DE102010010235B9

DE102010010235B9 - Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen

Info

Publication number: DE102010010235B9
Application number: DE102010010235A
Authority: DE
Inventors: Stephan Gruber; René Franzky; Winfried Beyer
Original assignee: Exscitron GmbH
Current assignee: Exscitron GmbH
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: WO2011047818A1; EP2384606A1; WO2011047817A9; US20120242267A1; EP2384606B1; US9888553B2; CN102668719A; DE102010048951A1; WO2011047817A1; CN102668719B; DE102010010235A1; DE102010010235B4; EP2384607A1

Abstract

Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen, die jeweils eine oder eine Mehrzahl von LEDs in Reihenschaltung aufweisen und an jeweiligen Steuerknoten (CH1, CH2) mit einem konstanten Steuerstrom (I1 I2) beaufschlagt werden, wobei eine primärseitig mit einem geregelten und/oder Konstantstrom einer vorbestimmten Frequenz beaufschlagte Transformatoreneinheit (10) mindestens eine erste (12) und eine zweite (14) sekundärseitige Wicklung aufweist, die einen gemeinsamen Abgriff (13) für beide Wicklungen aufweist, der ersten Wicklung ein erster einen ersten Steuerknoten (CH1) für einen ersten LED-Strang ausbildenden Schaltungszweig (16) und der zweiten Wicklung ein zweiter einen zweiten Steuerknoten (CH2) für einen zweiten LED-Strang ausbildenden Schaltungszweig (18) zugeordnet ist, der erste und der zweite Schaltungszweig jeweils ein zueinander gegensinnig gewickeltes und magnetisch zusammenwirkendes Drosselpaar (20, 22) aufweisen, wobei eine erste Drossel (24; 28) des Drosselpaares über Gleichrichtmittel (32; 34) mit dem ersten Steuerknoten (CH1) verbunden ist und eine zweite Drossel (26; 30) desselben Drosselpaares...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen.
Insbesondere zum Zweck der Herstellung von lichtstarken Leuchten werden (Leistungs-)LEDs in Strangform als Reihenschaltung zusammengesetzt, um dann (auf einem geeigneten Träger gehalten) die kumulierte Lichtstärke abgeben zu können. Die 2 beschreibt eine derartige Anordnung, bei welcher ein erster Steuerknoten CH1 und ein zweiter Steuerknoten CH2 jeweils den Beschaltungspunkt für eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von LEDs (hier jeweils 10 pro Strang) darstellen.
Die Notwendigkeit zum Erreichen einer gleichmäßigen Lichtleistung jeder LED führt dazu, dass diese in der beschriebenen Weise als Reihenschaltung angeordnet werden; ein typischer Spannungsabfall von ca. 3,2 V bei einer weißen LED führt dann dazu, dass pro Strang in der in 2 gezeigten Anordnung jeweils Spannungen von ca. 32 V anliegen. Vor dem Ziel, Sicherheitsgrenzen für Kleinspannungen nicht zu überschreiten, führt dies dazu, dass mehrere Stränge, etwa in der 2 gezeigten Art mit zwei Strängen, parallel geschaltet werden, wenn Größenordnungen von 15 bis 20 LEDs überschritten werden.
Allerdings führen Bauteiletoleranzen und andere fertigungsbedingte Abweichungen dazu, dass ohne gesonderte Maßnahmen Parallelschaltungen mehrerer Stränge Spannungsdifferenzen ausbilden, mit der Folge einer ungleichmäßigen Stromaufteilung auf die einzelnen Stränge. Dies führt in unerwünschter Weise zu ungleichmäßiger Helligkeit der jeweiligen LEDs sowie Nachteilen für die Lebensdauer der Leuchtmittel.
Entsprechend ist es aus dem Stand der Technik zum Erreichen einer gleichmäßigen Lichtausbeute parallel geschalteter Stränge mit jeweils mehreren LED-Leuchtmitteln üblich, jedem Strang eine Stromregelung vorzuschalten, welche den im Strang fließenden Strom (I1 in Strang 1, I2 in Strang 2 in 2) auf einen gemeinsamen Wert einstellt bzw. regelt.
Dies ist jedoch aufwändig, da für jeden Strang eine eigene Stromregeleinheit notwendig ist, so dass insbesondere im Bereich der Großserientechnik bzw. der Consumer-Anwendungen der Bedarf nach einer vereinfachten Stromregelung für eine Mehrzahl paralleler Stränge von als Reihenschaltung vorgesehener LED-Leuchtmittel besteht.
Aus der US 2009/0195169 A1 ist es ferner bekannt, zur Stromaufteilung stromkompensierte Drosseln zu verwenden. So zeigt etwa diese Druckschrift eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen, die jeweils eine oder eine Mehrzahl von LEDs in Reihenschaltung aufweisen und an einem jeweiligen Steuerknoten mit einem konstanten Steuerstrom beaufschlagt werden. Sekundärseitig einer Transformatoreneinheit sind zwei Wicklungen offenbart, wobei der ersten Wicklung ein erster einen ersten Steuerknoten für einen ersten LED-Strang ausbildender Schaltungszweig und der zweiten Wicklung ein zweiter einen zweiten Steuerknoten für einen zweiten LED-Strang ausbildender Schaltungszweig zugeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung gewährleistet während einer Totzeit eine Entmagnetisierung des Transformatorskerns, wobei typischerweise jedoch eine hier anzunehmende Totzeit zu kurz für eine vollständige Entmagnetisierung ist.
Ferner ist aus der US 2006/0 255 753 A1 eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen bekannt, bei welcher die Transformatoreneinheit eine sekundärseitige Wicklung ohne Abgriff aufweist, wobei auch hier die Entmagnetisierung des Kerns nicht ohne weiteres sichergestellt ist.
Zum weiteren Stand der Technik wird noch auf die EP 1 788 850 B1 verwiesen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine bekannte Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen zu vereinfachen, insbesondere den konstruktiven bzw. Hardware-Aufwand zu vermindern, dabei gleichzeitig eine Schaltung bereitzustellen, welche in energieeffizienter Weise eine Beaufschlagung der Mehrzahl der LED-Leuchtmittelstränge mit minimierter Verlustleistung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass sekundärseitig eines Haupttrafos (Transformatoreneinheit bzw. Vorschaltgerät) der primärseitig anliegende geregelte bzw. konstant gehaltene Gesamtstrom auf zwei individuelle Einzelströme aufgeteilt wird, bevorzugt ist, durch geeignete gleiche Ausgestaltung der Wicklungszahlen (Windungszahlen) der sekundärseitigen Wicklungen die Aufteilung in gleiche sekundärseitige Einzelströme vorzunehmen, wobei durch Anpassung des Übersetzungsverhältnisses auch eine abweichende Einstellung erfolgen kann.
Erfindungsgemäß ist nunmehr in jedem der sekundärseitigen Schaltungszweige ein Drosselpaar in der Art eines Stromtrafos vorgesehen, welches aus gegensinnig gewickelten, miteinander magnetisch zusammenwirkenden Drosseln besteht (welche z. B. auf einem gemeinsamen Drosselkern vorgesehen sind). Diesen Drosselspulen sind dann in Richtung auf den ersten bzw. zweiten Steuerknoten für die LED-Stränge (2) Gleichrichtmittel, z. B. eine Diode zur Halbwellengleichrichtung, nachgeschaltet, wobei eine erste Drossel des Drosselpaares auf diese Weise mit dem ersten Steuerknoten und die (gegensinnig gewickelte) zweite Drosselspule des Paares über die Gleichrichtmittel mit dem zweiten Steuerknoten verbunden ist. Entsprechend für den zweiten Schaltungszweig ist die erste Drossel mit dem ersten Steuerknoten, die zweite Drossel mit dem zweiten Steuerknoten, jeweils gleichgerichtet, verbunden, wobei die Drosseln so beschaltet sind, dass mit einem Steuerknoten verbundene Drosseln (also jeweils eines der beiden Paare) auch zueinander gegensinnig gewickelt sind.
Da zudem auch die Drosselpaare miteinander magnetisch gekoppelt sind, etwa auch (sämtlichst) auf dem gemeinsamen Drosselkern vorgesehen sind, wird in vorteilhafter Weise durch eine solche Vorrichtung erreicht, dass jedes Drosselpaar, in der Art eines Stromwandlers, für die Halbwellen den Strom aufteilt (wobei im bevorzugten Fall gleicher Windungs- bzw. Wicklungszahlen dieses Verhältnis 1:1 beträgt, während bei unterschiedlichen Windungszahlen sich die Ströme umgekehrt proportional zum Übersetzungsverhältnis im Drosselpaar verhalten).
Vorteilhaft führt die gegenpolige Ausgestaltung (d. h. die gegensinnigen Wicklungen der Einzeldrosseln eines Drosselpaares auf einem gemeinsamen Kern) dazu, dass sich über den Signalverlauf die magnetischen Flüsse der Wicklungen aufheben. Im Hinblick auf die beabsichtigte Stromregelung für eine Mehrzahl von LED-Strängen, etwa zur Ansteuerung der Steuerknoten CH1 bzw. CH2 (2) und einer bauteile- bzw. toleranzbedingten Differenzspannung an diesen Strängen, führt dies vorteilhaft dazu, dass die von dem ersten bzw. zweiten Schaltungszweig in die Steuerknoten eingebrachten Ströme nach wie vor konstant bleiben, eine Differenzspannung zwischen CH1 und CH2 den Kern magnetisiert. Da jedoch bei einer folgenden Halbwelle eine entsprechend umgepolte Differenzspannung entsteht, findet für den Kern eine Ent- bzw. Ummagnetisierung statt.
Entsprechend ist zur Realisierung der Erfindung ein jeweiliges Drosselpaar mit einer zugehörigen absoluten Windungszahl pro Wicklung nach einer maximal auftretenden Differenzspannung zwischen den Strängen bzw. einer gewünschten maximalen Aussteuerung des Kerns (unter Berücksichtigung dessen Geometrie) auszulegen und auszugestalten.
In der erfindungsgemäßen Weiterbildung ermöglicht dies gar, dass ein Steuerknoten (bzw. ein zugehöriger LED-Strang) durch Schalten eines Masseschlusses kurzgeschlossen werden kann (der Strom erhöht sich dadurch nur um seinen hochfrequenten Anteil, der sonst von einem zugeordneten Siebkondensator kurzgeschlossen würde. Da jedoch in einem solchen Fall die vom Haupttrafo gelieferte Spannung nur halb so groß ist, wird, bezogen auf den Ausgangsstrom, dann auch nur die halbe Leistung verbraucht).
Diese erfindungsgemäße Maßnahme, dass trotz Kurzschluss an einem Steuerknoten der Strom sich nicht signifikant vergrößert, lässt sich weiterbildungsgemäß zur Realisierung einer Dimmung bzw. Lichtstärkensteuerung eines jeweiligen Strangs (bzw. für alle Stränge) vorsehen: Indem nämlich, etwa durch ein geeignet moduliert bzw. (steuerbar) getaktet angesteuertes Schaltelement die Kurzschlusssituation periodisch und vorbestimmt herbeigeführt wird, lässt sich auf diese Weise für einen oder für mehrere betreffende Stränge durch das gesteuerte Kurzschließen eine Helligkeitsregelung mit geringem Aufwand vornehmen.
Zusätzlich vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Prinzip nicht auf das Vorsehen eines Drosselpaares für jeden Schaltungszweig bzw. für jeden Steuerknoten beschränkt; vielmehr lässt sich weiterbildungsgemäß und in der Art einer Kaskade das Ausgangssignal eines Drosselpaares verwenden, um wiederum geeignet zwei weitere Drosselpaare anzusteuern, so dass sich auf diese Weise die Anzahl der anzusteuernden Steuerknoten (und mithin daran vorgesehene LED-Stränge) entsprechend erhöhen. Dies führt dazu, dass sich mit n – 1 Teilertransformatoren (wobei ein derartiger Teilertransformator zwei Drosselpaare auf einem gemeinsamen Kern vorsieht) n LED-Stränge mit jeweils konstantem (bzw. ideal vergleichmäßigtem) Steuerstrom beaufschlagen lassen.
Eine besonders günstige Variante der Erfindung, für welche unabhängig Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass sekundärseitig des Haupttransformators lediglich eine Wicklung vorhanden ist. Auch hier führt das Vorsehen eines (miteinander magnetisch gekoppelten) Drosselpaares in der beschriebenen Weise zu dem gewünschten Erfolg, allerdings ist bei einer derartigen vereinfachten (und unsymmetrischen) Topologie sicherzustellen, dass die durch Spannungsdifferenzen entstehende Magnetisierung des Kerns geeignet entmagnetisiert wird. Im Rahmen dieses Erfindungsaspekts ist daher vorteilhaft eine Entmagnetisierungseinheit mit Hilfswicklung vorgesehen, welche, weiter bevorzugt mit Hilfe eines (Brücken-)Gleichrichters, oder diese Hilfswicklung mit Mittenanzapfung und einer Zweiweggleichrichtung, zu einem Entmagnetisierungspotential, die Entmagnetisierung des Kerns bewirkt, welche im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel durch die abwechselnden Halbwellen bei Gegentaktkonfiguration bzw. Mittenanzapfung der Sekundärwicklung bewirkt wurde.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
1: ein schematisches Schaltbild der Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2: ein schematisches Schaltbild zum Verdeutlichen zweier parallel zueinander vorgesehener LED-Stränge;
3: eine Modifikation des Ausführungsbeispiels der 1 durch eine einem der beiden Steuerknoten zugeordnete Kurzschluss- bzw. Dimmeinheit;
4: eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der 1 in ein kaskadiertes, zweistufiges System aus Drosselpaaren zum Ansteuern von vier LED-Strängen und
5: eine Variante der Erfindung mit lediglich einer sekundärseitigen Wicklung des Haupttransformators, wobei das dem ersten bzw. zweiten Steuerknoten zugeordnete Drosselpaar zusätzlich mit einer Hilfswicklung zur Entmagnetisierung zusammenwirkt.
Die 1 verdeutlicht die wesentlichen Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Sekundärseitig eines Haupttrafos 10 ist ein Paar von Sekundärwicklungen 12, 14 gebildet, die über eine Mittelanzapfung 13 miteinander verbunden sind und Schaltungszweige 16 bzw. 18 ausbilden. Im oberen Schaltungszweig 16 ist ein Drosselpaar 20, bestehend aus einem Paar von gegensinnig zueinander gewickelten, auf einem gemeinsamen Kern vorgesehenen Drosseln 24, 26 vorgesehen (die Punkte im Schaltbild zeigen in ansonsten bekannter Weise den Wicklungssinn). Entsprechend ist für den zweiten Schaltungszweig 18 ein Drosselpaar 22, bestehend aus den zueinander gegensinnig gewickelten Einzeldrosseln 28, 30, vorgesehen; im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei im Hinblick auf die Wicklungszahl identischen Sekundärwicklungen 12, 14 sowie gleicher Wicklungszahl der Drosseln 24 bis 30 liegt insoweit eine symmetrische Anordnung vor. Sämtliche der Einzeldrosseln 24, 26, 28, 30 sind mittels eines gemeinsamen Drosselkerns gebildet und wirken insoweit magnetisch zusammen.
Wie die Darstellung der 1 weiter verdeutlicht, ist ein Ausgang (Pol) der Drossel 24 über eine Gleichrichterdiode 32 mit dem ersten Steuerknoten CH1 (2) verbunden, wobei dieser Steuerknoten über einen Siebkondensator 40 auf Masse (GND) liegt. Die zweite Drossel 26 des ersten Drosselpaares 20 ist über eine zugeordnete Gleichrichterdiode 36 zum Steuerknoten CH2 geführt; auch dieser liegt über einen Siebkondensator 42 hochfrequenzmäßig auf Masse.
Analog und symmetrisch zum ersten Drosselpaar 20 sind die Einzeldrosseln 28, 30 des zweiten Drosselpaares 22 über Gleichrichterdioden (Gleichrichtmittel) 34, 38 zu den Steuerknoten CH1 bzw. CH2 geführt. Dabei zeigt sich aus der Darstellung der 1, dass die zu einem Steuerknoten geführten Einzeldrosseln (etwa 24, 28 für CH1) auch zueinander gegensinnig gewickelt sind (gleichermaßen die Einzeldrosseln 26, 30 im Hinblick auf CH2).
Im Betrieb wird die gezeigte Vorrichtung primärseitig mit einem geregelten bzw. konstanten Primärstrom versorgt (in der Art eines üblichen Vorschaltgeräts), wobei dieser Primärstrom dann abwechselnd, je nachdem welche Halbwelle vorliegt, in den Sekundärwicklungen 12, 14, bzw. in den gebildeten Zweigen 16, 18 fließt. Die jeweiligen Drosselpaare 20 bzw. 22 wirken dann in der Art eines Stromtrafos dergestalt, dass sich der Strom im Zweig 16 auf die Drossel 24, 26 aufteilt (bei angenommenem Wicklungsverhältnis 1:1). Durch die gegenseitige Polung heben sich die magnetischen Flüsse der Wicklungen auf. Entsprechendes gilt für das Drosselpaar 22 im Zweig 18. Vorteilhaft ergibt sich, dass eine Differenzspannung von CH1 zu CH2 (jeweils bezogen auf Masse) zwar eine Magnetisierung des Kerns bewirkt, diese jedoch bei einer folgenden, umgepolten Halbwelle wieder kompensiert bzw. aufgehoben wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel einer Frequenz des eingeprägten Stroms im Bereich zwischen ca. 100 und 200 kHz (denkbar ist ein Bereich zwischen 30 und 500 kHz) und einer maximalen Spannung an CH1 bzw. CH2 im Bereich zwischen ca. 40 und 50 V (entsprechend üblicherweise 10 bis 15 LED pro Strang) weisen die Drosseln 24 bis 30 typische Wicklungszahlen von einigen wenigen bis zu hunderten auf; die Siebkapazitäten 40 bzw. 42 liegen im Bereich von 1 μF bis 10 mF.
In Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der 1 ist es möglich, Wicklungszahlen (Windungszahlen) der Drosseln zu modifizieren, wobei die Wicklungszahlen für die jeweiligen Halbwellen zu einem Steuerknoten gleich sein müssen, d. h. Wicklungszahl der Drossel 24 = Wicklungszahl der Drossel 28 und Wicklungszahl der Drossel 26 = Wicklungszahl der Drossel 30. Das Verhältnis dieser Wicklungszahlen zueinander legt dann das Verhältnis fest, in welchem sich die Ströme in die Steuerknoten verhalten, d. h. Wicklungsverhältnis Drossel 24:Wicklungsverhältnis Drossel 26 = I2 (in CH2):I1 (in CH1).
Die 3 verdeutlicht eine bevorzugte und vorteilhafte Modifikation des Ausführungsbeispiels der 1. Bei ansonsten gleichen Komponenten ist den Drosseln 26 bzw. 28 für den Knoten CH2 eine Kurzschlusseinheit nachgeschaltet, bestehend im Wesentlichen aus einem FET 50 als an seinem Gate 52 angesteuertem Schaltelement, wobei Entkoppeldioden 54, 56 den Drosselausgängen zugeordnet sind.
Eine z. B. getaktete bzw. periodische und/oder modulierte Ansteuerung des Gate-Anschlusses 52 ermöglicht dann das Dimmen des an CH2 angeschlossenen LED-Strangs dadurch, dass entsprechend der Einschaltzeit des FET 50 ein Kurzschluss nach Masse erfolgt und dieser nach Masse abgeleitete Teil des Stromes nicht mehr für den CH2 zur Verfügung steht.
Auch ermöglicht der Transistor 50 eine Spannungsregelung, etwa dadurch, dass der Transistor 50 durch sein Schaltverhalten gezielt das Lade- bzw. Entladeverhalten des Kondensators 42 (etwa zwischen zwei Stellwerten) beeinflusst.
Ändert man zudem die Modulation bzw. ein Tastverhältnis Ein:Aus am Schalteingang 52 des Transistors 50, lässt sich der Strangstrom (hier I2 zu CH2) zwischen 0 und 100% vorgegebenem Nennwert geeignet einstellen. Der Strom im anderen Strang (CH1) bleibt bei dieser Konfiguration unverändert, solange der vom Haupttrafo 10 gelieferte Strom konstant bleibt.
Wird in Variation des Prinzips der 3, der Siebkondensator auf die (nicht gezeigte) Primärseite des Haupttransformators verlegt, ist sekundärseitig eine schaltungstechnische Vereinfachung möglich, nämlich das Entfernen der Kondensatoren, wobei dann der Kurzschlussschalter (Transistor 50) auch ohne die gezeigten Entkoppeldioden (54, 56) direkt mit dem Ausgang verbunden werden kann.
Die 4 verdeutlicht eine weitere Modifikation in Form einer Kaskade.
Hier sind zusätzliche Drosselpaare 60, 62, 64, 66 vorgesehen, wobei (in kaskadierter Fortsetzung des Ausführungsbeispiels der 1) die Drosselpaare 20, 22 auf einem gemeinsamen Kern sitzen, ebenso wie die Drosselpaare 60, 62 einen gemeinsamen Kern aufweisen und die Drosselpaare 64, 66 einen gemeinsamen Kern aufweisen. Wiederum sind die Einzeldrosseln der Drosselpaare 60 bis 66 gegensinnig gewickelt, und im Ausführungsbeispiel der 4 ist jedem der Stränge (damit Steuerknoten CH1 bis CH4) eine eigene Kurzschlussschaltung gemäß 3 zugeordnet, sodass größtmögliche Flexibilität bei Beschaltung bzw. Modulation der Gate-Anschlüsse besteht.
Begreift man die Drosselpaare 20, 22 sowie 60, 62 und 64, 66 jeweils als Teilertrafo, lässt sich so mit einer Gesamtanzahl von drei Teilertrafos eine Stromregelung für insgesamt vier Stränge bzw. Steuerknoten realisieren, in der Verallgemeinerung eine Realisierung von n Strängen durch n – 1 Teilertrafos.
Das gezeigte Prinzip ist mit beliebigen Gegentakt-Hauptwandlerschaltungen möglich, eingeschlossen Halbbrücke, Vollbrücke, Resonanzwandler, M-Schaltung usw.
Werden etwa, exemplarisch für einen Ausgang, die jeweils zugehörigen Dioden umgepolt, liegt am entsprechenden Steuerknoten eine negative Ausgangsspannung bzw. es fließt ein negativer Ausgangsstrom. Im Betrag entspricht dieser Strom dem positiven Strom und lässt sich, wie oben beschrieben, durch das Vorgeben entsprechender Übersetzungsverhältnisse einstellen. Sind etwa für den Steuerknoten CH4 (4) die Dioden umgepolt, ist entsprechend CH4 im Hinblick auf Strom und Spannung negativ. Entsprechend wäre die Polarität der Entkoppeldioden für den Schalttransistor (50) in diesem Zweig umzukehren, wobei dieser Kurzschlussschalter dann als P-Kanal-Transistor zu realisieren wäre.
Fließt hier beispielsweise während der positiven Halbwelle ein Strom durch die obere Wicklung (64), dann fließt auch der gleiche Strom durch die untere Wicklung des Paares (66), nur in umgekehrter Richtung. Da diese beiden Wicklungen den gleichen Wicklungssinn aufweisen, die Ströme jetzt aber zueinander entgegengesetzt sind, gilt das oben beschriebene Prinzip. In der vorangehenden Teilerstufe (Wicklungen 20 bzw. 22) addieren sich die magnetischen Flüsse in den Wicklungen 20 (untere Wicklung) und 22 (untere Wicklung), Wickelsinn und Ströme entgegengesetzt und schaffen erfindungsgemäß vorteilhaft den Ausgleich/Balance mit dem Strom in der Wicklung 20 (oben).
Es folgt, dass auch in diesem Fall eines umgepolten Ausgangs die absolute Stromaufteilung in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise erhalten bleibt.
Die 5 verdeutlicht eine weitere Modifikation des Grundprinzips der 1; in weiterer Vereinfachung erfolgt jedoch eine Abkehr vom Gegentaktprinzip der 1 (bei welcher vorteilhaft beide Halbwellen des Haupttrafosignals genutzt und insbesondere auch zur Entmagnetisierung verwendet werden konnten). Im weiter vereinfachten Ausführungsbeispiel der 5 weist die Sekundärseite lediglich eine Wicklung 80 auf, welcher ein Drosselpaar (gegensinnig gewickelt) 82, 84 auf einem gemeinsamen Kern nachgeschaltet ist und wiederum über Gleichrichterdioden 32, 34 an die Steuerknoten CH1, CH2 geführt ist. Wiederum sorgen Siebkondensatoren 40, 42 für einen hochfrequenzmäßigen Masseschluss.
Da jedoch durch die Eintakt-Realisierung der 5 und potentiell ungleichmäßige Spannungen an CH1 bzw. CH2 eine Magnetisierung des Drosselkerns erfolgt (welche nicht, wie bei der vorbeschriebenen Gegentaktschaltung, in der entgegengesetzt gepolten Halbwelle entmagnetisiert werden würde), ist in Form einer Hilfswicklung 86, verbunden mit einem Brückengleichrichter 88 und einem Siebkondensator 90 zu einem Hilfspotential U_hilf eine Entmagnetisierung realisiert.
Die Entmagnetisierungswicklung 86 kann (bei entsprechender Isolierung) auch auf die Primärseite zurückspeisen.
Das gezeigte Prinzip der 5 funktioniert sowohl bei Eintakt-Fluss- als auch bei Sperrwandlern. Lediglich bei allen Arten von Flusswandlern (auch Gegentakt) sitzt zwischen dem Gleichrichter und dem Siebkondensator noch eine Drossel mit Entmagnetisierungsdiode. Auch ist die Ausführungsform der 5 mittels der Regelung bzw. Dimmung der 3 weiterbildbar.

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen, die jeweils eine oder eine Mehrzahl von LEDs in Reihenschaltung aufweisen und an jeweiligen Steuerknoten (CH1, CH2) mit einem konstanten Steuerstrom (I1 I2) beaufschlagt werden, wobei eine primärseitig mit einem geregelten und/oder Konstantstrom einer vorbestimmten Frequenz beaufschlagte Transformatoreneinheit (10) mindestens eine erste (12) und eine zweite (14) sekundärseitige Wicklung aufweist, die einen gemeinsamen Abgriff (13) für beide Wicklungen aufweist, der ersten Wicklung ein erster einen ersten Steuerknoten (CH1) für einen ersten LED-Strang ausbildenden Schaltungszweig (16) und der zweiten Wicklung ein zweiter einen zweiten Steuerknoten (CH2) für einen zweiten LED-Strang ausbildenden Schaltungszweig (18) zugeordnet ist, der erste und der zweite Schaltungszweig jeweils ein zueinander gegensinnig gewickeltes und magnetisch zusammenwirkendes Drosselpaar (20, 22) aufweisen, wobei eine erste Drossel (24; 28) des Drosselpaares über Gleichrichtmittel (32; 34) mit dem ersten Steuerknoten (CH1) verbunden ist und eine zweite Drossel (26; 30) desselben Drosselpaares über Gleichrichtmittel (36; 38) mit dem zweiten Steuerknoten (CH2) verbunden ist, mit einem der Steuerknoten verbundene Drosseln (24, 28; 26, 30) zueinander gegensinnig gewickelt sind und die Drosselpaare (24, 26; 28, 30) magnetisch gekoppelt sind, insbesondere einen gemeinsamen Drosselkern aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreneinheit sekundärseitig zwei Wicklungen (12, 14) mit einer gemeinsamen Mittenanzapfung (13) als Abgriff zum Ausbilden des ersten und zweiten Schaltungszweigs für eine positive bzw. negative Halbwelle des sekundärseitig übertragenen Signals aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Steuerknoten zugeordneten Drosseln (24, 28; 26, 30) eine gleiche Windungszahl aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseln eines Drosselpaares (24, 26; 28, 30) eine gleiche Windungszahl aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der vorbestimmten Frequenz die Steuerknoten über Kapazitätsmittel (40, 42), insbesondere Siebkondensatoren, mit Massepotenzial (GND) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitätsmittel den Gleichrichtmitteln nachgeschaltet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Art einer Kaskade jeder Drossel eines Drosselpaares (20; 22) ein Drosselpaar (60; 62; 63; 66) mit einer ersten und einer zweiten Drossel nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Kurzschlussmittel (50, 52, 54, 56), die ausgangsseitig mit den mindestens einem der Schaltungsknoten (CH2) zugeordneten Drosseln (26, 30) so verbunden sind, dass als Reaktion auf eine erste Ansteuerung der Kurzschlussmittel der den Gleichrichtmitteln vorgelagerte Drosselausgang mit Massepotenzial verbunden wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel (52) zur getakteten und/oder modulierten, insbesondere PWM-modulierten, Ansteuerung der Kurzschlussmittel.
Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen, die jeweils eine oder eine Mehrzahl von LEDs in Reihenschaltung aufweisen und an jeweiligen Steuerknoten (CH1, CH2) mit einem konstanten Steuerstrom beaufschlagt werden, wobei eine primärseitig mit einem geregelten und/oder Konstantstrom einer vorbestimmten Frequenz beaufschlagte Transformatoreneinheit eine sekundärseitige Wicklung (80) ohne Abgriff aufweist, der Wicklung ein erster einen ersten Steuerknoten (CH1) für einen ersten LED-Strang ausbildender Schaltungszweig sowie ein zweiter einen zweiten Steuerknoten (CH2) für einen zweiten LED-Strang ausbildender Schaltungszweig zugeordnet ist, der erste und der zweite Schaltungszweig ein zueinander gegensinnig gewickeltes und magnetisch zusammenwirkendes Drosselpaar (82, 84) aufweisen, wobei eine erste Drossel (82) des Drosselpaares über Gleichrichtmittel (32) an dem ersten Steuerknoten anliegt und eine zweite Drossel (84) desselben Drosselpaares über Gleichrichtmittel (34) an dem zweiten Steuerknoten anliegt und dem Drosselpaar eine eine magnetisch mit dem Drosselpaar zusammenwirkende Hilfswicklung (86) aufweisende Entmagnetisierungseinheit zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfswicklung eine mit einem Entmagnetisierungspotenzial U_hilf) verbundene Gleichrichtereinheit (88), insbesondere Brückengleichrichtereinheit, aufweist.