AT16906U1 - Anordnung mit einem Betriebsgerät für Leuchtmittel und einem aus einem induktivem Element des Betriebsgeräts galvanisch getrennt versorgten Schaltkreis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung aus einem Betriebsgerät (1) für Leuchtmittel (2) und einem elektrischen Schaltkreis (3), wobei das Betriebsgerät (1) zumindest ein Energie-Übertragungselement (7, 37), beispielsweise einen Transformator umfasst. Der elektrische Schaltkreis (3) hat ein induktives Koppelelement (9, 39), das in einem magnetischen Streufeld des Energie-Übertragungselements (7, 37) angeordnet ist. Der elektrische Schaltkreis (3) umfasst ein Spannungsversorgungsmittel (10, 11) eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis (3) aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds des Energie-Übertragungselement.

Description

Beschreibung

ANORDNUNG MIT EINEM BETRIEBSGERÄT FÜR LEUCHTMITTEL

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung umfassend ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und einen elektrischen Schaltkreis, dessen Spannungsversorgung aus einem EnergieUÜbertragungselement des Betriebsgeräts galvanisch getrennt erfolgt.

[0002] Für den Betrieb von Leuchtmitteln wie beispielsweise Leuchtdioden (LED) oder Fluoreszenzleuchten werden Betriebsgeräte, auch Vorschaltgeräte eingesetzt. Die Betriebsgeräte sind eingerichtet, aus einer Netzversorgungsspannung die erforderliche Versorgungsspannung für die Leuchtmittel zu erzeugen und dabei zugleich sicherheitstechnische Anforderungen zu erfüllen. In Verbindung mit dem Betriebsgerät und den Leuchtmitteln werden weitere elektrische Schaltkreise eingesetzt.

[0003] Solche weiteren elektrischen Schaltkreise können Sensoren wie Bewegungssensoren 0der Helligkeitssensoren umfassen. Dabei erfordert der Betrieb dieser Sensoren die Verfügbarkeit einer Versorgungsspannung zur Spannungsversorgung des jeweiligen Sensors. Die Sensoren können beispielsweise zur messtechnischen Erfassung physikalischer Parameter und Übermittlung der aufgenommenen Parameter in einem elektrischen Sensorsignal an das Betriebsgerät dienen.

[0004] Zur Spannungsversorgung eines Sensors sind entsprechende Zuleitungen und oft auch weitere zu versorgende Schaltungskreise für die Steuerung und externe Kommunikation des Sensors erforderlich. Ublicherweise erzeugt ein im Rahmen des Betriebsgeräts verwendeter Konverter die notwendige Niedervoltversorgungsspannung, die dem Sensor über Versorgungsleitungen zugeführt wird. Die Erzeugung dieser Niedervoltversorgungsspannung bedeutet aber zusätzlichen Aufwand innerhalb des Konverters, zusätzliche externe Anschlussmöglichkeiten wie Steckverbinder und zusätzliche Versorgungsleitungen zwischen Konverter und Sensor neben zusätzlichen Verbindungsleitungen für das Sensorsignal zur Übermittlung von Sensordaten an das Betriebsgerät. Andererseits werden Induktivitäten des Betriebsgeräts, insbesondere eines Transformators des Betriebsgeräts, üblicherweise in eine Kupferfolie eingeschlagen, um die unvermeidbaren Streufelder zu kontrollieren. Die so in die Folge eingetragene Streuleistung bleibt damit ungenutzt.

[0005] Ausgehend von dem eingangs dargestellten Stand der Technik widmet sich die Erfindung der technischen Aufgabe, den Einsatz von externen Schaltungen und Betriebsgeräten für Leuchtmittel in einem engen räumlichen Verbund zu verbessern und durch Nutzung der in der Streuleistung enthaltenen Energie die Gesamteffizienz zu verbessern.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Anordnung nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0007] Die Aufgabe wird durch eine Anordnung umfassend ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und einen elektrischen Schaltkreis, wobei das Betriebsgerät zumindest ein Energie-Ubertragungselement umfasst, gelöst. Erfindungsgemäß ist ein induktives Koppelelement des elektrischen Schaltkreises in einem magnetischen oder elektromagnetischen Streufeld des Energie-Ubertragungselements angeordnet. Beispielsweise ist das Energie-Ubertragungselement als induktives Element ausgebildet.

[0008] Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine Spannungsversorgung für eine extern zu dem Betriebsgerät angeordnete elektrische Schaltung bereitgestellt, wobei keine zusätzliche Verdrahtung für die Spannungszuführung aus dem Betriebsgerät zu dem Schaltkreis erforderlich ist. Der Aufwand zur Verbindung, wie Steckverbinder, mechanische Durchführungen durch ein Gehäuse des Betriebsgeräts, Kabel, Kabelführungen wird durch die Erfindung reduziert. Es kann somit eine kontaktlose Energieübertragung zu der elektrischen Schaltung ermöglicht werden.

[0009] Zugleich wird es ermöglicht, einen Niedervoltspannungskreis für die elektrische Schaltung und einen eingangsseitigen Netzspannungsabschnitt des Betriebsgeräts galvanisch getrennt auszulegen. Somit sind Anforderungen hinsichtlich Schutzes vor hohen Spannungen ohne zusätzlichen Aufwand in einfacher Weise zu erfüllen.

[0010] Die Nutzung des Streufelds einer zu Erfüllung anderer Aufgaben als der Spannungsversorgung des Schaltkreises ohnehin vorhandenen Induktivität des Betriebsgeräts verringert den Aufwand durch Verzicht auf zusätzliche Bauelemente in dem Betriebsgerät, beispielsweise einem Konverter, hinsichtlich Anzahl der Bauelemente und erforderlichen Geräteabmessungen. Insbesondere eine Netzeingangsdrossel, eine Primärwicklung eines Trenntransformators, eine Spule eines Flyback-Konverters, etc. können das induktive Element des Betriebsgeräts sein, dessen Streufeld erfindungsgemäß genutzt wird. Darüber hinaus kann durch Aufnahme der Streuleistung auf den Einsatz der Folie, die normalerweise die Induktivität umgibt, verzichtet werden.

[0011] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst der elektrische Schaltkreis ein Spannungsversorgungsmittel eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds.

[0012] Das magnetische Koppelelement entnimmt dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld, einem Wechselfeld, durch Induktion in einem Leiter des Koppelements Energie und stellt diese in Form eines Wechselstroms (Wechselspannung) bereit. Mittels des Spannungsversorgungsmittels kann dieser induzierte Wechselstrom gleichgerichtet und als bereitgestellte Niedervoltversorgungsspannung beispielsweise eines Sensors genutzt werden.

[0013] Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung weist der elektrische Schaltkreis ein Speichermittel, insbesondere eine Kapazität, zur Speicherung elektrischer Energie auf.

[0014] Mittels des Speichermittels kann eine näherungsweise konstante Niedervoltgleichspannung zum Betrieb beispielsweise einer Steuerschaltung, eines Mikrosteuerschaltkreises (engl. Microcontroller) oder eines anwenderspezifischen Schalkreises (engl. ASIC) bereitgestellt werden. Bei Einsatz einer geeigneten Kapazität als Speichermittel ist es zugleich möglich, einen kontinuierlichen Betrieb des Schaltkreises auch für einen gepulsten Betrieb des Betriebsgeräts zu gewährleisten.

[0015] Die Anordnung nach einer weiteren Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrische Schaltkreis einen Sensor, insbesondere einen Bewegungssensor oder Helligkeitssensor, und/oder eine Kommunikationsschnittstelle, vorzugsweise zur drahtlosen Kommunikation, umfasst, und das Energie-Übertragungselement in einem gepulsten Betrieb angesteuert wird. Die über das magnetische Koppelelement aufgenommenen Feldenergie wird in dem Speichermittel zwischengespeichert und steht auch für einen Bewegungssensor der zum Aktivieren eines Leuchtmittels verwendet wird, zu Verfügung.

[0016] Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung umfasst einen elektrischen Schaltkreis mit einem ersten Kommunikationsmittel ausgelegt zur Kommunikation mit dem Betriebsgerät.

[0017] Mittels des ersten Kommunikationsmittels des elektrischen Schalkreises wird ein Signal, insbesondere eine Sensorsignal oder Datensignal des elektrischen Schaltkreises an das Betriebsgerät übermittelt. Somit kann mit geringem Aufwand ein Kommunikationskanal zwischen dem Betriebsgerät und dem elektrischen Schaltkreis verwirklicht werden.

[0018] Das erste Kommunikationsmittel einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung hat vorzugsweise einen Modulator ausgelegt zur Taktung des induktiven Koppelelements und/oder einer Sendeinduktivität.

[0019] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kommuniziert das erste Kommunikationsmittel mittels Veränderung einer Last des induktiven Koppelelements mit dem Betriebsgerät.

[0020] Wird das erste Kommunikationsmittel derart ausgelegt, so sind spezielle Signalleitungen

zwischen dem elektrischen Schaltkreis und dem Betriebsgerät nicht erforderlich und für die Spannungsversorgung wie auch für die Signalisierung und/oder Datenkommunikation ist der schaltungstechnische Aufwand gering.

[0021] Die Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt das Betriebsgerät mit einem zweiten Kommunikationsmittel, das dafür ausgelegt ist, mit dem ersten Kommunikationsmittel des elektrischen Schaltkreises zu kommunizieren.

[0022] Entsprechend einer Weiterbildung zeichnet sich das Betriebsgerät dadurch aus, dass es ein Gehäuse und einen Gehäusedeckel umfasst, wobei der elektrische Schaltkreis außerhalb des Gehäuses oder an dem Gehäuse des Betriebsgeräts angeordnet ist.

[0023] Die erfindungsgemäße Anordnung eines Ausführungsbeispiels bildet das induktive Koppelelement des elektrischen Schaltkreises an dem Gehäusedeckel angeordnet oder in den Gehäusedeckel integriert aus.

[0024] Die Versorgung des elektrischen Schaltkreises über magnetische Kopplung ermöglicht die Anordnung des elektrischen Schaltkreises außerhalb des Gehäuses des Betriebsgeräts. Damit ist eine erweiterte und/oder geänderte Funktionalität des Betriebsgeräts durch Hinzufügen eines geeignet ausgelegten elektrischen Schaltkreises, eine Reparatur und/oder Ersatz einfach zu bewerkstelligen. Das eigentliche Betriebsgerät kann dabei unverändert bleiben.

[0025] Der Gehäusedeckel einer vorteilhaften Weiterbildung weist zumindest eine Markierung zur Bezeichnung einer Position des induktiven Koppelelements an dem Gehäusedeckel auf.

[0026] Durch die Markierung wird eine exakte Positionierung des magnetischen Koppelelements in Bezug auf das Energie- Ubertragungselement ermöglicht. Auch bei nachträglichem Anbringen der elektrischen Schaltung auf den Gehäusedeckel ist so eine optimale Positionierung von magnetischem Koppelelement und Energie- Übertragungselement und damit eine maximale Energieentnahme aus dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld zu erreichen.

[0027] Eine Anordnung nach einem Ausführungsbeispiel ist dadurch ausgezeichnet, dass das induktive Koppelelement zusammen mit dem induktiven Element eine magnetische Kraft auf den elektrischen Schaltkreis in Richtung auf den Gehäusedeckel ausübt.

[0028] Die Nutzung der magnetischen Kraft ermöglicht eine verbesserte Haftung der elektrischen Schaltung an dem Gehäusedeckel, gegebenenfalls zusätzlich zu einer Fixierung mittels Schrauben, durch Kleben, etc.

[0029] Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist das induktive Element zumindest ein Teil eines LLC-Transformators des Betriebsgeräts und/oder einer Induktivität eines Konverters des Betriebsgeräts.

[0030] Die Nutzung vorhandener und technisch notwendiger Induktivitäten des Betriebsgeräts und ihres magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds ermöglicht eine Energieversorgung externer elektrischer Schaltungen ohne zusätzlichen betriebsgeräteseitigen Aufwand.

[0031] Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung umfassend ein LED-Modul mit einem Leuchtmittel und einen elektrischen Schaltkreis, wobei das Betriebsgerät zumindest ein Energie-Übertragungselement, vorzugsweise induktives Element, umfasst, und wobei der elektrische Schaltkreis ein induktives Koppelelement (aufweist, das in einem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld des Energie-Ubertragungselements angeordnet ist.

[0032] Der elektrische Schaltkreis kann ein Spannungsversorgungsmittel eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds umfassen.

[0033] Der elektrische Schaltkreis kann zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgelegt sein.

[0034] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Es zeigen

[0035] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einem Betriebsgerät und einem elektrischen Schaltkreis,

[0036] Fig. 2 Ansichten einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einem Betriebsgerät und einem elektrischen Schaltkreis,

[0037] Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises eines ersten Ausführungsbeispiels,

[0038] Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises eines zweiten Ausführungsbeispiels, und

[0039] In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben oder entsprechende Elemente. Aus Gründen der Darstellung wird in der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele auf eine Wiederholung weitgehend verzichtet.

[0040] In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Anordnung umfasst ein Betriebsgerät 1 zum Betrieb eines Leuchtmittels 2 sowie einen elektrischen Schaltkreis 3. In Figur 1 ist ein Leuchtmittel 2 in Form einer LED gezeigt. Es ist ohne von der Erfindung abzuweichen, ebenso möglich, dass das Betriebsgerät 1 mehrere Leuchtmittel 2, die ihrerseits wieder eine Mehrzahl von lichtabgebenden Elementen wie LEDs, Gasentladungslampen, etc. umfassen, versorgt.

[0041] Die Erfindung wird am Beispiel eines LLC-Konverters zum Betreiben mindestens eines Leuchtmittels, beispielsweise einer LED-Strecke erläutert. Treiberschaltungen für den Betrieb von Leuchtdioden, sind bekannt. Beispielsweise werden als Treiberschaltungen Konverter mit einer LLGC-Schaltung verwendet, nachfolgend als LLC-Konverter bezeichnet. Bei LLC-Konvertern wird ein (Serien-) Resonanzkreis mittels einer hochfrequent getakteten Halbbrückenschaltung 5 mit einer hochfrequenten Wechselspannung gespeist. Der Resonanzkreis speist eine primärseitige Transformatorspule. Eine sekundärseitige Transformatorspule versorgt sodann direkt ein Leuchtmittel. Die dem Leuchtmittel zugeführte Versorgungsspannung wird typischerweise eine Gleichspannung sein. Die Gleichspannung kann grundsätzlich durch eine Gleichrichterschaltung erzeugt werden. Vorteilhaft ist es jedoch, die Gleichrichtung mittels eines Transformators mit Mittelabgriff an der Sekundärspule durchzuführen.

[0042] Der LLC-Konverter ist somit eine elektrische Schaltung, die von einer Netzwechselspannung eingangsseitig gespeist und an das Leuchtmittel, beispielsweise eine oder mehrere LEDs, anschließbar sind, und ausgangsseitig eine Gleichspannung für einen definierten Betrieb bereitstellt.

[0043] Das in Figur 1 dargestellte Betriebsgerät 1 weist einen Eingang 4 auf. An dem Eingang 4 liegt eine Eingangsspannung an, dies kann eine vorzugsweise gleichgerichtete Netzeingangsspannung Urertz sein. Die Netzeingangsspannung Unetz kann beispielsweise auch gleichgerichtet werden und dann einer hier nicht dargestellten Leistungsfaktorkorrekturschaltung PFC zugeführt werden, welche eine stabilisierte Gleichspannung für den LLC-Konverter bereitstellt. Das Betriebsgerät 1 ist als LLC-Konverter dargestellt. Dabei folgt, vom Eingang 4 her betrachtet, eine Halbbrückenschaltung 5 und anschließend ein Serienresonanzkreis 6. Über einen Transformator 7 wird anschließend der LED-Ausgang 8 gespeist. Die erzeugte Ausgangsspannung ULeEp wird an dem LED-Ausgang 8 für das Leuchtmittel 2 bereitgestellt.

[0044] Bei dem gezeigten Betriebsgerät 1 wird eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom von der Halbbrückenschaltung 5 erzeugt und an einen Serienresonanzkreis 6 bereitgestellt. Die mit der Wechselspannung bereitgestellte Energie schwingt in einem Resonanzkreis und wird zumindest teilweise an die Last des Transformators 7 abgegeben.

[0045] Der Serienresonanzkreis des LLC-Konverters besteht allgemein aus einem Kapazität C, einer Induktivität L und einer weiteren Spule L'. Die weitere Spule L' dient dazu, die mittels der Wechselspannung bereitgestellte Energie zu dem Leuchtmittel 2 als Last transportieren zu können. Um die Energie transportieren zu können wird die Last über den Transformator 7 mit dem Serienresonanzkreis 6 gekoppelt. Der Transformator 7 dient dabei als galvanische Barriere (gal-

vanische Sperre) zwischen der erzeugten Wechselspannung und der an das Leuchtmittel abgegebenen Gleichspannung.

[0046] Der Transformator 7 stellt eine galvanische Trennung von eingangsseitigem Abschnitt mit hoher Spannung und einem ausgangsseitigen Abschnitt mit Niedervoltversorgungsspannung für das Leuchtmittel 2 sicher. Mittels es Transformators 7 wird somit eine Potentialbarriere, auch SELV-Barriere bezeichnet, zur Schutztrennung verwirklicht. In dem Transformator 7 erzeugt ein primärseitiger Eingangswechselstrom ein magnetisches Wechselfeld, das in den sekundärseitigen Spulen einen Ausgangswechselstrom induziert. Dabei ist sind die primärseitige Eingangsspule und die mindestens eine sekundärseitige Ausgangsspule, dargestellt in Figur 1 sind zwei Ausgangsspulen, beispielsweise auf einen Ferrit- oder Eisenkern mit hoher magnetischer Leitfähigkeit (Permeabilität) u aufgebracht. Die Leistungsübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite erfolgt im Wesentlichen über ein magnetisches Wechselfeld über den magnetischen Fluss ® in dem Ferritkern des Transformators.

[0047] Es ist üblich, über Hilfswicklungen auf dem Ferritkern induzierte zusätzliche Hilfsspannungen zu erzeugen, die beispielsweise Steuerschalkreise des Betriebsgeräts über Versorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgen.

[0048] Der Transformator 8 weist allerdings nicht nur einen magnetischen Fluss ® in dem Ferritkern der ausgehend von den Primärwicklungen auch die Sekundärwicklungen des Transformators gezielt durchströmt, sondern auch einen magnetischen Streufluss Os auf. Aufgrund eines notwendigen räumlichen Abstand von mehreren Wicklungen des Transformators kommt zu einem magnetischen Streufluss Os. Der magnetischen Streufluss Ds wird von der Primärwicklung verursacht, durchdringt allerdings nicht die sekundärseitigen Spulen. Dadurch trägt dieser Streufluss ®s nicht zur magnetischen Kopplung der Primärseite mit der Sekundärseite des Transformators 7 bei. Der magnetischen Streufluss ®s ist daher als „Fluss-Verlust" zu verstehen. Dieser magnetischen Streufluss ®s kann durch Umwicklung des Transformators 7 mit Kupferfolie vermindert werden. Damit wird eine Verringerung der Verlustleistung des Transformators 7 erreicht.

[0049] Erfindungsgemäß wird im Bereich des magnetischen Streuflusses $s des Transformators 7 ein induktives Koppelelement 9 angeordnet. Dieses induktive Koppelelement 9 kann beispielsweise als zumindest eine Leiterschleife oder in Form einer Antenne mit einer geeigneten Bauform ausgebildet sein. In dem induktiven Koppelelement 9 wird durch den magnetischen Streuflusses Os ein Strom induziert, der nun zur Spannungsversorgung des elektrischen Schaltkreises 3 genutzt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung sind Streuleistungen von z. B. 1 bis 4 Watt aus dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld zur Versorgung aktiver elektrischer Schaltungen, die lediglich eine geringe Leistungsaufnahme haben, zu entnehmen.

[0050] Vorstehend erfolgt die Diskussion der erfindungsgemäßen Spannungsversorgung anhand des magnetischen Felds bzw. Induktivtäten. Die Betrachtung ist ebenso für die Betrachtung elektromagnetischer Felder in entsprechender Weise gültig. Dabei ist der Begriff induktives Koppelelement 9 mit dem Begriff Antenne gleichzusetzen. Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Nutzung eines elektro-magnetischen Feldes wird später anhand der Figur 5 erläutert.

[0051] Der elektrische Schaltkreis 3 nach dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst neben einem induktiven Koppelelement 9 ein Spannungsversorgungsmittel umfassend einen Gleichrichter 10 und eine Kapazität 11. Der Gleichrichter 10 erhält von dem induktiven Element 9 eine in dem induktiven Koppelelement 9 induzierte Wechselspannung und erzeugt durch Gleichrichtung eine Niedervoltgleichspannung mit einem geeigneten Spannungspegel zum Versorgen einer Steuerschaltung 12. Diese Niedervoltgleichspannung liegt an einem Speichermittel 11 an, dass diese Niedervoltgleichspannung beispielsweise glättet, Spannungsspitzen kurzschließt und elektrische Energie speichert.

[0052] Das Speichermittel 11 ist bevorzugt als Kondensator (Kapazität) realisiert. Insbesondere ist als Speichermittel 11 ein Kondensator hoher Energiedichte geeignet. Als Speichermittel 11 kann besonders vorteilhaft ein Doppelschichtkondensator, auch elektrochemischer Doppel-

schichtkondensator (engl. EDLC) oder Superkondensator (engl. „Goldcap"TM), eingesetzt werden.

[0053] Der elektrische Schaltkreis 3 nach Figur 1 umfasst weiter einen Sensor 13, der über den Steuerschaltkreis 11 mit Spannung versorgt wird. Eine durch den Sensor aufgenommene Messgröße, beispielsweise für einen zu erfassenden physikalischen Parameter wie eine Helligkeit, wird durch den Steuerschaltkreis 12 erfasst, gemäß einer Ausführungsbeispiel zwischengespeichert, und/oder in Form erfasster Sensordaten an ein erstes Kommunikationsmittel 14 übergeben.

[0054] Das erste Kommunikationsmittel 14 gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist beispielsweise dazu ausgelegt, Sensordaten in Form eines Sensorsignals an das Betriebsgerät 1 zu übermitteln. Das erste Kommunikationsmittel 14 eines Ausführungsbeispiels umfasst dazu einen Modulator. Das erste Kommunikationsmittel 14 kann weiter Leitungstreiber zur Übermittlung des Sensorsignals mittels spezieller Sensorsignalleitungen an das Betriebsgerät 1 umfassen. Das erste Kommunikationsmittel 14 eines weiteren Ausführungsbeispiels umfasst einen Bustreiber um die Sensordaten über einen Bus, insbesondere eine DALI-Bus zu übermitteln. Der elektrische Schaltkreis 3 nach Figur 1 zeigt hingegen eine Sensorsignalleitung von dem ersten Kommunikationsmittel 14 zu dem induktiven Element 9. Das erste Kommunikationsmittel 14 nach Figur 1 ist dafür ausgelegt, drahtlos, beispielsweise durch eine spezielle Sendeinduktivität oder durch geeignet modulierte Taktung des induktiven Koppelelements 9 an ein Signal an das Betriebsgerät 1 zu übermitteln.

[0055] Das Betriebsgerät 1 nach einer Ausführung der erfindungsgemäßen Lehre umfasst ein in Figur 1 nicht dargestelltes zweites Kommunikationsmittel. Das zweite Kommunikationsmittel ist dazu ausgelegt, das Signal mit den Sensordaten und /oder weiteren Daten wie Steuerdaten, Statusdaten, etc. , zu empfangen, das Signal zu demodulieren und die übertragenen Informationen und/oder Sensordaten zu extrahieren und zur Weiterverarbeitung in dem Betriebsgerät 1 und/oder Übermittlung an andere Empfänger durch das Betriebsgerät bereitzustellen.

[0056] Ausführungsbeispiele der Erfindung mit unterschiedlichen Ausführungen des Kommunikationskanals zur Signalübertragung zwischen Betriebsgerät 1 und elektrischem Schaltkreis 3 werden unter Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert.

[0057] Zunächst werden in Figur 2 zwei Ansichten einer erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In der oberen Teilansicht der Figur 3 ist die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung aus Betriebsgerät 1 und elektrischem Schaltkreis 3 gezeigt.

[0058] Der elektrische Schaltkreis 3 in Figur 2 verbindet über zwei Sensorleitungen 16, 17 den Sensor 13, beispielsweise einen Bewegungssensor. Diese Sensorleitungen 16, 17 können die Spannungsversorgung des Sensors 13 ebenso wie die Übermittlung von Sensorsignalen (Sensordaten) an die Hauptbaugruppe 3.1 des elektrischen Schaltkreises 3 sicherstellen. Die Hauptbaugruppe 3.1 des elektrischen Schaltkreises 3 ist in Figur 2 als ein elektrischer Schaltkreis 3 als Leiterplatte 20 mit darauf aufgebrachten Bauelementen 18, 19, 21 dargestellt. Die Leiterplatte 20 weist weiter eine in der der oberen Teilansicht der Figur 2 dargestellte Leiterbahnstruktur 22 auf, die das induktive Koppelelement 9 realisiert.

[0059] Entgegen der Darstellung in Figur 2 wird der elektrische Schaltkreis 3 bevorzugt in einem eigenen Schaltungsgehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt ist dieses Schaltungsgehäuse zumindest im Bereich des magnetischen Koppelelements 9 für magnetische Felder durchlässig und dämpfungsarm ausgeführt. Dieses Schaltungsgehäuse kann den elektrischen Schaltkreis 3 auch nur teilweise abdecken. So kann das Schaltungsgehäuse derart ausgeformt sein, dass es lediglich eine Oberseite des elektrischen Schaltkreises 3, die nicht durch den Gehäusedeckel 24 geschützt ist, bedeckt.

[0060] Der Gehäusedeckel 24 einer Ausführungsform der Erfindung zeigt darüber hinaus eine Markierung 25 auf seiner Oberseite. Die Oberseite des Gehäusedeckels 24 ist diejenige Fläche des Gehäusedeckels 24, die nach Zusammensetzen des Gehäusedeckels 24 und des Gehäuses

23 nach außen weist. Die Markierung 25 kann als farblich oder taktil unterscheidbare Markierung einen Bereich auf dem Gehäusedeckel 24 bezeichnen. Wird das induktive Koppelelement 9 auf diesem markierten Bereich des Gehäusedeckels 24 angeordnet, so wird das magnetische Koppelelement 9 eine besonders hohe Streuleistung aus dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld entnehmen können. Die Markierung 25 kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel so ausgebildet sein, dass es zumindest teilweise die Funktion einer mechanischen Befestigung des elektrischen Schaltkreises 3 an dem Gehäusedeckel 24 übernehmen kann. Dies kann beispielsweise durch die Ausformung schienenartiger Führungen an der Oberseite des Gehäusedeckels 24 erfolgen.

[0061] Das Schaltungsgehäuse des elektrischen Schaltkreises 3 oder die Leiterplatte 20 kann beispielsweise mittels Verschrauben oder eine Klebverbindung auf dem Gehäuse 23, oder, wie in Figur 2 gezeigt, auf dem Gehäusedeckel 24 befestigt werden. Eine zumindest zusätzliche Haftung des elektrischen Schaltkreises 3 an dem Gehäuse 23 ist durch die magnetische Kraft ausgeübt von dem induktiven Element (Transformator) 7 auf den elektrischen Schaltkreis 3 in Richtung auf den Gehäusedeckel 24 zu erzielen.

[0062] In der unteren Teilansicht der Figur 2 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung aus Betriebsgerät 1 und elektrischem Schaltkreis 3 in einem teilweisen Schnitt dargestellt. Dabei ist in einem Bereich der unteren Teilfigur das Gehäuse 23 so gezeigt, dass die räumliche Anordnung des Transformators 7 auf einer Hauptleiterplatte 26 des Betriebsgeräts 1 erkennbar ist. Dabei wird aus der unteren Teilfigur der Figur 2 ersichtlich, dass das induktive Koppelelement 9 direkt oberhalb des Transformators 7, jedoch extern zu dem Gehäuse 23 mit Gehäusedeckel 24 des Betriebsgeräts 1 angeordnet ist. Damit wird eine besonders günstige Anordnung des induktiven Koppelelements 9 im Hinblick auf die zu entnehmende Energie aus dem Streufeld des Transformators 7 erreicht.

[0063] In Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen Schaltkreises entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dabei wird ein Kommunikationskanal als Rückkanal (engl. feedback channel) zwischen dem elektrischem Schaltkreis 3 und dem Betriebsgerät 1 realisiert. Dieser Kommunikationskanal wird durch ein erstes Kommunikationsmittel 14 auf der Seite des elektrischen Schaltkreises 3 gespeist. Das erste Kommunikationsmittel 14 kann dazu einen Modulator zur Erzeugung eines Sendesignals durch Modulation der zu übertragenden Daten auf einen Träger umfassen. Das Sendesignal wird entweder über spezielle Datenleitungen drahtlos, über einen Bus, insbesondere über einen DALI-Bus, oder aber drahtlos an das Betriebsgerät 1 und/oder an weitere Empfänger, z. B. eine zentrale Lichtsteuereinheit übertragen. Das erste Kommunikationsmittel 14 kann beispielsweise auch Leitungstreiber zur Übermittlung des Sensorsignals mittels spezieller Sensorsignalleitungen an das Betriebsgerät 1 umfassen. Das erste Kommunikationsmittel 14 eines weiteren Ausführungsbeispiels umfasst einen Bustreiber um die Sensordaten über einen Bus, insbesondere einen DALI-Bus zu übermitteln.

[0064] In Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises entsprechend einem vorteilhaften zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der elektrische Schaltkreis 3 nach Figur 4 zeigt hingegen einen Schalter 27. Der Schalter 27 wird durch die Steuerschaltung 12 angesteuert und entsprechend den zu übertragenen Daten, z. B. Sensordaten des Sensors 13, geschaltet. Mittels Schaltens des Schalters 27, der beispielsweise durch einen Transistor realisiert werden kann, wird die an einem Ausgang 29 des induktiven Elements 9 wirksame Last verändert. Damit ist durch Taktung des induktiven Elements 9 durch den Schalter 27 eine Modulation der Last des induktiven Elements 9 in Abhängigkeit von durch das Steuergerät 12 ausgegebenem Schaltersignal erreicht. Das Steuergerät 12 kann damit Sensordaten des Sensors 13 an ein nicht dargestelltes Steuergerät des Betriebsgeräts 1 übermitteln. Das erste Kommunikationsmittel 14 ist somit eingerichtet, drahtlos Sensordaten an das Betriebsgerät zu übermitteln, ohne eine eigene Datenleitungen zudem Betriebsgerät 1 ausgehende von dem elektrischen Schaltkreis 3 zu benötigen und ohne herkömmliche Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung zu benutzen.

[0065] Damit ist eine besonders vorteilhafte Anordnung von einem oder mehreren Sensoren 13

in Verbindung mit zumindest einem Betriebsgerät 1 für Leuchtmittel 2 verwirklicht, die erfindungsgemäß nur geringen zusätzlichen Schaltungs- und Installationsaufwand für Stromversorgung und Signalübermittlung benötigen.

[0066] Der Kommunikationskanal zwischen dem Betriebsgerät 1 und der elektrischen Schaltung 3 kann auch bidirektional ausgeführt werden. Das erste Kommunikationsmittel 14 und das zweite Kommunikationsmittel sind dann für einen Duplexbetrieb geeignet zu wählen.

[0067] In Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Anordnung entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Anordnung umfasst ein LED-Modul 31 mit einem integrierten Betriebsgerät zum Betrieb eines Leuchtmittels 2 sowie einen elektrischen Schaltkreis 3.

[0068] In Figur 1 ist ein Leuchtmittel 2 in Form einer LED gezeigt. Das Beispiel der Figur 5 zeigt sowohl eine seitliche Schnittansicht eines LED-Moduls (oben) als auch eine Draufsicht auf das LED-Modul (unten).

[0069] Dieses Beispiel der Figur 5 zeigt ein LED-Modul 31 mit integriertem Betriebsgerät (hier nicht dargestellt). Das Betriebsgerät kann eine Treiberschaltung zum Betreiben mindestens eines Leuchtmittels, beispielsweise einer LED-Strecke aufweisen. Treiberschaltungen für den Betrieb von Leuchtdioden sind bekannt. Beispielsweise kann als Treiberschaltung ein Tiefsetzsteller (Buck- Konverter) oder ein Inverswandler (Buck-Boost-Konverter) genutzt werden. Die Treiberschaltung kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie die LED 2 mit einem konstanten Strom versorgt.

[0070] Der elektrische Schaltkreis 3 mit dem Sensor 13 kann ähnlich aufgebaut sein wie bei den vorgehenden Beispielen ausgeführt sein und vorzugsweise ein Steuergerät 12, einen Gleichrichter 10 und eine Kapazität 11 sowie ein erstes Kommunikationsmittel 14 aufweisen.

[0071] Der Transformator 37 stellt eine galvanische Trennung von eingangsseitigem Abschnitt mit einer mit dem Eingangsnetz verbundenen Spannung und einem ausgangsseitigen Abschnitt mit Niedervoltversorgungsspannung für den Sensor 13, welche potentialgetrennt zum Eingangsnetz ist, sicher. Mittels des Transformators 37 wird somit eine Potentialbarriere, auch SELV- Barriere bezeichnet, zur Schutztrennung verwirklicht. Der Transformator 37 ist als kernloser Transformator ausgebildet, bei dem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung vorzugsweise in Planartechnik ausgeführt sind.

[0072] In dem Transformator 37 erzeugt ein primärseitiger Eingangswechselstrom mit vorzugsweise hoher Frequenz, beispielsweise im Bereich von 1 bis 20 MHz, ein elektromagnetisches Wechselfeld, das in der sekundärseitigen Spule einen Ausgangswechselstrom induziert. Dabei ist die primärseitige Eingangsspule innerhalb des Gehäuses 33 des LED-Moduls 31 angeordnet. Die mindestens eine sekundärseitige Ausgangsspule als induktives Koppelelement 39 ist außerhalb des Gehäuses 33 des LED-Moduls angeordnet. Beispielsweise kann die sekundärseitige Ausgangsspule als Teil des elektrischen Schaltkreises 3 auf einer Folie oder Platine angeordnet sein, welche an dem LED-Modul aufgebracht wird, beispielsweise durch eine Klebeverbindung.

[0073] Die Leistungsübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite erfolgt im Wesentlichen über ein elektro-magnetisches Wechselfeld über den magnetischen Fluss des Transformators. Der Transformator 37 mit der sekundärseitige Ausgangsspule als induktives Koppelelement 39 wird gemäß diesem Beispiel nicht durch ein einstückiges Bauteil gebildet, sondern durch die Primärwicklung und die sekundärseitige Ausgangsspule, die räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, so dass die sekundärseitige Ausgangsspule von dem LED-Modul 31 und somit der Primärwicklung entfernt werden kann, die Anordnung wird jedoch derart gewählt, dass eine Leistungsübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite über ein elektro-magnetisches Wechselfeld ermöglicht werden kann.

[0074] Erfindungsgemäß wird im Bereich des elektromagnetischen Feldes der Primärwicklung des Transformators 37 ein induktives Koppelelement 39 angeordnet. Dieses induktive Koppelelement 39 kann beispielsweise als zumindest eine Leiterschleife oder in Form einer Antenne mit einer geeigneten Bauform ausgebildet sein. In dem induktiven Koppelelement 39 wird durch den

magnetischen Streuflusses ein Strom induziert, der nun zur Spannungsversorgung des elektrischen Schaltkreises 3 genutzt werden kann.

[0075] Beispielsweise enthält das LED-Modul neben der Treiberschaltung für die LED zusätzlich eine Taktschaltung zum Ansteuern und Speisen der Primärwicklung des Transformators 37, also des Energie- Ubertragungselementes, mit hoher Frequenz. Diese Taktschaltung kann beispielsweise aus einer internen Gleichspannung oder aber auch aus dem LED-Speisestrom versorgt werden.

[0076] In einer optionalen Variante können durch entsprechende Taktung mittels der Taktschaltung sowohl Energie als auch Daten über den Transformator 37 an den elektrischen Schaltkreis 3 übertragen werden. Auf diese Weise können die Taktschaltung und der Transformator 37 Teil eines Kommunikationskanals zwischen dem Betriebsgerät 1 und der elektrischen Schaltung 3 sein.

[0077] Der elektrische Schaltkreis 3 kann weiterhin über einen Modulator verfügen, der dazu ausgelegt sein kann, die sekundärseitige Ausgangsspule als induktives Koppelelement 39 zu takten und somit ein erstes Kommunikationsmittel zu bilden. Auf diese Weise kann über den Transformator 37 auch eine bidirektionale Kommunikation erfolgen.

[0078] Das LED-Modul kann somit beispielsweise mit einem Aufsatz versehen werden, wobei der Aufsatz den elektrischen Schaltkreis 3 enthält. Der Sensor 13 des elektrischen Schaltkreises 3 kann beispielsweise einen Bewegungssensor und / oder einen Helligkeitssensor enthalten. Der Aufsatz mit dem elektrischen Schaltkreis 3 kann derart aufgebaut sein, dass er auf dem LEDModul angeordnet sein kann, ohne die Lichtabstrahlung der LED zu beeinflußen oder einzuschränken. In dem Beispiel gemäß Figur 5 ist der Aufsatz ringförmig ausgebildet, und kann beispielsweise auf den Rand eines rundes LED-Spotmoduls aufgebracht werden, so dass eine Funktion des Sensors 13 ermöglicht wird, da dieser in der Abstrahlrichtung des LED-Moduls angeordnet sein kann, ohne die Lichtabstrahlung der LED zu beeinflußen oder einzuschränken.

[0079] Gemäß einer Weiterführung der Erfindung und der oben erläuterten Ausführungsbeispiele kann der elektrische Schaltkreis 3 auch über eine zusätzliche oder alternative dritte Kommunikationsschnittstelle verfügen. Diese dritte Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise als dritte Kommunikationsschnittstelle zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgebildet sein. Beispielsweise kann die dritte Kommunikationsschnittstelle zur Ausgabe und zum Empfang von Funksignalen gemäß einem definierten Standard wie beispielsweise Bluetooth, WLAN oder Zigbee ausgelegt sein. Die drahtlosen Signale kann der elektrische Schaltkreis 3 beispielsweise auch mit anderen Geräten wie beispielsweise zusätzlichen Steuergeräten oder Verbrauchern austauschen, ohne dass das Betriebsgerät in diese Kommunikation eingebunden werden muss. Auf diese Weise ist es möglich, einen elektrischen Schaltkreis 3 mit einem Sensor 13 bereitzustellen, der über eine kontaktlose Energieübertragung versorgt wird und zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgelegt ist.

[0080] Teile des elektrischen Schaltkreises 3 gemäß den Ausführungsbeispielen können auch in eine integrierte Schaltung integriert werden. Beispielsweise können das Steuergerät 12, der Gleichrichter 10 und optional das erste Kommunikationsmittel 14 in eine gemeinsamen integrierten Schaltung zusammengefasst werden. Es wäre auch möglich, den Sensor 13 mit in die integrierte Schaltung zu integrieren. Die integrierte Schaltung kann beispielsweise als Multi-ChipModule oder Einzel-Chip-Modul ausgeführt sein.

[0081] Die vorstehend dargestellten Merkmale sind in dem Rahmen der in den Patentansprüchen definierten Erfindung in vorteilhafter Weise miteinander kombinierbar.

Claims (15)

Ansprüche

1. Anordnung umfassend ein Betriebsgerät (1) für Leuchtmittel (2) und einen elektrischen Schaltkreis (3), wobei das Betriebsgerät (1) zumindest ein Energie-Ubertragungselement (7, 37), vorzugsweise induktives Element, umfasst, und wobei der elektrische Schaltkreis (3) ein induktives Koppelelement (9, 39) aufweist, das in einem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld des Energie-UÜbertragungselements (7, 37) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (3) ein Spannungsversorgungsmittel (10,11) eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis (3) aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds umfasst.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (3) ein Speichermittel (11), insbesondere eine Kapazität, zur Speicherung elektrischer Energie umfasst.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (3) einen Sensor (13), insbesondere einen Bewegungssensor, und/oder eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, und das Energie- Übertragungselement (7, 37) in einem gepulsten Betrieb angesteuert wird.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (3) ein erstes Kommunikationsmittel (14) ausgelegt zur Kommunikation mit dem Betriebsgerät (1) umfasst.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kommunikationsmittel (14) einen Modulator ausgelegt zur Taktung des induktiven Koppelelements (9) und/oder einer Sendeinduktivität umfasst.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kommunikationsmittel (14) eingerichtet ist, mittels Veränderung einer Last des induktiven Koppelelements (9) mit dem Betriebsgerät (1) zu kommunizieren.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät (1) ein zweites Kommunikationsmittel eingerichtet zur Kommunikation mit dem ersten Kommunikationsmittel (14) des elektrischen Schaltkreises (3) umfasst.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät (1) ein Gehäuse (23) und einen Gehäusedeckel (24) umfasst, und dass der elektrische Schaltkreis (3) außerhalb des Gehäuses (23) angeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Koppelelement (9) des elektrischen Schaltkreises (3) an dem Gehäusedeckel (24) angeordnet oder in den Gehäusedeckel (24) integriert ausgebildet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Energie-Ubertragungselement (7, 37) als induktives Element ausgebildet ist.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät in ein LED-Modul (31) integriert ist.

13. Anordnung umfassend ein LED-Modul (31) mit einem Leuchtmittel (2) und einen elektrischen Schaltkreis (3), wobei das Betriebsgerät (1) zumindest ein Energie-Ubertragungselement (7, 37), vorzugsweise induktives Element, umfasst, und wobei der elektrische Schaltkreis (3) ein induktives Koppelelement (9, 39) aufweist, das in einem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld des Energie-UÜbertragungselements (7, 37) angeordnet ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (3) ein Spannungsversorgungsmittel (10,11) eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis (3) aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds umfasst.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (3) zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgelegt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen