AT14104U1 - Betriebsschaltung für eine Leuchtdiode und Verfahren zum Steuern einer Betriebsschaltung - Google Patents

Abstract

Eine Betriebsschaltung (10) für wenigstens eine Leuchtdiode (2) umfasst eine Induktivität (11), einen steuerbaren Schalter (13) und eine Steuerschaltung (15), die eingerichtet ist, um in einem gepulsten Betrieb zum Erzeugen eines Pulspakets für die wenigstens eine Leuchtdiode (2) den steuerbaren Schalter (13) mehrfach getaktet zu schalten. Die Betriebsschaltung (10) ist eingerichtet, um eine Messgröße (iL,s), die einen Strom durch die Induktivität (11) anzeigt, zu integrieren, um ein Ende des Pulspakets festzulegen.

Description

Beschreibung

BETRIEBSSCHALTUNG FÜR EINE LEUCHTDIODE UND VERFAHREN ZUM STEUERNEINER BETRIEBSSCHALTUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für ein Leuchtmittel und ein Verfahren zumSteuern einer solchen Betriebsschaltung. Die Erfindung betrifft insbesondere Betriebsschaltun¬gen zum Versorgen einer Leuchtdiode (LED) oder mehrerer LEDs, die in einem gepulstenBetrieb arbeiten können und wenigstens bei kleineren Dimmleveln Strom- Pulspakete an dieLED(s) bereitstellen.

[0002] Mit zunehmender Verbreitung von Leuchtmitteln wie LEDs und LED-Modulen gewinnenBetriebsschaltungen für derartige Leuchtmittel weiter an Bedeutung. Die Betriebsschaltungdient hauptsächlich dazu, eine gewünschte Energieversorgung für das Leuchtmittel bereitzu¬stellen. Zusätzliche Funktionen können in der Betriebsschaltung vorgesehen sein, um bei¬spielsweise eine Dimmbarkeit des Leuchtmittels zu ermöglichen. Die Lichtabstrahlung vonLEDs hängt von einem Stromfluss durch die LEDs ab. Zur Helligkeitssteuerung oder Helligkeits¬regelung werden LEDs daher typischerweise in einem Modus betrieben, in dem der Stromflussdurch die LED durch eine Betriebsschaltung gesteuert oder geregelt wird.

[0003] Zur Ansteuerung einer Anordnung von einer oder mehrerer LEDs können Schaltreglerverwendet werden, beispielsweise Tiefsetzsteller, die in der Technik auch als Abwärtswandleroder Buck-Konverter bezeichnet werden, oder Inverswandler, die in der Technik auch als Buck-Boost-Konverter bezeichnet werden. In einer derartigen Betriebsschaltung steuert eine Steuer¬einrichtung einen hochfrequent getakteten Schalter an. Im eingeschalteten Zustand des Schal¬ters fließt Strom über die LED-Anordnung und eine Spule, die dadurch mit Energie aufgeladenwird. Die zwischengespeicherte Energie der Spule entlädt sich im ausgeschalteten Zustand desSchalters über die LEDs.

[0004] Um Verschiebungen im Lichtspektrum bei unterschiedlichen Dimmleveln zu verringern,kann bei LEDs für eine Helligkeitssteuerung oder Helligkeitsregelungen wenigstens in einembestimmten Dimmlevelbereich ein gepulster Betrieb eingesetzt werden. Dabei werden denLEDs durch die Betriebsschaltung Strom-Pulspakete zugeführt.

[0005] Herkömmliche Steuer- oder Regelstrategien für einen gepulsten Betrieb einer Betriebs¬schaltung können vorsehen, die zeitliche Dauer von Pulspaketen und/oder den Zeitabstandzwischen Pulspaketen einzustellen. Dies kann jedoch beispielsweise dann zu Abweichungenvon einem gewünschten zeitlichen Mittelwert des Ausgangsstroms führen, wenn die Eingangs¬spannung und/oder der Eingangsstrom Schwankungen unterliegen oder wenn der Spulenstromunerwartete Abweichungen aufweist. Die Abweichung im zeitlichen Mittelswert des Ausgangs¬stroms kann zu einer Abweichung einer Lichtabgabe von einem gewünschten Wert oder zuzeitlichen Schwankungen der Lichtabgabe führen. Derartige Effekte sind unerwünscht.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, diedie beschriebenen Probleme verringern. Aufgabe ist es insbesondere, Vorrichtungen und Ver¬fahren anzugeben, die eine verbesserte Robustheit des zeitlichen Mittelwerts des Ausgangs¬stroms gegenüber Schwankungen, beispielsweise in der Eingangsspannung und/oder im Ein¬gangsstrom der Betriebsschaltung, aufweisen.

[0007] Erfindungsgemäß werden eine Betriebsschaltung für ein Leuchtmittel und ein Verfahrenmit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen angegeben. Die abhängi¬gen Ansprüche definieren Ausführungsformen der Erfindung.

[0008] Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine elektrische Ladung, die durch eineInduktivität der Betriebsschaltung seit Beginn eines Pulspakets insgesamt geflossen ist, erfasst.Abhängig von der erfassten Ladung wird bestimmt, ob ein weiterer Schaltzyklus eines steuerba¬ren Schalters ausgeführt werden soll oder ob ein getaktetes Schalten unterbrochen werden soll,um das Pulspaket zu beenden.

[0009] Die pro Pulspaket an wenigstens eine Leuchtdiode (LED) bereitgestellte Ladung kannüberwacht werden, indem die seit Beginn eines Pulspakets insgesamt durch die Induktivitätgeflossene Ladung bestimmt wird. Alternativ kann auch der durch die LED fließende Stromerfasst werden. Das Ende des Pulspakets wird automatisch an eventuell vorliegende Schwan¬kungen der Betriebsbedingungen, beispielsweise Schwankungen des Eingangsstroms oder derEingangsspannung, angepasst. Es wird nicht eine vorab festgelegte Dauer des Pulspaketsverwendet, sondern die seit Beginn des Pulspakets durch die Induktivität fließende elektrischeLadung wird erfasst und ausgewertet, um ein Ende des Pulspakets festzulegen.

[0010] Eine Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode nach einem Ausführungsbei¬spiel umfasst eine Induktivität, einen steuerbaren Schalter und eine Steuerschaltung zum getak¬teten Schalten des steuerbaren Schalters. Die Steuerschaltung ist eingerichtet, um in einemgepulsten Betrieb zum Erzeugen eines Pulspakets für die wenigstens eine Leuchtdiode densteuerbaren Schalter mehrfach getaktet zu schalten. Die Betriebsschaltung ist eingerichtet, umeine Messgröße, die einen Strom durch die Induktivität anzeigt, zu integrieren, um ein Ende desPulspakets festzulegen.

[0011] Die Betriebsschaltung kann eine Integriereinrichtung zum Bestimmen eines Zeitintegralsder Messgröße umfassen. Die Betriebsschaltung kann eingerichtet sein, um abhängig von demZeitintegral zu bestimmen, ob ein weiterer Schaltzyklus des steuerbaren Schalters während desPulspakets ausgeführt wird.

[0012] Die Betriebsschaltung kann einen Komparator mit einem Signaleingang, der mit derIntegriereinrichtung verbunden ist, umfassen. Die Betriebsschaltung kann eingerichtet sein, umdie Steuerschaltung abhängig von einem Ausgangssignal der Integriereinrichtung für ein getak¬tetes Schalten des steuerbaren Schalters zu aktivieren oder zu deaktivieren.

[0013] An einem Referenzsignaleingang des Komparators kann ein von einem Dimmlevelabhängiges Referenzsignal anliegen.

[0014] Das Referenzsignal kann eine elektrische Ladung definieren, die während des Pulspa¬kets durch die Induktivität fließt.

[0015] Die Betriebsschaltung kann ein Flip-Flop mit einem Eingang, der mit einem Ausgang desKomparators gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit einem Steuereingang der Steuer¬schaltung gekoppelt ist, umfassen. Eine Flanke eines Ausgangssignals des Flip-Flops kann dieSteuerschaltung so steuern, dass ein getaktetes Schalten des steuerbaren Schalters unterbro¬chen wird, um das Pulspaket zu beenden.

[0016] Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um den steuerbaren Schalter mehrfachgetaktet zu schalten, bis das Ausgangssignal der Integriereinrichtung einen vorgegeben Werterreicht.

[0017] Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um wenigstens einmal pro Schaltzyklus dessteuerbaren Schalters einen Schaltvorgang abhängig von der Stromstärke des durch die Induk¬tivität fließenden Stroms auszuführen.

[0018] Eine Ladungssteuerung kann mit der Steuerschaltung gekoppelt sein. Die Ladungssteu¬erung kann eingerichtet sein, um die in dem Pulspaket durch die Induktivität fließenden elektri¬schen Ladung einzustellen.

[0019] Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um während des Pulspakets in mehrerenSchaltzyklen einen Zeitpunkt zum Einschalten des steuerbaren Schalters und/oder einen weite¬ren Zeitpunkt zum Ausschalten des steuerbaren Schalters abhängig von einer Stromstärke desdurch die Induktivität fließenden Stroms zu bestimmen.

[0020] Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um zum Erzeugen des Pulspakets densteuerbaren Schalter wiederholt einzuschalten, um Energie in der Induktivität zu speichern, undauszuschalten, um in der Induktivität gespeicherte Energie die wenigstens eine Leuchtdiodeund über eine Diode zu entladen.

[0021] Das Zeitintegral über die den Spulenstrom repräsentierende Messgröße kann übermehrere Schaltzyklen des steuerbaren Schalters erfasst werden, um das Ende des Pulspaketsfestzulegen.

[0022] Ein Zeitabstand zwischen einem Beginn aufeinanderfolgender Pulspakete kann bei derBetriebsschaltung auf einem vorgegebenen, konstanten Wert gehalten werden.

[0023] Die Induktivität kann eine Spule umfassen oder eine Spule sein.

[0024] Die Steuerschaltung kann eine integrierte Halbleiterschaltung sein. Die Steuerschaltungkann als ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller, eine anwen¬dungsspezifische Spezialschaltung (ASIC, „Application Specific Integrated Circuit“) oder eineKombination mehrerer derartiger Komponenten ausgestaltet sein.

[0025] Der steuerbare Schalter kann ein Leistungsschalter sein. Der steuerbare Schalter kannein Feldeffekttransistor oder ein Bipolartransistor sein. Der steuerbare Schalter kann ein Tran¬sistor mit isolierter Gateelektrode sein.

[0026] Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein LED-Konverter angegeben, der dieBetriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst.

[0027] Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein System angegeben, das die Be¬triebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel und wenigstens eine Leuchtdiode, die miteinem Ausgang der Betriebsschaltung verbunden ist, umfasst.

[0028] Die wenigstens eine Leuchtdiode kann eine oder mehrere anorganische und/oder orga¬nische LED(s) umfassen.

[0029] Ein Verfahren zum Steuern einer Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiodewird nach einem weiteren Ausführungsbeispiel angegeben. Die Betriebsschaltung umfasst eineInduktivität und einen steuerbaren Schalter. Das Verfahren umfasst ein getaktetes Schalten dessteuerbaren Schalters zum Bereitstellen eines Pulspakets an die wenigstens eine Leuchtdiode.Eine elektrische Ladung, die ab einem Beginn des Pulspakets durch die Induktivität fließt, wirdermittelt. Ein Ende des Pulspakets wird abhängig von der ermittelten elektrischen Ladung fest¬gelegt.

[0030] Das Verfahren kann mit der Betriebsschaltung nach einem Aspekt oder Ausführungsbei¬spiel ausgeführt werden.

[0031] Zum Ermitteln der elektrischen Ladung kann eine Messgröße erfasst werden, die einendurch die Induktivität oder alternativ durch die LED fließenden Strom angibt, und ein Zeitintegralder Messgröße kann bestimmt werden. Abhängig von dem Zeitintegral kann bestimmt werden,ob ein weiterer Schaltzyklus des steuerbaren Schalters während des Pulspakets ausgeführtwird.

[0032] Das Zeitintegral der Messgröße kann mit einem Referenzsignal verglichen werden, umzu ermitteln, ob ein weiterer Schaltzyklus während des Pulspakets ausgeführt werden soll. DasZeitintegral der Messgröße kann mit einem Referenzsignal verglichen werden, um abhängigvon dem Vergleich eine Steuerschaltung zum getakteten Schalten des steuerbaren Schalterszu aktivieren oder zu deaktivieren.

[0033] Das Referenzsignal kann von einem Dimmlevel abhängen.

[0034] Das Referenzsignal kann eine elektrische Ladung definieren, die während des Pulspa¬kets durch die Induktivität oder die LED fließt.

[0035] Der steuerbare Schalter kann mehrfach getaktet geschaltet werden, bis das Zeitintegralder Messgröße das Referenzsignal erreicht.

[0036] Bei dem Verfahren kann wenigstens einmal pro Schaltzyklus des steuerbaren Schaltersein Schaltvorgang abhängig von der Stromstärke des durch die Induktivität fließenden Stromsausgeführt werden.

[0037] Eine Ladungssteuerung kann die in dem Pulspaket insgesamt durch die Induktivitätfließende elektrische Ladung einstellen. Die Ladungssteuerung kann festlegen, ob in dem Puls¬paket ein weiterer Schaltzyklus ausgeführt werden soll.

[0038] Während des Pulspakets können in mehreren Schaltzyklen ein Zeitpunkt zum Einschal¬ten des steuerbaren Schalters und/oder ein weiterer Zeitpunkt zum Ausschalten des steuerba¬ren Schalters abhängig von einer Stromstärke des durch die Induktivität fließenden Stromsbestimmt werden.

[0039] Zum Erzeugen des Pulspakets kann der steuerbare Schalter wiederholt eingeschaltetwerden, um Energie in der Induktivität zu speichern, und ausgeschaltet werden, um in derInduktivität gespeicherte Energie die wenigstens eine Leuchtdiode und über eine Diode zuentladen.

[0040] Unterschiedliche Pulspakete können bei Vorrichtungen und Verfahren nach Ausfüh¬rungsbeispielen wenigstens zwei unterschiedliche Schaltzyklenzahlen aufweisen. Derartigeunterschiedliche Schaltzyklenzahlen können für unterschiedliche Pulspakete beispielsweisedann resultieren, wenn eine elektrische Ladung, die pro Schaltzyklus durch die Induktivitätfließen soll, für unterschiedliche Pulspakete mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schaltzyklenerreicht wird. Dies kann beispielsweise durch Schwankungen der Eingangsspannung oder desEingangsstroms der Betriebsschaltung verursacht werden.

[0041] Bei Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann ein Ende einesPulspakets abhängig davon ermittelt werden, ob die seit Beginn des Pulspakets insgesamtdurch die Induktivität fließende elektrische Ladung einen bestimmten Referenzwert erreicht hat.Damit kann eine konsistente Übertragung elektrischer Ladung an die wenigstens eine Leuchtdi¬ode selbst bei schwankenden Betriebsbedingungen erreicht werden. Die Robustheit gegenüberSchwankungen der Betriebsbedingungen wird erhöht.

[0042] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand bevorzugterAusführungsformen erläutert. In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identischeElemente.

[0043] Figur 1 zeigt eine Betriebsschaltung für Leuchtdioden nach einem Ausführungsbeispiel.

[0044] Figur 2 zeigt eine Betriebsschaltung für Leuchtdioden nach einem weiteren Ausfüh¬ rungsbeispiel.

[0045] Figur 3 zeigt einen Spulenstrom einer Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbei¬ spiel in einem gepulsten Betrieb.

[0046] Figur 4 zeigt den Spulenstrom einer Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel in einem gepulsten Betrieb zur Erläuterung der Funktionsweise von Vorrichtun¬gen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen.

[0047] Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.

[0048] Figur 6 zeigt eine Betriebsschaltung für Leuchtdioden nach einem Ausführungsbeispiel.

[0049] Figur 7 zeigt eine Betriebsschaltung für Leuchtdioden nach einem Ausführungsbeispiel.

[0050] Figur 8 zeigt ein Zeitintegral einer den Spulenstrom anzeigenden Messgröße bei Vor¬ richtungen und Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel.

[0051] Figur 9 zeigt ein Ausgangssignal einer Ladungssteuerung einer Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0052] Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Systems 1, das eine Betriebsschaltung 10 für einLeuchtmittel 2 umfasst. Das Leuchtmittel 2 kann eine Leuchtdiode (LED) oder mehrere LEDsumfassen. Die LEDs können anorganische oder organische LEDs sein. Die mehreren LEDskönnen in Serie oder parallel geschaltet sein. Die mehreren LEDs können auch in komplexerenAnordnungen verschaltet sein, beispielsweise in mehreren zueinander parallel geschaltetenReihenschaltungen. Während beispielhaft drei LEDs dargestellt sind, kann das Leuchtmittel auch nur eine LED, zwei LEDs oder mehr als drei LEDs aufweisen.

[0053] Die Betriebsschaltung 10 dient zum Betrieb der wenigstens einen LED 2. Beispielhaftdargestellt ist eine Betriebsschaltung 10, die ein Tiefsetzsteller ist. Andere Wandlertopologienkönnen verwendet werden. Der Betriebsschaltung 10 wird eine Versorgungsspannung Vinzugeführt, die eine Gleichspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung sein kann.Der steuerbare Schalter 13 und die Spule 11 sind in Reihe zwischen den Eingang und denAusgang der Betriebsschaltung 10 geschaltet. Wenn die wenigstens eine LED 2 mit der Be¬triebsschaltung 10 verbunden ist, sind der steuerbare Schalter 13, die Spule 11 und die wenigs¬tens eine LED 2 in Reihe geschaltet. Eine Diode 12 ist parallel zu der wenigstens einen LED 2und der Spule 11 geschaltet. Ein Kondensator 14 kann zwischen die Ausgangsanschlüssegeschaltet sein, so dass der Kondensator 14 parallel zu der wenigstens einen LED 2 geschaltetist. Der Kondensator 14 ist ein optionales Element der gezeigten Schaltung. Der Kondensator14 kann bei weiteren Ausführungsbeispielen weggelassen werden.

[0054] Im eingeschalteten Zustand des steuerbaren Schalters 13 fließt Strom durch die LED(s)2 und durch die Spule 11, die dadurch magnetisiert wird. Die Spule 11 wird dadurch mit Energiegeladen. Die Diode 12 sperrt in diesem Zustand. Im ausgeschalteten Zustand des steuerbarenSchalters 13 entlädt sich die im Magnetfeld der Spule 11 gespeicherte Energie in Form einesStroms über die Diode 12 und die LED(s) 2. Parallel dazu kann am Beginn des Einschaltensdes steuerbaren Schalters 13 der Kondensator 14 geladen werden. Während der Ausschalt¬phase des steuerbaren Schalters 13, der so genannten Freilaufphase, kann sich der Kondensa¬tor 14 entladen und trägt zum Stromfluss durch die LED(s) 2 bei. Bei geeigneter Dimensionie¬rung des Kondensators 14 kann dies zu einer Glättung des Stroms durch die LED(s) 2 führen.

[0055] Der steuerbare Schalter 13 kann ein Leistungsschalter sein. Der steuerbare Schalter 13kann ein Feldeffekttransistor oder ein Bipolartransistor sein. Der steuerbare Schalter 13 kannein Transistor mit isolierter Gateelektrode sein.

[0056] Die Betriebsschaltung 10 weist eine Steuerschaltung 15 zum getakteten Schalten dessteuerbaren Schalters 13 auf. Wie unter Bezugnahme auf Figur 3 bis Figur 9 detailliert be¬schrieben wird, kann die Betriebsschaltung 10 in einem gepulsten Betrieb jeweils einen Aus¬gangsstrom in Form von Pulspaketen bereitstellen. Die Erzeugung von Pulspaketen muss nichtnotwendig über den gesamten Betriebsbereich der Betriebsschaltung 10 erfolgen. Beispielswei¬se können bei kleineren Dimmleveln Pulspakete erzeugt werden, um die gemittelte Stromstärkeund somit die vom Auge wahrgenommene Helligkeit einzustellen.

[0057] Die Betriebsschaltung 10 weist eine Ladungssteuerung 16 auf, die abhängig von einerelektrischen Ladung, die seit Beginn eines Pulspakets durch die Spule 11 geflossen ist, festlegt,ob die Steuerschaltung 15 den steuerbaren Schalter 13 zur Durchführung eines weiterenSchaltzyklus erneut ein- und ausschalten soll oder ob das Pulspaket beendet werden soll. EineEinstellung der zeitlich gemittelten Stromstärke und somit der vom Auge wahrgenommenenHelligkeit kann dadurch erfolgen, dass die elektrische Ladung, die pro Pulspaket insgesamtdurch die Spule 11 fließt und die von der Ladungssteuerung 16 überwacht wird, abhängig voneinem Dimmlevel eingestellt wird. Beispielsweise kann der Zeitabstand zwischen aufeinander¬folgenden Pulspaketen konstant gehalten werden. Ein Sollwert für die elektrische Ladung, diepro Pulspaket insgesamt durch die Spule 11 fließen soll, kann abhängig von dem Dimmlevelvergrößert oder verkleinert werden. Zum Bestimmen der elektrischen Ladung, die in dem ent¬sprechenden Pulspaket seit Beginn des Pulspakets bereits durch die Spule 11 geflossen ist,kann die Ladungssteuerung 16 eine Messgröße, die einen Spulenstrom iL anzeigt, über die Zeitintegrieren. Ein Zeitintegral der Messgröße kann mit einem Referenzsignal verglichen werden,das den Sollwert der pro Pulspaket übertragenen Ladung definiert.

[0058] Die Ladungssteuerung 16 legt fest, ob noch ein weiterer Schaltzyklus ausgeführt werdensoll. Die Bestimmung, ob noch ein weiterer Schaltzyklus erfolgen soll, erfolgt jeweils abhängigvon der seit Beginn des Pulspakets insgesamt durch die Spule 11 geflossenen Ladung. Wäh¬rend eines Pulspakets werden typischerweise mehrere Schaltzyklen des steuerbaren Schalters13 ausgeführt. Die Festlegung der Zeitpunkte, zu denen der steuerbare Schalter 13 ein- und/oder ausgeschaltet wird, kann abhängig von einem Schaltschwellenwertvergleich desaktuellen Spulenstroms iL erfolgen. Dieser Schaltschwellenwertvergleich zum Festlegen derEin- und Ausschaltzeitpunkte des steuerbaren Schalters, der vom momentanen Spulenstrom iLabhängt, darf nicht verwechselt werden mit der Funktion der Ladungssteuerung 16. Die La¬dungssteuerung legt abhängig von einem Zeitintegral des Spulenstroms iL fest, ob das aktuellePulspaket durch erneutes Schalten des steuerbaren Schalters 13 fortgesetzt werden soll. ZumErzeugen des Pulspakets kann die Steuerschaltung 15 den steuerbaren Schalter 13 wiederholteinschalten und ausschalten, bis die Ladungssteuerung 16 ermittelt, dass kein weiterer Schalt¬zyklus ausgeführt werden soll.

[0059] Die Steuerschaltung 15 kann eine integrierte Halbleiterschaltung sein oder eine inte¬grierte Halbleiterschaltung umfassen. Die Steuerschaltung 15 kann als ein Prozessor, ein Mik¬roprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische Spezialschal¬tung (ASIC, „Application Specific Integrated Circuit“) oder eine Kombination der genanntenEinheiten ausgestaltet sein. Die Ladungssteuerung 16 kann eine Integriereinheit, beispielsweiseeinen Operationsverstärker oder einen Integrator zum Integrieren des Spulenstroms umfassen.Die Ladungssteuerung 16 kann ein Referenzsignal, das den Referenzwert der pro Pulspaketinsgesamt durch die Spule 11 fließenden elektrischen Ladung anzeigt, über eine Schnittstelleempfangen, beispielsweise von einer Steuerung. Das Referenzsignal kann von einem Dimmle-vel abhängen. Die Betriebsschaltung 10 kann einen den Dimmlevel festlegenden Befehl aneiner Schnittstelle empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann die Betriebsschaltung 10 einge¬richtet sein, um den Dimmlevel abhängig von wenigstens einem Sensorsignal zu bestimmen.Beispielsweise kann für eine Helligkeitsregelung eine Ist-Helligkeit mit einem Sensor erfasst undein Dimmlevel abhängig von einem Vergleich von Ist-Helligkeit und Soll- Helligkeit festgelegtwerden. Alternativ oder zusätzlich kann die Betriebsschaltung 10 eingerichtet sein, um einenDimmlevel abhängig von einer Betätigung eines Betätigungselements, beispielsweise einesTasters, Drehknopfes oder Schalters, zu ermitteln. Das Referenzsignal, mit dem das Zeitintegralder den Spulenstrom repräsentierenden Messgröße verglichen wird, kann auch eine Stellgrößeeiner weiteren Regelschleife sein.

[0060] Die nachfolgend detailliert beschriebene Steuerung des steuerbaren Schalters der Be¬triebsschaltung kann bei einer Vielzahl unterschiedlicher Wandertopologien verwendet werden,beispielsweise bei Abwärtswandlern oder Inverswandlern.

[0061] Figur 2 zeigt ein System mit einer Betriebsschaltung 20 nach einem weiteren Ausfüh¬rungsbeispiel. Die Betriebsschaltung 20 ist als Inverswandler ausgestaltet. Die Betriebsschal¬tung 10 weist eine Serienschaltung bestehend aus einer Spule 21 und dem steuerbaren Schal¬ter 23 auf, die an Eingangsanschlüssen der Betriebsschaltung mit einer (nicht dargestellten)Gleichspannungsquelle verbunden ist. Sobald der steuerbare Schalter 23 eingeschaltet, d.h.geschlossen ist, fließt ein Spulenstrom iL durch die Spule 21. Parallel zur Spule 21 ist eineSerienschaltung geschaltet, die aus einer Diode 22 und einem Kondensator 24 gebildet ist. DieDiode ist so gepolt, dass sie die an den Eingangsanschlüssen anliegende Gleichspannung Vinsperrt. Sobald der steuerbare Schalter 23 geöffnet, fällt an der Spule 21 eine Spannung U(t) = -1/L (diL/dt) ab, die so gepolt ist, dass die Diode 22 leitend wird. Dabei bezeichnet L die Induktivi¬tät der Spule 21. Der Kondensator 24 lädt sich auf. Ein Strom fließt durch die Induktivität 21, dieLED(s) 2 und die Diode 22.

[0062] Die Betriebsschaltung 20 weist eine Steuerschaltung 15 auf, die in einem gepulstenBetrieb den steuerbaren Schalter 23 getaktet Schaltet. Die Betriebsschaltung 20 weist eineLadungssteuerung 16 auf, die abhängig von einer gesamten elektrischen Ladung, die währendmehrerer Schaltzyklen seit Beginn des Pulspakets durch die Spule 11 geflossen ist, ermittelt, obein weiterer Schaltzyklus ausgeführt werden soll.

[0063] Die Funktionsweise der Steuerschaltung 15 und der Ladungssteuerung 16 bei Betriebs¬schaltungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen wird unter Bezugnahme auf Figur 3 bisFigur 9 detaillierter beschrieben.

[0064] Figur 3 zeigt Pulspakete 31, 32 des Spulenstroms iL, die in der Betriebsschaltung 10, 20 zumindest in einem Betriebsmodus erzeugt werden, um Strom-Pulspakete an die LED(s) 2bereitzustellen. Zum Erzeugen der Pulspakete 31, 32 steuert die Steuerschaltung 15 den steu¬erbaren Schalter 13, 23 an. Dabei wird abhängig von der in dem entsprechenden Pulspaketbereits insgesamt durch die Spule geflossenen elektrischen Ladung bestimmt, ob ein weitererSchaltzyklus des steuerbaren Schalters 13, 23 ausgeführt werden soll. Wenn am Ausgang derBetriebsschaltung 10 ein Kondensator 14 vorgesehen ist, weist das Strom-Pulspaket, das andie LED(s) 2 bereitgestellt wird, eine allmähliche ansteigende Eingangsflanke auf und eineallmählich abfallende Endflanke auf, da sich der Kondensator 14 lädt bzw. entlädt.

[0065] Aufeinanderfolgende Pulspakete 31, 32 sind durch ein Intervall 38 getrennt, in dem dersteuerbare Schalter 13, 23 nicht getaktet geschaltet wird. Die steigende Flanke aufeinanderfol¬gender Pulspakete 31, 32 ist durch eine Periode 39 voneinander getrennt, die die zyklischeWiederholung der Erzeugung eines Pulspakets 31, 32 definiert, die viel langsamer erfolgt alsdas getaktete Schalten des steuerbaren Schalters 13, 23 während jedes Pulspakets 31,32.

[0066] Eine Pulsdauer 37, während der der steuerbare Schalter 13, 23 getaktet geschaltet wird,muss nicht durch eine bestimmte vordefinierte Zeit festgelegt sein. Die Ladungssteuerung 16bestimmt die seit Beginn des Pulspakets 31, 32 insgesamt durch die Spule geflossene elektri¬sche Ladung. Das Ladungssteuerung bestimmt abhängig von der Ladung, ob ein weitererSchaltzyklus ausgeführt werden soll oder das Pulspaket 31, 32 beendet werden soll. Die Puls¬dauer 37 kann zwischen Pulspaketen 31, 32 variieren, beispielsweise wenn die elektrischeLadung, die pro Pulspaket 31, 32 übertragen werden soll, aufgrund von Schwankungen derEingangsspannung oder anderer Betriebsparameter rascher oder langsamer erreicht wird.

[0067] Während jedes Pulspakets 31, 32 kann die Steuerschaltung 14 den aktuellen Wert desSpulenstroms iL mit wenigstens einem Schaltschwellenwert vergleichen, um zu bestimmen,wann der steuerbare Schalter 13, 23 eingeschaltet und/oder ausgeschaltet werden soll. Bei¬spielsweise kann der steuerbare Schalter 13, 23 jeweils eingeschaltet werden, wenn der aktuel¬le Wert des Spulenstroms iL einen ersten (unteren) Schaltschwellenwert l|OW erreicht, und/oderausgeschaltet werden, wenn der aktuelle Wert des Spulenstroms iL einen zweiten (oberen)Schaltschwellenwert lpk erreicht. Die Auslösung von Schaltvorgängen durch den Vergleich desaktuellen Spulenstroms mit einem Schaltschwellenwert kann kombiniert werden mit einer Ver¬zögerungszeit vor einem erneuten Schaltvorgang. Beispielsweise kann der steuerbare Schalter13, 23 jeweils eingeschaltet werden, wenn der aktuelle Wert des Spulenstroms iL einen erstenSchaltschwellenwert erreicht, und kann nach einer ersten Verzögerungszeit wieder ausgeschal¬tet werden. Der steuerbare Schalter 13, 23 jeweils ausgeschaltet werden, wenn der aktuelleWert des Spulenstroms iL einen zweiten Schaltschwellenwert erreicht, und kann nach einerzweiten Verzögerungszeit wieder eingeschaltet werden.

[0068] Unabhängig davon, wie die Auslösung der Schaltvorgänge durch die Steuerschaltung 15jeweils implementiert ist, wird während eines Pulspakets 31, 32 der steuerbare Schalter 13, 23nur dann erneut eingeschaltet, wenn die sei Beginn des Pulspakets insgesamt durch die Spulegeflossene elektrische Ladung einen Referenzwert noch nicht erreicht hat.

[0069] Während eines Pulspakets fließt im zeitlichen Mittel ein Spulenstrom 34 durch die Induk¬tivität. Der über eine Periode 39 gemittelte Spulenstrom lav weist einen kleineren Wert 33 auf.Der über die Periode 39 des gepulsten Betriebs gemittelte Strom lav, der den zeitlichen Mittel¬wert des Ausgangsstroms festlegt, ist gegeben durch U=Q π, (1) [0070] wobei T die Dauer der Periode 39 zwischen aufeinanderfolgenden Pulspaketen und Qdie während eines Pulspakets insgesamt durch die Spule 11, 21 fließende elektrische Ladungist. Die Ladungssteuerung 16 kann die Dauer des Pulspakets und die Anzahl von Schaltzyklenpro Pulspaket so festlegen, dass die seit Beginn des Pulspakets übertragene Ladung vor einemBeginn des letzten Schaltzyklus des Pulspakets noch kleiner als ein Referenzwert Qmax ist unddass die nach dem letzten Schaltzyklus des Pulspakets insgesamt durch die Spule 11, 21 ge¬flossene Ladung wenigstens gleich Qmax ist.

[0071] Bei Betriebsschaltungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen wird während derErzeugung des Pulspakets für mehrere Zeiten t jeweils Q(t) = }dt'iLs(t') (2) to [0072] ermittelt. Dabei bezeichnet iL,s eine Messgröße, die den Spulenstrom repräsentiert. DieMessgröße iL,s kann beispielsweise zum Spulenstrom proportional sein. Die Zeit t0 bezeichneteinen Zeitpunkt, zu dem die Erzeugung des Pulspakets beginnt. Dieser Zeitpunkt kann bei¬spielsweise durch ein niederfrequentes Taktsignal mit einer Periodendauer T festgelegt werden.Die ermittelte Größe Q(t) kann mit dem Referenzwert Qmax verglichen werden, um zu bestim¬men, ob ein weiterer Schaltzyklus ausgeführt werden soll.

[0073] Figur 4 illustriert die Funktionsweise der Ladungssteuerung 16 detaillierter. Figur 4 zeigtdie Pulspakete 31, 32 von Figur 3. Die Ladungssteuerung 16 bestimmt jeweils, welche elektri¬sche Ladung seit dem Beginn des entsprechenden Pulspakets insgesamt durch die Spule 11,21 geflossen ist. Abhängig von der so bestimmten elektrischen Ladung kann vor einem erneu¬ten Ein- und Ausschalten des steuerbaren Schalters 13, 23 jeweils überprüft werden, ob dieLadung bereits den Referenzwert Qmax erreicht hat. Wenn die Ladung, die seit dem Beginn desentsprechenden Pulspakets insgesamt durch die Spule 11, 21 geflossen ist, kleiner als derReferenzwert Qmax ist, wird ein weiterer Schaltzyklus ausgeführt. Andernfalls wird das Pulspaketbeendet und der steuerbare Schalter 13, 23 nicht erneut eingeschaltet. Eine Ladung 41, diewährend des Pulspakets 31 insgesamt durch die Spule 11,21 fließt, ist durch das Zeitintegraldes Spulenstroms iL gegeben und ist mindestens gleich dem Referenzwert Qmax. Die Dauer tondes Pulspakets 31 wird abhängig von der seit Beginn des Pulspakets 31 insgesamt durch dieSpule 11, 21 fließenden Ladung festgelegt und wird somit dynamisch an sich ändernde Be¬triebsbedingungen angepasst. Die Periode T, die der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgen¬den Pulspaketen 31,32 ist, kann einen festen Wert aufweisen.

[0074] Während der Erzeugung des Pulspakets 32 wird die elektrische Ladung, die seit demBeginn des Pulspakets insgesamt durch die Spule 11, 21 geflossen ist, bestimmt. Dazu kanneine den Spulenstrom repräsentierende Messgröße zeitlich integriert werden. Zu einem Zeit¬punkt 43 weist die bis dahin insgesamt durch die Spule 11, 21 geflossene Ladung einen Wertauf, der einem Zeitintegral 42 der Messgröße seit Beginn des entsprechenden Pulspakets 32entspricht. Die Ladungssteuerung ermittelt, ob das Zeitintegral 42 und somit die bis zum Zeit¬punkt 43 seit Beginn des Pulspakets durch die Spule 11, 21 geflossene Ladung bereits denReferenzwert Qmax erreicht hat. Falls das Zeitintegral 42 größer als der Referenzwert Qmax odergleich dem Referenzwert Qmax ist, wird der steuerbare Schalter 13, 23 nicht erneut eingeschaltetund das Pulspaket wird beendet. Falls das Zeitintegral 42 den Referenzwert Qmax noch nichterreicht hat, wird ein weiterer Schaltzyklus ausgeführt, der zu dem Stromrippel 44 des Spulen¬stroms führt. Es ist auch möglich, dass bei Erreichen oder Überschreiten des ReferenzwertesQmax während eines Schaltzyklus dieser abgebrochen wird.

[0075] Auf die beschriebene Weise kann sichergestellt werden, dass jeweils nur eine solcheAnzahl von Schaltzyklen in jedem Pulspaket ausgeführt wird, die erforderlich ist, damit insge¬samt wenigstens die Ladung Qmax während des Pulspakets durch die Spule 11,21 fließt.

[0076] Der Referenzwert Qmax, mit dem die elektrische Ladung verglichen wird, kann durch eineweitere Regelschleife festgelegt werden. Die weitere Regelschleife kann den Ausgangsstromder Betriebsschaltung regeln. Die weitere Regelschleife kann den Referenzwert Qmax als Stell¬größe abhängig von dem erfassten Ausgangsstrom des Betriebsgeräts erhöhen oder verrin¬gern.

[0077] Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 50 nach einem Ausführungsbeispiel.Das Verfahren 50 kann mit der Betriebsschaltung 10, 20 nach einem Ausführungsbeispiel au¬tomatisch ausgeführt werden.

[0078] Bei Schritt 51 beginnt die Erzeugung eines Pulspakets. Der Schritt 51 kann jeweils ausgeführt werden, wenn seit dem Beginn des vorhergehenden Pulspakets eine Zeitdauer Tverstrichen ist.

[0079] Bei Schritt 52 wird ein Schaltzyklus des steuerbaren Schalters ausgeführt. Der steuerba¬re Schalter kann eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Der Zeitpunkt zum Einschaltenund/oder zum Ausschalten kann abhängig von einem Vergleich des Spulenstroms mit einemSchaltschwellenwert festgelegt werden.

[0080] Bei Schritt 53 kann ein Zeitintegral eines Spulenstroms ermittelt werden. Dazu kann eineMessgröße, die von dem Spulenstrom abhängig ist, zeitlich integriert werden. Das Zeitintegralrepräsentiert die elektrische Ladung, die seit Beginn des Pulspakets durch die Spule geflossenist.

[0081] Bei Schritt 54 wird überprüft, ob das Zeitintegral größer als ein Referenzwert oder gleichdem Referenzwert ist. Der Referenzwert kann die Ladung definieren, die pro Pulspaket mindes¬tens durch die Induktivität fließen soll. Der Referenzwert, mit dem die elektrische Ladung beiSchritt 54 verglichen wird, kann durch eine weitere Regelschleife festgelegt werden. Die weitereRegelschleife kann beispielsweise den Ausgangsstrom der Betriebsschaltung regeln und kannden Referenzwert Qmax als Stellgröße beeinflussen.

[0082] Falls das Zeitintegral kleiner als der Referenzwert ist, kehrt das Verfahren zu Schritten52 und 53 zurück. Falls das Zeitintegral größer als der Referenzwert oder gleich dem Refe¬renzwert ist, also bereits die gewünschte Ladung durch die Spule geflossen ist, fährt das Ver¬fahren bei Schritt 55 fort.

[0083] Bei Schritt 55 wird das Pulspaket beendet, indem kein weiterer Schaltzyklus des steuer¬baren Schalters ausgeführt wird. Die Ladungssteuerung 16 kann die Steuerschaltung 15 sosteuern, dass die Steuerschaltung 15 keine weiteren Schaltzyklen veranlasst, wenn bereits diegewünschte Ladung durch die Induktivität geflossen ist.

[0084] Bei Schritt 56 erfolgt eine Wartezeit, bevor das nächste Pulspaket erzeugt wird. DieWartezeit kann so bestimmt werden, dass nach dem Anfang des Pulspakets bei Schritt 51 diePeriodendauer T verstreicht, bevor das nächste Pulspaket erzeugt wird. Nach der Wartezeitkehrt das Verfahren zur Erzeugung des nächsten Pulspakets zu Schritt 51 zurück.

[0085] Die Betriebsschaltung kann auf unterschiedliche Weise dazu eingerichtet sein, die seitBeginn eines Pulspakets durch die Spule geflossene elektrische Ladung zu bestimmenund/oder um zu ermitteln, ob weitere Schaltzyklen während des Pulspakets ausgeführt werdensollen, wie unter Bezugnahme auf Figur 6 bis Figur 9 näher beschrieben wird. Während Figur 6und Figur 7 Betriebsschaltungen mit der Topologie eines Abwärtswandlers zeigen, können diebeschriebenen Ausgestaltungen auch für andere Wandlertopologien verwendet werden, bei¬spielsweise für einen Inverswandler, wie er unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben wurde.

[0086] Figur 6 ist eine Darstellung eines Systems mit einer Betriebsschaltung 10 und wenigs¬tens einer LED 2, die mit dem Ausgang der Betriebsschaltung 10 verbunden ist. Ein Eingangder Betriebsschaltung 10 kann mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sein.

[0087] Die Steuerschaltung 15 ist als integrierte Halbleiterschaltung ausgebildet. In einemgepulsten Betrieb der Betriebsschaltung 10 schaltet die Steuerschaltung 15 den steuerbarenSchalter 13 getaktet, um ein Pulspaket zu erzeugen. Dabei erfolgen mehrere Schaltzyklenwährend des Pulspakets. Schaltvorgänge können während des Pulspakets abhängig von einemVergleich eines Spulenstroms iL mit einem Schaltschwellenwert ausgelöst werden. Der aktuelleSpulenstrom iL kann während der Einschaltphase mittels der über einen Messwiderstand 18abfallenden Spannung erfasst werden. Der aktuelle Spulenstrom iL kann insbesondere währendder Ausschaltphase mit einer weiteren Induktivität 17, die magnetisch mit der Spule 11 gekop¬pelt ist, übenwacht werden und der Steuerschaltung 15 zugeführt werden. Alternativ kann auchein Strommesstransformator zur Erfassung des aktuellen Spulenstroms iL vorhanden sein, derin Serie zu der Spule 11 angeordnet ist. Der obere Schaltschwellenwert lpk, mit dem der aktuelleSpulenstrom verglichen wird und der ein Ausschalten des Schalters 3 bewirkt, kann intern durch die Steuerschaltung 15 erzeugt werden oder kann durch eine externe Signalquelle 19 bereitge¬stellt werden. Der untere Schaltschwellenwert l|0W, mit dem der aktuelle Spulenstrom verglichenwird und der ein Einschalten des Schalters 3 bewirkt, kann intern durch die Steuerschaltung 15erzeugt werden oder kann durch eine externe Signalquelle 19 bereitgestellt werden. In einermöglichen Ausführungsform kann mittels der Überwachung über die weitere Induktivität 17festgestellt werden, wann der Spulenstrom iL während der Entladephase (Ausschaltphase) aufNull abgefallen ist (und somit die Spule 11 entmagnetisiert ist). In diesem Falle wäre der untereSchaltschwellenwert l|0W gleich null. Die Steuerschaltung 15 kann ein Signal sw zum Ansteuerndes steuerbaren Schalters 13 aussteuern.

[0088] Eine Ladungssteuerung bestimmt, in welchen Zeitabschnitten die Steuerschaltung 15den steuerbaren Schalter 13 getaktet schaltet. Insbesondere kann die Ladungssteuerung ab¬hängig von der elektrischen Ladung, die seit Beginn eines Pulspakets durch die Spule 11 ge¬flossen ist, bestimmen, ob ein weiterer Schaltzyklus ausgeführt oder das Pulspaket beendetwerden soll. Die Aktivierung oder Deaktivierung kann durch ein Aktivierungs-Deaktivierungs-Signal Ctrl erfolgen, mit dem die Ladungssteuerung die Steuerschaltung 15 so steuert, dass dersteuerbare Schalter nur so lange Schaltzyklen beginnt, bis seit Beginn eines Pulspakets einegewünschte Ladung durch die Spule 11 geflossen ist.

[0089] Die Ladungssteuerung erfasst eine Messgröße iLlS, die den Spulenstrom iL anzeigt. Wiein Figur 6 dargestellt ist, kann die Messgröße iL,s die über einen Messwiderstand 18 abfallendeSpannung sein. Die Messgröße iLlS kann proportional zum Spulenstrom iL sein. Andere Ausge¬staltungen eines Messpunkts zum Erfassen der Messgröße iL,s können verwendet werden.

[0090] Die Ladungssteuerung weist eine Integriereinrichtung 61 auf, die die erfasste Messgrö¬ße iL,s ab Beginn des Pulspakets zeitlich integriert. Die Integriereinrichtung 61 kann ein Operati¬onsverstärker sein oder kann einen Operationsverstärker umfassen. Eine Rücksetzung derIntegriereinrichtung kann am Ende und/oder am Beginn eines Pulspakets über eine Flanke desAktivierungs-Deaktivierungs-Signal Ctrl erfolgen.

[0091] Ein Ausgangssignal Q der Integriereinrichtung 61 wird einem Eingang eines Kompara¬tors 63 zugeführt. Ein Referenzsignal Qmax wird einem Referenzsignaleingang des Komparators63 zugeführt. Das Referenzsignal Qmax definiert die elektrische Ladung, die pro Pulspaket durchdie Spule 11 fließen soll. Das Referenzsignal Qmax kann von einer weiteren Signalquelle 62erzeugt werden. Die weitere Signalquelle 62 kann eine weitere Regelschleife umfassen, die dasReferenzsignal Qmax als Stellglied verändert. Die Regelgröße der weiteren Regelschleife kannein Ausgangsstrom l0 der Betriebsschaltung 10 sein, der durch die LED(s) fließt. Die weitereSignalquelle 62 kann einen Mikrocontroller, Controller, Prozessor, Mikroprozessor und/oderASIC umfassen, um die weitere Regelschleife auszuführen und das Referenzsignal Qmax einzu¬stellen.

[0092] Abhängig von einer Änderung eines Ausgangssignal des Komparators 63 kann dieSteuerschaltung 15 so gesteuert werden, dass das getaktete Schalten des steuerbaren Schal¬ters 13 unterbrochen wird. Abhängig von einer Änderung eines Ausgangssignal des Kompara¬tors 63 kann die Integriereinrichtung zurückgesetzt werden. Dies kann auf unterschiedlicheWeise realisiert werden. Beispielsweise kann ein Reset-Set-Flip-Flop (RS-Flip-Flop) 65 verwen¬det werden. Der Rücksetz-Eingang des RS-Flip-Flops 65 kann mit einem Ausgang des Kompa¬rators 63 verbunden sein. Der Setz-Eingang des RS- Flip-Flops 65 kann mit einer Taktsignal¬quelle 64 verbunden sein, deren Taktsignal Flanken in dem zeitlichen Abstand T aufweist, dieden Beginn aufeinanderfolgender Pulspakete anzeigen. Der zeitliche Abstand T kann im ge¬pulsten Betrieb als Funktion des Dimmlevels konstant sein. Der zeitliche Abstand T kann alsFunktion des Dimmlevels veränderlich sein. Der Ausgang /Q des RS-Flip-Flops 65 kann mit derSteuerschaltung 15 und mit einem Rücksetzanschluss der Integriereinrichtung 61 verbundensein.

[0093] Im Betrieb der Betriebsschaltung 10 bewirkt eine Signalflanke des Taktsignals der Takt¬signalquelle 64, dass sich ein Pegel des Aktivierungs-Deaktivierungs-Signals Ctrl am Ausgang/Q des RS-Flip-Flops 65 auf einen ersten Pegelwert ändert. Dies aktiviert die Steuerschaltung 15 für ein getaktetes Schalten des steuerbaren Schalters 13 und setzt die Integriereinrichtung61 zurück. Die Integriereinrichtung beginnt mit der Integration der Messgröße iLlS, die von demSpulenstrom iL abhängt. Wenn das Zeitintegral Q(t) der Messgröße iL,s den Referenzwert Qmaxerreicht, ändert sich ein Ausgangssignal des Komparators 63, das dem Rücksetz-Eingang desRS-Flip-Flops 65 zugeführt wird. Der Pegel des Aktivierungs-Deaktivierungs-Signals Ctrl amAusgang /Q des RS-Flip-Flops 65 ändert sich auf einen zweiten Pegelwert. Dies deaktiviert dieSteuerschaltung 15 für das getaktete Schalten des steuerbaren Schalters 13, d.h. das getakteteSchalten wird unterbrochen, bis ein neues Pulspaket erzeugt wird.

[0094] Durch die Integriereinrichtung 61 wird die durch die Spule 11 seit Beginn des Pulspaketsgeflossene Ladung Q(t) ermittelt. Durch einen Vergleich der so ermittelten Ladung Q(t) undselektives Deaktivieren des getakteten Schaltens durch die Steuerschaltung 15 kann sicherge¬stellt werden, dass vor dem letzten Schaltzyklus in dem Pulspaket noch weniger als die LadungQmax durch die Spule 11 geflossen ist und dass nach dem letzten Schaltzyklus in dem Pulspaketwenigstens die Ladung Qmax durch die Spule 11 geflossen ist.

[0095] Andere Ausgestaltungen können verwendet werden, um den Schalter auszuschaltenund so ein Pulspaket zu beenden, wenn die seit Beginn des Pulspakets durch die Spule 11geflossene Ladung einen Referenzwert erreicht hat. Beispielsweise können andere bistabileKippglieder verwendet werden. Wenigstens ein Teil der Funktionen der Ladungssteuerungkönnen in einer integrierten Halbleiterschaltung mit der Schaltersteuerung kombiniert sein.Beispielsweise können die Funktionen des Komparators 63 und des RS-Flip-Flops 65 und dieFunktion der Schaltersteuerung in einer integrierten Halbleiterschaltung integriert sein. Ein Teilder Funktionen oder alle Funktionen der Ladungssteuerung kann bzw. können in Digitaltechnikimplementiert sein, wie unter Bezugnahme auf Figur 7 beschrieben wird.

[0096] Figur 7 ist eine Darstellung eines Systems mit einer Betriebsschaltung 10 und wenigs¬tens einer LED 2, die mit dem Ausgang der Betriebsschaltung 10 verbunden ist. Bei der Be¬triebsschaltung 10 von Figur 7 wird die Messgröße iL,s, die den Spulenstrom repräsentiert, miteinem A/D-Wandler 67 gewandelt. Die Integration der Messgröße kann digital erfolgen. EineLadungssteuerung 68, die beispielsweise ein Controller oder Prozessor sein kann, kann einAusgangssignal des A/D-Wandlers 67 ab dem Beginn eines Pulspakets integrieren und miteinem Referenzwert Qmax vergleichen. Der Referenzwert Qmax definiert die elektrische Ladung,bei der ein Pulspaket beendet wird. Der Referenzwert Qmax kann durch eine Signalquelle 68bereitgestellt werden, beispielsweise durch eine weitere Regelschleife.

[0097] Wenn die elektrische Ladung, die durch Erfassen der Messgröße iL,s und durch Integra¬tion der Messgröße iL,s über die Zeit bestimmt wird, den Referenzwert Qmax erreicht, kann dieLadungssteuerung 68 einen Signalpegel des Aktivierungs-Deaktivierungs- Signals Ctrl am Aus¬gang der Ladungssteuerung 68 ändern. Dies deaktiviert die Steuerschaltung 15 für das getakte¬te Schalten des steuerbaren Schalters 13, d.h. das getaktete Schalten wird unterbrochen, bisein neues Pulspaket erzeugt wird. Der steuerbare Schalter 13 kann ausgeschaltet werden,wenn sich der Aktivierungs-Deaktivierungs- Signals Ctrl am Ausgang der Ladungssteuerung 68ändert.

[0098] In einer möglichen Alternative zu den Beispielen der Figuren 6 und 7 kann die Steuer¬schaltung 15 den steuerbaren Schalter 13 während des Pulspakets abhängig von einem Ver¬gleich eines Spulenstroms iL oder des Stromes durch die LED takten, wobei der aktuelle Spu¬lenstrom iL zumindest während der Ausschaltphase aufgrund einer Messung der Spannungüber der LED bestimmt wird (beispielsweise anhand einer Auswertung über die LED Kennlinie,womit indirekt der Strom durch die LED und somit auch durch die Spule 11 erfasst werdenkann) oder aber die Dauer der Ausschaltphase in Abhängigkeit der Einschaltphase (beispiels¬weise in Kenntnis der angeschlossenen LED) bestimmt wird.

[0099] Figur 8 und Figur 9 veranschaulichen die Integration der Messgröße, die den Spulen¬strom anzeigt, und die Erzeugung des Aktivierungs-Deaktivierungs-Signals Ctrl für die Steuer¬schaltung.

[00100] Figur 8 zeigt das durch die Integriereinrichtung ermittelte Zeitintegral 71 der Messgrößeals Funktion der Zeit. Dieses Zeitintegral 71 repräsentiert die Ladung, die seit Beginn des Puls¬pakets durch die Spule 11 geflossen ist. Ein Zeitintegral 71, wie es in Figur 8 dargestellt ist,kann beispielsweise mit der Integriereinrichtung 61 ermittelt werden.

[00101] Die Integration beginnt jeweils dann, wenn die Erzeugung eines Pulspakets anfängt.Die entsprechenden Zeitpunkte können durch ein Taktsignal mit der festen Periodendauer Tfestgelegt werden. Das Zeitintegral 71 wird mit einem Referenzwert 72 verglichen. Bei Errei¬chen des Referenzwerts 72 kann die Steuerschaltung 15 so gesteuert werden, dass das getak¬tete Schalten des steuerbaren Schalters 13 unterbrochen wird, bis ein neues Pulspaket erzeugtwird.

[00102] Figur 9 zeigt ein Aktivierungs-Deaktivierungs-Signal 81, das der Steuerschaltung 15zugeführt wird. So lange das Aktivierungs-Deaktivierungs-Signal 81 einen ersten Signalpegel,beispielsweise den Pegel „0“ aufweist, steuert die Steuerschaltung 15 den steuerbaren Schalter13 so, dass neue Schaltzyklen ausgeführt werden können. Ein- und/oder Ausschaltvorgängekönnen beispielsweise durch einen Vergleich des aktuellen Werts des Spulenstroms mit einemSchaltschwellenwert ausgelöst werden. Wenn das Aktivierungs-Deaktivierungs-Signal 81 einenzweiten Signalpegel, beispielsweise den Pegel „1“ aufweist, werden keine neuen Schaltzyklenausgeführt.

[00103] Die Erzeugung eines Pulspakets kann beispielsweise durch eine Flanke eines Taktsig¬nals bei Zeitpunkten 82, 85 ausgelöst werden. Die Zeitpunkte 82, 85 definieren jeweils demBeginn des entsprechenden Pulspakets. Die Messgröße, die den Spulenstrom repräsentiert,wird integriert, um die während des Pulspakets bereits durch die Spule geflossene Ladung zubestimmen. Wenn bei Zeitpunkten 83, 86 erkannt wird, dass das Zeitintegral der Messgrößeeinen Referenzwert erreicht hat, ändert sich das Aktivierungs-Deaktivierungs-Signal 81 aufeinen zweiten Signalpegel, beispielsweise den Pegel „1“. Dann werden keine neuen Schaltzyk¬len mehr von der Steuerschaltung 15 ausgeführt und das Pulspaket endet. Der steuerbareSchalter kann zu den Zeitpunkten 83, 86 ausgeschaltet werden.

[00104] Die Dauer 84, 87, während der die Steuerschaltung 15 jeweils einen neuen Schaltzyk¬lus für den steuerbaren Schalters 15 durchführen kann, wird abhängig von dem Zeitintegral derden Spulenstrom anzeigenden Messgröße und somit abhängig davon bestimmt, ob die seitBeginn des Pulspakets insgesamt durch die Spule 11 geflossene elektrische Ladung bereitseinen Referenzwert erreicht hat. Die Dauer 84, 87 wird automatisch an unterschiedliche Be¬triebsbedingungen angepasst, die beispielsweise zu unterschiedlichen Stromrippein des Spu¬lenstroms führen.

[00105] Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wur¬den, können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Beispiels¬weise kann zum Bestimmen der seit dem Beginn eines Pulspakets durch die Spule geflosseneLadung auch ein Messsignal integriert werden, das beispielsweise mit der weiteren Induktivität17 erfasst wird. Während die Induktivität 11, 21 der Betriebsschaltung durch eine Spule reali¬siert werden kann, können andere induktive Elemente verwendet werden.

[00106] Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können bei Betriebsgerätenfür Leuchtmittel, beispielsweise bei einem LED-Konverter, verwendet werden.

Claims (14)

1. Ansprüche 1. Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode (2), umfassendeine Induktivität (11; 21), einen steuerbaren Schalter (13; 23), eine Steuerschaltung (15), die eingerichtet ist, um in einem gepulsten Betrieb zum Erzeu¬gen eines Pulspakets (31, 32) für die wenigstens eine Leuchtdiode (2) den steuerbarenSchalter (13; 23) mehrfach getaktet zu schalten, wobei die Betriebsschaltung (10; 20) eingerichtet ist, um eine Messgröße (iL; iLls), die einenStrom durch die Induktivität (11; 21) anzeigt, zu integrieren, um ein Ende des Pulspakets(31,32) festzulegen.
2. 2. Betriebsschaltung nach Anspruch 1, umfassend eine Integriereinrichtung (61; 68) zum Bestimmen eines Zeitintegrals (41, 42) der Mess¬größe (iL; iU8), wobei die Betriebsschaltung (10; 20) eingerichtet ist, um abhängig von dem Zeitintegral(41, 42) zu bestimmen, ob ein weiterer Schaltzyklus (44) des steuerbaren Schalters (13;23) während des Pulspakets (31,32) ausgeführt wird.
3. 3. Betriebsschaltung nach Anspruch 2, umfassend einen Komparator (63) mit einem Signaleingang, der mit der Integriereinrichtung (61) ver¬bunden ist, wobei die Betriebsschaltung (10; 20) eingerichtet ist, um die Steuerschaltung (15) abhängigvon einem Ausgangssignal (71) der Integriereinrichtung (61) für ein getaktetes Schaltendes steuerbaren Schalters (13; 23) zu aktivieren oder zu deaktivieren.
4. 4. Betriebsschaltung nach Anspruch 3, wobei an einem Referenzsignaleingang des Komparators (63) ein von einem Dimmlevelabhängiges Referenzsignal (Qmax) anliegt.
5. 5. Betriebsschaltung nach Anspruch 4, wobei das Referenzsignal (Qmax) eine elektrische Ladung definiert, die während des Puls¬pakets (31,32) durch die Induktivität (11; 21) fließt.
6. 6. Betriebsschaltung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, umfassend ein Flip-Flop (65) mit einem Eingang, der mit einem Ausgang des Komparators (63) ge¬koppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit einem Steuereingang der Steuerschaltung (15)gekoppelt ist.
7. 7. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Steuerschaltung (15) eingerichtet ist, um den steuerbaren Schalter (13; 23)mehrfach getaktet zu schalten, bis das Ausgangssignal (Q; 71) der Integriereinrichtung ei¬nen vorgegeben Wert (72) erreicht.
8. 8. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (15) eingerichtet ist, um wenigstens einmal pro Schaltzyklus dessteuerbaren Schalters (13; 23) einen Schaltvorgang abhängig von der Stromstärke desdurch die Induktivität (11; 21) fließenden Stroms zu bestimmen, undwobei eine Ladungssteuerung (16; 61-65; 68) mit der Steuerschaltung (15) gekoppelt undeingerichtet ist, um die in dem Pulspaket (31, 32) durch die Induktivität (11; 21) fließendenelektrischen Ladung einzustellen.
9. 9. Betriebsschaltung nach Anspruch 8, wobei die Steuerschaltung (15) eingerichtet ist, um während des Pulspakets (31, 32) inmehreren Schaltzyklen einen Zeitpunkt zum Einschalten des steuerbaren Schalters (13;23) und/oder einen weiteren Zeitpunkt zum Ausschalten des steuerbaren Schalters (13; 23)abhängig von der Stromstärke des durch die Induktivität (11; 21) fließenden Stroms zu be¬stimmen.
10. 10. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (15) eingerichtet ist, um zum Erzeugen des Pulspakets (31, 32)den steuerbaren Schalter (13; 23) wiederholt einzuschalten, um Energie in der Induktivität(11; 21) zu speichern, und auszuschalten, um in der Induktivität (11; 21) gespeicherteEnergie die wenigstens eine Leuchtdiode (2) und über eine Diode (12; 22) zu entladen.
11. 11. LED-Konverter, umfassend die Betriebsschaltung (10; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. 12. System, umfassend die Betriebsschaltung (10; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und wenigstens eineLeuchtdiode (2), die mit einem Ausgang der Betriebsschaltung (10; 20) verbunden ist.
13. 13. Verfahren zum Steuern einer Betriebsschaltung (10; 20) für wenigstens eine Leuchtdiode (2), wobei die Betriebsschaltung (10; 20) eine Induktivität (11; 21) und einen steuerbarenSchalter (13; 23) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: getaktetes Schalten des steuerbaren Schalters (13; 23) zum Bereitstellen eines Pulspakets(31,32) an die wenigstens eine Leuchtdiode (2), Ermitteln einer elektrischen Ladung, die ab einem Beginn des Pulspakets (31, 32) durchdie Induktivität (11; 21) fließt, und Bestimmen eines Endes des Pulspakets (31, 32) abhängig von der ermittelten elektrischenLadung.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, das mit der Betriebsschaltung (10; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt wird.Hierzu 6 Blatt Zeichnungen