AT14332U1 - Betriebsschaltung, Betriebsgerät, Beleuchtungssystem und Verfahren zum Betreiben wenigstens einer Leuchtdiode - Google Patents

Abstract

Eine Betriebsschaltung (10) für wenigstens eine Leuchtdiode (5) ist eingerichtet, um eine DC-Versorgungsspannung zu empfangen und einen LED-Strom für die wenigstens eine Leuchtdiode (5) bereitzustellen. Die Betriebsschaltung (10) umfasst eine integrierte Halbleiterschaltung (11) zum Steuern der Betriebsschaltung (10). Die integrierte Halbleiterschaltung (11) ist eingerichtet, um auf die DC-Versorgungsspannung aufmodulierte Steuersignale auszulesen und/oder um ein Signal auf die DC-Versorgungsspannung aufzumodulieren.

Description

Beschreibung

BETRIEBSSCHALTUNG, BETRIEBSGERÄT, BELEUCHTUNGSSYSTEM UND VERFAHRENZUM BETREIBEN WENIGSTENS EINER LEUCHTDIODE

[0001] Die Erfindung betrifft Betriebsschaltungen für Leuchtmittel. Die Erfindung betrifft insbe¬sondere eine Betriebsschaltung zum Versorgen einer Leuchtdiode (LED) oder mehrerer LED's,die für eine Verbindung mit einem Gleichspannungs(DC)- Bus eingerichtet ist, um mit einer DC-Versorgungsspannung versorgt zu werden, sowie Betriebsgeräte und Systeme, die eine derar¬tige Betriebsschaltung umfassen, und Methoden zum Betreiben wenigstens einer Leuchtdiode.

[0002] Mit zunehmender Verbreitung von Leuchtmitteln wie LEDs, die beispielsweise auf einemLED-Modul angeordnet sein können, gewinnen Betriebsschaltungen für derartige Leuchtmittelweiter an Bedeutung. Betriebsschaltungen dienen hauptsächlich dazu, eine gewünschte Ener¬gieversorgung für das Leuchtmittel bereitzustellen. Betriebsschaltungen können beispielsweiseeinen Wandler umfassen, um einen LED-Strom auf einen Sollwert einzustellen. ZusätzlicheFunktionen können in die Betriebsschaltung integriert sein.

[0003] Zur Vereinfachung und Kosteneinsparung ist es möglich, eine DC- Spannungsquellevorzusehen, die eine DC-Versorgungsspannung erzeugt und an eine Betriebsschaltung odermehrere Betriebsschaltungen über einen DC- Bus bereitstellt. Die Quelle kann beispielsweiseeine Zentraleinheit sein, die einen AC/DC-Wandler umfasst und die DC-Versorgungsspannungerzeugt. Die Betriebsschaltungen sind separat von der Zentraleinheit vorgesehen. Die Betriebs¬schaltungen sind über einen DC-Bus mit der Zentraleinheit gekoppelt. Betriebsschaltungen fürLeuchtdioden, die mit einer DC-Versorgungsspannung versorgt werden, können auch in zahl¬reichen anderen Szenarien Anwendung finden, beispielsweise wenn die Betriebsschaltungvorübergehend von einer lokalen DC-Spannungsquelle gespeist wird, wie dies in einem Not-licht- Betriebszustand der Fall sein kann, oder wenn die Betriebsschaltung mit einem photovol-taischen Modul verbunden ist. Die Betriebsschaltung kann eine integrierte Halbleiterschaltungaufweisen, die die Betriebsschaltung steuert. Dazu kann die integrierte Halbleiterschaltungbeispielsweise indem einen Schalter eines Wandlers oder anderen Stromreglers schalten.

[0004] Um verschiedene Steuerfunktionen realisieren zu können, wie beispielsweise Hellig-keits- und/oder Farbsteuerung, und/oder um eine Übertragung von sicherheitsrelevanten oderanderen Informationen zu ermöglichen, ist es wünschenswert, dass derartige Betriebsschaltun¬gen für eine Kommunikation eingerichtet sind.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, dieeine Kommunikation zu und/oder von Betriebsschaltungen für wenigstens eine Leuchtdiodeerlauben und die mit geringem Aufwand realisiert werden können. Der Erfindung liegt insbe¬sondere die Aufgabe zugrunde, derartige Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, bei denenmit geringem zusätzlichen Aufwand eine Betriebsschaltung, die für eine Kopplung mit einer DC-Versorgungsspannung eingerichtet ist, eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikationermöglicht.

[0006] Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorgesehen, dass eine integrierte Halb¬leiterschaltung einer Betriebsschaltung sowohl eingerichtet ist, um Steuer- oder Regelfunktio¬nen auszuführen, als auch eingerichtet ist, um Steuersignale, die auf die DC-Versorgungs-spannung aufmoduliert sind, auszulesen und/oder um Signale auf die DC-Versorgungsspan¬nung aufzumodulieren.

[0007] Eine derartige integrierte Halbleiterschaltung, die bei Ausführungsbeispielen verwendetwird, umfasst somit einen darin integrierten Demodulator und/oder einen darin integriertenModulator für eine Kommunikation über die Versorgungsleitungen, die als DC-Bus ausgestaltetsind. Eine derartige Kommunikation wird in der Technik auch als PLC („Power Line Communi¬cation“) bezeichnet. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die integrierte Halbleiterschal¬tung eingerichtet, um nicht nur die Steuer- oder Regelfunktionen auszuführen, sondern aucheine PLC Demodulation und/oder PLC Modulation vorzunehmen.

[0008] Durch die Ausgestaltung der Betriebsschaltung für eine PLC über einen DC- Bus kannauf zusätzliche Signalleitungen verzichtet werden. Dies reduziert den Aufwand bei der Installa¬tion der Betriebsschaltung.

[0009] Da eine integrierte Halbleiterschaltung, die beispielsweise eine Stromregelschaltungsteuert, auch die Demodulation und/oder Modulation von PLC- Signalen übernimmt, kann aufeine separate integrierte Halbleiterschaltung, die nur als PLC-Demodulator oder als PLC-Modulator wirkt, verzichtet werden. Es ist insbesondere nicht erforderlich, zwei separate Halb¬leiterchips zu verwenden, von denen der eine die PLC-Demodulation und der andere die Steue¬rung oder Regelung der Betriebsschaltung ausführt. Dies verringert nicht nur den Platzbedarffür die Betriebsschaltung, sondern auch die Kosten.

[0010] Eine Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode nach einem Ausführungsbei¬spiel ist eingerichtet, um eine DC-Versorgungsspannung zu empfangen und einen LED-Stromfür die wenigstens eine Leuchtdiode bereitzustellen. Die Betriebsschaltung umfasst eine inte¬grierte Halbleiterschaltung zum Steuern der Betriebsschaltung. Die integrierte Halbleiterschal¬tung ist eingerichtet, um auf die DC-Versorgungsspannung aufmodulierte Steuersignale auszu¬lesen und/oder um ein Signal auf die DC-Versorgungsspannung aufzumodulieren.

[0011] Die Betriebsschaltung kann eine Wandlerschaltung mit wenigstens einem steuerbarenSchalter umfassen. Die Wandlerschaltung kann einen Abwärtswandler (der in der Technik auchals Buck-Konverter bezeichnet wird), einen Aufwärtswandler (der in der Technik auch als Boost-Konverter bezeichnet wird), einen Inverswandler (der in der Technik auch als Buck-Boost-Konverter bezeichnet wird) oder einen Sperrwandler (der in der Technik auch als Flyback-Konverter bezeichnet wird) umfassen. Die Betriebsschaltung kann einen linearen Stromreglerumfassen.

[0012] Die integrierte Halbleiterschaltung kann eingerichtet sein, um den steuerbaren Schalterabhängig von den ausgelesenen Steuersignalen zu steuern. Die integrierte Halbleiterschaltung,die auch die Demodulation und/oder Modulation des PLC Signale vornimmt, kann eingerichtetsein, um Schaltzeitpunkte für den steuerbaren Schalter zu bestimmen, zu denen der steuerbareSchalter eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.

[0013] Die integrierte Halbleiterschaltung kann eingerichtet sein, um den steuerbaren Schalterabhängig von den ausgelesenen Steuersignalen zu schalten. Eine Schaltfrequenz des steuer¬baren Schalters kann von der integrierten Halbleiterschaltung abhängig von den ausgelesenenSteuersignalen eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können Einschaltzeitpunkte zumEinschalten des steuerbaren Schalters und/oder Ausschaltzeitpunkte zum Ausschalten dessteuerbaren Schalters abhängig von den ausgelesenen Steuersignalen eingestellt werden.

[0014] Die ausgelesenen Steuersignale können wenigstens einen Parameter der von der inte¬grierten Halbleiterschaltung gesteuerten Wandlerschaltung festlegen. Beispielsweise könnendie ausgelesenen Steuersignale einen Dimmlevel und somit eine Änderung des LED-Stromsdefinieren. Die Steuersignale können auch weitere Parameter festlegen, beispielsweise dieDauer und/oder den Zeitabstand von Pulspaketen bei Pulsweitendimmen.

[0015] Wenigstens ein weiterer Parameter des Betriebs der Wandlerschaltung kann durch mitder integrierten Halbleiterschaltung gekoppelte Schaltungselemente benutzerdefiniert festlegbarsein. Beispielsweise kann die Betriebsschaltung einen benutzerdefiniert setzbaren Widerstand,eine benutzerdefiniert setzbare Kapazität oder ein anderes Element aufweisen, das von derintegrierten Halbleiterschaltung ausgelesen werden kann. Beispielsweise können unterschiedli¬che Widerstandswerte oder Kapazitätswerte eingestellt werden, um unterschiedliche LED-Ströme oder Ausgangsspannungen der Betriebsschaltung festzulegen.

[0016] Die Wandlerschaltung kann ein Stromregler sein. Die integrierte Halbleiterschaltungkann eingerichtet sein, um die Wandlerschaltung so zu steuern, dass ein zeitlicher Mittelwertdes LED-Stroms auf einen Sollwert geregelt wird.

[0017] Die integrierte Halbleiterschaltung kann einen Anschluss aufweisen, der mit einem steu¬ erbaren Schalter der Wandlerschaltung verbunden ist.

[0018] Die integrierte Halbleiterschaltung kann einen steuerbaren Schalter der Wandlerschal¬tung umfassen. Die integrierte Halbleiterschaltung kann auch eine Treiberschaltung für densteuerbaren Schalterder Wandlerschaltung umfassen.

[0019] Die integrierte Halbleiterschaltung kann eingerichtet sein, um einen Betriebszustand derBetriebsschaltung und/oder der wenigstens einen Leuchtdiode zu überwachen. Die integrierteHalbleiterschaltung kann eingerichtet sein, um abhängig von einer Diagnose des Betriebszu¬stands das Signal auf die DC- Versorgungsspannung aufzumodulieren, um es über den DC-Bus zu übertragen. Beispiele für derartige Betriebszustände sind ein Fehlerzustand der Be¬triebsschaltung.

[0020] Alternativ oder zusätzlich kann die integrierte Halbleiterschaltung eingerichtet sein, umein Ausgangssignal eines Sensors zu überwachen. Die integrierte Halbleiterschaltung kanneingerichtet sein, um abhängig von dem Ausgangssignal des Sensors das Signal auf die DC-Versorgungsspannung aufzumodulieren, um Informationen über einen mit dem Sensor erfass¬ten Messwert über den DC-Bus zu übertragen. Beispiele für derartige Sensoren beinhaltenTemperatursensoren, die eine Temperatur an einem Betriebsgerät oder einem LED- Modulerfassen, oder Helligkeitssensoren.

[0021] Die Betriebsschaltung und ein LED-Modul können in ein gemeinsames Gehäuse inte¬griert sein.

[0022] Die Betriebsschaltung kann in ein Betriebsgerät integriert sein, das Ausgänge zur Ver¬bindung mit einem LED-Modul umfasst.

[0023] Ein Betriebsgerät nach einem Ausführungsbeispiel umfasst die Betriebsschaltung nacheinem Ausführungsbeispiel zum Bereitstellen eines LED-Stroms für wenigstens eine Leuchtdio¬de.

[0024] Ein Beleuchtungssystem nach einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Quelle für dieDC-Versorgungsspannung und die Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel. DieQuelle für die DC-Versorgungsspannung kann beispielsweise eine Zentraleinheit sein, dieeingangsseitig mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist und die einen Wechselrichter,eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung und einen DC/DC-Wandler umfassen kann. Die Quellefür die DC-Versorgungsspannung kann auch eine Batterie sein, die fern von der Betriebsschal¬tung vorgesehen sein kann oder die lokal an der Betriebsschaltung vorgesehen sein kann.

[0025] Die Betriebsschaltung ist über einen DC-Bus mit der Quelle für die DC- Versorgungs¬spannung verbunden.

[0026] Mehrere Betriebsschaltungen nach Ausführungsbeispielen können mit dem DC-Busverbunden sein.

[0027] Ein PLC-Modulator zum Erzeugen der aufmodulierten Steuersignale kann in die Zentral¬einheit integriert sein oder kann separat von der Zentraleinheit vorgesehen sein. Die Zentralein¬heit kann beispielsweise einen DC-Ausgangskreis mit dem PLC-Modulator umfassen.

[0028] Ein Verfahren zum Betreiben wenigstens einer Leuchtdiode nach einem Ausführungs¬beispiel verwendet eine Betriebsschaltung, die eine DC- Versorgungsspannung empfängt undeinen LED-Strom für die wenigstens eine Leuchtdiode bereitstellt. Die Betriebsschaltung um¬fasst eine integrierte Halbleiterschaltung. Die integrierte Halbleiterschaltung liest auf die DC-Versorgungsspannung aufmodulierte Steuersignale aus. Die integrierte Halbleiterschaltungsteuert die Betriebsschaltung abhängig von den ausgelesenen Steuersignalen.

[0029] Das Steuern der Betriebsschaltung kann ein Steuern eines steuerbaren Schalters derBetriebsschaltung zum Bereitstellen des LED-Stroms umfassen.

[0030] Die bei dem Verfahren verwendete Betriebsschaltung kann die Betriebsschaltung nacheinem Ausführungsbeispiel sein.

[0031] Bei den Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen umfassenkönnen die Steuersignale, die von der integrierten Halbleiterschaltung demoduliert und ausge¬lesen werden, in binären Folgen kodierte Steuerbefehle umfassen. Die Steuerbefehle könnenBefehle zum Starten, zum Dimmen, zum Einleiten eines Notlichtbetriebs, zum Beenden einesNotlichtbetriebs und/oder zum Ausschalten der Betriebsschaltung umfassen. Die Steuerbefehlekönnen eine binäre Folge umfassen, die in dem Steuersignal kodiert ist.

[0032] Das der DC-Versorgungsspannung aufmodulierte Steuersignal kann ein Wechselspan-nungs(AC)-Signal sein, das der DC-Versorgungsspannung aufmoduliert ist. Das DC-Signalkann eine Amplitude aufweisen, die klein im Vergleich zur DC-Versorgungsspannung ist. Infor¬mation kann in dem Steuersignal durch Amplitudenumtastung (ASK, „amplitude shift keying“),durch Frequenzumtastung (FSK, „frequency shift keying“) oder ein ähnliches Verfahren wiebeispielsweise Minimalumtastung (MSK, „minimum shift keying“) oder Phasenumtastung (PSK,„phase shift keying“) kodiert werden.

[0033] Bei den Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann dasSteuersignal an die Betriebsschaltung oder an eine Gruppe von Betriebsschaltungen adressiertsein. Dadurch kann eine gezielte Ansteuerung über den DC-Bus erreicht werden, wenn mehre¬re Betriebsschaltungen mit dem DC-Bus verbunden sind.

[0034] Falls die integrierte Halbleiterschaltung eingerichtet ist, um zum Übertragen von Informa¬tion von der Betriebsschaltung ein Signal auf die DC- Versorgungsspannung aufzumodulieren,kann Information ebenfalls durch Amplitudenumtastung, Frequenzumtastung, Minimalumtas¬tung oder Phasenumtastung kodiert sein.

[0035] Bei den Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen könnenexterne Schaltungskomponenten mit der integrierten Halbleiterschaltung verbunden sein, umBetriebsparameter einzustellen. Beispielsweise können durch setzbare Widerstandswerte oderandere Elemente unterschiedliche Betriebsparameter, z.B. unterschiedliche LED-Ströme oderunterschiedliche Ausgangsspannungen, eingestellt werden.

[0036] Bei Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann mit einerBetriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode, die für eine Verbindung mit einem DC-Buseingerichtet ist, eine unidirektionale oder bidirektionale PLC verwirklicht werden. Die integrierteHalbleiterschaltung kann dabei zusätzlich zu der Steuerung eines Stromreglers auch eine De¬modulation von in PLC übertragenen Steuersignalen ausführen.

[0037] Bei Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann dieintegrierte Halbleiterschaltung ein Mikrocontroller oder ein Controller sein. Die integrierte Halb¬leiterschaltung kann auch eine anwendungsspezifische Spezialschaltung (ASIC), ein Mikropro¬zessor oder ein Prozessor sein.

[0038] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand bevorzugterAusführungsformen erläutert. In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identischeElemente.

[0039] Figur 1 zeigt ein System mit einer Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0040] Figur 2 zeigt eine Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0041] Figur 3 zeigt eine Betriebsschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

[0042] Figur 4 veranschaulicht eine Übertragung von Steuersignalen über einen DC- Bus.

[0043] Figur 5 zeigt ein System mit einer Betriebsschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0044] Figur 6 zeigt eine Betriebsschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

[0045] Figur 7 zeigt eine Betriebsschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

[0046] Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Systems 1, das eine Betriebsschaltung 10 für we¬nigstens eine Leuchtdiode (LED) 5 umfasst. Das System umfasst eine Quelle 2, die eingerichtetist, um eine DC-Versorgungsspannung Vdc bereitzustellen. Ein DC-Bus 3 verbindet die Quelle 2 für die DC-Versorgungsspannung mit einem Eingang der Betriebsschaltung 10. Um Steuer¬signale in einer PLC zu der Betriebsschaltung 10 zu übertragen, ist ein PLC-Modulator 4 mitdem DC- Bus gekoppelt. Auch wenn der PLC-Modulator 4 in Figur 1 als separate Komponentedargestellt ist, kann der PLC-Modulator 4 beispielsweise in die Quelle 2 für die DC-Versorgungsspannung integriert sein. Der PLC-Modulator kann in einem DC-Ausgangskreis derQuelle 2 vorgesehen sein. Die Quelle 2 für die DC-Versorgungsspannung kann fern von derBetriebsschaltung 10 vorgesehen sein. Die Quelle 2 für die DC-Versorgungsspannung kannaber auch lokal bei der Betriebsschaltung 10 vorgesehen sein, beispielsweise wenn eine Batte¬rie die DC-Versorgungsspannung bereitstellt, wie dies in einem Notlichtbetrieb der Fall seinkann.

[0047] In Figur 1 ist nur eine Betriebsschaltung 10 mit zugeordneten LEDs 5 dargestellt. Eskönnen aber auch mehrere Betriebsschaltungen 10, wie sie nachfolgend detailliert beschriebenwerden, mit dem DC-Bus 3 verbunden sein.

[0048] Die Betriebsschaltung 10 ist so eingerichtet, dass sie einen LED-Strom für die LEDs 5erzeugt. Die Betriebsschaltung 10 kann einen Stromregler umfassen. Der Stromregler kanneinen DC/DC-Wandler 12 umfassen, der von einer integrierten Halbleiterschaltung 11 gesteuertwird. Der DC/DC-Wandler 12 kann beispielsweise ein Abwärtswandler, ein Aufwärtswandler, einInverswandler oder ein Sperrwandler sein. Es kann ein linearer Stromregler verwendet werden.

[0049] Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann eingerichtet sein, um einen Arbeitspunkt desStromreglers festzulegen. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann eingerichtet sein, um denStromregler so zu steuern, dass ein gewünschter LED-Strom an die LEDs 5 bereitgestellt wird.Die Ausgestaltung der integrierten Halbleiterschaltung 11 kann abhängig von der Ausgestaltungdes DC/DC- Wandlers 12 unterschiedlich sein. Für einen DC/DC-Wandler, der einen steuerba¬ren Schalter umfasst, wie dies in Figur 1 schematisch dargestellt ist, kann die integrierte Halb¬leiterschaltung 11 eingerichtet sein, um den steuerbaren Schalter zu steuern. Die integrierteHalbleiterschaltung 11 kann beispielsweise Einschaltzeitpunkte, zu denen der steuerbareSchalter eingeschaltet wird, und/oder Ausschaltzeitpunkte, zu denen der steuerbare Schalterausgeschaltet wird, bestimmen und das steuerbare Schaltmittel entsprechend ansteuern.

[0050] Die integrierte Halbleiterschaltung 11 ist darüber hinaus eingerichtet, um ein auf die DC-Versorgungsspannung an dem DC-Bus aufmoduliertes Steuersignal auszulesen. Die integrierteHalbleiterschaltung 11 kann eingerichtet sein, um die Funktion eines PLC-Modulators zu erfül¬len. Die Steuerung des steuerbaren Schalters des DC/DC-Wandlers 12 kann abhängig voneinem über den DC-Bus 3 empfangenen Steuersignal ausgeführt werden.

[0051] Verschiedene Steuersignale können über den DC-Bus übertragen werden. Die integrier¬te Halbleiterschaltung 11, die den Stromregler steuert und dazu beispielsweise den steuerbarenSchalter des DC/DC-Wandlers schaltet, kann ein Steuersignal an dem DC-Bus 3 auslesen, mitdem ein Steuerbefehl zum Starten der Betriebsschaltung übertragen wird. Als Antwort daraufkann die integrierte Halbleiterschaltung 11 den DC/DC-Wandler 12 so steuern, dass ein LED-Strom zur Versorgung der LEDs 5 erzeugt wird. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kannalternativ oder zusätzlich ein Steuersignal an dem DC-Bus 3 auslesen, mit dem ein Steuerbe¬fehl zum Abschalten der Betriebsschaltung übertragen wird. Als Antwort darauf kann die inte¬grierte Halbleiterschaltung 11 den DC/DC-Wandler 12 so steuern, dass kein LED-Strom zurVersorgung der LEDs 5 mehr erzeugt wird. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann alternativoder zusätzlich ein Steuersignal an dem DC-Bus 3 auslesen, mit dem ein Steuerbefehl zumDimmen übertragen wird, der einen Dimmlevel umfassen kann. Als Antwort darauf kann dieintegrierte Halbleiterschaltung 11 den DC/DC-Wandler 12 so steuern, dass der zum Dimmender LED-Strom abgesenkt oder erhöht wird. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann alterna¬tiv oder zusätzlich ein Steuersignal an dem DC-Bus 3 auslesen, mit dem ein Steuerbefehl füreine Notlichtbeleuchtung übertragen wird. Als Antwort darauf kann die integrierte Halbleiter¬schaltung 11 den DC/DC-Wandler 12 so steuern, dass für eine Notlichtbeleuchtung ein zeitli¬cher Mittelwert des LED-Stroms verringert wird. Die entsprechenden Steuerbefehle können vondem PLC-Modulator 4 erzeugt werden. Die Steuersignale können in einer Folge von Binärwer- ten kodiert sein.

[0052] Verschiedene Modulationstechniken können in dem System 1 eingesetzt werden. BeiVerwendung von Amplitudenumtastung können AC-Signale mit unterschiedlichen Amplitudenvon dem PLC-Modulator 4 erzeugt und von der integrierten Halbleiterschaltung 11 ausgelesenwerden. Unterschiedliche Werte, beispielsweise unterschiedliche Binärwerte einer Folge vonBinärwerten, können in unterschiedlichen Amplituden kodiert werden. Die Frequenz der AC-Signale kann einen festen Wert aufweisen. Die AC-Signale können hochfrequente AC- Signalesein. Die Amplitude der AC-Signale kann klein im Vergleich zu der DC- Versorgungsspannungsein. Beispielsweise kann die Amplitude der aufmodulierten Steuersignale kleiner als 10 % oderkleiner als 5 % der DC- Versorgungsspannung. Die AC-Signale können Rechteckssignale,sinusförmige Signale oder dreiecksförmige Signale sein oder andere Signalformen aufweisen.Die Steuersignale können Informationen auch durch Frequenzumtastung oder andere Verfah¬ren wie beispielsweise Minimalumtastung oder Phasenumtastung kodieren.

[0053] Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann ein Mikrocontroller oder Controller sein.Andere Ausgestaltungen sind möglich. Beispielsweise kann die integrierte Halbleiterschaltung11 ein Mikroprozessor, ein Prozessor oder eine anwendungsspezifische Spezialschaltung sein.

[0054] Figur 2 zeigt eine Betriebsschaltung 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Ein Eingang13 ist für eine Verbindung mit dem DC-Bus 3 eingerichtet. Der DC/DC- Wandler kann bei¬spielsweise als Abwärtswandler ausgebildet sein und umfasst einen steuerbaren Schalter 21,eine Diode 22, eine Induktivität 23 und einen Kondensator 24. Der Kondensator 24 ist als Aus¬gangskapazität parallel zu Ausgängen 14 der Betriebsschaltung 10 vorgesehen. In einem Ein-Zustand des steuerbaren Schalters 21 wird Energie in der Induktivität 23 gespeichert, die sich ineinem Aus-Zustand des steuerbaren Schalters 21 über die Diode 22 entlädt. Auch wenn bei¬spielhaft ein Abwärtswandler dargestellt ist, können auch andere Wandlertopologien eingesetztwerden, wie Aufwärtswandler, Sperrwandler oder Inverswandler.

[0055] Der steuerbare Schalter 21 kann als Leistungsschalter ausgestaltet sein. Der steuerbareSchalter kann ein Transistor mit isolierter Gate-Elektrode sein, beispielsweise ein MOSFETsein. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 legt im Betrieb einen Arbeitspunkt des Stromreglersfest. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann den steuerbaren Schalter 21 so steuern, dassdurch das Ein- und Ausschalten ein LED-Strom auf einen Sollwert geregelt werden kann.

[0056] Wie in Figur 2 dargestellt, weist die integrierte Halbleiterschaltung 11 einen Ausgang 15auf, der mit dem steuerbaren Schalter 21 verbunden ist. Der Ausgang 15 kann mit einem Ga¬teanschluss des steuerbaren Schalters 21 verbunden sein. Eine Treiberschaltung für den steu¬erbaren Schalter 21 kann in die integrierte Halbleiterschaltung 11 integriert sein. Die Ansteue¬rung des steuerbaren Schalters 21 erfolgt abhängig von Steuersignalen, die auf die DC- Ver¬sorgungsspannung aufmoduliert sind und von der integrierten Halbleiterschaltung 11 ausgele¬sen werden.

[0057] Zusätzlich zu einer Ansteuerung durch PLC über den DC-Bus kann die Betriebsschal¬tung 10 auch so eingerichtet sein, dass Betriebsparameter durch benutzerdefiniert setzbareSchaltungselemente der Betriebsschaltung einstellbar sind, wie dies in Figur 3 dargestellt ist.

[0058] Figur 3 zeigt eine Betriebsschaltung 10 nach einem Ausführungsbeispiel, die wenigstensein mit der integrierten Halbleiterschaltung 11 gekoppeltes Schaltungselement 15, 16 aufweist,mit dem Betriebsparameter der Betriebsschaltung 10 einstellbar sind. Beispielsweise kann übereinen Widerstand 16 oder einen Kondensator 15 ein maximaler LED-Strom, eine Vor¬wärtsspannung der LEDs 5 oder ein andere Betriebsparameter eingestellt werden.

[0059] Der Widerstand 16 und/oder der Kondensator 15 können so ausgestaltet sein, dass ermanuell auf unterschiedliche Werte eingestellt werden kann. Dies erlaubt eine benutzerdefinier¬te Konfiguration der Betriebsschaltung 10 zur Verwendung mit dem daran angeschlossenenLED-Modul. Die integrierte Halbleitschaltung 11 kann eingerichtet sein, um abhängig von demwenigstens einen Schaltungselement 15, 16 den benutzerdefiniert eingestellten Betriebspara¬meter auszulesen und den DC/DC-Wandler abhängig davon zu steuern. Steuerbefehle können über den DC-Bus empfangen und von der integrierten Halbleiterschaltung 11 ausgewertetwerden, um beispielsweise die Betriebsschaltung 10 einzuschalten, auszuschalten, einenDimmvorgang einzuleiten oder einen Notlichtbetrieb einzuleiten.

[0060] Figur 4 zeigt beispielhaft die Übertragung von Steuersignalen über den DC- Bus. Wennin einem Intervall 31 keine Daten übertragen werden, weist eine Busspannung am DC-Buseinen Wert 41 auf, der der DC- Versorgungsspannung Vdc entspricht.

[0061] Zur Übertragung eines Steuerbefehls kann ein AC-Signal 42, 44 auf die Busspannungaufmoduliert werden. Der entsprechende PLC-Modulator 4 zum Aufmodulieren des Steuersig¬nals kann beispielsweise in einer Zentraleinheit des Systems 1 vorgesehen sein oder kann ineinem anderen Betriebsgerät für ein Leuchtmittel angeordnet sein. Steuersignale oder andereInformationen können in der Amplitude, der Frequenz und/oder dem Zeitabstand zwischenFlanken der AC-Signale kodiert werden. Die aufmodulierten AC-Signale 42, 44 zeigen beispiel¬haft eine Amplitudenumtastung, bei der eine erste Amplitude eines aufmodulierten AC-Signals42 einen ersten Binärwert kodiert. Eine zweite Amplitude eines aufmodulierten AC-Signals 44,die von der ersten Amplitude verschieden ist, kann einen zweiten Binärwert kodieren. Währendin Figur 4 beispielhaft AC-Signale 42, 44 als Rechteckssignale dargestellt sind, können auchandere Signalformen verwendet werden, beispielsweise sinusförmige oder dreiecksförmigeSignale. In einem Intervall 33 zwischen den Intervallen 32, 34, in denen die AC-Signale 42, 44aufmoduliert sind, weist die Busspannung wieder einen Wert 43 auf, der gleich der DC-Versorgungsspannung ist.

[0062] Über die aufmodulierten AC-Signale 42, 44 kann bei der Betriebsschaltung 10 nacheinem Ausführungsbeispiel unmittelbar die integrierte Halbleiterschaltung 11 gesteuert werden,die eingerichtet ist, um die aufmodulierten Steuersignale auszulesen. Es ist nicht erforderlich,einen separaten Demodulator zwischen dem DC-Bus 3 und der integrierten Halbleiterschaltung11 zu verwenden.

[0063] Figur 5 zeigt ein System 1 nach einem Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere Betriebs¬schaltungen 10 mit dem DC-Bus 3 verbunden sind.

[0064] Das System 1 weist eine Quelle für die DC-Versorgungsspannung auf, die eine Zentral¬einheit 60 umfasst. Die Zentraleinheit 60 ist eingerichtet, um eine DC- Versorgungsspannung zuerzeugen und um die Betriebsschaltungen 10 über einen DC-Bus 3 mit Energie zu versorgen.Elemente wie ein Gleichrichter und eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 62, die herkömmlichseparat in jedem von mehreren LED-Konvertern vorgesehen sein müssten, können in der Zent¬raleinheit 60 vorhanden sein und müssen dann nicht mehr separat in den verschiedenenLeuchtmittelbetriebsgeräten verwendet werden. Die Zentraleinheit 60 kann einen DC/DC-Wandler 64 mit Potenzialtrennung umfassen, mit dem eine galvanische Trennung durch einePotenzalbarriere 65 erreicht wird. Beispielsweise kann ein SELV („Separated Extra Low Volta-ge“)-Bereich durch die Potenzialbarriere 65 von einer Eingangsseite der Zentraleinheit 60 ge¬trennt sein, die mit einer Wechselspannungsquelle 61, typischerweise der Netzspannung, ver¬bunden ist. Ein Ausgang 67 der Zentraleinheit 60 ist mit dem DC-Bus 3 verbunden. Ein PLC-Modulator 66 kann in die Zentraleinheit 60 integriert sein. Der PLC-Modulator 66 kann bei¬spielsweise in einem DC-Ausgangskreis der Zentraleinheit 60 vorhanden sein.

[0065] Andere Ausgestaltungen der Quelle für die DC-Versorgungsspannung am DC- Bus 3können verwendet werden. Beispielsweise kann die DC- Versorgungsspannung auch durcheine Batterie oder ein photovoltaisches Element bereitgestellt werden.

[0066] Die Betriebsschaltungen 10 und die mit ihnen jeweils verbundenen LED- Module mit denLEDs können auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Betriebs¬schaltung 10 in ein Betriebsgerät 70 mit einem Gehäuse angeordnet sein, das Ausgangsan¬schlüsse zur Verbindung mit dem LED-Modul 72 aufweist. Ein Eingang 71 des Betriebsgeräts70 ist mit dem DC- Bus 3 verbunden.

[0067] Die Betriebsschaltung 10 und das von ihr versorgte LED-Modul mit LEDs 5 können auchin einem gemeinsamen Gehäuse 80 angeordnet sein. Die Betriebsschaltung 10 und das LED-

Modul können einen gemeinsamen Träger aufweisen. Ein Eingang 81 der Betriebsschaltung 10ist mit dem DC-Bus 3 verbunden.

[0068] Weitere Abwandlungen der Betriebsschaltung 10 können bei weiteren Ausführungsbei¬spielen realisiert werden.

[0069] Figur 6 zeigt eine Betriebsschaltung 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, beider der steuerbare Schalter 21 des DC/DC-Wandlers 21 ebenfalls in die integrierte Halbleiter¬schaltung 11 integriert ist. Die integrierte Halbleiterschaltung 21 kann auch eine Treiberschal¬tung für den steuerbaren Schalter 21 umfassen. Der steuerbare Schalter 21 kann ein Leis¬tungsschalter sein. Der steuerbare Schalter 21 kann ein MOSFET in der integrierten Halbleiter¬schaltung 11 umfassen.

[0070] Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann einen Ausgang 18 umfassen, der mit einerInduktivität 23 verbunden ist. Der Ausgang 18 kann mit einem Knoten zwischen der Diode 22und der Induktivität 23 des DC/DC-Wandlers verbunden sein.

[0071] Die Betriebsschaltungen nach verschiedenen Ausführungsbeispielen können nicht nurfür eine unidirektionale Kommunikation hin zur entsprechenden Betriebsschaltung eingerichtetsein, sondern auch für eine bidirektionale Kommunikation oder für eine unidirektionale Kommu¬nikation, bei der Informationen von der Betriebsschaltung 10 übertragen werden. Beispiele fürderartige Informationen umfassen Diagnoseinformationen, die irreguläre Betriebszustände oderFehlerabschaltungen anzeigen können. Weitere Beispiele für derartige Informationen umfassendie Übertragung von Messwerten, die mit einem Sensor in einem Betriebsgerät oder einemLED-Modul erfasst werden.

[0072] Figur 7 zeigt beispielhaft eine Betriebsschaltung 10, bei der die integrierte Halbleiter¬schaltung 11 mit einem Sensor 17 verbunden ist. Der Sensor 17 kann Messwerte in einemBetriebsgerät oder einem LED-Modul erfassen. Die Betriebsschaltung 10 kann abhängig voneinem Ausgangssignal des Sensors 17 ein Signal über den DC-Bus übertragen. Beispielsweisekann die Betriebsschaltung Informationen über eine mit dem Sensor 17 erfasste Temperaturübertragen.

[0073] Zur Übertragung von Informationen durch die Betriebsschaltung 10 kann die integrierteHalbleiterschaltung 11 eingerichtet sein, um ein Signal auf die DC- Versorgungsspannung andem DC-Bus aufzumodulieren. Die integrierte Halbleiterschaltung 11 kann einen PLC-Modulatorumfassen. Die integrierte Halbleiterschaltung kann eingerichtet sein, um durch Amplitudenum¬tastung, Frequenzumtastung oder ähnliche Techniken wie Minimalumtastung oder Phasenum¬tastung Informationen in einem AC-Signal zu kodieren, das auf die DC- Versorgungsspannungan dem DC-Bus aufmoduliert wird.

[0074] Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden,können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Beispielsweisekann eine Betriebsschaltung auch andere DC/DC- Wandler als einen Abwärtswandler umfas¬sen. Die Betriebsschaltung kann beispielsweise auch einen Aufwärtswandler, einen Invers¬wandler oder einen Sperrwandler umfassen. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, dass einDC/DC-Wandler in der Betriebsschaltung vorgesehen ist. Beispielsweise könnte auch ein linea¬rer Stromregler verwendet werden.

[0075] Die Steuersignale, die von der integrierten Halbleiterschaltung ausgelesen werden,müssen nicht notwendig von einer Zentraleinheit erzeugt werden. Beispielsweise können diehier beschriebenen Techniken auch für eine Informationsübertragung zwischen Betriebsgerätenverwendet werden, die mit demselben DC-Bus verbunden sind.

[0076] Vorrichtungen, Systeme und Verfahren nach Ausführungsbeispielen können bei Be¬triebsschaltungen für LEDs, beispielsweise bei LED-Konvertern, verwendet werden.

Claims (13)

1. Ansprüche 1. Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode (5), wobei die Betriebsschaltung (10)eingerichtet ist, um eine DC-Versorgungsspannung (41) zu empfangen und einen LED-Strom für die wenigstens eine Leuchtdiode (5) bereitzustellen, wobei die Betriebsschaltung (10) umfasst: eine integrierte Halbleiterschaltung (11) zum Steuern der Betriebsschaltung (10),wobei dieintegrierte Halbleiterschaltung (11) eingerichtet ist, um auf die DC-Versorgungsspannung (41) aufmodulierte Steuersignale (42, 44) auszulesen und/oder um ein Signal auf die DC-Versorgungsspannung (41) aufzumodulieren.
2. 2. Betriebsschaltung nach Anspruch 1, wobei die integrierte Halbleiterschaltung (11) einge¬richtet ist, um einen steuerbaren Schalter (21) abhängig von den ausgelesenen Steuersig¬nalen (42, 44) zu steuern.
3. 3. Betriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei die integrierte Halbleiterschaltung (11) einge¬richtet ist, um den steuerbaren Schalter (21) abhängig von den ausgelesenen Steuersigna¬len (42, 44) getaktet zu schalten.
4. 4. Betriebsschaltung nach Anspruch 3, wobei eine Schaltfrequenz, Einschaltzeitpunkteund/oder Ausschaltzeitpunkte des steuerbaren Schalters (21) von den ausgelesenen Steu¬ersignalen (42, 44) abhängt.
5. 5. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die integrierte Halbleiterschal¬tung (11) einen Anschluss (17) umfasst, der mit dem steuerbaren Schalter (21) verbundenist.
6. 6. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die integrierte Halbleiterschal¬tung (11) einen steuerbaren Schalter (21) einer Wandlerschaltung (21-24) umfasst.
7. 7. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgelesenenSteuersignale (42, 44) wenigstens einen Parameter eines von der integrierten Halbleiter¬schaltung (11) gesteuerten Wandlers (12; 21-24) festlegen.
8. 8. Betriebsschaltung nach Anspruch 7, wobei der Wandler (12; 21-24) ein von der integriertenHalbleiterschaltung (11) gesteuerter Stromregler ist.
9. 9. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die integrierte Halb¬leiterschaltung (11) eingerichtet ist, um abhängig von einer Diagnose eines Betriebszu¬stands und/oder abhängig von einem Ausgangssignal eines Sensors (17) das Signal aufdie DC-Versorgungsspannung (41) aufzumodulieren.
10. 10. Betriebsgerät für wenigstens eine Leuchtdiode (5), umfassend die Betriebsschaltung (10)nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bereitstellen eines LED-Stroms für we¬nigstens eine Leuchtdiode (5).
11. 11. Beleuchtungssystem, umfassend ein Betriebsgerät (70, 80) nach Anspruch 10, ein LED-Modul, das mit dem Betriebsgerät (70, 80) verbunden ist, eine Quelle (2; 60, 61), die einge¬richtet ist, um die DC-Versorgungsspannung (41) bereitzustellen, einen DC-Bus (3), derdas Betriebsgerät (70, 80) und die Quelle (2; 60, 61) verbindet, und einen Modulator (4; 66)zum Aufmodulieren der Steuersignale (42, 44) auf die DC-Versorgungsspannung (41).
12. 12. Verfahren zum Betreiben wenigstens einer Leuchtdiode (5) mit einer Betriebsschaltung(10), die eine DC- Versorgungsspannung (41) empfängt und einen LED-Strom für die we¬nigstens eine Leuchtdiode (5) bereitstellt, wobei die Betriebsschaltung (10) eine integrierteHalbleiterschaltung (11) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Auslesen von auf die DC-Versorgungsspannung (41) aufmodulierten Steuersignalen (42,44) durch die integrierte Halbleiterschaltung (11) und Steuern der Betriebsschaltung (10) durch die integrierte Halbleiterschaltung (11) abhängigvon den ausgelesenen Steuersignalen (42, 44).
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Steuern der Betriebsschaltung (10) umfasst: Steuern eines steuerbaren Schalters (21) der Betriebsschaltung (10) zum Bereitstellen desLED-Stroms. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen