AT14074U1 - Betriebsschaltung für LED - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (L1) und einem durch eine Steuer/Regeleinheit (SR) getakteten ersten Schalter (S1) eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter S1 in der Spule (L1) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (S1) über eine Diode (D1) und über wenigstens eine LED entlädt, wobei einen Kondensator (C1) vorhanden ist, der parallel zu der wenigstens einen LED angeordnet ist, und der während der Phase der Entmagnetisierung der Spule (L1) den Strom durch die LED aufrecht erhält, wobei eine erste Sensoreinheit (SE1) vorhanden ist, welche ein vom Strom durch den ersten Schalter (S1) abhängendes erstes Sensorsignal (SES1) erzeugt/ und eine zweite Sensoreinheit (SE2), die das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule (L1) detektiert und ein Sensorsignal (SES2) erzeugt und dass die Sensorsignale (SES1, SES2) an die Steuer/Regeleinheit (SR) zugeführt und bearbeitet .werden 1 wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter (S1) zu dem Zeitpunkt wieder einschaltet, wenn die Spule (L1) entmagnetisiert ist und/oder die Diode (D1) sperrt/ wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter (S1) zu dem Zeitpunkt ausschaltet, wenn der Strom durch den ersten Schalter (S1) einen Schwellwert (SW) überschreitet, wobei der Schwellwert (SW) abhängig vom aktuellen Dimmlevel einstellbar ist.

Description

Beschreibung

BETRIEBSSCHALTUNG FÜR LED

[0001] Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung mit Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 1.

TECHNISCHES GEBIET

[0002] Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden sind während der letzten Jahrefür Beleuchtungsanwendungen zunehmend interessant geworden. Der Grund dafür liegt unteranderem darin, dass entscheidende technische Innovationen und große Fortschritte sowohl beider Helligkeit als auch bei der Lichteffizienz (Lichtleistung pro Watt) dieser Lichtquellen erzieltwerden konnten.

[0003] Nicht zuletzt durch die vergleichsweise lange Lebensdauer konnten sich Leuchtdiodenzu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen wie Glüh- oder Gasentladungs¬lampen entwickeln.

STAND DER TECHNIK

[0004] Halbleiterlichtquellen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werdenim Folgenden als LED (light-emitting-diode) abgekürzt. Dieser Begriff soll im Folgenden sowohlLeuchtdioden aus anorganischen Materialien als auch Leuchtdioden aus organischen Materia¬lien umfassen. Es ist bekannt, dass die Lichtabstrahlung von LEDs mit dem Stromfluss durchdie LEDs korreliert.

[0005] Zur Helligkeitsregelung werden LEDs daher grundsätzlich in einem Modus betrieben, indem der Stromfluss durch die LED geregelt wird.

[0006] In der Praxis werden zur Ansteuerung einer Anordnung von einer oder mehrerer LEDsvorzugsweise Schaltregler, beispielsweise Tiefsetzsteller (Step-Down oder Buck Converter)verwendet. Ein solcher Schaltregler ist beispielsweise aus der DE 10 2006 034 371 A1 bekannt.

[0007] Dabei steuert eine Steuereinheit einen hochfrequent getakteten Schalter (beispielsweiseeinen Leistungstransistor) an. Im eingeschalteten Zustand des Schalters fließt Strom über dieLED Anordnung und eine Spule, die dadurch aufgeladen wird. Die zwischengespeicherte Ener¬gie der Spule entlädt sich im ausgeschalteten Zustand des Schalters über die LEDs (Freilauf¬phase). Der Strom durch die LED Anordnung zeigt einen zickzackförmigen zeitlichen Verlauf:bei eingeschaltetem Schalter zeigt der LED-Strom eine ansteigende Flanke, bei ausgeschalte¬tem Schalter ergibt sich eine abfallende Flanke. Der zeitliche Mittelwert des LED-Stroms stelltden Effektivstrom durch die LED- anordnung dar und ist ein Maß für die Helligkeit der LEDs.Durch entsprechende Taktung des Leistungsschalters kann der mittlere, effektive Strom gere¬gelt werden.

[0008] Um das emittierte Lichtspektrum während des konstanten Betriebs möglichst konstantzu halten, ist es bekannt, bei LEDs für Helligkeitsregelungen nicht die Stromamplitude zu variie¬ren, sondern ein sogenanntes PWM (pulse-width- modulation) - Verfahren anzuwenden. Dabeiwerden den LEDs durch das Betriebsgerät niederfrequente (typischerweise mit einer Frequenzim Bereich von 100-1000 Hz) Pulspakete mit (im zeitlichen Mittel) konstanter Stromamplitudezugeführt. Dem Strom innerhalb eines Pulspakets ist der oben angeführter hochfrequente Rip-pel überlagert. Die Helligkeit der LEDs kann nun durch die Frequenz der Pulspakete gesteuertwerden; die LEDs können beispielsweise gedimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwi¬schen den Pulspaketen vergrößert wird.

[0009] Eine praktische Anforderung an das Betriebsgerät ist, dass es möglichst flexibel undvielseitig eingesetzt werden kann, beispielsweise unabhängig davon, wie viele LEDs als Lasttatsächlich angeschlossen sind und betrieben werden sollen. Die Last kann sich zudem wäh¬rend des Betriebs ändern, wenn beispielsweise eine LED ausfällt.

[0010] Bei herkömmlichen Technologien werden die LEDs bspw. in einem sogenannten 'conti¬nuous conduction mode' bzw. nichtlückendem Betrieb betrieben. Dieses Verfahren sei anhandvon Figur 1 a und Figur 1 b näher erläutert (Stand der Technik).

[0011] Im in Figur 1a gezeigten Beispiel ist als Grundschaltung ein Tiefsetzsteller (Buck-Converter) für den Betrieb zumindest einer LED (oder mehrerer in Serie geschalteten LEDs)dargestellt, die einen ersten Schalter S1 aufweist. Die Betriebsschaltung wird mit einer Gleich¬spannung bzw einer gleichgerichteten Wechselspannung UO versorgt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0012] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technikverbesserte Betriebsschaltung für wenigstens eine LED zum Betrieb wenigstens einer LEDbereitzustellen, welche auf einfache Art und Weise die Regelung des Betriebs des Leuchtmittelszu verbessern.

[0013] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüchegelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besondersvorteilhafter Weise weiter.

[0014] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird der Betriebsschaltung für wenigstenseine LED eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt. Eine Ver¬sorgungsspannung für wenigstens eine LED wird mittels einer Spule und einem durch eineSteuer/Regeleinheit getakteten ersten Schalter bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstemSchalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetemerstem Schalter über eine Diode und über der wenigstens einen LED entlädt.

[0015] In einer möglichen Ausführungsform wird der Betriebsschaltung für wenigstens eineLED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und diemittels einer Spule und einem durch eine Steuer/Regeleinheit getakteten ersten Schalter eineVersorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstemSchalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetemerstem Schalter über eine Diode und über wenigstens eine LED entlädt, wobei einen Konden¬sator vorhanden ist, der parallel zu der wenigstens einen LED angeordnet ist, und der währendder Phase der Entmagnetisierung der Spule den Strom durch die LED aufrecht erhält, wobeieine erste Sensoreinheit vorhanden ist, welche ein vom Strom durch den ersten Schalter ab¬hängendes erstes Sensorsignal erzeugt, und eine zweite Sensoreinheit, die das Erreichen derEntmagnetisierung der Spule detektiert und ein Sensorsignal erzeugt, und dass die Sensorsig¬nale an die Steuer/Regeleinheit zugeführt und bearbeitet werden, wobei die Steuer/Regeleinheitden ersten Schalter zu dem Zeitpunkt wieder einschaltet, wenn die Spule entmagnetisiert istund/oder die Diode sperrt, wobei die Steuer/Regeleinheit den ersten Schalter zu dem Zeitpunktausschaltet, wenn der Strom durch den ersten Schalter einen Schwellwert überschreitet, undwobei die Steuer/Regeleinheit den gemittelten Strom durch den ersten Schalter erfasst und miteinem Referenzwert vergleicht, und abhängig von der Abweichung von gemittelten Strom zudem Referenzwert den Schwellwert einstellt, und der Referenzwert abhängig vom aktuellenDimmlevel einstellbar ist.

[0016] Der gemittelte Strom kann durch Tiefpassfilter am Rs erfasst werden, das Tiefpassfilterkann während der Pulspause des NF PWM mittels eines dritten Schalters abgetrennt werden.

[0017] In einer weiteren Ausführungsform zeigt eine Betriebsschaltung für wenigstens eineLED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und diemittels einer Spule und einem durch eine Steuer/Regeleinheit getakteten ersten Schalter eineVersorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstemSchalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetemerstem Schalter über eine Diode und über wenigstens eine LED entlädt, wobei eine erste Sen¬soreinheit vorhanden ist, welche ein vom Strom durch den ersten Schalter abhängendes erstesSensorsignal erzeugt, und eine zweite Sensoreinheit, die das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule detektiert und ein Sensorsignal erzeugt, und dass die Sensorsignale an die Steu-er/Regeleinheit zugeführt und bearbeitet werden, wobei die Steuer/Regeleinheit den erstenSchalter nach Ablauf einer bestimmten Ausschaltzeit oder bei Erreichen einer Wiedereinschalt¬bedingung einschaltet, wobei die Steuer/Regeleinheit den ersten Schalter nach Ablauf einerbestimmten Einschaltzeit oder bei Erreichen einer Ausschaltbedingung ausschaltet, wobei dieWiedereinschaltbedingung und/oder die Ausschaltbedingung abhängig vom aktuellen Dimmle-vel einstellbar ist.

[0018] Figur 1a zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem bekannten Stand der

Technik [0019] Figur 1b zeigt ein Diagram mit dem zeitlichen Verlauf des LED Stroms in der

Schaltungsanordnung von Figur 1a (Stand der Technik) [0020] Figur 2a zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Betriebsschal¬ tung (Buck) für LEDs [0021] Figur 2b zeigt ein Diagram, das zeitabhängige Stromverläufe und Steuersig¬ nale in der in Fig 2a dargestellten Schaltungsanordnung darstellt [0022] Figur 3 und Figur 4 zeigen spezielle Ausführungsformen der Erfindung [0023] Figur 5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von Figur 2a (Buck-Boost) [0024] Figur 6 zeigt eine weitere spezielle Ausführungsform der Erfindung [0025] Figur 7 zeigt eine weitere spezielle Ausführungsform der Erfindung [0026] Figur 8 zeigt ein Diagram, dass zeitabhängige Stromverläufe und Steuer¬ signale in der in Figur 7 dargestellten Schaltungsanordnung darstellt [0027] Figur 1a und Figur 1b zeigen den Stand der Technik.

[0028] Die in Figur 2a dargestellte Schaltungsanordnung ist ein Beispiel für eine möglicheBetriebsschaltung. Sie dient zum Betrieb von wenigstens einer (oder mehrerer in Serie und /oder parallel geschaltenen) LED. Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise zwei LEDs inSerie geschaltet, es können natürlich auch nur eine oder mehrere LEDs sein. Die LED bzw. dieseriell und / oder parallel geschaltenen LEDs werden im Folgenden auch LED-strecke genannt.Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sich die Betriebsschaltung sehr flexibel an dieArt und Anzahl der seriell verbundenen LEDs anpasst. Der Schaltung wird eine GleichspannungUO zugeführt, die natürlich auch eine gleichgerichtete Wechselspannung sein kann. Die LEDssind in Serie mit einer Spule L1 und einem ersten Schalter S1 verbunden.

[0029] Zudem weist die Schaltungsanordnung eine Diode D1 (die Diode D1 ist parallel zu denLEDs und der Spule L1 geschaltet) und einen zu den LEDs parallel geschalteten KondensatorC1 auf. Im eingeschalteten Zustand des ersten Schalters S1 fließt Strom durch die LEDs unddurch die Spule L1, die dadurch magnetisiert wird. Im ausgeschaltenen Zustand des erstenSchalters S1 entlädt sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherte Energie in Form einesStroms über die Diode D1 und die LEDs. Parallel dazu wird am Beginn des Einschaltens desersten Schalters S1 der Kondensator C1 geladen.

[0030] Während der Ausschaltphase des ersten Schalters S1 (Freilaufphase) entlädt sich derKondensator C1 und trägt zum Stromfluss durch die LED-strecke bei. Bei geeigneter Dimensio¬nierung des Kondensators C1 führt dies zu einer Glättung des Stroms durch die LEDs.

[0031] Als erster Schalter S1 kann ein Feldeffekttransistor oder auch Bipolartransistor verwen¬det werden. Der erste Schalter S1 wird hochfrequent geschaltet, typischenweise in einem Fre¬quenzbereich von über 10 kHz.

[0032] Eine mögliche Ausführung der Schaltung ist, dass der erste Schalter S1 im Betriebgeschont wird, da er, wie später ausgeführt, dann eingeschaltet werden kann, wenn die an ihmanliegende Leistung nahezu null ist. Eine weitere mögliche Ausführung der Schaltung ist, dassfür den ersten Schalter S1 und die Diode D1 durchaus auch ein vergleichsweise billigeres Bau- element mit vergleichsweise etwas längerer Schaltdauer oder längerer Ausräumzeit eingesetztwerden kann.

[0033] In der Schaltung von Figur 2a ist weiters eine Steuer- und/oder Regeleinheit SR vorge¬sehen, die zur Regelung der LED-Ieistung die Taktung des ersten Schalters S1 vorgibt.

[0034] Die Steuer/Regeleinheit SR verwendet zur Festlegung des genauen Einschalt- undAusgangszeitpunkts des ersten Schalters S1 als Eingangsgrößen Signale von einer erstenSensoreinheit SE1 und/oder Signale von einer zweiten Sensoreinheit SE2.

[0035] Die erste Sensoreinheit SE1 ist in Serie zum ersten Schalter S1 angeordnet und erfasstden Stromfluss durch den ersten Schalter S1. Dies dient zur Überwachung des Stromflussesdurch den ersten Schalter S1. Übersteigt der Stromfluss durch den ersten Schalter S1 einenbestimmten maximalen Referenzwert, so wird der erste Schalter S1 ausgeschaltet. In eineralternativen Ausführungsform kann es sich bei der ersten Sensoreinheit SE1 beispielsweise umeinen Messwiderstand (Shunt oder Strommesswiderstand) handeln.

[0036] Zur Überwachung des Stromflusses kann nun der Spannungsabfall am Messwiderstand(Shunt) abgegriffen werden und beispielsweise mittels eines Komparators mit einem Referenz¬wert verglichen werden.

[0037] Überschreitet der Spannungsabfall am Messwiderstand (Shunt) einen bestimmten Wert,so wird der erste Schalter S1 abgeschaltet.

[0038] Die zweite Sensoreinheit SE2 ist innerhalb des Stromzweiges, der während der Freilauf¬phase vom Strom durchflossen wird, angeordnet, dies kann in der Nähe oder an der Spule L1sein. Mit Hilfe der zweiten Sensoreinheit SE2 kann die Steuereinheit/Regeleinheit SR einengeeigneten Zeitpunkt für den Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1 festlegen.

[0039] Gemäß einer alternativen Ausführung kann der erste Schalter S1 dann eingeschaltetwerden, wenn der Strom durch die Spule L1 zum ersten Mal null ist oder zumindest sehr geringist, beispielsweise in dem Zeitbereich, wenn die Diode D1 am Ende der Freilaufphase sperrt. Eskann zum Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1 ein möglichst geringer Strom am SchalterS1 anliegen. Durch Erkennen des Stromnulldurchgangs durch die Spule L1 wird ein nahezuverlustfreies Schalten ermöglicht. Der Strom durch die LEDs zeigt nur eine geringe Welligkeitund schwankt nicht stark. Dies ist auf die glättende Wirkung des zu den LEDs parallel geschal¬teten Kondensators C1 zurückzuführen. Während der Phase eines geringen Spulenstromsübernimmt der Kondensator C1 die Speisung der LED.

[0040] Die einzelnen Stromverläufe und der optimale Einschaltzeitpunkt des ersten SchaltersS1 sollen anhand des Diagrams in Figur 2b näher erläutert werden.

[0041] Analog zu Diagram in Figur 1b ist der zeitliche Verlauf des Stroms i_L über zwei Pulspa¬kete dargestellt.

[0042] Die vergrößerte Darstellung zeigt den Stromverlauf innerhalb eines PWM Pulspaketes:Es ist der zeitliche Verlaufs des Stroms i_L durch die Spule L1, der zeitliche Verlauf des Stromsi_LED durch die LEDs und der zeitliche Verlauf des Zustand des ersten Schalters S1 aufgetra¬gen (Im Zustand 0 ist der erste Schalter S1 ausgeschaltet, im Zustand 1 ist der Schalter ge¬schlossen; die Signale für den Zustand des Schalters S1 entsprechen dem Ansteuersignal (alsoam Gate) des Schalters S1). Zum Zeitpunkt t_0 wird der erste Schalter S1 geschlossen und esbeginnt ein Strom durch die LED und die Spule L1 zu fließen. Der Strom i_L zeigt einen Anstieggemäß einer Exponentialfunktion, wobei im hier interessierenden Bereich ein quasi-linearerAnstieg des Stroms i_L zu erkennen ist. i_LED unterscheidet sich von i_L dadurch, dass einTeil des Stroms i_L zur Ladung des Kondensators C1 beiträgt. Das Öffnen des ersten SchaltersS1 zum Zeitpunkt t_1 (beispielsweise wenn ein gewünschter maximaler Referenzwert erreichtist) hat zur Folge, dass sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherten Energie über die DiodeD1 und die LEDs bzw den Kondensator C1 entlädt. Der Strom i_L fließt in die gleiche Richtungweiter, nimmt aber kontinuierlich ab und kann sogar einen negativen Wert erreichen. Ein nega¬tiver Strom (d.h. ein Stromfluss mit umgekehrter Richtung) ist solange vorhanden, solange die

Ladungsträger, die zuvor in der leitend gepolten Diode D1 angereichert wurden, aus der Sperr¬schicht der Diode D1 ausgeräumt sind.

[0043] Der Strom i_LED hingegen nimmt nur schwach ab und wird aufrechterhalten, da derKondensator C1 glättend wirkt.

[0044] Zum Zeitpunkt t_2 sperrt die Diode. Der Strom i_L nimmt ab (ist aber weiter negativ) undgeht gegen null. In dieser Phase werden parasitäre Kapazitäten an der Diode D1 und weitereparasitäre Kapazitäten in der restlichen Schaltung umgeladen.

[0045] Die Spannungen am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters S1 und an derSpule L1 ändern sich in diesem Zeitraum sehr rasch. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fälltauf einen niedrigen Wert ab (aufgrund des Sperrens der Diode D1). Ein vorteilhafter Wiederein¬schaltzeitpunkt t_3 für den ersten Schalter S1 ist nun gegeben, wenn der Strom i_L den Null¬durchgang, oder zumindest die Nähe des Nulldurchgangs, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist dieSpule L1 nicht bzw. kaum magnetisiert. Der ersten Schalter S1 kann zu diesem Zeitpunkt mitsehr geringen Verlusten eingeschaltet werden, da kaum Strom durch die Spule L1 fließt. EinWiedereinschalten ist aber auch bereits zum Zeitpunkt t_2 oder kurz vorher möglich, da derStrom durch die Spule L1 in diesem Zeitbereich sehr niedrig ist.

[0046] Zur Detektion des vorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter S1 dient nuneine zweite Sensoreinheit SE2. In einer ersten Ausführungsform kann beispielsweise der Stromi_L durch die Spule L1 erfasst werden. Dies erfordert aber relativ aufwendige Schaltungen. DerStrom i_L durch die Spule L1 kann beispielsweise mittels eines Hallsensors erfasst werden.Zusätzlich oder alternativ können daher weitere/andere Größen herangezogen werden, die zurDetektion eines vorteilhaften Einschaltzeitpunkts geeignet sind.

[0047] In einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise der Magnetisierungszustand derSpule L1 erfasst werden. Es kann sich bei der zweiten Sensoreinheit SE2 beispielsweise umeine Sekundärwicklung L2 an der Spule L1 handeln, die die Spannung an der Spule L1 abgreift.Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule L1 (insbesondere des 'Ein¬bruchs' kurz nach Sperren der Diode D1 nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage überden vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkts des ersten Schalters S1. In einer einfachen Ausfüh¬rungsvariante würde ein Komparator reichen, der das Erreichen der Entmagnetisierung (undsomit den Nulldurchgang) anhand des Über- bzw. Unterschreitens eines Schwellwerts erkennenkann.

[0048] Anstatt oder ergänzend zur Spannungsüberwachung an der Spule L1 kann beispiels¬weise die Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters S1 überwacht werden.Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifi¬kant ab auf einen niedrigen Wert. Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten Schalters S1kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöstwerden. Die Steuer/Regeleinheit SR schaltet den ersten Schalter S1 zu dem Zeitpunkt wiederein, wenn die Spule L1 entmagnetisiert ist und/oder die Diode D1 sperrt. Die zweite Sensorein¬heit SE2 kann dabei aus einer induktiv an die Spule L1 gekoppelten Sekundärwicklung L2 oderaus einem Spannungsteiler (R1, R2) am Knotenpunkt Ux bestehen.

[0049] Die Steuer/Regeleinheit SR verwendet die Information von der ersten Sensoreinheit SE1und/oder der zweiten Sensoreinheit SE2 zur Festlegung des Aus- und Einschaltzeitpunkts desersten Schalter S1. Die Regelung der (zeitlich gemittelten) LED-Ieistung durch SR kann bei¬spielsweise in Form von PWM-Signalen erfolgen. Die Frequenz des PWM Signals liegt typi¬scherweise in der Größenordnung von 100 - 1000 Hz.

[0050] Figur 3 und Figur 4 zeigen spezielle Ausführungsformen der Erfindung.

[0051] In Figur 3 ist eine spezielle Ausführungsform der oben beschriebenen Schaltanordnung(eines Tiefsetzstellers bzw. Buck-Converter) dargestellt. Der vorteilhafte Ausschaltzeitpunkt wirdhierbei mittels Erfassung der Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters S1detektiert. Diese erfolgt durch den ohmschen Spannungsteiler R1 und R2. Der Knotenpunkt Ux liegt zwischen der Spule L1, der Diode D1 und dem Schalter S1.

[0052] Als Spannungsteiler ist beispielsweise auch ein kapazitiver Spannungsteiler oder kom¬binierter Spannungsteiler, der aus Widerstand und Kapazität aufgebaut ist, möglich. Der Mess¬widerstand (Shunt) RS dient zur Stromerfassung durch den ersten Schalter S1. Die Überwa¬chung des zeitlichen Spannungsverlaufs am Knotenpunkt Ux (insbesondere des 'Einbruchs'kurz nach Sperren der Diode D1 in der Nähe des Zeitpunkts t_2) ermöglicht eine Aussage überden vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1.

[0053] Anstatt oder ergänzend zu einer Spannungsüberwachung an der Spule L1 kann bei¬spielsweise die Spannung am Knotenpunktes Ux oberhalb des ersten Schalters S1 überwachtwerden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wertsignifikant ab auf einen niedrigen Wert. Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten SchaltersS1 kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausge¬löst werden.

[0054] In Schaltungsanordnung von Figur 3 ist zusätzlich ein zweiter Schalter S2 parallel zuden LEDs und dem Kondensator C1 angeordnet. Der zweite Schalter S2 ist selek-tiv/unabhängig ansteuerbar und kann beispielsweise ein Transistor (MOSFET oder Bipolartran¬sistor) sein. Wird der zweite Schalter S2 geschlossen, so wird der Entladevorgang des Konden¬sators C1 beschleunigt. Durch die beschleunigte Entladung des Kondensators C1 wird erreicht,dass der Stromfluss durch die LED möglichst schnell gegen null geht. Dies ist beispielsweiseam Ende eines PWM- Pakets erwünscht, wo der Stromfluss durch die LED möglichst schnellabfallen soll d.h. die abfallende Flanke des Stromsverlaufs möglichst steil sein soll (aus Grün¬den der Farbkonstanz).

[0055] Alternativ kann der zweite Schalter S2 bei niedrigem Dimmlevel aktiviert und angesteu¬ert werden, wo die PWM- Pakete sehr kurz sind und es wichtig ist, dass der Strom durch dieLED am Ende eines Pulspakets rasch gegen null geht. Beispielsweise kann durch geeigneteAnsteuerung des zweiten Schalters S2 ein noch niedrigeres Dimmlevel erreicht werden.

[0056] Eine weitere Funktion dieses zweiten Schalters S2 ist, dass er im eingeschalteten Zu¬stand die LEDs überbrückt. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn die LEDs ausgeschaltetwerden sollen, d.h. kein Licht emittieren sollen, aber die Versorgungsspannung U0 noch anliegt.Ohne die Überbrückung durch den zweiten Schalter S2 würde ein (zwar kleiner) Strom über dieLEDs und die Widerstände R1 und R2 fließen und die LEDs (geringfügig) leuchten.

[0057] Es sei angemerkt, dass die Anordnung eines zweiten Schalters S2 parallel zu den LEDsund dem Kondensator C1 zur beschleunigten Entladung des Kondensators C1 bzw. zur Über¬brückung der LED nicht nur auf die spezielle Ausführungsform der Schaltungsanordnung vonFigur 3 beschränkt ist, sondern bei allen Ausführungsformen der Erfindung angewandt werdenkann.

[0058] Figur 4 zeigt eine Modifikation von der Schaltung in Figur 3 dahingehend, dass dieSpannungsüberwachung an der Spule L1 erfolgt. Die Spannung an der Spule S1 kann bei¬spielsweise mittels einer Sekundärwicklung L2, die an die Spule S1 gekoppelt ist, (bzw. einezusätzliche Spule L2, die induktiv an die Spule L1 koppelt) erfasst werden. Zur Detektion desvorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter S1 dient nun eine SekundärwicklungL2. Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule L1 (insbesondere des'Einbruchs' in der Nähe des Sperrens der Diode D1 nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eineAussage über den vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1. Diese Über¬wachung kann wie bereits erwähnt auch anhand einer Sekundärwicklung L2 erfolgen.

[0059] Die Bestimmung des Zeitpunkts des Nulldurchgangs bzw. der Entmagnetisierung kannwie bereits erwähnt auch mittels einer Schwellwertüberwachung erfolgen (auf das Unter- oderÜberschreiten eines Schwellwerts, bei einer Überwachung mittels einer Sekundärwicklung L2hängt die Polarität der Spannung von dem Wicklungssinn der Sekundärwicklung L2 zu derSpule L1 ab).

[0060] Es sei bemerkt, dass das Verfahren zur Detektion eines vorteilhaften Einschaltzeitpunktsfür den ersten Schalter S1 natürlich auf andere Schaltungstopologien angewandt werden kann,so beispielsweise für einen sogenannten Sperrwandler bzw. Buck-Boost Converter oder einensogenannten Durchflusswandler bzw. Forward Converter.

[0061] Figur 5 zeigt eine Modifikation der Schaltung von Figur 2a dahingehend, dass die An¬ordnung der Drossel L1, der Diode D1 sowie der Orientierung der LED-strecke modifiziert ist(bildet Sperrwandler bzw. Buck-Boost Converter).

[0062] Eine Weiterbildung der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Erkennung des Erreichensder Entmagnetisierung der Spule L1 anhand Überwachung der Spannung an der Wicklung L2kann durch einen standardmäßig verfügbaren Steuerschaltkreis IC durchgeführt werden. DieserSteuerschaltkreis IC (integrierter Schaltkreis), entspricht der bzw. enthält die Steuer-/Regeleinheit SR gemäß Fig. 2 bis 5, verfügt über einen Eingang zur Erkennung des Erreichensder Entmagnetisierung einer Spule anhand Überwachung der Spannung an einer auf der Spuleaufgebrachten Sekundärwicklung. Weiterhin verfügt der Steuerschaltkreis IC über einen Aus¬gang zur Ansteuerung eines Schalters und über weitere Überwachungseingänge.

[0063] Ein erster dieser Überwachungseingänge kann für die Vorgabe eines Referenzwerteswie bspw. einer Referenzspannung genutzt werden.

[0064] Ein zweiter Überwachungseingang kann für die Überwachung des Erreichens einermaximalen Spannung oder auch anhand einer Spannungsmessung an einem Widerstand zurÜberwachung des Erreichens eines maximalen Stromes genutzt werden. Ein dritter Überwa¬chungseingang kann für die Überwachung einer weiteren Spannung oder auch zur Aktivierungund Deaktivierung des Steuerschaltkreis IC oder der Ansteuerung den Steuerschaltkreis ICangesteuerten Schalters genutzt werden.

[0065] Gemäß der Fig. 6 überwacht der Steuerschaltkreis IC den Strom durch den erstenSchalter S1 während der Einschaltphase des ersten Schalters S1 über den Meßwiderstand(Shunt) Rs und den Eingang 4 am Steuerschaltkreis IC. Sobald die Spannung, die über demMeßwiderstand (Shunt) Rs abgegriffen wird, einen bestimmten Maximalwert erreicht, wird derersten Schalter S1 geöffnet. Die Vorgabe der zum Öffnen des ersten Schalters S1 erforderli¬chen Höhe der Spannung kann durch die Vorgabe eines Referenzwertes (d.h. einer Referenz¬spannung) am Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC angepasst werden. Beispielsweise kann voneinem Microcontroller eine Referenzspannung vorgegeben werden, die die Höhe der maximalüber dem Meßwiderstand (Shunt) Rs zulässigen Spannung und damit den maximal durch denersten Schalter S1 zulässigen Strom vorgibt.

[0066] Beispielweise kann der Microcontroller ein PWM-Signal ausgeben, dass dann durch einFilter 10 geglättet wird (beispielsweise ein RC-Glied) und somit als Gleichspannungssignal miteiner bestimmten Amplitude an dem Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC anliegt. Durch Ände¬rung des Tastverhältnisses des PWM-Signales des Microcontrollers kann die Amplitude desSignales am Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC angepasst werden.

[0067] Der Steuerschaltkreis IC kann über den Eingang 5 anhand der Überwachung der Span¬nung an einer auf der Spule L1 aufgebrachten Sekundärwicklung L2 das Erreichen der Ent¬magnetisierung der Spule L1 erkennen. Diese Erkennung kann als Wiedereinschaltsignal ge¬nutzt werden. Sobald die Entmagnetisierung der Spule L1 durch den Steuerschaltkreis IC er¬kannt wurde, kann der Steuerschaltkreis IC den ersten Schalter S1 durch eine Ansteuerungüber den Ausgang 7 einschalten.

[0068] Der Steuerschaltkreis IC kann durch Anlegen einer Spannung am Eingang 1 aktiviertund / oder auch deaktiviert werden. Diese Spannung zum Aktivieren am Eingang 1 kann auchzwischen einem Hoch- und einem Tiefpegel wechseln, wobei bei Hochpegel der Steuerschalt¬kreis IC aktiviert wird und bei Tiefpegel zumindest die Ansteuerung des ersten Schalters S1unterbricht. Diese Ansteuerung des Eingangs 1 kann durch einen Microcontroller erfolgen.Beispielsweise kann auf diese Weise eine niederfrequente Aktivierung und Deaktivierung desSteuerschaltkreis IC und somit der Ansteuerung des ersten Schalters S1 erreicht werden und somit die niederfrequente Ansteuerung des Betriebsschaltung zum Dimmen der LED.

[0069] Über den Eingang 1 kann über die Amplitude des an diesem Eingang anliegenden Sig-nales weiterhin auch eine weitere Referenzspannung für den Steuerschaltkreis IC vorgegebenwerden. Diese Spannung kann beispielsweise auch die Höhe des maximal zulässigen Stromesdurch den Schalter beeinflussen oder aber auch die zulässige Einschaltdauer des ersten Schal¬ters S1. Der Steuerschaltkreis IC und/oder der Steuerschaltkreis IC kombiniert mit demMicrocontroller können gemeinsam die Steuereinheit SR bilden.

[0070] Die Einschaltdauer des ersten Schalters S1 kann auch von einer weiteren Spannungs¬messung innerhalb der Betriebsschaltung abhängig sein. Beispielweise kann dem Steuer¬schaltkreis IC auch eine Spannungsmessung Vsense zugeführt werden.

[0071] Über diese Spannungsmessung kann über einen Spannungsteiler R40/ R47 beispiel¬weise eine Überwachung oder auch Messung der Spannung am Knotenpunkt zwischen SpuleL1 und LED erfolgen. Diese Spannungsmessung Vsense kann entweder einem weiteren Ein¬gang des Steuerschaltkreises IC, als zusätzliche Größe additiv einem bereits belegten Eingangdes Steuerschaltkreis IC oder auch einen Eingang des Microcontrollers zugeführt werden.

[0072] Somit kann ein System aufgebaut werden, bei dem zum einen eine einfache Ansteue¬rung zum Dimmen von LED durch niederfrequente PWM ermöglicht wird, zum anderen einmöglichst verlustarmer hochfrequenter Betrieb des Betriebsgerätes kombiniert mit einem mög¬lichst konstanten Strom durch die LED.

[0073] Es kann durch einen Microcontroller sowohl die Frequenz als auch das Tastverhältniseines PWM-Signales zum Dimmen von LED vorgegeben werden, daneben kann auch die Höhedes maximal zulässigen Stromes durch den ersten Schalter S1 vorgegeben werden. DerMicrocontroller kann über ein Signal, welches an den Eingang 1 des Steuerschaltkreis IC ge¬führt wird, das Dimmen der LED durch niederfrequente PWM steuern. Weiterhin kann derMicrocontroller über ein Signal, welches an den Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC geführtwird, die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den ersten Schalter S1 oder auch dienotwendige Einschaltdauer des ersten Schalters S1 vorgegeben.

[0074] Die Betriebsschaltung kann weiterhin einen weiteren Schalter S2 enthalten, der so an¬geordnet ist, dass dieser zweiten Schalter S2 die LED überbrücken kann.

[0075] Der zweite Schalter S2 kann weiterhin so angeordnet sein, dass er den Strom durcheinen vorhandenen hochohmigen Spannungsmesspfad oder eine ähnliche vorhandenehochohmige Schaltungsanordnung von der LED übernehmen oder diesen unterbrechen kann.

[0076] Durch Parallelschaltung des zweiten Schalters S2 zu den LED kann dieser die LEDüberbrücken und somit deaktivieren. Dieses Verfahren kann zum Einstellen der Helligkeit(Dimmen) der LED genutzt werden. Eine mögliche Variante wäre, dass das Dimmen über denzweiten Schalter S2 erfolgt, während über die Ansteuerung des ersten Schalters S1 nur derStrom durch die LED eingestellt und geregelt wird.

[0077] Es kann aber die Ansteuerung der beiden Schalter S1 und S2 für eine optimierte Dim-mansteuerung kombiniert genutzt werden. So kann beispielsweise der zweite Schalter S2 nurfür das Dimmen auf niedrige Dimmlevel zusätzlich genutzt werden. Die Betriebsschaltung istaufgrund der vorhandenen Topologie und der Regelschaltung so ausgelegt, dass die Aus¬gangsspannung der Betriebsschaltung (d.h. die Spannung über der LED) auf einen maximalzulässigen Wert begrenzt wird. Wird durch Schließen des zweiten Schalters S2 die LED über¬brückt, dann begrenzt die Betriebsschaltung die Ausgangsspannung derart, dass kein überhöh¬ter Strom fließen kann, der zu einer möglichen Zerstörung führen kann. Diese Ansteuerung deszweiten Schalters S2 kann beispielsweise nur für das Dimmen auf niedrige Dimmlevel genutztwerden.

[0078] Wenn der Tiefsetzsteller (Buck-Converter) fix auf Stromquellenbetrieb (im sogenanntenHysteritischen Modus wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben) arbeitet und effizientläuft, können die LED einzig mit zweiten Schalter S2, der sehr niederohmig sein sollte, gedimmt werden, und die Verluste sind trotzdem gering.

[0079] Zusätzlich kann der zweite Schalter S2 so angesteuert werden, dass er den Strom durcheinen vorhandenen hochohmigen Spannungsmesspfad oder eine ähnliche vorhandenehochohmige Schaltungsanordnung von der LED übernehmen kann.

[0080] Wenn beispielsweise gemäß Fig. 6 der erste Schalter S1 nicht getaktet wird, sollte keinStrom durch die LED fließen. Aufgrund des vorhandenen Spannungsteilers R40/R47 kannjedoch ein geringer Strom durch die LED fließen. In diesem Fall kann bei einer gewünschtenDeaktivierung der LED (beispielsweise wenn kein Licht abgegeben werden soll) der zweiteSchalter S2 geschlossen werden, damit der Stromfluß durch die LED unterbrochen oder ver¬mieden wird.

[0081] Der zweite Schalter S2 kann zumindest immer im Anschluss an ein niederfrequentesPWM-Paket angesteuert werden, um die LED zu überbrücken bzw. zu deaktivieren (währendder letzten Entladeflanke, das heißt am Ende eines PWM Pulspaketes).

[0082] Eine Unterbrechung des Stromes durch die LED kann auch durch Anordnung des zwei¬ten Schalters S2 in Serie mit den LED erfolgen.

[0083] Das Beispiel der Fig. 6 (und die anderen natürlich auch) kann dahingehend erweitertwerden, dass mehrere Betriebsschaltungen gemäß Figur 6 vorhanden sind. Die Steuerschalt¬kreise IC bzw. die Steuereinheiten SR der einzelnen Betriebsschaltungen werden von einemgemeinsamen Microcontroller aus angesteuert. Die einzelnen Betriebsschaltungen könnenbeispielsweise LED-stränge unterschiedlicher Wellenlänge oder Farbe ansteuern. Die Ansteue¬rung des Microcontrollers kann über eine Schnittstelle (drahtlos oder leitungsgebunden) erfol¬gen. Dabei können Steuersignale zum Einstellen der Helligkeit oder Farbe oder auch Statusin¬formationen über die Schnittstelle übertragen werden.

[0084] In Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung - unter anderem - einem Tiefsetzsteller (Buck-Converter) für den Betrieb zumindest der LED-Strecke (mit einer oder mehreren in Serie ge¬schalteten LEDs), mit einem ersten Schalter S1, der auch als Konverter-Schalter des Buck-Konverters bezeichnet werden kann. Die Schaltungsanordnung, im Folgenden auch als Be¬triebsschaltung bezeichnet, wird mit einer Gleichspannung bzw. einer gleichgerichteten Wech¬selspannung U0 versorgt. Über den Spannungsteiler R1 und R2 kann die Spannung UR0 ge¬messen werden, wodurch auf die Gleichspannung bzw. einer gleichgerichteten Wechselspan¬nung U0 geschlossen werden kann, und mit Hilfe des gemittelten Stromes ls kann die Leistungder Schaltungsanordnung bestimmt werden.

[0085] An dem Widerstand RS kann, z.B. von der Steuer/Regeleinheit SR, der Schalter-Stromdurch den ersten Schalter S1 erfasst werden.

[0086] Die Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichge¬richtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (L1) und einem durch eineSteuer/Regeleinheit (SR) getakteten ersten Schalter (S1) eine Versorgungsspannung für we¬nigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter S1 in der Spule (L1)eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (S1) übereine Diode (D1) und über wenigstens eine LED entlädt, wobei einen Kondensator (C1) vorhan¬den ist, der parallel zu der wenigstens einen LED angeordnet ist, und der während der Phaseder Entmagnetisierung der Spule (L1) den Strom durch die LED aufrecht erhält, wobei eineerste Sensoreinheit (SE1) vorhanden ist, welche ein vom Strom durch den ersten Schalter (S1)abhängendes erstes Sensorsignal (SES1) erzeugt, und eine zweite Sensoreinheit (SE2), diedas Erreichen der Entmagnetisierung der Spule (L1) detektiert und ein Sensorsignal (SES2)erzeugt, und dass die Sensorsignale (SES1, SES2) an die Steuer/Regeleinheit (SR) zugeführtund bearbeitet werden, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter (S1) zu demZeitpunkt wieder einschaltet, wenn die Spule (L1) entmagnetisiert ist und/oder die Diode (D1I)sperrt, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter (S1) zu dem Zeitpunkt ausschal¬tet, wenn der Strom durch den ersten Schalter (S1) einen Schwellwert (SW) überschreitet, undder Schwellwert (SW) abhängig vom aktuellen Dimmlevel einstellbar ist.

[0087] Die Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichge¬richtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (L1) und einem durch eineSteuer/Regeleinheit (SR) getakteten ersten Schalter (S1) eine Versorgungsspannung für we¬nigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter S1 in der Spule (L1)eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (S1) übereine Diode (D1) und über wenigstens eine LED entlädt, wobei einen Kondensator (C1) vorhan¬den ist, der parallel zu der wenigstens einen LED angeordnet ist, und der während der Phaseder Entmagnetisierung der Spule (L1) den Strom durch die LED aufrecht erhält, [0088] wobei eine erste Sensoreinheit (SE1) vorhanden ist, welche ein vom Strom durch denersten Schalter (S1) abhängendes erstes Sensorsignal (SES1) erzeugt, und eine zweite Sen¬soreinheit (SE2), die das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule (L1) detektiert und einSensorsignal (SES2) erzeugt, und dass die Sensorsignale (SES1, SES2) an die Steu¬er/Regeleinheit (SR) zugeführt und bearbeitet werden, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) denersten Schalter (S1) zu dem Zeitpunkt wieder einschaltet, wenn die Spule (L1) entmagnetisiertist und/oder die Diode (D1) sperrt, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter (S1)zu dem Zeitpunkt ausschaltet, wenn der Strom durch den ersten Schalter (S1) einen Schwell¬wert (SW) überschreitet, und wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den gemittelten Strom(ls_jgemittelt) durch den ersten Schalter (S1) erfasst und mit einem Referenzwert vergleicht, undabhängig von der Abweichung von gemittelten Strom (ls_jgemittelt) zu dem Referenzwert denSchwellwert (SW) einstellt, und der Referenzwert abhängig vom aktuellen Dimmlevel einstellbarist.

[0089] Der gemittelte Strom (ls_gemittelt) kann durch Tiefpassfilter am Rs erfasst werden, dasTiefpassfilter kann während der Pulspause des NF PWM mittels eines dritten Schalters S3abgetrennt werden.

[0090] Der Schwellwert (SW) der Betriebsschaltung wird beispielsweise bei zunehmendemDimmlevel erhöht.

[0091] Der Schwellwert (SW) der Betriebsschaltung kann bei Überschreiten eines bestimmtenDimmlevels nicht weiter erhöht werden.

[0092] Der Schwellwert (SW) wird bei zunehmendem Dimmlevel erhöht. Diese Erhöhung desSchwellwerts (SW) bei Zunahme des Dimmlevels kann nichtlinear erhöht werden. Über dieDimmkurve erfolgt eine Änderung gemäß einer vorgegebenen nichtlinearen Übertragungsfunk¬tion.

[0093] Unterhalb eines bestimmten Dimmlevels wird die Taktung de ersten Schalters (S1) füreinen bestimmten Zeitraum unterbrochen, wobei dieser Zeitraum mit abnehmenden Dimmlevelgrößer wird.

[0094] Die Taktung des ersten Schalters (S1I) wird für einen bestimmten Zeitraum unterbro¬chen, wobei dieser Zeitraum bei Überschreiten eines bestimmten Dimmlevels nicht weiter ver¬kürzt wird.

[0095] Innerhalb eines bestimmten Dimmlevel-Bereichs wird sowohl die Taktung des erstenSchalters (S1) für einen bestimmten Zeitraum unterbrochen, wobei dieser Zeitraum mit abneh¬menden Dimmlevel größer wird, als auch gleichzeitig der Schwellwert (SW) bei abnehmendemDimmlevel gesenkt.

[0096] Unterhalb eines bestimmten Dimmlevel-Bereichs wird die Taktung des ersten Schalters(S1) für einen bestimmten Zeitraum unterbrochen, wobei dieser Zeitraum bei Absenkung desDimmlevels nichtlinear erhöht wird. Über die Dimmkurve erfolgt eine Änderung gemäß einervorgegebenen nichtlinearen Übertragungsfunktion.

[0097] Die Steuereinheit (SR) verwendet ein Signal (SES1) der ersten Sensoreinheit (SE1)oder ein Signal (SES2) der zweiten Sensoreinheit (SE2) oder eine Kombination eines Signals(SES1) von der ersten Sensoreinheit (SE1) und eines Signals (SES2) von der zweiten Sen¬soreinheit (SE2) zur Festlegung des Ein- und Ausschaltzeitpunkts des ersten Schalters (S1).

[0098] Der erste Schalter (S1) wird ausgeschaltet, wenn der Strom durch den ersten Schalter(S1) einen maximalen Referenzwert überschreitet.

[0099] Die erste Sensoreinheit (SE1) kann ein Messwiderstand (Shunt, RS) sein.

[00100] Die zweite Sensoreinheit (SE2) kann aus einer induktiv an die Spule (L1) gekoppeltenSekundärwicklung (L2) bestehen.

[00101] Die zweite Sensoreinheit (SE2) erkennt das Erreichen der Entmagnetisierung derSpule (L1), indem sie die Spannung (Ux) am Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (S1)und der Spule (L1) übenwacht.

[00102] Der Steuerschaltkreis IC kann über einen Eingang zur Erkennung des Erreichens derEntmagnetisierung einer Spule (L1) verfügen und einen ersten Schalter (S1) ansteuern.

[00103] Ein Microcontroller kann durch Anlegen einer Spannung an einem Eingang des Steu¬erschaltkreis IC diesen aktivieren und/ oder deaktivieren und an einem weiteren Eingang eineReferenzspannung für den Steuerschaltkreis IC vorgeben.

[00104] Alternativ kann eine Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspan¬nung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule L1 undeinem durch eine Steuer/Regeleinheit SR getakteten ersten Schalter S1 eine Versorgungs¬spannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter S1in der Spule L1 eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstemSchalter S1 über eine Diode D1 und über wenigstens eine LED entlädt, wobei eine erste Sen¬soreinheit SE1 vorhanden ist, welche ein vom Strom durch den ersten Schalter S1 abhängen¬des erstes Sensorsignal SES1 erzeugt, und eine zweite Sensoreinheit SE2, die das Erreichender Entmagnetisierung der Spule L1 detektiert und ein Sensorsignal SES2 erzeugt, und dassdie Sensorsignale SES1, SES2 an die Steuer/Regeleinheit SR zugeführt und bearbeitet wer¬den, wobei die Steuer/Regeleinheit SR den ersten Schalter S1 nach Ablauf einer bestimmtenAusschaltzeit oder bei Erreichen einer Wiedereinschaltbedingung einschaltet, wobei die Steu¬er/Regeleinheit SR den ersten Schalter S1 nach Ablauf einer bestimmten Einschaltzeit oder beiErreichen einer Ausschaltbedingung ausschaltet, wobei die Wiedereinschaltbedingung und/oderdie Ausschaltbedingung abhängig vom aktuellen Dimmlevel einstellbar sein kann.

[00105] Die Wiedereinschaltbedingung kann der Ablauf einer Ausschaltzeitspanne sein und dieAusschaltbedingung der Ablauf einer Einschaltzeitspanne sein.

[00106] Alternativ kann die Wiedereinschaltbedingung eine an der Betriebsschaltung über¬wachte Spannung, vorzugsweise die Spannung an einer induktiv an die Spule L1 gekoppeltenSekundärwicklung L2, sein und die Ausschaltbedingung ein an der Betriebsschaltung über¬wachter Strom, vorzugsweise der Strom durch einen Messwiderstand Shunt, RS, sein.

[00107] Die Ausschaltbedingung kann bei zunehmendem Dimmlevel erhöht werden und beiUnterschreiten eines bestimmten Dimmlevels nicht weiter reduziert werden.

[00108] Alternativ kann die Wiedereinschaltbedingung bei zunehmendem Dimmlevel erhöhtwerden und bei Unterschreiten eines bestimmten Dimmlevels nicht weiter reduziert werden.

[00109] Fig. 8 zeigt exemplarisch den Strom ls durch den ersten Schalter S1, den gemitteltenStrom ls, der durch den Tiefpassfilter ermittelt wird, den Stromverlauf ILbuck an der Spule L1und ein niederfrequentes PWM-Signal NF PWM. Das niederfrequente PWM-Signal NF PWM istein niederfrequntes Pulssignal, wobei die Ausschaltphase dieses Signals den bestimmten Zeit¬raum bestimmt, in dem der erste Schalter S1 nicht getaktet wird sondern dessen Taktung un¬terbrochen wird.

[00110] In einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren für wenigstens eine LED möglich,der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittelseiner Spule (L1) und einem durch eine Steuer/Regeleinheit (SR) getakteten ersten Schalter(S1) eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschalte¬tem erstem Schalter S1 in der Spule (L1) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (S1) über eine Diode (D1) und über wenigstens eine LEDentlädt, wobei einen Kondensator (C1) vorhanden ist, der parallel zu der wenigstens einen LEDangeordnet ist, und der während der Phase der Entmagnetisierung der Spule (L1) den Stromdurch die LED aufrecht erhält, wobei eine erste Sensoreinheit (SE1) vorhanden ist, welche einvom Strom durch den ersten Schalter (S1) abhängendes erstes Sensorsignal (SES1) erzeugt,und eine zweite Sensoreinheit (SE2), die das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule (L1)detektiert und ein Sensorsignal (SES2) erzeugt, und dass die Sensorsignale (SES1, SES2) andie Steuer/Regeleinheit (SR) zugeführt und bearbeitet werden, wobei die Steuer/Regeleinheit(SR) den ersten Schalter (S1) zu dem Zeitpunkt wieder einschaltet, wenn die Spule (L1) ent¬magnetisiert ist und/oder die Diode (D1) sperrt, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den erstenSchalter (S1) zu dem Zeitpunkt ausschaltet, wenn der Strom durch den ersten Schalter (S1)einen Schwellwert (SW) überschreitet, und der Schwellwert (SW) abhängig vom aktuellenDimmlevel einstellbar ist.

Claims (18)

1. Ansprüche 1. Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichteteWechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (L1) und einem durch eineSteuer/Regeleinheit (SR) getakteten ersten Schalter (S1) eine Versorgungsspannung fürwenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter (S1) in derSpule (L1) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstemSchalter (S1) über eine Diode (D1) und über wenigstens eine LED entlädt, wobei eine ersteSensoreinheit (SE1) vorhanden ist, welche ein vom Strom durch den ersten Schalter (S1)abhängendes erstes Sensorsignal (SES1) erzeugt, und eine zweite Sensoreinheit (SE2),die das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule (L1) detektiert und ein Sensorsignal(SES2) erzeugt, und dass die Sensorsignale (SES1, SES2) an die Steuer/Regeleinheit(SR) zugeführt und bearbeitet werden, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den erstenSchalter (S1) nach Ablauf einer bestimmten Ausschaltzeit oder bei Erreichen einer Wie¬dereinschaltbedingung einschaltet, wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter(S1) nach Ablauf einer bestimmten Einschaltzeit oder bei Erreichen einer Ausschaltbedin¬gung ausschaltet, dadurch gekennzeichnet dadurch, dass die Wiedereinschaltbedingungund/oder die Ausschaltbedingung abhängig vom aktuellen Dimmlevel einstellbar ist.
2. 2. Betriebsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Wiedereinschalt¬bedingung der Ablauf einer Ausschaltzeitspanne ist.
3. 3. Betriebsschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Ausschaltbedin¬gung der Ablauf einer Einschaltzeitspanne ist.
4. 4. Betriebsschaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Wiedereinschalt¬bedingung eine an der Betriebsschaltung überwachte Spannung, vorzugsweise die Span¬nung an einer induktiv an die Spule (L1) gekoppelten Sekundärwicklung (L2), ist.
5. 5. Betriebsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Ausschaltbedin¬gung ein an der Betriebsschaltung überwachter Strom, vorzugsweise der Strom durch ei¬nen Messwiderstand (Shunt, RS), ist.
6. 6. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass dieAusschaltbedingung bei zunehmendem Dimmlevel erhöht wird.
7. 7. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass dieAusschaltbedingung bei Unterschreiten eines bestimmten Dimmlevels nicht weiter redu¬ziert wird.
8. 8. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass dieWiedereinschaltbedingung bei zunehmendem Dimmlevel erhöht wird.
9. 9. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass dieWiedereinschaltbedingung bei Unterschreiten eines bestimmten Dimmlevels nicht weiterreduziert wird.
10. 10. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass dieSteuer/Regeleinheit (SR) unterhalb eines bestimmten Dimmlevels die Taktung des erstenSchalters (S1) für einen bestimmten Zeitraum unterbricht, wobei dieser Zeitraum mit ab¬nehmenden Dimmlevel größer wird.
11. 11. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass dieSteuer/Regeleinheit (SR) innerhalb eines bestimmten Dimmlevel-Bereichs sowohl die Tak¬tung des ersten Schalters (S1) für einen bestimmten Zeitraum unterbricht, wobei dieserZeitraum mit abnehmenden Dimmlevel größer wird, als auch gleichzeitig die Ausschaltbe¬dingung bei abnehmendem Dimmlevel gesenkt wird.
12. 12. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass dieSteuer/Regeleinheit (SR) unterhalb eines bestimmten Dimmlevel-Bereichs sowohl die Tak¬tung des ersten Schalters (S1) für einen bestimmten Zeitraum unterbricht, wobei dieserZeitraum bei Absenkung des Dimmlevels nichtlinear erhöht wird.
13. 13. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass dieSteuer/Regeleinheit (SR) ein Signal (SES1) der ersten Sensoreinheit (SE1) oder ein Signal(SES2) der zweiten Sensoreinheit (SE2) oder eine Kombination eines Signals (SES1) vonder ersten Sensoreinheit (SE1) und eines Signals (SES2) von der zweiten Sensoreinheit(SE2) zur Festlegung des Ein- und Ausschaltzeitpunkts des ersten Schalters (S1) verwen¬det.
14. 14. Betriebsschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuer/Regel¬einheit (SR) den ersten Schalter (S1) ausschaltet, wenn der Strom durch den ersten Schal¬ter (S1) einen maximalen Referenzwert überschreitet.
15. 15. Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch,dass die erste Sensoreinheit (SE1) ein Messwiderstand (Shunt, RS) ist.
16. 16. Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch,dass die zweite Sensoreinheit (SE2) aus einer induktiv an die Spule (L1) gekoppelten Se¬kundärwicklung (L2) besteht.
17. 17. Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend einen Steuer¬schaltkreis IC, wobei der Steuerschaltkreis IC der Steuer/Regeleinheit (SR) entspricht oderenthält, wobei der Steuerschaltkreis IC der über einen Eingang zur Erkennung des Errei-chens der Wiedereinschaltbedingung und/oder der Ausschaltbedingung verfügt und denersten Schalter (S1) ansteuert.
18. 18. Betriebsschaltung nach Anspruch 17, aufweisend einen Microcontroller, der durch Anlegeneiner Spannung an einem Eingang des Steuerschaltkreis IC diesen aktiviert und/ oder de¬aktiviert und an einem weiteren Eingang eine Referenzspannung für den SteuerschaltkreisIC vorgibt. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen