta seguidamente una tabla con diferentes valores del condensador (3) en función del numero de diodos a los que se aplique el circuito de la invención.

N° LEOS Intensidad Tensión media Tensión media Capacidad C1 Resistencia Resistencia media (mA) en la carga (V) en cada led R1 (KO) R2(O)

(V)

60 57 145 2,7 2,2uF 470 18 45 57 112 2,7 1,5uF 470 18 30 57 78 2,7 1,2uF 470 18 15 56 43 2,8 1uF 470 18 12 53 34 2,9 900nF 470 18 5 50 '14 2,9 750nF 470 18

Claims

REIVINDICACIONES

P.-Circuito de alta eficiencia energética para conexión de diodos LED de alta luminosidad cuya entrada de alimentación (8) es una red eléctrica de 5 230V/50Hz; donde dicho circuito de alta eficiencia estácaracterizado porque

consiste en: un puente rectificador (l); una primera rama de entrada (2) del circuito de alta eficiencia; una segunda rama de entrada (2') del circuito de alta eficiencia; y

10 unas ramas de salida (6,6') del circuito de alta eficiencia;

de tal forma que las ramas de entrada (2,2') están conectadas con el citado puente rectificador (l) y la entrada de alimentación (8); y donde en la primera rama de entrada (2) se conecta una resistencia NTC (5) dependiente de la temperatura, mientras que en la segunda rama de entrada (2') se conecta una

15 impedancia Z2 que consiste en una resistencia (4) asociada en paralelo con varios condensadores (3) de diferentes capacidades utilizables selectivamente en el seno del circuito en función del número de diodos a conectar al circuito; y donde, además, y en paralelo a la entrada de alimentación (8) se conectan un varistor (9) y una resistencia Zl (lO) conectadas en paralelo;

20 ydonde, además, las ramas de salida (6,6') están conectadas con el citado puente rectificador (l) y con unas resistencias limitadoras de corriente R3 y R4 que están, a su vez, conectadas con un conector (7) al que se conecta un circuito de diodos a alimentar.