MX2012004713A - Circuitos excitadores para iluminacion del estado solido software relacionado. - Google Patents

Abstract

Se describen lámparas o luminarias de LED, los componentes relacionados, el circuito excitador, los métodos y el software/firmware que pueden proporcionar entre otras cosas sensores ambientales, auto-vigilancia térmica, administración de potencia en base al sensor, comunicación y/o programabilidad. También se describen circuitos de excitación e iluminación están configurados para cargas eléctricas tales como disposiciones en serie de diodos emisores de luz. Las modalidades de las etapas PFC y de excitación pueden combinarse para usarse como una fuente de potencia, y pueden configurarse en un tablero de circuito común. Los circuitos de corrección del factor de potencia y de excitación pueden combinarse con uno o más elementos de iluminación como un aparato de iluminación. También se describen métodos para la corrección del factor de potencia histérico durante el arranque.

Description

CIRCUITOS EXCITADORES PARA ILUMINACIÓN DEL ESTADO SÓLIDO Y SOFTWARE RELACIONADO Referencia a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente norteamericana No. 12/582,654, presentada en octubre 20, 2009, que es una continuación en parte de 12/112,101 , presentada el 30 de abril de 2008, todas las enseñanzas de las cuales se incorporan aquí por referencia.

La solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente norteamericana no. de serie 12/112,101 , presentada el 30 de abril 2008 y titulada "Corrección del factor de potencia y circuitos excitadores," todo el contenido de la cual se incorporan aquí por referencia.

Aviso sobre Derechos de Autor Una parte de la descripción de este documento de patente contiene material, que está sujeto a la protección de los derechos de autor. El propietario de los derechos de autor no tiene ninguna objeción a la reproducción en facsímil por cualquier, persona del documento de patente o la descripción de la patente, tal y como aparece en el archivo de patentes de patentes y marcas o los registros, pero de lo contrario se reserva todos los derechos de autor.

Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a la iluminación de estado sólido. Más particularmente, la presente invención se refiere a la iluminación de estado sólido, circuitos de corrección del factor de potencia, y los circuitos excitadores configurados para cargas eléctricos tales como disposiciones en serie de diodos emisores de luz ("LED"), incluyendo varios sensores para el control inteligente.

Antecedentes de la Invención Los sistemas de iluminación se utilizan para iluminar las zonas públicas. Las fuentes de luz de los sistemas de iluminación de exteriores suelen ser activadas, en respuesta a las bajas condiciones de luz ambiental (por ejemplo, después del atardecer) y son apagados durante condiciones de luz ambiental (por ejemplo, durante las horas diurnas). Muchos sistemas de iluminación de exteriores con sistemas automáticos de control de encendido y apagado que respondan a las condiciones de luz ambiental incluyen células fotoexcitadoras (es decir, células fotoeléctricas).

Los accesorios de iluminación de exteriores conocidos con control automático de encendido y apagado, incluyen fotocélulas sensores de la luz visible. Estas fotocélulas no pueden distinguir entre la luz ambiental y luz producida por los. aparatos de iluminación Con el fin de- evitar que las fotocélulas se vean influenciadas (por ejemplo, activadas) por la luz producida por los dispositivos de iluminación, las fotocélulas deben estar orientadas (es decir, dirigidas) de la luz que sale de las luminarias. Como resultado, las fotocélulas se han posicionado en lugares en las que están sujetos a condiciones nocivas.

Los sistemas de iluminación también pueden sufrir de una pobre o subóptima corrección del factor de potencia (PFC). El pobre desempeño de PFC puede conducir a una menor longevidad de los componentes. El pobre rendimiento PFC también puede causar el desperdicio costoso de potencia en forma de calor, junto con la necesidad concomitante de eliminar ese calor.

Tales condiciones pueden ser de particular preocupación cuando se utiliza alta tensión para los sistemas de iluminación, tales como los dispositivos de iluminación de estado sólido, incluyendo aquellos con LED. En consecuencia, existe una necesidad de técnicas de iluminación mejoradas.

Breve Descripción de la Invención La presente invención se refiere a técnicas y e incluye sistemas, incluyendo circuitos que proporciona iluminación de estado sólido, circuitos de corrección del factor de potencia y circuitos excitadores configurados para cargas eléctricas tales como las disposiciones en serie de diodos emisores de luz ("LED"), incluyendo varios sensores para el control inteligente. Las técnicas y los sistemas, incluyendo los circuitos, descritos en la presente descripción pueden proporcionar tensiones relativamente altas para los componentes eléctricos con mayores y más uniformes potencia y regulación de corriente.

Aspectos de la presente invención se refiere a accesorios de iluminación LED, o luminarias, que pueden ofrecer cualquier selección que desee de entre los siguientes atri utos o funcionalidades para entre otras cosas, sensores del medio ambiente, auto-monitoreo térmico y administración, comunicación y/o programación de la potencia en base al sensor: Un aspecto de la presente descripción incluye detección de luz ambiente. Las modalidades de las luminarias pueden tener la capacidad de captar la luz solar o la luz ambiental y activar la salida de la luz en su caso, por ejemplo, durante las horas diurnas; Un aspecto de la presente descripción incluye la detección de movimiento. Las modalidades de las luminarias pueden sentir el movimiento y controlar la emisión de luz ,para la transición de una baja potencia (tenue) a un estado de plena potencia ; Un aspecto de la presente descripción incluye la detección de la temperatura del LED. Las modalidades de las luminarias pueden tener la capacidad de detectar la temperatura de sus propios LED y si es necesario reducir la potencia para protegerlos; Un aspecto adicional de la presente descripción incluye la detección de la temperatura del circuito excitador. Las modalidades de las luminarias pueden tener la capacidad para detectar que la temperatura del circuito excitador está siendo detectada y, si es necesario reducir la potencia de protegerlo; Un aspecto adicional de la presente descripción incluye la comunicación/el control - las luminarias pueden tener la capacidad de comunicación/control a través de módulos situados entre el SSD y SSL; Un aspecto adicional de la presente descripción incluye la capacidad de la funcionalidad de reprogramación. Modalidades de la luminaria pueden proveer la reprogramación del excitador en cuestión y/o de microcontroladores de luz de mesa, o el cambio de los parámetros de funcionamiento, por ejemplo, utilizando un control remoto IR o de RF; Un aspecto adicional de la presente descripción incluye la selección del valor de referencia de corriente. Las modalidades de las luminarias pueden incluir un excitador que puede recibir un punto de referencia de corriente a través de la comunicación con el SSL y en ausencia de dicha comunicación realizada en un punto de ajuste pre-programado; Un aspecto adicional de la presente descripción incluye la capacidad de corriente constante. Las modalidades de las luminarias pueden incluir un excitador que proporciona una corriente constante con voltajes directos en el LED de 0 a 450 V; Un aspecto adicional de la presente descripción incluye una mayor eficiencia y menor tensión de los componentes. Las modalidades pueden incluir firmware para ajusfar la intensificación de tensión para la corrección del factor de potencia ("PFC").

Un aspecto adicional de la presente descripción incluye arranque PFC histérico.

Modalidades ejemplares de la presente descripción pueden ser utilizadas o implementadas para la operación y control de las configuraciones de los LED, por ejemplo, configuraciones en serie de un número deseado de LED adecuados.

Modalidades ejemplares de las etapas/circuitos de PFC y las etapas/circuitos del excitador pueden ser configuradas y dispuestas en un circuito combinado. Tales modalidades pueden ser utilizadas como fuentes de alimentación y pueden ser configuradas en o con una tablilla de circuito común, por ejemplo, en lados opuestos de una tablilla de circuito común.

Otros aspectos, modalidades y detalles de la presente descripción serán evidentes a partir de la siguiente descripción cuando se lea junto con los dibujos anexos.

Breve Descripción de las Figuras Los aspectos y modalidades de la presente descripción pueden entenderse más completamente a partir de la siguiente descripción cuando se lea junto con los dibujos anexos, que son para ser considerados con carácter ilustrativo y no limitante. Los dibujos no están necesariamente a escala, sin embargo enfatizan en lugar de ser colocados en los principios de la descripción. En los dibujos: La figura 1A muestra una fotografía/diagrama que muestra una vista frontal de una luminaria LED, de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción; La figura 1B representa una modalidad alternativa, que incluye un sensor de movimiento y la placa de montaje asociados; La figura 2 incluye las figuras 2A-2B, que representan esquemas de circuitos de dos series de LED para una luminaria, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción; Las figuras 3A-3E muestran porciones de circuito de un circuito excitador de estado sólido (SSD), de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción; . La figura 4 representa un método de corrección del factor de potencia (PFC) histérico de arranque, de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción; Las figuras 5A-5B representan modalidades de circuitos sensores de la luz, de acuerdo con las modalidades de la presente descripción; La figura 6 representa una vista esquemática de un circuito sensor de movimiento, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción; La figura 7 muestra una sección ampliada de una fotografía/diagrama de un panel de luminaria LED, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción.; Las figuras 8A-8C representan una luminaria que tiene un sensor de movimiento y un módulo sensor de la placa de montaje, de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente desc-ripción.

Mientras que ciertas modalidades se representan en los dibujos, las modalidades descritas son ilustrativas y variaciones de las que se muestran, así como otras modalidades descritas en este documento, se puede prever y practicar dentro del alcance de la presente descripción.

Además, alguien experto en la técnica apreciará también que mientras que los valores determinados de los componentes y/o los números de los modelos/partes se muestran en los dibujos, otras partes/componentes apropiados con otros valores y clasificaciones adecuados se pueden utilizar dentro del alcance de la presente descripción.

Descripción Detallada de la Invención Aspectos de la presente descripción se dirigen a dispositivos de iluminación LED, o luminarias, que pueden proporcionar entre otras cosas, captación del medio ambiente, auto-mon ¡toreo térmico, administración de energía en base al sensor; comunicaciones, y/o programación.

Aspectos y modalidades de la presente descripción pueden proporcionar accesorios de iluminación LED, o luminarias, que pueden proporcionar cualquier selección deseado de entre los siguientes atributos o funcionalidades: A. Sensor de luz ambiental - Las luminarias pueden tener la capacidad de captar la luz solar u otras condiciones de luz ambiental y activar la salida de la luz en su caso, por ejemplo, durante las horas diurnas; B. Detección de movimiento - Cuando se enciende una luminaria puede sentir el movimiento y controlar la salida de luz para la transición de una baja potencia (tenue) a un estado de plena potencia; C.. Sensor de la temperatura del LED - Una luminaria puede tener la capacidad de detectar la temperatura de sus propios LED y si es necesario reducir la potencia para protegerlos; D. Sensor de la temperatura del excitador - la luminaria puede tener la capacidad de detectar la temperatura del circuito excitador interno y, si es necesario reducir el poder de protegerlo; E. Comunicación/Control - la luminaria puede tener la capacidad de comunicación/control a través de módulos situados entre el SSD y SSL; F. Funcionalidad de reprogramación - la luminaria se puede reprogramar los microcontroladores SSL o SSD, o cambiar los parámetros de funcionamiento, por ejemplo, utilizando un control remoto IR o RF; G. Selección del punto de referencia de corriente - las luminarias pueden incluir un excitador (SSD) que puede recibir un punto de referencia de corriente a través de la comunicación con el protocolo SSL y en la ausencia de dicha comunicación ejecutada en un punto de ajuste programado; H. Corriente Constante - la luminaria puede incluir una unidad SSD que proporciona corriente constante con voltajes director de LED de 0 a 450 V; I. Aumento de la eficiencia y menor tensión de los componentes - se puede utilizar firmware para ajustar el voltaje de intensificación del PFC (factor de corrección de potencia); J. Arranque del PFC histérico - se puede proporcionar un mejor PFC que se puede lograr un arranque deseado relativamente rápido.

Aspectos y modalidades de la presente descripción pueden entenderse más completamente a partir de la presente descripción cuando se lee conjuntamente con los dibujos anexos, que han. de ser considerados como de carácter ilustrativo y no limitante. En los dibujos, características destacadas de las modalidades de circuitos descritos se proporcionan con caracteres de referencia (por ejemplo, el transistor 333 en la figura 3A) y se indica en la descripción relacionada, mientras que otras características menos prominentes no tienen tales caracteres de referencias en los dibujos o en partes de la descripción, en los dibujos que se describen en esta descripción detallada, sin embargo, los componentes funcionales del circuito representado se proporcionan con entradas de los voltajes aplicados y símbolos de tierra representativos, así como símbolos y letras de elementos del circuito (de acuerdo con las normas convencionales), además de de clasificaciones representantes, números NIP, y los valores (por ejemplo, capacitor electrolítico C15 con capacidad nominal de 120 µ? para 30 V se muestran en la figura 3D) para facilitar la comprensión. Los expertos en la técnica apreciará que, aunque ciertos valores de los componentes o partes/números de modelo se muestran en el dibujo, otras partes o componentes adecuados con otros valores adecuados pueden ser utilizados dentro del alcance de la presente descripción.

La figura 1A muestra una fotografía/esquema que muestra una vista frontal de una luminaria LED 100, de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción. La luminaria 100 puede incluir un alojamiento 102 y una cubierta frontal 104, que puede ser transparente para una gama de longitud de onda deseada de la luz (por ejemplo, visible). El alojamiento 104 puede estar hecho de un material adecuado (por ejemplo, láminas de metal). La cubierta frontal puede estar hecha de un material transparente adecuado, por ejemplo, vidrio, policarbonato, acrílico, etc. La luminaria puede incluir un reflector 106 configurado y dispuesto con un número de bolsillos reflejantes individuales 108(N) que están diseñados para la luz directa, a partir un número de LED 110(N), fuera de la cubierta 104. La luminaria puede incluir los circuitos electrónicos de potencia y control 112, por ejemplo, una o más tablillas de circuito para recibir de un número de LED y los circuitos electrónicos de potencia y control, como se describe en más detalle con respecto a los otros dibujos de la presente descripción.

La figura 1B muestra una modalidad alternativa de una luminaria que incluye un sensor de movimiento 120 y la placa de montaje asociada 122 para sujetar el sensor y la tablilla de circuito al alojamiento de la luminaria.

La figura 2 incluye las figuras 2A-2B, que representan diagramas de circuito 200A-200B de dos series de LED 200A-200B para una luminaria, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción. El LED 202A, 200B puede ser el mismo o diferente. El LED 202A y 200B puede encontrarse opuesto a una única tablilla de circuito impreso para modalidades ejemplares (como se indica por la línea de 1). En las modalidades ejemplares, el LED 202A y 200B puede incluir LED Nichia NS6W u Osram Golden Dragón. En modalidades alternativas, los LED también se pueden conectar en N cadenas paralelas, cada una de las cuales se compone de M LED en serie. Por ejemplo, una modalidad puede contener un SSL que tiene 128 LED configurados como dos cadenas paralelas de 64 LED cada una.

Las figuras 3A-3E muestran vistas esquemáticas de un número de sub-circuitos de un circuito excitador de estado sólido "SSD" 300, de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción. El circuito 300 puede incluir un número de partes funcionales, incluyendo un circuito excitador principal 302 con el controlador 304 como se muestra en la figura 3A. En modalidades ejemplares, las porciones del' circuito representado en las figuras. 3A-3E se puede colocar sobre una tablilla de circuito impreso con una sola luminaria, por ejemplo, la luminaria 100 de la figura 1. En modalidades ejemplares, un excitador AT90 PWM 316 como el cómercialmente disponible de Amtel Corporation puede ser utilizado como el controlador 304; tal excitador está diseñado para aplicaciones de lámparas de lastre y control de motores, y dispone de 16 Kbytes de memoria flash, 10 canales de PWM avanzado, 11 canales de ADC de 10-bit, un DAC de 10 bits, tres PSC (controladores de etapa de potencia) de 2-bit de alta velocidad con resolución mejorada de 4-bit y soporte de protocolo DALI, y comparador interno y convertidor A/D. El controlador 304 puede tener un número de patas, por ejemplo, las patas 306 ("LED_PWM"), 308 ("AC M P_LE D 1 ") , y 310 ("AD_LED 1 ") como se muestra.

La figura 3B muestra una porción de control y regulación de potencia 320 del circuito SSD 300 para el control y la regulación de energía a la carga eléctrica a través de 322 y 324, tales como los LED 202A en la figura 2A. El circuito 320 puede incluir y/o funcionar como un reductor, en las modalidades ejemplares que se muestran. Como se muestra la salida de salida puede ser de 500 V de CD para algunas aplicaciones. Las trazas 326 ("LED_PWM"), 328 ( " A C M P _ L E D 1 " ) , y 330 ("AD_LED1 ") pueden ser conectadas a los patas correspondientes del controlador 304 (figura 3A).

Siguiendo con la referencia a la figura 3B, durante la operación a. medida que la traza 326 pasa a alta, el interruptor del transistor 332 se enciende, permitiendo que la corriente fluya a través de la carga eléctrica a través de 322 y 324, por ejemplo, una cadena de LED. La corriente fluye entonces a través del par de resistencias en paralelo 333. En tándem con un comparador interno (presente en modalidades ejemplares) en el controlador 302, los circuitos RC 331 y 329 ambos actúan como un filtro pasa bajas. Los circuitos RC 331 y 329 ambos actúan como filtros pasa bajas. La constante de tiempo para 331 es mayor que la constante de tiempo 329. Esto 'puede permitir que el hardware y/o firmware controle el funcionamiento del circuito con una necesidad mínima de supervisión del software (por ejemplo, interrupciones), lo que puede liberar recursos de software para otros usos.

Con referencia a las figuras. 3C-3D, el circuito SSD 300 puede incluir una porción de filtro EMI 340 y la etapa de corrección del factor de potencia (PFC) 370 que incluye un circuito/parte de intensificación (por ejemplo, configurado en una topología de preconvertidor o parte del circuito de intensificación). El filtro EMI 340 puede ser configurado para recibir energía de CA, como la suministrada por una fuente típica de 120 voltios de corriente alterna con una línea, neutral, y tierra, como se muestra. El circuito filtro EMI 340 puede incluir un varistor 342, fusible 344, múltiples capacitores 346 y 352(1 )-352(4), y una o más bobinas o inductores 350( 1 )-350(2) para la protección/filtrado EMI como se muestra. Además, el circuito 340 puede incluir un rectificador 356 para producir una salida de CA rectificada 358. Una traza 360 se puede conectar al circuito filtro EMI 340 al controlador 304. En modalidades ejemplares, un puente rectificador de diodos GBU806, para 8A, 600 V como el comercialmente disponible de Diodes Inc. puede ser utilizado como el rectificador 356.

Con referencia a la figura 3D, en aplicaciones e implementaciones ejemplares, la etapa PFC 370 puede ser configurada para el funcionamiento en modo de conducción crítico (CRM). La etapa PFC 370 puede configurarse y disponerse como se muestra para recibir la CA rectificada del circuito filtro EMI 340 para facilitar/producir un voltaje y corriente rectificados para el circuito de intensificación para el suministro a la porción de circuito 320.

La etapa PFC 370 puede incluir una Bobina PFC 372, y puede producir un intensificación de voltaje deseado, por ejemplo, 500V de CC, que se muestra en 380. En modalidades ejemplares, la bobina PFC puede ser un inductor 4810144R para Intensificación PFC, a 400 µ? disponible en el mercado por Minntronix Inc. 1600 SW 9th Avenue, Watertown, SD 57201- 5012 Estados Unidos de América. Las trazas 374 ("AD_ACIN"), 376 ("AC M P_P F C_ZC ") , 378 (" P FC_P WM) , y 382 (AD_BOOST") pueden ser conectadas a un controlador, por ejemplo, el controlador 302 en la figura 3A para el control PFC. Tal control PFC puede incluir la. operación de arranque de PFC histérico como se describe más detalladamente en la f ig u ra 4.

Firmware, tal como el controlador 304, se puede utilizar para ajustar el Voltaje de intensificación de PFC (corrección del factor de potencia) proporcionado por la etapa PFC 370. Eficiencia mejorada y menor tensión de los componentes puede proporcionarse mediante la . aplicación de voltaje de intensificación ajustable. Se prefiere que la intensificación de voltaje sea mayor que el voltaje de entrada pico y la salida de salida. Funcionando a un elevado voltaje de intensificación fijo cuando no se requiere da como resultado una menor eficienciá y mayores tensiones de los componentes. Con un elevado voltaje de entrada, se requiere un elevado intensificación. A menudo puede ser el caso, sin embargo, que el SSD está funcionando a 120 V CA de entrada con una salida media, por ejemplo 240 V CD. En tal caso, un voltaje de intensificación que es de 60 V (o menos) sobre el mayor de cualquiera de las entradas de CA pico o la salida sería mejor para la eficiencia y reducir la tensión de los componentes. La reducción del voltaje de intensificación demasiado bajo, sin embargo, puede causar el extremo delantero de EMI se sobrecargue en algunas situaciones. Al monitorear la. corriente del MOSFET de PFC se puede utilizar para evitar esta situación, y se utiliza para el ajuste de la intensificación de voltaje. El controlador 304 y el circuito de control puede proporcionar un arranque de PFC histérico, descrito anteriormente. Tal arranque de PFC histérico puede proporcionar un mejor desempeño y operación de la PFC como se ha descrito para la figura 4.

Con referencia a la figura 3E, el circuito SSD 300 puede incluir también una fuente de alimentación 390 para el circuito componentes de la tablilla de circuitos impresos cuando los elementos de iluminación asociados (por ejemplo, los LED 202 en la figura 2) están en un estado apagado. Un controlador 391 puede limitar la corriente de salida, lo cual puede ser beneficioso para condiciones de cortos y para la seguridad. Una fuente de alimentación de conmutación fuera de línea 392, con un controlador 393 incluido, pueden ser incluida en el circuito 300 como se muestra. Un regulador de voltaje lineal 394 puede ser incluido para modalidades ejemplares.

Continuando con la referencia a la figura 3E, un circuito de comunicaciones 395 también puede ser incluido en el circuito SSD 300. El circuito de comunicaciones 395 puede incluir un transceptor LIN 396. El transceptor LIN 396 puede ser configurado para comunicarse a través de una sola línea 397 con una contraparte en una tablilla SSL, por ejemplo, como un componente esclavo controlado por un componente maestro en el tablero de SSL. El circuito 396 (u otros circuitos de comunicaciones utilizados) puede proporcionar a una luminaria la capacidad de comunicación/control a través de módulos situados entre el SSD y SSL. Tales módulos pueden proporcionar una variedad de métodos de comunicación y. protocolos. Los protocolos pueden incluir, pero no se limitan a DALI, 0-10V analógico, 4-20maA analógico, LI , CAN, RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet, FlexRay, Zigbee, DASH7. El circuito 300 también puede incluir un encabezado estándar 398, como se muestra.

La figura 4 representa un método del arranque de corrección del factor de potencia histérico ("PFC histérico") 400, de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción. Por su propia naturaleza la configuración de un intensificación de PFC debe cambiar lentamente para ser eficaz. La clave para un buen intensificación de PFC en el modo de conducción crítico es el estado entiempo del MOSFET constante a lo largo de varios ciclos de corriente alterna. Esto es posible en la operación en estado estacionario. Durante el arranque, sin embargo, el estado en tiempo adecuado debe establecerse rápidamente. Hay algunas maneras de hacer esto. Las soluciones de. chip único lo manejan por medio de una red de retroalimentación compensada mirando al intensificación de voltaje. Esto también se puede hacer con un microcontrolador, por ejemplo, el microcontrolador 302 de la figura 3A, pór otra opción referido aquí como arranque del "PFC histérico" como se provee con modalidades ejemplares de la presente descripción. El método 400 puede ser incorporado en el software y/o firmware (con adecuadas instrucciones legibles por computadora/máquina de las en cualquier otro idioma adecuado), en las modalidades ejemplares.

Continuando con la referencia a la figura 4, sin la corriente de salida (reductor ap.agado) el PFC se arranca a una tasa nominal y comienza a cargar el capacitor de refuerzo, tal cotno se describe en 402. Cuando se obtiene algo del alto voltaje fijo, por ejemplo 475 V, el reductor se enciende en un valor bajo, por ejemplo 200 mA y el PFC se apaga, como se déscribe en 404. El capacitor de intensificación entonces se descarga, ya que alimenta la carga. Cuando se descarga a un menor voltaje fijo, digamos 425V, la PFC se vuelve a encender. Esto puede ocurrir varias veces, como se describe en 406, mientras que el tiempo en que se ajusta hacer que el tiempo de 425 V a 475 V sea igual al tiempo de 475 V a 425 V, como ,se describe en 408 ("Ajuste de un tiempo de crecimiento del voltaje, entre un voltaje primero y un segundo voltaje, igual a un tiempo de reducción "). Durante el .tiempo de reducción la carga está siendo alimentada por el capacitor de intensificación. Al ir hacia arriba, el circuito de PFC está alimentando la carga y el capacitor. Una proporción del tiempo de subida y el tiempo de caída puede ser formada, lo que permite una buena predicción del tiempo necesario para el funcionamiento en estado estacionario, como se describe en 410. El modo entonces se excita cuando se alcanza el valor de estado, estacionario (que se muestra como "salida").

La ventaja de esta técnica es que un microcontrolador muy simple puede ser utilizado ,y a que no se requiere ninguna aritmética de punto flotante, es estable y tiene la capacidad de alcanzar una condición estable rápidamente.

Las figuras 5A-5B representan circuitos sensores de luz 500A-500B, de acuerdo con las modalidades de la presente descripción. Cada circuito sensor de luz 500A, 500B puede incluir un sensor óptico 502A, 502B, que también puede ser denominado como sensor de "luz", y un microcontrolador 504 A, 504B. Los circuitos sensores de luz 500A y 500B se muestran como similares, y pueden ser optimizados para su uso con un tipo particular de tablilla SSL, por ejemplo, las tablillas 200A y 200B de la figura 2, respectivamente. Los circuitos 500A, 500B pueden incluir una porción de regulación de voltaje 506A, 506B. Las modalidades ejemplares pueden incluir un transceptor de línea, o transceptor LIN, 508A, 508b, que pueden comunicarse con una contraparte, por ejemplo, para actuar como un maestro para un transceptor esclavo LIN 396 de SSD como se muestra en la figura 3E. Un transceptor LIN entre otras cosas, puede establecer un protocolo de secciones de tiempo para comunicar los datos del sensor 502A, 502B. También en los circuitos 500A, 500B se muestran conexiones 'para un circuito sensor de movimiento, por ejemplo, como se muestra y se describe para la figura 6. Tal sensor puede ser conectado a un excitador adecuado (por ejemplo, 302 de la figura 3A) y la salida de luz de los LED (por ejemplo, los' LED 202 de la figura 2A) puede ser atenuada o apagada cuando la luz es detectada por el sensor 502.

Continuando con la referencia a las figuras 5A-5B, el sensor de luz, por ejemplo, el sensor 502A, puede ser adecuado cualquier sensor de luz y el rango de longitud de onda de detección del sensor se pueden seleccionar como se desee, por ejemplo, mediante la selección apropiada de los materiales del sensor. Los fotodiodos y/o fototransistores se puede utilizar para modalidades ejemplares. Para modalidades ejemplares, el sensor de luz puede detectar la luz visible o IR fuera del rango de longitud de onda emitida por los LED asociados, por ejemplo, los LED 202 en la figura 2. Como se muestra en las figuras. 5A-5B, los sensores ópticos adecuados incluyen un Osram Opto Semiconductor SFH 320 FA-4-Z transistor NPN de silicio de chip fototransistor IRde 980nm 2-patas PLCC, disponible comercialmente de Osram GmbH.

La figura 6 representa una vista esquemática de un circuito sensor de movimiento 600, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción. Como se señaló anteriormente, las luminarias y los componentes de iluminación de la presente descripción puede presentar sensores de detección de movimiento y puede incluir un circuito sensor de detección de movimiento 600 que incluye uno o más sensores ópticos 602, 604. En modalidades ejemplares, el sensor óptico 602 es un detector de infrarrojos de onda media o de onda larga detector infrarrojo. Los detectores ópticos adecuados incluyen uno Panasonic AMN11112, que tiene circuitos electrónicos integrados de tal forma que la resistencia elimina la necesidad del amplificador en el PCB, y un Perkin Elmer HLI 1128, que no tiene circuitos electrónicos integrados por lo que necesita amplificador de circuito 600 Modalidades ejemplares pueden incluir la característica de conmutación entre los diferentes sensores 602, 604, dependiendo de la aplicación. Un terminal de conexión 606, por ejemplo, adecuado para la conexión al circuito sensor de luz 500B de la figura 5B, también se muestra .

Continuando con la referencia a la figura 6, ya que algunos intervalos de longitudes de onda infrarrojas preferidas son filtrados por el vidrio, el circuito 600 se puede colocar sobre una tablilla de circuito separado que tiene acceso a un lente/cubierta no de vidrio, por ejemplo de polietileno, de modo que pueden ser recibidas las longitudes de onda IR de interés. Para algunas aplicaciones, la tablilla de circuito con el circuito 600 puede estar situada adyacente a una abertura en una carcasa de la luminaria (por ejemplo, una lamina dé metal).

La figura 7 muestra una sección ampliada de una fotografía/diagrama de un panel de luminaria LED 700, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción. Un número de LED 702 se muestran junto con un fotodiodo (el sensor óptico) 704 montado sobre una tablilla de circuito impreso 706. Un conjunto de tres cables 708 se muestran para el folodiodo 704 y el circuito relacionado con el controlador 712. Un par de cables 710 se muestran para el suministro de energía, (por ejemplo a 500 V) al LED 702.

Las figuras 8A-8C ilustran una modalidad 800A, de una luminaria que tiene un sensor de movimiento de acuerdo con modalidades ejemplares de la presente descripción. Las figuras 8A-8C ilustran, entre otras cosas, una característica de un montaje de un sensor de movimiento (u otro componente, a un reflector o alojamiento para proporcionar un sensor de luz/óptico o salida de luz junto con la resistencia al medio ambiente, por ejemplo, a la lluvia y a la nieve.

La sección vista en la figura 8A, puede corresponder a la sección de corte A-A en la figura 1B. La luminaria 800A incluye el sensor de movimiento 802 en la tablilla del sensor de movimiento 804. La tablilla del sensor de movimiento 804 puede incluir un circuito sensor de movimiento, por ejemplo, como se muestra y se describe para la figura 6, y puede tener un enchufe de conexión adecuado o característica para la conexión a una tablilla SSL, por ejemplo, a la conexión 510B de la figura 5B. También se. incluye un sello moldeado 808 para el sensor 8?2 (que junto con la tablilla 804 puede ser denominado como un módulo sensor). El sello moldeado puede estar hecho de cualquier material adecuado. Modalidades ejemplares incluyen materiales poliméricos, por ejemplo, caucho de monómero de etileno propileno dieno (clase M) (EPDM), silicona y similares. La tablilla del sensor de movimiento 804 se puede conectar a la placa de montaje del módulo sensor 806 mediante sujetadores o conexiones adecuados. En las modalidades ejemplares, las conexiones roscadas, tal como se indica con 810 (y se muestra con mayor detalle en la figura 8C), se pueden utilizar para sujetar la tablilla 804 a la tablilla 806. Asimismo, la placa de montaje del módulo sensor 806 se puede montar en el marco de la carcasa o la lente 814 mediante conexiones adecuadas. En modalidades ejemplares, conexiones roscadas, tal como se indica por 812, se puedenr utilizar para sujetar la tablilla 8al marco 814.

La figura 8B representa una vista en detalle de una porción del módulo sensor de luminarias 800A. Además del sensor de movimiento 802 y la junta 808, la placa de montaje 806 y el borde de la placa de montaje 806A se muestran en relación al marco del lente 814.

La figura 8 muestra el módulo sensor 801 independiente (el sensor se omite para mayor claridad); la posición del sensor se indica con 802'. Como se muestra, la conexión 810 entre tablilla del sensor 804 y la placa de montaje 806 puede incluir un remache o un tornillo 815 y un cilindro roscado (por ejemplo, de metal,) 816 rodeado por una protuberancia o porción elevada 817 de la junta, para modalidades ejemplares. Se muestra la conexión 820.

Por consiguiente, las modalidades de la presente descripción pueden presentar entre otras cosas, sensores del medio ambiente, auto-monitoreo térmico y administración, comunicación y/o programación de la potencia en base al sensor. Aspectos y modalidades de la presente invención pueden proporcionar accesorios de iluminación LED, o luminarias, que pueden ofrecer cualquier selección que desee de entre los siguientes atributos o funcionalidades: Sensor de luz ambiental - Las luminarias pueden tener la capacidad de captar la luz solar u otras condiciones de luz ambiental y activar la salida de la luz en su caso, por ejemplo, durante las horas diurnas; Detección de movimiento - Cuando se enciende una luminaria puede sentir el movimiento y controlar la salida de luz para la transición de una baja potencia (tenue) a un estado de plena potencia; Sensor de la temperatura del LED -Una luminaria puede tener la capacidad de detectar la temperatura de sus propios LED y si es necesario reducir la potencia para protegerlos; Sensor de la temperatura del excitador - la luminaria puede tener la capacidad de detectar la temperatura del circuito excitador interno y, si es necesario reducir el poder de protegerlo; Comunicación/Control — la luminaria puede tener la capacidad de comunicación/control a través de módulos situados entre el SSD y SSL; Funcionalidad de reprogramación - la luminaria se puede, reprogramar los microcontroladores SSL o SSD, o cambiar los parámetros de funcionamiento, por ejemplo, utilizando un control remoto IR o RF; Selección del punto de referencia de corriente - las luminarias pueden incluir un excitador (SSD) que puede recibir un punto de referencia de corriente a través de la comunicación con el protocolo SSL y en la ausencia de dicha comunicación ejecutada en un punto de ajuste programado; Corriente Constante - la luminaria puede incluir una unidad SSD que proporciona corriente constante con voltajes director de LED de O a 450 V; Aumento de la eficiencia y menor tensión de los componentes - se puede utilizar firmware para ajustar el voltaje de intensificación del PFC (factor de corrección de potencia); Arranque del PFC histérico - se puede proporcionar un mejor PFC que se puede lograr un arranque deseado relativamente rápido.

Además, las modalidades de la presente descripción pueden ser utilizadas para la aplicación de voltaje relativamente alto (por ejemplo, 425 V-500+ V CC) de potencia a configuraciones de LED en serie (u otras fuentes de luz), que se utilizan en muchas industrias y para muchas aplicaciones. Tales LED comúnmente requieren un voltaje aplicado de entre 2.5 'y 4.5 V. Los LED pueden ser de cualquier tipo, el color (por ejemplo, emisores de luz de cualquier color o luz blanca o mezcla de colores y la luz blanca como lo requiera la disposición de iluminación) y la capacidad de iluminación o intensidad, preferiblemente en el espectro visible. Los LED pueden comprender cualquier configuración de semiconductores y el material o combinación (aleación) que producen la matriz deseada de color o colores. Los LED pueden tener una refracción óptica integrada con el LED o colocado sobre el LED, o ninguna refracción óptica; y, alternativamente, puede tener, o también, tiene un reflector circundante que re-dirige la luz LED de ángulo bajo y medio hacia el exterior Mientras que ciertas modalidades se han descrito aquí, un experto en la técnica entenderá que los métodos, sistemas y aparatos de la presente descripción pue'den ser realizados en otras formas específicas sin apartarse del espíritu de la misma. Por ejemplo, mientras que los aspectos y formas de realización que aquí se han descrito en el contexto de determinados voltajes y corrientes de entrada o salida, obviamente otras pueden ser realizadas y se utilizan dentro del ámbito de la presente descripción.

Además, si bien las modalidades de la presente descripción se han -descrito en el contexto de suministrar energía a las cargas eléctricas que consisten en configuraciones en serie de LED, la descripción de las cargas eléctricas como LED ha sido meramente un ejemplo, y el alcance de la descripción no se limita a tales. Se apreciará que la presente descripción se puede utilizar con prácticamente cualquier tipo de carga eléctrica. Expertos en la técnica apreciarán que las modalidades de la presente descripción se pueden implementar en hardware, software, firmware o cualesquiera combinaciones de los mismos, y más de una o más redes de comunicaciones o enlaces. Por otra parte, las modalidades de la presente exposición se pueden incluir en o ser portadas por varias señales, por ejemplo, a medida que se transmiten a través de un enlace de RF o IR inalámbrico o pueden descargadas del Internet.

Por consiguiente, las modalidades descritas aquí, y reivindicadas en las reivindicaciones adjuntas, se deben considerar en todos los aspectos como ilustrativas de la presente descripción y no restrictivas.

Claims (31)

REIVINDICACIONES

1. Un circuito excitador de iluminación del estado sólido que comprende: un filtro EMI, configurado y dispuesto para recibir una entrada de CA de una fuente de alimentación de CA; un rectificador que conecta el filtro EMI, el rectificador está configurado y dispuesto para recibir energía de CA del filtro EMI y producir una corriente rectificada; una etapa de corrección del factor de potencia (PFC) que incluye un circuito de intensificación conectado al rectificador, el circuito de intensificación está configurado y dispuesto para recibir la corriente rectificada y para producir un factor de potencia corregido de salida con una tensión superior a la entrada de CA de la fuente de alimentación CA ; un reductor configurado y dispuesto para recibir alimentación de la etapa de PFC y regular la potencia para alimentar una pluralidad de LED, y un controlador configurado y dispuesto para controlar el reductor y la etapa PFC para el arranque de PFC histérico.

2. El circuito de la reivindicación 1, en donde el controlador incluye un comparador.

3. El circuito de la reivindicación 1, en donde la porción de intensificación está configurada y dispuesta en una topología de conducción en modo crítico.

4. El circuito de la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado y dispuesto para (i) con ia corriente de la etapa de PFC en una condición de apagado, y con el reductor en una condición de apagado, causar la etapa PFC inicie a una tasa nominal y comenzar a cargar un capacitor de intensificación, (ii) cuando se alcanza un alto voltaje fijo deseado, apagar el reductor con un valor de corriente baja y apagar el estado de PFC, (iii) ajustar un tiempo de aumento del voltaje, entre un primer voltaje y un segundo voltaje, para igualar una tensión en reducción entre un primer voltaje y un segundo voltaje, y (iv) formar una proporción del tiempo de subida y el tiempo de caída para predecir el tiempo necesario para la operación en estado estacionario.

5. El circuito de la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador incluye un convertidor A/D.

6. El circuito de la reivindicación 1, en el que el regulador de voltaje comprende además un capacitor de almacenamiento acoplado entre un diodo y tierra.

7. El circuito de la reivindicación 1, en el que el filtro EMI está configurado y dispuesto para recibir una entrada de CA de 120 V y el circuito de intensificación está configurado y dispuesto para producir una salida de aproximadamente 500 V CC.

"8. El circuito de la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador está configurado y dispuesto para proporcionar el control PWM del reductor.

9. El circuito de la reivindicación 1, que comprende además un circuito de comunicaciones configurado y dispuesto para. comunicarse con un circuito de iluminación de estado sólido (SSL).

10. El circuito de la reivindicación 9, en el cual el circuito de comunicaciones funciona con un protocolo seleccionado del grupo que consiste en- DALI, 0-10V analógico, 4-20maA analógico, LIN, CAN, RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet , FlexRay, Zigbee, DASH7.

11. El circuito de la reivindicación 1, que comprende además una fuente de alimentación.

12. El circuito de la reivindicación 11, que comprende además un regulador de voltaje lineal.

13. Una fuente de alimentación de iluminación que comprende: (I) una etapa de PFC que incluye: un filtro EMI configurado y dispuesto para recibir una entrada de CA de una fuente de alimentación de CA; un rectificador que conecta la porción dé filtro EMI, eJ rectificador está configurado y dispuesto para recibir energía de CA del filtro EMI y producir una corriente rectificada, y una porción de intensificación conectada al rectificador, la porción de intensificación está configurada y dispuesta para recibir la corriente rectificada y para producir una corrección de factor de potencia de salida con una tensión superior a la entrada de CA de la fuente de alimentación de CA, y (¡i) una etapa para el conductor, configurada y dispuesta para recibir la salida de la etapa de PFC y suministrarla como, una potencia de salida a una carga eléctrica, la etapa excitadora incluye un reductor, y (iii) un controlador configurado y dispuesto para controlar el reductor y la etapa de PFC para el arranque de PFC histérico.

14. La fuente de alimentación de la reivindicación 13, en la que el controlador está configurado y dispuesto para (i) con la corriente de la etapa de PFC en una condición de apagado, y con el reductor en una condición de apagado, causar que la etapa de PFC arranque a una tasa nominal y comenzar a cargar un capacitor de intensificación, (ii) cuando se alcanza un alto voltaje fijo deseado, apagar el reductor a un valor de corriente bajo y desactivar el estado de PFC, (¡ii) ajusfar un tiempo de crecimiento del voltaje, entre un un primer voltaje y un segundo voltaje, para igualar una tensión decreciente entre un primer voltaje y un segundo voltaje y (iv) forman una proporción del tiempo de subida y el tiempo de caída para predecir el -tiempo necesario para la operación en estado estacionario.

15. La fuente de alimentación de la reivindicación 13, en la que el controlador incluye un comparador.

16. La fuente de alimentación de la reivindicación 13, en la que la porción de intensificación está configurada y dispuesta en una topología de conducción de modo crítico.

17. La fuente de alimentación de la reivindicación 13, en la que el controlador incluye un convertidor A/D.

18. Un aparato de iluminación que comprende: (i) una etapa de PFC que incluye: un filtro EMI configurado y dispuesto para recibir una entra'da de CA de una fuente de alimentación de CA; un rectificador que conecta la porción filtro EMI, el rectificador está configurado y dispuesto para recibir energía de CA del filtro EMI y producir una corriente rectificada, y una porción de intensificación conectada al rectificador, la porción de intensificación está configurada y dispuesta para recibir la corriente rectificada y para producir una salida de corrección del factor de potencia con un voltaje superior a la entrada de CA de la fuente de alimentación de CA, y (ii) un circuito de regulación de potencia que incluye un reductor, configurado y dispuesto para recibir la salida de la etapa de PFC y alimentarla como una potencia de salida a una carga eléctrica, la etapa excitadora incluye un controlador de excitador; (¡ii) un controlador configurado y dispuesto para controlar el reductor y la etapa de PFC para arranque de PFC histérico, y (iv) uno o más elementos de iluminación configurados y dispuestos para recibir la energía del circuito de regulación de potencia .

19. El aparato de iluminación de la reivindicación 18, en el que el controlador está configurado y dispuesto para (i) con la corriente de la etapa de PFC en una condición de apagado, y con el reductor en una condición de apagado, hacer arrancar la etapa PFC a una tasa nominal y comenzar a cargar un capacitor de intensificación, (ii) cuando se alcanza un alto voltaje fijo deseado, apagar el reductor a un valor de corriente bajo y desactivar el estado de PFC, (iii) ajustar un tiempo de crecimiento del voltaje, entre un un primer voltaje y un segundo voltaje, para igualar una tensión decreciente entre un primer voltaje y un segundo voltaje y (iv) forman una proporción del tiempo de subida y el tiempo de caída para predecir el -tiempo necesario para la operación en estado estacionario.

20. El aparato de iluminación de la reivindicación 18, en el que uno o más elementos de iluminación comprenden uno o más LED.

21. El aparato de iluminación de la reivindicación 20, en el que uno o más LED comprenden una pluralidad de LED conectados en una configuración en serie.

22. El aparato de iluminación de la reivindicación 20, en el que uno o más LED comprenden dos pluralidades de LED, cada pluralidad conectada en una configuración en serie.

23. El aparato de iluminación de la reivindicación 18, en donde cada pluralidad está en un lado separado de una única tablilla de circuito impreso.

24. El aparato de iluminación de la reivindicación 18, que comprende además un sensor óptico para detectar la luz ambiental.

25. El aparato de iluminación de la reivindicación 18, que comprende además un detector de movimiento para detectar el movimiento.

26. El aparato de iluminación de la reivindicación 21, en donde la pluralidad de LED están configurados y dispuestos en un arreglo rectangular.

27. El a.parato de iluminación de la reivindicación 26, que comprende además un reflector configurado y dispuesto para colocarse alrededor de la pluralidad de LED para dirigir la salida óptica en una dirección deseada.

28. El aparato de iluminación de la reivindicación 27, en el que el reflector comprende una pluralidad de bolsillos para la pluralidad de LED.

29. El aparato de iluminación de la reivindicación 25, que comprende además una carcasa para la luminaria con una a.bertura y una placa para ei módulo sensor de movimiento conectado a la carcasa, en el que el sensor movimiento está dispuesto en una tablilla de circuito sensor de movimiento conectada a la placa del módulo sensor de movimiento, y en donde la placa del módulo sensor de movimiento comprende un sello para el módulo sensor de movimiento:

30. Un método para proporcionar arranque a la corrección al factor de potencia (PFC) histérico para una luminaria LED, el método comprende: (i) con la corriente de la etapa de PFC en una condición de apagado, y con el reductor en una condición de apagado, hacer que arranque la etapa de PFC a una tasa nominal y comenzar a cargar un capacitor de intensificación; (ii) cuando se alcanza un alto voltaje fijo deseado, apagar el reductor con un valor de corriente baji y desactivar el estado de PFC; (iii) ajustar un tiempo. de aumento del voltaje, entre un primer voltaje .y un segundo voltaje, para igualar un voltaje reducido entre un primer voltaje y un segundo voltaje, y (iv) formando una proporción del tiempo de subida y el tiempo de caída para predecir el tiempo necesario para la operación en estado estacionario.

31. El método de la reivindicación 29, que comprende además repetir (i) y (ii).