DE102009004330A1

DE102009004330A1 - Schaltungen zum Dimmen von Leuchtdioden

Info

Publication number: DE102009004330A1
Application number: DE102009004330A
Authority: DE
Inventors: Peter Marx
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2010-07-08
Also published as: DE102008039409A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ergänzend zu der Patent-Anmeldung AZ 102008039409.2 modifizierte Schaltungen zum Dimmen von Leuchtdioden (LEDs). In den Schaltungen nach Fig. 3 und Fig. 4 in der Patent-Anmeldung AZ 102008039409.2 sind zwei Dioden zur Versorgung der Spannungsteiler R1 und P bzw. R1, R2 und Z enthalten, die jedoch entbehrlich sind, da die jeweiligen Spannungsteiler-Widerstände R1 direkt mit der mittels C3 in Fig. 3 und C1 in Fig. 4 geglätteten zweiweggleichgerichteten Netzspannung verbunden werden können. Die beiden vereinfachten Schaltungen sind in Fig. 1 und Fig. 2 der Zusatzanmeldung dargestellt. Moderne Hochleistungsleuchtdioden (Power-LEDs) werden vorteilhaft mit Konvertern (Constant Current LED DRIVER) - in Form eines Netzadapters - betrieben, die aus der Netzwechselspannung einen konstanten Gleichstrom generieren, z. B. 350 mA oder auch 700 mA bzw. 1,5 A, mit dem eine Reihenschaltung mit mehreren Power-LEDs (LED-Kette) versorgt werden kann. Um einen Dimmbetrieb zu realisierendet. Funktion: Der positive Ausgang des Konstanstromkonverters treibt seinen Strom Iin eine Reihenschaltung, bestehend aus einer LED-Kette und einem Transistor. Der Transistor - vorzugsweise ein selbstsperrender N-Kanal-MOSFET - wird an seinem Gate-Eingang durch das PWM-Signal eines Pulsweiten-Modulators (PWM) angesteuert, dessen Pulsweite (Pulsbreite) variabel ist und damit das Dimmen des Lichtstroms der LED-Kette von 0-100% ...

Description

Die Erfindung betrifft ergänzend zu der Patent-Anmeldung AZ 10 2008 039 409.2 modifizierte Schaltungen zum Dimmen von Leuchtdioden (LEDs).
In den Schaltungen nach 3 und 4 in der Patent-Anmeldung AZ 10 2008 039 409.2 werden die Spannungsteiler R1 und P bzw. R1, R2 und Z, zur Ansteuerung der Stellglieder S (Transistoren), über die mit der Netzspannung verbundenen Dioden D mit Gleichstrom versorgt.
Diese beiden Dioden sind entbehrlich, da die jeweiligen Spannungsteiler-Widerstände R1 direkt mit der mittels C3 in 3 und C1 in 4 geglätteten zweiweggleichgerichteten Netzspannung verbunden werden können. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft einen Einsparung von zwei Bauelementen (2 Dioden). Die beiden vereinfachten Schaltungen sind in 1 und 2 dargestellt.
Moderne Hochleistungsleuchtdioden (Power-LEDs) werden vorteilhaft mit Konvertern (Constant Current LED DRIVER) – in Form eines Netzadapters – betrieben, die aus der Netzwechselspannung einen konstanten Gleichstrom generieren, z. B. 350 mA oder auch 700 mA bzw. 1,5 A, mit dem eine Reihenschaltung mit mehreren Power-LEDs (LED-Kette) versorgt werden kann.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der mit der Netzsteckdose verbundene Netzadapter auf seiner Ausgangsseite Kleinspannung liefert, die über eine Verbindungsleitung die in einer separaten Leuchte befindlichen LEDs und den elektronischen Dimmer versorgt, d. h. die Leuchtenisolation muss nur den Bestimmungen für Kleinspannung genügen mit entsprechend niedrigerem Aufwand für die elektrische Sicherheit.
Um den Dimmbetrieb zu realisieren, wird die in 3 dargestellte Schaltung verwendet.
Funktion: Der positive Ausgang des Konstantstromkonverters treibt seinen Strom I_LED in eine Reihenschaltung, bestehend aus einer LED-Kette und einem Transistor. Dieser Transistor – vorzugsweise ein selbst sperrender N-Kanal-MOSFET – wird an seinem Gate-Eingang durch das PWM-Signal eines Pulsweiten-Modulators (PWM) angesteuert, dessen Pulsweite (Pulsbreite) variabel ist und damit das Dimmen des Lichtstroms der LED-Kette von 0–100% ermöglicht. Mit dem Abgriff des Potentiometer P wird die Pulsbreite und damit der gewünschte Dimmwert eingestellt. Wenn anstelle von P ein Digitalpotentiometer eingefügt wird, kann die Dimmung per Fernsteuerung realisiert werden. Der Pulsweiten-Modulator wird über den Vorwiderstand R aus dem Konverter versorgt.
Die Zener-Diode Z – oder auch ein Spannungsregler – stabilisiert die Versorgungsspannung des PWM.
Um Funkstörungen zu minimieren, kann in die Gate-Leitung ein Ferritring und/oder ein R-C-Tiefpass eingefügt werden. Ein Softstart der LEDs kann mit einem Ladekondensator an einem speziellen Eingang des PWM-Bausteins oder per Software bei Verwendung eines Mikrokontrollers erreicht werden.
Um flimmerfreies Licht zu gewährleisten, sollte die Frequenz des PWM-Bausteins – dieser kann ein IC oder auch ein Mikrokontroller mit PWM-Software sein – etwa im Bereich zwischen 100 bis 500 Hz liegen. Bei Verwendung eines Mikrokontrollers kann ebenfalls eine Fernsteuerung über die serielle oder parallele Schnittstelle erfolgen.
In 4 ist eine sehr einfache Dimmschaltung dargestellt. Der Konverter (Constant Current LED DRIVER) speist hier die Reihenschaltung, bestehend aus der LED-Kette, einem selbst leitenden Feldeffekttransistor und einem Potentiometer wobei der LED-Strom durch Variation des Potentiometerwiderstands verändert werden kann.

Claims

Dimmschaltung für Leuchtdioden gemäß 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand R1 und dem Potentiometer P direkt mit der mittels R3 und C3 geglätteten gleichgerichteten Netzspannung versorgt wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden gemäß 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R1, R2 und der Zenerdiode Z direkt mit der mittels C1 geglätteten gleichgerichteten Netzspannung versorgt wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden gemäß 3, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Ausgang des Konstantstromkonverters seinen Strom I_LED in eine Reihenschaltung, bestehend aus einer LED-Kette und einem Transistor T treibt.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Transistor T – vorzugsweise ein selbst sperrender N-Kanal-MOSFET – an seinem Gate-Eingang durch ein PWM-Signal eines Pulsweiten-Modulators (PWM) angesteuert wird, dessen Pulsweite (Pulsbreite) variabel ist und damit das Dimmen des Lichtstroms der LED-Kette von 0–100% ermöglicht.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Abgriff des Potentiometers P die Pulsbreite und damit der gewünschte Dimmwert eingestellt wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von P ein Digitalpotentiometer eingefügt wird, wodurch die Dimmung per Fernsteuerung realisiert wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsweiten-Modulator über den Vorwiderstand R aus dem Konverter versorgt wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspanng des PWM-Bauelements durch die Zenerdiode Z oder einen Spannungsregler-Baustein stabilisiert wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ferritring und/oder ein R-C-Tiefpass in die Gate-Leitung des Transistors T eingefügt ist.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsfrequenz des PWM-ICs bzw. des Mikrokontrollers zur Ansteuerung des Transistors T größer als 50 Hz ist.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller eine serielle und/oder parallele Schnittstelle zur Fernsteuerung aufweist.
Dimmschaltung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Softstart der LEDs mit einem Ladekondensator an einem speziellen Eingang des PWM-Bausteins oder per Software bei Verwendung eines Mikrokontrollers erreicht wird.
Dimmschaltung für Leuchtdioden gemäß 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter (Constant Current LED DRIVER) eine Reihenschaltung, bestehend aus der LED-Kette, einem selbst leitenden Feldeffekttransistor und einem Potentiometer speist, wobei der Abgriff des Potentiometers mit dem Gate-Anschluss des Feldeffekttransistor verbunden ist.