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Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung zum Betreiben eines Leuchtmoduls an einer Stromquelle oder eine Spannungsquelle. Das Leuchtmodul weist wenigstens eine Leuchtdiode bzw. eine Reihenschaltung und/oder eine Parallelschaltung aus mehreren Leuchtdioden auf.
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Abhängig von dem Aufbau der Betriebschaltung kann es problematisch sein, ein angeschlossenes Leuchtmodul ohne Abschalten der Strom- oder Spannungsquelle zu wechseln. Beispielsweise kann die Strom- oder Spannungsquelle ein energiespeicherndes Bauteil, beispielsweise einen Ausgangskondensator, aufweisen. Dessen Kondensatorspannung entspricht derjenigen Spannung, die an einem zuvor angeschlossenen Leuchtmodul anlag. Bei einer Reihenschaltung von mehreren Leuchtdioden variiert dann die Kondensatorspannung abhängig von der Anzahl der Leuchtdioden. Wird ein Leuchtmodul bzw. eine Betriebsschaltung mit einem Leuchtmodul gewechselt ohne den Kondensator der Stromquelle bzw. der Spannungsquelle zu entladen, kann es dazu kommen, dass bei einem Wechsel des an die Stromquelle oder Spannungsquelle angeschlossenen Leuchtmodus bzw. der angeschlossenen Betriebsschaltung mit einem solchen Leuchtmodul eine zu große Spannung am Leuchtmodul anliegt. Dadurch kann es zu Beschädigungen der Leuchtmittel des Leuchtmoduls, beispielsweise der Leuchtdioden kommen. Eine zu große Spannung kann auch durch die in einer Spule der Strom- oder Spannungsquelle gespeicherte Energie erzeugt werden.
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Um dieses Problem zu vermeiden, schlägt
DE 10 2010 037 225 A1 eine besonders ausgestaltete Energieversorgungsvorrichtung für ein Leuchtmodul vor. Dort wird über eine Detektorschaltung der lastfreie Zustand erkannt und eine Schutzeinrichtung aktiviert. Beispielsweise kann in Reihe zum Ausgang der Energieversorgungsvorrichtung ein Widerstand geschaltet werden, so dass der Strom beim Entladen des Kondensators der Energieversorgungsvorrichtung begrenzt wird. Dieses Vorgehen ist auf die Strom- oder Spannungsquelle beschränkt, an der die Lastfreiheit erkannt wird.
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US 7 550 934 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum Betreiben eines LED-Leuchtmoduls. Parallel zum Leuchtmodul kann ein Transistor geschaltet sein. Dieser Transistor kann das Leuchtmodul kurzschließen, so dass am Leuchtmodul keine Spannung mehr anliegt. Wird erkannt, dass eine der Leuchtdioden in der Reihenschaltung defekt ist und deswegen kein Strom durch das Leuchtmodul fließt, wird der Transistor in seinen leitenden Zustand umgeschaltet und schließt das Leuchtmodul kurz.
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Eine Steuer- und Schutzschaltung für eine Leuchte mit Leuchtdioden ist aus
DE 203 05 005 U1 bekannt. Dort ist parallel zum Leuchtmodul eine erste Zenerdiode geschaltet, so dass die am Leuchtmodul anliegende Spannung begrenzt ist. Allerdings würde eine solche Zenerdiode eine dauerhaft zu hohe Spannung nicht aushalten und dabei beschädigt werden. Deswegen ist ferner parallel zu dieser Zenerdiode eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Thyristor vorhanden. Der Steuereingang des Thyristors ist mit einem Mittenabgriff zwischen einer weiteren, zweiten Zenerdiode und einem Kondensator vorgesehen. Der Kondensator und die zweite Zenerdiode sind wiederum in Reihe parallel zur ersten Zenerdiode geschaltet. Kurze Spannungsschwankungen werden durch den Kondensator sozusagen geglättet bzw. herausgefiltert, so dass der Thyristor nicht zündet. Erst wenn über eine längere Zeit eine zu hohe Spannung anliegt, zündet der Thyristor und schließt den in Reihe zum Thyristor geschalteten ohmschen Widerstand parallel zum Leuchtmodul.
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Aus
WO 01/01385 A1 ist eine Betriebsschaltung zum Betreiben eines Leuchtmoduls bekannt. In einem Lastzweig ist eine Reihenschaltung aus einem Leuchtmodul und einem Strombegrenzungswiderstand angeordnet. Eine Schutzschaltung ist parallel zum Lastzweig geschaltet und kann über einen Steuereingang eines Transistors zwischen einem leitenden und einem sperrenden Zustand umgeschaltet werden, an dem die am Strombegrenzungswiderstand anliegende Spannung anliegt. Überschreitet die Spannung am Strombegrenzungswiderstand einen Schwellenwert, wird der Transistor und mithin die Schutzschaltung leitend.
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Eine ähnliche Schaltung ist außerdem in
US 2012/0223644 A1 offenbart.
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Die aus
DE 10 2007 003 343 A1 bekannte Betriebsschaltung sieht eine Reihenschaltung aus Leuchtmitteln vor, denen eine Konstantstromquelle in Reihe geschaltet ist. Außerdem wird die an den Leuchtmitteln anliegende Spannung über einen Konstantspannungsregler eingestellt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine verbesserte Betriebsschaltung zum Betreiben eines Leuchtmoduls zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Betriebsschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die Betriebsschaltung weist einen Lastzweig auf. In dem Lastzweig sind das Leuchtmodul und eine Strombegrenzungsschaltung in Reihe geschaltet. Die Strombegrenzungsschaltung weist einen in Reihe zum Leuchtmodul geschalteten ersten Transistor und einen in Reihe zum ersten Transistor geschalteten Reihenwiderstand auf, beispielsweise einen Feldeffekttransistor. Der Strom durch das Leuchtmodul wird von der Strombegrenzungsschaltung insbesondere über die spannungsgesteuerte Kennlinie des Feldeffekttransistors vorgegeben. Im normalen Betriebszustand, wenn kein zu hoher Laststrom durch das Leuchtmodul fließt, befindet sich der vorzugsweise vorhandene erste Transistor der Strombegrenzungsschaltung in seiner Sättigung.
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Parallel zum Lastzweig ist eine spannungsgesteuerte Schutzschaltung geschaltet, die zwischen einem leitenden und einem sperrenden Zustand umschaltbar ist. Die Schutzschaltung weist einen Steuereingang auf. An dem Steuereingang liegt ein Steuersignal an. Das Steuersignal ist charakteristisch für die an der Strombegrenzungsschaltung anliegende Spannung. Die Schutzschaltung wird durch das Steuersignal dann in den leitenden Zustand umgeschaltet, wenn das Steuersignal anzeigt, dass die an der Strombegrenzungsschaltung anliegende Spannung einen Schwellenwert überschreitet.
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Wenn die Eingangsspannung, die an Eingangsklemmen der Betriebsschaltung anliegt, zu groß ist, wird der Strom durch das Leuchtmodul von der Strombegrenzungsschaltung begrenzt. Dies hat zur Folge, dass die an der Strombegrenzungsschaltung anliegende Spannung zunimmt, um die sozusagen überschüssige elektrische Energie durch die zu große Eingangsspannung abzubauen. Wegen der Strombegrenzung des Laststromes durch den Lastzweig kann es zu relativ langen Spannungserhöhungen an der Strombegrenzungsschaltung kommen. Erfindungsgemäß wird die Spannung an der Strombegrenzungsschaltung erfasst und ein diese Spannung beschreibendes Steuersignal erzeugt. Über das Steuersignal wird dann eine Schutzschaltung in ihren leitenden Zustand umgeschaltet, wenn das Steuersignal anzeigt, dass die Spannung an der Strombegrenzungsschaltung einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Im leitenden Zustand kann über die Schutzschaltung sehr rasch die Spannung bzw. die „überschüssige Energie” am Eingang der Betriebsschaltung abgebaut werden. Sobald sich die Spannung bzw. der Strom durch den Lastzweig wieder in einem zulässigen Wertebereich befinden, wir die Schutzschaltung über das Steuersignal wieder in ihren sperrenden Zustand umgeschaltet.
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Über die Schutzschaltung kann eine kurzzeitige Spannungserhöhung am Eingang der Betriebsschaltung zum Schutz des Leuchtmoduls schnell abgebaut werden. Die Schutzschaltung reagiert sehr schnell. Sie weist vorzugsweise einen gesteuerten Schalter, beispielsweise einen Transistor und insbesondere einen Feldeffekttransistor oder IGBT auf. Vorzugsweise ist der von einem Transistor gebildete gesteuerte Schalter der Schutzschaltung kurzschlussfest, so dass ein zusätzlicher ohmscher Widerstand oder eine andere Last in Reihe zum gesteuerten Schalter der Schutzschaltung zwar optional möglich ist, jedoch auch entfallen kann.
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Insbesondere schließt die Schutzschaltung in ihrem leitenden Zustand den Lastzweig nicht kurz, sondern bildet einen zum Lastzweig parallel geschalteten Zweig zum raschen Abbau einer zu großen Eingangsspannung an der Betriebsschaltung. Dadurch kann weiterhin ein Laststrom durch das Leuchtmodul fließen und das Leuchtmodul wird trotz kurzzeitig auftretender Überspannung nicht abgeschaltet.
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Der Steuereingang der Schutzschaltung ist vorzugsweise über eine Steuerleitung unmittelbar mit dem Abgriff zwischen dem Leuchtmodul und der Strombegrenzungsschaltung im Lastzweig verbunden. Dadurch wird die an der Strombegrenzungsschaltung anliegende Spannung insbesondere unmittelbar ohne die Zwischenschaltung weiterer Bauteile über die Steuerleitung auch an den Steuereingang der Strombegrenzungsschaltung angelegt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Schutzschaltung einen spannungsgesteuerten Schalter, insbesondere einen Halbleiterschalter, vorzugsweise einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) auf. In Reihe zum spannungsgesteuerten Schalter kann ein Strombegrenzungselement, beispielsweise ein Ohmscher Widerstand, geschaltet sein, was jedoch optional ist. Über den spannungsgesteuerten Schalter bzw. den Halbleiterschalter der Schutzschaltung können ausreichend große Leistungen aufgenommen und abgebaut werden, um Spannungsspitzen an der Betriebsschaltung aufzunehmen und das Leuchtmodul vor einer Überspannung zu schützen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist außerdem in Reihe zur Parallelschaltung aus dem Lastzweig und der Schutzschaltung ein Sicherungsmittel geschaltet. Bei dem Sicherungsmittel kann es sich beispielsweise um eine elektronische Sicherung oder eine vergleichbare Sicherungseinrichtung handeln, die bei zu großen Strömen auslöst. Vorzugsweise kann das Sicherungsmittel steuerbar sein und insbesondere durch ein Überlastsignal angesteuert werden.
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Das Überlastsignal kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Überlastbestimmungseinrichtung erzeugt werden. Die Überlastbestimmungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die an der Schutzschaltung und insbesondere am spannungsgesteuerten Schalter der Schutzschaltung im leitenden Zustand umgesetzte Leistung oder Energie zu bestimmen und ein davon abhängiges Überlastsignal zu erzeugen. Beispielsweise kann die Überlastbestimmungseinrichtung einen Temperaturfühler aufweisen. Ist aufgrund der über einen gewissen Zeitraum umgesetzten Leistung am spannungsgesteuerten Schalter bzw. an der Schutzschaltung die Temperatur zu groß, kann dies durch das Überlastsignal angezeigt und das Sicherungsmittel in den sperrenden Zustand umgeschaltet werden, wodurch der Lastzweig und die Schutzschaltung spannungsfrei geschaltet werden. Sollte also über einen längeren Zeitraum eine zu große Eingangsspannung an der Betriebsschaltung anliegen, kann zur Vermeidung von Beschädigungen insbesondere an der Schutzschaltung das Sicherungsmittel den Lastzweig und die Schutzschaltung spannungsfrei schalten.
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Die Strombegrenzungsschaltung weist einen in Reihe zum Leuchtmodul geschalteten ersten Transistor und einen in Reihe zum ersten Transistor geschalteten Reihenwiderstand auf. Vorzugsweise ist ein Abgriff zwischen dem ersten Transistor und dem Reihenwiderstand mit einem Steuereingang eines zweiten Transistors verbunden. Über diesen zweiten Transistor kann der Steuereingang des ersten Transistors angesteuert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
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1 und 2 jeweils ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung und
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3 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels der Betriebssteuerschaltung nach 1 in einer beispielhaften Ausführungsform der Strombegrenzungsschaltung und der Schutzschaltung.
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In den 1 und 2 ist jeweils ein Blockschaltbild einer Betriebsschaltung 10 veranschaulicht. Die Betriebsschaltung 10 weist eine erste Eingangsklemme 11 eine zweite Eingangsklemme 12 auf. Zwischen den Eingangsklemmen 11, 12 liegt eine Eingangsspannung UE an, wenn die Betriebsschaltung mit einem Vorschaltgerät verbunden ist, wobei die zweite Eingangsklemme 12 das geringere Potenzial aufweist. Zwischen den beiden Eingangsklemmen 11, 12 ist eine Parallelschaltung aus einem Lastzweig 13 und einer Schutzschaltung 14 geschaltet. In Reihe zu dieser Parallelschaltung aus dem Lastzweig 13 und der Schutzschaltung 14 kann optional ein Sicherungsmittel 15 in Reihe geschaltet sein. Das Sicherungsmittel 15 kann als herkömmliche Sicherung oder als steuerbares Sicherungsmittel ausgeführt sein, wie dies in 2 veranschaulicht ist.
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Im Lastzweig 13 ist in Reihe ein Leuchtmodul 20 und eine Strombegrenzungsschaltung 21 geschaltet. Das Leuchtmodul 20 weist zumindest ein Leuchtmittel und beispielsgemäß eine Lumineszenz- oder Leuchtdiode auf. Sind mehrere Leuchtmittel vorhanden, können diese in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet sein.
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Die Strombegrenzungsschaltung 21 dient dazu, den Laststrom IL im Lastzweig 13 und durch das Leuchtmodul 20 einzustellen oder zu begrenzen. An der Strombegrenzungsschaltung 21 liegt eine Steuerspannung US an. Diese Steuerspannung US variiert abhängig vom Laststrom IL durch den Lastzweig 13 sowie von der Eingangsspannung UE. Weil dieser Laststrom IL durch die Strombegrenzungsschaltung 21 begrenzt wird, steigt eine am Leuchtmodul 20 anliegende Modulspannung UM nicht beliebig an.
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Parallel zum Lastzweig 13 ist die Strombegrenzungsschaltung 14 vorgesehen. Die Strombegrenzungsschaltung 14 weist bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen einen spannungsgesteuerten Schalter 22, insbesondere einen spannungsgesteuerten Halbleiterschalter auf. Der spannungsgesteuerte Schalter 22 hat einen Steuereingang 23. An dem Steuereingang 23 des spannungsgesteuerten Schalters 22 liegt ein Steuersignal S an. Das Steuersignal S ist charakteristisch für die an der Strombegrenzungsschaltung 21 anliegende Steuerspannung US. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist eine Steuerleitung 24 mit einem Abgriff 25 zwischen dem Leuchtmodul 20 und der Strombegrenzungsschaltung 21 verbunden. Somit liegt beispielsgemäß unmittelbar die Steuerspannung US am Steuereingang 23 des spannungsgesteuerten Schalters 22 an.
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In der Steuerleitung 24 könnten alternativ zu den hier beschriebenen Ausführungsformen auch ein Ohmscher Widerstand oder auch ein nicht-lineares Bauelement angeordnet sein. Für die Funktion ist es lediglich wesentlich, dass das Steuersignal S charakteristisch ist für die an der Strombegrenzungsschaltung 21 anliegende Steuerspannung US.
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Wie in 1 schematisch veranschaulicht, kann in Reihe zum spannungsgesteuerten Schalter 22 ein Ohmscher Widerstand oder eine andere Last 26 angeordnet sein. Dies ist dann notwendig, wenn der spannungsgesteuerte Schalter 22 allein die beim Betrieb auftretenden Leistungen, insbesondere im Hinblick auf seine thermische. Belastbarkeit, nicht abführen kann. Die Last 26 der Schutzschaltung 14 ist allerdings optional und daher in 1 nur gestrichelt dargestellt.
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Die Schutzschaltung 14 wird über das am Steuereingang 23 des spannungsgesteuerten Schalters 22 anliegende Steuersignal S zwischen einem leitenden Zustand und einem sperrenden Zustand umgeschaltet. Die Betriebsschaltung 10 gemäß der 1 und 2 arbeitet im Prinzip wie folgt:
Die Schutzschaltung 14 befindet sich zunächst in ihrem sperrenden Zustand. Es sei nunmehr angenommen, dass die Eingangsspannung UE für das verwendete Leuchtmodul 20 einen zu großen Spannungswert aufweist. Dies kann beispielsweise dann vorkommen, wenn die Betriebsschaltung 10 mit dem Leuchtmodul 20 an einer Spannungs- oder Stromquelle angeschlossen wird, deren Ausgangskondensator auf einen zu großen Spannungswert aufgeladen ist.
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Trotz der Eingangsspannung UE, die einen größeren Spannungswert hat als für den Betrieb des Leuchtmoduls erforderlich wäre, verhindert die Strombegrenzungsschaltung 21 ein Ansteigen des Laststromes IL über einen Maximalwert. Dazu kann die Strombegrenzungsschaltung 21 ein nicht-lineares Bauteil aufweisen, das bei einem Spannungsanstieg den Strom begrenzt. Dies führt aber dazu, dass die Steuerspannung US an der Strombegrenzungsschaltung 21 ansteigt. Die Steuerspannung US wird erfasst. Sobald die Steuerspannung US einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, wird die Schutzschaltung 22 über das Steuersignal S in ihren leitenden Zustand umgeschaltet. Beim Ausführungsbeispiel wird der spannungsgesteuerte Schalter 22 geschlossen. Die über die Eingangsklemmen 11, 12 der Betriebsschaltung 10 zugeführte elektrische Energie kann dann über die Schutzschaltung 22 schnell abgebaut werden. Die Eingangsspannung UE sinkt entsprechend. Anders als über den Lastzweig 13 kann durch die Schutzschaltung 14 ein großer Strom fließen. Dieser wird nicht durch die Strombegrenzungsschaltung 21 begrenzt. Dadurch kann die in einem energiespeichernden Bauteil, insbesondere einem Kondensator oder auch einer Spule gespeicherte Energie einer an die Eingansklemmen 11, 12 angeschlossenen Strom- oder Spannungsquelle rasch abgebaut werden.
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Eine konkrete Ausgestaltung der Betriebsschaltung 10 nach 1 ist in 3 veranschaulicht.
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Der spannungsgesteuerte Schalter 22 der Schutzschaltung 14 ist durch einen Halbleiterschalter und beispielsgemäß einen IGBT gebildet. Anstelle des IGBT könnten auch Feldeffekttransistoren verwendet werden. Der IGBT hat den Vorteil, dass er kurzschlussfest ausgeführt werden kann und daher eine in Reihe zum IGBT geschaltete Last 26 entfallen kann. Der IGBT kann große Ströme aufnehmen und ist thermisch stark belastbar.
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Die Strombegrenzungsschaltung 21 weist bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 einen in Reihe zum Leuchtmodul 20 geschalteten ersten Transistor T1 auf. Der erste Transistor T1 ist beim Ausführungsbeispiel als Feldeffekttransistor ausgeführt. Der Drain-Anschluss des ersten Transistors T1 ist mit dem Leuchtmodul 20 bzw. der Steuerleitung 24 verbunden. Der Source-Anschluss des ersten Transistors T1 ist über einen Reihenwiderstand 30 mit der zweiten Eingangsklemme 12 verbunden. Außerdem ist der Source-Anschluss des ersten Transistors T1 mit einem Steuereingang B eines zweiten Transistors T2 verbunden. Der zweite Transistor T2 ist beispielsgemäß als Bipolartransistor ausgeführt, so dass dessen Steuereingang B durch den Basis-Anschluss gebildet ist. Der Emitter des zweiten Transistors T2 ist mit der zweiten Eingangsklemme 12 verbunden. Der Kollektor des zweiten Transistors T2 ist mit dem Steuereingang G und beispielsgemäß mit dem Gate-Anschluss des ersten Transistors T1 verbunden.
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Der Kollektor des zweiten Transistors T2 ist außerdem über einen Spannungsteiler 32, der einen ersten Spannungsteilerwiderstand 33 und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 34 aufweist, mit dem Sicherungsmittel 15 verbunden. Eine Zenerdiode Z und ein Kondensator C sind parallel zueinander geschaltet, wobei diese Parallelschaltung C, Z mit einem Mittenabgriff 35 des Spannungsteilers 32 sowie mit der zweiten Eingangsklemme 12 verbunden ist. Die Kathode der Zenerdiode Z ist dabei dem Mittenabgriff 35 zugeordnet.
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Der erste Transistor T1, der Reihenwiderstand 30 sowie der zweite Transistor T2 gehören zur Strombegrenzungsschaltung 21. Über den Spannungsteiler 32 wird die Strombegrenzungsschaltung 21 mit einer Bezugsspannung UB versorgt. Die Zenerdiode Z dient zur Spannungsbegrenzung am Steuereingang G des ersten Transistors T1. Über den Kondensator C kann die am Steuereingang G des ersten Transistors T1 anliegende Spannung geglättet werden. Beispielsgemäß ist ein Sicherungsmittel 15 vorhanden, so dass der Spannungsteiler 31, der Lastzweig 13 und die Schutzschaltung 14 nicht unmittelbar, sondern über das Sicherungsmittel 15 mit der ersten Eingangsklemme 11 verbunden sind.
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Die Ausführungsform der Betriebsschaltung 10 nach 3 arbeitet wie folgt:
Liegt zwischen den Eingangsklemmen 11, 12 eine Eingangsspannung UE an, fließt durch den Lastzweig 13 ein Laststrom IL. Am Steuereingang G des ersten Transistors liegt die Bezugsspannung UB an. Der Laststrom IL bestimmt die Spannung am Reihenwiderstand 30 und mithin die Spannung am Source-Anschluss des ersten Transistors T1 sowie am Steuereingang B des zweiten Transistors T2. Solange der zweite Transistor T2 sperrt, wird der erste Transistor T1 über die Bezugsspannung UB an seinem Steuereingang G im Sättigungsbereich betrieben. Am ersten Transistor T1 liegt wegen des geringen Drain-Source-Widerstandes nur einer geringe Drain-Source-Spannung an. Steigt der Laststrom IL an, erhöht sich die Spannung am Reihenwiderstand 30 und der zweite Transistor T2 wird leitend. Dadurch verringert sich die Bezugsspannung UB, die am Steuereingang G des ersten Transistors T1 anliegt und der erste Transistor T1 wird jetzt im Linearbereich betrieben. Der Laststrom IL wird über die am Steuereingang G anliegende Bezugsspannung UB, die wiederum über den zweiten Transistor T2 bestimmt ist, begrenzt. Die Drain-Source-Spannung am ersten Transistor T1 steigt und mithin auch die Steuerspannung US.
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Erreicht die Steuerspannung US einen Schwellenwert, wird über das der Steuerspannung US entsprechende Steuersignal S der IGBT bzw. der spannungsgesteuerte Schalter 22 der Schutzschaltung 14 in seinen leitenden Zustand umgeschaltet. Dadurch wird die am Lastzweig 13 anliegende Spannung begrenzt. Die im ersten Transistor T1 auftretende Verlustleistung wird dadurch ebenfalls begrenzt. Zwar wird die Verlustleistung nunmehr im spannungsgesteuerten Schalter 22 der Schutzschaltung 14 erzeugt, allerdings lässt diese Schutzschaltung 14 größere Ströme zu, so dass die an den Eingangsklemmen 11, 12 bereitgestellte überschüssige Energie aus einem energiespeichernden Bauelement einer Spannungs- oder Stromquelle sehr schnell abgebaut werden kann.
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Auch wenn sich der spannungsgesteuerte Schalter 22 in seinem leitenden Zustand befindet, wird der Lastzweig 13 nicht kurzgeschlossen. Es fließt nach wie vor ein Laststrom IL, so dass auch bei einem kurzzeitigen Peak in der Eingangsspannung UE eine Beleuchtung mittels des Leuchtmoduls 20 gewährleistet ist.
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Wie bereits eingangs erläutert, kann die Betriebsschaltung 10 ein Sicherungsmittel 15 aufweisen. Dieses Sicherungsmittel 15 dient dazu, länger anhaltende Verlustleistungen im spannungsgesteuerten Schalter 22 der Schutzschaltung 14 zu vermeiden, um eine Beschädigung insbesondere durch Erwärmung des spannungsgesteuerten Schalters 22 zu vermeiden. Das Sicherungsmittel 15 kann im einfachsten Fall als herkömmliche Sicherung ausgebildet sein, die beispielsweise bei einem zu großen Strom auslöst und sowohl den Lastzweig 13, als auch die Schutzschaltung 14 spannungsfrei schaltet.
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In 2 ist schematisch eine abgewandelte Ausführungsform veranschaulicht. Das Sicherungsmittel 15 ist dabei als steuerbares Bauteil ausgeführt. Es kann sich beispielsweise um einen gesteuerten Schalter handeln, der in seinem normalen Zustand geschlossen ist. Das steuerbare Sicherungsmittel 15 gemäß 2 kann durch ein Überlastsignal V angesteuert werden. Das Überlastsignal V wird von einer Überlastbestimmungseinrichtung 36 erzeugt. Als Überlastbestimmungseinrichtung 36 kann beispielsweise ein Temperaturfühler dienen, der dem spannungsgesteuerten Schalter 22 der Schutzschaltung 14 zugeordnet ist. Ein einfacher Temperaturfühler kann beispielsweise mit einen temperaturabhängigen Widerstand erreicht werden. Steigt die Temperatur des spannungsgesteuerten Schalters 22 zu stark an, wird über das Überlastsignal V das Sicherungsmittel 15 geöffnet, so dass sowohl der Lastzweig 13, als auch die Schutzschaltung 14 spannungsfrei geschaltet werden.
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Ein steuerbares Sicherungsmittel 15 kann bei allen Ausführungsformen der Betriebsschaltung verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung 10 zum Betreiben eines Leuchtmoduls 20 an einer separaten, externen Strom- oder Spannungsquelle. Die Betriebsschaltung 10 hat einen Lastzweig 13 mit einem Leuchtmodul 20 und eine in Reihe zum Leuchtmodul 20 geschalteten Strombegrenzungsschaltung 21. Parallel zum Lastzweig 13 ist eine Schutzschaltung 14 mit einem spannungsgesteuerten Schalter 22, beispielsweise einem IGBT geschaltet. Eine an der Strombegrenzungsschaltung 21 anliegende Steuerspannung US dient als Steuersignal S für den Steuereingang 23 des spannungsgesteuerten Schalters 22. Die Strombegrenzungsschaltung 21 begrenzt den Laststrom IL durch das Leuchtmodul 20. Steigt die Eingangsspannung UE an der Betriebsschaltung 10 an, so nimmt auch die Steuerspannung US an der Strombegrenzungsschaltung 21 zu. Die Modulspannung UM am Leuchtmodul 20 bleibt im Wesentlichen konstant. Erreicht oder überschreitet die Steuerspannung US einen Schwellenwert, wird der gesteuerte Schalter 22 leitend. Die in einem energiespeicherndem Bauteil der Strom- oder Spannungsquelle, an die die Betriebsschaltung 10 angeschlossen ist, gespeicherte überschüssige elektrische Energie kann dadurch sehr schnell über den spannungsgesteuerten Schalter 22 abgebaut werden. Denn im Unterschied zur Strombegrenzungsschaltung 21 ist der Strom durch die Schutzschaltung 22 unbegrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Betriebsschaltung
- 11
- erste Eingangsklemme
- 12
- zweite Eingangsklemme
- 13
- Lastzweig
- 14
- Schutzschaltung
- 15
- Sicherungsmittel
- 20
- Leuchtmodul
- 21
- Strombegrenzungsschaltung
- 22
- spannungsgesteuerter Schalter
- 23
- Steuereingang des spannungsgesteuerten Schalters
- 24
- Steuerleitung
- 25
- Abgriff
- 26
- Last
- 30
- Reihenwiderstand
- 32
- Spannungsteiler
- 33
- erster Spannungsteilerwiderstand
- 34
- zweiter Spannungsteilerwiderstand
- 35
- Mittenabgriff des Spannungsteilers
- 36
- Überlastbestimmungseinrichtung
- B
- Steuereingang des zweiten Transistors
- C
- Kondensator
- G
- Steuereingang des ersten Transistors
- IL
- Laststrom
- S
- Steuersignal
- T1
- erster Transistor
- T2
- zweiter Transistor
- UB
- Bezugsspannung
- UE
- Eingangsspannung
- UM
- Modulspannung
- US
- Steuerspannung
- V
- Überlastsignal
- Z
- Zenerdiode
