ES2952543T3

ES2952543T3 - Controlador de LED lineal con derivación y método de control de LED

Info

Publication number: ES2952543T3
Application number: ES19759611T
Authority: ES
Inventors: Shan Wang; Gang Wang; Liang Shi; Zhiquan Chen; Mian Dai
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: CN112740836A; US11375594B2; EP3854178A1; EP3854178B1; CN112740836B; WO2020057959A1; US20220030687A1

Abstract

Un circuito de iluminación LED tiene una pluralidad de segmentos LED conectados en serie. Se utiliza una disposición de conmutación para desviar selectivamente al menos un segmento de LED para implementar un enfoque de controlador lineal roscado. Se detecta la degradación de un componente en el circuito de iluminación LED, de modo que se implementa un primer esquema de modulación de corriente TLD cuando no se detecta dicha degradación, mientras que se implementa un segundo esquema de modulación de corriente, diferente del primer esquema de modulación de corriente, para compensar dicha degradación. . Dicha degradación conduce a un aumento en el voltaje de encendido de un segmento de LED y, en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene un umbral de voltaje más alto en el que se conmuta dicho segmento de LED. De esta manera, se puede proporcionar protección a los componentes del circuito y la salida de luz se puede mantener en el nivel deseado en caso de que se degraden los componentes, como una falla del chip LED o cambios en la resistencia de contacto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Controlador de LED lineal con derivación y método de control de LED

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a circuitos de controlador lineales con derivación para controlar una carga de iluminación de LED.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los controladores lineales con derivación (TLD) para LED son bien conocidos. A diferencia de los controladores de modo de conmutación, no contienen elementos de conmutación de alta frecuencia que deterioren el rendimiento de interferencia electromagnética (EMI) del controlador.

En una disposición apilada, los LED que se van a controlar se disponen en una cadena en serie, con segmentos de la cadena desviados selectivamente por los respectivos conmutadores de derivación. Cada segmento normalmente comprende una serie de LED individuales. Para un sistema de alta potencia con muchos LED, los segmentos se disponen, por ejemplo, como un conjunto de ramas paralelas, cada rama con múltiples LED en serie. Las operaciones de conmutación tienen como objetivo hacer coincidir la tensión de la red en diferentes puntos en el tiempo durante el período de la red con la tensión de avance del LED requerida. Al hacerlo, el TLD mantiene una alta eficiencia que es comparable a un controlador de modo de conmutación. Sin embargo, la topología tiene un circuito muy simple, de bajo coste y bajo perfil en comparación con un convertidor de modo de conmutación.

El uso de controladores lineales con derivación dentro de una plataforma de controlador a bordo (DOB) se usa cada vez más en sistemas de iluminación de alta potencia tales como luces de carretera y sistemas de alta potencia de nivel de entrada. Estos sistemas de alta potencia requieren una gran cantidad de chips de LED, de modo que cada segmento de LED normalmente tiene dos o más ramas paralelas de LED, cada rama de este tipo puede describirse como una sección de ese segmento.

Se conocen muchas topologías para TLD. Por lo general, se proporciona un rectificador en la entrada para proporcionar una entrada completamente rectificada al TLD.

La topología apilada básica utiliza una sola fuente de corriente y tiene conmutadores de derivación alrededor de los respectivos LED o grupos de LED. El control basado en la tensión de los conmutadores de derivación implica medir la tensión de entrada instantánea y controlar los conmutadores para que coincidan la tensión de entrada y las tensiones de los LED. El control basado en la corriente de los conmutadores de derivación se basa en el principio de que los conmutadores normalmente están cerrados y solo se abren cuando una corriente excede un cierto nivel preestablecido. De esta forma, la conmutación se produce en función de la corriente que circula por el conmutador.

En un sistema de alta potencia con muchos chips de LED, si un chip de LED se estropea por cualquier motivo, conduce a LED oscuros en la misma rama de la serie. Esto puede surgir debido a problemas térmicos, electricidad estática, picos de corriente, deformación del disipador de calor, condiciones ambientales húmedas, etc. Además, los chips de LED en una rama paralela pueden dañarse por el aumento de corriente que deben conducir. A su vez, no se puede utilizar todo el sistema de iluminación.

El documento US2012/0038615A1 divulga que un LED defectuoso en una topología apilada se omite o se combina con otro LED de manera que todo el circuito de iluminación funcione. Sin embargo, la salida total de lúmenes del circuito de iluminación se reducirá, ya que el LED que falla ya no funciona. Esto significa que la degradación del circuito de iluminación provoca un bajo rendimiento y la técnica anterior no recupera este rendimiento.

Por lo tanto, existen dificultades para adoptar controladores lineales con derivación para algunas aplicaciones de iluminación de LED.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

El documento WO2015195187A1 divulga que se puede usar un algoritmo de degradación por envejecimiento para compensar el efecto de envejecimiento de la depreciación del lumen de los LED.

Es un concepto de la invención adaptar el tiempo o la amplitud actual de un esquema de control de TLD en respuesta a la detección de la degradación del componente. De esta forma, se puede proporcionar una compensación para los componentes del circuito y el rendimiento del circuito de iluminación, tal como la salida de luz general, el parpadeo, la distorsión armónica total (THD) y el factor de potencia (PF) se pueden mantener en el nivel deseado en caso de que, de la degradación de los componentes, como el fallo del chip del LED o los cambios en la resistencia de contacto. Especialmente, la degradación conduce a un aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED y, en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene un umbral de tensión más alto en el que se conmuta dicho segmento de LED. De lo contrario, aparecerá una duración en blanco y empeorará el THD/parpadeo.

La invención se define mediante las reivindicaciones independientes.

Según ejemplos de acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un circuito de iluminación LED, que comprende:

una entrada adaptada para recibir una tensión de entrada variable en el tiempo;

una pluralidad de segmentos de LED conectados en serie y a la entrada;

una disposición de conmutación adaptada para desviar selectivamente al menos un segmento de LED de la pluralidad de segmentos de LED en una pluralidad de períodos de tiempo de manera que en cada período de tiempo, la tensión directa de un resto de la pluralidad de segmentos de LED coincida con una amplitud instantánea de la tensión de entrada; y

un controlador adaptado para configurar un esquema de modulación de corriente del circuito de iluminación de LED, en el que dicho esquema de modulación de corriente está adaptado para determinar tanto

• cuando la disposición de conmutación debe actuar para omitir al menos un segmento de LED en cada período de tiempo, y

• la amplitud de la corriente que fluye a través del resto de la pluralidad de segmentos de LED en cada período de tiempo;

en el que el controlador está adaptado para:

detectar una degradación de un componente en el circuito de iluminación de LED mediante la detección de un aumento de tensión directo;

implementar un primer esquema de modulación de corriente cuando no se detecte dicha degradación; y en respuesta a la detección de dicha degradación, implementar un segundo esquema de modulación de corriente, en el que dicho segundo esquema de modulación de corriente está adaptado para ser diferente del primer esquema de modulación de corriente para compensar un bajo rendimiento del circuito de iluminación general causado por dicha degradación;

en el que dicha degradación conduce a un aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED, y en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene un umbral de tensión más alto en el que un conmutador correspondiente en la disposición de conmutadores está adaptado para cambiar para omitir o no dicho segmento de LED.

La tensión de encendido aumentado causado por la degradación puede dar como resultado períodos en los que el LED no conduce, dando una discontinuidad de corriente, si todavía se usa el esquema de modulación de corriente original. Por ejemplo, la degradación de una conexión hace que un segmento de LED se encienda cuando la entrada alcanza los 130 V; sin embargo, el esquema de modulación de corriente original sigue operando este segmento (apagando un conmutador de derivación de este segmento de LED) después de 120 V. Entonces no habrá corriente entre 120 V y 130 V, ya que este segmento de LED no conduce. Esto no es bueno en términos de THD y parpadeo. La corrección en el segundo esquema de modulación de corriente aumenta el umbral de tensión de 120 V a 130 V y permite mantener una continuidad de corriente a través del circuito de iluminación. Debe tenerse en cuenta que, entre 120 V y 130 V, el segmento de LED anterior todavía funciona, por lo que la corriente es continua.

Dicha degradación comprende una degradación de una conexión eléctrica o el envejecimiento del chip de LED. La degradación de una conexión eléctrica puede comprender una degradación de la conexión entre un chip de LED y una almohadilla en el segmento de LED, lo que conduce a una mayor impedancia del segmento de LED. El segundo esquema de modulación de corriente se adapta entonces para compensar una discontinuidad de corriente como el bajo rendimiento en el primer esquema de modulación de corriente en caso de dicho aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED.

La degradación se puede detectar monitorizando la tensión directa de los segmentos de LED. Alternativamente, se puede deducir detectando la discontinuidad de la corriente o detectando una caída de tensión en el circuito de fuente de corriente lineal.

Este circuito altera el esquema de modulación de corriente, por lo que se entiende la corriente suministrada a los segmentos de LED en combinación con la temporización de funcionamiento de la disposición de conmutación, para compensar la degradación de un componente. Según la naturaleza de la degradación, puede, por ejemplo, provocar una caída de potencia o un pico de corriente cuando todavía se utiliza la modulación de corriente original. El primer esquema de modulación de corriente es, por ejemplo, un esquema normal o predeterminado que se utiliza durante el funcionamiento normal del sistema, para hacer coincidir el tiempo de funcionamiento de los diferentes segmentos de LED (y, por lo tanto, la tensión directa general en cualquier momento particular) con el entrada variable en el tiempo.

El segundo esquema de modulación de corriente se puede considerar como un esquema de compensación, que se utiliza cuando ocurre una degradación del circuito, e invierte o suprime el efecto de la degradación en el rendimiento del circuito, tal como la salida de luz, parpadeo, THD o PF del circuito. circuito de iluminación general.

Cada segmento de LED puede comprender una pluralidad de ramas paralelas, comprendiendo cada rama paralela una pluralidad de LED en serie. Por lo tanto, el circuito puede tener muchos chips de LED (decenas o incluso cientos, por ejemplo, entre 50 y 500 chips de LED) y la realización permite así el uso de un sistema de TLD dentro de un sistema de iluminación de LED de alta potencia.

En un primer ejemplo no según la invención, la degradación comprende el fallo de uno o más LED en un segmento de LED fallado, y dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene una amplitud de corriente mayor para la corriente que fluye a través de los otros segmentos de LED que dicho primer esquema de modulación de corriente, para compensar una disminución en la salida de luz del segmento de ^lE^dfallado.

Por lo tanto, un chip de LED defectuoso (que crea un circuito abierto) impedirá la salida de luz de una conexión en serie de LED. Por lo tanto, la salida de luz general se reducirá (aunque fluirá una corriente mayor en otras ramas paralelas). Este aumento de corriente aún necesita ser limitado por la corriente de reducción del LED, por lo que la salida de luz general no se restaura de esta manera al nivel original. Para compensar esta salida de luz reducida, el nivel de corriente general para otros segmentos de LED (equivalentemente, combinaciones que involucran otros segmentos de LED) se incrementa de manera que los otros segmentos, cuando se activan, emiten más luz que cuando están en el esquema de modulación de corriente original, y la salida de luz adicional contrarresta la pérdida de luz del chip de LED defectuoso.

En un enfoque, no según la invención, el segundo esquema de modulación de corriente, por ejemplo, tiene una duración de conducción más pequeña para el segmento de LED que falla que dicho primer esquema de modulación de corriente y la misma duración de conducción para los otros segmentos de LED. La duración de conducción reducida para el segmento de LED que falla se usa para proteger las ramas paralelas que no fallan de ese segmento, que experimentarán un aumento de corriente debido al circuito abierto creado en la rama de LED que falla.

En otro enfoque, no según la invención, el segundo esquema de modulación de corriente tiene una duración de conducción más pequeña para el segmento de LED que falla y una duración de conducción más pequeña para uno o más de los otros segmentos de LED que dicho primer esquema de modulación de corriente, y la misma duración de conducción para los segmentos de LED restantes. Por lo tanto, la duración de la conducción puede alterarse para segmentos además del segmento fallido.

Para detectar cuando hay un LED que falla, se puede proporcionar un circuito de monitoreo para detectar que una sección de LED ha fallado (donde una "sección" puede ser, por ejemplo, una rama paralela en las al menos dos ramas de un segmento de LED), que comprende:

una disposición de diodos en serie con la sección de LED;

un optoacoplador accionado por la tensión a través de la disposición de diodos;

un circuito de salida a la salida del optoacoplador para generar una salida que representa una corriente media a través de la sección de LED.

El circuito de salida, por ejemplo, comprende un filtro de paso bajo. Por lo tanto, se genera una señal de salida relativamente constante, que cambia cuando una corriente de LED periódica (periódica debido al control de conmutación del TLD) se detiene y se convierte en cero (debido a un chip de LED defectuoso). Debe tenerse en cuenta que existen otras implementaciones conocidas para detectar un fallo de un LED.

En un segundo ejemplo, el circuito de iluminación puede comprender además un condensador de amortiguación en paralelo con cada segmento de LED, y en el que dicha degradación comprende o comprende además una disminución en la capacitancia de al menos un condensador de amortiguación, en el que en comparación con dicha primera corriente esquema de modulación, dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene una menor duración de excitación del segmento de LED asociado y/o una corriente más baja, y una duración más larga y/o una corriente más alta para los segmentos de LED restantes.

El segundo esquema de modulación de corriente se adapta entonces preferiblemente para compensar un parpadeo como el bajo rendimiento en el primer esquema de modulación de corriente en caso de dicha disminución en la capacitancia de al menos un condensador de compensación.

La degradación del condensador puede tener el efecto de cambiar los tiempos de conmutación que resultan del mecanismo de control de TLD prevaleciente. Estos cambios, por ejemplo, hacen que el segmento de LED se encienda y apague antes y/o se apague más tarde. Esto se puede detectar monitorizando las señales de conmutación en el circuito de iluminación. La acción correctiva es entonces ajustar los tiempos de conmutación de nuevo a las duraciones deseadas. Otro inconveniente de la degradación del condensador es que no puede suavizar la corriente del LED como lo hacía antes, por lo que se produce una mayor ondulación o parpadeo en este segmento. Una solución es reducir la duración de la activación o la corriente en este segmento para causar menos parpadeo, mientras se aumenta la duración de la activación o la corriente en otros segmentos para mantener la misma salida de luz general.

Puede desearse un nivel de excitación de corriente aumentado para compensar la menor duración de la conducción. Para un segmento con una rama fallada, esto puede resultar en corrientes demasiado altas a través de las ramas que no fallan. El conmutador de derivación de ese segmento se puede usar para desviar una parte del aumento de corriente para evitar que la rama del segmento que no falló se dañe o se sobrecaliente. Por lo tanto, la disposición de conmutación se puede adaptar aún más para desviar una corriente del segmento de LED con la degradación cuando el segmento de LED con la degradación y los segmentos de LED restantes están en conexión en serie y se inyecta una corriente más alta a los segmentos de LED restantes a través de la conexión en serie.

El esquema de modulación de corriente y el segundo esquema de modulación de corriente entregan preferiblemente la misma salida de luz promedio. Por lo tanto, el efecto de la degradación se compensa de manera que la salida de luz permanece igual.

El circuito de iluminación puede comprender además un puente rectificador de diodos para convertir una entrada de CA variable en el tiempo en una entrada de CC variable en el tiempo. Así, el sistema de iluminación puede ser un sistema de conductor a bordo (DOB).

La invención también proporciona un método para operar un circuito de iluminación LED, que comprende:

recibir una tensión de entrada variable en el tiempo y suministrar la entrada variable en el tiempo a una pluralidad de segmentos de LED conectados en serie;

durante la tensión de entrada variable en el tiempo, desviar selectivamente al menos un segmento de LED de la pluralidad de segmentos de LED en una pluralidad de períodos de tiempo de manera que en cada período de tiempo, la tensión directa del resto de la pluralidad de segmentos de LED coincida con un instante amplitud de la tensión de entrada; y

configurar un esquema de modulación de corriente del circuito de iluminación de LED, en donde dicho esquema de modulación de corriente determina tanto

• cuándo omitir al menos un segmento de LED en cada período de tiempo, y

• la amplitud de la corriente que fluye a través del resto de la pluralidad de segmentos de LED en cada período de tiempo,

en el que el método comprende, además:

detectar una degradación de un componente en el circuito de iluminación de LED mediante la detección de un aumento de tensión directa;

implementar un primer esquema de modulación de corriente cuando no se detecta dicha degradación; y en respuesta a la detección de dicha degradación, implementar un segundo esquema de modulación de corriente, diferente del primer esquema de modulación de corriente, en donde dicho segundo esquema de modulación de corriente está adaptado para compensar un bajo rendimiento del circuito de iluminación general causado por dicha degradación con respecto al primer esquema de modulación de corriente;

en el que dicha degradación conduce a un aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED, y en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene un umbral de tensión más alto en el que un conmutador correspondiente en la disposición de conmutadores está adaptado para cambiar para omitir o no dicho LED.

Como se explicó anteriormente, la degradación puede comprender una degradación de una conexión eléctrica o el envejecimiento del chip de LED que conduce al aumento de la tensión de encendido de un segmento de LED, donde dicha degradación de la conexión eléctrica comprende una degradación de la conexión entre un chip de LED y una almohadilla en el segmento de LED, lo que lleva a una mayor impedancia del segmento de LED.

El esquema de modulación de corriente y el segundo esquema de modulación de corriente entregan preferiblemente la misma salida de luz promedio.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes y se aclararán con referencia a los modos de realización descritos a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

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

La figura 1 muestra una primera arquitectura conocida de controlador lineal con derivación (TLD);

La figura 2 muestra una arquitectura de TLD para sistemas de iluminación de alta potencia, con más detalle; La figura 3 muestra un circuito de monitorización;

Las figuras 4 y 5 muestran diagramas de temporización para explicar el funcionamiento del circuito de monitorización;

La figura 6 es un diagrama de temporización para mostrar el funcionamiento normal del circuito de la figura 2; La figura 7 muestra una primera forma de modificar el funcionamiento del circuito de la figura 2 para compensar una sección de LED fallida;

La figura 8 muestra una segunda forma de modificar el funcionamiento del circuito de la figura 2 para compensar una sección de LED fallida;

La figura 9 muestra un circuito de TLD simplificado para explicar otros problemas de degradación;

La figura 10 es un diagrama de temporización para mostrar el funcionamiento normal del circuito de la figura 9; La figura 11 es un diagrama de temporización para mostrar cómo se cambia el funcionamiento del circuito de la figura 9 por una reducción de capacitancia;

La figura 12 muestra una forma de modificar el funcionamiento del circuito de la figura 9 para compensar la reducción de capacitancia;

Las figuras 13 y 14 muestran diagramas de temporización para explicar el efecto de un cambio en la tensión directa de una sección de LED; y

La figura 15 muestra una forma de modificar el funcionamiento del circuito de la figura 9 para compensar el cambio de tensión directa.

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 alcance 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 circuito de iluminación de LED que tiene una pluralidad de segmentos de LED conectados en serie. Se utiliza una disposición de conmutación para omitir selectivamente al menos un segmento de LED para implementar un enfoque de controlador lineal con derivación. Se detecta la degradación de un componente en el circuito de iluminación de LED, de modo que se implementa un primer esquema de modulación de corriente de TLD cuando no se detecta dicha degradación, mientras que se implementa un segundo esquema de modulación de corriente, diferente del primer esquema de modulación de corriente, para compensar el bajo rendimiento del circuito de iluminación de LED debido a dicha degradante utilizado con el primer esquema de modulación de corriente. De esta forma, se puede brindar protección a los componentes del circuito y la salida de luz se puede mantener en el nivel deseado en caso de degradación del componente, como falla del chip de LED o cambios en la resistencia de contacto.

La figura 1 muestra la topología apilada básica. Recibe como entrada una señal de red rectificada de onda completa. El rectificador no se muestra, pero generalmente comprende un circuito de puente de diodos. Una única fuente de corriente 10 extrae corriente a través de la cadena de LED, que tiene los segmentos D1, D2, D3, D4. Cada segmento comprende uno o más LED en serie y posiblemente también resistencias.

El número de LED en cada segmento puede ser igual o diferente al de los otros segmentos, y cada uno puede ser una colección de LED del mismo color (siendo diferentes segmentos de diferentes colores). Alternativamente, todos los LED pueden ser del mismo color, o los segmentos pueden tener LED de diferentes colores.

En este ejemplo, el segundo segmento D2 al último segmento D4 tienen cada uno un conmutador de derivación paralelo respectivo S1, S2, S3. El primer segmento D1 siempre está conectado. Los conmutadores se operan para hacer coincidir la tensión a través de la cadena de LED (es decir, aquellos segmentos que no están en derivación) con la tensión de la red en un momento particular durante cada semiperíodo rectificado del ciclo de tensión de la red. La fuente de corriente 10 suministra a los LED la corriente requerida (preferiblemente una onda sinusoidal para una distorsión armónica total baja) correspondiente a la potencia que debe suministrarse a los LED.

La diferencia entre la tensión de red rectificada instantánea y la tensión del LED de los segmentos conectados se reduce a través de la fuente de corriente 10. De esta forma, la energía se disipa a través de la fuente de corriente 10 y se define como el producto de la tensión y la corriente a través de la fuente de corriente 10.

Un enfoque para controlar los conmutadores S1 a S3 es proporcionar un control basado en tensión de los conmutadores utilizando un controlador 12. La tensión de entrada instantánea es medida por el controlador 12 y los conmutadores son conmutados para igualar la tensión de entrada y las tensiones de segmento de LED sumadas. Al hacerlo, se minimizan las pérdidas en la fuente de corriente lineal 10. Un enfoque alternativo para controlar los conmutadores S1 a S3 es utilizar un control basado en la corriente. Los conmutadores de derivación normalmente están cerrados y se abren cuando una corriente excede un cierto nivel preestablecido. De esta manera, no se requiere información de tensión y la conmutación se produce en función de la corriente que fluye a través del conmutador.

La figura 2 muestra un ejemplo de un controlador lineal con derivación para una aplicación de iluminación vial, basado en una solución de controlador a bordo (en la que se suministra alimentación de CA a la placa que lleva los chips de LED).

El controlador comprende un puente rectificador 20 que convierte una entrada de CA en CC. La señal de CC se usa para generar un suministro para un controlador 22. En la figura 2, la disposición de iluminación comprende un conjunto de segmentos de iluminación D1 a D4. Cada segmento de iluminación comprende múltiples ramas paralelas de LED (donde las líneas discontinuas en D3 y D4 representan LED que no se muestran mediante símbolos de diodo), y cada rama tiene un conjunto de LED en serie. Cada segmento de iluminación en este ejemplo tiene un conmutador de derivación en paralelo, S1 a S4, así como un condensador de almacenamiento en paralelo C1 a C4. Por lo tanto, en este ejemplo, es posible omitir todos los segmentos de iluminación. Cada segmento de iluminación también incluye un diodo en serie d1 a d4 para bloquear la corriente de descarga del condensador de almacenamiento en paralelo a través del conmutador de derivación. Los conmutadores se implementan como transistores de efecto de campo y el controlador 22 proporciona sus señales de puerta.

La fuente de corriente 10 está implementada por un circuito de transistor, nuevamente controlado por el controlador 22. Este ejemplo muestra dos transistores de bajo coste para implementar el circuito fuente de corriente y comparten la gran corriente.

La invención implica monitorear la degradación de un componente en el circuito de iluminación. Un primer ejemplo es seguir monitorizando un LED fallado (es decir, un chip de LED fallado) y para este propósito se proporciona un circuito para monitorizar un fallo de LED en una rama en serie de LED.

La figura 3 muestra un ejemplo del circuito de control 30 aplicado a una rama (es decir, una sección) de uno de los segmentos de iluminación. Este circuito de bajo coste puede aplicarse a cada ramal de cada segmento de iluminación.

El circuito de monitorización comprende dos diodos 32 en serie con la disposición en serie de los LED monitorizados. Puede haber un diodo o más de dos diodos. El propósito es crear una caída de tensión que sea suficiente para accionar un optoacoplador 34. El optoacoplador consume una pequeña corriente, limitada por el valor de una resistencia 36, y cuando se activa, el optoacoplador enciende un transistor de salida 38.

El lado de salida del optoacoplador tiene un nodo de salida B que se eleva a una tensión de bus VCC a través de una resistencia 39 cuando el transistor de salida 38 se apaga, o bien se pone a tierra por el transistor de salida 38 cuando está encendido. Hay un filtro RC 40 conectado al nodo de salida B, con una salida del filtro RC en el nodo C.

El optoacoplador se enciende cuando la cadena de LED está funcionando correctamente, ya que se extrae una corriente a través de los diodos 32, lo que permite que el optoacoplador funcione.

La figura 4 muestra como panel superior la tensión en el nodo B a lo largo del tiempo. El optoacoplador se enciende cíclicamente en función de la operación de conmutación normal del controlador lineal con derivación. El optoacoplador se enciende cuando se enciende esa cadena de LED en particular, es decir, cuando se apaga el conmutador de derivación. El efecto del filtro RC es que la tensión en el nodo C es casi constante, como se muestra en el panel inferior. La constante de tiempo RC es, por lo tanto, mucho más larga que el período de conmutación del controlador lineal con derivación.

El período de conmutación de un segmento está, por ejemplo, en el intervalo de 1 ms -2 ms para un TLD con tres segmentos. La constante de tiempo RC puede ser, por ejemplo, superior a 10 ms. Cuantos más segmentos, más corto será el período de conmutación.

La figura 5 muestra la tensión en los nodos B y C cuando falla un LED en la cadena en serie, de modo que se crea un circuito abierto. Los nodos B y C se cargan a la tensión de alimentación VCC.

La figura 6 muestra la operación del circuito de la figura 2.

El panel superior muestra un semiciclo de la entrada de CA de la red que es rectificado por el rectificador.

Los paneles segundo a quinto muestran las corrientes I1 a I4 que fluyen a través de los segmentos de iluminación primero a cuarto D1 a D4. Cuando fluye corriente, indica que el conmutador de derivación está apagado, y cuando no fluye corriente, indica que el conmutador de derivación está encendido. Por lo tanto, estos paneles también muestran el tiempo de operación de los conmutadores de derivación. Son los niveles de tensión de la entrada de CA los que activan la conmutación de los conmutadores de derivación.

El tiempo sigue una secuencia binaria. Inicialmente, todos los conmutadores de derivación están activados. La tensión cae a través de la fuente de corriente. Las líneas verticales muestran los instantes de tiempo en los que tienen lugar los eventos de conmutación. Estos instantes de temporización corresponden a un conjunto particular de niveles de tensión de la tensión de CA.

Tan pronto como la tensión de entrada es suficiente para alcanzar la tensión de cadena directa del cuarto segmento de iluminación D4, en el momento t1, el conmutador de derivación S4 se apaga para que la corriente fluya solo a través del segmento de iluminación D4.

El tercer segmento de iluminación D3 tiene una tensión directa mayor que el cuarto segmento de iluminación D4. Tan pronto como la tensión de entrada sea suficiente para alcanzar el tensión directo de la cadena del tercer segmento de iluminación D3, en el momento t2, el conmutador de derivación S4 se enciende y el conmutador de derivación S3 se apaga, de modo que la corriente fluya solo a través del segmento de iluminación D3.

Tan pronto como la tensión de entrada sea suficiente para alcanzar la tensión directa de la cadena del tercer y cuarto segmentos de iluminación D3 y D4 en serie, en el tiempo t3, el conmutador de derivación S4 se apaga, de modo que la corriente fluya a través de los segmentos de iluminación D3 y D4.

El segmento de iluminación D2 tiene una tensión directa mayor que la combinación de los segmentos de iluminación D3 y D4. Tan pronto como el tensión de entrada sea suficiente para alcanzar el tensión directo de la cadena del segundo segmento de iluminación D2, en el tiempo t4, los conmutadores de derivación S3 y S4 se encienden y el conmutador de derivación S2 se apaga, de modo que la corriente fluya solo a través del segmento de iluminación D2. Los segmentos de iluminación D3 y D4 se encienden nuevamente en secuencia. El segmento de iluminación D4 se agrega en el momento t5, el segmento de iluminación D3 se agrega en el momento t6 con el segmento de iluminación D4 anulado, y los segmentos de iluminación D3 y D4 se agregan ambos en el momento t7.

El segmento de iluminación D1 tiene una tensión directa mayor que los segmentos de iluminación D2 a D4 en combinación. Tan pronto como la tensión de entrada sea suficiente para alcanzar la tensión directa de la cadena del primer segmento de iluminación D1, en el tiempo t8, los conmutadores de derivación S2 a S4 se encienden y el conmutador de derivación S1 se apaga, de modo que la corriente fluya solo a través del segmento de iluminación D1.

La amplitud de la corriente es controlada por el circuito de fuente de corriente 10. En este caso, la corriente es generalmente constante. En otras realizaciones, la corriente también se puede aumentar a medida que aumenta la tensión, de manera que se pueden mejorar el THD y el factor de potencia.

La secuencia binaria sigue hasta el momento t15 cuando todos los segmentos de iluminación están encendidos.

Si todas las tensiones se suman en cada instante de tiempo, la forma corresponde a una aproximación escalonada a la forma de la entrada de tensión de CA. Por lo tanto, los segmentos de iluminación se conmutan de tal manera que la tensión de cadena combinada sigue la tensión de entrada rectificada.

Los segmentos de iluminación se apagan de forma simétrica con los instantes de temporización t16 a t30.

Se puede ver que los segmentos de iluminación están dispuestos con diferentes tensiones directos, en particular, siguiendo una secuencia binaria (1:2:4:8 en este ejemplo).

El circuito de monitorización se usa para detectar una cadena de LED fallida (que puede ser, por ejemplo, una sección, por ejemplo, una de las ramas paralelas) de uno de los segmentos, y el controlador 22 usa esta información para ajustar las secuencias de tiempo de la conmutadores de derivación, así como la corriente establecida por el circuito de fuente de corriente. El objetivo es proteger los LED en otros segmentos de la serie que no fallan y/o garantizar que se logre la misma intensidad de luz de salida, para que no haya cambios en la experiencia del usuario.

Por ejemplo, si hay un fallo del chip de LED en un segmento, el circuito de monitoreo permite que el controlador controle la corriente total (a lo largo del tiempo) proporcionada a ese segmento (mediante el control del conmutador de derivación). Al mismo tiempo, la corriente a los otros segmentos de iluminación se puede ajustar, por ejemplo, aumentando la corriente promedio, para aumentar la salida total de lúmenes y, por lo tanto, cancelar la influencia de lúmenes causada por el fallo del chip de LED.

La corriente se puede aumentar para los chips de LED en funcionamiento siempre que el valor de corriente aumentado permanezca por debajo de la corriente de LED nominal.

La figura 7 muestra un primer método para ajustar el control de los conmutadores de derivación en respuesta a un fallo detectada en una de las ramas paralelas del tercer segmento de iluminación D3. Las líneas discontinuas muestran las formas de onda de la figura 6.

Como se muestra, el nivel actual aumenta, como lo muestra el aumento desde la línea discontinua igual a la de la figura 6 hasta la línea continua, a través de todos los segmentos de iluminación, ya que esto corresponde a la configuración actual del controlador. La temporización de la conmutación del tercer conmutador de derivación S3 se modifica de manera que el tercer segmento de iluminación se enciende durante una duración total reducida, como se ve en la forma de onda actual I3. Esto se logra acortando la duración del período de encendido más largo durante el pico de la entrada rectificada. Los tiempos de encendido para todos los demás segmentos de iluminación permanecen sin cambios. Debe tenerse en cuenta que esta realización solo reduce la duración del último encendido del tercer segmento de iluminación D3. En una realización alternativa, también se puede reducir cualquiera de las duraciones de encendido del tercer segmento de iluminación D3 o una combinación de ellas, como t2 a t4, t6 a t8, t10 a t12 (y los tiempos correspondientes durante la segunda mitad del ciclo).

De esta forma, la corriente media a través del tercer segmento de iluminación se reduce (porque la reducción de tiempo es más significativa que el aumento de corriente) mientras que la corriente media a través de todos los demás segmentos de iluminación aumenta. El resultado general puede diseñarse de manera que no haya cambios en la salida de lúmenes, teniendo en cuenta los LED del tercer segmento que no funcionan. Por ejemplo, el valor de corriente promedio general puede permanecer igual, así como la salida total de lúmenes a lo largo del tiempo. Si el aumento de corriente es aceptable para el resto de las ramas de LED del segmento de LED en cuestión que no han fallado, pueden compartirlo. Esto puede suceder si hay tres, cuatro o más ramas de LED en un segmento de LED. Por ejemplo, esto puede ocurrir si hay cuatro ramas en total, una rama falla y las tres restantes bien pueden aceptar un aumento de corriente de más de 1/3. Sin embargo, si solo hay dos ramas en total, cuando una rama falla, la restante no puede aceptar un aumento de más del 100 %.

En este caso, el conmutador de derivación puede funcionar en modo lineal para derivar una parte de la corriente total. De esta manera, la disposición de conmutación se adapta aún más para desviar una corriente del segmento de LED con degradación cuando el segmento de LED con degradación y los segmentos de LED restantes están conectados en serie y se inyecta una corriente más alta a los segmentos de LED restantes a través de la conexión en serie.

La figura 8 muestra un segundo método para ajustar el control de los conmutadores de derivación en respuesta a una falla detectada en una de las ramas paralelas del tercer segmento de iluminación D3. Las líneas discontinuas muestran nuevamente las formas de onda de la figura 6.

Como se muestra, el nivel de corriente aumenta a través de todos los segmentos de iluminación, ya que esto corresponde a la configuración actual del controlador y el circuito fuente de corriente 10. La temporización de la conmutación del tercer conmutador de derivación S3 se altera de manera que el tercer segmento de iluminación se enciende durante una duración total reducida. Nuevamente, esto se logra acortando la duración del período de encendido más largo durante el pico de la entrada rectificada.

Además, la temporización de la conmutación del cuarto conmutador de derivación S4 se altera de manera que el cuarto segmento de iluminación se enciende durante una duración total reducida. Nuevamente, esto se logra acortando la duración del período de encendido más largo durante el pico de la entrada rectificada. Esto puede ser deseable, dependiendo de la cantidad en la que se incremente el nivel de corriente. El objetivo es que el valor de corriente promedio general permanezca igual, así como la salida total de lúmenes a lo largo del tiempo. Al reducir el tiempo de duración de dos de los segmentos de iluminación, es posible que sea necesario aumentar el nivel de corriente más que en el método de la figura 7.

Puede verse que la invención amplía el posible uso de soluciones de controlador lineal con derivación binarias, por ejemplo, a sistemas de alta potencia tales como sistemas de iluminación de carreteras. Se puede utilizar para alargar la vida útil de la lámpara.

La descripción anterior se refiere a la detección de un chip de LED defectuoso en una cadena de LED. Sin embargo, la monitorización puede utilizarse para otros fines.

Por ejemplo, con el tiempo, la capacitancia de los condensadores de almacenamiento C1 a C4 puede cambiar, en particular, reducirse. Esto suele suceder si los condensadores son condensadores electrolíticos. Además, a veces una mala soldadura da como resultado que el condensador se desconecte del circuito y esto también se considera que corresponde a una reducción de la capacitancia en esta solicitud de patente. Esto conduce a una corriente de ondulación de LED más alta, de modo que la corriente máxima de LED puede exceder la especificación de corriente. La tensión del LED (que se controla para establecer los instantes de sincronización) y la tensión de fuente de drenaje de los transistores de fuente de corriente 10 se pueden usar para indicar la variación de capacitancia. Por ejemplo, la tensión del LED o la tensión de la fuente de drenaje que varía más rápido que el diseño original (especificación de fábrica) puede indicar que la amortiguación del condensador se reduce o falla debido a la capacitancia reducida. La velocidad a la que se producen los cambios actuales también puede indicar esto. De esta forma, se puede detectar el estado de los condensadores. Si el valor del condensador se reduce por debajo de un nivel de umbral, se puede activar la actividad de atenuación en ese segmento de LED para asegurarse de que la corriente máxima del LED no exceda un límite, y se puede aumentar la corriente a otro segmento de LED, minimizando así la caída de luz resultante debido a atenuación en ese segmento de LED. La figura 9 muestra una versión simplificada de la figura 2 para explicar esta función.

La fuente de corriente se muestra como un MOSFET M5, y se utiliza una resistencia de detección de corriente R1 para la detección de corriente y, por lo tanto, el control de retroalimentación del nivel de corriente del controlador.

La figura 9 se usa para realizar una simulación basada en un cambio en la capacitancia C1 a un valor más pequeño. Se registra la tensión a través de D1, la conmutación de S1 y la tensión de fuente de la fuente de corriente MOSFET M5.

Un valor de capacitancia más pequeño da como resultado un tensión de ondulación más grande en D1. Esta ondulación más grande conduce a una gran variación de tensión en D1 (cuando S1 está apagado) y la tensión de fuente del MOSFET M5 actual, Vfuente.

La relación entre ellos se describe como sigue:

Vfuente = Vrect - VD1 - VD2 - VD3 - VD4;

VSIoff = VD1 0,7

(donde 0,7 es la tensión directa de d1);

La figura 10 muestra formas de onda para explicar el funcionamiento del circuito.

El gráfico 100 es la tensión rectificada. El gráfico 102 con la amplitud más alta es el momento del encendido de la cadena D1 (es decir, el apagado del conmutador de derivación), el gráfico 104 con la segunda amplitud más alta es el momento del encendido de la cadena D2, el gráfico 106 con un la amplitud más baja es la temporización del encendido de la cadena D3, y el gráfico 108 con una amplitud más baja es la temporización del encendido de la cadena D4. Cero significa apagar el segmento, valor distinto de cero significa encender el segmento. Se puede ver la misma secuencia binaria que se explicó anteriormente.

El panel inferior 110 es la fuente de tensión de la fuente de corriente MOSFET M5.

La figura 11 muestra el efecto de una reducción en la capacitancia C1.

El panel superior muestra la tensión de cadena de la cadena de LED D 1. El gráfico 111 es para la capacitancia original y el gráfico 112 es para la capacitancia reducida.

El segundo panel es la tensión rectificada 100.

El tercer panel muestra un diagrama 102 de la temporización del encendido de la cadena D 1 (en particular, muestra la tensión de la fuente de drenaje del conmutador S1).

El cuarto panel muestra la tensión de la fuente como gráfico 110 del MOSFET M5.

La figura 11 también muestra porciones ampliadas de los gráficos 102 y 110 en el tiempo de encendido y apagado del conmutador S1. Las flechas muestran cómo las formas de onda cambian del valor de capacitancia anterior al nuevo valor de capacitancia más bajo.

Estos gráficos muestran que cuando el condensador experimenta una reducción en la capacitancia (por ejemplo, C1 disminuye de 68 uF a 47 uF), la tensión de cadena mínima de D1 disminuye en el flanco ascendente de la señal del conmutador S1 (como puede verse en el gráfico 112), y la tensión máxima aumenta en el borde de fallo de S1 debido a una mayor corriente de ondulación. Los tiempos de encendido y apagado del conmutador S1 también se adelantan. Esto se puede detectar usando la tensión rectificada como referencia.

La figura 12 se utiliza para mostrar cómo se lleva a cabo la compensación cuando se ha detectado la reducción de la capacitancia.

El panel superior muestra la tensión rectificada como gráfico 100. El segundo panel corresponde al segundo panel de la figura 10 y muestra la temporización del control de los conmutadores antes de la reducción de capacitancia. El panel inferior muestra la forma en que se adapta la temporización del control de los conmutadores en respuesta a la detección de una reducción de capacitancia en el condensador C1.

El gráfico 102 se ajusta retrasando la hora de encendido y adelantando la hora de apagado. Esto reduce la corriente total a través de D1. La corriente promedio se incrementa opcionalmente a través de los otros segmentos de iluminación para compensar la reducción de corriente en D1 y mantener igual la salida total de lúmenes, aumentando sus tiempos de encendido y aumentando sus corrientes (no se muestra en el diagrama de tiempo). Durante la desconexión del conmutador S1, el condensador C1 se carga con la red eléctrica y, mientras tanto, D1 se alimenta con la red eléctrica. Durante este período, la corriente del LED aumenta. Además, la energía almacenada en C1 se usará para alimentar D1 cuando S1 se encienda más tarde.

En particular, se cumple la siguiente ecuación:

I1off es la corriente promedio que sigue a C1 y D1 durante el tiempo que S1 está apagado.

Iled1 es la corriente de LED promedio para el segmento de iluminación D1.

Toff es el tiempo de apagado del conmutador S1, es decir, el tiempo durante el cual D 1 está conduciendo. T es la mitad del ciclo de suministro de energía.

Esto da:

Para reducir la corriente máxima de D1 para eliminar el efecto secundario de la reducción de la capacitancia de C1, el período de tiempo Toff para el condensador C1 debe acortarse. Mientras tanto, para contrarrestar la caída del lumen en D1, las duraciones de D2 a D4 deben aumentarse extendiendo Toff2 a Toff4.

Los ejemplos anteriores se refieren a valores de capacitancia reducidos. Otro problema es que, durante la fabricación, por ejemplo, como resultado de una soldadura deficiente, la resistencia entre el pasador del LED y la placa de circuito impreso puede ser mayor de lo deseado. Con el tiempo, la oxidación de las almohadillas de soldadura también puede aumentar la resistencia de la conexión. El resultado de estas mayores resistencias de conexión es que un segmento de LED que involucra esta conexión necesita una tensión más alta para accionarse y, por lo tanto, hacer que conduzca. Alternativamente, el chip de LED puede envejecer con el tiempo y su tensión directo puede aumentar (sin embargo, su lumen/corriente no cambia). Es posible que se detecten niveles anormales de tensión directo de las cadenas de LED. Las sobretensiones de rayos también pueden provocar daños con este efecto (que es un problema para los sistemas exteriores, como el alumbrado público). Si el esquema de modulación de corriente no cambia, puede haber una región en blanco en la que la tensión de entrada no es suficiente para encender este segmento y no fluye corriente. Esta situación se puede detectar en base a la variación en la tensión directa. Como la tensión rectificada permanece sin cambios, cuando aumenta la tensión directa, la tensión Vfuente cae de manera correspondiente (porque Vfuente = Vrect-VD1-VD2-VD3-VD4).

Si la caída en Vfuente no cubre el aumento en la tensión directa, habrá una caída/pico visible en la corriente de entrada. Esto da como resultado una reducción en el factor de potencia y la distorsión armónica total. Si la tensión directa sube a un cierto umbral, el efecto sobre la corriente de entrada será muy grande y reducirá la potencia de entrada y salida. Por ejemplo, si un segmento tiene un aumento de tensión de 160 V a 180 V, puede haber una caída correspondiente en la tensión de la fuente de corriente de 31 V a 13 V. Este cambio de tensión puede detectarse como una indicación de mala soldadura o fin de vida útil del LED.

Las figuras 13 y 14 muestran el efecto de un aumento en el tensión directo sobre la presencia de picos de corriente. La tensión de control para el conmutador S1 se muestra como gráfico 102, la tensión de LED se muestra como gráfico 132 y la tensión de fuente en la fuente de corriente se muestra como gráfico 134. Se pueden ver picos de corriente en el área 136. En la figura 13, la tensión directa del segmento es de 159 V y se incrementa a 171 V en la figura 14. Hay picos/caídas de corriente más grandes que indican la falta de conducción del segmento de LED. Los picos de corriente aumentan de tamaño y causan problemas de EMI y THD.

La tensión de la fuente viene dada por:

Para el segmento de iluminación D1, durante el tiempo en que S1 está apagado, la respuesta de tensión de Vfuente disminuye a medida que aumenta la tensión directa de D1. Por ejemplo, cuando la tensión directa aumenta de 159 a 171 V, los picos en el aumento de corriente son perjudiciales para EMI y THD. La razón es que durante la conmutación puede surgir la siguiente situación:

La corriente no puede fluir al LED cuando se cumple esta condición, por lo que habrá una caída repentina en la corriente hasta que Vfuente se reduzca para compensar el aumento de tensión de la tensión directa. Por lo tanto, un gran aumento en la tensión directa conduce a una caída de corriente inaceptable en la corriente de entrada.

Para compensar este problema, cuando se detecta un aumento de tensión directo, el umbral de tensión de conmutación del conmutador S1 (por ejemplo) se puede aumentar para evitar una caída repentina en la corriente de entrada.

Esta operación se muestra en la figura 15.

El panel superior muestra la tensión rectificada como gráfico 100. El segundo panel corresponde al segundo panel de la figura 10 y muestra la temporización del control de los conmutadores antes del aumento de la tensión directa.

El panel inferior muestra la forma en que se adapta la temporización del control de los conmutadores en respuesta a la detección de un aumento de tensión directo en el segmento de iluminación D1, que es el último segmento en encenderse.

Las tensiones en la tensión rectificada que activan la conmutación aumentan (como se muestra en las regiones 140a a 140d). Esto puede aplicarse a todos los instantes de conmutación o solo a un subconjunto de instantes de conmutación.

En el ejemplo mostrado, los instantes de temporización para la activación de los dos primeros segmentos LED (segmentos D4 y D3) se mantienen prácticamente. A partir del tercer segmento de LED que se activará (segmento D2), los instantes de temporización se desplazan hacia la derecha (esta es la primera región 140a), es decir, con tensiones de activación más altos, y todos los instantes de temporización que comienzan con el último segmento D1 también se desplazan a la derecha, es decir, con tensiones de activación más altos (esta es la segunda región 140b). Todos los instantes de temporización antes del apagado del último segmento a activar (D1) en el tercer punto de temporización 140c se desplazan hacia la izquierda, y luego todos los instantes de temporización antes del apagado del tercer segmento a activar (D2) en el cuarto punto de temporización 140d se desplazan a la izquierda. Los instantes de temporización de los dos primeros segmentos de LED casi se mantienen. El resultado final es que el período 102 se acorta en el tiempo, y dos de los períodos 104 se acortan en el tiempo. La ventaja de acortar los periodos 104 es que se consigue un buen factor de potencia y THD, con la condición de que también se acorte el periodo 102.

A medida que varía la tensión de la cadena de LED del segmento D1, los puntos de encendido/apagado de los diversos conmutadores se cambian en consecuencia para proporcionar un control de tensión suave y continuo para que THD, PF y la eficiencia puedan permanecer en un nivel alto.

La corriente de LED constante también se adapta. Puede ser necesario reducir la corriente para que la potencia de entrada no aumente. Por lo tanto, es posible que sea necesario reducir la corriente para proteger el circuito de problemas de alimentación de entrada.

El aumento en la tensión directa puede corresponder a un aumento en la eficiencia del circuito, de modo que el lumen de salida puede mantenerse incluso con una corriente más baja. Alternativamente, es posible que toda la lámpara deba tener una caída de lúmenes para compensar la mayor resistencia de contacto y evitar un problema de parpadeo.

Por lo tanto, diferentes problemas de degradación pueden requerir diferentes soluciones. Algunos pueden permitir que se mantenga el lumen de salida (aumentando la corriente de excitación para compensar una reducción en la duración del tiempo o disminuyendo la corriente de excitación debido a un aumento en la eficiencia del circuito), pero otros pueden no mantener el lumen de salida si el objetivo es en su lugar, para evitar el parpadeo o aumentar THD o PF. Por ejemplo, al aumentar la tensión de activación, los problemas de THD, PF y EMI se resuelven ya que la corriente se vuelve continua, pero es posible que sea necesario reducir la corriente para evitar la sobrealimentación de entrada y, por lo tanto, se reduce la luz de salida. Si se permite una mayor potencia de entrada, se puede aumentar para mantener el lumen de modo que todos los problemas se puedan resolver mientras se mantiene el lumen de salida.

La invención permite la autodetección de la avería de un chip de LED y la cadena de LED correspondiente, y luego puede mantener la salida total de lúmenes de la lámpara, ajustando la corriente diferente de los diferentes pasos de la cadena de LED.

La invención es de interés para soluciones TLD con una plataforma de conductor a bordo, por ejemplo, en aplicaciones de alta potencia como sistemas de iluminación vial.

Como se explicó anteriormente, se usan diferentes mecanismos para detectar la degradación. Para detectar fallos en el chip de LED, se usa un circuito de detección de corriente. El circuito anterior es solo un ejemplo de un posible circuito de detección de corriente. Para detectar cambios de resistencia o capacitancia, se monitorizan los niveles de tensión en el circuito y/o los instantes de temporización. Esta monitorización puede basarse en la detección ya realizada en el circuito, por ejemplo, monitorizar las tensiones directos de los segmentos de LED, las tensiones asociadas con la fuente de corriente y el tiempo de las transiciones cuando tiene lugar la conmutación.

Variaciones de las realizaciones descritas pueden ser entendidas y realizarse por los expertos en la materia y practicando la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgación, y las reivindicaciones adjuntas. La degradación como se describe anteriormente son ejemplos y otros tipos de degradación que caen dentro del alcance de las reivindicaciones independientes pueden abordarse utilizando la invención también para compensar el bajo rendimiento. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. Un solo procesador u otra unidad puede cumplir las funciones de varios artículos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que determinadas medidas se indiquen en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí no indica que una combinación de estas medidas no se pueda utilizar ventajosamente.

Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe construirse como limitativo del alcance.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un circuito de iluminación de LED, que comprende:

una pluralidad de segmentos de LED (D1 - D4) conectados en serie y a la entrada;

una disposición de conmutación (S1 - S4) adaptada para eludir selectivamente al menos un segmento de LED de la pluralidad de segmentos de LED (D1 - D4) en una pluralidad de períodos de tiempo de manera que, en cada período de tiempo, la tensión directa de un resto de la pluralidad de segmentos de LED coincide con una amplitud instantánea de la tensión de entrada; y

un controlador (22) adaptado para configurar un esquema de modulación de corriente del circuito de iluminación de LED, en el que dicho esquema de modulación de corriente está adaptado para determinar tanto

- cuando la disposición de conmutación (S1-S4) debe actuar para evitar al menos un segmento de LED en cada período de tiempo, y

- la amplitud de la corriente que circula por el resto de la pluralidad de segmentos de LED en cada periodo de tiempo;

en el que el controlador está adaptado también para

caracterizado por que dicha degradación conduce a un aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED, y en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, teniendo dicho segundo esquema de modulación de corriente un umbral de tensión más alto en el que se adapta un conmutador correspondiente en la disposición de conmutadores para pasar a omitir o no dicho segmento de LED.

2. Un circuito de iluminación según la reivindicación 1, en el que cada segmento de LED comprende una pluralidad de ramas paralelas, comprendiendo cada rama paralela una pluralidad de LED en serie.

3. Un circuito de iluminación según la reivindicación 1, en el que un segmento de LED comprende ramas paralelas de LED, en el que el circuito de iluminación comprende un circuito de control adaptado para detectar un fallo de uno o más LED en una de las ramas paralelas en un segmento de LED defectuoso como una descomposición del chip de LED, y en el que el controlador (22) está dispuesto para controlar una corriente total proporcionada a dicho segmento de LED.

4. Un circuito de iluminación según la reivindicación 3, en el que el circuito de control comprende:

una disposición de diodos (32) en serie con una rama paralela de un segmento de LED;

un optoacoplador (34) accionado por la tensión a través de la disposición de diodos;

un circuito de salida (40) a la salida del optoacoplador para generar una salida que representa una corriente promedio a través de la rama paralela.

5. Un circuito de iluminación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además un condensador de amortiguación (C1 - C4) en paralelo con cada segmento de LED, y en el que dicha degradación comprende además una disminución de la capacitancia de al menos un condensador de amortiguación, en el que en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, dicho segundo esquema de modulación de corriente tiene una menor duración de activación del segmento de LED asociado y/o una menor corriente de activación del segmento de LED asociado, y una mayor duración y/o mayor corriente para los segmentos de LED restantes.

6. Un circuito de iluminación según la reivindicación 5, en el que dicho segundo esquema de modulación de corriente está adaptado para compensar un parpadeo como el bajo rendimiento en el primer esquema de modulación de corriente en caso de dicha disminución en la capacitancia de al menos un condensador de compensación.

7. Un circuito de iluminación según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que la disposición de conmutación está adaptada además para desviar una corriente del segmento de LED con la degradación cuando el segmento de LED con la degradación y los segmentos de LED restantes están en conexión en serie y se inyecta una corriente más alta a los segmentos de LED restantes a través de la conexión en serie.

8. Un circuito de iluminación según la reivindicación 1, en el que dicha degradación comprende la degradación de una conexión eléctrica o el envejecimiento del chip de LED que conduce al aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED, y el controlador está adaptado para detectar el aumento en la tensión de encendido mediante: monitorizar la tensión directa de los segmentos de LED,

detectar la discontinuidad de la corriente cuando se conmuta un conmutador de derivación, correspondiente al segmento de LED, en la disposición del conmutador, o

detectar una caída de tensión a través de un circuito de fuente de corriente lineal en serie con los segmentos de LED cuando se conmuta un conmutador de derivación, correspondiente al segmento de LED, en la disposición de conmutadores.

9. Un circuito de iluminación según la reivindicación 8, en el que dicha degradación de una conexión eléctrica comprende una degradación de la conexión entre un chip de LED y una almohadilla en el segmento de LED, lo que conduce a un aumento de la impedancia del segmento de LED, y

dicho segundo esquema de modulación de corriente está adaptado para compensar una discontinuidad de corriente como el bajo rendimiento en el primer esquema de modulación de corriente en caso de dicho aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED.

10. Un circuito de iluminación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el primer esquema de modulación de corriente y el segundo esquema de modulación de corriente están configurados para proporcionar la misma salida de luz promedio.

11. Un circuito de iluminación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además un puente rectificador de diodos para convertir una entrada variable en el tiempo de CA en una entrada variable en el tiempo de CC.

12. Un método para operar un circuito de iluminación de LED, que comprende:

durante la tensión de entrada variable en el tiempo, desviar selectivamente al menos un segmento de LED de la pluralidad de segmentos de LED (D1 - D4) en una pluralidad de períodos de tiempo de manera que, en cada período de tiempo, la tensión directa del resto de la pluralidad de segmentos de LED coincida con un instante amplitud de la tensión de entrada; y

- cuándo omitir al menos un segmento de LED en cada período de tiempo, y

- la amplitud de la corriente que circula por el resto de la pluralidad de segmentos de LED en cada periodo de tiempo,

en el que el método comprende, además:

implementar un primer esquema de modulación de corriente cuando no se detecte dicha degradación; y en respuesta a la detección de dicha degradación, implementar un segundo esquema de modulación de corriente, diferente del primer esquema de modulación de corriente, en donde dicho segundo esquema de modulación de corriente está adaptado para compensar un bajo rendimiento del circuito de iluminación general causado por dicha degradación con respecto al primer esquema de modulación de corriente; caracterizado por que dicha degradación conduce a un aumento en la tensión de encendido de un segmento de LED, y en comparación con dicho primer esquema de modulación de corriente, teniendo dicho segundo esquema de modulación de corriente un umbral de tensión más alto en el que se adapta un conmutador correspondiente en la disposición de conmutadores para pasar a omitir o no dicho LED.

13. Un método según la reivindicación 12, en el que dicha degradación comprende la degradación de una conexión eléctrica o el envejecimiento del chip de LED que conduce al aumento de la tensión de encendido de un segmento de LED, en el que dicha degradación de la conexión eléctrica comprende una degradación de la conexión entre un chip de LED y una almohadilla en el segmento de LED, lo que conduce a una mayor impedancia del segmento de LED.