CN105453700B - 用于运行至少一个第一和第二led级联的电镇流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行至少一个第一(D101)和第二LED级联(D117)的电镇流器(10)，其中，第一LED级联(D101)设计为不能跨接的。为了提供与LED级联(D101，D117)串联布置的串联调节器(Q100)的额定值，应用欧姆分压器(R011，R012)，其耦合在一方为不能跨接的LED级联(D101)和能跨接的LED级联(D117)的耦合点(N1)和另一方为整流器(D002)的第二输出端口之间。

Description

用于运行至少一个第一和第二LED级联的电镇流器
技术领域
本发明涉及一种用于运行至少一个第一LED级联和第二LED级联的电镇流器，包括：具有第一输入端口和第二输入端口的输入端以用于与供给交流电压耦合；整流器，其与第一输入端口和第二输入端口耦合，其中，整流器具有带有第一输出端口和第二输出端口的输出端；第一单元，其包括第一LED级联；至少一个第二单元，其包括第二LED级联，其中，第二LED级联与电开关并联，其中，第一单元与整流器的第一输出端口耦合，并且至少一个第二单元与第一单元串行地耦合、而且在第一单元的没有与整流器的第一输出端口耦合的一侧上；串联电路，包括串联调节器和分路电阻，其中，串联电路串行地耦合在第二单元和整流器的第二输出端口之间；以及用于串联调节器的、具有第一输入端和第二输入端和输出端的额定值预设装置，其中，额定值预设装置的输出端与串联调节器耦合，其中，额定值预设装置的第一输入端与分路电阻耦合，其中，额定值预设装置的第二输入端与第一分压器的分接头耦合。LED的所谓的“级联”优选地包括多个LED，然而也能够通过单独的LED表现。
背景技术
在线性调节LED电流以及电网电流并且在其中由于其功率消耗而需要保障来自电网的尽可能正弦形式的电流消耗的LED驱动方案中，迄今为止借助于连接到输入电压上的、具有第一欧姆电阻和第二欧姆电阻的分压器推导出电流调节器的额定值。因为该输入电压是正弦形式的，由此额定值也是正弦形式的，并且在合适的控制方案中电网电流的实际值也是正弦形式的。
存在这样的LED布置，其中，仅当电网电压大于所采用的LED的至少一部分的正向电压的时候，电网电流才能够流动。这是以下LED布置，其中，虽然整体装置的确定的LED能通过开关跨接，但是确定数量的LED、在此为所谓的第一LED级联在节省开关的条件下不能跨接。在这样的布置中出现的问题是，在上述分压器上的电压分接头也在一定时间段中在电网电压过零周围输出不能忽略的额定值，但是对应于额定值的电网电流却不能够流动。通过应用不能跨接的LED级联能够在实际实施中节省开关。只要在整流器输出端上提供的电压大于该第一级联的LED的正向电压，那么该LED级联相应地总是处于运行中。由此还存在的优点是，只要还没有到达需要的正向电压，就没有电流流经串联调节器，以便在那里仅生成损失热量。
在采用通常的用于电流调节的调节装置的情况下导致的是，电流调节器在电网电压的瞬时值降低到低于LED的不能跨接的部分的正向电压的时间点开始趋向饱和。当随后在电网电压增大时其再次上升到高于LED的不能跨接的部分的正向电压时，电流调节器需要有起振时间，在该起振时间之内电网电流大于所期望的对应额定值的值(调节偏差)。电网电流的这种过冲对整体装置在电网电流谐振和无线电干扰方面的表现产生负面影响。
为了解决该问题能够考虑的是，改变电流调节器的时间特性，以“隐藏”电流间隙。然而这导致的缺点是，整体的电流调节速度会过小。
发明内容
因此，本发明的目的在于，改进开头所述类型的电镇流器，以使得在提供足够的电流调节速度的情况下能够尽可能大地抑制电网电流的过冲。
本发明的理念在于，用于形成LED电流的额定值的第一分压器不直接耦合在整流器的第一输出端口和第二输出端口之间，而是耦合在相对于整流器的输出端上的电压正好减小了LED的不能跨接的部分、即第一LED级联的正向电压的电势上。由此也即实现的是，仅当输入电压大于LED的不能跨接的部分的正向电压时，才形成大于零的额定值。
因此根据本发明，第一分压器耦合在一方为第一单元和第二单元的耦合点和另一方为整流器的第二输出端口之间。通过该措施实现的是，当整流器的输出端上的电压超过第一LED级联的瞬时正向电压时，恰好此时与第一LED级联的取决于公差和温度的正向电压无关地将大于零的额定值传导到电流调节器上。由此保证的是，电流调节器不能趋向于饱和，由此排除从电网获得的电流的过冲。
在一个优选的实施方式中，第一分压器包括第一欧姆电阻和第二欧姆电阻，其中，第一分压器的第二欧姆电阻与电容器并联，第二欧姆电阻耦合在第一分压器的分接头和整流器的第二输出端口之间。这用于消除第一分压器的分接头上的高频的尖峰信号。
根据一个优选的实施方式，额定值预设装置包括运算放大器，其负输入端表现为额定值预设装置的第一输入端，并且其正输入端表现为额定值预设装置的第二输入端。以该方式能够特别简单地通过LED级联进行电流的调节。在这点上，运算放大器优选地布线为，其作为P调节器、PI调节器或者I调节器起作用。
根据一个优选的改进方案，相应的LED级联与电容器并联。通过该措施以如下方式减小了光线中的纹波，即在电网电压暂停时、即在相应的LED级联由于其正向电压而没有被供给电流的阶段中，从相应所配属的缓冲电容器中进行供给。在这点上，以有利的方式在高位单元的LED级联和低位单元的缓冲电容器之间串行地耦合二极管。这防止了与相应的LED级联对应的缓冲电容器通过并联的电开关放电。“高位”或者“低位”反映了相应的LED级联所位于的相应的电压水平。
根据一个优选的改进方式，能够为通过第一分压器形成的额定值附加一个与供给网的周期时间成比例的在时间上基本恒定的部分，例如为了更好地使用LED。这个基本上恒定的偏移量又在电网电流不能流动的时间范围中形成额定值，这导致了电流调节器的上述饱和状态。。这样的基本上恒定的偏移量能够通过将基本上恒定的电压加到运算放大器的正输入端上生成。
与此无关地，在整流器输出端上提供的电压正好刚刚大于第一LED级联的正向电压的阶段中、即在跃迁阶段中，能够继续产生EMV干扰以及电网电流谐振。
为了对抗这两个问题，第一分压器的第二欧姆电阻能够与辅助装置并联，其设计为，调整经过第二欧姆电阻下降的电压的边缘陡度。因此，该辅助装置用于通过以下方式进一步改进运行表现或者优化电网电流波形，即额定值的对应恒定的偏移量的部分或者在电网电压过零之前下降时或者在电网电压过零之后上升时的边缘陡度取决于通过第一分压器提供的电压地减小或者置零。以该方式能够调整额定值上升的斜率、即供给电压的上升边缘处的斜率，或者调整额定值下降的斜率、即供给电压的下降边缘处的斜率以及有关输入电压的相位的边缘位置。
因此，通过辅助装置能够实现无线电干扰以及电网电流谐振的明显的减少。
辅助装置优选地包括具有控制电极、工作电极和参考电极的电开关，其中，控制电极与包括有第一欧姆电阻和第二欧姆电阻的第二分压器的分接头耦合，第二分压器与第一分压器并联。因此，当输入电压、即整流器的输出端上的电压低于一定程度时，该电开关跨接第一分压器的第二欧姆电阻。随后，辅助装置的电开关导通，从而在一定的电压的条件下使额定值尽早变为零。以该方式能够削平其中能够流动有电流的跃迁，以用于防止EMV干扰。为了确定LED电流何时能够流动并且何时不流动，辅助装置如提供串联调节器的额定值的分压器那样附着在相同的分接头上。
在此，优选地将第二分压器的大小确定为，当输入电压小于第一LED级联的正向电压以及电网电流不能够流动时，电开关将额定值随后减小到零。
优选地，第二分压器的第二欧姆电阻与齐纳二极管和/或电容器并联，第二欧姆电阻耦合在第二分压器的分接头和参考电势之间。在此，通过合适地选择最后提到的电容器的电容，在电网电流开始期间能够调整经过第一分压器的第二欧姆电阻的电压的边缘陡度，该电压对应于串联调节器的额定值。齐纳二极管仅用于界定辅助装置的电开关的参考电极和控制电极之间的电压。
虽然接下来出于便于理解的原因采用具有一个第一单元和一个第二单元的电镇流器的实例描述本发明，但是在实践中能够设置多个第二单元。
附图说明
接下来开始以附图为参考详细描述本发明的实施例。在此示出：
图1是根据本发明的电镇流器的实施例的示意图；
图2和图3是在根据现有技术的电镇流器(图2)和根据本发明的、如图1所示的电镇流器(图3)中的不同参量的时间曲线。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的电镇流器10的实施例的示意图。在第一输入端口E1和第二输入端口E2之间施加供给交流电压Ve，其例如能够为230V和50Hz。其耦合在整流器D002的输入端上，在其输出端口之间耦合有电容器C001，其用于消除HF干扰。在整流器D002的输出端口之间下降的电压用V(n003)标注。
设置有第一不能跨接的LED级联，其中示例性地绘出以D101标注的一个LED。第一LED级联与可选的第一缓冲电容器C101一起组成第一单元EH1，该第一缓冲电容器与第一LED级联并联。其中示例性地绘出LED D117的第二LED级联与可选的缓冲电容器C111并联。为了在闭合开关SW1时在第一单元EH1的方向上防止缓冲电容器C111放电，在两个LED级联之间耦合二极管D012。由二极管D012和包括LED级联D117和缓冲电容器C111的并联电路组成的串联电路与电开关SW1并联。第二LED级联D117、二极管D012、缓冲电容器C111以及开关SW1组成了第二单元EH2。能够布置多个与第一个示出的第二单元EH2串联的另外的这种第二单元。在此，当电压V(n003)不足以运行单元EH1的除第一LED级联之外的相应的LED级联时，相应的LED级联借助于对应的开关跨接。
与单元EH1，EH2串联地布置串联调节器Q100以及分路电阻R100的串联电路。在漏极侧流入到串联调节器Q100中的电流以Id(Q100)标注并且图示为在分路电阻R100上的电压降。穿过串联调节器Q100的电流相当于从供给网中提取的电流和-如果没有，就应用与LED级联并联的缓冲电容器-LED电流。
额定值预设装置12提供了串联调节器Q100的控制电极上的额定值。对此，经过分路电阻R100下降的电压经由欧姆电阻R041施加在运算放大器IC1-B的负输入端上。该运算放大器IC1-B的正输入端与包括了欧姆电阻R011和R012的分压器的分接头耦合。根据本发明，该分压器不直接连接到整流器D002的输出端口之间，而是连接到一方为第一单元EH1与第二单元EH2的耦合点和另一方为整流器D002的第二输出端口之间。
为了避免高频的尖峰信号，电阻R012与电容器C040并联。运算放大器IC1-B的正输入端上的电压以V(n019)标注。运算放大器IC1-B的输出端上的电压以V(n016)标注。由电容器C041和欧姆电阻R043组成的串联电路接入到运算放大器IC1-B的反向耦合中。以这种方式实现了PI调节器。
通过使包括欧姆电阻R011和R012的分压器不直接与整流器D002的高位端口耦合、而是耦合到相对于整流器输出端上的电压正好减小了第一LED级联的正向电压的电势上，实现的是，仅当整流器D002的输出电压V(n003)大于第一LED级联的正向电压时，形成大于零的额定值。
以14标注的辅助装置用于减少用于无线电干扰的措施以及减小电网电流谐振。在整流器输出端上提供的电压稍微大于第一LED级联的正向电压的阶段、即跃迁阶段之前或者之后，辅助装置能够实现边缘陡度的调整。
辅助装置14包括具有欧姆电阻R013和R014的另外的分压器，其与第一分压器并联，即特别地也与耦合点N1连接。晶体管Q011的控制电极与分压器R013，R014的分接头耦合。在此，电阻R013和R014如下地确定大小，即当输入电压正好刚刚稍微大于第一LED级联的正向电压以及由此没有电网电流Id(Q100)流动时，晶体管Q011将额定值随后减小到零。
电阻R014一方面与电容器C010并联，另一方面与齐纳二极管D010并联。因此，通过合适地选择电容器C010的电容，在电流Id(Q100)开始期间，能够调整经过R012的对应于串联调节器Q100的额定值的电压的边缘陡度。齐纳二极管D010仅用于界定Q011的基极-发射极电压。
通过适当地确定辅助装置14的大小，能够调整额定值上升的斜率、即电压V(n003)的上升边缘处的斜率，或者调整额定值下降的斜率、即电压V(n003)的下降边缘处的斜率以及有关整流器输出端上的电压V(n003)的相位的边缘位置。
图2和3示出了在根据现有技术的电镇流器(图2)和根据本发明的、如图1所示的电镇流器(图3)中的不同参量的时间曲线。
相应的示图a)示出了整流器D002的输出端口之间的电压V(n003)。在相应的示图b)中示出了电流Id(Q100)的时间曲线。示图c)一方面示出了运算放大器IC1-B的正输入端上的电压V(n019)、即第一分压器R011，R012的分接头上的电压的时间曲线，以及运算放大器IC1-B的输出端上的电压V(n016)、即串联调节器100的控制电极上的信号的时间曲线。
电压V(n003)在图2和图3的示图中是一样的。示图b)和c)的不同在于，在图2中额定值如从现有技术中已知的那样通过整流器输出端上的电压的分接生成，反之在应用根据本发明的电镇流器的情况下得到图3中的示图。明显看到的是，图2b)的示图中的电流Id(Q100)的曲线是特别跳跃的，这在有关无线电干扰和电网电流谐振方面是不利的。在根据本发明的电镇流器的电流Id(Q100)的曲线中，图3b)的示图与之相反地缺少这样的跳跃，该曲线更平滑。
如从图2c中得出的那样，参见在那里的电压V(n019)的曲线，在现有技术中在过零附近已经存在额定值。由此原因使得运算放大器IC1-B的输出端上的电压V(n016)升高，其中，在当前的设计方案中不能看到电流Id(Q100)的过冲和起振。如从图3c中的相应的曲线中能够识别的那样，在根据本发明的电镇流器中消除了这些缺点。

Claims (14)

1.一种用于运行至少一个第一LED级联(D101)和第二LED级联(D117)的电镇流器(10)，包括：
-具有第一输入端口(E1)和第二输入端口(E2)的输入端，以用于与供给交流电压(Ve)耦合；
-整流器(D002)，所述整流器与所述第一输入端口(E1)和所述第二输入端口(E2)耦合，其中，所述整流器(D002)具有带有第一输出端口和第二输出端口的输出端；
-第一单元(EH1)，所述第一单元包括所述第一LED级联(D101)；
-至少一个第二单元(EH2)，所述第二单元包括所述第二LED级联(D117)，其中，所述第二LED级联(D117)与电开关并联；
-其中，所述第一单元(EH1)与所述整流器(D002)的所述第一输出端口耦合，并且至少一个所述第二单元(EH2)与所述第一单元(EH1)串行地耦合而且串行地耦合在所述第一单元(EH1)的没有与所述整流器(D002)的所述第一输出端口耦合的一侧上；
-串联电路，所述串联电路包括串联调节器(Q100)和分路电阻(R100)，其中，所述串联电路串行地耦合在所述第二单元(EH2)和所述整流器(D002)的所述第二输出端口之间；
-用于所述串联调节器(Q100)的额定值预设装置(12)，所述额定值预设装置具有第一输入端和第二输入端和输出端，其中，所述额定值预设装置(12)的所述输出端与所述串联调节器(Q100)耦合，其中，所述额定值预设装置(12)的所述第一输入端与所述分路电阻(R100)耦合，其中，所述额定值预设装置(12)的所述第二输入端与第一分压器的分接头耦合，
其特征在于，所述第一分压器耦合在一方为所述第一LED级联(D101)和所述第二LED级联(D117)的耦合点和另一方为所述整流器(D002)的所述第二输出端口之间，并且其中，所述第一分压器包括第一欧姆电阻(R011)和第二欧姆电阻(R012)，其中，所述第一分压器的所述第二欧姆电阻耦合在所述第一分压器的所述分接头和所述整流器(D002)的所述第二输出端口之间。
2.根据权利要求1所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述第一分压器的所述第二欧姆电阻(R012)与第一电容器(C040)并联。
3.根据权利要求1或2所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述额定值预设装置(12)包括运算放大器(IC1-B)，所述运算放大器的负输入端表现为所述额定值预设装置(12)的所述第一输入端，并且所述运算放大器的正输入端表现为所述额定值预设装置(12)的所述第二输入端。
4.根据权利要求3所述的电镇流器(10)，其特征在于，布线所述运算放大器(IC1-B)，使得所述运算放大器作为P调节器、PI调节器或者I调节器起作用。
5.根据权利要求1或2所述的电镇流器(10)，其特征在于，第一LED级联(D101)与第二电容器(C101)并联，并且第二LED级联(D117)与第三电容器(C111)并联。
6.根据权利要求4所述的电镇流器(10)，其特征在于，第一LED级联(D101)与第二电容器(C101)并联，并且第二LED级联(D117)与第三电容器(C111)并联。
7.根据权利要求5所述的电镇流器(10)，其特征在于，在高位单元的LED级联和低位单元的电容器之间串行地耦合有二极管(D012)。
8.根据权利要求6所述的电镇流器(10)，其特征在于，在高位单元的LED级联和低位单元的电容器之间串行地耦合有二极管(D012)。
9.根据权利要求2所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述第一分压器的所述第二欧姆电阻(R012)与辅助装置(14)并联，所述辅助装置设计为，调整经过所述第二欧姆电阻(R012)下降的电压(V(n019)的边缘陡度。
10.根据权利要求3所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述第一分压器的所述第二欧姆电阻(R012)与辅助装置(14)并联，所述辅助装置设计为，调整经过所述第二欧姆电阻(R012)下降的电压(V(n019)的边缘陡度。
11.根据权利要求9所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述辅助装置(14)包括电开关(Q11)，所述电开关具有控制电极、工作电极和参考电极，其中，所述控制电极与包括第三欧姆电阻(R013)和第四欧姆电阻(R014)的第二分压器的分接头耦合，其中，所述第二分压器与所述第一分压器并联。
12.根据权利要求10所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述辅助装置(14)包括电开关(Q11)，所述电开关具有控制电极、工作电极和参考电极，其中，所述控制电极与包括第三欧姆电阻(R013)和第四欧姆电阻(R014)的第二分压器的分接头耦合，其中，所述第二分压器与所述第一分压器并联。
13.根据权利要求11所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述第二分压器的所述第四欧姆电阻(R014)与齐纳二极管(D010)和/或第四电容器(C010)并联，所述第二欧姆电阻耦合在所述第二分压器的所述分接头和参考电势之间。
14.根据权利要求12所述的电镇流器(10)，其特征在于，所述第二分压器的所述第四欧姆电阻(R014)与齐纳二极管(D010)和/或第四电容器(C010)并联，所述第二欧姆电阻耦合在所述第二分压器的所述分接头和参考电势之间。
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