AT15578U1 - Primärseitig gesteuerter Konstantstrom-Konverter für Beleuchtungseinrichtungen - Google Patents

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AT15578U1 ATGM9023/2013U AT90232013U AT15578U1 AT 15578 U1 AT15578 U1 AT 15578U1 AT 90232013 U AT90232013 U AT 90232013U AT 15578 U1 AT15578 U1 AT 15578U1
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Andre Mitterbacher Dr
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Abstract

LED Konverter zur Versorgung eines LED Strangs (LED) mit Strom (ILED), mit einem Resonanzwandler mit einem Schaltregler, einer galvanischen Sperre (SELV-Barriere), deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt wird und deren Sekundärseite so angeordnet ist, dass sie dem LED Strang (LED) Strom (ILED) zuführt, einem Steuerkreis (PCC2) auf der Primärseite der galvanischen Sperre (SELV-Barriere), der in der Lage ist, einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe zu erfassen, die einen dem LED Strang (LED) auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre (SELV-Barriere) zugeführten Strom (ILED) anzeigt, und wobei der Steuerkreis (PCC2) eine Schaltfrequenz von Schaltreglerschaltern, auf der Basis des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe zu steuern, um den dem LED Strang (LED) zugeführten Strom (ILED) zu steuern wobei der Resonanzwandler ein Reihenresonanzwandler ist, mit einem LC Schaltkreis, mit dem eine primärseitige Induktivität (Lm) eines Transformators und ein Nebenschlusswiderstand (Rsns1) in Reihe geschaltet ist, und wobei der Steuerkreis (PCC2) so ausgeführt ist, dass er die elektrische Größe (Vsns2) an dem Nebenschlusswiderstand (Rsns1) erfasst, wobei zwischen der Primärinduktivität (Lm) und dem Nebenschlusswiderstand (Rsns2) eine erste Diode (D3) in Durchlassrichtung angeschlossen ist und wobei, parallel zu dem Nebenschlusswiderstand (Rsns2) und der ersten Diode (D3), eine zweite Diode (D4) an die Primärinduktivität (Lm) in Sperrrichtung angeschlossen ist, und wobei der Steuerkreis (PCC2) die Größe an einem Mittelpunkt zwischen der ersten Diode (D3) und dem Nebenschlusswiderstand (Rsns2) erfasst.

Description

Beschreibung
PRIMÄRSEITIG GESTEUERTER KONSTANTSTROM-KONVERTER FÜR BELEUCHTUNGSEINRICHTUNGEN [0001] Die Erfindung betrifft einen LED Konverter sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Konverters. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Betätigungsvorrichtung mit einem LED Konverter sowie eine Leuchte mit dem LED Konverter.
[0002] LED Konverter unter Verwendung von Resonanzwandlern wie z.B. LLC Konvertern, sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in großem Umfang beispielsweise für kostengünstige LED Konverter eingesetzt. Insbesondere kann ein LED Konverter von einer elektrischen Versorgungsquelle versorgt werden, welche den LED Konverter mit Gleichstrom oder Wechselstrom beliefert. Falls ein Wechselstrom zugeführt wird, kann der LED Konverter einen Gleichrichter aufweisen, der aus dem Eingangswechselstrom einen Gleichstrom herstellt.
[0003] Der Gleichstrom wird daraufhin beispielsweise einer Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung zugeführt, die daraufhin einen Resonanzwandler versorgt, beispielsweise einen ReihenResonanzwandler, insbesondere einen LLC Konverter. Ein Transformator, der an den Resonanzwandler angeschlossen oder ein Teil dessen ist, überträgt dann Strom über einen galvanische Sperre, z.B. eine SELV Sperre (Sicherheitskleinspannungssperre), von einer Primärseite der galvanischen Sperre auf eine Sekundärseite der galvanischen Sperre zur Versorgung einer Lichtquelle, insbesondere eines LED-Strang mit mindestens einer LED, mit einem Strom lLED.
[0004] In den meisten bekannten Anwendungen dienen LLC Konverter als KonstantspannungsKonverter die eine sekundärseitige Gleichstromsammelschiene versorgen. Dort erzeugt eine Stromquelle, normalerweise ein Abwärtswandler, den zum Antrieb von Hochleistungs-LED erforderlichen Konstantstrom.
[0005] Ein LLC Konverter ist ein Halbbrücken-Resonanzwandler, der zwei Induktoren (LL) und einen Kondensator (C) verwendet, bekannt als LLC Anordnung, und dem Fachmann als solches bekannt ist, siehe beispielsweise http:/www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9730.pdf mit dem Titel „LED Application Design Guide Using Half-Bridge LLC Resonant Converter for 160W Street Lighting.
[0006] Der allgemeine Vorteil der Verwendung eines LLC Konverters besteht darin, dass dieser eine so genannte Soft-Switching Möglichkeit (Primärschalter sowie sekundärseitige Dioden) und ein gutes Entlastungsverhältnis vorsieht, d.h. die Ausgangsspannung ändert sich nicht wesentlich, wenn sich die Sekundärlast verändert.
[0007] Zur Verringerung der Kosten und zur Erhöhung des Wirkungsgrades von LED Konvertern, insbesondere bei Verwendung von LLC Konvertern, wäre es vorteilhaft, wenn keine sekundärseitige Stromquelle erforderlich wäre. Es wäre besonders erstrebenswert, den LLC Konverter als Konstantstrom-Konverter anstatt als Konstantspannungs-Konverter zu betreiben. Ein LLC Konstantstrom-Konverter benötigt jedoch einen Regelkreis zur Regelung seines Ausgangsstroms, z.B. des LED Stroms ILed[0008] Fig. 1 zeigt zum Beispiel eine beispielhafte Schaltung, die die Messung eines LED Stroms auf der Sekundärseite einer SELV Sperre, d.h. der Sekundärseite einer galvanischen Sperre, und die Bereitstellung einer Rückkopplung an die Primärseite der galvanischen Sperre ermöglicht.
[0009] Insbesondere zeigt Fig. 1 einen Schaltregler, z.B. einen Halbbrücken-Wandler, der von einer Gleichspannung VDC mit einem Hochspannungsschalter HS und einem in Halbbrücke geschalteten Niederspannungsschalter LS versorgt wird. Die Schalter der Halbbrücke können aus Transistoren, z.B. FET oder MOSFET, bestehen.
[0010] Von einem Mittelpunkt zwischen den Halbbrückenschaltern HS, LS aus ist eine LLC Reihe angeschlossen mit einer Kapazität Cr gefolgt von einer Induktivität Lr (die einen LC Re1 /10
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Patentamt sonanzkreis bildet) und der primärseitigen Induktivität Lm des Transformators.
[0011] Auf der Sekundärseite ist die sekundärseitige Induktivität Lt des Transformators gezeigt, die an Dioden D1 und D2 angeschlossen ist, welche der Beleuchtungseinrichtung, in diesem Fall der LED, einen LED Gleichstrom lLED zuführen. Der LED Strom lLED ist über den Nebenschlusswiderstand Rsns parallel geerdet.
[0012] Ein sekundärseitiger Steuerkreis SCC erfasst/misst eine Spannung Vsns an dem Nebenschlusswiderstand Rsns und koppelt die Spannung Vsns oder eine die gemessene Spannung anzeigende Größe über einen Optokoppler an einen primärseitigen Steuerkreis PCC zurück. Der primärseitige Steuerkreis PCC legt sodann die Frequenz zur Betätigung der Schalter HS, LS fest. Die Spannung Vsns ist eine elektrische Größe, die auch den LED Strom lLED anzeigt und diesem zugeordnet ist, und somit kann von der Spannung Vsns der LED Strom lLED oder eine andere korrelierte elektrische Größe abgeleitet werden. Aufgrund der Rückkopplung stellt der primärseitige Steuerkreis PCC die Frequenz der Halbbrückenschalter des Resonanzwandlers ein.
[0013] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, benötigt der Regelkreis die Bereitstellung des sekundärseitigen Steuerkreises SCC und auch eines Rückkopplungsweges für die elektrische Größe, der die galvanische Sperre (SELV Sperre) durchquert, um die Steuerung des LED Stroms lLED durch den primärseitigen Steuerkreis PCC zu ermöglichen. Während die erforderliche Messung der elektrischen Größe auf der Sekundärseite durchgeführt wird, ist es auch möglich, eine primärseitige Messung anzuwenden, um eine zur Steuerung des LED Stroms ILed benötigte, elektrische Größe zu erhalten.
[0014] Wie in der beispielhaften Schaltung der Fig. 2 dargestellt, kann ein Strom lprim des Resonanzwandlers auf der Primärseite der galvanischen Sperre gemessen werden, um eine Betriebsfrequenz der Resonanzwandler-Halbbrücke festzulegen.
[0015] Die Figur 2 zeigt, dass auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre kein Nebenschlusswiderstand vorgesehen ist und auch weder eine Messung auf der Sekundärseite durchgeführt wird noch ein sekundärseitiger Steuerkreis SSC vorhanden ist.
[0016] Während die Primärseite des Resonanzwandlers grundsätzlich wie bei Fig. 1 beschrieben aufgebaut ist, ist ein Nebenschlusswiderstand Rsns1 in Reihe mit der primärseitigen Induktivität Lm des Transformators geschaltet. Ein primärseitiger Steuerkreis PCC1 misst/erfasst eine elektrische Größe, z.B. die Nebenstromspannung Vsns1, welche den Resonanzwandler lprim bezeichnet. Der primärseitige Steuerkreis PCC1 legt die Schaltfrequenz der Schalter HS, LS der Resonanzwandler- Halbbrücke auf der Grundlage der gemessenen elektrischen Größe fest, die mit dem Resonanzwandler-Strom lprim korreliert.
[0017] Dieser Aufbau ermöglicht die Schaffung eines Regelkreises nur auf der Primärseite der galvanischen Sperre, und es ist beispielsweise keine Rückkopplung über die galvanische Sperre (SELV Sperre) erforderlich, was die Sicherheit des Schaltkreises erhöht.
[0018] Der primärseitige Steuerkreis PCC1 misst die Spannung Vsns1 an der primärseitigen Wicklung, dargestellt durch die primärseitige Induktivität Lm, des Transformators und insbesondere, wenn die Beziehung zwischen dem Resonanzwandler-Strom lprim und dem LED Strom ILEd bekannt ist, kann der LED Strom lLED durch Einstellen der Schaltfrequenz des Hochspannungsschalters HS und des Niederspannungsschalters LS auf der Grundlage der gemessenen Nebenschluss Spannung Vsns1 gesteuert werden.
[0019] Diese primärseitige Erfassung verringert, in Anbetracht der sekundärseitigen Erfassung, die Kosten des LED Konverters, da kein sekundärseitiger Steuerkreis erforderlich ist und auch keine Durchquerung der galvanischen Sperre benötigt wird, wodurch die Kosten für zusätzliche Bauteile, z.B. Optokoppler, eingespart werden. Außerdem ist die primärseitige Erfassung von Vorteil, wenn Dimm-Befehle entweder durch über die Stromversorgung gemeldete DimmSignale, durch eine analoge Schnittstelle oder durch eine digitale Schnittstelle (z.B. DALI) ausgeführt werden sollen, da die Dimm-Befehle normalerweise auf der Primärseite des LED Kon2/10
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Patentamt verters empfangen werden.
[0020] Es ist allgemein bekannt, den Resonanzwandler-Strom lprim unter Anwendung eines Spitzensteuerungsprinzips zu regeln. Gemäß diesem Prinzip wird die Frequenz der Halbbrücken- Schalter HS, LS derart eingestellt, dass der an der primärseitigen Wicklung (primärseitige Induktivität Lm des Transformators) erfasste Spitzenspannungswert Vsns^eak (zeigt einen Resonanzwandler-Spitzenstrom lprim_peak an) auf einer konstanten Höhe gehalten wird.
[0021] Dieses Steuerungsprinzip hat jedoch einen Nachteil, da sich die Form des primären Resonanzwandler-Stroms lPnm mit der Schaltfrequenz der Halbbrücke und LED Spannung VLEd ändert. Folglich führen diese Faktoren zu einer wechselnden Beziehung zwischen dem Resonanzwandler- Spitzenstrom lprim_peak und dem LED Strom lLED.
[0022] Um diese wechselnden Beziehungen auszugleichen, müssen zusätzliche Messungen in dem Schaltkreis durchgeführt werden, um weitere Signale zu erhalten, was die Ausführung und den Betrieb des Konverters stark verkompliziert. Dies ist von Nachteil, da eine zusätzliche Verdrahtung wiederum die Konverterkosten erhöht.
[0023] Ein weiterer Nachteil des Spitzensteuerungsprinzips besteht darin, dass durch Störkomponenten oder Störungen von anderen Teilen des Konverters verursachte Schwankungen einen verzerrten Spitzenwert bewirken können. Dies kann zu falschen Messungen und somit zu einer mangelhaften Steuerung des LED Stroms lLEDführen.
[0024] Die Erfindung sieht daher eine Lösung vor, mit der die Defizite der bekannten Lösungsansätze überwunden werden, indem ein LED Konverter bereitgestellt wird, der keine zusätzlichen Messungen benötigt, aber auch keine sekundärseitigen Messungen wie im Stand der Technik dargestellt. Weiterhin stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines LED Konverters, eine Betätigungsvorrichtung mit dem LED Konverter sowie eine Leuchte mit dem erfinderischen LED Konverter bereit. Während die Hauptgesichtspunkte der Erfindung in den unabhängigen Ansprüchen beansprucht werden, sind weitere Ausführungsformen der Erfindung Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0025] Unter einem ersten Gesichtspunkt stellt die Erfindung einen LED Konverter bereit, der einem LED Strang mit mindestens einer LED Strom zuführt, mit einem Resonanzwandler mit einem Schaltregler, vorzugsweise einem getakteten Halbbrücken-Wandler, einer galvanischen Sperre, deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt wird und deren Sekundärseite so angeordnet ist, dass sie dem LED Strang direkt oder indirekt Strom zuführt, einem Steuerkreis auf der Primärseite der galvanischen Sperre, der einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe erfassen kann, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, und wobei der Steuerkreis die Schaltfrequenz von Schaltregler-Schaltern, insbesondere Schaltern der getakteten Halbbrücke, auf der Grundlage des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe regeln kann, um den dem LED Strang zugeführten Strom zu regeln, wobei der Steuerkreis vorzugsweise kein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre empfängt.
[0026] Der Resonanzwandler kann ein Reihenresonanzwandler, vorzugsweise ein LLC Konverter, mit einer LC Schaltung sein, mit dem eine primärseitige Induktivität eines Transformators und ein Nebenschlusswiderstand in Reihe geschaltet sein können, und/oder wobei der Steuerkreis so ausgeführt ist, dass er die elektrische Größe an dem Nebenschlusswiderstand erfasst. Die elektrische Größe ist insbesondere die Nebenschluss Spannung Vsns1 und/oder der Resonanzwandler-Strom lprim.
[0027] Zwischen der Primärinduktivität und dem Nebenschlusswiderstand kann eine erste Diode in Durchlassrichtung angeschlossen sein, wobei, parallel zu dem Nebenschlusswiderstand und der ersten Diode, eine zweite Diode an die Primärinduktivität in Sperrrichtung angeschlossen sein kann, und wobei der Steuerkreis die Größe an einem Mittelpunkt zwischen der ersten Diode und dem Nebenschlusswiderstand erfassen kann.
[0028] Die erfasste Größe kann insbesondere von einem Tiefpassfilter gefiltert werden, bevor
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Patentamt sie dem Steuerkreis zugeführt wird, um den erfassten Durchschnittswert der primärseitigen elektrischen Größe zu bilden und wobei der Steuerkreis nur die gefilterte elektrische Größe erfassen kann.
[0029] Dem Steuerkreis kann ein Effektivwert, ein gemittelter Doppelweg-Gleichrichtungswert oder ein gemittelter Einweg- Gleichrichtungswert zugeführt werden.
[0030] Der Resonanzwandler kann aus einer Konstantstromquelle bestehen.
[0031] Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Versorgung eines LED Strangs mit mindestens einer LED mit Strom bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Versorgen einer Primärseite einer galvanischen Sperre in einem getakteten Halbbrücken- Konverter durch einen Schaltregler, und Zuführen, direkt oder indirekt, von Strom zu einem LED Strang durch eine Sekundärseite der galvanischen Sperre, Erfassen eines Durchschnittswertes einer primärseitigen elektrischen Größe, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, Steuern einer Schaltfrequenz von Schaltreglerschaltern auf der Basis eines Durchschnittswertes der primärseitigen elektrischen Größe, vorzugsweise ohne ein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre zu empfangen.
[0032] Unter wiederum einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines LED Strangs mit mindestens einer LED bereit, die einen LED Konverter wie vorstehend beschrieben umfasst, und wobei die Betätigungsvorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgelegt ist.
[0033] Unter einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine LED Leuchte bereit, die zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere einem LED Strang mit mindestens einer LED, ausgeführt ist, mit einem LED Konverter wie vorstehend beschrieben oder einer Betätigungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben.
[0034] Nachfolgend wird die Erfindung außerdem im Hinblick auf die Figuren beschrieben. Diese zeigen insbesondere in [0035] Fig. 1 [0036] Fig. 2 einen LLC Konverter unter Einsatz von sekundärseitiger Erfassung;
ebenfalls einen LLC Konverter aus dem Stand der Technik mit Primärerfassung unter Anwendung eines Spitzenstrom-Steuerungsprinzips;
[0037] Fig. 3 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Schaltkreis;
[0038] Fig. 4 eine Beziehung zwischen verschiedenen Schaltkreisgrößen.
[0039] Nachfolgend wird die Erfindung hauptsächlich in Bezug auf Fig. 3 beschrieben, wobei die Unterschiede zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätzen erläutert werden, die in Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben sind.
[0040] Insbesondere entspricht die Sekundärseite des in Fig. 3 dargestellten Resonanzwandlers der Sekundärseite der in Fig. 2 dargestellten, galvanischen Sperre und somit der Sekundärseite aus Fig. 1 ohne Nebenschlusswiderstand Rsns. Außerdem sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
[0041] Auf der Primärseite des in Fig. 3 dargestellten Schaltkreises, der auch weitgehend wie in Fig. 1 dargestellt aufgebaut ist, ist eine Diode D3 in Reihe mit der primärseitigen Induktivität Lm des Transformators in Durchlassrichtung gefolgt von einem Nebenschlusswiderstand Rsns3 geschaltet. Parallel zu dem Nebenschlusswiderstand Rsns3 und der Diode D3 ist eine Diode D4 an die primärseitige Induktivität Lm in Sperrrichtung angeschlossen. Ein Mittelpunkt zwischen der Diode D3 und dem Nebenschlusswiderstand Rsns3 ist an eine parallel zu dem Nebenschlusswiderstand Rsns3 verlaufende Filterkapazität C|P durch einen Filterwiderstand R|P angeschlossen.
[0042] Ein primärseitiger Steuerkreis PCC2 erfasst nun eine Ausgangsspannung VfHt des Tiefpassfilters, die den durchschnittlichen Resonanzwandler-Strom lprim anzeigt. Der primärseitige
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Patentamt
Figure AT15578U1_D0001
Steuerkreis PCC2 steuert daraufhin die Halbbrückenschalter LS, HS gemäß der erfassten Ausgangsspannung Vfi|t.
[0043] Die primärseitige Induktivität Lm und die sekundärseitige Induktivität Lt stellen insbesondere eine primäre und die sekundäre Transformatorwicklung dar.
[0044] Die Versorgung der Lichtquelle auf der Sekundärseite ist insbesondere eine direkte Versorgung, d.h. es wird kein weiterer Konverter und insbesondere kein Abwärtswandler für die Versorgung des LED Strangs eingesetzt. Der Resonanzwandler kann auch als Konstantstromquelle betrieben werden.
[0045] Die primärseitige Steuerung basiert auf einer hohen Korrelation zwischen der erfassten, primärseitigen elektrischen Größe (z.B. Iprim) des Resonanzwandlers und dem LED Strom lLED, und auch in dieser Hinsicht ist die Anwendung des primären Spitzensteuerungsprinzips nicht ausreichend genau und es ist ein weiterer Lösungsansatz notwendig.
[0046] Der Grund hierfür liegt darin, dass bei dem primären Spitzensteuerungsprinzip die erfasste elektrische Größe auf der Primärseite und der LED Strom lLED in keinem Zusammenhang stehen. Die gemäß dem primären Spitzensteuerungsprinzip erfasste/gemessene elektrische Größe Iprim peak verwendet lediglich einen Zeitpunkt der auf der Primärseite erfassten Größe (d.h. die Höchstspannung). Folglich können Änderungen des Formfaktors nicht erfasst werden, was zu nicht akzeptablen Schwankungen führt.
[0047] Somit ermöglicht die Erfindung eine enge Beziehung der auf der Primärseite erfassten, elektrischen Größe mit dem/der LED Strom/Spannung ILed/VLed, indem eine Integralmessung des primärseitigen Signals, z.B. der (AC) Signal-/Stromausgabe durch die Halbbrücke, eingesetzt wird.
[0048] Beispiele für Integralmessungen sind: Effektivwert (RMS)- Messungen des Konverterstroms Iprim als lPrimRMS, ein durchschnittlicher Doppelweg-Gleichrichtwert des Konverterstroms
Figure AT15578U1_D0002
prim [0049] Der in Fig. 3 dargestellte, beispielhafte Schaltkreis ermöglicht eine Integralmessung. Die Primärseite des Resonanzwandlers umfasst eine Kapazität Cr und eine Induktivität Lr, die an die Primärwicklung von Lm des Transformators angeschlossen ist. Der ResonanzwandlerStrom Iprim wird von den Dioden D3, D4 gleichgerichtet und an dem Nebenschlusswiderstand Rsns2 erfasst.
[0050] Der Resonanzwandler-Strom lprim (oder eine mit dem Resonanzwandler-Strom lprim korrelierte elektrische Größe, z.B. Nebenschlussspannung Vsns2) wird daraufhin von dem durch den Filterwiderstand R|P und die Filterkapazität C|P errichteten Tiefpassfilter tiefpassgefiltert, um die primärseitig erfasste, elektrische Größe, die Ausgangsspannung VfHt, herzustellen, die den durchschnittlichen einweg-gleichgerichteten Resonanzwandler-Strom lprimIRV anzeigt.
[0051] Diese Messung der Ausgangsspannung Vfi|, bietet eine bessere Korrelation mit dem LED Strom lLED- Auch Störungen und Schwankungen werden durch das Tiefpassfiltern beseitigt. Während der Schaltkreis zeigt, wie ein durchschnittlicher Einweg-Gleichrichtwert bestimmt werden kann (Ausgangsspannung Vfi|t) , kann der Schaltkreis auch in der Lage sein, einen Effektivwert (RMS) oder durchschnittlichen Doppelweg-Gleichrichtwert zur Erfassung/Messung durch den primärseitigen Steuerkreis PCC2 bilden.
[0052] Der Wert Vfi|, wird von dem primären Steuerkreis PCC2 als elektrische Größe eingesetzt. Der primäre Steuerkreis PCC2 kann ein digitaler oder analoger Regler sein, z.B. ein IC, ASIC oder ein Mikrocontroller. Wenn der primäre Steuerkreis PCC2 ein digitaler Regler ist, kann der Regler einen Analog-Digital-Wandler aufweisen. Der Wandler stellt die Frequenz der Halbbrücke und insbesondere die Schaltfrequenz der Schalter HS, LS ein.
[0053] In Fig. 4 werden Beziehungen zwischen relevanten Größen des Schaltkreises aus Fig. 3 dargestellt.
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Patentamt [0054] Hier wird der Spannungswert Vsms2 als eine unstetige Kurve dargestellt, während die tiefpassgefilterte Spannung Vfi|, mit einer nahezu konstanten Höhe dargestellt ist. Die oberste Kurve stellt den LED Strom lLED dar, der nicht so konstant ist wie die Spannung Vfi|t. Die Korrelation zwischen der Spannung VfHt und dem LED Strom lLED ist jedoch stark verbessert.
[0055] Zusammenfassend stellt die Erfindung somit einen LED Konverter bereit, der einen LLC Konverter zum Antreiben eines LED Strangs mit mindestens einer LED umfasst, wobei der LED Strom durch den LED Strang hindurch gesteuert wird, indem eine integrale Größe des LLC Konverters auf seiner Primärseite gemessen wird, insbesondere des LLC Stroms lPhm- Ein gemittelter Einweg-Gleichrichtwert oder Effektivwert dieser Größe wird durch den Schaltkreis gebildet.
[0056] Die Erfindung liefert außerdem eine vorteilhafte Lösung für LED Konverter, bei welchen eine SELV Sperre aus Sicherheitsgründen aufrechterhalten werden muss, da keine Rückkopplung an die Primärseite von der Sekundärseite des LLC Konverters benötigt wird.
[0057] Eine primärseitige Wicklung des Transformators kann auch von der primärseitigen Induktivität Lm und der Induktivität Lr gebildet werden.
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Patentamt
Figure AT15578U1_D0003

Claims (10)

  1. Ansprüche
    1. LED Konverter zur Versorgung eines LED Strangs (LED) mit mindestens einer LED mit
    Strom (lLED), mit:
    - einem Resonanzwandler mit einem Schaltregler, vorzugsweise einem getakteten Halbbrücken-Wandler,
    - einer galvanischen Sperre (SELV-Barriere), deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt wird und deren Sekundärseite so angeordnet ist, dass sie dem LED Strang (LED) direkt oder indirekt Strom (Iled) zugeführt, einem Steuerkreis (PCC2) auf der Primärseite der galvanischen Sperre (SELV-Barriere), der in der Lage ist, einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe zu erfassen, die einen dem LED Strang (LED) auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre (SELV-Barriere) zugeführten Strom (Iled) anzeigt, und wobei der Steuerkreis (PCC2) eine Schaltfrequenz von Schaltreglerschaltern, insbesondere Schaltern (HS, LS) der getakteten Halbbrücke auf der Basis des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe zu steuern, um den dem LED Strang (LED) zugeführten Strom (Iled) zu steuern wobei der Resonanzwandler ein Reihenresonanzwandler ist, vorzugsweise ein LLC Konverter, mit einem LC Schaltkreis, mit dem eine primärseitige Induktivität (Lm) eines Transformators und ein Nebenschlusswiderstand (Rsnsi) in Reihe geschaltet ist, und wobei der Steuerkreis (PCC2) so ausgeführt ist, dass er die elektrische Größe (Vsns2) an dem Nebenschlusswiderstand (Rsnsi) erfasst, wobei zwischen der Primärinduktivität (Lm) und dem Nebenschlusswiderstand (RsnS2) eine erste Diode (D3) in Durchlassrichtung angeschlossen ist und wobei, parallel zu dem Nebenschlusswiderstand (Rsns2) und der ersten Diode (D3), eine zweite Diode (D4) an die Primärinduktivität (Lm) in Sperrrichtung angeschlossen ist, und wobei der Steuerkreis (PCC2) die elektrische Größe (Vsns2) an einem Mittelpunkt zwischen der ersten Diode (D3) und dem Nebenschlusswiderstand (Rsns2) erfasst.
  2. 2. LED Konverter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfasste elektrische Größe (Vsns2) gefiltert wird, insbesondere durch ein Tiefpassfilter, bevor sie dem Steuerkreis (PCC2) zugeführt wird, um den erfassten Durchschnittswert der primärseitigen elektrischen Größe zu bilden, und wobei der Steuerkreis (PCC2) nur die gefilterte Größe (Vfüt) erfasst.
  3. 3. LED Konverter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein durchschnittlicher Einweg- Gleichrichtwert der elektrischen Größe (Vsns2) dem Steuerkreis (PCC2) zugeführt wird.
  4. 4. LED Konverter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Resonanzwandler eine Konstantstromquelle ist.
  5. 5. Verfahren zum Versorgen eines LED Strangs (LED) mit mindestens einer LED mit Strom (Iled) , mit den folgenden Schritten:
    - Versorgen einer Primärseite einer galvanischen Sperre (SELV-Barriere) durch einen Schaltregler, insbesondere einen getakteten Halbbrücken- Konverter, und Zuführen, direkt oder indirekt, von Strom (ILEd) zu dem LED Strang (LED) durch deren Sekundärseite,
    - Erfassen eines Durchschnittswertes einer primärseitigen elektrischen Größe (Vsns2) , die einen dem LED Strang (LED) auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre (SELVBarriere) zugeführten Strom (Iled) anzeigt,
    - Steuern einer Schaltfrequenz von Schaltreglerschaltern (HS, LS), auf der Basis des Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe (VSnS2)
  6. 6. Steuerkreis zur Steuerung des Betriebs eines LED Strangs (LED) mit mindestens einer
    LED, mit einem LED Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, und wobei der Steuerkreis zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 7 ausgelegt ist.
  7. 7/10
    AT15 578U1 2018-03-15 österreichisches
    Patentamt
    7. LED Leuchte, die zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eines LED Strangs (LED) mit mindestens einer LED, ausgelegt ist, mit einem LED Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einem Steuerkreis gemäß Anspruch 6.
    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
  8. 8/10
    AT15 578U1 2018-03-15 österreichisches
    Patentamt
    Fig. 1
  9. 9/10
    AT15 578U1 2018-03-15 österreichisches
    Patentamt
    ____ .............. λΛλΧ h .X1 v....... ,,x \................. /V«, i-ΛΓ......... Λ...................nff......... .Λ Aft./...... ,A
    Fig. 4
  10. 10/10
ATGM9023/2013U 2012-12-21 2013-12-20 Primärseitig gesteuerter Konstantstrom-Konverter für Beleuchtungseinrichtungen AT15578U1 (de)

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207675A1 (de) * 2013-04-26 2014-10-30 Tridonic Gmbh & Co Kg Konstantstrom-Konverter für Beleuchtungseinrichtungen
DE102014224564B4 (de) * 2014-12-01 2017-04-06 Dialog Semiconductor (Uk) Limited SSL-Baugruppe mit Resonanzwandler und mehreren AC-LED-Ketten sowie Verfahren zum Betreiben einer derartigen SSL-Baugruppe mit Wechselstrom
WO2018148182A1 (en) * 2017-02-07 2018-08-16 Eagle Harbor Technologies, Inc. Transformer resonant converter
CN111682773B (zh) * 2020-05-14 2021-09-21 杭州电子科技大学 一次侧恒流控制的谐振变换装置及实现方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6683422B1 (en) * 2003-01-29 2004-01-27 Monolithic Power Systems, Inc. Full wave sense amplifier and discharge lamp inverter incorporating the same
US20090146575A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Yi-Shan Chu Light Emitting Diode (LED) Driving Device
WO2010106375A2 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 Juice Technology Limited Electrical systems

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1791399B2 (de) 2005-11-22 2017-05-31 OSRAM GmbH Antriebsvorrichtung für LED-zellen
DE102006016983B4 (de) * 2006-04-06 2014-03-20 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Schaltnetzteil mit einer Überlast- und Kurzschlussabsicherung
DE102010031244B4 (de) * 2010-03-19 2023-01-12 Tridonic Ag Modulares LED-Beleuchtungssystem
DE102010041632A1 (de) 2010-09-29 2012-03-29 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens zweier Halbleiterlichtquellen
DE102012007478B4 (de) * 2012-04-13 2023-08-03 Tridonic Gmbh & Co Kg Wandler für ein Leuchtmittel, LED-Konverter und Verfahren zum Betreiben eines Wandlers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6683422B1 (en) * 2003-01-29 2004-01-27 Monolithic Power Systems, Inc. Full wave sense amplifier and discharge lamp inverter incorporating the same
US20090146575A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Yi-Shan Chu Light Emitting Diode (LED) Driving Device
WO2010106375A2 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 Juice Technology Limited Electrical systems

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