AT17780U1

AT17780U1 - Operating device for lamps with a resonance converter and a brightness control

Info

Publication number: AT17780U1
Application number: ATGM50218/2018U
Authority: AT
Original assignee: Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2023-02-15
Also published as: DE102018110334A1; WO2019211129A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsgerät, das einen Resonanzwandler (8) zum Erzeugen einer Spannung bzw. eines Stroms für den Betrieb eines Leuchtmittels (4), eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (7) zum Erzeugen einer Betriebsspannung für den Resonanzwandler (8) und eine Steuereinrichtung (9) aufweist, welche die Schaltfrequenz des Resonanzwandlers (8) steuert und die Betriebsspannung verringert, wenn die Schaltfrequenz einen Schwellenwert (fs) übersteigt.The present invention relates to an operating device, which has a resonant converter (8) for generating a voltage or a current for operating a light source (4), a power factor correction circuit (7) for generating an operating voltage for the resonant converter (8), and a control device (9 ) which controls the switching frequency of the resonant converter (8) and reduces the operating voltage when the switching frequency exceeds a threshold value (fs).

Description

BETRIEBSGERÄT FÜR LEUCHTMITTEL MIT EINEM RESONANZWANDLER UND EINER HELLIGKEITSSTEUERUNG CONTROL GEAR FOR LAMPS WITH A RESONANCE CONVERTER AND A BRIGHTNESS CONTROL

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, bei dem die für das Leuchtmittel nötige Betriebsspannung bzw. der Betriebsstrom mittels eines Resonanzwandlers erzeugt wird und bei dem die Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichts gesteuert oder geregelt werden kann, sowie ein Verfahren zum Steuern des Betriebsgeräts. The present invention relates to an operating device for lamps, in which the operating voltage or the operating current required for the lamp is generated by means of a resonance converter and in which the brightness of the light emitted by the lamp can be controlled or regulated, as well as a method for Controlling the operating device.

[0002] Resonanzwandler mit einem Serien- oder Parallelresonanzkreis werden oft in Betriebsgeräten eingesetzt, um einen energieeffizienten Betrieb mit geringen Schaltverlusten zu ermöglichen. [0002] Resonant converters with a series or parallel resonant circuit are often used in operating devices in order to enable energy-efficient operation with low switching losses.

[0003] Ein solches Betriebsgerät, bei dem der Resonanzwandler einen Resonanzkreis mit zwei Induktivitäten und einer Kapazität (LLC) und eine primärseitige Halbbrücke aufweist, ist aus der DE 10 2012 007 450 A1 bekannt. Um einen großen Last-/Dimmbereich abzudecken und auch bei geringen Last-/Dimmbereichen eine genaue Steuer- oder Regelung zu ermöglichen, schlägt die DE 10 2012 007 450 A1 vor, den LLC-Resonanzwandler bei hohen Dimm-Pegeln in einem ersten Betriebsmodus zu betreiben und bei niedrigen Dimm-Pegeln in einem zweiten Betriebsmodus zu wechseln, wobei im ersten Betriebsmodus die gewünschte Helligkeit durch eine Änderung der Schaltfrequenz der Halbbrücke eingestellt wird und im zweiten Betriebsmodus durch wiederholtes Unterdrücken von Einschaltvorgängen beider Schalter der Halbbrücke ein gepulstes Signal am Ausgang des Wandlers erzeugt wird, so dass die Helligkeit durch Pulsweitenmodulation eingestellt werden kann. Such an operating device, in which the resonant converter has a resonant circuit with two inductances and one capacitance (LLC) and a primary-side half-bridge, is known from DE 10 2012 007 450 A1. In order to cover a large load/dimming range and to enable precise control or regulation even with low load/dimming ranges, DE 10 2012 007 450 A1 proposes operating the LLC resonant converter in a first operating mode at high dimming levels and to switch to a second operating mode at low dimming levels, with the desired brightness being set by changing the switching frequency of the half-bridge in the first operating mode, and a pulsed signal being generated at the output of the converter in the second operating mode by repeatedly suppressing switching-on processes of both switches in the half-bridge so that the brightness can be adjusted by pulse width modulation.

[0004] Der Bereich der Helligkeitssteuerung durch die Pulsweitenmodulation ist jedoch insbesondere bei der Verwendung von Leuchtdioden (LEDs) als Leuchtmittel begrenzt, da die Modulation bei geringen Dimm-Pegeln vom menschlichen Auge als störendes Flackern wahrgenommen werden kann. Zudem ist die Steuerung der verschiedenen Betriebsmodi und deren Wechsel komplex. However, the range of brightness control by pulse width modulation is particularly limited when using light-emitting diodes (LEDs) as light sources, since the modulation can be perceived by the human eye as annoying flickering at low dimming levels. In addition, controlling the various operating modes and changing them is complex.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, die die beschriebenen Probleme verringern. Aufgabe ist es insbesondere, ein Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einem Resonanzwandler und ein Verfahren zum Steuern eines einen Resonanzwandler aufweisenden Betriebsgeräts bereitzustellen, die eine genaue Steuerung und Regelung über einen großen Lastbereich mit einem einfachen und kostengünstigen Aufbau erlauben. The invention is based on the object of specifying devices and methods which reduce the problems described. The object is in particular to provide an operating device for lighting means with a resonance converter and a method for controlling an operating device having a resonance converter, which allow precise control and regulation over a large load range with a simple and inexpensive structure.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet. [0006] This object is solved according to the features of the independent claims. The invention is further developed by the features of the dependent claims.

[0007] Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsgerät zum Betreiben einer oder mehrerer Leuchtmittel einen Resonanzwandler zum Erzeugen einer Spannung und eines Stroms für den Betrieb der Leuchtmittel, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung zum Erzeugen einer Betriebsspannung für den Resonanzwandler und eine Steuereinrichtung auf, welche die Schaltfrequenz des Resonanzwandlers steuert und die Betriebsspannung verringert, wenn für eine nicht veränderte Betriebsspannung die Schaltfrequenz einen Schwellenwert übersteigen würde. According to the present invention, an operating device for operating one or more lamps has a resonant converter for generating a voltage and a current for operating the lamp, a power factor correction circuit for generating an operating voltage for the resonant converter, and a control device that changes the switching frequency of the resonant converter controls and reduces the operating voltage if, for an unchanged operating voltage, the switching frequency would exceed a threshold.

[0008] Somit kann eine Helligkeitssteuerung oder -regelung in bekannter Weise über eine Änderung der Schaltfirequenz erfolgen, wobei für eine Verringerung der Helligkeit die Schaltfrequenz erhöht und beim Erreichen einer maximalen Schaltfrequenz die Betriebsspannung bzw. Eingangsspannung des Resonanzwandlers reduziert wird, um die Abgabeleistung und/oder die Schaltfrequenz zu reduzieren. Brightness can thus be controlled or regulated in a known manner by changing the switching frequency, with the switching frequency being increased to reduce the brightness and the operating voltage or input voltage of the resonant converter being reduced when a maximum switching frequency is reached in order to reduce the output power and/or or reduce the switching frequency.

[0009] Die Höhe der maximalen Schaltfrequenz bzw. des Schwellenwerts kann vom Anstieg der Schaltverluste, der von der Steuereinrichtung maximal erzeugbaren Frequenz der Schaltsignale, der maximalen Schaltfrequenz der Schalter des Resonanzwandlers und/oder von Frequenzen abhängen, bei denen ungewollte Oszillationen aufgrund von parasitären Effekten auftreten. The level of the maximum switching frequency or the threshold value can depend on the increase in the switching losses, the maximum frequency of the switching signals that can be generated by the control device, the maximum switching frequency of the switches of the resonant converter and/or frequencies at which unwanted oscillations occur due to parasitic effects appear.

[0010] Die Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichts kann entsprechend einem Dimm-Signal gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Betriebsgerät beim Empfangen eines Ausschaltbefehls die Helligkeit kontinuierlich oder schrittweise reduzieren. Hierzu kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, ein Ausschalt- oder Dimmsignal, welches eine Verringerung der durch den Resonanzwandler zu übertragenden Leistung anzeigt, zu empfangen und die Schaltfrequenz für eine Verringerung der Leistung zu erhöhen, wenn das Ausschaltsignal bzw. das Dimm-Signal empfangen wird. The brightness of the light emitted by the lamp can be controlled according to a dimming signal. Alternatively or additionally, the operating device can reduce the brightness continuously or step by step when receiving a switch-off command. For this purpose, the control device can be designed to receive a switch-off or dimming signal, which indicates a reduction in the power to be transmitted by the resonant converter, and to increase the switching frequency for a reduction in power when the switch-off signal or the dimming signal is received .

[0011] Die aktuelle oder einzustellende Schaltfrequenz kann erfasst und direkt mit dem Schwellenwert verglichen werden. Alternativ können die aktuelle Schaltfrequenz und der Schwellenwert einem aktuellen Dimm-Pegel bzw. einem Dimm-Schwellenwert zugeordnet sein, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Betriebsspannung zu verringern, wenn der von dem DimmSignal angezeigte Dimm-Wert den Dimm-Schwellenwert unterschreitet. [0011] The current switching frequency or the switching frequency to be set can be detected and compared directly with the threshold value. Alternatively, the current switching frequency and the threshold value can be assigned to a current dimming level or a dimming threshold value, with the control device being designed to reduce the operating voltage if the dimming value indicated by the dimming signal falls below the dimming threshold value.

[0012] Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann einen Inverswandler oder Aufwärtswandler aufweisen, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Taktung des Aufwärtswandlers zu unterbrechen, um die Betriebsspannung zu verringern, wenn die Schaltifrequenz den Schwellenwert übersteigt. The power factor correction circuit may comprise a step-up converter or step-up converter, the controller being adapted to interrupt the clocking of the step-up converter in order to reduce the operating voltage when the switching frequency exceeds the threshold value.

[0013] Zusätzlich kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Schaltfrequenz auf einen niedrigeren Wert zu setzen, um den Abfall der durch den Resonanzwandler übertragenen Leistung auf Grund der reduzierten Betriebsspannung auszugleichen und zur Erzielung einer weiteren Verringerung der durch den Resonanzwandler übertragenen Leistung die Schaltfifrequenz wieder zu erhöhen. In addition, the control device can be designed to set the switching frequency to a lower value in order to compensate for the drop in the power transmitted through the resonant converter due to the reduced operating voltage and to achieve a further reduction in the power transmitted through the resonant converter, the switching frequency again to increase.

[0014] Alternativ kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Schaltfrequenz nur bis zu dem Schwellenwert zu erhöhen und zur Erzielung einer weiteren Verringerung der durch den Resonanzwandler übertragenen Leistung bei fixierter Schaltfrequenz die Betriebsspannung schrittweise oder kontinuierlich zu verringern. Alternatively, the control device can be designed to increase the switching frequency only up to the threshold value and to reduce the operating voltage stepwise or continuously in order to achieve a further reduction in the power transmitted by the resonant converter at a fixed switching frequency.

[0015] Der Resonanzwandler kann ein aus zwei Induktivitäten und einer Kapazität bestehender LLC-Wandler sein. Da in vielen Betriebsgeräten eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung und eine Steuereinrichtung enthalten sind, müssen keine zusätzlichen Bauteile eingesetzt werden. Damit ist einer sehr kostengünstige Realisierung möglich. [0015] The resonant converter can be an LLC converter consisting of two inductances and one capacitance. Since many operating devices contain a power factor correction circuit and a control device, no additional components have to be used. A very cost-effective implementation is thus possible.

[0016] Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines eine Leis-[0016] According to the present invention, a method for controlling a power

tungsfaktorkorrekturschaltung und einen Resonanzwandler aufweisenden Betriebsgeräts zum tion factor correction circuit and a resonant converter having control gear for

Betreiben einer oder mehrerer Leuchtmittel die folgende Schritte auf: To operate one or more bulbs follow these steps:

- Erzeugen einer Betriebsspannung durch die Leistungsfaktorkorrekturschaltung für den Resonanzwandler; - generating an operating voltage by the power factor correction circuit for the resonant converter;

- Steuern der Schaltifrequenz des Resonanzwandlers zum Erzeugen einer Spannung und eines Stroms für den Betrieb der Leuchtmittel; und - Controlling the switching frequency of the resonant converter to generate a voltage and a current for the operation of the lighting means; and

- Verringern der Betriebsspannung, wenn die Schaltifrequenz einen Schwellenwert übersteigt. - Reduce the operating voltage when the switching frequency exceeds a threshold.

[0017] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

[0018] Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Betriebsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung, [0019] Fig. 2 eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung des in Fig. 1 gezeigten Betriebsgeräts, [0020] Fig. 3 eine Schaltung des Resonanzwandlers des in Fig. 1 gezeigten Betriebsgeräts, Fig. 1 shows an embodiment of an operating device according to the present invention, Fig. 2 shows a power factor correction circuit of the operating device shown in Fig. 1, Fig. 3 shows a circuit of the resonant converter of the operating device shown in Fig. 1,

[0021] Fig. 4 ein Diagramm mit dem Verlauf der frequenzabhängigen Verstärkung des Resonanzwandlers, und 4 shows a diagram with the course of the frequency-dependent amplification of the resonant converter, and

[0022] Fig. 5 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Darstellung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Figure 5 is a simplified flow chart showing the method according to the present invention.

[0023] Komponenten mit gleichen Funktionen sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Components with the same functions are identified in the figures with the same reference symbols.

[0024] Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Betriebsgeräts 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Betriebsgerät 1 dient zum Betrieb von einem an seinen Ausgangsanschlüssen 2, 3 angeschlossenen Leuchtmittel 4, welches eine Leuchtdiode (LED, OLED) oder mehrere in Serie oder parallel geschaltete LEDs, OLEDs umfassen kann. 1 shows a simplified schematic representation of an operating device 1 according to an exemplary embodiment of the present invention. The operating device 1 is used to operate an illuminant 4 connected to its output terminals 2, 3, which can comprise a light-emitting diode (LED, OLED) or a plurality of LEDs, OLEDs connected in series or in parallel.

[0025] An den zwei Eingangsanschlüssen 5, 6 des abgebildeten Betriebsgeräts 1 wird eine Versorgungsspannung zugeführt, die eine Netz-Wechselspannung von 230 Volt sein kann. Das Betriebsgerät 1 weist eine mit den Eingangsanschlüssen 5, 6 verbundene Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7, einen mit den Ausgangsanschlüssen 2, 3 verbundenen Resonanzwandler 8 und eine die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 und den Resonanzwandler 8 steuernde Steuereinrichtung 9 auf. At the two input terminals 5, 6 of the operating device 1 shown, a supply voltage is supplied, which can be a mains AC voltage of 230 volts. The operating device 1 has a power factor correction circuit 7 connected to the input terminals 5, 6, a resonant converter 8 connected to the output terminals 2, 3, and a control device 9 controlling the power factor correction circuit 7 and the resonant converter 8.

[0026] Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 dient zur Bereitstellung der Betriebsspannung für den Resonanzwandler 8, welche eine Gleichspannung von 400 Volt sein kann, sowie zur Korrektur des Leistungsfaktors (sog. Power Factor Correction), bei der die Schaltzeiten des mit einer pulsweitenmodulierten Steuerspannung ein- und ausgeschalteten Schalters eines Gleichspannungswandlers so gewählt werden, dass der Eingangsstrom der Schaltung einem sinusförmigen Verlauf folgt, der in Phase mit dem Verlauf der Netz-Wechselspannung ist. Die Bereitstellung der Betriebsspannung wird durch die Leistungsfaktor-korrekturschaltung 7 aus der Netzspannung erzielt. The power factor correction circuit 7 is used to provide the operating voltage for the resonant converter 8, which can be a DC voltage of 400 volts, and to correct the power factor (so-called power factor correction), in which the switching times of the pulse width modulated control voltage on and off switched-off switch of a DC-DC converter should be selected so that the input current of the circuit follows a sinusoidal curve which is in phase with the curve of the mains AC voltage. The operating voltage is provided by the power factor correction circuit 7 from the mains voltage.

[0027] Eine vereinfachte schematische Darstellung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 ist in Fig. 2 gezeigt. Die gezeigte Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 weist einen Gleichrichter 10 mit direkt nachgeschaltetem Aufwärtswandler (englisch Boost-Converter) auf. Der Aufwärtswandler besteht aus einer Spule 11, die in Reihe mit einer Freilaufdiode 12 geschaltet ist, einem Ladekondensator 13 und einem Schalter 14, der die Spule gegen Masse schaltet. Der Schalter 14 wird durch Anlegen eines Einschaltsignals an dem Anschluss 15 von der Steuereinrichtung 9 oder einer separaten, für die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 vorgesehenen Steuereinrichtung eingeschaltet. A simplified schematic of the power factor correction circuit 7 is shown in FIG. The power factor correction circuit 7 shown has a rectifier 10 with a step-up converter (English boost converter) connected directly downstream. The step-up converter consists of an inductor 11 connected in series with a freewheeling diode 12, a charging capacitor 13 and a switch 14 which connects the inductor to ground. The switch 14 is switched on by the control device 9 or a separate control device provided for the power factor correction circuit 7 by applying a switch-on signal to the terminal 15 .

[0028] Für die Ermittlung des durch den Schalter 14 fließenden Stroms und der über dem ausgeschalteten Schalter 14 oszillierenden Spannung weist die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 einen in Reihe mit dem Schalter 14 geschalteten Messwiderstand 16 bzw. eine mit der Spule 11 induktiv gekoppelte Hilfswicklung 17 auf. Die Hilfswicklung 17 ist mit ihrem einen Ende mit Masse und mit dem anderen Ende über die Diode 18 und einen Widerstand 19 mit einem Signalausgang 20 für die Steuereinrichtung 9 (in Fig. 2 nicht gezeigt) verbunden. Der Signalausgang 20 ist auch über einen Widerstand 21 mit einem Knoten zwischen dem Schalter 14 und dem Messwiderstand 16 verbunden. To determine the current flowing through the switch 14 and the voltage oscillating across the switched-off switch 14, the power factor correction circuit 7 has a measuring resistor 16 connected in series with the switch 14 or an auxiliary winding 17 inductively coupled to the coil 11. The auxiliary winding 17 is connected at one end to ground and at the other end via the diode 18 and a resistor 19 to a signal output 20 for the control device 9 (not shown in FIG. 2). The signal output 20 is also connected via a resistor 21 to a node between the switch 14 and the measuring resistor 16 .

[0029] Der Schalter 14 wird von der Steuereinrichtung 9 so getaktet, dass bei mittleren bis hohen Dimm-Pegeln an den Ausgangsanschlüssen 22, 23 eine Betriebsspannung für den Resonanzwandler 8 von 400 Volt anliegt und bei niedrigen Dimm-Pegeln diese Betriebsspannung verringert wird, wobei die Betriebsspannung bis zu dem Wert der gleichgerichteten Netz-Wechselspannung bei vollständiger Abschaltung der Taktung des Schalters 14 bzw. der Leistungsfaktor-korrekturschaltung 7 absinken kann. The switch 14 is clocked by the control device 9 in such a way that at medium to high dimming levels at the output terminals 22, 23 an operating voltage for the resonant converter 8 of 400 volts is present and at low dimming levels this operating voltage is reduced, where the operating voltage can drop to the value of the rectified mains AC voltage when the clocking of the switch 14 or the power factor correction circuit 7 is switched off completely.

[0030] Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Schaltung des Resonanzwandlers 8, der eine primärseitige Schaltung 24 und eine Sekundärseite 25 umfasst, welche mittels eines eine Primärspule 27 und eine Sekundärspule 26 aufweisenden Transformators über eine Potentialbarriere 28 gekoppelt sind. Der Resonanzwandler 8 wandelt die von der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 bereitgestellte Betriebsspannung (z.B. eine 400 Volt Gleichspannung) in eine Gleichspannung bzw. Gleichstrom für das Leuchtmittel um. Die Gleichspannung, die für das Leuchtmittel 4 erzeugt wird, wird durch den gewünschten Arbeitspunkt des Leuchtmittels 4 bestimmt. Fig. 3 shows a simplified circuit of the resonant converter 8, which comprises a primary-side circuit 24 and a secondary side 25, which are coupled via a potential barrier 28 by means of a transformer having a primary coil 27 and a secondary coil 26. The resonant converter 8 converts the operating voltage provided by the power factor correction circuit 7 (e.g. a 400 V DC voltage) into a DC voltage or direct current for the lighting means. The DC voltage that is generated for the light source 4 is determined by the desired operating point of the light source 4 .

[0031] Die primärseitige Schaltung 24 umfasst einen LLC-Resonanzkreis, der als Serienresonanzkreis ausgestaltet ist und eine erste Induktivität 29, eine zweite Induktivität 30 und eine Kapazität 31 in einer Serienschaltung aufweist sowie eine Halbbrücke mit einem ersten Schalter 32 The primary-side circuit 24 includes an LLC resonant circuit, which is designed as a series resonant circuit and has a first inductor 29, a second inductor 30 and a capacitor 31 in a series circuit, as well as a half-bridge with a first switch 32

und einem zweiten Schalter 33. An der Halbbrücke liegt die von der Leistungsfaktor-korrekturschaltung 7 bereitgestellte Betriebsspannung an, wobei der erste Schalter 32 mit dem Ausgangsanschluss 22 und der zweite Schalter 33 über einen Widerstand 35 mit dem Ausgangsanschluss 23 der Leistungskorrekturschaltung 7 verbunden ist. and a second switch 33. The operating voltage provided by the power factor correction circuit 7 is present at the half bridge, with the first switch 32 being connected to the output connection 22 and the second switch 33 being connected to the output connection 23 of the power correction circuit 7 via a resistor 35.

[0032] Der Resonanzkreis ist mit der Mitte der Halbbrücke zwischen den zwei Schaltern 32 und 33 verbunden und ein erster Anschluss der ersten Induktivität 29 des Resonanzkreises mit dem Knoten zwischen dem ersten Schalter 32 und dem zweiten Schalter 33 der Halbbrückenschaltung. Ein zweiter Anschluss der ersten Induktivität 29 ist mit einem ersten Anschluss der zweiten Induktivität 30 des Resonanzkreises verbunden und ein zweiter Anschluss der zweiten Induktivität 30 des Resonanzkreises mit einem ersten Anschluss der Kapazität 31. The resonant circuit is connected to the middle of the half-bridge between the two switches 32 and 33 and a first terminal of the first inductor 29 of the resonant circuit to the node between the first switch 32 and the second switch 33 of the half-bridge circuit. A second connection of the first inductance 29 is connected to a first connection of the second inductance 30 of the resonant circuit and a second connection of the second inductance 30 of the resonant circuit to a first connection of the capacitance 31.

[0033] Die Sekundärseite 25 weist einen der Sekundärspule 26 nachgeschalteten und durch eine erste Diode 36 und eine zweite Diode 37 gebildeten Gleichrichter auf. Die Mitte der Sekundärspule 26 ist mit dem Ausgangsanschluss 3 verbunden und die Enden der Sekundärspule 26 über die Dioden 36 und 37 mit dem Ausgangsanschluss 2. Ein Kondensator 38 ist parallel zu den Ausgangsanschlüssen 2, 3 geschaltet. The secondary side 25 has a secondary coil 26 downstream and formed by a first diode 36 and a second diode 37 rectifier. The center of the secondary coil 26 is connected to the output terminal 3 and the ends of the secondary coil 26 to the output terminal 2 via the diodes 36 and 37. A capacitor 38 is connected in parallel to the output terminals 2,3.

[0034] Andere Ausgestaltungen des LLC-Resonanzkreises sind ebenfalls möglich. Beispielsweise kann die Kapazität 31 zwischen die Induktivitäten 29 und 30 geschaltet sein. Other configurations of the LLC resonant circuit are also possible. For example, the capacitance 31 can be connected between the inductances 29 and 30 .

[0035] Im Betrieb des Resonanzwandlers 8 steuert die Steuereinrichtung 9 den ersten Schalter 32 und den zweiten Schalter 33 so, dass immer nur einer der beiden Schalter leitend geschaltet ist. Dabei kann jeder der Schalter 32, 33 mit derselben Schaltfrequenz geschaltet werden, wobei zum Andern der Helligkeit des an den Ausgangsanschlüssen 2, 3 angeschlossenen Leuchtmittels 4 (Dimm-Pegel) die Schaltfrequenz, mit der die Schalter 32, 33 getaktet geschaltet werden, geändert wird. Eine Vorschrift für die Zuordnung eines Dimm-Pegels zu einer entsprechenden Schaltfrequenz kann vom Hersteller oder Anwender ggf. auch für verschiedene Leuchtmittel, welche unterschiedliche Lasten darstellen, vorgegeben und z.B. gespeichert werden. During operation of the resonant converter 8, the control device 9 controls the first switch 32 and the second switch 33 so that only one of the two switches is switched on. Each of the switches 32, 33 can be switched with the same switching frequency, the switching frequency with which the switches 32, 33 are switched clocked being changed to change the brightness of the lamp 4 connected to the output terminals 2, 3 (dimming level). . A specification for the assignment of a dimming level to a corresponding switching frequency can be specified and e.g.

[0036] Fig. 4 zeigt einen charakteristischen Verlauf der frequenzabhängigen Übertragungsfunktion (Verhältnis der Spannung U,u an den Ausgangsanschlüssen 2, 3 zur Spannung Un an den Ausgangsanschlüssen 22, 23) bzw. der frequenzabhängigen Verstärkung des Resonanzwandlers 8. Ausgehend von einem beispielhaft gewählten Arbeitspunkt 38 des Resonanzwandlers 8 bei einer Schaltfirequenz fo verringert sich die Verstärkung bei einer Erhöhung der Schaltirequenz, was eine Verringerung der Helligkeit bedeutet, wobei bei der Schaltfrequenz f+ der neue beispielhafte Arbeitspunkt 39 und bei der Schaltfrequenz f; der weitere beispielhafte Arbeitspunkt 40 vorliegt. Wie in dem Diagramm gezeigt, flacht der Verlauf mit zunehmender Schaltfrequenz deutlich ab, so dass für eine weitere Verringerung der Verstärkung, und damit letztlich der Helligkeit, die Schaltfrequenz überproportional erhöht werden muss. Mit Hilfe der Erfindung kann eine solche problematische Erhöhung der Frequenz zur weiteren Verringerung der Ausgangsspannung vermieden werden. shows a characteristic curve of the frequency-dependent transfer function (ratio of the voltage U, u at the output terminals 2, 3 to the voltage Un at the output terminals 22, 23) or the frequency-dependent amplification of the resonance converter 8. Starting from an example chosen Working point 38 of the resonant converter 8 at a switching frequency fo, the amplification decreases with an increase in the switching frequency, which means a reduction in brightness, with the new exemplary working point 39 at the switching frequency f+ and at the switching frequency f; the further exemplary operating point 40 is present. As shown in the diagram, the curve flattens out significantly as the switching frequency increases, so that the switching frequency must be increased disproportionately to further reduce the gain, and ultimately the brightness. Such a problematic increase in frequency for further reducing the output voltage can be avoided with the aid of the invention.

[0037] In der Fig. 4 ist der besseren Übersichtlichkeit halber nur eine Kurve dargestellt. Tatsächlich ist der Kurvenverlauf jedoch lastabhängig, wobei die Kurven für zunehmend kleinere Lasten für Frequenzen oberhalb eines lastunabhängigen Betriebspunkts zunehmend flacher verlaufen. For the sake of clarity, only one curve is shown in FIG. In fact, however, the course of the curve is load-dependent, with the curves becoming increasingly flatter for increasingly smaller loads for frequencies above a load-independent operating point.

[0038] Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schaltfrequenz f£ oder ein ihr zugeordneter Dimmpegel als Schwellenwert gesetzt, wobei ein den einzustellenden Dimmpegel anzeigendes Dimmsignal am Anschluss 41 des in Fig. 1 gezeigten Betriebsgeräts 1 der Steuereinrichtung 9 zuführbar ist. According to the present invention, the switching frequency fθ or a dimming level assigned to it is set as a threshold value, with a dimming signal indicating the dimming level to be set being able to be supplied to the control device 9 at the connection 41 of the operating device 1 shown in FIG.

[0039] Erreicht oder übersteigt die Schaltirequenz bei der im normalen Betrieb vorgesehenen Betriebsspannung von 400V aufgrund eines erforderlichen niedrigen Dimmpegels den Schwellenwert f,, steuert die Steuereinrichtung 9 die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 so, dass diese die Betriebsspannung verringert, was zu einer Anderung der Verstärkung bzw. des Verhältnisses Uou/Uin und zu einem anderen Arbeitspunkt mit einer niedrigeren, unterhalb des Schwellenwerts fs liegenden Schaltfrequenz führt. If the switching frequency at the operating voltage of 400 V provided for in normal operation reaches or exceeds the threshold value f 1 due to a required low dimming level, the control device 9 controls the power factor correction circuit 7 in such a way that it reduces the operating voltage, which leads to a change in the gain or of the ratio Uou/Uin and leads to another operating point with a lower switching frequency below the threshold value fs.

[0040] Die Verringerung der Betriebsspannung kann als besonders einfache Lösung durch ein Abschalten der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 bzw. der Taktung des Schalters 14 erfolgen. Nach der Verringerung der Betriebsspannung ändert die Steuereinrichtung 9 ausgehend von der niedrigeren Schaltfrequenz dann wieder die Schaltirequenz, um die Verstärkung einem neu einzustellenden Dimm-Pegel anzupassen. Unterschreitet die Schaltfrequenz bei der Anpassung auf wieder höhere Dimmpegel einen anderen, niedrigeren Schwellenwert (z.B. die Schaltfrequenz f+), erhöht die Steuereinrichtung 9 die Betriebsspannung wieder auf den ursprünglichen Wert (400 Volt). Dabei ist f1 vorzugsweise so gewählt, dass nach dem Umschalten auf die ursprüngliche Betriebsspannung von hier 400V wieder die Frequenz F; einzustellen ist. The reduction of the operating voltage can be done as a particularly simple solution by switching off the power factor correction circuit 7 or the clocking of the switch 14. After the operating voltage has been reduced, the control device 9 then changes the switching frequency again, starting from the lower switching frequency, in order to adapt the gain to a new dimming level to be set. If the switching frequency falls below another, lower threshold value (e.g. the switching frequency f+) when adjusting to a higher dimming level again, the control device 9 increases the operating voltage back to the original value (400 volts). In this case, f1 is preferably selected in such a way that after switching to the original operating voltage of 400V in this case, the frequency F; is to be set.

[0041] Alternativ kann die Verringerung und/oder Erhöhung der Betriebsspannung in mehreren Schritten erfolgen, zu denen jeweils unterschiedliche Schwellenwerte zugeordnet sind. Alternatively, the reduction and/or increase in the operating voltage can take place in several steps, to which different threshold values are assigned in each case.

[0042] Es ist auch möglich bei einem Herunter-Dimmen die Schaltfrequenz nur bis zu dem Schwellenwert fs zu erhöhen und zur Erzielung einer weiteren Verringerung der Helligkeit bei fixierter Schaltifrequenz die Betriebsspannung schrittweise oder kontinuierlich entsprechend dem Dimm-Signal zu verringern. Alternativ können bei einem Herunter-Dimmen die Schaltfrequenz kontinuierlich erhöht und gleichzeitig die Betriebsspannung kontinuierlich von der Steuereinrichtung 9 verringert werden. It is also possible when dimming down to increase the switching frequency only up to the threshold value fs and to reduce the operating voltage stepwise or continuously in accordance with the dimming signal in order to achieve a further reduction in brightness with a fixed switching frequency. Alternatively, when dimming down, the switching frequency can be continuously increased and at the same time the operating voltage can be continuously reduced by the control device 9 .

[0043] Anstelle eines Dimm-Signals kann an dem Anschluss 41 der Steuereinrichtung 9 ein Einoder Ausschaltsignal zuführbar sein, wobei die Steuereinrichtung 9 beim Empfang des Ausschaltsignals die Helligkeit des Leuchtmittels in der oben beschriebenen Weise bis auf null absenkt. Beim Empfang des Einschaltsignals kann die Steuereinrichtung 9 die Betriebsspannung auf ein niedriges Niveau absenken oder belassen und nach dem Unterschreiten des Schwellenwerts fs die Betriebsspannung erhöhen. Instead of a dimming signal, an on or off signal can be fed to the connection 41 of the control device 9, with the control device 9 reducing the brightness of the lamp to zero in the manner described above when it receives the switch-off signal. When the switch-on signal is received, the control device 9 can lower or leave the operating voltage at a low level and increase the operating voltage after it has fallen below the threshold value fs.

[0044] Wird in der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 anstelle des Aufwärtswandlers ein Inverswandler eingesetzt, kann die Betriebsspannung weiter verringert werden. If an inverse converter is used in the power factor correction circuit 7 instead of the step-up converter, the operating voltage can be further reduced.

[0045] In den beschriebenen Beispielen steuert die Steuereinrichtung 9 die Schalter 14, 32 und 33 direkt an. Es ist jedoch auch möglich, dass die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 7 und/oder der Resonanzwandler 8 interne Steuereinrichtungen für die Ansteuerung des Schalters 14 bzw. der Schalter 32 und 33 aufweisen und die Steuereinrichtung 9 lediglich ein Steuersignal für die Anderung der Betriebsspannung bzw. der Schaltfrequenz an die internen Steuereinrichtungen sendet. In the examples described, the control device 9 controls the switches 14, 32 and 33 directly. However, it is also possible for the power factor correction circuit 7 and/or the resonant converter 8 to have internal control devices for driving the switch 14 or the switches 32 and 33 and for the control device 9 to only send a control signal for changing the operating voltage or the switching frequency to the sends internal control devices.

[0046] Die Steuereinrichtung 9 kann als ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische Spezialschaltung (ASIC, „Application Specific Integrated Circuit“) oder eine Kombination der genannten Einheiten ausgestaltet sein. The control device 9 can be designed as a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller or an application-specific special circuit (ASIC, "Application Specific Integrated Circuit") or a combination of the units mentioned.

[0047] Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Figure 5 shows a simplified flow chart of the method according to the present invention.

Claims

Expectations

1. Control gear for operating one or more lamps (4), having:

a resonant converter (8) for providing a voltage and a current for operating the lighting means (4),

a power factor correction circuit (7) for providing an operating voltage for the resonant converter (8) and

a control device (9) for controlling a switching frequency of the resonant converter (8), characterized in that

that the control device (9) is designed to control the power factor correction circuit (7) in such a way that the operating voltage is reduced if the switching frequency would exceed a threshold value (f;) with the operating voltage remaining unchanged.

2. Operating device according to claim 1, wherein

the control device (9) is designed to receive a switch-off or dimming signal, which indicates a reduction in the power to be transmitted by the resonant converter, and to increase the switching frequency for a reduction in power if the switch-off signal or the dimming signal is received.

3. Operating device according to claim 2, wherein

the control device (9) is designed to reduce the operating voltage if a specific dimming level assigned to the threshold value (f;) is undershot.

4. Operating device according to one of claims 1 to 3, wherein the power factor correction circuit (7) has an inverse converter.

5. Operating device according to one of claims 1 to 4, wherein the power factor correction circuit (7) has a step-up converter.

6. Operating device according to claim 5, wherein the control device (9) is designed to interrupt the clocking of the step-up converter in order to reduce the operating voltage if the switching frequency would exceed the threshold value (fs).

7. Operating device according to claim 6, wherein the control device (9) is designed to set the switching frequency to a lower value in order to compensate for the drop in the power transmitted by the resonant converter (8) due to the dropped operating voltage and to achieve a further reduction of the power transmitted by the resonant converter (8) to increase the switching frequency.

8. Operating device according to one of claims 1 to 5, wherein

the control device (9) is designed to increase the switching frequency only up to the threshold value and to reduce the operating voltage to achieve a further reduction in the power transmitted by the resonant converter (8) at a fixed switching frequency.

9. Operating device according to one of claims 1 to 8, wherein the resonant converter (8) is an LLC converter.

10. A method for controlling an operating device (1) having a power factor correction circuit (7) and a resonant converter (8) for operating one or more lamps (4), with the steps:

Generation of an operating voltage by the power factor correction circuit (7) for the resonant converter (8), and

Controlling the switching frequency of the resonant converter (8) to generate a voltage or a current for operating the lighting means (4),

marked by

Reducing the operating voltage when the switching frequency would exceed a threshold with the operating voltage unchanged.

4 sheets of drawings