CN105684553A - 用于运行led的至少一个第一和第二级联电路的电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行LED的至少一个第一级联电路和第二级联电路的电路装置。在此，LED级联电路具有不同数量的LED。这些LED通过适当的控制逻辑电路以匹配于整流的交流供给电压的瞬时值的方式交替地运行。LED级联电路与LED单元(LE1，LE2，LE3)相关联，其中每个LED单元(LE1，LE2，LE3)包括用于控制相应的LED级联电路的控制装置。LED单元(LE1，LE2，LE3)串联地耦合到这两个输入端子(703，704)之间，其中所述输入端子(703，704)由整流器(702)的输出端形成。线性调节器(12)与LED级联电路串联地设置，所述线性调节器经由分压器(R1，R2，R3，D5，D6)控制，所述分压器耦合到这两个输入端子(703，704)之间。为了匹配不同的交流供给电压，切换装置至少与最高的LED级联电路(LEI)相关联，所述切换装置设计用于在第一状态中使所述LED级联电路(LEI)的所有LED(LED1至LED28)串联连接而在第二状态中使所述LED级联电路(LEI)的第一半LED(LED1至LED14)与所述LED级联电路(LEI)的第二半LED(LED15至LED28)并联连接。

Description

用于运行LED的至少一个第一和第二级联电路的电路装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行LED的至少一个第一和第二级联电路的电路装置，所述电路装置包括：具有用于与整流的交流供给电压耦合的第一输入端子和第二输入端子的输入端；具有输入端的线性调节器；以及较高的第一LED单元和较低的第二LED单元，其中第一LED单元包括LED的第一级联电路而第二LED单元包括LED的第二级联电路。

背景技术

这类电路装置从DE2925692A1中已知。在此已知的是，从交流电网中经由整流器给分别包括多个LED的LED的级联电路馈电。然而这导致强烈的光调制、所谓的“闪烁”和LED的能量低效的使用。对于较高的功率等级而言，该方法途径还导致在功率因数和谐波方面具有规范性指示的问题。

从DE202013000064U1中已知遵循半波的电压的LED级联电路的连续桥接，其中具有正弦形的电流调节的线性调节器与LED级联电路串联连接。

从EP2519080A2(图4)中已知多个LED级联电路与电流源的串联电路，其中LED在每个LED级联电路内根据半波的电压与切换装置串联连接或并联连接。

从DE102012006315A1(图4)中已知多个LED级联电路与电流源的串联电路，其中LED级联电路根据半波的电压与切换装置串联连接或者并联连接并且桥接。

从US2010/0134018A1(图4至5B)中已知遵循半波的电压的LED的连续的桥接，其中具有正弦形的电流调节的线性调节器与LED级联电路串联连接，其控制输入端经由分压器与整流的交变电压耦合。

从EP2645816A1(图6)中已知遵循半波的电压的LED级联电路的连续的桥接，其中线性调节器与LED级联电路串联连接，其中电容器与LED并联连接，并且其中去耦二极管与LED串联设置，使得电容器在LED桥接时不放电。

发明内容

本发明的目的在于：改进这类的用于运行LED的至少一个第一级联电路和第二级联电路的电路装置，使得实现LED的更高效的运行。

该目的通过具有权利要求1的特征的电路装置实现。

本发明基于如下认识：当设有分压器时，这类的电路装置的功效进而效率可以提升以及可以满足在功率因数方面的规定，所述分压器耦合在第一输入端子和第二输入端子之间，其中分压器的抽头与线性调节器的输入端耦合，所述线性调节器与LED级联电路串联地耦合。通过这种措施，能够使电路装置的电流消耗与整流的交流供给电压的相应的相位有关。

每个LED单元包括第一二极管，所述第一二极管与相应的LED级联电路串联地耦合，其中该第一二极管用作为阻流二极管。第一二极管和相应的LED级联电路的耦合点是第一节点，其中LED级联电路的不与第一二极管耦合的端子是第二节点，其中第一二极管的不与LED级联电路耦合的端子是第三节点。此外，每个LED单元具有第一电容器和第二二极管的串联电路，所述第二二极管耦合在第三节点和第二节点之间，其中第一电容器与第二二极管的耦合点是第四节点。此外，每个LED单元具有第一电子开关和第二电子开关，所述第一和第二电子开关分别具有控制电极、参考电极和工作电极，其中第一电子开关的控制电极与第五节点耦合，其中第一电子开关的参考电极与第四节点耦合，其中第一电子开关的工作电极与第二电子开关的控制电极耦合，其中第二电子开关的参考电极与第三节点耦合，其中第二电子开关的工作电极与第二节点耦合。如在下文中还要予以详细说明的那样，以这种方式能够实现如下前提条件：根据整流的交流供给电压的瞬时值接通或者关断不同的LED级联电路。在此，可以是LED级联电路中的仅仅唯一一个处于运行中或者也可以是多个LED级联电路同时处于运行中。为了这个目的，最高的LED单元的第三节点与第一输入端子耦合，其中最低的LED单元的第二节点与线性调节器耦合为，使得线性调节器在最低的LED单元的第二节点和第二输入端子之间串联地耦合。不是最高的LED单元的相应的LED单元的第三节点与接下来较高的LED单元的第二节点耦合。

由于相应的第一电子开关通过改变参考电极上的电势来切换，所以在其控制电极上施加适当选择的直流电压。根据本发明，由此所有LED单元的第五节点与直流电压源耦合。

此外，切换装置至少与最高的LED级联电路相关联，所述切换装置设计用于在第一状态中使LED级联电路的所有LED串联连接而在第二状态中使得LED级联电路的第一半LED与LED级联电路的第二半LED并联连接。这种措施考虑如下情形：当这类的例如针对200V的交流供给电压设计的电路装置在100V的交流供给电压上运行时，在没有其它措施的情况下光电流下降到非常小的值上。这例如在如下情况下才会出现：为欧洲市场而设计的根据本发明的电路装置以例如在日本通用的电网电压来运行。这导致：不同的LED级联电路的LED部分地不再发光。由此引起光密度的无法接受的不均匀性。

相反，针对来自100V电网的供电所设计的电路装置不能够在200V电网上运行，因为输入功率由此非常强地提高。整个系统的效率(lm/W)可能非常差。此外存在如下危险：电路装置的电子构件在此尤其要提到的是LED在最短的时间内损坏。

为了应对该问题，目前这类电路装置强制性地借助于具有宽范围输入的外部电子镇流器来运行。然而这一方面是昂贵的而另一方面发光体设计极为受限。

通过根据本发明的措施，在LED级联电路上降落的电压、即所谓的串电压(Strangspannung)匹配于实际上存在的交流供给电压。由此可以可靠地避免所不期望的发光密度的不均匀性、差的效率以及电路装置的器件的损坏或者过早的老化。

在一个优选的实施方式中，至少最高的LED级联电路的第一半LED的较低的端部是第六节点，而最高的LED级联电路的第二半LED的较高的端部是第七节点，其中切换装置包括第一开关、第二开关和第三开关，其中第一开关耦合在第六节点和第七节点之间，其中第二开关耦合在第一节点和第七节点之间，并且其中第三开关耦合在第六节点和第二节点之间。这特别简单地实现在输入电压减半时也相应地将串电压减半。最高的LED级联电路的这两个子串借助于切换装置在输入电压较高时串联连接而在输入电压较低时并联连接。

可以设计为：切换装置仅与最高的LED级联电路相关联，然而也可以设计为：相应的切换装置与至少一个另外的LED级联电路、优选每个LED级联电路相关联。

分压器优选包括开关以及至少一个第一和第二欧姆电阻，其中开关设计和设置为，在第一状态中将第二欧姆电阻与第一欧姆电阻隔离而在第二状态中使第一和第二欧姆电阻并联连接。该开关用于相应地调整电流值，使得在交流供给电压减半时有双倍的电流流经(多个)LED级联电路，以便实现恒定的光功率。

在一个优选的改进方案中，电路装置此外包括控制装置，所述控制装置设计和设置为检测施加在输入端上的电压的幅度，其中控制装置此外设计为，根据所检测到的施加在输入端上的电压的幅度来控制至少一个切换装置以及分压器的开关。以这种方式不必手动地执行串或电流期望值的切换。控制装置据此包括具有相应的切换自动装置的输入电压识别装置。优选地，该输入电压识别装置在使用施密特触发器以及MOSFET电路时实现。

在本文中，控制装置优选设计为，在与输入端上的处于第一电压范围中的电压相关的第一状态中，将至少一个切换装置控制为，使得相应的LED串联连接，并且将分压器的开关控制为，使得隔离第二欧姆电阻；而在与输入端上的处于第二电压范围中的电压关联的第二状态中，将至少一个切换装置控制为，使得第一半LED与第二半LED并联连接，其中与第二电压范围相关联的电压小于与第一电压范围关联的电压，并且将分压器的开关控制为，使得第二欧姆电阻与第一欧姆电阻并联连接。

在一个优选的实施方式中，相应的LED级联电路的接通持续时间在电路装置在第二状态中运行时减小，以便提供电路装置的LED总功率，所述LED总功率基本上对应于第一状态中的LED总功率。以这种方式能够防止LED过载，如在下文中还要予以详细说明的那样。

已证实为有利的是，LED单元分别包括不同数量的LED。以这种方式基本上实现如下可行性：使LED串电压匹配于整流的交流供给电压的瞬时值。

在此可以设计为：每个较高的LED单元与接下来较低的LED单元相比具有两倍数量的LED。以这种方式可以对整流的交流供给电压进行特别均匀的匹配。

尤其是在切换装置仅与最高的LED级联电路相关联的变型形式中，已证实为有利的是，LED单元的数量并非二元地构造。尽管如此以这种方式仍能够实现适当的电功率特性，然而较低的LED级联电路的成本和安装耗费与最高的LED级联电路的成本和安装耗费相比由于节省了相应的切换装置而减小。在具有三个LED单元的实施例中，第一LED单元例如具有26个LED，第二LED单元具有8个LED，以及第三LED单元具有四个LED。

优选地，在本文中，位于最高的LED级联电路内的LED的接通持续时间周期性地减小。以这种方式可以可靠地避免较低的LED级联电路的过载。

在设有切换装置的LED单元中，优选第一电容器与第一半LED并联连接而第二电容器与第二半LED并联连接。因此这根据本发明至少涉及具有最高的LED级联电路的LED单元。以这种方式，即使在串联运行时也可以减少光调制和闪烁现象。特别优选的是，每个其它的LED单元同样包括至少一个第二电容器，所述第二电容器与相应的LED级联电路并联连接。以这种方式也能够在如下阶段中由相应的第二电容器给其它LED级联电路的LED供电，在所述阶段中相应的级联电路的LED不直接由整流的交流供给电压供电，要么因为整流的交流供给电压小于相应的LED级联电路的正向电压的总和，要么因为另一LED级联电路是激活的而所涉及的LED级联电路恰好是短路的。这导致进一步地减少光调制，使得通过人眼几乎不再能够觉察到闪烁现象。

为了实现根据本发明的电路装置的特别高的效率，通过如下方式实现直流电压源：在电路装置运行时在最低的LED单元的第二节点上出现的交流电压用于产生直流电压。以这种方式不必设置独立的辅助电压用于在第五节点上产生电势，例如在使用与整流器输出端耦合的降压变换器的情况下；而在此使用电路装置内的特别巧妙地选择的交流电压信号。也就是说，如本发明的发明人已认识到的那样，特别适合的是在最低的LED单元的第二节点上出现的交流电压，因为该交流电压与交流供给电压的瞬时值无关地几乎不间断地存在于第二节点上并从而是持久的，也就是说，同样与交流供给电压的瞬时值无关地提供用于第五节点的供电。在此产生的辅助电压仅具有小的残余纹波，由此相对于其它的辅助电压源可以使用小的电容。所述电容可非常简单地构成和紧凑地实现。此外，所述电容出于该原因也是成本低廉的。特别有利的是如下情形：对于辅助电压源获取电流，所述电流在其它情况下在线性调节器中可能转化为损耗功率。由此通过辅助电压源不产生附加的损耗功率，由此优化了电路装置的效率。这不仅使得根据本发明的电路装置的成本低而且使得结构尺寸小。

优选地，每个LED单元此外包括第三二极管，所述第三二极管耦合在第五节点和相应的第一电子开关的控制电极之间。该第三二极管用于保护相应的第一电子开关的控制电极。在第一电子开关的相应耐电压的设计方案中，可以取消这些第三二极管。

特别优选地，直流电压源包括充电泵，所述充电泵的输入端与最低的LED单元的第二节点耦合而其输出端与所有LED单元的第五节点耦合。通过使用充电泵可以特别简单地从在最低的LED单元的第二节点上出现的交流电压中获得用于给所有LED单元的第五节点供电的直流电压。充电泵优选包括半波整流器和电压限制装置的串联电路。这实现了提供用于第五节点的供给电压，所述供给电压可靠地低于可预设的阈值。通过这种措施可提供辅助电压的特别小的纹波。

在一个优选的实施方式中，直流电压源包括电阻和第四二极管的串联电路以及第三电容器和齐纳二极管的并联电路，所述串联电路耦合在最低的LED单元的第二节点和所有LED单元的第五节点之间，所述并联电路耦合在第二输入端子和所有LED单元的第五节点之间。

在本文中，与第四二极管串联连接的电阻构成为固定的欧姆电阻。这在电路装置不必构成为是可调光的时是优选的。然而，如果设有调光可行性，那么与第四二极管串联连接的电阻为了实现充电泵的调节装置而构成为可变电阻。在此优选的是，充电泵的该调节装置设计用于将第五节点上的电压调节到可预设的值上。这考虑：在线性调节器上降落的电压在此即最低的LED单元的第二节点上的电压在超前相位角或后沿相位角调光中对应于不对称的锯齿信号，所述锯齿信号具有信号丢失(Aussetzer)。通过在充电泵中设置调节装置保证：即使在这种情况下也给第三电容器供给足够的电流，以便在所有LED单元的第五节点上提供基本上恒定的可预设的电压。

优选地，充电泵的调节装置构成为逆变的电压调节器。在此，电压调节器具有第三电子开关和第四电子开关，所述第三电子开关和第四电子开关分别具有控制电极、工作电极和参考电极，其中第三电子开关的控制电极与齐纳二极管的阳极耦合，其参考电极与第二输入端子耦合并且其工作电极与第四电子开关的控制电极耦合，其中第四电子开关的控制电极此外经由欧姆电阻与其工作电极耦合，所述工作电极就其而言与第四二极管的阴极耦合，其中第四电子开关的参考电极与所有LED单元的第五节点耦合。在这种情况下，第三电子开关测量经过齐纳二极管的电流。如果确定没有电流流动经过齐纳二极管，那么第三电容器上的电压是过小的。由于缺少经过齐纳二极管的电流流动，第三电子开关是不导通的，并且相反由于在第四电子开关的工作电极和控制电极之间的欧姆电阻用作上拉电阻，所以该第四电子开关导通。以这种方式实现从最低的LED单元的第二节点至第三电容器并且从而至所有LED单元的第五节点的电流流动。

优选地，电容器耦合到一方面为第三电子开关和第四电子开关的控制电极与另一方面为第二输入端子之间。该电容器用于滤出跳变、尖峰脉冲等，并因此使得所述装置不易受干扰。

此外，可以设有调节装置用于通过线性调节器调节电流，其中调节装置的输入端与第五节点耦合而调节装置的输出端与线性调节器的输入端耦合。这种调节装置例如实现根据温度对经过至少一个LED单元的电流进行调节。

特别优选地，这种调节装置包括第五电子开关以及分压器，所述第五电子开关具有控制电极、参考电极和工作电极，所述分压器具有至少一个欧姆电阻和NTC电阻，其中分压器耦合在第五节点和第二输入端子之间，其中分压器的抽头与第五电子开关的控制电极耦合，其中第五电子开关的参考电极与第二输入端子耦合，其中第五电子开关的工作电极与线性调节器的输入端耦合。在电路装置发热时，第三电子开关的控制电极上的电压因此提高，由此该第三电子开关渐渐导通。这引起：线性调节器的输入端上的电压反过来相应降低。以这种方式同样减小经过线性调节器的电流并从而减小由LED单元转换的功率。除了温度调节外，当超出可预设的最大温度时，该措施也提供温度关断。

其它优选的实施方式从从属权利要求中得出。

附图说明

在下文中现在参照所附的附图详细地描述了本发明的实施例。在附图中：

图1示出根据本发明的电路装置的第一实施例的示意图；

图2示出根据本发明的电路装置的第二实施例的示意图；

图3示出在以第一交流供给电压运行时在图2的电路装置的不同节点上的电压的时间曲线；以及

图4示出在以第二交流供给电压运行时在图2的电路装置的不同节点上的电压的时间曲线，所述第二交流供给电压为在图3中所使用的交流供给电压的一半大。

图5示出在图1中示意性示出的电路装置的子区域的一个替选方案的示意图；

图6示出在图1中示意性示出的电路装置的子区域的另一替选方案的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的电路装置的一个实施例的示意图。电网交流电压701经由整流器702与两个节点703和704连接。节点703经由欧姆电阻R1与节点759连接。节点759经由两个二极管D5、D6的串联电路和欧姆电阻R3与节点704耦合，其中二极管D5、D6的阴极指向节点704的方向。欧姆电阻R1、R2、二极管D5、D6和欧姆电阻R3形成分压器，其抽头是节点759。欧姆电阻R3经由开关S4可与欧姆电阻R2并联连接。

此外，电路装置包括线性调节器12，所述线性调节器包括处于达林顿设置中的两个NPN晶体管Q1、Q2以及欧姆电阻R5，所述欧姆电阻与所提到的达林顿级Q1、Q2串联耦合。晶体管Q2的基极是线性调节器12的控制端子并且与节点759耦合。

在此，三个LED单元LE1、LE2、LE3以及线性调节器12的串联电路耦合到节点703和704之间。LED单元的构造在下文中以LED单元LE3为例示出，其中LED单元LE1和LE2的构造基本上是相同的，区别仅在于相应的LED的数量和由此产生的器件的尺寸。

LED单元LE3包括LEDLED43至LED48，因此是六个LED，所述六个LED彼此串联连接并且形成LED级联电路。二极管D33与LED级联电路串联地耦合，其中二极管D33和LED级联电路的耦合点是节点N31。LED级联电路的不与二极管D33耦合的端子是节点N32。二极管D33的不与LED级联电路耦合的端子是第三节点N33。可选的电容器C33可以与LED级联电路并联地耦合。电容器C32和二极管D32的串联电路耦合到节点N33和节点N32之间，其中电容器C32与二极管D32的耦合点是节点N34。

此外，LED单元LE3包括两个电子开关Q31和B31，其中开关Q31的控制电极经由二极管D31和欧姆电阻R31的串联电路与节点N5耦合。开关Q31的参考电极与节点N34耦合，而其工作电极经由欧姆电阻R32与开关B31的控制电极耦合。开关B31的参考电极与节点N32耦合，而其工作电极与节点N33耦合。

在当前的实施例中，开关B31实现为达林顿级并且包括晶体管Q32、Q33以及欧姆电阻R33和R34。然而替代于达林顿级也可以设有唯一的晶体管。

LED单元LE2、LE1相似地构造，然而分别包括不同数量的LED。因此，LED单元LE2包括LEDLED29至LED42、即14个LED。LED单元LE1包括LEDLED1至LED28、即28个LED。LED优选构成为分别具有两个PN结的双芯LED。

最低的LED单元的第二节点在此为节点N32与线性调节器12的工作电极耦合，而最高的LED单元LE1的第三节点N13与节点703耦合。辅助电压源14耦合到节点N5和线性调节器12之间，在下文中还将予以详细介绍所述辅助电压源。

示例性地，在图1中示出的电路装置具有下述构件或尺寸：R1200kΩ，R21.5kΩ，R31.5kΩ，R510Ω，R11100kΩ，R21500kΩ，R3110kΩ，R12500kΩ，R2220kΩ，R3210kΩ。R13＝R23＝R33＝R4310kΩ，R14＝R24＝R34＝R441kΩ，C12＝470nf，C13＝C14＝47nf，C22＝2μf，C32＝4μf，C23＝100μf，C33＝220μf，R4＝3kΩ，C2＝10μf。

电容器C13、C14、C23和C33相对大地定尺寸并且用作为用于相应的LED级联电路的LED的缓冲电容器。在此，有利的是，这些电容器仅须针对在相应的LED级联电路上降落的电压来设计并从而不必针对电网交流电压V1的整个高度来设计。相应地，这些电容器可以更小地并从而可节省空间地构成。

当晶体管Q11、Q21和Q31相应耐电压地设计时，二极管D11、D21、D32是可选的并且可以省去。

在分压器内，二极管D5和D6用于补偿晶体管Q1和Q2的基极-发射极-电压。在欧姆电阻R3上降落的电压因此基本上对应于如下电压，所述电压降落在欧姆电阻R5上。经过电阻R5的电流因此是半正弦形的。因此，经过电路装置的电流跟随输入电压，由此产生好的功率因数以及小的EMV干扰。

通过确定在图1中示出的电路装置的尺寸可以实现：晶体管B11以大约100Hz的开关频率运行。由于该开关频率可能可觉察的闪烁通过相关联的缓冲电容器C13和C14来防止。晶体管B21以大约200Hz的开关频率工作而开关B31以大约400Hz的开关频率工作。

由电容器C12和二极管D12构成的组合是用于LED单元LE1的峰值检测器。相应地，电容器C22和二极管D22是用于LED单元LE2的峰值检测器，而电容器C32和二极管D32是用于LED单元LE3的峰值检测器。

晶体管Q11、Q21和Q31用作为比较器。运行方式接下来示例性地根据最低的LED单元LE3来描述。

电阻R32与电容器C32组合地设计为，使得电容器C32即使在开关B31的最长预期的接通阶段期间也仅少量地放电。电压源14预设电压偏移作为最小电压，例如在6V的水平中，在线性调节器12的开关Q1、Q2中不应低于所述最小电压。晶体管Q31将6V的所述电压与节点N34上的电压比较。如果开关B31接通，那么LEDLED43至LED48被桥接，即短路。这也使得用于LED单元LE2和LE1的LED的其余的控制单元的工作点移动。

关于运行方式，首先在如下状态中观察在图1中示出的电路装置，在所述状态中，开关S12、S13、S22、S23、S32、S33不导通，而开关S11、S21和S31导通。开关S11、S12和S13形成切换装置SV1，开关S21、S22和S23形成切换装置SV2，而开关S31、S32和S33形成切换装置SV3。首先不考虑控制装置20。

在下文中将交流电压源701的半波的起始认作接通时间点。此外，认定：LED单元的所有开关、即开关Q11、B11、Q21、B21、Q31、B31是导通的并且所有电容器被充电(振荡状态)。LED的正向电压认定为3V，二极管的正向电压认定为0.7V。

由于开关导通，整流器702在节点703上的瞬时的输出电压施加在点N32上。节点N32和N33位于相同的电势上，因为开关Q32和B31已认定为是导通的。由辅助电压源14在节点N5上提供的电压在所述实施例中认定为6V。

电容器C32在来自之前的周期的半波开始时应充电到+18V上。这些21V从六倍的二极管LED43至LED48的正向电压中得出，其中每个正向电压如在上文中所提到的那样认定为3V。由此，在节点N34上产生-18V的电势。

节点N5通过辅助电压源14充电到6V。由此产生经过二极管D31、电阻R31以及晶体管Q31的电流流动。晶体管Q31是导通的，因为在其基极上施加有大约6V的电势，在其发射极上施加有大约-18V的电势。由于晶体管Q31导通，开关B31也是导通的。电流因此流动绕过LED单元LE3的LED级联电路，即所述LED级联电路短路并且不通电。根据惯例，开关B21和B11也导通，使得LED单元LE1和LE2的LED级联电路也不通电。这种情况下是整流的电网交流电压V1的半波的起始点。

在半波的进一步的过程中，半波的电势升高。由于节点759上的电势由此增长，线性调节器12开始逐渐变为导通。

只要开关Q31和B31是导通的，那么节点N33上的电势等于节点N32上的电势。在半波的进一步的过程中，节点N33上的电势升高，直至节点N34上的电势大约为5.3V(节点N5上的电势减二极管D31的正向电压)。在该时间点，晶体管Q31的基极-发射极-电压变为0V。由于在电容器C32上降落有18V，因此情况会如此：节点N32上的电势为26.3V。在该时间点，开关Q31和B31进入截止状态，也就是说，节点N33和N32上的电势去耦。节点N33上的电势保持在26.3V。

因为线性调节器12由于通过分压器的相应的控制而将经过欧姆电阻R5的电流流动保持对应于分压器的预设值，所以线性调节器12渐渐导通，由此节点N32上的电势下降，直至设定期望电流。这当节点N32上的电压下降直至4.6V时会如此。该值从节点N33上的电势中得出，所述电势参见上文在开关Q31和B31截止之后为26.3V，负7倍的3V的二极管正向电压，对于二极管D33的正向电压而言负0.7V。由此实现如下前提条件：电流流经LED单元LE3的LED级联电路，由此从该时间点起该级联电路发光(假如缺少可选的电容器C33的话；如果其存在，那么考虑其充电)。

在进一步的过程中，半6CE2继续升高，由此节点N33上的电势继续增长。由此经由导通的LEDLED43至LED48，节点N32上的电势也升高。节点N33上的电势和节点N32上的电势之间的电压差为26.3V-4.6V＝21.7V。电容器C22充电到14×3V＝42V上(14倍于二极管LED29至LED42的正向电压)。

如果半波升高到26.7V，那么这些26.7V施加在节点N23上，因为所有位于其上的开关Q11和B11都导通。节点N24上的电压因此为26.7V-42V＝-15.3V。因为节点N5上的电压始终为6V，所以开关Q21以及B21是导通的。在半波继续升高时，节点N23上的电势提高并且从而节点N24上的电势提高。当节点N24上的电势达到5.3V(节点N5上6V的电势减开关Q21的基极-发射极-电压)，那么开关Q21进入截止状态并且从而开关B21进入截止状态。在输入电压进一步升高时，节点N23上的电势进一步升高直至达到47.3V(节点N24上的5.3V加14倍的3V)。这是如下时间点，从所述时间点起，电流开始流经LED单元LE2的LED级联电路LED29至LED42。由此，在47.3V的输入电压的情况下，降落14倍的3V加0.7V(14倍的LEDLED29至LED42的正向电压以及二极管D23的正向电压)，使得节点N22上的电势仅为4.6V。因为节点N22对应于节点N23，由此节点N23上的电势也仅为4.6V。节点N24上的电势因此为4.6V减21.0V(对应于节点N23上的电势扣除在电容器C22上降落的电压)等于-16.4V。由此，节点N5和节点N24之间的电压差为-22.4V，由此晶体管Q21导通并从而开关B21又变为导通。以这种方式，LED单元LE3的LED级联电路LED43至LED48又短路，也就是说，所述LED级联电路不再通电。

以相应的方式给LED单元LE1的LED级联电路通电。

当半波超过其最大值时，开始相反的作用，也就是说，LED单元LE1、LE2和LE3的LED级联电路根据上述序列依次接通，直至在180°的相位角中再次桥接所有LED级联电路(B11至B31导通)并且开始新的半波。

接下来的实施方案涉及用于提供节点N5上的电势的特别有利的实现方案。

通常，为了提供辅助电压使用降压变换器，所述降压变换器与整流器的输出端耦合。然而，根据本发明，为了产生用于节点N5的辅助电压使用线性调节器12上的电压降，即节点N32上的电压。由于LED级联电路的双重的设计方案，在线性调节器12上可截取类似锯齿形的电压，所述电压在0V和26.7V之间波动，直至所有的LED级联电路接通。如果所有LED级联电路都被激活，那么在线性调节器上降落如下电压，所述电压由输入电压和在LED级联电路上降落的电压的总和的差得出。因为类似锯齿形的电压的电压峰值在时间上良好地分布在半波内，所以可以使用该类似锯齿形的电压，以便借助于RC环节R4、C2以及整流器和齐纳二极管D3、D2产生辅助电压。该辅助电压仅具有小的残余纹波，由此相对于其他辅助电压源可以使用非常小的电容。所述电容可非常简单地构造并且紧凑地实现。此外，所述电容出于该原因也是成本低廉的。特别有利的是如下情形：对于辅助电压源获取电流，所述电流在其它情况下在线性调节器12中可能转化为损耗功率。因此，根据本发明使用寄生功率用于产生节点N5上的辅助电压。由此，通过辅助电压源并不产生附加的损耗功率，优化了电路装置的效率。

在考虑切换装置SV1、SV2和SV3以及控制装置20的情况下对于电路装置的其它功能而言：

控制装置20耦合到端子703和704之间并且设计用于检测整流的交流供给电压的幅度。

根据所检测到的电压，控制装置20控制开关S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32和S33。如果控制装置例如在输入端处确定200V的电压，那么所述控制装置如下控制开关：S12、S13、S22、S23、S32、S33不导通，而S11、S21、S31导通。此外，控制装置20控制开关S4，使得该开关在所给出的电压范围中不导通。通过所描绘的切换措施，LED单元LE1的所有LED串联连接。同样适用于LED单元LE2和LED单元LE3的LED。

如果控制装置20确定整流器的输出端上的电压位于第二电压范围中，其中所述第二电压范围低于第一电压范围，即所述电压例如为100V，那么所述控制装置如下控制开关：S12、S13、S22、S23、S32、S33导通以及S11、S21、S31不导通。此外，开关S4导通。

通过这种措施，此时LED单元LE1的包括LEDLED1至LED14的第一半与LED单元的包括LEDLED15至LED28的第二半并联连接。相应适用于LED单元LE2：在此通过所提到的开关状态使LEDLED28至LED35与LEDLED36至LED42并联连接。在LED单元LE3中，LEDLED43至LED45的串联电路与LEDLED46至LED48的串联电力并联连接。

由于开关S4导通，此时双倍的电流可以流动经过分别激活的LED单元LE1、LE2和/或LE3(参照如下状态，在所述状态中开关S4不导通)。

在图2中示出的根据本发明的电路装置的实施方式中，LED单元LE1仅具有切换装置SV1。此外，不同于图1，相应的LED单元中的LED的数量改变。这样，LED单元LE1包括LEDLED1至LED26，即26个LED，LED单元LE2包括LEDLED27至LED34，即8个LED，而LED单元LE3包括LEDLED35至LED38，即4个LED。即使当如所示出的那样LED单元LE1仅包括切换装置SV1时，LED电源LE1、LE2和LE3所示地非二元配备LED也使得能够实现适当的电功率特性。

图3在本文中示出在以200V的输入交流供给电压运行时节点703、N12、N22和N32上的电压的时间曲线。如已经提到的那样，在此LED单元LE1的LED通过切换装置SV1的相应的控制而串联连接。在图3中在相应闭合的面中所标明，哪个LED单元对相应的电压降负责、即接通。

然而图4示出在图2的电路装置以100V的交流供给电压运行时相应变量的时间曲线。

在LED通过双核LED实现时，因此对于在图2中示出的实施例而言出现如下情况：

LED单元LE1在200V上运行时具有52个串联连接的PN结以及在100V上运行时具有各26个串联的PN结的两个并联连接的串；串2具有16个串联连接的PN结；而串3具有8个串联连接的PN结。

在100V模式中，通过线性调节器12的开关S4的相应的设置切换到双倍的电流上，使得设定对于串1的各26个LED的双重并联电路匹配的额定值。然而由此可能会使串2和3过载。由此可以设计：相应地减小其周期性反复的接通持续时间。

由此，在200V模式上测量，LED总功率在100V模式中也保持恒定。

串1和2的正向电压通过相应数量的LED有意地选择为，使得第三串在电网电压最大值(90°)中不再接通。上表中的状态8和9无法达到。这防止第三串中的LED过载。

串2的接通持续时间的缩短可以通过如下方式实现：在100V模式中串1被较早地释放并且与在200V模式中相比更长地保持激活，并且串2的接通阶段围绕电网电压最大值与在200V模式中相比选择得明显更短。这两者都通过如下方式实现：所得到的串1的正向电压通过相应配备LED而与串2的正向电压的两倍相比选择得更小。

图5示出辅助电压源14的一个替选的实施方式。此外，该辅助电压源包括用于调节经过线性调节器12的电流的调节装置16。调节装置16的输入端与节点N5耦合，输出端与开关Q2的控制电极耦合。调节装置16包括晶体管Q3以及分压器，所述分压器包括欧姆电阻R7和R9以及NTC电阻。分压器的抽头与晶体管Q3的控制电极耦合。晶体管Q3的集电极与开关Q2的控制电极耦合。

一旦电路装置的温度升高，那么晶体管Q3渐渐导通，由此开关Q1渐渐过渡到截止状态。由此，经过电阻R5的电流降低，由此减小在LED中被转换的功率。当温度高到使得开关Q3完全导通时，实现电路装置的温度关断。调节装置16借助于节点N5上的辅助电压来运行。

此外，在图5中示出接通电流延迟装置，所述接通电流延迟装置包括二极管D8以及电容器C7和欧姆电阻R6的并联电路。由此实现：晶体管Q2的基极上的电压首先缓慢地提高，直至电容器C7充电到其峰值上。由此产生如下优点：在接通瞬间没有不允许的高损耗功率出现在晶体管Q1中。同样，这实现了在房屋保险装置上驱动多个模块，而在接通时不触发该房屋保险装置。

在一个优选的实施例中，R9为500Ω，NTC电阻为47kΩ，R7为500Ω，R4为10kΩ，C2为10μf，C7为10μf并且R6为200kΩ。

图6示出在图1中示出的根据本发明的电路装置的子区域的另一替选方案的示意图。在该实施例中，欧姆电阻R4，参见图1，构成为可变电阻，由此提供了对节点N5上的电压的调节。由此，电路装置可用于调光运行。在超前相位角或后沿相位角调光中，也就是说在线性调节器12上部分地不再提供足够的电压来维持节点N5上的辅助电压。为了排除这种情况，欧姆电阻R4对于辅助电压源而言必须相对小地选择。这对于电路效率和EMV性能具有不利的影响。

在图6示出的实施例中，由此在充电泵14中实现逆变的电压调节器，所述逆变的电压调节器除了可调光性外还实现电路装置的更高的效率。分压器包括两个电子开关Q4、Q5，所述电子开关分别具有控制电极、工作电极和参考电极。开关Q4的控制电极与齐纳二极管D2的阳极耦合，其参考电极与参考电势、当前即第二输入端子704耦合，而其工作电极与开关Q5的控制电极耦合。开关Q5的控制电极经由上拉电阻R10与其工作电极耦合，所述工作电极就其而言与二极管D3的阴极耦合。其参考电极与节点N5耦合。为了改进电路装置的干扰敏感性设有电容器C1，所述电容器耦合到开关Q4和Q5的控制电极和参考电势之间。

就运行方式而言：开关Q4测量经过齐纳二极管D2的电流，其中当齐纳二极管D2不导通时，电容器C2上的电压过小。由于没有电流流动经过齐纳二极管D2，开关Q4不导通。当Q5的集电极上的电压由于上拉电阻R4而高于其发射极上的电压时Q5导通，并且从而给电容器C2供给载流子。因此，当纵向调节器12上的电路(Schaltung)高于二极管D3的正向电压、开关Q5的基极-发射极-电压和电容器C2上的电压的总和时，开关Q5接通。

如果电容器C2上的电压足够大，那么Q4是能导通的并且从而将载流子从开关Q5的基极拉走。

以这种方式，即使在纵向调节器12上的电压不对称、呈锯齿形时，如这在超前相位相位角或后沿相位角调光中情况如此，也可以在节点N5上提供恒定的电压。

在一个优选的实施例中，R10为1kΩ并且C1为200nF。

如对于本领域技术人员明显的是，本发明也可以通过其它数量的LED单元、其它数量的LED来构成或者针对其它交流供给电压构成。

Claims (24)

1.一种用于运行LED的至少一个第一级联电路和第二级联电路的电路装置，所述电路装置包括：

-具有用于与整流的交流供给电压耦合的第一输入端子和第二输入端子(703，704)的输入端；

-具有输入端的线性调节器(12)；以及

-至少一个较高的第一LED单元(LE2)和较低的第二LED单元(LE3)，其中所述第一LED单元(LE2)包括LED的所述第一级联电路(LED29至LED42)并且所述第二LED单元(LE3)包括LED的所述第二级联电路(LED43至LED48)；

-分压器(R1，R2，R3，D5，D6)，所述分压器耦合到所述第一输入端子和所述第二输入端子(703，703)之间，其中所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)的抽头(759)与所述线性调节器(12)的所述输入端耦合；

其中每个LED单元(LE2，LE3)此外包括：

--第一二极管(D33，D23)，所述第一二极管与相应的LED级联电路(LED29至LED42，LED43至LED48)串联地耦合，其中所述第一二极管(D33，D23)和相应的所述LED级联电路(LED28至LED42，LED43至LED48)的耦合点是第一节点(N31，N21)，其中所述LED级联电路(LED29至LED42，LED43至LED48)的不与所述第一二极管(D33，D23)耦合的端子是第二节点(N32，N22)，其中所述第一二极管(D33，D23)的不与所述LED级联电路(LED29至LED42，LED43至LED48)耦合的端子是第三节点(N33，N23)；

--第一电容器(C32，C22)和第二二极管(D32，D22)的串联电路，所述串联电路耦合到所述第三节点(N33，N23)和所述第二节点(N32，N22)之间，其中所述第一电容器(C32，C22)与所述第二二极管(D32，D22)的耦合点是第四节点(N34，N24)；和

--第一电子开关(Q31，Q21)和第二电子开关(B31，B21)，所述第一电子开关和第二电子开关分别具有控制电极、参考电极和工作电极，其中所述第一电子开关(Q31，Q21)的控制电极与第五节点(N5)耦合，其中所述第一电子开关(Q31，Q21)的参考电极与所述第四节点(N34，N24)耦合，其中所述第一电子开关(Q31，Q21)的工作电极与所述第二电子开关(B31，B21)的控制电极耦合，其中所述第二电子开关(B31，B21)的参考电极与所述第三节点(N33，N23)耦合，其中所述第二电子开关(B31，B21)的工作电极与所述第二节点(N32，N22)耦合；

-其中最高的LED单元(LE2)的所述第三节点(N23)与所述第一输入端子(703)耦合，其中最低的LED单元(LE3)的所述第二节点(N32)与所述线性调节器(12)耦合为，使得所述线性调节器(12)串联地耦合到所述第二输入端子(704)和所述最低的LED单元(LE3)的所述第二节点(N32)之间；

-其中相应的不是所述最高的LED单元的LED单元(LE3)的所述第三节点(N33)与接下来较高的LED单元的所述第二节点耦合；

-其中所有LED单元(LE3，LE2)的所述第五节点(N5)与直流电压源(14)耦合；

-其中切换装置(SV2)至少与最高的LED级联电路相关联，所述切换装置设计用于在第一状态中使所述LED级联电路的所有LED串联连接而在第二状态中使所述LED级联电路的第一半LED与所述LED级联电路的第二半LED并联连接。

2.根据权利要求1所述的电路装置，

其特征在于，

至少所述最高的LED级联电路(LE2)的所述第一半LED的较低的端部是第六节点(N26)并且所述最高的LED级联电路的所述第二半LED的较高的端部是第七节点(N27)，

其中所述切换装置(SV2)包括第一开关(S21)、第二开关(S22)和第三开关(S23)，

其中所述第一开关(S21)耦合到所述第六节点(N26)和所述第七节点(N27)之间，其中所述第二开关(S22)耦合到所述第一节点(N21)和所述第七节点(N27)之间，并且其中所述第三开关(S23)耦合到所述第六节点(N66)和所述第二节点(N22)之间。

3.根据权利要求1或2所述的电路装置，

其特征在于，

相应的切换装置(SV1，SV2)与至少一个另外的LED级联电路(LE2，LE3)、优选每个LED级联电路(LE2，LE3)相关联。

4.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)包括开关(S4)以及至少一个第一欧姆电阻(R3)和第二欧姆电阻(R2)，其中所述开关设计和设置用于在第一状态中使所述第二欧姆电阻与所述第一欧姆电阻隔离而在第二状态中使所述第一欧姆电阻和所述第二欧姆电阻并联连接。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述电路装置此外包括控制装置(20)，所述控制装置设计和设置用于检测施加在所述输入端上的电压的幅度，其中所述控制装置(20)此外设计用于根据所检测到的施加在所述输入端上的电压的幅度来控制至少一个所述切换装置以及所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)的所述开关。

6.根据权利要求5所述的电路装置，

其特征在于，

所述控制装置(20)设计为，在与所述输入端上的处于第一电压范围中的电压相关的第一状态中，将至少一个所述切换装置控制为，使得相应的LED串联连接，并且将所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)的所述开关控制为，使得隔离所述第二欧姆电阻；

并且在与所述输入端上的处于第二电压范围中的电压相关的第二状态中，将至少一个所述切换装置控制为，使得所述第一半LED与所述第二半LED并联连接，其中与所述第二电压范围相关联的电压小于与所述第一电压范围关联的电压，并且将所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)的开关控制为，使得所述第二欧姆电阻与所述第一欧姆电阻并联连接。

7.根据权利要求6所述的电路装置，

其特征在于，

相应的所述LED级联电路的接通持续时间在所述电路装置在所述第二状态中运行时减小，以便提供所述电路装置的LED总功率，所述LED总功率基本上对应于所述第一状态中的LED总功率。

8.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述LED单元(LE2，LE3)分别包括不同数量的LED(LED43至LED48，LED28至LED42)。

9.根据权利要求8所述的电路装置，

其特征在于，

每个较高的LED单元(LE2)与接下来较低的LED单元(LE3)相比具有两倍数量的LED(LED28至LED42)。

10.根据权利要求8在回引权利要求1或2以及4至7中任一项的情况下所述的电路装置，

其特征在于，

切换装置(SV1)仅与所述最高的LED级联电路(LE1)相关联，其中所述LED单元(LE1，LE2，LE3)的LED的数量并非二元地构造。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述直流电压源(14)通过如下方式实现：在所述电路装置运行时在所述最低的LED单元(LE3)的所述第二节点(N32)上出现的交流电压用于产生直流电压。

12.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

第一电容器(C13)与至少所述最高的LED级联电路的所述第一半LED并联连接而第二电容器(C14)与至少所述最高的LED级联电路的所述第二半LED并联连接。

13.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

每个LED单元(LE3，LE2)此外包括第三二极管(D31，D21)，所述第三二极管耦合到所述第五节点(N5)和相应的所述第一电子开关(Q31，Q21)的控制电极之间。

14.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述直流电压源(14)包括充电泵，所述充电泵的输入端与所述最低的LED单元(LE3)的所述第二节点(N32)耦合并且其输出端与所有LED单元(LE3，LE2)的所述第五节点(N5)耦合。

15.根据权利要求14所述的电路装置，

其特征在于，

所述充电泵包括半波整流器(D3)和电压限制装置(D2)的串联电路。

16.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述直流电压源(14)包括：欧姆电阻(R4)和第四二极管(D3)的串联电路以及第三电容器(C2)和齐纳二极管(D2)的并联电路，所述串联电路耦合到所述最低的LED单元(LE3)的所述第二节点和所有LED单元(LE3，LE2)的所述第五节点(N5)之间，所述并联电路耦合到所述第二输入端子(704)和所有LED单元(LE3，LE2)的所述第五节点(N5)之间。

17.根据权利要求16所述的电路装置，

其特征在于，

与所述第四二极管(D3)串联连接的电阻构成为固定的欧姆电阻(R4)。

18.根据权利要求16所述的电路装置，

其特征在于，

为了实现所述充电泵的调节装置，与所述第四二极管(D3)串联连接的所述电阻构成为可变电阻。

19.根据权利要求18所述的电路装置，

其特征在于，

所述充电泵的所述调节装置设计用于将所述第五节点(N5)上的电压调节到能预设的值上。

20.根据权利要求18或19所述的电路装置，

其特征在于，

所述充电泵的所述调节装置构成为逆变的电压调节器。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

所述充电泵的所述调节装置包括第三电子开关(Q4)和第四电子开关(Q5)，所述第三电子开关和第四电子开关分别具有控制电极、工作电极和参考电极，其中所述第三电子开关(Q4)的控制电极与所述齐纳二极管(D2)的阳极耦合，所述第三电子开关(Q4)的参考电极与所述第二输入端子(704)耦合并且所述第三电子开关(Q4)的工作电极与所述第四电子开关(Q5)的控制电极耦合，其中所述第四电子开关(Q4)的控制电极此外经由欧姆电阻(R10)与其工作电极耦合，所述工作电极就其而言与所述第四二极管(D3)的阴极耦合，其中所述第四电子开关(Q5)的参考电极与所有LED单元(LE3，LE2)的所述第五节点(N5)耦合。

22.根据权利要求21所述的电路装置，

其特征在于，

电容器(C1)耦合到一方面为所述第三电子开关(Q4)和所述第四电子开关(Q5)的控制电极与另一方面所述第二输入端子(704)之间。

23.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，

其特征在于，

此外设有用于调节经过所述线性调节器(12)的电流的调节装置(16)，其中所述调节装置(16)的输入端与所述第五节点(N5)耦合并且所述调节装置(16)的输出端与所述线性调节器(12)的输入端耦合。

24.根据权利要求23所述的电路装置，

其特征在于，

所述调节装置(16)包括：

-第五电子开关(Q3)，所述第五电子开关具有控制电极、参考电极和工作电极；和

-分压器(R1，R2，R3，D5，D6)，所述分压器具有至少一个欧姆电阻(R7，R9)和NTC电阻(NTC)，其中所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)耦合到所述第五节点(N5)和所述第二输入端子(704)之间；

其中所述分压器(R1，R2，R3，D5，D6)的抽头与所述第五电子开关(Q3)的控制电极耦合，其中所述第五电子开关(Q3)的参考电极与所述第二输入端子(704)耦合，其中所述第五电子开关(Q3)的工作电极与所述线性调节器(12)的输入端耦合。