ES2307930T3 - Disposicion de circuito para hacer funcionar una señal. - Google Patents

Abstract

Disposición de circuito para hacer funcionar una señal luminosa, en especial una señal LED, con al menos un diodo luminoso (L), al que se han conectado una primera resistencia (R1) en serie y un control en paralelo, en donde el control presenta un circuito en serie con una segunda resistencia (R2) y un conmutador (S) y el conmutador (S) es activado por un divisor de tensión (R3/R4), que está conectado en paralelo al circuito en serie formado por el circuito de control y la primera resistencia (R1), caracterizada porque el diodo luminoso (L) está integrado en el ramal central de un puente rectificador de Graetz y porque el conmutador (S) presenta dos transistores (Ta y Tb) conectados en paralelo, de los que en cada caso están conectados en serie los diodos (Da y Db) para prefijar sentidos de corriente contrapuestos, en donde los emisores de los transistores (Ta y Tb) están unidos al cátodo del diodo luminoso (L) a través del puente rectificador de Graetz.

Description

Disposición de circuito para hacer funcionar una señal luminosa.

La invención se refiere a una disposición de circuito para hacer funcionar una señal luminosa, en especial una señal LED.

Las señales luminosas sobre la base de diodos luminosos en lugar de bombillas se utilizan cada vez más en muchos campos, en especial en la técnica de señales. Los diodos luminosos son comparativamente económicos, duraderos e iluminan mucho.

Del documento DE 199 43 256 A1 se conoce un circuito para activar una unidad luminosa de diodos luminosos para vehículos. Para evitar deformaciones en el caso de funcionamiento con tensión alterna el circuito está equipado con un ramal de derivación, que absorbe la corriente cuando el flujo de corriente a través de la unidad luminosa está fundamentalmente bloqueado.

Una particularidad en las señales luminosas es la necesidad de adaptación a las condiciones ambientales con niveles luminosos no constantes. Aquí es necesario materializar mediante técnica de circuitos una disminución de la potencia luminosa para el funcionamiento nocturno con relación al funcionamiento diurno. En el caso de señales luminosas con base en bombillas, por ejemplo en la técnica ferroviaria, se control la luminosidad entre día y noche a través de la tensión de alimentación o de la corriente de alimentación desde el puente de enclavamiento. Debido a que la potencia luminosa depende exponencialmente de la tensión de alimentación o de la corriente de alimentación, una pequeña variación de la corriente de alimentación o de la tensión de alimentación conduce a una gran variación de la potencia luminosa. Para conseguir en diodos luminosos un desarrollo de curva característica aproximadamente igual de favorable, se ha propuesto conforme al documento DE 198 46 753 A1 conectar un circuito de activación en paralelo a cada diodo luminoso. Una señal luminosa de este tipo posee las características de una elevada disponibilidad, dependiendo la luminosidad de la activación y de la supresión de señales parásitas además de un comportamiento de averías definido. Del documento DE 198 46 753 A1 se conocen disposiciones especiales para tensión alterna y para tensión continua. En el caso de la variante de tensión alterna sólo se hacen funcionar los LEDs con una semionda. Por medio de esto se desperdicia una parte del posible rendimiento luminoso.

La invención se ha impuesto la tarea de eliminar estos inconvenientes e indicar una disposición de circuito, que accione los LEDs con la máxima corriente de alimentación posible. Aparte de esto la disposición de circuito debería ser apropiada para funcionamiento tanto con tensión alterna como tensión continua.

La tarea es resuelta conforme a la invención con las particularidades de la reivindicación. Mediante el conexionado de los diodos luminosos con un puente rectificador de Graetz puede recibir el diodo luminoso corriente desde ambos sentidos. Por medio de esto se activan en el caso de tensión alterna las dos semiondas, de tal modo que al final se aprovecha toda la corriente de alimentación y la intensidad luminosa proporcional a la corriente de alimentación aumenta proporcionalmente. Asimismo la corriente de alimentación tiene influencia directa en la vida útil del diodo luminoso. Cuanto menor sea la corriente de alimentación mayor es la vida útil. Si no se quiere aumentar la intensidad luminosa con relación a la disposición de circuito conocida del documento DE 198 46 753 A1, se aumenta de este modo la vida útil del diodo luminoso. Las características ventajosas de la disposición de circuito conocida, precisamente en especial elevada disponibilidad, variación de la luminosidad dependiendo de la activación, eliminación de señales parásitas y comportamiento de salida definido, se mantienen con ello. El número de elementos constructivos necesarios no es necesariamente mayor. En lugar de un diodo protector en paralelo al LED está previsto conforme a la invención un puente rectificador de Graetz.

La disposición de circuito es apropiada ventajosamente para funcionamiento tanto con tensión continua como tensión alterna.

Una ventaja adicional del funcionamiento con tensión alterna con ambas semiondas de la tensión de alimentación consiste en la ampliación del margen de frecuencias de la tensión de alimentación. En el caso de la disposición de circuito conocida puede reconocerse un parpadeo a frecuencias de tensión de alimentación inferiores a 40 Hz. Este parpadeo no se produce al aprovechar ambas semiondas hasta unas frecuencias bastante inferiores.

La resistencia de preconexión del diodo luminoso y la resistencia del divisor de tensión, las cuales hacen contacto con el mismo polo de la tensión de alimentación, son con preferencia resistencias con un comportamiento de selección definido, es decir que determinados defectos, por ejemplo cortocircuitos completos, son tan improbables que prácticamente no se producen. Las resistencias están diseñadas además de tal modo que los fallos, por ejemplo un cortocircuito del diodo luminosos o del control, sólo influyen de forma insignificante en la absorción de corriente total de la disposición de circuito. Por ejemplo, en el caso de un cortocircuito del control, en el caso de una señal LED con 60 diodos luminosos, sólo aumentaría aproximadamente un 5% la corriente total.

El conmutador, que acopla una resistencia en serie en dependencia de la caída de tensión en el divisor de tensión, se compone de dos transistores conectados en paralelo, a los cuales están conectados en serie en cada caso diodos para la prefijación de sentidos de corriente contrapuestos, en donde los emisores de los transistores están unidos al cátodo del diodo luminoso a través del puente rectificador de Graetz. Los dos transistores se transconectan con ello alternativamente, en donde uno de los transistores es activado por la semionda positiva y el otro transistor por la semionda negativa de la tensión de alimentación. Para esto pueden utilizarse transistores en técnica complementaria, técnica npn y técnica pnp. Los diodos sirven para prefijar el sentido de corriente, con el que los transistores reciben corriente.

La invención se explica a continuación con más detalle, con base en representaciones con figuras. Aquí muestran:

la figura 1 una disposición de circuito para hacer funcionar una señal luminosa y

la figura 2 un circuito de activación conforme a la figura 1.

La figura 1 ilustra la estructura general de una señal LED con n procesadores T, en donde cada procesador T controla al menos un LED L. A los LEDs está conectado en paralelo al menos un control. El control de LEDs está unido con ambos polos A y B directamente a la tensión de alimentación U_{AB}. El puente rectificador de Graetz se compone fundamentalmente de cuatro diodos D, cuyo sentido de corriente está orientado de tal manera que por el diodo L fluye siempre una semionda positiva y otra negativa de una tensión alterna, desde el ánodo al cátodo. El control se compone fundamentalmente de una disposición de conmutador, a la que está conectada en serie una resistencia R2 y sobre la que actúa un divisor de tensión R3/R4. Esta disposición de conmutador está configurada como conmutador de transistor en el caso de la forma de ejecución representada en las figuras 1 y 2. Dos transistores Ta y Tb están conectados a diodos Da y Db para prefijar el sentido de corriente, en donde en cada caso la base de los dos transistores Ta y Tb está unida al divisor de tensión R3/R4. Con ayuda de los transistores Ta y Tb puede conectarse la resistencia R2 en paralelo al LED, dependiendo de la tensión de alimentación U_{AB}. Con ello el conmutador Ta está activado cuando al polo A se aplica una tensión positiva y al polo B una negativa. El transistor Tb está bloqueado en este caso. A la inversa, el transistor Tb está activado cuando al polo B se aplica una tensión positiva y al polo A una negativa. En este caso el transistor Ta está bloqueado. En el caso del transistor Ta se trata de un transistor npn, mientras que el transistor Tb es un transistor pnp.

A continuación se describe en detalle el comportamiento de conmutación para el caso de la tensión de alimentación alterna. En el caso de la tensión de alimentación continua se simplifica el funcionamiento de tal modo que sólo es necesario contemplar un sentido de corriente, en donde la polaridad no juega ningún papel.

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Estado 1

Estado en frío

A los polos A y B se ha aplicado una tensión alterna, cuya amplitud es menor que la tensión a la que debe comenzar a iluminarse la señal LED. Las resistencias R3 y R4 del divisor de tensión R3/R4 están dimensionadas de tal modo, que la base del transistor Ta en el caso de semionda positiva, es decir que el polo A sea positivo y el polo B sea negativo, es más positiva que el emisor de Ta. Por medio de esto el transistor Ta es conductor. El otro transistor Tb está bloqueado en este estado. La resistencia R2 se conecta en paralelo al LED L. En el caso de la otra semionda, es decir que el polo A sea negativo y el polo B sea positivo, el transistor Tb transconecta el transistor Tb de forma análoga y conecta, también para esta semionda, la resistencia en paralelo al LED L.

Las resistencias R3 y R4 tienen con preferencia fundamentalmente más ohmios que las R1 y R2, de tal modo que la corriente que se establece se determina predominantemente mediante la suma de R1 y R2. A través de R2 y del diodo Ra o Db decae una tensión, que en este estado es siempre menor que la tensión de flujo Uf(L) del diodo luminoso más la tensión de flujo del puente de Graetz 2*Uf(D). El LED L permanece oscuro. La disposición se comporta con pocos ohmios a causa del flujo de corriente. Este estado forma el estado en frío de una bombilla convencional. También una bombilla se comporta en este estado con pocos ohmios y no se ilumina.

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Estado 2

Estado nocturno

Conforme aumenta la tensión crece la corriente a través de las resistencias R1 y R2 y con ello también la caída de tensión a través de R2. Si la caída de tensión a través de R2 alcanza la tensión de flujo del LED L más la tensión de flujo del puente de Gaetz, el LEDL comienza a iluminarse. En este estado se produce una división de corriente. Una parte de la corriente fluye a través de la resistencia R2, otra parte a través del LED L. A causa de la división de corriente la intensidad luminosa del LED L es inferior que en el caso de que toda la corriente fluyera a través del LED L. Este estado se corresponde con la disminución nocturna en el caso de una señal con bombilla conven-
cional.

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Estado 3

Estado diurno

Si sigue subiendo la tensión en los polos A y B, la base del transistor Ta se hace más negativa que el emisor. En el otro transistor Tb se hace por el contrario la base más positiva que el emisor. Este es el caso, ya que los emisores de los transistores Ta y Tb están unidos a través del puente rectificador de Graetz al cátodo del LED L y la tensión resultante es más negativa en un valor fijo, precisamente la tensión de flujo Uf(L) del LED además de las tensiones de flujo
Uf(D) de los diodos D divisores en cada caso, que el polo A. La tensión en la base de Ta o Tb se desvía por el contrario directamente de la tensión de alimentación U_{AB}. A partir de una tensión de

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el transistor Ta o Tb se bloquea y toda la corriente fluye a través del LED D. La corriente de LED se determina exclusivamente mediante R1 y el LED L se ilumina con toda su luminosidad. Este estado se corresponde con el funcionamiento diurno en el caso de una señal con bombilla convencional.

Estos tres estados muestran que la curva característica de la disposición de circuito se aproxima a la curva característica de una bombilla convencional.

Las resistencias R1 y R4 poseen un comportamiento de averías definido, con lo que pueden limitarse los efectos de los fallos de los elementos constructivos R3, R4, del conmutador S, de los diodos D y del LED L.

Con la disposición de circuito reivindicada puede aumentarse la potencia luminosa con relación a la disposición de circuito conocida, en donde se mantienen las características de elevada disponibilidad, variación de la luminosidad dependiendo de la activación, de supresión de señales parásitas así como de comportamiento de averías definido.

La invención no se limita al ejemplo de ejecución indicado anteriormente. Más bien puede pensarse en varias variantes, que utilizan las particularidades de la invención en el caso de una ejecución de un tipo fundamentalmente diferente.

Claims (1)

1. Disposición de circuito para hacer funcionar una señal luminosa, en especial una señal LED, con al menos un diodo luminoso (L), al que se han conectado una primera resistencia (R1) en serie y un control en paralelo, en donde el control presenta un circuito en serie con una segunda resistencia (R2) y un conmutador (S) y el conmutador (S) es activado por un divisor de tensión (R3/R4), que está conectado en paralelo al circuito en serie formado por el circuito de control y la primera resistencia (R1), caracterizada porque el diodo luminoso (L) está integrado en el ramal central de un puente rectificador de Graetz y porque el conmutador (S) presenta dos transistores (Ta y Tb) conectados en paralelo, de los que en cada caso están conectados en serie los diodos (Da y Db) para prefijar sentidos de corriente contrapuestos, en donde los emisores de los transistores (Ta y Tb) están unidos al cátodo del diodo luminoso (L) a través del puente rectificador de Graetz.