ITMI20101397A1 - Apparato di controllo per diodi led. - Google Patents

Description

“Apparato di controllo per diodi LEDâ€

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La presente invenzione si riferisce a un apparato di controllo per diodi LED.

I dispositivi di controllo per diodi LED sono noti nella tecnica. Alcuni di questi dispositivi comprendendo un graduatore. I graduatori sono noti nella tecnica per regolare l’intensità luminosa di un carico luce, per esempio una lampadina a incandescenza. Come illustrato nella Figura 1 , un circuito noto per controllare un carico luce comprende un graduatore 1 collegato elettricamente in serie tra un carico elettrico 2 e l’alimentatore 3, per esempio una corrente AC domestica. La graduazione à ̈ ottenuta regolando l’angolo di conduzione del graduatore 1 così che la tensione RMS (valore quadratico medio) attraverso il carico 2 vari con la regolazione dell’angolo di conduzione.

Tipicamente, un graduatore comprende un dispositivo TRIAC comunemente noto nella tecnica,. Quest’ultimo ha generalmente un primo terminale principale, un secondo terminale principale e un terminale di porta. Il TRIAC presenta le seguenti caratteristiche:

1) conduzione bidirezionale attraverso i terminali principali, che consente a una AC di passarvi attraverso;

2) il TRIAC viene acceso ed à ̈ presente una conduzione tra i terminali principali quando una conente di innesco à ̈ presente tra il terminale di porta e il secondo terminale principale;

3) quando à ̈ innescato, il TRIAC rimane acceso fino a un punto di tensione zero della linea elettrica AC, in conispondenza del quale punto il dispositivo si spegne e attende il successivo impulso di innesco o punto di tensione zero della linea elettrica AC. Questa caratteristica consente un controllo dell’angolo di fase da ottenere.

Inoltre, il TRIAC non rimane nello stato acceso dopo Γ innesco senza una corrente superiore alla corrente di mantenimento che passa attraverso i terminali principali; ne consegue che il TRIAC ha difficoltà a rimanere acceso quando una bassa conente à ̈ estratta dai terminali principali, come nel caso dell’ illuminazione a LED.

A livelli di corrente più bassi, quando il graduatore à ̈ in conduzione, la corrente di carico non soddisfa i requisiti di corrente di mantenimento del TRIAC e il graduatore entra in uno stato di innesco ripetuto che causa uno sfarfallio della luce a LED.

Inoltre, Γ illuminazione a LED graduabile richiede un convertitore elettronico da AC a DC per funzionare, preferibilmente un alimentatore a modalità di commutazione che converte la tensione di ingresso AC in bassa tensione e alta corrente per pilotare i diodi LED.

Il graduatore richiede una bassa corrente di polarizzazione come proprio alimentatore e il carico di illuminazione a LED in modo da fornire tale bassa corrente; il convertitore elettronico ha invece un consumo di corrente molto basso. Ciò impedisce che il circuito del graduatore si accenda in modo appropriato, causando ancora una volta un’oscillazione.

Alla luce dello stato della tecnica, lo scopo della presente invenzione à ̈ fornire un apparato di controllo per diodi LED che superi gli inconvenienti summenzionati.

Secondo la presente invenzione, questo scopo à ̈ realizzato per mezzo di un apparato di controllo per diodi LED comprendente un graduatore collegato elettricamente in serie tra un alimentatore e un convertitore dell’ illuminazione a LED, detto convertitore avendo terminali di ingresso accoppiati con il graduatore ed emettendo una tensione di uscita diretta con una corrente di uscita costante per alimentare detti diodi LED, detto convertitore comprendendo un trasformatore con un avvolgimento primario accoppiato con il terminale di ingresso e un avvolgimento secondario accoppiato con la tensione di uscita diretta e un commutatore accoppiato all’avvolgimento primario per regolare la corrente che scorre attraverso Γ avvolgimento primario e regolare la tensione di uscita diretta, detto apparato comprendendo un dispositivo di controllo atto a controllare detto commutatore determinando il periodo di tempo di accensione e il periodo di tempo di spegnimento del commutatore così da mantenere costante la corrente di uscita per alimentare detti diodi LED, il graduatore comprendendo un TRIAC, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilevamento collegati all’ avvolgimento secondario del trasformatore e atti a rilevare l’angolo di conduzione del TRIAC, detto dispositivo di controllo essendo atto a regolare la corrente di uscita per alimentare detti diodi LED in risposta all’angolo di conduzione del TRIAC rilevato mediante detti mezzi di rilevamento.

Grazie al dispositivo di controllo secondo la presente invenzione, la corrente del LED può essere regolata continuamente mediante il TRIAC nell’intero intervallo di graduazione, compreso un livello di graduazione molto basso.

Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione diventeranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione di essa, illustrata soltanto a titolo di esempio non limitante nei disegni allegati, in cui:

la Figura 1 Ã ̈ uno schema di un graduatore in serie tra un alimentatore e un carico; la Figura 2 Ã ̈ uno schema di un apparato di controllo per diodi LED con un graduatore secondo la tecnica anteriore;

la Figura 3 Ã ̈ uno schema circuitale di un apparato di controllo per diodi LED secondo la presente invenzione;

la Figura 4 à ̈ un’ implementazione circuitale dell’apparato di controllo per diodi LED nella Figura 3;

la Figura 5 illustra una parte dell’ implementazione circuitale dell’apparato di controllo per diodi LED nella Figura 4;

le Figure 6-9 sono diagrammi temporali di alcuni segnali dell’apparato di controllo nella Figura 4.

Nella Figura 3 à ̈ illustrato un apparato di controllo 100 per diodi LED 200 comprendente un graduatore 101 collegato elettricamente in serie tra un alimentatore Vac e un convertitore dell’illuminazione a LED 102. Il convertitore 102 presenta i terminali di ingresso accoppiati con il graduatore 101 ed emette una tensione di uscita diretta Vout con una corrente di uscita costante Iout per alimentare detti diodi LED 200. Il convertitore, un convertitore AC/DC e preferibilmente un convertitore flyback, comprende mezzi di raddrizzatore 103, per esempio un ponte di diodi e un condensatore CI accoppiati tra il terminale di uscita dei mezzi di raddrizzatore e una massa GND; una tensione Vin si verifica attraverso i terminali del condensatore Cl. Il convertitore 102 comprende un trasformatore 104 con un avvolgimento primario LI accoppiato con la tensione Vin e attraverso il quale scorre una corrente fin, e un avvolgimento secondario L2 accoppiato con la tensione di uscita diretta Vout; il convertitore 102 comprende un commutatore M, per esempio un MOS di potenza, accoppiato all’avvolgimento primario LI per regolare la corrente fin che scorre attraverso Γ avvolgimento primario e in modo da regolare la tensione diretta di uscita Vout. L’apparato comprende un dispositivo di controllo 110 atto a controllare detto commutatore M, determinando il periodo di tempo di accensione Ton e il periodo di tempo di spegnimento Toff del commutatore M in modo da mantenere costante la corrente di uscita Iout per alimentare detti diodi LED 200. Il graduatore comprende un TRI AC 300 e l’apparato comprende mezzi di rilevamento 120 atti a rilevare gli angoli di conduzione del TRIAC 300; i mezzi di rilevamento 120 sono collegati all’ avvolgimento secondario L2 del trasformatore. Il dispositivo di controllo essendo atto a regolare la conente di uscita Iout per alimentare detti diodi LED in risposta alla posizione dell’angolo del TRIAC rilevata da detti mezzi di rilevamento 120. In questo modo la luminosità dei diodi LED 200 varia linearmente con l’angolo di conduzione del triac.

I mezzi di rilevamento 120 sono accoppiati con una tensione di riferimento Vref per trasformare ciascuna posizione dell’angolo del TRIAC Vang in un livello di tensione DC Vadj. La tensione Vang à ̈ fornita da un diodo DI 02 collegato all’avvolgimento secondario L2; la corrente che scorre attraverso l’avvolgimento secondario L2 del trasformatore fornisce gli angoli di conduzione del graduatore 103 durante il tempo di spegnimento Toff del transistore M.

L’apparato comprende un resistore Rbleed e mezzi S2, 121 atti a collegare o scollegare il resistore in parallelo con i diodi LED 200 come una funzione del valore di detta corrente di uscita Iout del convertitore.

II dispositivo di controllo 110 nella Figura 3 comprende un primo circuito di controllo 122 e un secondo circuito di controllo 125; il primo circuito di controllo 122 presenta una tensione Vr=R2*Vout/(Rl+R2) e la conente Io in corrispondenza degli ingressi. La corrente Io à ̈ una corrente proporzionale alla corrente Iout e alla tensione Vadj. Il circuito di controllo 122 invia un segnale di retroazione Vf al secondo circuito di controllo 125 per mezzo di un fotoaccoppiatore 123. Il secondo circuito di controllo 125 aziona il transistore M in risposta al segnale di conente If. Preferibilmente l’apparato comprende un avvolgimento ausiliario Laux accoppiato con gli avvolgimenti LI e atto a rilevare il punto di tensione zero della corrente Iin che passa attraverso LI; il blocco del circuito 125 riceve un segnale rappresentativo del punto di tensione zero della corrente Iin che passa attraverso LI.

La tensione Vout sui LED 200 à ̈ trasformata durante il periodo di tempo di spegnimento Toff dell 'interruttore M. La tensione Vang in corrispondenza dell’ingresso dei mezzi di rilevamento 120 à ̈ una tensione continua se il graduatore 101 non à ̈ presente, mentre à ̈ discontinua se il graduatore 101 esiste. La tensione Vang à ̈ rilevata mediante i mezzi di rilevamento 120 ed à ̈ convertita in una tensione DC Vadj per mezzo della tensione di riferimento Vref prodotta mediante un blocco 124. La tensione Vadj modula la retroazione di corrente If .

Se la tensione Vadj à ̈ superiore a una tensione di soglia Vth, il blocco 121, vale a dire un comparatore, accende il commutatore SI per mezzo del segnale Vcom e il resistere Rbleed à ̈ posizionato in parallelo con il carico 200; ciò si verifica se la corrente di uscita Iout à ̈ a un livello basso, vale a dire quando il graduatore 101 à ̈ impostato su una luminosità minima. Nell’ultimo caso, la presenza del resistere Rbleed fornisce un’energia aggiuntiva che garantisce il mantenimento del TRI AC 300 in uno stato acceso, vale a dire che la corrente del triac à ̈ superiore alla propria corrente di mantenimento. Per questi motivi, il resistore Rbleed deve avere un valore idoneo.

La Figura 4 illustra un 'implementazione circuitale dell’apparato di controllo secondo l’invenzione come illustrato nella Figura 3.

La Figura 5 illustra un’ implementazione circuitale di una parte dell’apparato di controllo secondo l’invenzione, in particolare la parte di circuito collegata al lato secondario dell’apparato nella Figura 4. I blocchi del circuito più importanti sono illustrati in linee punteggiate. In particolare, i mezzi di rilevamento 120 comprendono un transistore bipolare Q101A con il terminale emettitore collegato alla massa GND e il terminale di base pilotato dalla tensione Vang. Un condensatore CI 01 à ̈ collegato tra i terminali di base ed emettitore del transistore Q101A. Una serie di due resistenze RI 04 e RI 12 à ̈ collegata tra il terminale collettore del transistore Q101A e la tensione Vref; un condensatore C102 à ̈ collegato tra il terminale comune delle resistenze R104 e RI 12. L’anodo di un diodo DI 03 à ̈ collegato al terminale comune delle resistenze RI 04 e RI 12 e il catodo à ̈ collegato a un condensatore C103 avente l’altro terminale collegato al terminale emettitore del transistore Q101A; la tensione in corrispondenza dei terminali del condensatore CI 03 à ̈ la tensione Vadj.

La tensione di soglia Vth à ̈ fornita mediante una frazione della tensione Vref per mezzo di un divisore del resistore RI 07, RI 08.

Le Figure 6-9 illustrano diagrammi temporali della corrente di ingresso fin, la corrente di uscita Iout e la tensione Vadj in condizioni operative differenti del graduatole.

La Figura 7 illustra la situazione in cui il graduatore 101 à ̈ collegato e il TRIAC 300 à ̈ impostato sulla massima potenza; in questo caso, la corrente di uscita o la corrente del LED Iout à ̈ 620 mA e Vadj=2,34 Volt.

La Figura 8 illustra la situazione in cui il graduatore 101 à ̈ collegato e il TRIAC 300 à ̈ impostato su un mezzo della potenza; in questo caso, la corrente di uscita o la conente del LED Iout à ̈ 304 mA e Vadj=2,9 Volt.

La Figura 9 illustra la situazione in cui il graduatore 101 à ̈ collegato e il TRIAC 300 à ̈ impostato sulla potenza minima; in questo caso, la corrente di uscita o corrente del LED Iout à ̈ 22 mA e Vadj =3 ,4 Volt. In questo caso, il resistore Rbleed à ̈ collegato in parallelo con i diodi LED 200.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di controllo (100) per diodi LED comprendente un graduatore (101) collegato elettricamente in serie tra un alimentatore (Vac) e un convertitore dell’ illuminazione a LED (102), detto convertitore avendo terminali di ingresso accoppiati con il graduatore ed emettendo una tensione di uscita diretta (Vout) con una corrente di uscita costante (Iout) per alimentare detti diodi LED, detto convertitore comprendendo un trasformatore (104) con un avvolgimento primario (LI) accoppiato con il terminale di ingresso e un avvolgimento secondario (L2) accoppiato con la tensione di uscita diretta e un commutatore (M) accoppiato all’avvolgimento primario per regolare la corrente (Iin) che scorre attraverso Γ avvolgimento primario e regolare la tensione diretta di uscita, detto apparato comprendendo un dispositivo di controllo (110) atto a controllare detto commutatore (M) determinando il periodo di tempo di accensione (Ton) e il periodo di tempo di spegnimento (Toff) del commutatore così da mantenere costante la corrente di uscita (Iout) da alimentare a detti diodi LED, il graduatore (101) comprendendo un TRIAC (300), caratterizzato dal comprendere mezzi di rilevamento collegati all’avvolgimento secondario del trasformatore e atti a rilevare l’angolo di conduzione del TRIAC, detto dispositivo di controllo essendo atto a regolare la corrente di uscita per alimentare detti diodi LED in risposta all’angolo di conduzione del TRIAC rilevato mediante detti mezzi di rilevamento.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (124) atti a fornire una tensione di riferimento (Vref), detti mezzi di rilevamento essendo accoppiati con la tensione di riferimento per trasformare ciascun angolo di conduzione del TRIAC rilevato (Vang) in un livello di tensione DC (Vadj).
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un resistore (Rbleed) e ulteriori mezzi (121, SI) atti a collegare o scollegare detto resistore in parallelo con i diodi LED (200) come una funzione del valore di detta corrente di uscita (Iout) del convertitore.
4. 4. Apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il resistore (Rbleed) ha un valore idoneo a fornire un’energia aggiuntiva che garantisce il mantenimento del TRIAC (300) in uno stato acceso.
5. 5. Apparato secondo la rivendicazione 3 dipendente dalla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che gli ulteriori mezzi (121, SI) sono atti a collegare il resistore (Rbleed) in parallelo con i diodi LED quando il livello di tensione DC (Vadj) in corrispondenza dell’uscita dai mezzi di rilevamento à ̈ superiore a una soglia di tensione (Vth).
6. 6. Appaiato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi di rilevamento (120) comprendono un diodo (D102) collegato all’ avvolgimento secondario (L2) del trasformatore (104) e un transistore bipolare (Q101A) avente il terminale emettitore collegato alla massa (GND), il terminale di base collegato a detto diodo e il terminale collettore collegato alla tensione di riferimento (Vref), una serie di un altro diodo (DI 03) e un condensatore (CI 03) collegati tra il collettore e i terminali emettitori del transistore, la tensione attraverso il condensatore essendo il livello di tensione DC (Vadj).