ES2945645T3 - Controlador de LED para sistemas de iluminación LED para reemplazar una lámpara de descarga de alta intensidad - Google Patents

Abstract

Un controlador LED para una lámpara LED, que también comprende una carga LED. El controlador de LED está adaptado para conectarse a una fuente de entrada en un primer y segundo terminal. El controlador de LED comprende una disposición de conmutación configurada para permitir que un controlador controle al menos una magnitud y fase del voltaje entre los terminales primero y segundo. La fase del voltaje entre los terminales primero y segundo puede definirse para controlar una cantidad de energía que fluye desde la fuente de entrada para alimentar la lámpara LED. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Controlador de LED para sistemas de iluminación LED para reemplazar una lámpara de descarga de alta intensidad

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de los controladores de LED y, en particular, al campo de los controladores de LED para lámparas de LED para la adaptación a una fuente de alimentación diseñada para una lámpara de descarga de alta intensidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el campo de la iluminación, ha habido un interés creciente en las lámparas LED para reemplazar o adaptar las lámparas más antiguas y, en particular, las lámparas de descarga de alta intensidad (HID).

Estas lámparas LED reacondicionadas deben diseñarse adecuadamente para que puedan extraer energía de una fuente de alimentación que se diseñó originalmente para alimentar una lámpara HID. Si bien la energía se deriva en última instancia de un suministro de red, es decir, una red de servicios públicos, una fuente de energía es cualquier fuente a la que se puede conectar un controlador de LED para lámparas LED para extraer energía del mismo, por ejemplo, y puede comprender el suministro de red, balastos, condensadores de compensación, encendedores y así sucesivamente. La lámpara LED y cualquier componente, como un balasto y/o condensadores de compensación, que conectan la lámpara lEd a la red eléctrica forman un sistema de iluminación LED.

Las lámparas LED existentes normalmente comprenden un puente de diodos que se acopla a la fuente de alimentación para rectificar una corriente alterna, cuya salida rectificada se almacena mediante un condensador (memoria intermedia). Esto proporciona una salida de CC (corriente continua) para alimentar una carga de LED. El control sobre el consumo de energía de la lámpara LED, por ejemplo, para lograr un consumo de energía promedio deseado, se puede realizar derivando periódicamente parte de la corriente alterna a una tensión de referencia/tierra. El control de la cantidad de corriente alterna desviada permite controlar la potencia suministrada a la carga del LED, por ejemplo, con fines de atenuación.

Sin embargo, la derivación de la corriente alterna da como resultado que el sistema de iluminación LED en general tenga características de potencia deficientes, tenga un factor de potencia insuficiente e introduzca una distorsión armónica en la corriente principal. La derivación también puede resultar en una mayor caída de tensión a través de los elementos de la fuente de energía para que consuman más corriente, lo que puede resultar en sobrecalentamiento o ruptura térmica.

Existe un deseo continuo de proporcionar un controlador de LED para una lámpara de LED que supere al menos algunas de estas deficiencias.

El documento US 2015/0181667 A1 divulga un circuito controlador de LED.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención está definida por las reivindicaciones.

De acuerdo con los ejemplos de acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un controlador de LED para generar una potencia de salida para impulsar una carga de LED desde una fuente de alimentación adaptada para proporcionar una corriente de entrada alterna. El controlador de LED propuesto es particularmente útil si la fuente de alimentación se adaptó originalmente para alimentar una lámpara HID.

El controlador de LED comprende: una disposición de entrada que comprende un primer terminal y un segundo terminal, para recibir una corriente de entrada alterna desde la fuente de alimentación; un nodo de salida para proporcionar una potencia de salida para excitar la carga de LED; un condensador conectado entre el nodo de salida y una tensión de referencia/tierra, en el que el condensador está configurado de modo que, cuando se enciende el controlador de LED, la tensión a través del condensador es sustancialmente constante; una disposición de conmutación adaptada para conectar de manera controlable el primer terminal al nodo de salida o a la tensión de referencia/tierra y el segundo terminal al nodo de salida o a la tensión de referencia/tierra para así permitir el control de una magnitud y fase, en relación con una fase de la corriente alterna de entrada, de la tensión entre el primer y segundo terminales; y un controlador adaptado para controlar la disposición de conmutación para controlar de ese modo la magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminales y la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales en relación con una fase de la corriente de entrada alterna, de modo que la transferencia de energía entre el disposición de entrada y el nodo de salida es controlable bidireccionalmente para controlar de ese modo una magnitud promedio de la potencia de salida, en el que el controlador está adaptado para controlar la frecuencia de la tensión entre el primer y segundo terminales para que sea igual a la frecuencia de la alterna corriente de entrada.

El uso de una disposición de conmutación para controlar si un primer o segundo terminal está conectado al nodo de salida o la tensión de referencia de tierra permite controlar la tensión entre el primer y el segundo terminal. En particular, dicha configuración permite que se devuelva energía desde el condensador al primer o segundo terminal, así como también que se suministre energía al condensador desde el primer o segundo terminal, es decir, permite el control bidireccional sobre la transferencia de energía entre la disposición de entrada y el nodo de salida.

La capacidad de devolver (temporalmente) la energía al primer o segundo terminal permite mejorar el factor de potencia en el sistema de iluminación LED general (es decir, la combinación de la lámpara LED y la fuente de alimentación, excluyendo la fuente de alimentación) con respecto a la fuente de alimentación. Por lo tanto, la invención se basa en la capacidad de permitir que la corriente fluya hacia/desde el primer o segundo terminal hacia/desde el nodo de salida.

El controlador puede definir la fase entre la tensión entre el primer y segundo terminales y la corriente proporcionada a la disposición de entrada. Esto permite que el controlador modifique o defina el factor de potencia y otros criterios de rendimiento (por ejemplo, distorsión armónica) del sistema de iluminación LED general, para mejorar al menos el factor de potencia. La fase se puede ajustar para que la cantidad neta de energía (por ciclo de red) coincida con el nivel de potencia de salida deseado.

El controlador se puede adaptar para controlar la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales en respuesta a una señal de control que indica una magnitud deseada de luz que se emitirá mediante una carga de LED conectable al nodo de salida. Los inventores han reconocido que la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales puede modificarse para controlar la potencia (promedio) proporcionada a una carga de LED conectada y, por lo tanto, el brillo (promedio) de la salida de luz por la carga de LED.

La disposición de conmutación puede comprender: un primer conmutador que conecta directamente el primer terminal al nodo de salida; un segundo conmutador que conecta directamente el segundo terminal al nodo de salida; un tercer conmutador que conecta directamente el primer terminal a la tierra/tensión de referencia; y un cuarto conmutador que conecta directamente el segundo terminal a la tierra/tensión de referencia.

Por lo tanto, en algunas realizaciones, la disposición de conmutación no comprende ningún elemento inductivo o capacitivo, y está conectada para recibir directamente la corriente de entrada alterna desde la fuente de entrada (por ejemplo, directamente desde un balasto de una fuente de alimentación). Esto proporciona un controlador LED económico y eficiente para el que se puede lograr el control de la atenuación (ajustando la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales) sin afectar el factor de potencia u otros criterios de rendimiento del sistema de iluminación LED en general.

El controlador puede estar adaptado para controlar la tensión entre el primer y segundo terminales siendo operable en al menos dos modos, los al menos dos modos comprendiendo al menos:

un primer modo, en el que el controlador permite que la corriente fluya a través del primer conmutador y el cuarto conmutador, y evita que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el tercer conmutador, de modo que la tensión entre el primer y el segundo terminal sea igual en magnitud y polaridad a la tensión a través del condensador; y un segundo modo, en el que el controlador permite que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el tercer conmutador, y evita que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el cuarto conmutador, de modo que la tensión entre el primer y el segundo terminal sea igual en magnitud pero de polaridad opuesta a la tensión a través del condensador.

En otras palabras, el controlador se puede adaptar para controlar la tensión entre el primer y segundo terminales para cambiar efectivamente entre un primer valor, que es efectivamente la tensión a través del condensador (es decir, entre el nodo de salida y una tensión de referencia/tierra), y un segundo valor opuesto, que tiene la misma magnitud de la tensión a través del condensador, pero una polaridad opuesta.

El controlador puede adaptarse para que el tiempo que el controlador opere en el primer modo sea sustancialmente el mismo que el tiempo que el controlador opere en el segundo modo, por período de la corriente de entrada alterna.

En el contexto de la presente invención, "sustancialmente el mismo" significa dentro de los límites o circunstancias prácticos. Por lo tanto, puede haber variaciones menores (por ejemplo, ±1 % o ±3 %) entre valores que se consideran sustancialmente iguales (por ejemplo, los períodos de tiempo identificados anteriormente), lo que puede deberse a dificultades inherentes (por ejemplo, en el control de tiempos), ruido u otras variaciones menores cuando se implementa en la práctica.

Esto garantiza que la entrega de energía promedio desde la fuente de alimentación a la carga del LED sea igual para ambas polaridades de la corriente de entrada alterna, lo que significa que hay un consumo de energía constante de la fuente de entrada (y, en última instancia, de la fuente de alimentación).

Preferentemente, el controlador puede funcionar además en un tercer modo, en el que el controlador controla la disposición de conmutación de modo que el primer y segundo terminales se cortocircuiten juntos de forma eficaz.

Esto permite efectivamente que el controlador controle un ciclo de trabajo de la tensión en el primer terminal. El ciclo de trabajo en el primer terminal es la proporción de tiempo, por ejemplo, por período de la corriente de entrada alterna, que la carga puede fluir entre el primer terminal y el condensador (es decir, cuando la tensión entre el primer terminal y una tierra/referencia la tensión se mantiene, por la disposición de conmutación, para que sea sustancialmente igual a la tensión a través del condensador). Esto es igual a la proporción de tiempo, por período de la corriente de entrada alterna, que el controlador opera en el primer modo.

Esta realización permite de manera similar que el controlador controle un ciclo de trabajo de la tensión en el segundo terminal. El ciclo de trabajo en el segundo terminal es la proporción de tiempo, por ejemplo, por período de la corriente de entrada alterna, que la carga puede fluir entre el segundo terminal y el condensador (es decir, cuando la tensión entre el segundo terminal y una tierra/referencia la tensión se mantiene, por la disposición de conmutación, para que sea sustancialmente igual a la tensión a través del condensador). Esto es efectivamente igual a la proporción de tiempo, por período de la corriente de entrada alterna, que el controlador opera en el segundo modo.

En realizaciones en las que el tercer modo comprende conectar el primer o segundo terminal a una tensión de referencia/tierra, el ciclo de trabajo en el primer o segundo terminal es el ciclo de trabajo de la tensión entre el primer o segundo terminal y la tensión de referencia/tierra. Por lo tanto, estos ciclos de trabajo representan efectivamente la proporción de tiempo que la tensión entre el primer o segundo terminal y una tensión de tierra/referencia está en un valor predeterminado distinto de cero (por ejemplo, la proporción de tiempo que la tensión entre el primer o segundo terminal y una tensión de tierra/referencia se mantiene igual en magnitud y polaridad a la tensión a través del condensador).

En aras de la claridad, la proporción de tiempo en que la tensión entre el primer terminal y el segundo terminal no es cero es igual a la suma de los dos ciclos de trabajo descritos. Por lo tanto, cuando los dos ciclos de trabajo son iguales, se puede calcular un ciclo de trabajo en un primer o segundo terminal dividiendo a la mitad la cantidad de tiempo, por período de la corriente de entrada alterna, en que la tensión entre el primer y segundo terminales es distinta de cero.

El ciclo de trabajo de la tensión entre el primer y segundo terminales es igual al ciclo de trabajo de la tensión en el primer terminal y el ciclo de trabajo de la tensión en el segundo terminal. Así, el ciclo de trabajo de la tensión entre el primer y segundo terminales es la proporción de tiempo, por período de la corriente de entrada alterna, que la tensión entre el primer y segundo terminales es distinta de cero.

Los inventores han reconocido que controlar el ciclo de trabajo de la tensión en el primer y/o segundo terminal permite al controlador ajustar/dirigir el contenido armónico de la tensión entre el primer y segundo terminales (y por lo tanto el contenido armónico de la corriente de entrada alterna y, en última instancia, la red de suministro).

Para operar en el tercer modo, el controlador puede configurarse para permitir que la corriente fluya a través del primer conmutador y el segundo conmutador y/o permita que la corriente fluya a través del tercer conmutador y el cuarto conmutador.

El controlador se puede adaptar para que el tiempo acumulado que el controlador opere en el primer o segundo modo sea entre 1 y 9 veces el tiempo acumulativo que el controlador opere en el tercer modo, y preferentemente entre 2,8 y 3,6 veces el tiempo acumulativo que el controlador opera en el tercer modo.

Estas duraciones controlan la tensión entre el primer terminal y una tensión de tierra/referencia y el segundo terminal y una tensión de tierra/referencia para tener un ciclo de trabajo óptimo que proporcione reducciones particularmente efectivas en el contenido armónico de la tensión entre el primer y el segundo terminal. . En particular, se ha identificado que dichas duraciones permiten que un sistema de iluminación LED cumpla con los estándares internacionales, como el IEC 61000-3-2.

El controlador puede estar adaptado para realizar iterativamente una secuencia de: durante un primer período de tiempo, operar en el primer modo; durante un segundo período de tiempo subsiguiente, operando en el tercer modo; durante un tercer período de tiempo subsiguiente, operando en el segundo modo; y por un cuarto período de tiempo subsiguiente, operando en el tercer modo.

Este método de control reduce los cambios de etapa extremadamente grandes en la tensión entre el primer y segundo terminales, lo que reduce la cantidad de ruido audible que es potencialmente causado por dichos cambios de etapa.

Preferentemente, la duración del segundo período de tiempo y del cuarto período de tiempo es sustancialmente la misma. Preferentemente, la duración del primer y tercer periodo de tiempo es sustancialmente la misma. Esto ayuda a garantizar que la tensión entre el primer y segundo terminales sea simétrica, lo que reduce su contenido de armónicos.

Se vuelve a enfatizar que, en el contexto de la presente invención, "sustancialmente" significa dentro de los límites o circunstancias prácticos. Por lo tanto, puede haber variaciones menores (por ejemplo, ±1 % o ±3 %) entre los períodos de tiempo enumerados anteriormente, por ejemplo, debido a dificultades inherentes en el control de tiempos.

El controlador está adaptado para: operar en el primer modo durante al menos una porción del tiempo durante el cual el flujo de corriente desde la corriente de entrada alterna al primer terminal es positivo; y operar en el segundo modo durante al menos una porción del tiempo durante el cual el flujo de corriente desde la corriente de entrada alterna al primer terminal es negativo. Esto ayuda a garantizar que al menos parte de la carga fluya desde la fuente de alimentación al condensador (y, en última instancia, a la carga del LED).

Preferentemente, el período de tiempo durante el cual el controlador opera en el primer modo es al menos la mitad del tiempo durante el cual el flujo de corriente desde la corriente de entrada alterna al primer terminal es positivo. Preferentemente, el período de tiempo durante el cual el controlador opera en el segundo modo es al menos la mitad del tiempo durante el cual el flujo de corriente desde la corriente de entrada alterna al primer terminal es negativo. Esta restricción ayuda a mantener el flujo de carga desde la corriente de entrada alterna a la carga del LED, para garantizar que la carga del LED esté alimentada. Por lo tanto, se mueve más carga/energía desde la fuente de alimentación hasta el nodo de salida, que viceversa, en el transcurso de un ciclo de suministro de red.

En algunas realizaciones, la disposición de conmutación comprende: un primer elemento inductivo que conecta el primer terminal a un primer nodo intermedio; un primer conmutador que conecta el primer nodo intermedio con el nodo de salida; un segundo conmutador que conecta el segundo terminal al nodo de salida; un tercer conmutador que conecta el primer nodo intermedio a la tierra/tensión de referencia; y un cuarto conmutador que conecta el segundo terminal a la tensión de referencia/tierra.

El controlador puede estar adaptado para: controlar el primer y tercer conmutadores de modo que el primer conmutador impida el flujo de corriente cuando el tercer conmutador permita el flujo de corriente, y viceversa; controlar el segundo y cuarto conmutadores de modo que el segundo conmutador evite el flujo de corriente cuando el cuarto conmutador permita el flujo de corriente, y viceversa; cambiar de manera controlable el segundo y cuarto conmutadores entre evitar el flujo de corriente y permitir el flujo de corriente a la frecuencia de la corriente de entrada alterna; y conmutar de manera controlable el primer y tercer conmutadores entre evitar el flujo de corriente y permitir el flujo de corriente, a una frecuencia superior a la frecuencia de la corriente de entrada alterna, de acuerdo con un esquema de modulación de ancho de pulso para controlar la magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminales.

En algunas realizaciones, la disposición de conmutación puede comprender: un primer elemento inductivo que conecta el primer terminal a un primer nodo intermedio; un segundo elemento inductivo que conecta el segundo terminal a un segundo nodo intermedio; un primer conmutador que conecta el primer nodo intermedio con el nodo de salida; un segundo conmutador que conecta el segundo nodo intermedio al nodo de salida; un tercer conmutador que conecta el primer nodo intermedio a la tierra/tensión de referencia; y un cuarto conmutador que conecta el segundo nodo intermedio a la tierra/tensión de referencia.

Por supuesto, el controlador puede adaptarse para: controlar el primer y tercer conmutadores de modo que el primer conmutador impida el flujo de corriente cuando el tercer conmutador permita el flujo de corriente, y viceversa; controlar el segundo y cuarto conmutadores de modo que el segundo conmutador evite el flujo de corriente cuando el cuarto conmutador permita el flujo de corriente, y viceversa; conmutar de forma controlada el segundo y cuarto conmutadores entre impedir el flujo de corriente y permitir el flujo de corriente a una frecuencia superior a la frecuencia de la corriente de entrada alterna y conmutar de forma controlada el primer y tercero conmutadores entre impedir el flujo de corriente y permitir el flujo de corriente, a una frecuencia superior a la frecuencia de la corriente de entrada alterna, de acuerdo con un esquema de modulación de ancho de pulso para controlar la magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminales.

De acuerdo con los ejemplos de acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona una lámpara de LED que comprende: cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento del controlador de LED; y una carga LED conectada al nodo de salida (del controlador LED).

Según ejemplos de acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de iluminación LED que comprende la lámpara LED y un balasto electromagnético adaptado para conectarse a una fuente de alimentación para proporcionar una corriente de entrada alterna a la disposición de entrada del controlador LED.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes y se aclararán con referencia a la(s) realización(es) descrita(s) a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la invención y para mostrar más claramente cómo se puede llevar a la práctica, ahora se hará referencia, a modo de ejemplo únicamente, a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 ilustra un sistema de iluminación LED;

La figura 2 ilustra una lámpara de LED que tiene un controlador de LED según ejemplos conocidos;

La figura 3 ilustra una lámpara de LED que tiene un controlador de LED de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 4 ilustra señales de control para un controlador de LED según una realización de la invención;

Las figuras 5 a 7 ilustran algunos resultados de simulación para una versión arbitraria de la lámpara LED ilustrada en la figura 3;

La figura 8 ilustra una lámpara de LED que tiene un controlador de LED según otra realización de la invención; y La figura 9 ilustra una lámpara de LED que tiene un controlador de LED de acuerdo con otra realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

La invención se describirá con referencia a las figuras.

Debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones ejemplares del aparato, los sistemas y los métodos, están destinados únicamente a fines ilustrativos y no pretenden limitar el ámbito de la invención. Estas y otras características, aspectos y ventajas del aparato, los sistemas y los métodos de la presente invención se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos. Debe entenderse que las figuras son meramente esquemáticas y no están dibujadas a escala. También debe entenderse que se utilizan los mismos números de referencia en todas las figuras para indicar partes iguales o similares.

La invención proporciona un controlador de LED para una lámpara de LED, que también comprende una carga de LED. El controlador de LED está adaptado para conectarse a una fuente de entrada en un primer y segundo terminal. El controlador de LED comprende una disposición de conmutación configurada para permitir que un controlador controle al menos una magnitud y fase de la tensión entre el primer y segundo terminales. La fase de la tensión entre el primer y segundo terminales puede definirse para controlar una cantidad de energía que fluye desde la fuente de entrada para alimentar la lámpara LED.

Las realizaciones de la invención pueden emplearse en lámparas LED para reemplazar las lámparas HID existentes para formar sistemas de iluminación LED.

La figura 1 ilustra un sistema LED 1 que comprende una lámpara LED 10 y una fuente de alimentación 15, cuya configuración es común en la técnica anterior.

La fuente de alimentación 15 comprende una fuente de alimentación principal 15A. Además, la fuente de alimentación 15 se diseñó originalmente para alimentar una lámpara HID y comprende una serie de elementos adicionales diseñados para su uso con tales lámparas HID. Estos elementos incluyen al menos un balasto EM L^em , y puede incluir un condensador de compensación C^comp y un encendedor 15B. Se pueden utilizar diferentes tipos de arrancadores, como un arrancador en paralelo, semiparalelo y/o en serie.

La lámpara LED 10 y los elementos de la fuente de alimentación 15 (excluyendo la propia fuente de alimentación 15A) juntos forman un sistema de iluminación LED 19. Cuando se evalúan las características de potencia en el contenido de la presente invención, son las características de potencia del sistema de iluminación LED 19 con respecto a la fuente de alimentación 15A las que se consideran.

La lámpara LED 10 está adaptada para extraer energía de la fuente de energía 15. Cuando al menos el elemento L^em , y opcionalmente los otros elementos C^comp y 15B están presentes, la lámpara de LED 10 debe contener un controlador adaptado para controlar apropiadamente una cadena de LED.

La fuente de alimentación 15 proporciona una corriente de entrada alterna I^em para la lámpara LED 10. La frecuencia de la corriente de entrada alterna I^em es idéntico al proporcionado por la fuente de alimentación de red 15A. La distorsión armónica en la corriente de entrada alterna (por ejemplo, provocada por la lámpara LED 10) da como resultado una distorsión armónica indeseable en el suministro de red.

La presente invención se refiere a nuevas formas de realización de la lámpara LED 10 y, en particular, a nuevos controladores para una lámpara LED. Se describirá brevemente un ejemplo de una lámpara LED 10 conocida con fines comparativos.

La figura 2 ilustra una lámpara LED 20 según ejemplos conocidos. La lámpara LED 20 está adaptada para su uso con la fuente de alimentación 15 que comprende los elementos adicionales L^em , C^comp, 15B - cuya capacidad se denomina comúnmente "Tipo A".

La lámpara LED 20, junto con algunos componentes de la fuente de energía, forma el sistema de iluminación LED general.

La lámpara LED 20 comprende un controlador LED 25 y una carga LED D6, impulsada por el controlador LED 25. El controlador de LED 25 comprende un puente de diodos D1, D2, D3, D4, un conmutador de derivación M1, un condensador de compensación C2 y un diodo rectificador D5.

El puente de diodos D1, D2, D3, D4 rectifica la entrada (diferencial) proporcionada por la fuente de alimentación 15. Esta entrada rectificada se proporciona al condensador de compensación C2 a través del diodo rectificador D5. El condensador de memoria intermedia almacena carga para alimentar la carga de LED D6 a través de un nodo de salida 26. En el ejemplo ilustrado, la tensión a través del condensador de memoria intermedia es efectivamente igual a la tensión directa de la carga del LED (descontando cualquier tensión perdida por las resistencias de los cables o similares).

De esta forma, el controlador de LED 25 proporciona sustancialmente una tensión de CC para alimentar la carga de LED D6, actuando, así como un convertidor de CA-CC.

En algunos ejemplos (no ilustrados), el nodo de salida 26 se puede conectar a la carga de LED D6 a través de uno o más componentes de circuito adicionales, como una fuente de alimentación de modo conmutado (que permitiría que la tensión en el nodo de salida 26 se desacoplara/independizara de la tensión a través de la carga LED D6).

El conmutador de derivación M1 permite controlar la cantidad promedio de carga entregada al nodo de salida 26 y, por lo tanto, el brillo de la carga ^l E^d D6. El conmutador de derivación M1 se controla para acoplar la salida del puente de diodos D1, D2, D3, D4 a tierra durante una porción del semiciclo de la corriente de entrada alterna proporcionada por la fuente de alimentación. Esto permite que la corriente (proporcionada por la fuente de energía) fluya continuamente, pero parte del tiempo evita que la corriente fluya hacia el condensador de compensación C2 y la carga del LED. Al ajustar la duración durante la cual el conmutador de derivación realiza la derivación durante cada medio ciclo, la carga promedio entregada al nodo de salida 26 y, por lo tanto, la corriente promedio a través de la carga del LED, se puede controlar para lograr el brillo deseado (por ejemplo, para fines de atenuación).

Para evitar que la activación del conmutador de derivación M1 descargue el condensador de compensación C2 a tierra, se conecta un diodo de bloqueo D5 entre el conmutador de derivación y el condensador de compensación C2.

La lámpara LED comprende además un condensador de acoplamiento C1 para reducir el ruido de interferencia electromagnética. También sirve para limitar la derivada del tiempo de la tensión a través del condensador, el cual, si es demasiado alto, puede causar un ruido audible en (los devanados del) balasto EM.

El controlador descrito anteriormente es efectivo para controlar el brillo del LED para que esté en el nivel deseado, pero puede resultar (especialmente en niveles de atenuación bajos) en un factor de potencia de la red sustancialmente por debajo de 0,9 y una distorsión armónica sustancial en la corriente de la red que no cumple con los requisitos (especialmente en la amplitud reducida del 1er armónico, correspondiente al menor consumo de energía).

Además, a bajos niveles de atenuación (es decir, cuando se desvía una gran proporción de la corriente de entrada alterna), la corriente a través del balasto Lem de la fuente de alimentación aumenta (a medida que disminuye la impedancia general), lo que puede ocasionar que el balasto se sobrecaliente o, al menos, que se pierda energía en el balasto EM.

Es deseable que las lámparas LED, cuando estén en funcionamiento, consuman menos energía por unidad de tiempo que la lámpara HID que están reemplazando. Cuando se usa un puente de diodos D1, D2, D3, D4 en una lámpara LED, puede ser necesario usar una carga LED que tenga una tensión directa muy baja (es decir, una tensión baja en el nodo de salida) para lograr el deseado bajo consumo de energía. Sin embargo, con tensiones tan bajas de avance del LED y, por lo tanto, del condensador de amortiguación C2, la tensión a través del balasto EM y, por lo tanto, la corriente a través del balasto EM Lem sería mayor que durante la operación HID, lo que provocaría una mayor pérdida de energía en el balasto EM y un sobrecalentamiento potencial del balasto EM. Por otro lado, el uso de una tensión directa (y C2) de LED más alto requeriría una corriente promedio más baja a través de la carga de LED para lograr los ahorros de energía deseados, lo que significa que una porción significativa de la corriente de entrada alterna proporcionada a la lámpara LED deberá ser desviada para lograr la corriente de carga LED promedio más baja, lo que afecta negativamente las características de potencia del sistema de iluminación LED en general.

La presente invención se refiere a un nuevo tipo de lámpara LED y, en particular, a un nuevo controlador para una lámpara LED que mitiga al menos algunos de estos problemas.

La figura 3 ilustra una lámpara de LED 30 que comprende una carga de LED D6 y un controlador de LED 31 según una realización de la invención. La lámpara LED 30 puede usarse para reemplazar la lámpara LED 10 ilustrada en las figuras 1 y 2.

El controlador de LED 31 comprende una disposición de entrada 32, un nodo de salida 33, una disposición de conmutación 34 y un controlador 35. Un condensador (memoria intermedia) C2 conecta el nodo de salida 33 a una tensión de referencia/tierra. La carga LED D6, de la lámpara LED 30, es alimentada por el nodo de salida 33.

La disposición de entrada 32 comprende un primer terminal AC1 y un segundo terminal AC2, y recibe una corriente de entrada alterna I^em de una fuente de alimentación (por ejemplo, la fuente de alimentación ilustrada en la figura 1).

El valor de la corriente de entrada alterna I^em se mide aquí en el primer terminal AC1, donde el flujo de corriente positiva se mueve hacia el resto del controlador LED y el flujo de corriente negativa se aleja del resto del controlador LED. Hay, por supuesto, una corriente correspondiente presente en el segundo terminal AC2, que es de polaridad opuesta a la medición de la corriente de entrada alterna I^em .

En aras de la comodidad, cualquier controlador de LED descrito en el presente documento puede dividirse conceptualmente en un "lado de CA" y un "lado de CC". El lado de CA es la porción del controlador LED entre la fuente de alimentación (cuando está conectado a la fuente de alimentación) y la disposición de conmutación. El lado de CC es la porción del controlador de LED entre la disposición de conmutación y la carga de LED (cuando está conectado a la carga de LED).

La disposición de conmutación ilustrada 34 comprende un primer conmutador M1 que conecta directamente el primer terminal al nodo de salida; un segundo conmutador M2 que conecta directamente el segundo terminal al nodo de salida; un tercer conmutador M3 que conecta directamente el primer terminal a la tierra/tensión de referencia; y un cuarto conmutador M4 que conecta directamente el segundo terminal a la tierra/tensión de referencia.

La disposición de conmutación puede comprender además un condensador de acoplamiento C1 para reducir el ruido (interferencia electromagnética) entre el primer y segundo terminales. También sirve para limitar la derivada temporal de la tensión entre el primer y el segundo terminal, que, si es demasiado alta, puede provocar un ruido audible en (los devanados del) balasto EM.

El primer, segundo, tercero y cuarto conmutadores pueden comprender un transistor, como un BJT, JFET o MOSFET. En el contexto de la presente invención, el término "conmutador" se refiere a cualquier componente que pueda controlarse para permitir o evitar selectivamente el flujo de carga entre dos nodos. El experto en la materia sería fácilmente capaz de adaptar cualquiera de tales transistores para tales propósitos, por ejemplo, incluyendo un diodo antiparalelo para un BJT.

El controlador 35 está adaptado para controlar una operación de los conmutadores M1-M4 de la disposición de conmutación, por ejemplo, controlando una tensión de puerta/base de un transistor, que comúnmente se denomina electrodo de control del conmutador. Otros métodos de controlar un conmutador serán evidentes para el experto en la materia.

La disposición de conmutación ilustrada proporciona, con el control apropiado de los conmutadores M1 - M4, operación de 4 cuadrantes de la potencia en la disposición de entrada. El funcionamiento en 4 cuadrantes significa que la fase de la tensión entre el primer AC1 y segundo terminal AC2 (medida de AC1 a AC2) se puede controlar en relación con la corriente de entrada alterna I^em.

Efectivamente, la operación de 4 cuadrantes significa que cuando la tensión entre el primer y segundo terminal es positiva, la corriente de entrada puede ser negativa o positiva (no simultáneamente), y, por el contrario, cuando la tensión entre el primer y segundo terminal es negativa, la corriente de entrada puede ser positiva y negativa.

En otras palabras, la disposición de conmutación puede operar en cuatro estados diferentes de flujo de corriente.

Existe un primer estado cuando la corriente de entrada alterna I^em es positiva y la tensión entre el primer terminal AC1 y segundo AC2 es positiva (es decir, V(AC1) > V(AC2) . Esto se logra (cuando la corriente de entrada alterna es positiva) haciendo que el primer y cuarto conmutadores M1 y M4 sean conductores (y evitando que el segundo y tercero conmutadores sean conductores) para que la carga fluya (es decir, se transfiera energía) desde el lado de CA del controlador LED al lado de CC del controlador. Por lo tanto, la corriente fluye desde el primer terminal AC1 al nodo de salida. Esto también se puede llamar una fase de "entrega de energía" mientras que la tensión AC1, AC2 es positiva y la corriente es positiva. Esto puede denominarse operación de "primer cuadrante".

Existe un segundo estado cuando la corriente de entrada alterna es positiva I^em y la tensión entre el primer AC1 y segundo AC2 terminales es negativa. Esto se logra haciendo que el segundo y tercero conmutadores M2 y M3 sean conductores (e impidiendo que el primer y cuarto conmutadores sean conductores) de modo que la tensión entre el primer y segundo terminales sea forzada a ser negativa. En particular, devolvemos energía desde el condensador de compensación C2 al lado de CA de la disposición de conmutación 33 para mantener la tensión entre CA1 y CA2 negativa. Por lo tanto, la corriente fluye desde el nodo de salida hasta el segundo terminal AC2. Esto también se puede llamar una fase de "retorno de energía", mientras que la tensión AC1, AC2 es negativa y la corriente es positiva. Esto puede llamarse operación de "segundo cuadrante".

Existe un tercer estado cuando la corriente de entrada alterna I^em es negativa y la tensión entre el primer AC1 y segundo terminal AC2 es negativo (es decir, V(AC1) < V(AC2). Esto se logra (cuando la corriente de entrada alterna es negativa) haciendo que el segundo y tercero conmutadores M2 y M3 sean conductores (y evitando que el primer y cuarto conmutadores sean conductores) para que la carga fluya desde el lado de CA del controlador LED hacia el lado de CC del controlador. Por lo tanto, la corriente fluye desde el segundo terminal AC2 al nodo de salida. Esto también se puede llamar una fase de "entrega de energía" mientras que la tensión AC1, AC2 es negativa mientras que la corriente es negativa. Esto puede llamarse operación de "tercer cuadrante".

Existe un cuarto estado cuando la corriente de entrada alterna Iem es negativa y la tensión entre el primer AC1 y el segundo terminal AC2 es positiva. Esto se logra haciendo que el primer y cuarto conmutadores M1 y M4 sean conductores (e impidiendo que el segundo y tercero conmutadores sean conductores) de modo que la tensión entre el primer y segundo terminales sea forzada a ser positiva. En particular, devolvemos energía desde el condensador de compensación C2 al lado de CA de la disposición de conmutación 33 para mantener positiva la tensión entre AC1 y AC2. Por lo tanto, la corriente fluye desde el nodo de salida hasta el primer terminal AC1. Esto también se puede llamar una fase de "retorno de energía" mientras que la tensión AC1, AC2 es positiva mientras que la corriente es negativa. Esto puede llamarse operación de "cuarto cuadrante".

En estos primer y cuarto estados (para el circuito ilustrado en la figura 3), la tensión entre el primer AC1 y segundo AC2 terminales se mantiene sustancialmente igual en magnitud y polaridad a la tensión a través del condensador (memoria intermedia) C2. Esta tensión está configurada para ser sustancialmente constante, por ejemplo, igual a la tensión directa de una carga de LED conectada, salvo alguna descarga menor del condensador.

En el segundo y tercer estados (para el circuito ilustrado en la figura 3), la tensión entre el primer AC1 y segundo AC2 terminales se considera igual en magnitud, pero de polaridad opuesta, a la tensión a través del condensador (memoria intermedia) C2. Esto está configurado para ser sustancialmente constante, por ejemplo, igual a la tensión directa de una carga de LED conectada directamente, salvo alguna descarga menor del condensador.

Se ha descrito cómo, en el primer a cuarto estados, la magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminales puede ser efectiva/sustancialmente idéntica a la tensión a través del condensador (memoria intermedia). En este contexto, "sustancialmente idéntico" significa efectivamente idéntico dadas las circunstancias prácticas y los requisitos de implementación (es decir, la naturaleza no ideal de los componentes). Por lo tanto, la magnitud de las tensiones puede ser idéntica, excepto por cualquier caída de tensión en los elementos del circuito ubicados entre los terminales y el condensador (como una caída de tensión en los conmutadores M1-M4), cualquier introducción de ruido (por ejemplo, ruido EMI) o similares. En algunas circunstancias, esta magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminal puede ser la misma que la del condensador, ±1 % o ±3 %.

Por lo tanto, se habilita la operación de 4 cuadrantes y la cantidad neta de energía (energía por medio ciclo de red) se puede controlar ajustando el equilibrio entre la energía de retorno (lado de CC a CA) y la energía (lado de CA a CC) entregó potencia, ajustando los momentos de conmutación de los conmutadores M1-M4.

De esta manera, la operación de 4 cuadrantes permite que el controlador controle la magnitud y la fase de la tensión entre el primer AC1 y segundo AC2 terminales (permitiendo selectivamente que la carga almacenada por el condensador C2 (memoria intermedia) fluya de regreso a estos terminales). Esto permite controlar la energía suministrada a la carga LED D6 sin necesidad de derivar la energía a una tensión de referencia/tierra, lo que mejora el factor de potencia y reduce la cantidad de corriente que fluye a través de la fuente de energía (que puede sobrecalentar un balasto de la fuente de energía).

Una opción para controlar adecuadamente la disposición de conmutación para controlar la potencia proporcionada al lado de CC por el lado de CA podría ser adaptar el controlador para cambiar entre dos modos: un primer modo, en el que el controlador permite que la corriente fluya a través del primer conmutador y el cuarto conmutador, y evita que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el tercer conmutador, de modo que la tensión entre el primer y segundo terminales sea igual en magnitud y polaridad a la tensión a través del condensador; y un segundo modo, en el que el controlador permite que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el tercer conmutador, y evita que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el cuarto conmutador, de modo que la tensión entre el primer y segundo terminales sea igual en magnitud pero de polaridad opuesta a la tensión a través del condensador.

Cuando el controlador opera en el primer modo, la disposición de conmutación opera en el cuarto y/o primer estados. Por lo tanto, se considera que la tensión entre el primer y segundo terminales es sustancialmente igual en magnitud y polaridad a la tensión (sustancialmente constante) a través del condensador.

Cuando el controlador opera en el segundo modo, la disposición de conmutación opera en el segundo y/o tercer estados. Por lo tanto, se considera que la tensión entre el primer y segundo terminales es sustancialmente igual en magnitud, pero de polaridad opuesta, a la tensión (sustancialmente constante) a través del condensador.

Por lo tanto, cambiar el controlador entre el primer y el segundo modo resulta efectivamente en la generación de una tensión de onda cuadrada entre el primer y segundo terminales, que tiene una amplitud esencialmente igual a la tensión a través del condensador (memoria intermedia) C2 y, por lo tanto, en el ejemplo ilustrado, el LED carga la tensión directa D6.

Esta onda cuadrada debe tener una frecuencia igual a la frecuencia de la red y una fase que se ajusta para equilibrar la cantidad de energía devuelta y entregada por medio ciclo de la red para que coincida con la cantidad deseada de energía por medio ciclo de la red que se entregará a la carga del LED.

Por lo tanto, el control de la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales permite el control sobre la energía proporcionada a la carga de LED y, por lo tanto, el brillo de la salida de luz por parte de la carga de LED.

Por ejemplo, si la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales es igual a la fase de la corriente de entrada alterna, la corriente fluye continuamente desde el lado de CA del controlador LED al lado de CC del controlador LED, (y la corriente promedio a través de la carga del LED es máxima. Esto da como resultado que la carga LED emita luz con un brillo máximo.

Si hay una diferencia de fase entre la corriente de entrada alterna y la tensión entre el primer y segundo terminales, entonces la cantidad promedio de energía entregada al lado de CC se reduce (ya que el lado de CC devolverá energía periódicamente al lado de CA). Por lo tanto, la cantidad de energía disponible para alimentar la carga de LED se reduce (en comparación con el ejemplo en fase), lo que reduce el brillo de la salida de luz de la carga de LED.

Formar la tensión entre el primer y segundo terminales (es decir, la tensión AC1, AC2) como una onda cuadrada y ajustar la fase de la onda cuadrada con respecto a la corriente de balasto EM Iem nos permite lograr un factor de potencia sustancialmente mejorado a una tensión de cadena adecuadamente seleccionada y nos permite controlar la corriente LED (promedio), siempre que la conducción de cada par de conmutadores M1, M4 y M2, M3 comience con el retorno de la energía (es decir, el flujo de corriente desde del lado de CC al lado de CA) y finaliza con la recepción de energía (es decir, la corriente fluye del lado de CA al lado de CC).

Esto da como resultado que la tensión entre el primer y segundo terminales conduzca la corriente de entrada alterna desde la fuente de energía. Teniendo esta tensión la corriente de entrada alterna Iem que da como resultado que la lámpara LED parezca tener una impedancia inductiva parcial. Esto se agrega efectivamente a la inductancia del balasto EM, reduciendo así la corriente del balasto EM y la corriente de la lámpara y reduciendo las pérdidas del balasto EM.

Si la tensión entre el primer y segundo terminales se retrasa con respecto a la corriente de entrada alterna, entonces las lámparas LED tienen un comportamiento parcialmente capacitivo. Como la lámpara LED está en serie con la inductancia del balasto EM, este comportamiento capacitivo de la lámpara LED se restaría efectivamente de la impedancia inductiva del balasto EM, generando una corriente más alta en el balasto EM y, por lo tanto, más pérdidas.

Por lo tanto, para mejorar el factor de potencia del sistema de iluminación LED en general, el controlador debe controlar la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales para que conduzca la corriente de entrada alterna. Esto se puede realizar a través de tiempos apropiados de cambio entre el primer/segundo modos.

Haciendo referencia a los posibles estados de la disposición de conmutación (anteriormente descritos), la disposición de conmutación puede, por lo tanto, pasar del cuarto estado al primer estado, al segundo estado al tercer estado. Este proceso debe repetirse iterativamente.

Sin embargo, las simulaciones han demostrado que formar la tensión entre el primer y segundo terminales como una onda cuadrada aún puede dar como resultado que la lámpara LED general tenga niveles indeseables de THD (distorsión armónica total) y armónicos individuales en la fuente de alimentación (que eventualmente enciende la lámpara LED). Se ha reconocido que este THD debe ser causado por el contenido armónico de la tensión de onda cuadrada entre el primer y segundo terminales, ya que es efectivamente la única fuente de distorsión armónica en el sistema.

Una tensión de onda cuadrada completa contiene armónicos sustanciales; por ejemplo, el 3er armónico es entonces el 33 % (1/3) del primer armónico, el 5° armónico es el 20 % (1/5), el 7° armónico es el 14 % (1/7), etcétera.

Se ha reconocido que el contenido armónico de una señal de onda cuadrada depende del ciclo de trabajo de esa onda cuadrada. Al ajustar el ciclo de trabajo de la tensión (entre el primer y segundo terminales), es posible ajustar o dirigir el contenido armónico de la tensión de onda cuadrada y, por lo tanto, el balasto EM y la corriente principal.

La disposición de conmutación 33 ofrece la opción de derivar o cortocircuitar el primer AC1 y segundo AC2 terminales. Esto se puede lograr haciendo que M1 y M2 sean conductores simultáneamente o que tanto M3 como M4 sean conductores. Preferentemente, por razones de fácil activación de la puerta, se logra una fase de derivación haciendo que el tercer y el cuarto conmutador sean conductores simultáneamente.

La tensión entre el primer AC 1 y segundo AC2 terminales es efectiva/sustancialmente cero cuando el primer y segundo terminales se cortocircuitan entre sí.

Por lo tanto, mediante el funcionamiento adecuado del accionamiento de puerta, la disposición de conmutación es capaz de operar en 4 cuadrantes y una fase de derivación y, por lo tanto, puede sintetizar una tensión limitada por ciclo de trabajo entre el primer y segundo terminales.

Por lo tanto, el controlador puede funcionar en un tercer modo, en el que el controlador controla la disposición de conmutación de modo que el primer y segundo terminales se cortocircuiten juntos de manera eficaz.

Preferentemente, el controlador está adaptado para realizar iterativamente una secuencia de: durante un primer período de tiempo, operando en el primer modo; durante un segundo período de tiempo subsiguiente, operando en el tercer modo; durante un tercer período de tiempo subsiguiente, operando en el segundo modo; y por un cuarto período de tiempo subsiguiente, operando en el tercer modo.

Esto tiene como resultado efectivo que la disposición de conmutación pase de operar en el cuarto/primer estado a operar en una fase de derivación, de operar en el segundo/tercer estado a operar en la fase de derivación.

En referencia a los posibles estados de la disposición de conmutación (anteriormente descritos), para garantizar que la tensión entre el primer y segundo terminales conduzca a la corriente de entrada alterna (mejorando así las características de potencia del sistema de iluminación LED en general), la disposición de conmutación puede controlarse para secuencialmente operar en el cuarto estado, luego el primer estado, luego una fase de maniobra, luego el segundo estado, luego el tercer estado y luego otra fase de maniobra. Este proceso se repite iterativamente.

En otras palabras, la disposición de conmutación se moverá secuencialmente entre una fase de retorno de energía y luego entrega a través de M1 y M4 con la tensión AC1, AC2 positiva, una primera fase de derivación a través de m 3 y M4, una fase de retorno de energía y luego entrega a través de M2 y M4 siendo la tensión AC1, AC2 negativa y una segunda fase de derivación a través de M3 y M4.

Preferentemente, la duración combinada del primer y segundo período es igual a la duración combinada del tercer y cuarto período. Preferentemente, la duración del primer y tercer periodo es sustancialmente la misma. Preferentemente, la duración del segundo y cuarto período es sustancialmente la misma. Cumplir con todas estas preferencias dará como resultado una señal simétrica, lo que conducirá a armónicos reducidos.

Esta secuencia de control preferida se ilustra en la figura 4, que demuestra un ciclo de la secuencia de control y el efecto sobre la tensión V(AC1, AC2) entre el primer y segundo terminales. Para propósitos de comparación, también se proporciona una ilustración de una corriente de entrada alterna.

Las señales de control ilustradas M1-M4 indican un control de una tensión en la puerta de los respectivos conmutadores M1-M4 (es decir, señales de activación de puerta). Los métodos para controlar un conmutador de esta manera son bien conocidos por los expertos.

Para los dos conmutadores de "lado alto" (M1, M2), las señales de activación de la puerta son ambas con respecto a la fuente del conmutador (aquí: el primer terminal y el segundo terminal respectivamente). Por lo tanto, la disposición de conmutación puede comprender desplazadores de nivel para desplazar el nivel de las señales de activación de la puerta desde el suelo/referencia a las fuentes respectivas. Dichos métodos de control serán conocidos por el experto en la materia.

Para los dos conmutadores del "lado bajo" (M3, M4), las señales de activación de la compuerta son ambas con respecto a la tensión de referencia/tierra.

Inicialmente, entre un tiempo to y un tiempo fe, el controlador opera en el primer modo. Por lo tanto, la tensión V (AC1, AC2) se mantiene en un nivel de tensión positivo constante (siendo la tensión a través del condensador, que puede ser efectivamente igual a la tensión directa de una cadena de LED conectada directamente al condensador). Cuando la corriente alterna de entrada es negativa, es decir, entre los tiempos to y to', la corriente fluye desde el condensador hasta el primer terminal para mantener la tensión V(AC1, AC2) en el nivel de tensión positiva. Así, entre los tiempos to y to', la carga fluye desde el lado de CC al lado de CA del controlador LED. Cuando la corriente alterna de entrada es positiva, es decir, entre los tiempos to' y ti, la corriente fluye desde la primera terminal al condensador. La tensión V(AC1, AC2) se mantiene en el nivel de tensión positiva por el efecto de memoria intermedia de C2. Así, entre los tiempos to' y ti, la carga fluye desde el lado de CA al lado de CC del controlador LED.

Entre un tiempo ti y un tiempo t² , el controlador opera entonces en el tercer modo. Por lo tanto, la tensión V(AC1, AC2) se mantiene en cero, ya que el primer y segundo terminales se cortocircuitan efectivamente.

Entre un tiempo t² y un tiempo t3, el controlador opera en el segundo modo. Por lo tanto, la tensión V(AC1, AC2) se mantiene en un nivel de tensión negativo constante (que es una tensión igual en magnitud a la tensión en el condensador, que puede ser efectivamente igual a la tensión directa de una cadena de LED conectada directamente al condensador, pero de polaridad opuesta). Cuando la corriente alterna de entrada es positiva, es decir, entre los tiempos t² y fe', la corriente fluye del condensador al segundo terminal para mantener la tensión V(AC1, AC2) en el nivel de tensión negativa. Esto se debe a que la corriente en el segundo terminal es de polaridad opuesta a la corriente de entrada alterna proporcionada en el primer terminal. Así, entre los tiempos t² y fe, la carga fluye desde el lado de CC al lado de CA del controlador LED. Cuando la corriente alterna de entrada es negativa, es decir, entre los tiempos t^2' y t³ , la corriente fluye desde la segunda terminal al condensador. La tensión V(AC1, AC2) se mantiene en el nivel de tensión negativa por el efecto de memoria intermedia de C2. Así, entre los tiempos t^2' y t³ , la carga fluye desde el lado de CA al lado de CC del controlador LED.

Entre un tiempo t³ y un tiempo t⁴ , el controlador opera entonces en el tercer modo. Por lo tanto, la tensión V(AC1, AC2) se mantiene en cero, ya que el primer y segundo terminales se cortocircuitan efectivamente.

Como se puede ver en la figura 4, el método de control propuesto permite cambiar la magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminal entre tres niveles de tensión efectivos (salvo variaciones menores debido a la descarga del condensador o caída de tensión en los conmutadores M1-M4). Esto permite el control sobre la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales, así como el control sobre el ciclo de trabajo de la tensión en el primer terminal y el ciclo de trabajo de la tensión en el segundo terminal. Previamente se ha descrito una explicación precisa del término "ciclo de trabajo". Por lo tanto, se puede lograr una diferencia de fase entre la tensión entre el primer y segundo terminales y la corriente de entrada alterna (como se ilustra).

Puede ser importante seleccionar un ciclo de trabajo adecuado para lograr el nivel deseado de THD (es decir, THD por debajo de un valor predeterminado) y/o armónicos individuales (por ejemplo, un porcentaje de armónico individual por debajo de un límite predefinido). En particular, se puede seleccionar un ciclo de trabajo para permitir que el controlador de LED cumpla con ciertos estándares de rendimiento predeterminados al mismo tiempo que permite la entrega de una cierta cantidad de energía a la carga de LED.

La duración del primer período de tiempo se controla para que sea igual a la duración del tercer período de tiempo. Por lo tanto, el ciclo de trabajo de la tensión en el primer terminal AC1 (por ejemplo, con referencia a un nodo/tensión de referencia/tierra) es sustancialmente el mismo que el ciclo de trabajo de la tensión en el segundo terminal AC2 (por ejemplo, con referencia a tierra/tensión de referencia/nodo).

El ciclo de trabajo define la duración del primer/tercer período de tiempo con respecto a los otros períodos de tiempo. Por lo tanto, el ciclo de trabajo define el período de tiempo durante un ciclo en el que la tensión entre el primer y segundo terminales está en una tensión predeterminada distinta de cero, es decir, la proporción de tiempo en que la tensión está en el nivel de tensión del condensador de compensación o de polaridad opuesta, pero de igual magnitud, al nivel de tensión del condensador de compensación.

El ciclo de trabajo podría calcularse dividiendo la duración del primer período por la suma de la duración del primer, segundo, tercer y cuarto período. En otro ejemplo, el ciclo de trabajo podría calcularse dividiendo la duración del tercer período de la suma de la duración del primer, segundo, tercer y cuarto período.

También se observa que las características de rendimiento de un controlador de LED dependen de la tensión a través del condensador (memoria intermedia). Por lo tanto, puede existir la necesidad de seleccionar y/o controlar el cruce de tensión del condensador de compensación para optimizar el rendimiento de la lámpara LED en general.

Las figuras 5 a 7 ilustran algunos resultados de simulación para una versión arbitraria del circuito ilustrado en la figura 3 para ayudar en la selección adecuada de un ciclo de trabajo. Aquí, el ciclo de trabajo se refiere a un ciclo de trabajo del primer terminal, que es una proporción de tiempo en que se permite que la carga fluya entre el primer terminal y el condensador de compensación. Se supone que el ciclo de trabajo del segundo terminal es sustancialmente idéntico al ciclo de trabajo del primer terminal.

La figura 5 ilustra la magnitud del 3°, 5°, 7° y 9° armónicos en la tensión, normalizados al 1^er armónico, para la tensión entre el primer y segundo terminales, causado por el control de la tensión entre el primer y segundo terminales de acuerdo con el esquema descrito anteriormente. La magnitud de cada armónico se ilustra usando una combinación diferente de puntos y rayas, como se indica en la figura 5.

La figura 6 ilustra la magnitud del 3°, 5°, 7° y 9° armónicos en la corriente alterna de entrada, normalizados al 1^er armónico, provocado por el control de la tensión entre el primer y segundo terminales según el esquema descrito anteriormente. La magnitud de cada armónico se ilustra usando una combinación diferente de puntos y rayas, como se indica en la figura 6.

La figura 7 ilustra la magnitud del 3°, 5°, 7° y 9° armónicos en la corriente alterna de entrada, normalizados al 1^er armónico, provocado por el control de la tensión entre el primer y segundo terminales según el esquema descrito anteriormente. La magnitud de cada armónico se ilustra usando una combinación diferente de puntos y rayas, como se indica en la figura 7.

En la figura 7, cada magnitud de los armónicos se divide además por el porcentaje permisible de ese armónico según IEC 61000-3-2 (un estándar). Esto ayuda a ilustrar qué armónico es dominante para cumplir con los requisitos de esta norma (a los efectos del ejemplo explicativo).

La figura 7 ilustra además una indicación de THD (THD9) para la corriente, que se basa únicamente en los primeros 9 armónicos.

Como puede verse en las figuras 5 a 7, con un ciclo de trabajo del 33 %, el control de la tensión entre el primer y segundo terminales no introduce ningún contenido del 3° y 9° armónicos. Por el contrario, con un ciclo de trabajo del 33 %, hay un contenido sustancial de 5° y 7° armónicos. Para algunas aplicaciones esto es aceptable, para otras aplicaciones el 5° y/o 7° armónicos resultante en la corriente principal está por encima de los niveles requeridos.

La figura 7 muestra que en un ciclo de trabajo de alrededor del 38 %, el 5° armónico es muy bajo, y el 3°, 7° y 9° armónicos están casi igual normalizados a su nivel requerido, y también forman un mínimo con respecto a los requisitos. En consecuencia, se propone que, si los requisitos de armónicos no se cumplen en un ciclo de trabajo de alrededor del 38 %, es poco probable que se cumplan en otros ciclos de trabajo.

Como se discutió anteriormente, el rendimiento general de una lámpara LED depende del ciclo de trabajo seleccionado y de la tensión C2 del condensador de compensación.

Se proporciona un ejemplo de cálculo de un ciclo de trabajo apropiado (y la tensión C2 del condensador de memoria intermedia) en el contexto de la identificación de los valores apropiados que permiten que una luz emita una potencia en la región de 95 W (desde una fuente de alimentación). El valor del ciclo de trabajo apropiado y la tensión de la cadena de LED dependerán, por supuesto, de la configuración de la fuente de alimentación.

Se realizó una búsqueda de posibles combinaciones atractivas de ciclo de trabajo y tensión a través del condensador (memoria intermedia) C2 (es decir, la tensión máxima entre el primer y segundo terminales), se determinó el cambio de fase requerido para obtener la potencia de LED deseada (por ejemplo, un vataje determinado, como 95 W), y determinó parámetros de rendimiento críticos relevantes.

La Tabla 1 ilustra los resultados de esta búsqueda de una primera fuente de energía (HPI). La Tabla 2 ilustra los resultados de esta búsqueda de una segunda fuente de energía diferente (SON).

Las Tablas 1 y 2 ilustran varios parámetros de rendimiento (factor de potencia, THD, H3, H5, H7, H9, H11) para diferentes cargas de LED y ciclos de trabajo. PF representa el factor de potencia del sistema de iluminación LED (es decir, la combinación de la lámpara LED y los componentes de la fuente de alimentación que no son de red), THD representa la distorsión armónica total introducida en la red eléctrica por el sistema de iluminación LED, H3- H11 representa la corriente armónica como un porcentaje de una corriente de entrada de red para diferentes armónicos (por ejemplo, H3 corresponde al 3er armónico, H5 corresponde al 5tol armónico, etc.) introducido al operar en el ciclo de trabajo identificado.

Cuando el sistema de iluminación LED comprende un encendedor, la tensión Vc de C2 es preferentemente (y para las tablas de ejemplo: es) lo suficientemente bajo para evitar o detener que el encendedor genere pulsos de encendido. Por lo tanto, en este escenario, el encendedor tiene un impacto insignificante en los valores proporcionados en las tablas.

Con referencia a la figura 1, para la Tabla 1, se utilizaron los siguientes valores de componentes para la primera fuente de alimentación: Lem: 250 mH y Ccomp: 15 pF y, para la Tabla 2, se utilizaron los siguientes valores de componentes para la segunda fuente de alimentación: Lem: 214 mH y Ccomp: 32 pF. En ambos casos, la potencia de salida objetivo de la carga LED D6 fue de 95 W.

A partir de estas tablas, se puede seleccionar un ciclo de trabajo y una tensión Vc de condensador de amortiguación apropiados para la lámpara LED para cumplir con los criterios de rendimiento deseados.

A modo de ejemplo, considere un escenario en el que el criterio de rendimiento deseado es mantener un factor de potencia superior a 0,9, una distorsión armónica total inferior al 20 % y valores armónicos que cumplan los criterios de la norma IEC 61000-3-2 (H3 < 27 %, H5 < 10 %, H7 < 7 %, H9 < 5 % y H11 <3 %).

Como se puede ver en la Tabla 1, solo hay una combinación de tensión Vc y ciclo de trabajo del condensador de memoria intermedia (140 V y 0,38 respectivamente) que cumple con estos criterios de rendimiento deseados para la lámpara LED conectada a la primera fuente de alimentación.

TABLA 1

Como se puede ver en la Tabla 2, hay cinco combinaciones de tensión de cadena y ciclo de trabajo para las cuales se cumplen los criterios de rendimiento deseados para la lámpara LED conectada a la segunda fuente de alimentación.

De lo anterior, es evidente que el ciclo de trabajo óptimo de la disposición de conmutación es de 0,25 a 0,5, más preferentemente entre 0,3 y 0,4, más preferentemente entre 0,33 y 0,39 e incluso más preferentemente entre 0,37 y 0,39, aún más preferentemente en 0,38.

De manera similar, la duración combinada preferible de operación en el primer y segundo modo puede ser entre 1 y 9 veces el tiempo acumulativo que el controlador opera en el tercer modo, más preferentemente entre 1,5 y 4 veces este tiempo acumulativo, más preferentemente entre 1,9 y 3,6 veces este tiempo acumulativo, más preferentemente entre 2,8 y 3,6 veces este tiempo acumulativo, y aún más preferentemente 3,17 veces este tiempo acumulativo.

TABLA 2

Estos resultados indican que es preferible (o incluso necesario) operar a diferentes tensiones C2 del condensador (memoria intermedia) para los diferentes tipos de fuente de energía. Esto se puede lograr cambiando la tensión de la cadena (por ejemplo, desviando selectivamente uno o más elementos de una carga de LED) o teniendo un convertidor de potencia entre el condensador de protección C2 y la cadena de LED.

Para evitar que un encendedor 15B de la fuente de alimentación funcione (si está presente), puede haber una tensión directa máxima permisible de la carga de LED (y por lo tanto una tensión máxima entre el primer AC1 y segundo AC2 terminales). La tensión máxima permisible puede depender de la tensión de disparo del dispositivo de encendido 15B (es decir, una tensión que dispararía el dispositivo de encendido).

Por ejemplo, algunos encendedores pueden comenzar a generar pulsos de encendido cuando la tensión en la disposición de entrada supera los 190 V, otros encendedores pueden comenzar con una tensión más alta. Por lo tanto, existe el deseo de evitar que la tensión máxima entre el primer y segundo terminales exceda dichos límites.

La figura 8 ilustra una lámpara de LED 80 que comprende una carga de LED D6 y un controlador de LED 81 según otra realización de la invención.

El controlador de LED 81 nuevamente comprende una disposición de entrada 82, un nodo de salida 83, una disposición de conmutación 84 y un controlador 85.

El controlador de LED 81 difiere del controlador de LED 31 descrito en la figura 3 en que la disposición de conmutación 84 comprende además un primer elemento inductivo L1 que conecta el primer terminal a un primer nodo intermedio N1, donde el primer conmutador se acopla al primer nodo intermedio N1 (en lugar de directamente al primer terminal) y el tercer conmutador se acopla al primer nodo intermedio (en lugar de directamente al primer terminal).

Esto permite efectivamente que el controlador de LED 81 funcione como una fuente de alimentación conmutada. Esto evita la necesidad de utilizar una fuente de alimentación de modo conmutado en otro lugar del sistema de iluminación LED (por ejemplo, conectado al nodo de salida). Esto también significa que la tensión a través del condensador C2 se puede controlar directamente, lo que da como resultado la capacidad de que una carga D6 de LED arbitraria se conecte directamente al nodo de salida 83.

Todos los conmutadores M1-M4 del controlador de LED 31, descrito en la figura 3, se conmutaron a la frecuencia de la red (es decir, la frecuencia de la corriente de entrada alterna). En el controlador de LED 81 de la figura 8, al menos dos de los conmutadores M1-M4 están conmutados a una frecuencia sustancialmente superior a la frecuencia de la red.

Se podrían usar varios esquemas de conmutación diferentes para controlar el flujo de corriente o potencia entre la corriente de entrada alterna I^em y el condensador (memoria intermedia) C2.

En un ejemplo, que se ha identificado como que reduce la interferencia electromagnética (EMI), un esquema de conmutación comprende conmutar alternativamente el conmutador segundo M2 y cuarto M4 a una frecuencia de red. En este esquema de conmutación, el cuarto conmutador M4 debería ser conductor (y el segundo conmutador M2 no conductor) cuando la tensión de AC1 debería ser positiva con respecto a AC2. El segundo conmutador M2 debería ser conductor (y el cuarto conmutador no conductor) cuando AC2 debería ser positivo con respecto a AC1. Decidir cuándo AC1 y AC2 deben ser positivos o negativos se hace para lograr una fase deseada de la tensión entre AC1 y AC2 (con respecto a la corriente de entrada alterna I^em).

Por lo tanto, el conmutador segundo y cuarto se conmutan a la frecuencia de la red (es decir, la frecuencia de la corriente de entrada alterna I^em).

El primer M1 y el tercer M3 conmutador controlan si el nodo intermedio está conectado al condensador (memoria intermedia) C2 (que se mantiene efectivamente a una tensión constante, siendo la tensión directa de la carga LED D6 en el ejemplo ilustrado) o la tensión de tierra/referencia. El inductor L1, en combinación con el condensador C1, actúa como un filtro de paso bajo.

Controlar la tensión en el nodo intermedio usando, por ejemplo, usando una técnica de modulación de ancho de pulso (PWM), permite controlar la tensión en el primer terminal AC1 de una manera pseudo-sinusoidal. Esto permite controlar la tensión entre el primer y segundo terminales para generar una tensión pseudo-sinusoidal.

En otras palabras, la conductividad del primer M1 y del tercer conmutador M3 se controla para variar el ciclo de trabajo de la tensión en el primer nodo intermedio N1 (por ejemplo, con respecto a una tensión de tierra/referencia) para que coincida con la tensión (promedio de HF) que se generará entre los terminales AC1 y AC2.

Los métodos adecuados para obtener una señal de tensión de CA deseada entre el primer y segundo terminales pueden adaptarse a partir de los métodos empleados en los amplificadores de audio de clase D (modo de conmutación). El controlador 85 puede adaptarse para emplear tales métodos.

El condensador de acoplamiento C1 actúa para suavizar aún más cualquier tensión de alta frecuencia entre los terminales AC1 y AC2, para reducir aún más el contenido de armónicos de alta frecuencia de la lámpara LED (es decir, entre los terminales AC1 y AC2).

La figura 9 ilustra una lámpara de LED 90 que comprende una carga de LED D6 y un controlador de LED 91 según otra realización de la invención.

El controlador de LED 91 nuevamente comprende una disposición de entrada 92, un nodo de salida 93, una disposición de conmutación 94 y un controlador 95.

El controlador de LED 91 se diferencia del controlador de LED 81 descrito en la figura 8 en que la disposición de conmutación 94 comprende además un segundo elemento inductivo L2 que conecta el segundo terminal AC2 a un segundo nodo intermedio N₂, donde el segundo conmutador se acopla al segundo nodo intermedio N₂. (en lugar de directamente al segundo terminal) y el cuarto conmutador se acopla al segundo nodo intermedio (en lugar de directamente al segundo terminal).

Esto permite que un controlador utilice otros esquemas de conmutación, por ejemplo, como los empleados con amplificadores de clase D de puente completo, para mejorar aún más el control sobre el nivel de tensión entre los terminales AC1 y AC2. El experto en la materia sería capaz de emplear dichos esquemas para controlar el nivel de tensión entre el primer AC1 y segundo AC2 terminales.

En dichos esquemas de control, ambas ramas M1, M3 y M2, M4 están conmutando a alta frecuencia, en donde el ciclo de trabajo de la tensión del nodo entre M2 y M4 varía en contrafase al ciclo de trabajo de la tensión del nodo entre M1 y M3. Preferentemente, el primer nodo intermedio N1 se controla para que se conecte al condensador (memoria intermedia) C2 cuando el segundo nodo intermedio N₂ se controla para que se conecte a la tensión de referencia/tierra y viceversa. Esto se puede lograr, por ejemplo, sincronizando la activación de M1 y M4 en el estado activado (y M2 y M3 en el estado desactivado) y la activación de M2 y M3 en el estado activado en sincronización (y M1 y ^m 4 en el estado desactivado), complementario al control activado de M1 y M4.

Estos ciclos de trabajo luego se generan usando un mismo método PWM como se indica para la lámpara LED 80 descrita en la figura 8.

Se ha discutido cómo los métodos de control para amplificadores de clase D podrían adaptarse a la presente invención.

La principal diferencia entre los amplificadores de clase D y el convertidor SMPS de 4 cuadrantes propuesto radica en el hecho de que la carga de un amplificador de clase D es normalmente un altavoz, lo que hace que el flujo de potencia/energía promedio en el amplificador de clase D provenga de la fuente de CC (es decir, una fuente de alimentación) al lado de CA (el altavoz).

Por el contrario, el convertidor SMSP de 4 cuadrantes propuesto en su lado de CA se conecta a el primer AC1 y segundo AC2 terminales, donde un amplificador de clase D se conecta al altavoz y en su lado de CC el condensador C2 se conecta a la carga LED D6, donde un amplificador de clase D se conecta a su fuente de alimentación de CC.

Como tal, un amplificador de clase D y el convertidor SMPS de 4 cuadrantes propuesto sintetizan una tensión de CA en su lado de CA a partir de la tensión de CC en su lado de CC. Pero el flujo de potencia/energía promedio es opuesto: en un amplificador de clase D es del lado de CC al lado de CA, en nuestro convertidor SMPS de 4 cuadrantes propuesto es del lado de CA al lado de CC.

En las realizaciones propuestas que emplean el primer y opcionalmente el segundo elemento inductivo, la forma de onda de tensión sintetizada entre los nodos AC1 y AC2 idealmente sería una onda sinusoidal perfecta (que tiene sustancialmente, o preferentemente exactamente, la misma frecuencia que la corriente de entrada alterna I^em y tener un cambio de fase controlable con respecto a la corriente de entrada alterna).

Dicho esto, no es necesario que la forma de onda de la tensión (entre el primer y el segundo terminal) sea una onda sinusoidal perfecta, pero puede contener armónicos más altos, siempre que esos armónicos en la tensión AC1, AC2 no den como resultado corrientes armónicas en la corriente de entrada alterna I^em (y por lo tanto la corriente de red) que excedan los requisitos de armónicos de corriente de red.

Las realizaciones que emplean el primer y opcionalmente el segundo elemento inductivo podrían adaptarse para que la disposición de conmutación también pudiera funcionar como una etapa de corrección del factor de potencia a través del control apropiado de la conmutación. Esto es particularmente útil si se desea que la lámpara LED sea adecuada para la conexión a una fuente de alimentación que no incluya uno o más de los elementos adicionales más allá de la fuente de alimentación principal (por ejemplo, el balasto L^em , el condensador de compensación C^comp).

Cuando la fuente de alimentación comprende sólo la fuente de alimentación, es decir, la lámpara LED 90 está directamente conectada a una fuente de alimentación, la disposición de conmutación 94 puede controlarse según un mecanismo de control conocido, por ejemplo, utilizando un enfoque de control de 2 cuadrantes.

Por lo tanto, estas realizaciones permiten el uso de un controlador de LED de convertidor de etapa única que se puede usar para diferentes fuentes de energía (por ejemplo, que comprende u omite el balasto L^em y/o el condensador de compensación C^comp), la única diferencia radica en el método de control para accionar los conmutadores de alimentación M1 a m 4.

Una desventaja de un convertidor SMSP de 4 cuadrantes es que los elementos inductivos L1 (y L2) deberían poder manejar la corriente de entrada alterna promediada completa Iem cuando la fuente de alimentación comprende un balasto EM, y no debe saturarse en aproximadamente 2,5 veces el pico de este Iem actual. La saturación del inductor significa que el convertidor SMSP no funcionará correctamente como SMPS. Esta corriente es sustancialmente más alta que la corriente de entrada alterna extraída de una fuente de alimentación solamente (es decir, que no comprende el balasto EM).

En algunos ejemplos, podría ser posible hacer funcionar el dispositivo de conmutación a la frecuencia de la corriente de entrada alterna (es decir, la corriente de la red eléctrica) si la fuente de alimentación incluye un balasto EM y ejecutar el dispositivo de conmutación como una corrección del factor de potencia (es decir, en la operación de suministro de energía de modo conmutado convencional) si la fuente de energía comprende solo un suministro de red, es decir, no comprende un balasto EM. Esto puede permitir el uso de un elemento inductivo más pequeño.

Las realizaciones que no emplean el primer elemento inductivo (y opcionalmente el segundo) en la disposición de conmutación se benefician de tener un número reducido de componentes (componentes inductivos particularmente costosos y/o voluminosos) al mismo tiempo que permiten una mejora en las características de rendimiento de la lámpara LED en general. Dichas realizaciones también tienen una pérdida de potencia reducida en comparación con las realizaciones que emplean elementos inductivos (por ejemplo, debido a la pérdida de potencia en los elementos inductivos).

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un controlador de LED (31) para generar una potencia de salida para impulsar una carga de LED (D6) desde una fuente de alimentación (15) adaptada para proporcionar una corriente de entrada alterna, el controlador de LED (31) que comprende una disposición de entrada (32) que comprende un primer terminal (AC1) y un segundo terminal (AC2), para recibir la corriente alterna de entrada desde la fuente de alimentación;

un nodo de salida (33) para proporcionar una potencia de salida para impulsar la carga de LED;

un condensador (C2) conectado entre el nodo de salida (33) y una tensión de referencia/tierra, en el que el condensador está configurado de modo que, cuando se enciende el controlador de LED, la tensión a través del condensador es sustancialmente constante;

siendo el controlador LED caracterizado por que además comprende

una disposición de conmutación (34) que comprende:

un primer conmutador (M1) configurado para conectar directamente el primer terminal al nodo de salida; un segundo conmutador (M2) configurado para conectar directamente el segundo terminal al nodo de salida; un tercer conmutador (M3) configurado para conectar directamente el primer terminal a la tierra/tensión de referencia; y

un cuarto conmutador (M4) configurado para conectar directamente el segundo terminal a la tensión de referencia/tierra, en el que la disposición de conmutación (34) está adaptada para conectar de forma controlada el primer terminal al nodo de salida o a la tensión de referencia/tierra y el segundo terminal al nodo de salida o a la tensión de tierra/referencia para permitir así el control de una magnitud y fase, con respecto a una fase de la corriente de entrada alterna, de la tensión entre el primer y segundo terminales; y

un controlador (35) adaptado para controlar la disposición de conmutación para controlar de ese modo la magnitud de la tensión entre el primer y segundo terminales y la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales en relación con una fase de la corriente de entrada alterna, de modo que la transferencia de energía entre la disposición de entrada y el nodo de salida es controlable bidireccionalmente para controlar de ese modo una magnitud promedio de la potencia de salida,

en el que el controlador está adaptado para controlar la frecuencia de la tensión entre el primer y segundo terminales para que sea igual a la frecuencia de la corriente de entrada alterna,

en el que el controlador está adaptado para funcionar en:

un primer modo, en el que el controlador permite que la corriente fluya a través del primer conmutador y el cuarto conmutador, y evita que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el tercer conmutador, de modo que la tensión entre el primer y el segundo terminal sea igual en magnitud y polaridad a la tensión a través del condensador;

un segundo modo, en el que el controlador permite que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el tercer conmutador, y evita que la corriente fluya a través del segundo conmutador y el cuarto conmutador, de modo que la tensión entre el primer y el segundo terminal sea igual en magnitud, pero opuesta en polaridad a la tensión a través del condensador; y

un tercer modo, en el que el controlador controla la disposición de conmutación para que el primer y segundo terminales se cortocircuiten juntos de manera efectiva,

en el que el controlador está adaptado para que el tiempo acumulativo que el controlador opera en el primer o segundo modo sea entre 1 y 9 veces el tiempo acumulativo que el controlador opera en el tercer modo, y preferentemente entre 2,8 y 3,6 veces el tiempo acumulativo que el controlador opera en el tercer modo.

2. El controlador de LED de la reivindicación 1, en el que el controlador está adaptado para controlar la fase de la tensión entre el primer y segundo terminales en respuesta a una señal de control que indica una magnitud deseada de luz para ser emitida por una carga de LED conectable al nodo de salida.

3. El controlador de LED de la reivindicación 1, en el que el controlador está adaptado para que el tiempo que el controlador opera en el primer modo, por un período de la corriente de entrada alterna, sea sustancialmente el mismo que el tiempo que el controlador opera en el segundo modo, por el mismo periodo de la corriente alterna de entrada.

4. El controlador de LED de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el controlador está adaptado para realizar iterativamente una secuencia de:

durante un primer período de tiempo, operando en el primer modo;

durante un segundo período de tiempo subsiguiente, operando en el tercer modo;

durante un tercer período de tiempo subsiguiente, operando en el segundo modo;

durante un cuarto período de tiempo subsiguiente, operando en el tercer modo.

5. El controlador de LED de la reivindicación 4, en el que la duración del segundo período de tiempo y la duración del cuarto período de tiempo son sustancialmente las mismas y, opcionalmente, en el que la duración del primer período de tiempo y el tercer período de tiempo es sustancialmente la misma.

6. El controlador de LED de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que el controlador está adaptado para: operar en el primer modo durante al menos una porción del tiempo durante el cual el flujo de corriente desde la corriente de entrada alterna al primer terminal es positivo; y

operar en el segundo modo durante al menos una porción del tiempo durante el cual el flujo de corriente desde la corriente de entrada alterna al primer terminal es negativo.

7. Una lámpara LED (30) que comprende:

el controlador LED (31) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; y la carga LED (D6) conectada al nodo de salida (33).

8. Un sistema de iluminación LED que comprende la lámpara LED (30) de la reivindicación 7 y un balastro electromagnético adaptado para conectarse a una fuente de alimentación para proporcionar una corriente de entrada alterna a la disposición de entrada del controlador LED (31).