DE102011050354B3

DE102011050354B3 - Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt

Info

Publication number: DE102011050354B3
Application number: DE102011050354A
Authority: DE
Inventors: Min-Che Hsieh; Yi-Ching Lee; Chi-Shun Liao
Original assignee: Chicony Power Technology Co Ltd
Current assignee: Chicony Power Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-05-14

Abstract

Eine Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale mittels einer Wechselspannungsleitung (10) übermittelt, findet Anwendung bei einer Wechselspannungsquelle (20), einer LED-Treibereinheit (40) und einer LED-Einheit (30). Die Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale mittels einer Wechselspannungsleitung (10) übermittelt, umfasst eine Eingangsspannungs-Detektionseinheit (102), eine Impulssignal-Einheit (104), eine AND-Gateeinheit (106), eine PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit (108), eine Drosselspuleneinheit (110), eine erste Schalteinheit (114), eine Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) und eine zweite Schalteinheit (122). Die Eingangsspannungs-Detektionseinheit (102) ist leitend mit der Wechselspannungsquelle (20), der Drosselspuleneinheit (110) und der Impulssignal-Einheit (104) verbunden. Die AND-Gateeinheit (106) ist leitend mit der Impulssignal-Einheit (104), der PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit (108) und der ersten Schalteinheit (114) verbunden. Die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) ist leitend mit der LED-Treibereinheit (40), der Drosselspuleneinheit (110), der ersten Schalteinheit (114) und der zweiten Schalteinheit (122) verbunden. Die zweite Schalteinheit (122) ist leitend mit der LED-Einheit (30) verbunden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Helligkeitssteuervorrichtung und betrifft insbesondere eine Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine Helligkeitssteuerung (Dimmen) ist eine sehr übliche Technologie. Wechselspannungsquellen und Helligkeitssteuersignale können bei den meisten Helligkeitssteuertechnologien nicht gleichzeitig über eine Wechselspannungsleitung übertragen werden. Zusätzliche Signalleitungen werden zur Übertragung von Helligkeitssteuersignalen benötigt. Dies führt zu einer Verschwendung beim Leitungslayout und wird die Kosten erhöhen.
DE 10 2009 034 801 A1 und US 2011/0001440 A1 offenbaren jeweils Helligkeitssteuergeräte mit Übertragung eines Dimm-Steuersignals über eine Stromleitung an eine an eine Wechselspannungsquelle über eine LED-Treibereinheit angeschlossene LED-Einheit.
WO 99/48340 offenbart das Übertragen eines Dimm-Steuersignals im Bereich des Spannungsnulldurchgangs der Wechselspannung.
US 7,391,168 B1 offenbart das Aufladen einer Drossel durch Schließen eines Transistorschalters im Bereich niedriger Wechselspannung zwecks Übertragung eines Dimm-Steuersignals.
US 4,788,527 offenbart ein mit einem Transistorschalter gesteuertes Laden-Entladen einer in Reihe zu einer Spannungsversorgung geschalteten Drossel zwecks Übertragung eines Steuersignals.
Aus dem Stand der Technik sind somit viele verschiedene Arten von Steuergeräten mit Übertragung eines Steuersignals über Stromleitungen bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Helligkeitssteuervorrichtung zum Dimmen einer an eine Wechselspannungsquelle über eine LED-Treibereinheit angeschlossenen LED-Einheit bereitzustellen, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt.
Diese Aufgabe wird durch eine Helligkeitssteuervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Ansprüche.
Um das vorgenannte Ziel der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend ausgeführt, zu erreichen, wird eine Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt, erfindungsgemäß bei einer Wechselspannungsquelle, einer LED-Treibereinheit und einer LED-Einheit eingesetzt. Die LED-Einheit (Leuchtdiodeneinheit) ist mit der LED-Treibereinheit verbunden.
Die Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt, umfasst eine Eingangsspannungs-Detektionseinheit, eine Impulssignal-Einheit, eine AND-Gate-Einheit, eine PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit, eine Drosselspuleneinheit, eine erste Schalteinheit, eine Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit und eine zweite Schalteinheit.
Die Eingangsspannungs-Detektionseinheit ist mit der Wechselspannungsquelle verbunden. Die Impulssignal-Einheit ist mit der Eingangsspannungs-Detektionseinheit verbunden. Die AND-Gate-Einheit ist mit der Impulssignal-Einheit verbunden. Die PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit ist mit der AND-Gate-Einheit verbunden. Die Drosselspuleneinheit ist mit der Wechselspannungsquelle und der Eingangsspannungs-Detektionseinheit verbunden. Die erste Schalteinheit ist mit der Drosselspuleneinheit und der AND-Gate-Einheit verbunden. Die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit ist mit der LED-Treibereinheit, der Drosselspuleneinheit und der ersten Schalteinheit verbunden. Die zweite Schalteinheit ist mit der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit und der LED-Einheit verbunden.
Ein Niederspannungssignal wird von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit an die Impulssignal-Einheit gesendet, wenn die Eingangsspannungs-Detektionseinheit feststellt, dass sich die Wechselspannungsquelle in einem Zustand niedriger Spannung befindet. Ein Impulssignal wird von der Impulssignal-Einheit an die AND-Gate-Einheit übertragen, wenn das Niederspannungssignal von der Impulssignal-Einheit empfangen wird. Ein PWM-Helligkeitssteuersignal wird von der PWM-Helligkeitssteuersignaleinheit an die AND-Gate-Einheit gesendet.
Die erste Schalteinheit wird durch die AND-Gate-Einheit gesteuert, nachdem das Impulssignal und das PWM-Helligkeitssteuersignal durch die AND-Gate-Einheit mittels einer AND-Gate-Logikoperation verknüpft wurden. Die Drosselspuleneinheit wird von der Wechselspannungsquelle aufgeladen, wenn die erste Schalteinheit eingeschaltet wird. Die Drosselspuleneinheit wird entladen, wenn die erste Schalteinheit geöffnet wird. Ein Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal wird durch die Ladung-Entladung der Drosselspuleneinheit und der Wechselspannungsquelle erzeugt. Die zweite Schalteinheit wird von der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit gesteuert, wobei das PWM-Helligkeitssteuersignal von der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit zurückgewonnen wird, um die Helligkeit der LED-Einheit zu steuern, nachdem das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal von der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit empfangen wurde.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Helligkeitssteuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt werden.
Kürze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einem Blockdiagramm die Helligkeitssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt.
2 zeigt ein Signaldiagramm der erfindungsgemäßen Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt.
3 zeigt ein Signaldiagramm der erfindungsgemäßen Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die 1 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt. Die erfindungsgemäße Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt, findet Anwendung bei einer Wechselspannungsquelle 20, einer LED-Treibereinheit 40 und einer LED-Einheit (Leuchtdiodeneinheit) 30. Die LED-Einheit 30 ist mit der LED-Treibereinheit 40 verbunden.
Die Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt, umfasst eine Sendeeinheit 116 und eine Empfänger-Treibereinheit 134. Die Sendeeinheit 116 umfasst eine Eingangsspannungs-Detektionseinheit 102, eine Impulssignal-Einheit 104, eine AND-Gate-Einheit 106, eine PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit 108, eine Induktionsspule 110, eine Diodeneinheit 112 und eine erste Schalteinheit 114. Die Empfänger-Treibereinheit 134 umfasst eine zweite Schalteinheit 122 und eine Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124. Die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 weist eine Hochpassschaltungs-Untereinheit 118 und eine Vergleichsschaltungs-Untereinheit 120 auf.
Die Eingangsspannungs-Detektionseinheit 102 ist mit der Wechselspannungsquelle 20 verbunden. Die Impulssignal-Einheit 104 ist mit der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 102 verbunden. Die AND-Gate-Einheit 106 ist mit der Impulssignal-Einheit 104 verbunden. Die Pulsbreitenmodulations-Helligkeitssteuersignal-Einheit bzw. PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit 108 ist mit der AND-Gate-Einheit 106 verbunden. Die Drosselspuleneinheit 110 ist mit der Wechselspannungsquelle 20 und der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 102 verbunden. Die erste Schalteinheit 114 ist mit der Drosselspuleneinheit 110 und der AND-Gate-Einheit 106 verbunden. Die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 ist mit der LED-Treibereinheit 40, der Drosselspuleneinheit 110 und der ersten Schalteinheit 114 verbunden.
Die zweite Schalteinheit 122 ist mit der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 und der LED-Einheit 30 verbunden. Die Diodeneinheit 112 ist mit der Drosselspuleneinheit 110 und der ersten Schalteinheit 114 verbunden. Die Hochpassschaltungs-Untereinheit 118 ist mit der LED-Treibereinheit 40, der Diodeneinheit 112 und der Drosselspuleneinheit 110 verbunden. Die Vergleichsschaltungs-Untereinheit 120 ist mit der Hochpassschaltungs-Untereinheit 118 und der zweiten Schalteinheit 122 verbunden.
Bei der AND-Gate-Einheit 106 könnte es sich um ein AND-Gate handeln. Die Drosselspuleneinheit 110 könnte eine Drosselspule sein. Die Diodeneinheit 112 könnte eine Diode sein. Die erste Schalteinheit 114 könnte ein Transistorschalter sein. Die zweite Schalteinheit 122 könnte ein Transistorschalter sein.
Ein Niederspannungssignal 126 wird von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 102 an die Impulssignal-Einheit 104 gesendet, wenn sich die Wechselspannungsquelle 20 in einem Zustand niedriger Spannung (beispielsweise 20 Volt) befindet, was von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 102 festgestellt wird. Ein Impulssignal 128 (beispielsweise 30 Mikrosekunden lang) wird von der Impulssignal-Einheit 104 an die AND-Gate-Einheit 106 gesendet, wenn das Niederspannungssignal 126 von der Impulssignal-Einheit 104 empfangen wird.
Ein PWM-Helligkeitssteuersignal 130 wird von der PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit 108 an die AND-Gate-Einheit 106 gesendet. Die erste Schalteinheit 114 wird durch die AND-Gate-Einheit 106 gesteuert, nachdem das Impulssignal 128 und das PWM-Helligkeitssteuersignal 130 durch die AND-Gate-Einheit 106 mittels einer AND-Gate-Logikoperation verknüpft wurden. Aus der relevanten Wahrheits- bzw. Logiktabelle folgt, dass die erste Schalteinheit 114 von der AND-Gate-Einheit 106 so gesteuert wird, dass diese leitend wird, wenn sowohl das Impulssignal 128 als auch das PWM Helligkeitssteuersignal 130 sich in einem Zustand einer logischen Eins befinden (oder T, d. h. beide sind nicht in einem Logik-Nullzustand). Ansonsten ist die erste Schalteinheit 114 geöffnet.
Die 2 zeigt ein Signaldiagramm der erfindungsgemäßen Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt. Von oben nach unten zeigt das Signaldiagramm die Wechselspannungsquelle 20. Das zweite Signaldiagramm zeigt das Impulssignal 128. Das dritte Signaldiagramm zeigt das PWM-Helligkeitssteuersignal 130. Das vierte Signaldiagramm zeigt die Signale der ersten Schalteinheit 114, die von der AND-Gate-Einheit 106 gesteuert wird.
Die elektrische Spannung der Wechselspannungsquelle 20 wird herabgezogen und die Drosselspuleneinheit 110 wird von der Wechselspannungsquelle 20 aufgeladen, wenn die erste Schalteinheit 114 leitend ist (die Zeitdauer des leitenden Zustands beträgt beispielsweise nur 30 Mikrosekunden, wie vorstehend gezeigt). Dann wird die Drosselspuleneinheit 110 entladen, wenn die erste Schalteinheit 114 geöffnet wird. Ein Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal 132 wird durch die Ladung-Entladung der Drosselspuleneinheit 110 und der Wechselspannungsquelle 20 erzeugt. Die 3 zeigt ein Signaldiagramm des Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignals 132.
Das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal 132 wird an die LED-Treibereinheit 40 und die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 übermittelt. Die LED-Einheit 30 wird von der LED-Treibereinheit 40 mit der Treiberspannung versorgt, wenn das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal 132 von der LED-Treibereinheit 40 empfangen wurde.
Die zweite Schalteinheit 122 wird durch die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 gesteuert, wobei das PWM-Helligkeitssteuersignal 130 von der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 rückgewonnen wird, um die LED-Einheit 30 bezüglich der Helligkeit zu steuern, nachdem das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal 132 von der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit 124 empfangen wurde. Einzelheiten sind wie folgt:
Das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal 132 wird durch Hochpassfilterung mittels der Hochpassschaltungs-Untereinheit 118 weiterverarbeitet, um die Wechselspannungsquelle 20 herauszufiltern und um das Laden-Entladen der Drosselspuleneinheit 110 zu erhalten, nachdem das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal 132 von der Hochpassschaltungs-Untereinheit 118 empfangen wurde. Dann wird die zweite Schalteinheit 122 durch das PWM-Helligkeitssteuersignal 130 gesteuert, das anhand des Vergleichs zwischen einem Dreieck-Signal und dem Ladevorgang-Entladevorgang der Drosselspuleneinheit 110 zurückgewonnen wird, um die Helligkeit der LED-Einheit 30 zu steuern.
Die vorliegende Erfindung kann die PWM-Helligkeitssteuersignale zur Wechselspannungsquelle weiterleiten und diese an die LED-Seite über eine Wechselspannungsleitung übermitteln. Die Leuchtdioden (LED) werden mittels der PWM-Helligkeitssteuersignale in ihrer Helligkeit gesteuert, die durch Hochpassfilterung auf der Seite der LED zurückgewonnen werden.

Claims

Helligkeitssteuervorrichtung (10) mit Übermittlung von Steuersignalen über eine Wechselspannungsleitung zum Dimmen einer an eine Wechselspannungsquelle (20) über eine LED-Treibereinheit (40) angeschlossenen LED-Einheit (30), welche Helligkeitssteuervorrichtung umfasst: eine Eingangsspannungs-Detektionseinheit (102), die mit der Wechselspannungsquelle (20) verbunden ist; eine Impulssignal-Einheit (104), die mit der Eingangsspannung-Detektionseinheit (102) verbunden ist, wobei ein Niederspannungssignal (126) von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit (102) an die Impulssignal-Einheit (104) gesendet wird, wenn von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit (102) detektiert wird, dass sich die Wechselspannungsquelle (20) in einem Zustand niedriger Spannung befindet; eine AND-Gate-Einheit (106), die mit der Impulssignal-Einheit (104) verbunden ist, wobei ein Impulssignal (128) von der Impulssignal-Einheit (104) an die AND-Gate-Einheit (106) gesendet wird, wenn von der Impulssignal-Einheit (104) das Niederspannungssignal (126) empfangen wird; eine PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit (108), die mit der AND-Gate-Einheit (106) verbunden ist, wobei ein PWM-Helligkeitssteuersignal (130) von der PWM-Helligkeitssteuersignal-Einheit (108) an die AND-Gate-Einheit (106) gesendet wird; eine Drosselspuleneinheit (110), die mit der Wechselspannungsquelle (20) und der Eingangsspannungs-Detektionseinheit (102) verbunden ist; eine erste Schalteinheit (114), die mit der Drosselspuleneinheit (110) und der AND-Gate-Einheit (106) verbunden ist, wobei die erste Schalteinheit (114) von der AND-Gate-Einheit (106) gesteuert wird, nachdem das Impulssignal (128) und das PWM-Helligkeitssteuersignal (130) von der AND-Gate-Einheit (106) mittels einer AND-Gate-Logikoperation verknüpft wurden, wobei die Drosselspuleneinheit (110) von der Wechselspannungsquelle (20) aufgeladen wird, wenn die erste Schalteinheit (114) eingeschaltet wird, und wobei die Drosselspuleneinheit (110) entladen wird, wenn die erste Schalteinheit (114) geöffnet wird, wobei ein Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal (132) durch die Aufladung-Entladung der Drosselspuleneinheit (110) in Verbindung mit der Wechselspannungsquelle (20) erzeugt wird; eine Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124), die mit der LED-Treibereinheit (40) der Drosselspuleneinheit (110) und der ersten Schalteinheit (114) verbunden ist; und eine zweite Schalteinheit (122), die mit der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) und der LED-Einheit (30) verbunden ist, wobei die zweite Schalteinheit (122) durch die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) gesteuert wird und das PWM-Helligkeitssteuersignal (130) durch die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) rückgewonnen wird, um die Helligkeit der LED-Einheit (30) zu steuern, nachdem das Wechselspannungs-Helligkeitssteuersignal (132) von der Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) empfangen wurde.
Helligkeitssteuervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Diodeneinheit (112), die mit der Drosselspuleneinheit (110) und der ersten Schalteinheit (114) verbunden ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) eine Hochpassschaltungs-Untereinheit (118) aufweist, die mit der LED-Treibereinheit (40), der Diodeneinheit (112) und der Drosselspuleneinheit (110) verbunden ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Helligkeitssteuersignal-Rückgewinnungseinheit (124) weiterhin eine Vergleichsschaltungs-Untereinheit (120) aufweist, die mit der Hochpassschaltungs-Untereinheit (118) und der zweiten Schalteinheit (122) verbunden ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die AND-Gate-Einheit (106) ein AND-Gate ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Drosselspuleneinheit (110) eine Drosselspule ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Diodeneinheit (112) eine Diode ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Schalteinheit (114) ein Transistorschalter ist.
Helligkeitssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Schalteinheit (122) ein Transistorschalter ist.