DE102013107499A1

DE102013107499A1 - Device and method for directly operating a plurality of light emitting diodes on a pulsating DC voltage

Info

Publication number: DE102013107499A1
Application number: DE102013107499.5A
Authority: DE
Inventors: Norbert Budnik
Original assignee: RIVA Lighting GmbH
Current assignee: RIVA Lighting GmbH
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2015-01-15
Also published as: WO2015007713A1; PL407284A1; EP3022988A1; TW201510969A

Abstract

Um eine Vorrichtung zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) an einer pulsierenden Gleichspannung, insbesondere an einer Netzspannung, mit LED-Gruppen, die jeweils mindestens eine LED der Mehrzahl von LEDs umfassen, mit einer Mehrzahl von Stromsteuerschaltkreisen zur Ansteuerung jeweils einer LED-Gruppe, wobei die Stromsteuerschaltkreise derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert in Abhängigkeit eines für die jeweilige LED-Gruppe vorgegebenen Schwellenstroms ein Strom durch die jeweilige LED-Gruppe fließt, so zu verbessern, dass die Leuchtdioden mit minimalem Flickern, vorzugsweise flickerfrei, an einer pulsierenden Gleichspannung betrieben werden können, wird vorgeschlagen, dass jeder Stromsteuerschaltkreis mindestens einen Ladungsspeicher umfasst, welcher jeweils einer LED-Gruppe zugeordnet ist, und dass der Ladungsspeicher im Stromsteuerschaltkreis derart angeordnet ist, dass er bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert ladbar und bei im Zeitverlauf abnehmenden Stromwert durch einen über die LED-Gruppe abfließenden Entladestrom mindestens teilweise entladbar ist. Ferner wird ein verbessertes Verfahren zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) an einer pulsierenden Gleichspannung vorgeschlagen.To a device for direct operation of a plurality of light-emitting diodes (LEDs) on a pulsating DC voltage, in particular at a mains voltage, with LED groups, each comprising at least one LED of the plurality of LEDs, with a plurality of power control circuits for driving a respective LED Group, wherein the current control circuits are designed such that, with increasing current value over time as a function of a predetermined threshold current for the respective LED current flows through the respective LED group, so to improve that the light emitting diodes with minimal flicker, preferably flicker, can be operated at a pulsating DC voltage, it is proposed that each current control circuit comprises at least one charge storage, which is assigned to each one LED group, and that the charge storage in the current control circuit is arranged so that it can be loaded with increasing current value over time and is at least partially dischargeable in the course of time decreasing current value by a discharging via the LED group discharge current. Furthermore, an improved method for directly operating a plurality of light emitting diodes (LEDs) on a pulsating DC voltage is proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) an einer pulsierenden Gleichspannung, insbesondere an einer gleichgerichteten Netzspannung, mit LED-Gruppen, die jeweils mindestens eine LED der Mehrzahl von LEDs umfassen, mit einer Mehrzahl von Stromsteuerschaltkreisen zur Ansteuerung jeweils einer LED-Gruppe, wobei die Stromsteuerschaltkreise derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert in Abhängigkeit eines für die jeweilige LED-Gruppe vorgegebenen Schwellenstroms ein Strom durch die jeweilige LED-Gruppe fließt.The present invention relates to a device for directly operating a plurality of light emitting diodes (LEDs) on a pulsating DC voltage, in particular on a rectified mains voltage, with LED groups, each comprising at least one LED of the plurality of LEDs, with a plurality of current control circuits for driving in each case one LED group, wherein the current control circuits are designed such that, as the current value increases over time, a current flows through the respective LED group as a function of a threshold current predetermined for the respective LED group.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) an einer pulsierenden Gleichspannung, insbesondere an einer gleichgerichteten Netzspannung, bei welchem LED-Gruppen verwendet werden, die jeweils mindestens eine LED umfassen, wobei eine Mehrzahl von Stromsteuerschaltkreisen zur Ansteuerung jeweils einer LED-Gruppe verwendet wird, wobei die Stromsteuerschaltkreise derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert ein Strom durch die jeweilige LED-Gruppe fließt.Furthermore, the present invention relates to a method for directly operating a plurality of light emitting diodes (LEDs) on a pulsating DC voltage, in particular on a rectified mains voltage, in which LED groups are used, each comprising at least one LED, wherein a plurality of current control circuits for driving is used in each case one LED group, wherein the current control circuits are designed such that, with increasing current value over time, a current flows through the respective LED group.

Der Einsatz von LEDs zur Beleuchtungszwecken gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere aufgrund der hohen Effizienz und langen Lebensdauer von LEDs im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln, insbesondere Glühlampen. Zum Betrieb benötigen LEDs eine Gleichspannung. Daher können sie nicht direkt an eine Wechselspannung, beispielsweise an das jeweils vorhandene Wechselspannungsnetz, angeschlossen werden. Einen Anschluss an das Wechselspannungsnetz ist nur mit entsprechend dafür ausgebildeten Vorrichtungen möglich. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist insbesondere aus der EP 2 523 531 A1 bekannt. Die darin offenbarte Vorrichtung umfasst Ketten von in Serie geschalteten LEDs mit zugeordneten Stromsteuerschaltkreisen, die mit einer pulsierenden Gleichspannung betrieben wird, wobei die pulsierende Gleichspannung in bekannter Weise aus der bereitgestellten Wechselspannung des Versorgungsnetzes durch Gleichrichtung, insbesondere mit einem Brückengleichrichter, erzeugt wird. Die pulsierende Gleichspannung kann also insbesondere einen Spannungsverlauf aufweisen, der durch aufeinanderfolgende, positive, sinusförmige Halbwellen definiert wird. Der prinzipielle Aufbau einer solchen aus der EP 2 523 531 A1 bekannten Schaltung, die noch näher beschrieben wird, ist schematisch in 1 dargestellt. Die einzelnen Glieder der dargestellten LED-Kette sind in Serie geschaltet. Die Stromsteuerschaltkreise sind dabei derart ausgebildet, dass ihre kurzschließenden Schalter in Abhängigkeit der momentanen Speisespannung beziehungsweise des aufgrund derselben fließenden Stroms sukzessive geschlossen werden, so dass nacheinander mit zunehmender und abnehmender Speisespannung beziehungsweise des aufgrund derselben fließenden Stroms LED-Gruppen bestromt und wieder unbestromt werden. Mit anderen Worten leuchten nicht alle LEDs gleichzeitig, es werden vielmehr die LED-Gruppen der LED-Kette nacheinander an- und in umgekehrter Reihenfolge wieder ausgeschaltet.The use of LEDs for lighting purposes is becoming increasingly important, in particular due to the high efficiency and long life of LEDs compared to conventional bulbs, especially incandescent. For operation, LEDs require a DC voltage. Therefore, they can not be directly connected to an AC voltage, for example to the respective existing AC voltage network. A connection to the AC voltage network is possible only with appropriately designed devices. An example of such a device is in particular from the EP 2 523 531 A1 known. The device disclosed therein comprises chains of LEDs connected in series with associated current control circuits, which is operated with a pulsating DC voltage, wherein the pulsating DC voltage is generated in a known manner from the provided AC voltage of the supply network by rectification, in particular with a bridge rectifier. The pulsating DC voltage can therefore in particular have a voltage curve which is defined by successive, positive, sinusoidal half-waves. The basic structure of such from the EP 2 523 531 A1 known circuit, which is described in more detail, is shown schematically in FIG 1 shown. The individual links of the illustrated LED chain are connected in series. The current control circuits are designed such that their short-circuiting switches are successively closed in dependence on the instantaneous supply voltage or the current flowing therefrom so that LED groups are energized and de-energized successively with increasing and decreasing supply voltage or of the current flowing therefrom. In other words, not all LEDs light up at the same time; instead, the LED groups of the LED chain are switched on one after the other and switched off again in the reverse order.

Die Folge eines Betriebs einer solchen LED-Kette an einer pulsierenden Gleichspannung, beispielsweise einer gleichgerichteten Wechselspannung, ist, dass entsprechend der Phasendauer die Stromspeisung einzelner LED-Gruppen impulsweise erfolgt. Da LEDs praktisch trägheitslos leuchten können, führt dies zu einem stroboskopartigen An- und Ausschalten der einzelnen LED-Gruppen. Dieses An- und Ausschalten kann als unangenehmes Flickern oder Flimmern wahrgenommen werden.The consequence of operating such an LED chain on a pulsating DC voltage, for example a rectified AC voltage, is that, according to the phase duration, the current supply of individual LED groups is pulse-wise. Since LEDs can light up virtually inertia, this leads to a stroboscopic switching on and off of the individual LED groups. This switching on and off can be perceived as unpleasant flicker or flicker.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass die Leuchtdioden mit minimalem Flickern, vorzugsweise flickerfrei, an einer pulsierenden Gleichspannung betrieben werden können.It is therefore an object of the present invention to improve a device and a method of the type described above so that the light emitting diodes with minimal flicker, preferably flicker-free, can be operated on a pulsating DC voltage.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Stromsteuerschaltkreis mindestens einen Ladungsspeicher umfasst, welcher jeweils einer LED-Gruppe zugeordnet ist, und dass der Ladungsspeicher im Stromsteuerschaltkreis derart angeordnet ist, dass er bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert ladbar und bei im Zeitverlauf abnehmenden Stromwert durch einen über die LED-Gruppe abfließenden Entladestrom mindestens teilweise entladbar ist.This object is achieved in a device of the type described above according to the invention in that each current control circuit comprises at least one charge storage, which is assigned to each one LED group, and that the charge storage in the current control circuit is arranged such that it can be loaded with increasing current value over time and is at least partially dischargeable in the course of time decreasing current value by a discharging via the LED group discharge current.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Weiterbildung ermöglicht es insbesondere, dass die Leuchtdioden auch bei abnehmendem Stromwert, bei welchem aus dem Stand der Technik bekannte Stromsteuerschaltkreise keinen Stromfluss über die LEDs der LED-Gruppe ermöglichen, trotzdem ein Strom fließt, und zwar aus dem Ladungsspeicher und von diesem in entgegengesetzter Richtung wie der Ladestrom zum Laden des Ladungsspeichers. Auf diese Weise kann die Leuchtzeit oder Leuchtdauer jeder LED-Gruppe signifikant verlängert werden. Durch entsprechende Auslegung des Stromsteuerschaltkreises ist es möglich, den Unterschied zwischen einer maximalen Leuchtzeit einer LED-Gruppe und einem Restleuchten derselben so einzustellen, dass kein beziehungsweise praktisch kein Flickern mehr wahrgenommen wird. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise ist zudem, dass sich die Vorrichtung insgesamt praktisch wie ein ohmscher Widerstand verhalten kann, so dass sich ein hoher Wirkungsgrad und auch ein hoher Power-Faktor für die Vorrichtung insgesamt erreichen lässt.The development proposed according to the invention makes it possible, in particular, for the light-emitting diodes to still flow, even with decreasing current value, in which current control circuits known from the prior art do not allow current to flow through the LEDs of the LED group, namely from the charge storage and from the latter opposite direction as the charging current for charging the charge storage. In this way, the lighting time or lighting duration of each LED group can be significantly extended. By appropriate design of the current control circuit, it is possible to adjust the difference between a maximum illumination time of an LED group and a residual illumination of the same so that no or virtually no flicker is perceived. Another advantage of this approach is also that the device as a whole practically as a resistive Resistance can behave, so that a high degree of efficiency and also a high power factor for the device can be achieved overall.

Vorzugsweise wird der Ladungsspeicher der ihm zugeordneten LED-Gruppe parallelgeschaltet. Auf diese Weise kann er durch einen Teil des abgezweigten Betriebsstroms zum Betreiben der LED-Gruppe geladen werden. Ebenso kann dann auch beim Entladen des Ladungsspeichers unter entsprechenden Bedingungen der Entladestrom über die LED-Gruppe fließen, um die LEDs leuchten zu lassen.Preferably, the charge storage of its associated LED group is connected in parallel. In this way it can be charged by a part of the branched operating current to operate the LED group. Likewise, then also discharge of the charge storage under appropriate conditions, the discharge current flow through the LED group to light up the LEDs.

Günstig ist es, wenn jede LED-Gruppe zwei oder mehr LEDs umfasst, die in Serie geschaltet sind. So ist es insbesondere möglich, alle LEDs der Vorrichtung in Serie zu schalten. Das Vorsehen von zwei oder mehr LEDs pro LED-Gruppe ermöglicht einen kompakten Aufbau der Vorrichtung, da nicht für jede LED ein eigener Stromsteuerschaltkreis erforderlich ist. It is favorable if each LED group comprises two or more LEDs which are connected in series. In particular, it is possible to connect all LEDs of the device in series. The provision of two or more LEDs per LED group enables a compact construction of the device, since not every LED requires its own current control circuit.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jeder Stromsteuerschaltkreis zusammen mit der ihm zugeordneten LED-Gruppe eine LED-Schalteinheit bildet, welche als elektrischer Zweipol ausgebildet ist. Mit anderen Worten umfasst jede LED-Schalteinheit eine LED-Gruppe mit mindestens einer, bis zu sechs LEDs, sowie einen Stromsteuerschaltkreis. Die Schalteinheit insgesamt ist vorzugsweise als Zweipol ausgebildet, so dass eine beliebige Zahl im Prinzip identisch aufgebauter LED-Schalteinheiten in Serie geschaltet werden können. Insbesondere beim Einsatz von Schaltern oder Schaltelementen in Form von Transistoren zur Ausbildung der Stromsteuerschaltkreise kann so vollständig auf eine Speisung derselben durch eine externe Betriebsspannung verzichtet werden, was den Schaltungsaufwand für die Vorrichtung zusätzlich verringert.In a further preferred embodiment of the invention it can be provided that each current control circuit together with its associated LED group forms an LED switching unit, which is designed as a two-terminal electrical. In other words, each LED switching unit includes an LED group having at least one, up to six LEDs, and a power control circuit. The switching unit as a whole is preferably designed as a two-terminal, so that any number of basically identically constructed LED switching units can be connected in series. In particular, when using switches or switching elements in the form of transistors to form the current control circuits can be completely dispensed with a supply of the same by an external operating voltage, which additionally reduces the circuit complexity for the device.

Günstigerweise sind die LED-Schalteinheiten in Serie geschaltet. Dadurch ist insbesondere ein kettenartiger Aufbau der Vorrichtung möglich. Dies hat den Vorteil, dass ein Spitzenwert der Versorgungsspannung komplett ausgenutzt werden kann, um in Serie geschaltete LEDs zu bestromen. So können insbesondere elektrische Verluste beim Betreiben der LEDs minimiert werden.Conveniently, the LED switching units are connected in series. As a result, in particular a chain-like structure of the device is possible. This has the advantage that a peak value of the supply voltage can be fully utilized in order to power LEDs connected in series. In particular, electrical losses during operation of the LEDs can be minimized.

Vorteilhaft ist es, wenn jeder Stromsteuerschaltkreis mindestens ein erstes Schaltelement umfasst, das zur LED-Gruppe parallelgeschaltet ist und unterhalb eines für den jeweils zugeordneten Stromsteuerschaltkreis vorgegebenen Schwellenstroms elektrisch leitend und oberhalb des vorgegebenen Schwellenstroms elektrisch nichtleitend ist. Die Schaltelemente dienen insbesondere dazu, bei zunehmendem Stromwert sukzessive LED-Gruppen zuzuschalten, und zwar beispielsweise indem die im Grundzustand elektrisch leitenden Schalter nichtleitend werden, so dass der verfügbare Betriebsstrom über die LEDs fließt. Da vorzugsweise jeder LED-Gruppe ein Steuerstromschaltkreis zugeordnet ist, und jeder Steuerstromschaltkreis einen anderen Schwellenstrom vorgeben wird, schließen die ersten Schaltelemente der Stromsteuerschaltkreise mit zunehmendem Betriebsstrom nacheinander und ermöglichen so nacheinander die Bestromung der zugehörigen LED-Gruppen. Mit dem Anschalten der LED-Gruppen wird wie oben beschrieben gleichzeitig auch der Ladungsspeicher geladen. Wird der vorgegebene Schwellenstrom unterschritten wird, wird das erste Schaltelement wieder leitend und schließt quasi die Schalteinheit kurz. Anders als bei der aus der EP 2 523 531 A1 bekannten Vorrichtung leuchten dann bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung die LEDs trotzdem noch weiter, da sie nun mit Strom aus dem Ladungsspeicher betrieben werden.It is advantageous if each current control circuit comprises at least one first switching element, which is connected in parallel to the LED group and is electrically nonconductive below a predetermined threshold current for the respective associated current control circuit and above the predetermined threshold current. The switching elements serve, in particular, to connect successive LED groups as the current value increases, for example by the electrically conductive switches in the ground state becoming nonconductive, so that the available operating current flows via the LEDs. Since each LED group is preferably assigned a control current circuit, and each control current circuit will specify a different threshold current, the first switching elements of the current control circuits close one after the other with increasing operating current and thus enable the current supply to the associated LED groups in succession. When the LED groups are switched on, the charge storage device is also charged at the same time as described above. If the predetermined threshold current is exceeded, the first switching element becomes conductive again and virtually closes the switching unit briefly. Unlike the one from the EP 2 523 531 A1 known device then glow in the inventively constructed device, the LEDs still further, since they are now operated with power from the charge storage.

Ferner ist es günstig, wenn jeder Stromsteuerschaltkreis einen Stromsensor umfasst zum Detektieren des am Stromsteuerschaltkreis fließenden Stroms in Abhängigkeit der Spannung und zum Ansteuern des ersten Schaltelements in Abhängigkeit des fließenden Stroms. Mit einem solchen Stromsensor kann insbesondere auf einfache und sichere Weise das erste Schaltelement beim Erreichen des vorgegebenen Schwellenstroms nichtleitend beziehungsweise bei Unterschreiten der vorgegebenen Schwellenspannung zur Stromsteuerung leitend geschaltet werden.Furthermore, it is favorable if each current control circuit comprises a current sensor for detecting the current flowing at the current control circuit as a function of the voltage and for driving the first switching element as a function of the flowing current. With such a current sensor, in particular in a simple and reliable manner, the first switching element can be turned on when the predetermined threshold current is reached or when the current threshold voltage falls below the predetermined threshold voltage.

Auf besonders einfache Weise ausbilden lässt sich der Stromsensor, wenn er ein zweites Schaltelement und einen ohmschen Widerstand zum Vorgeben des Schwellenstroms zur Stromsteuerung umfasst. The current sensor can be formed in a particularly simple manner if it comprises a second switching element and an ohmic resistor for setting the current control threshold current.

Besonders kostengünstig und kompakt ausbilden lässt sich die Vorrichtung, wenn die Schaltelemente, insbesondere das erste und das zweite Schaltelement, in Form von Transistoren, beispielsweise Bipolar-Transistoren oder Feldeffekt-Transistoren, ausgebildet sind. The device can be designed in a particularly cost-effective and compact manner if the switching elements, in particular the first and the second switching element, are in the form of transistors, for example bipolar transistors or field-effect transistors.

Ein besonders einfacher und kompakter Aufbau des Stromsteuerschaltkreises lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass eine Basis des ersten Schaltelements direkt elektrisch leitend mit einem Kollektor des zweiten Schaltelements verbunden ist und wenn ein Emitter des ersten Schaltelements direkt elektrisch leitend mit einer Basis des zweiten Schaltelements verbunden ist. Auf diese Weise kann die an der Basis des ersten Schaltelements anliegende Spannung durch das zweite Schaltelement in Abhängigkeit des insbesondere durch den ohmschen Widerstand definierten Schwellenstroms für den jeweiligen Stromsteuerschaltkreis vorgegeben werden.A particularly simple and compact construction of the current control circuit can be achieved, in particular, in that a base of the first switching element is directly electrically conductively connected to a collector of the second switching element and if an emitter of the first switching element is directly electrically conductively connected to a base of the second switching element. In this way, the applied voltage at the base of the first switching element by the second switching element as a function of in particular by the ohmic Resistance defined threshold current for the respective power control circuit can be specified.

Auf besonders einfache und kostengünstige Weise lässt sich elektrische Energie in Form von Ladung zum Betreiben der LED-Gruppen zwischenspeichern, wenn der Ladungsspeicher in Form eines Kondensators ausgebildet ist. Grundsätzlich ist es denkbar verschiedene Arten von Kondensatoren einzusetzen, insbesondere Keramikkondensatoren, Kunstoff-Folienkondensatoren, Metallpapierkondensatoren und Elektrolytkondensatoren. Die Kapazität des jeweiligen Kondensators wird vorzugsweise in Abhängigkeit der anderen Bauteile der jeweiligen Stromsteuerschaltkreise ausgewählt.In a particularly simple and cost-effective manner, electrical energy in the form of charge for the operation of the LED groups can be temporarily stored when the charge storage device is in the form of a capacitor. In principle, it is conceivable to use different types of capacitors, in particular ceramic capacitors, plastic film capacitors, metal paper capacitors and electrolytic capacitors. The capacitance of the respective capacitor is preferably selected as a function of the other components of the respective current control circuits.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jeder Stromsteuerschaltkreis ein RC-Glied mit einem ohmschen Widerstand umfasst und dass das RC-Glied den Ladungsspeicher umfasst. Insbesondere ist es durch das RC-Glied und die von diesem vorgegebene Zeitkonstante möglich, einen Unterschied zwischen maximaler Leuchtdauer der LEDs einer LED-Gruppe und einem Restleuchten derselben so zu minimieren, so dass kein oder praktisch kein Flickern mehr wahrgenommen wird. According to a further preferred embodiment of the invention it can be provided that each current control circuit comprises an RC element with an ohmic resistance and that the RC element comprises the charge storage. In particular, it is possible by the RC element and the time constant predetermined by this, to minimize a difference between the maximum illumination duration of the LEDs of an LED group and a residual illumination of the same so that no or virtually no flicker is perceived.

Der Aufbau der Stromsteuerschaltkreise lässt sich insbesondere dadurch weiter vereinfachen, dass der ohmsche Widerstand des RC-Glieds durch einen Innenwiderstand der mindestens einen LED der LED-Gruppe gebildet ist. Mit anderen Worten kann so auf einen zusätzlichen ohmschen Widerstand verzichtet werden. Der Kondensator wird in Abhängigkeit des Innenwiderstands der LEDs der LED-Gruppe vorzugsweise so gewählt, dass also auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann. So können auch elektrische Verluste der Vorrichtung weiter verringert werden. The structure of the current control circuits can be further simplified in particular in that the ohmic resistance of the RC element is formed by an internal resistance of the at least one LED of the LED group. In other words, can be dispensed with an additional ohmic resistance. The capacitor is preferably chosen as a function of the internal resistance of the LEDs of the LED group so that can therefore be dispensed with an additional component. Thus, electrical losses of the device can be further reduced.

Günstigerweise ist der Ladungsspeicher direkt elektrisch leitend mit mindestens einem der Schaltelemente verbunden. Insbesondere ist es so möglich, die im Ladungsspeicher gespeicherte Ladung zur Speisung beispielsweise auch des Basisstroms des ersten Schaltelements zu nutzen. Dadurch muss dieser nicht von der Betriebsspannung gespeist werden. Dies hat jedoch den Vorteil dass keine zusätzliche Verschaltung benötigt wird und entsprechend der Position in der Serienschaltung der LED-Gruppen die dabei entstehenden Verluste zusätzlich reduziert werden können.Conveniently, the charge storage is directly electrically connected to at least one of the switching elements. In particular, it is thus possible to use the charge stored in the charge storage for feeding, for example, the base current of the first switching element. As a result, it does not have to be powered by the operating voltage. However, this has the advantage that no additional interconnection is needed and according to the position in the series circuit of the LED groups, the resulting losses can be additionally reduced.

Vorzugsweise ist der Ladungsspeicher mit der Basis des ersten/oder zweiten Schaltelements elektrisch leitend verbunden. Insbesondere sind beide Pole des Kondensators jeweils mit einer Basis eines Transistors elektrisch leitend verbunden. Dies ermöglicht es, das Spannungspotential am Kondensator zur Steuerung der Transistoren mit zu nutzen.Preferably, the charge storage is electrically connected to the base of the first / or second switching element. In particular, both poles of the capacitor are each electrically connected to a base of a transistor. This makes it possible to use the voltage potential at the capacitor to control the transistors with.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jeder Stromsteuerschaltkreis eine zusätzliche Diode umfasst, die zur mindestens einen LED der LED-Baugruppe gleichgerichtet in Serie geschaltet ist. Ermöglicht also das zuerst geschlossene erste Schaltelement einen Stromfluss über die LEDs der LED-Baugruppe, kann dieser Strom auch über die zusätzliche Diode fließen. Schließt hingegen das erste Schaltelement die LED-Gruppe kurz, indem das erste Schaltelement in den leitenden Zustand übergeht, verhindert die zusätzliche Diode einen Rückfluss der im Ladungsspeicher gespeicherten Ladung über das erste Schaltelement. Wie oben beschrieben kann die im Ladungsspeicher gespeicherte Ladung über die LED-Gruppe abfließen und so zum Erzeugen von Licht und damit zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Vorrichtung insgesamt genutzt werden. Das erste Schaltelement ist somit vom Ladungsspeicher und der LED-Gruppe durch die Diode entkoppelt.According to another preferred embodiment of the invention, it can be provided that each current control circuit comprises an additional diode, which is rectified in series with the at least one LED of the LED assembly. So allows the first closed first switching element a current flow through the LEDs of the LED assembly, this stream can also flow through the additional diode. On the other hand, if the first switching element short-circuits the LED group by switching the first switching element to the conducting state, the additional diode prevents a backflow of the charge stored in the charge storage via the first switching element. As described above, the charge stored in the charge storage device can be drained via the LED group and thus used to generate light and thereby increase the overall efficiency of the device. The first switching element is thus decoupled from the charge storage and the LED group through the diode.

Günstig ist es, wenn der positive Pol des Ladungsspeichers mit einer Kathode der Diode und einer Anode der mindestens einen LED einerseits und wenn der negative Pol des Ladungsspeichers mit einer Kathode der mindestens einen LED anderseits elektrisch leitend verbunden ist. So kann in Abhängigkeit insbesondere einer Zeitkonstante des RC-Glieds ein Betrieb der LED-Gruppe auch dann ermöglicht werden, wenn kein Betriebsstrom aufgrund eines geöffneten ersten Schaltelements für die LED-Gruppe zur Verfügung steht.It is favorable if the positive pole of the charge store is electrically conductively connected to a cathode of the diode and an anode of the at least one LED on the one hand and if the negative pole of the charge store is electrically conductively connected to a cathode of the at least one LED. Thus, depending on in particular a time constant of the RC element, an operation of the LED group can also be made possible if no operating current is available due to an opened first switching element for the LED group.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine durch die pulsierende Gleichspannung gesteuerte Stromquelle zur Stromversorgung. Günstigerweise umfasst die Vorrichtung ferner einen Gleichrichter zum Erzeugen der pulsierenden Gleichspannung aus einer bereitgestellten Wechselspannung des Versorgungsnetzes. Insbesondere kann der Gleichrichter in Form eines Brückengleichrichters ausgebildet sein. Preferably, the device comprises a controlled by the pulsating DC voltage power source for power supply. Conveniently, the device further comprises a rectifier for generating the pulsating DC voltage from a provided AC voltage of the supply network. In particular, the rectifier can be designed in the form of a bridge rectifier.

Insbesondere ist es günstig, wenn die Stromquelle in Form einer Proportionalstromquelle ausgebildet ist.In particular, it is favorable if the current source is designed in the form of a proportional current source.

Um für einen Anwender ein Flickern beziehungsweise Flimmern der LEDs der Vorrichtung weiter zu vermindern und um eine möglichst gleichmäßige Lichtemission zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn mehrere LEDs räumlich zu Leuchtpixeln angeordnet sind und wenn jedes Leuchtpixel mindestens zwei LEDs verschiedener LED-Gruppen umfasst. So kann insbesondere erreicht werden, dass LEDs unterschiedlicher LED-Gruppen, die zu unterschiedlichen Zeiten im Stromverlauf betrieben werden, gemeinsam ein Leuchtpixel ergeben. Wird dies bei mehreren Lichtpixeln in analoger Weise realisiert, kann ein Helligkeitsausgleich zwischen den im Zeitverlauf unterschiedlich lang betriebenen LEDs erreicht werden, um so eine insgesamt möglichst homogene Lichtausbeute zu ermöglichen.In order for a user to further reduce flickering or flickering of the LEDs of the device and to achieve the most uniform light emission, it is advantageous if several LEDs are arranged spatially to light pixels and if each light pixel comprises at least two LEDs of different LED groups. In particular, it can be achieved that LEDs of different LED groups, which are operated at different times in the course of the current, together result in a luminous pixel. Will this be included? realized a plurality of light pixels in an analogous manner, a brightness compensation between the different lengths of time operated LEDs can be achieved, so as to allow a total of homogeneous light output as possible.

Günstigerweise sind alle LEDs jedes Leuchtpixels unterschiedlichen LED-Gruppen zugeordnet. Auf diese Weise kann eine besonders große Homogenität bei der Lichterzeugung erreicht werden.Conveniently, all the LEDs of each luminous pixel are assigned to different LED groups. In this way, a particularly high homogeneity in the generation of light can be achieved.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder LED-Gruppe mindestens ein Ladungsspeicher zugeordnet ist, welcher bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert geladen wird, und dass die Stromsteuerschaltkreise derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf abnehmendem Stromwert der Stromfluss so gesteuert wird, dass der Ladungsspeicher durch einen über die LED-Gruppe abfließenden Entladestrom mindestens teilweise entladen wird. The object stated in the introduction is further achieved in a method of the type described above in that each LED group is assigned at least one charge store which is charged with an increasing current value over time, and in that the current control circuits are designed such that they decrease over time Current value of the current flow is controlled so that the charge storage is discharged at least partially by a discharging via the LED group discharge current.

Einen Ladungsspeicher in der beschriebenen Weise vorzusehen hat den Vorteil, dass dann, wenn beispielsweise bei der aus der EP 2 523 531 A1 bekannten Vorrichtung kein Strom über die LED-Gruppen fließen würde, doch ein Strom fließen kann, und zwar in Form der aus dem Ladungsspeicher abfließenden Ladung. Dadurch kann die Leuchtdauer jeder LED-Gruppe verlängert und das bei herkömmlichen Vorrichtungen durch das schnelle Ein- und Ausschalten der LEDs unangenehme Flickern im Wesentlichen beziehungsweise ganz vermieden werden.To provide a charge storage in the manner described has the advantage that when, for example, in the from the EP 2 523 531 A1 no current would flow across the LED groups, but current can flow, in the form of the charge draining from the charge storage. As a result, the lighting duration of each LED group can be lengthened and the unpleasant flicker in conventional devices caused by the rapid switching on and off of the LEDs can be substantially avoided.

Vorteilhafterweise werden Stromschaltkreise verwendet, bei denen der Ladungsspeicher der ihnen zugeordneten LED-Gruppe parallel geschaltet ist. Durch diese Anordnung des Ladungsspeichers kann auf einfache Weisung eine Entladung desselben über die LED-Gruppe erreicht werden.Advantageously, power circuits are used in which the charge storage of their associated LED group is connected in parallel. As a result of this arrangement of the charge accumulator, discharge of the same via the LED group can be achieved on a simple instruction.

Um insgesamt einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn als elektrische Zweipole ausgebildete LED-Schalteinheiten verwendet werden, die jeweils einen Stromsteuerschaltkreis und eine diesem zugeordnete LED-Gruppe umfassen. Insgesamt ist es so beispielsweise möglich, eine Kette aus LED-Schalteinheiten auszubilden, die alle in Serie geschaltet sind und deren LED-Gruppen in Abhängigkeit der jeweils anliegenden aktuellen Betriebsspannung direkt betrieben beziehungsweise aus dem jeweiligen Ladungsspeicher gespeist werden.In order to enable a particularly simple and cost-effective construction, it is advantageous if LED switching units designed as electrical double poles are used, each of which comprises a current control circuit and an LED group associated therewith. Overall, it is thus possible, for example, to form a chain of LED switching units which are all connected in series and whose LED groups are operated directly or fed from the respective charge store as a function of the current operating voltage applied.

Um auf einfache und effektive Weise eine zur Verfügung stehende Spitzenspannung zu nutzen, ist es günstig, wenn in Serie geschaltete LED-Schalteinheiten verwendet werden.In order to easily and effectively use an available peak voltage, it is favorable when series-connected LED switching units are used.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn Stromsteuerschaltkreise verwendet werden, welche jeweils mindestens ein erstes Schaltelement umfassen, das zur zugeordneten LED-Gruppen parallelgeschaltet ist und unterhalb eines für den jeweiligen Stromsteuerschaltkreis vorgegebenen Schwellenstroms elektrisch leitend und oberhalb des vorgegebenen Schwellenstroms elektrisch nichteitend ist. Das erste Schaltelement dient also insbesondere dazu, abhängig von dem jeweils vorgegebenen Schwellenstrom die LED-Gruppe direkt zu bestromen oder indirekt über den Ladungsspeicher zu betreiben.Furthermore, it can be advantageous if current control circuits are used which each comprise at least one first switching element which is connected in parallel to the associated LED groups and is electrically conductive below a threshold current predetermined for the respective current control circuit and electrically non-conductive above the predetermined threshold current. The first switching element thus serves, in particular, to energize the LED group directly or to operate it indirectly via the charge store, depending on the respective threshold current that has been predetermined.

Ferner ist es günstig, wenn Stromsteuerschaltkreise verwendet werden, welche jeweils einen Stromsensor umfassen zum Detektieren des am Stromsteuerschaltkreis anliegenden Stroms und zum Ansteuern des ersten Schaltelements in Abhängigkeit des fließenden Stroms. Der Stromsensor dient insbesondere dazu, das erste Schaltelement zu steuern, also die jeweilige LED-Gruppe in Abhängigkeit des vorgegebenen Schwellenstroms für den jeweiligen Stromsteuerschaltkreis leitend beziehungsweise nichtleitend zu schalten. Furthermore, it is favorable if current control circuits are used which each comprise a current sensor for detecting the current applied to the current control circuit and for driving the first switching element as a function of the flowing current. The current sensor serves, in particular, to control the first switching element, ie to switch the respective LED group in a conductive or nonconductive manner as a function of the predetermined threshold current for the respective current control circuit.

Vorzugsweise werden Stromsteuerschaltkreise verwendet, welche jeweils eine zusätzliche Diode umfassen, die zur mindestens einen LED der zugeordneten LED-Gruppe gleichgerichtet in Serie geschaltet ist. Insbesondere dann, wenn die zusätzliche Diode mit ihrer Anode beispielsweise mit dem Kollektor des ersten Schaltelements elektrisch leitend verbunden ist, kann die zusätzliche Diode einen Abfluss der im Ladungsspeicher gespeicherten Ladung über das erste Schaltelement verhindern. Die im Ladungsspeicher gespeicherte Ladung wird quasi zwangsweise über die LED-Gruppe abgeführt.Preferably, current control circuits are used, each comprising an additional diode, which is rectified connected in series with the at least one LED of the associated LED group. In particular, when the additional diode is electrically conductively connected with its anode, for example, with the collector of the first switching element, the additional diode can prevent a discharge of the charge stored in the charge storage via the first switching element. The charge stored in the charge storage is virtually forcibly discharged via the LED group.

Vorteilhafterweise wird eine durch die pulsierende Gleichspannung gesteuerte Stromquelle zur Stromversorgung bereitgestellt. Günstigerweise wird die pulsierende Gleichspannung aus der bereitgestellten Wechselspannung des Versorgungsnetzes durch Gleichrichtung, insbesondere mit einem Brückengleichrichter, erzeugt.Advantageously, a power source controlled by the pulsating DC voltage is provided for the power supply. Conveniently, the pulsating DC voltage is generated from the provided AC voltage of the supply network by rectification, in particular with a bridge rectifier.

Günstigerweise wird die Stromquelle in Form einer Proportionalstromquelle bereitgestellt.Conveniently, the power source is provided in the form of a proportional power source.

Die vorstehende Beschreibung umfasst somit insbesondere die nachfolgend in Form durchnummerierter Sätze definierten Ausführungsformen von Vorrichtungen und Verfahren zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden an einer pulsierenden Gleichspannung:

1. Vorrichtung (30) zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden (18) (LEDs) an einer pulsierenden Gleichspannung, insbesondere an einer Netzspannung, mit LED-Gruppen (22), die jeweils mindestens eine LED (18) der Mehrzahl von LEDs (18) umfassen, mit einer Mehrzahl von Stromsteuerschaltkreisen (24) zur Ansteuerung jeweils einer LED-Gruppe (22), welche Stromsteuerschaltkreise (24) derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert in Abhängigkeit eines für die jeweilige LED-Gruppe (22) vorgegebenen Schwellenstroms ein Strom durch die jeweilige LED-Gruppe (22) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromsteuerschaltkreis (24) mindestens einen Ladungsspeicher (94) umfasst, welcher jeweils einer LED-Gruppe (22) zugeordnet ist, und dass der Ladungsspeicher (94) im Stromsteuerschaltkreis (24) derart angeordnet ist, dass er bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert ladbar und bei im Zeitverlauf abnehmendem Stromwert durch einen über die LED-Gruppe (22) abfließenden Entladestrom mindestens teilweise entladbar ist.
2. Vorrichtung nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsspeicher (94) der ihm zugeordneten LED-Gruppe (22) parallelgeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Satz 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede LED-Gruppe (22) zwei oder mehr LEDs (18) umfasst, die in Serie geschaltet sind.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromsteuerschaltkreis (24) zusammen mit der ihm zugeordneten LED-Gruppe (22) eine LED-Schalteinheit (12) bildet, welche als elektrischer Zweipol (62) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Satz 4, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Schalteinheiten (12) in Serie geschaltet sind.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromsteuerschaltkreis (24) mindestens ein erstes Schaltelement (76) umfasst, das zur LED-Gruppe (22) parallelgeschaltet ist und unterhalb eines für den jeweils zugeordneten Stromsteuerschaltkreis (24) vorgegebenen Schwellenstroms elektrisch leitend und oberhalb des vorgegebenen Schwellenstroms elektrisch nichtleitend ist.
7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromsteuerschaltkreis (24) einen Stromsensor (128) umfasst zum Detektieren des im Stromsteuerschaltkreis (24) fließenden Stroms in Abhängigkeit der Spannung und zum Ansteuern des ersten Schaltelements (76) in Abhängigkeit des fließenden Stroms.
8. Vorrichtung nach Satz 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (128) ein zweites Schaltelement (104) und einen ohmschen Widerstand (112) zum Vorgeben der Schwellenspannung zur Stromsteuerung umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der Sätze 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (76) in Form von Transistoren (80, 106), insbesondere Bipolar-Transistoren oder Feldeffekt-Transistoren, ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach Satz 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basis (100) des ersten Schaltelements (76) direkt elektrisch leitend mit einem Kollektor (102) des zweiten Schaltelements (104) verbunden ist und dass ein Emitter (110) des ersten Schaltelements (76) direkt elektrisch leitend mit einer Basis (108) des zweiten Schaltelements (104) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsspeicher (94) in Form eines Kondensators (96) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromsteuerschaltkreis (24) ein RC-Glied (120) mit einem ohmschen Widerstand (64) umfasst und dass das RC-Glied (120) den Ladungsspeicher (94) umfasst.
13. Vorrichtung nach Satz 12, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand (64) des RC-Glieds (120) durch einen Innenwiderstand der mindestens einen LED (18) der LED-Gruppe (22) gebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Sätze 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsspeicher (94) direkt elektrisch leitend mit mindestens einem der Schaltelemente (76, 104) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Satz 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsspeicher (94) mit der Basis (100, 108) des ersten und/oder zweiten Schaltelements (76, 104) elektrisch leitend verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromsteuerschaltkreis (24) eine zusätzliche Diode (81) umfasst, die zur mindestens einen LED (18) der LED-Gruppe (22) gleichgerichtet in Serie geschaltet ist.
17. Vorrichtung nach Satz 16, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Pol (86) des Ladungsspeichers (94) mit einer Kathode (84) der Diode (81) und einer Anode (88) der mindestens einen LED (18) einerseits und dass der negative Pol (92) des Ladungsspeichers (94) mit einer Kathode (90) der mindestens einen LED (18) andererseits elektrisch leitend verbunden ist.
18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, gekennzeichnet durch eine durch die pulsierende Gleichspannung gesteuerte Stromquelle (42) zur Stromversorgung.
19. Vorrichtung nach Satz 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (42) in Form einer Proportionalstromquelle ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LEDs (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f) räumlich zu Leuchtpixeln (126) angeordnet sind und dass jedes Leuchtpixel (126) mindestens zwei LEDs (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f) verschiedener LED-Gruppen (22) umfasst.
21. Vorrichtung nach Satz 20, dadurch gekennzeichnet, dass alle LEDs jedes Leuchtpixels (126) unterschiedlichen LED-Gruppen (22) zugeordnet sind.
22. Verfahren zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden (18) (LEDs) an einer pulsierenden Gleichspannung, insbesondere an einer gleichgerichteten Netzspannung, bei welchem LED-Gruppen (22) verwendet werden, die jeweils mindestens eine LED (18) umfassen, wobei eine Mehrzahl von Stromsteuerschaltkreisen (24) zur Ansteuerung jeweils einer LED-Gruppe (22) verwendet wird, welche Stromsteuerschaltkreise (24) derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert ein Strom durch die jeweilige LED-Gruppe (22) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder LED-Gruppe (22) mindestens ein Ladungsspeicher (94) zugeordnet ist, welcher bei im Zeitverlauf zunehmendem Stromwert geladen wird, und dass die Stromsteuerschaltkreise (24) derart ausgebildet sind, dass bei im Zeitverlauf abnehmendem Stromwert der Stromfluss so gesteuert wird, dass der Ladungsspeicher (94) durch einen über die LED-Gruppe (22) abfließenden Entladestrom mindestens teilweise entladen wird.
23. Verfahren nach Satz 22, dadurch gekennzeichnet, dass Stromsteuerschaltkreise (24) verwendet werden, bei denen der Ladungsspeicher (94) der ihnen zugeordneten LED-Gruppe (22) parallelgeschaltet ist.
24. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Zweipole (62) ausgebildete LED-Schalteinheiten (12) verwendet werden, die jeweils einen Stromsteuerschaltkreis (24) und eine diesem zugeordnete LED-Gruppe (22) umfassen.
25. Verfahren nach Satz 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie geschaltete LED-Schalteinheiten (12) verwendet werden.
26. Verfahren nach einem der Sätze 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass Stromsteuerschaltkreise (24) verwendet werden, welche jeweils mindestens ein erstes Schaltelement (76) umfassen, das zur zugeordneten LED-Gruppe (22) parallelgeschaltet ist und unterhalb einer für den jeweiligen Stromsteuerschaltkreis (24) vorgegebenen Schwellenspannung elektrisch leitend und oberhalb der vorgegebenen Schwellenspannung elektrisch nichtleitend ist.
27. Verfahren nach Satz 26, dadurch gekennzeichnet, dass Stromsteuerschaltkreise (24) verwendet werden, welche jeweils einen Stromsensor (128) umfassen zum Detektieren des im Stromsteuerschaltkreis (24) fließenden Stroms in Abhängigkeit der Spannung und zum Ansteuern des ersten Schaltelements (76) in Abhängigkeit des fließenden Stroms.
28. Verfahren nach einem der Sätze 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass Stromsteuerschaltkreise (24) verwendet werden, welche jeweils eine zusätzliche Diode (81) umfassen, die zur mindestens einen LED (18) der zugeordneten LED-Gruppe (22) gleichgerichtet in Serie geschaltet ist.
29. Verfahren nach einem der Sätze 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die pulsierende Gleichspannung gesteuerte Stromquelle (42) zur Stromversorgung bereitgestellt wird.
30. Verfahren nach Satz 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromquelle (42) in Form einer Proportionalstromquelle bereitgestellt wird.

The above description thus includes in particular the embodiments of devices and methods defined below in the form of numbered sets for directly operating a plurality of light-emitting diodes on a pulsating DC voltage:

1. Device ( 30 ) for direct operation of a plurality of light-emitting diodes ( 18 ) (LEDs) at a pulsating DC voltage, in particular at a mains voltage, with LED groups ( 22 ), each having at least one LED ( 18 ) of the Plurality of LEDs ( 18 ), with a plurality of power control circuits ( 24 ) for controlling one LED group ( 22 ), which power control circuits ( 24 ) are designed in such a way that with increasing current value over time as a function of one for the respective LED group ( 22 ) predetermined current a current through the respective LED group ( 22 ), characterized in that each current control circuit ( 24 ) at least one charge storage ( 94 ), which in each case one LED group ( 22 ) and that the charge store ( 94 ) in the power control circuit ( 24 ) is arranged such that it can be loaded with an increasing current value over time and with a decreasing current value over time via an LED group ( 22 ) discharging discharge current is at least partially dischargeable.
2. Device according to sentence 1, characterized in that the charge storage ( 94 ) of the LED group assigned to it ( 22 ) is connected in parallel.
3. Device according to sentence 1 or 2, characterized in that each LED group ( 22 ) two or more LEDs ( 18 ) connected in series.
4. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that each current control circuit ( 24 ) together with its associated LED group ( 22 ) an LED switching unit ( 12 ), which as electrical two pole ( 62 ) is trained.
5. Device according to sentence 4, characterized in that the LED switching units ( 12 ) are connected in series.
6. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that each current control circuit ( 24 ) at least one first switching element ( 76 ) belonging to the LED group ( 22 ) is connected in parallel and below one for each associated power control circuit ( 24 ) predetermined threshold current is electrically conductive and above the predetermined threshold current is electrically non-conductive.
7. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that each current control circuit ( 24 ) a current sensor ( 128 ) for detecting in the current control circuit ( 24 ) flowing current as a function of the voltage and for driving the first switching element ( 76 ) depending on the flowing current.
8. Device according to sentence 7, characterized in that the current sensor ( 128 ) a second switching element ( 104 ) and an ohmic resistance ( 112 ) for setting the threshold voltage for current control.
9. Device according to one of the sentences 6 to 8, characterized in that the switching elements ( 76 ) in the form of transistors ( 80 . 106 ), in particular bipolar transistors or field-effect transistors are formed.
10. Device according to sentence 9, characterized in that a base ( 100 ) of the first switching element ( 76 ) directly electrically conductive with a collector ( 102 ) of the second switching element ( 104 ) and that an emitter ( 110 ) of the first switching element ( 76 ) directly electrically conductive with a base ( 108 ) of the second switching element ( 104 ) connected is.
11. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that the charge store ( 94 ) in the form of a capacitor ( 96 ) is trained.
12. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that each current control circuit ( 24 ) an RC element ( 120 ) with an ohmic resistance ( 64 ) and that the RC element ( 120 ) the charge storage ( 94 ).
13. Device according to sentence 12, characterized in that the ohmic resistance ( 64 ) of the RC element ( 120 ) by an internal resistance of the at least one LED ( 18 ) of the LED group ( 22 ) is formed.
14. Device according to one of the sentences 6 to 13, characterized in that the charge storage ( 94 ) directly electrically conductive with at least one of the switching elements ( 76 . 104 ) connected is.
15. Device according to sentence 14, characterized in that the charge store ( 94 ) with the base ( 100 . 108 ) of the first and / or second switching element ( 76 . 104 ) is electrically connected.
16. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that each current control circuit ( 24 ) an additional diode ( 81 ), which leads to the at least one LED ( 18 ) of the LED group ( 22 ) rectified in series.
17. Device according to sentence 16, characterized in that the positive pole ( 86 ) of the charge storage ( 94 ) with a cathode ( 84 ) of the diode ( 81 ) and an anode ( 88 ) of the at least one LED ( 18 ) on the one hand and that the negative pole ( 92 ) of the charge storage ( 94 ) with a cathode ( 90 ) of the at least one LED ( 18 ) is electrically connected on the other hand.
18. Device according to one of the preceding sentences, characterized by a controlled by the pulsating DC voltage current source ( 42 ) to the power supply.
19. Device according to sentence 18, characterized in that the power source ( 42 ) is designed in the form of a proportional current source.
20. Device according to one of the preceding sentences, characterized in that a plurality of LEDs ( 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 18f ) spatially to light pixels ( 126 ) and that each luminous pixel ( 126 ) at least two LEDs ( 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 18f ) of different LED groups ( 22 ).
21. Device according to sentence 20, characterized in that all the LEDs of each luminous pixel ( 126 ) different LED groups ( 22 ) assigned.
22. Method for directly operating a plurality of light-emitting diodes ( 18 ) (LEDs) at a pulsating DC voltage, in particular at a rectified mains voltage, in which LED groups ( 22 ), each having at least one LED ( 18 ), wherein a plurality of power control circuits ( 24 ) for controlling one LED group ( 22 ), which current control circuits ( 24 ) are designed such that, with increasing current value over time, a current through the respective LED group ( 22 ) flows, characterized in that each LED group ( 22 ) at least one charge store ( 94 ), which is charged with increasing current value over time, and that the current control circuits ( 24 ) are designed such that, as the current value decreases over time, the current flow is controlled such that the charge store ( 94 ) by one via the LED group ( 22 ) discharging discharge current is at least partially discharged.
23. Method according to sentence 22, characterized in that current control circuits ( 24 ) are used, in which the charge storage ( 94 ) of the LED group assigned to them ( 22 ) is connected in parallel.
24. Method according to one of the preceding sentences, characterized in that as electrical two-pole ( 62 ) formed LED switching units ( 12 ), each having a current control circuit ( 24 ) and an associated LED group ( 22 ).
25. Procedure according to sentence 24 , characterized in that series connected LED switching units ( 12 ) be used.
26. Method according to one of the sentences 22 to 25, characterized in that current control circuits ( 24 ), which in each case at least one first switching element ( 76 ) associated with the associated LED group ( 22 ) is connected in parallel and below one for the respective current control circuit ( 24 ) predetermined threshold voltage is electrically conductive and above the predetermined threshold voltage is electrically non-conductive.
27. Method according to sentence 26, characterized in that current control circuits ( 24 ), each having a current sensor ( 128 ) comprise for detecting in the current control circuit ( 24 ) flowing current as a function of the voltage and for driving the first switching element ( 76 ) depending on the flowing current.
28. Method according to one of the sentences 22 to 27, characterized in that current control circuits ( 24 ), each having an additional diode ( 81 ) which lead to the at least one LED ( 18 ) of the assigned LED group ( 22 ) rectified in series.
29. The method according to any of sentences 22 to 28, characterized in that a controlled by the pulsating DC voltage power source ( 42 ) is provided for power supply.
30. Method according to sentence 29, characterized in that a current source ( 42 ) is provided in the form of a proportional current source.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:

1: eine schematische Prinzipskizze einer aus dem Stand der Technik bekannten LED-Kette; 1 a schematic diagram of a known from the prior art LED chain;

1a: eine schematische Prinzipskizze einer aus dem Stand der Technik bekannten LED-Schalteinheit; 1a a schematic diagram of a known from the prior art LED switching unit;

2: eine schematische Schaltskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von Leuchtdioden an einer pulsierenden Gleichspannung; 2 a schematic circuit diagram of a device according to the invention for directly operating a plurality of light emitting diodes on a pulsating DC voltage;

2a: eine schematische Schaltskizze einer Vorrichtung mit drei LED-Schalteinheiten; 2a a schematic circuit diagram of a device with three LED switching units;

2b: eine schematische Schaltskizze von drei in Serie geschalteten LED-Schalteinheiten; 2 B a schematic circuit diagram of three series-connected LED switching units;

2c: eine schematische Darstellung einer LED-Schalteinheit umfassend eine LED-Gruppe und einen Stromsteuerschaltkreis; 2c FIG. 2 is a schematic diagram of an LED switching unit comprising an LED group and a current control circuit; FIG.

3: eine schematische Darstellung von An- und Auszuständen von LED-Gruppen in einer Halbwelle der Stromversorgung; und 3 a schematic representation of arrival and Auszuständen of LED groups in a half-wave of the power supply; and

4: eine schematische Darstellung der Anordnung von LEDs unterschiedlicher LED-Gruppen zu Leuchtpixeln. 4 : A schematic representation of the arrangement of LEDs of different LED groups to light pixels.

In 1 ist eine LED-Kette 10 wie sie aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der EP 2 523 531 A1 , bekannt ist, schematisch dargestellt und insgesamt mit den Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die LED-Kette 10 umfasst mehrere LED-Schalteinheiten 12, die zwischen die äußeren Anschlusspunkte 14 und 16 der LED-Kette 10 in Serie geschaltet sind. Jedes LED-Schaltelement 12 umfasst eine oder mehrere LEDs 18 und einen in Serie geschalteten Widerstand 20, so dass sich insgesamt eine Serienschaltung der LEDs 18 und der Widerstände 20 ergibt. Zum Steuern der LEDs 18 beziehungsweise der aus zwei oder mehr LEDs 18 ausgebildeten LED-Gruppen 22 dient jeweils ein Stromsteuerschaltkreis 24. Die Stromsteuerschaltkreise 24 der LED-Kette 10 sind in ihrem Aufbau prinzipiell identisch, unterscheiden sich jedoch durch die Parameter ihrer Bauelemente, um wie oben beschrieben ein sukzessives Einschalten der LED-Gruppen 22 der LED-Schalteinheiten 12 mit zunehmendem Betriebsstrom zu ermöglichen. In 1 is an LED chain 10 as is known in the art, for example from the EP 2 523 531 A1 , is known, shown schematically and in total by the reference numerals 10 designated. The LED chain 10 includes several LED switching units 12 between the outer connection points 14 and 16 the LED chain 10 are connected in series. Each LED switching element 12 includes one or more LEDs 18 and a resistor connected in series 20 , so that in total a series connection of the LEDs 18 and the resistors 20 results. To control the LEDs 18 or from two or more LEDs 18 trained LED groups 22 each serves a power control circuit 24 , The power control circuits 24 the LED chain 10 are basically identical in their structure, but differ by the parameters of their components, as described above, a successive switching on the LED groups 22 the LED switching units 12 to allow with increasing operating current.

Die in 1 schematisch dargestellte Schaltungsanordnung erfordert es, die jeweiligen Stromsteuerschaltkreise 24 beziehungsweise Schaltelemente derselben über die Betriebsspannung zu speisen, so dass insgesamt vierpolige LED-Schalteinheiten 12 mit vier Anschlusspunkten 26a, 26b, 28a und 28b ausgebildet werden. Zur Ausbildung der LED-Kette 10 sind die Anschlusspunkte 28a und 28b einer LED-Schalteinheit 12 mit den Anschlusspunkten 26a und 26b einer darauffolgenden LED-Schalteinheit 12 elektrisch leitend verbunden.In the 1 schematically illustrated circuitry requires the respective power control circuits 24 or switching elements of the same via the operating voltage to feed, so that a total of four-pole LED switching units 12 with four connection points 26a . 26b . 28a and 28b be formed. To form the LED chain 10 are the connection points 28a and 28b an LED switching unit 12 with the connection points 26a and 26b a subsequent LED switching unit 12 electrically connected.

In 2 ist eine schematische Prinzipskizze einer Vorrichtung zum direkten Betreiben einer Mehrzahl von LEDs 18 an einer pulsierenden Gleichspannung, beispielsweise einer gleichgerichteten Wechselspannung, dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet. An den Anschlusspunkten 32 und 34 zum Verbinden mit einer Wechselspannung ist ein Gleichrichter 36, beispielsweise ein Brückengleichrichter, mit zwei Anschlusspunkten 38 angeschlossen, welcher zwei weitere Anschlusspunkte 40 aufweist, die einerseits mit zwei Anschlusskontakten 44 einer Stromquelle und einem ersten Anschlusskontakt 48 eines ersten Widerstands 46 elektrisch leitend verbunden sind sowie mit einem ersten Anschlusskontakt 50 eines zweiten Widerstands 52, wobei die zweiten Anschlusskontakte 54 der Widerstände 46 und 52 an einem weiteren Anschlusskontakt 58 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der Gleichrichter 36 wandelt die durch das Netz bereitgestellte Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung. Zwischen einem vierten Anschlusskontakt 60 der Stromquelle 42 und dem ersten Anschlusskontakt 50 ist eine LED-Kette 10 angeordnet, die in 2 beispielhaft vier als elektrische Zweipole 62 ausgebildete LED-Schalteinheiten 12 umfasst. Die Zweipole 62 sind zwischen den Anschlusskontakten 50 und 60 in Serie geschaltet.In 2 is a schematic schematic diagram of an apparatus for directly operating a plurality of LEDs 18 at a pulsating DC voltage, for example, a rectified AC voltage, shown and in total by the reference numeral 30 designated. At the connection points 32 and 34 for connecting to an AC voltage is a rectifier 36 For example, a bridge rectifier with two connection points 38 connected, which two more connection points 40 has, on the one hand with two connection contacts 44 a power source and a first terminal contact 48 a first resistance 46 are electrically connected and with a first connection contact 50 a second resistance 52 , wherein the second connection contacts 54 the resistances 46 and 52 at another connection contact 58 electrically conductively connected to each other. The rectifier 36 converts the AC voltage provided by the network into a pulsating DC voltage. Between a fourth connection contact 60 the power source 42 and the first terminal contact 50 is an LED chain 10 arranged in 2 by way of example four as electrical two-pole 62 trained LED switching units 12 includes. The two poles 62 are between the connection contacts 50 and 60 connected in series.

In 2a ist die Vorrichtung 30 mit einem etwas detaillierteren Schaltungsaufbau dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen sind in 2a lediglich drei LED-Schalteinheiten 12 dargestellt. Grundsätzlich kann eine beliebige Zahl von LED-Schalteinheiten 12 vorgesehen sein, wobei deren Zahl im Wesentlichen von dem von der der Summe der Schwellenspannungen der in Serie geschalteten LEDs 18 im Verhältnis zur externen Betriebsspannung abhängt. In 2a is the device 30 shown with a somewhat more detailed circuit structure. For the sake of clarity are in 2a only three LED switching units 12 shown. Basically, any number of LED switching units 12 be provided, the number of which substantially from that of the sum of the threshold voltages of the series-connected LEDs 18 in relation to the external operating voltage.

Die LED-Schalteinheiten 12 umfassen jeweils zwei in Serie geschaltete LEDs 18, die eine LED-Gruppe 22 bilden. Jeder Zweipol 62 weist einen positiven Anschlusskontakt 68 und einen negativen Anschlusskontakt 70 auf. Die LED-Schalteinheiten 12 sind so in Serie zusammengeschaltet, dass stets ein Anschlusskontakt 68 mit einem Anschlusskontakt 70 verbunden ist. Freie Enden der LED-Kette 10 sind einerseits, nämlich der Anschlusskontakt 68, mit dem Anschlusskontakt 50 verbunden, und andererseits, nämlich der freie Anschlusskontakt 70 der LED-Kette 10, mit einem Verbindungspunkt 72. Mit dem Verbindungspunkt 72 ist einerseits eine Anode einer Leuchtdiode 18 und andererseits ein Anschlusskontakt eines Widerstands 64 verbunden, die zueinander parallel geschaltet und mit ihren anderen Enden, also den weiteren Anschlusskontakten des Widerstands 64 sowie der Kathode der LED 18, mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 74 elektrisch leitend verbunden sind. Der Verbindungspunkt 74 steht wiederum elektrisch leitend mit dem Anschlusskontakt 60 in Verbindung. The LED switching units 12 each comprise two series-connected LEDs 18 holding an LED group 22 form. Every two pole 62 has a positive terminal contact 68 and a negative terminal contact 70 on. The LED switching units 12 are connected together in series, that always a connection contact 68 with a connection contact 70 connected is. Free ends of the LED chain 10 On the one hand, namely the terminal contact 68 , with the connection contact 50 connected, and on the other hand, namely the free terminal contact 70 the LED chain 10 , with a connection point 72 , With the connection point 72 on the one hand is an anode of a light emitting diode 18 and on the other hand, a terminal contact of a resistor 64 connected, which are connected in parallel with each other and with their other ends, so the other terminal contacts of the resistor 64 as well as the cathode of the LED 18 , with a common connection point 74 are electrically connected. The connection point 74 in turn is electrically conductive with the terminal contact 60 in connection.

Zur Erläuterung des Aufbaus der LED-Kette 10 wird in Verbindung mit 2c der Aufbau einer einzelnen LED-Schalteinheit 12 näher erläutert. To explain the structure of the LED chain 10 will be in contact with 2c the structure of a single LED switching unit 12 explained in more detail.

Der Anschlusskontakt 68 steht elektrisch leitend mit dem Kollektor 78 eines ersten Schaltelements 76 in Form eines Transistors 80 in elektrischer leitender Verbindung. Der Anschlusskontakt 68 in ferner mit einer Anode 82 einer Diode 81 verbunden. Die Kathode 84 der Diode 81 ist elektrisch leitend mit einem Verbindungspunkt 86 verbunden, an den ein erstes Ende eines Widerstands 64 elektrisch leitend angeschlossen ist. Ein zweites Ende des Widerstands 64 ist an eine erste Anode 88 der LED-Gruppe 22 elektrisch leitend angeschlossen. The connection contact 68 is electrically conductive with the collector 78 a first switching element 76 in the form of a transistor 80 in electrical connection. The connection contact 68 in further with an anode 82 a diode 81 connected. The cathode 84 the diode 81 is electrically conductive with a connection point 86 connected to the a first end of a resistor 64 electrically connected. A second end of the resistance 64 is to a first anode 88 the LED group 22 electrically connected.

Eine freie Kathode 90 am anderen Ende der LED-Gruppe 22 ist mit einem Verbindungspunkt 92 elektrisch leitend verbunden. Zwischen den Verbindungspunkten 86 und 92 ist ein Ladungsspeicher 94 in Form eines Kondensators 96 elektrisch leitend angeordnet. An einen Basiskontakt 100 des ersten Schaltelements 76 ist ein erstes Ende eines Widerstands 98 elektrisch leitend angeschlossen, dessen anderes Ende mit dem Verbindungspunkt 86 elektrisch leitend verbunden ist. Der Basiskontakt 100 ist mit einem Kollektor 102 eines zweiten Schaltelements 104, welches in Form eines Transistors 106 ausgebildet ist, elektrisch leitend verbunden. Ein Basiskontakt 108 des zweiten Schaltelements 104 ist mit einem Emitter 110 des ersten Schaltelements 76 elektrisch leitend verbunden. Ein erster Anschlusskontakt 114 eines Widerstands 112 ist mit dem Basiskontakt 108 und dem Verbindungspunkt 92 elektrisch leitend verbunden. Ein zweiter Anschlusskontakt 118 des Widerstands 112 ist elektrisch leitend sowohl mit dem Emitter 116 des zweiten Schaltelements 104 als auch mit dem Anschlusskontakt 70 elektrisch leitend verbunden. Der Widerstand 112 und das zweite Schaltelement 104 bilden zusammen im Wesentlichen einen Stromsensor 128 zum Detektieren des im Stromsteuerschaltkreis 24 fließenden Stroms in Abhängigkeit der Spannung und zum Ansteuern des ersten Schaltelements 76 in Abhängigkeit des fließenden Stroms.A free cathode 90 at the other end of the LED group 22 is with a connection point 92 electrically connected. Between the connection points 86 and 92 is a charge storage 94 in the form of a capacitor 96 arranged electrically conductive. To a basic contact 100 of the first switching element 76 is a first end of a resistance 98 electrically connected, the other end to the connection point 86 is electrically connected. The basic contact 100 is with a collector 102 a second switching element 104 which is in the form of a transistor 106 is formed electrically conductively connected. A basic contact 108 of the second switching element 104 is with an emitter 110 of the first switching element 76 electrically connected. A first connection contact 114 of a resistance 112 is with the base contact 108 and the connection point 92 electrically connected. A second connection contact 118 of resistance 112 is electrically conductive with both the emitter 116 of the second switching element 104 as well as with the connection contact 70 electrically connected. The resistance 112 and the second switching element 104 essentially together form a current sensor 128 for detecting in the current control circuit 24 flowing current in dependence of the voltage and for driving the first switching element 76 depending on the flowing current.

Grundsätzlich kann auf den Widerstand 64 auch verzichtet werden, wenn das durch den Widerstand 64 und den Kondensator 96 ausgebildete RC-Glied 120 durch den Kondensator 96 und den Innenwiderstand der LED-Gruppe 22 gebildet wird. Mit anderen Worten wird eine durch das RC-Glied 120 definierte Zeitkonstante unter Vorgabe des Innenwiderstands der LED-Gruppe 22 durch entsprechende Wahl des Kondensators 96 eingestellt.Basically, on the resistance 64 also be waived if that by the resistance 64 and the capacitor 96 trained RC member 120 through the capacitor 96 and the internal resistance of the LED group 22 is formed. In other words, one through the RC element 120 Defined time constant under specification of the internal resistance of the LED group 22 by appropriate choice of the capacitor 96 set.

Die Funktionsweise des Stromsteuerschaltkreises 40 wird nachfolgend im Einzelnen erläutert.The operation of the power control circuit 40 will be explained in detail below.

In 3 ist schematisch der Stromverlauf 122, also der zeitliche Verlauf des von der Stromquelle 42 bereitgestellten Betriebsstroms, schematisch dargestellt. Nur im Zeitpunkt t₀ fließt kein Strom. Sobald jedoch ein kleiner Strom fließt fällt über dem Widerstand 66 eine entsprechende Spannung ab und die zum Widerstand 66 parallel geschaltete Diode 18 leuchtet. In 3 is schematically the current curve 122 , ie the time course of the current source 42 provided operating current, shown schematically. Only at the time t ₀ no current flows. However, as soon as a small current flows over the resistor drops 66 a corresponding voltage and the resistance 66 parallel connected diode 18 shines.

Die sich an den Widerstand 66 anschließende LED-Schalteinheit 12 ist durch entsprechende Wahl ihrer Bauteile so konfiguriert, dass das erste Schaltelement 76 leitend ist, also den Anschlusskontakt 68 und den ersten Anschlusskontakt 114 kurzschließt. Sobald bei zunehmendem Strom am Widerstand 112 eine der vorgegebene Schwellenstrom entsprechende Spannung abfällt, fällt das Potential am Basiskontakt 100 so weit ab, dass das erste Schaltelement 76 nichtleitend wird. Der von der Stromquelle bereitgestellte Strom fließt nun über die Diode 81 durch die LED-Gruppe 22, die LEDs leuchten. Die Diode 81 ist mit den LEDs 18 gleichgerichtet in Serie geschaltet. Bei Erreichen des Schwellenstroms, der dem Schaltstrom I_s1 entspricht, beginnen also die Leuchtdioden 18 dieser ersten LED-Schalteinheit 12 zu leuchten. Gleichzeitig fließt auch Strom in den Kondensator 96, der dadurch aufgeladen wird. Die an ihm abfallende Spannung nimmt zu.Adhere to the resistance 66 subsequent LED switching unit 12 is configured by appropriate choice of its components, that the first switching element 76 is conductive, so the connection contact 68 and the first connection contact 114 shorts. Once with increasing current at the resistor 112 drops a predetermined threshold current corresponding voltage drops, the potential at the base contact 100 so far from that the first switching element 76 becomes non-conductive. The current provided by the current source now flows through the diode 81 through the LED group 22 , the LEDs are lit. The diode 81 is with the LEDs 18 rectified connected in series. Upon reaching the threshold current, which corresponds to the switching current I _s1 , so start the light emitting diodes 18 this first LED switching unit 12 to shine. At the same time, electricity flows into the capacitor 96 being charged by it. The voltage dropping across it increases.

Nacheinander in Serie geschalteten LED-Schalteinheiten 12 sind mit ihren Bauteilen vorzugsweise so konfiguriert, dass die jeweils direkt nachgeordnete LED-Schalteinheit bei einem etwas höheren Schwellenstrom die LED-Gruppe 22 aktiviert. In 3 sind schematisch fünf solche Schaltstufen eingezeichnet, die fünf LED-Schalteinheiten entsprechen. Es ergibt sich dann im konkreten Schaltverlauf eine Treppenfunktion, die an den idealen sinusförmigen Stromverlauf 122 angenähert ist.Successively connected in series LED switching units 12 are preferably configured with their components so that the respective directly downstream LED switching unit at a slightly higher threshold current, the LED group 22 activated. In 3 are schematically shown five such switching stages, which correspond to five LED switching units. It then results in the concrete switching process, a staircase function, which corresponds to the ideal sinusoidal current profile 122 is approximated.

Nach Überschreiten des Scheitelpunkts 124 des Stromverlaufs steigt die Spannung am Basiskontakt 100 wieder sukzessive an, bis bei Erreichen der Schaltschwelle das erste Schaltelement 76 den Anschlusskontakt 68 und den ersten Anschlusskontakt 114 wieder kurzschließt. Nun wären die LEDs 18 der LED-Gruppe 22 ohne den Kondensator 96 unbestromt. Da die Diode 81 einen Stromfluss aus dem Kondensator über das erste kurzgeschlossene Schaltelement 76 verhindert, fließt die im Ladungsspeicher 94 gespeicherte Ladung über die LED-Gruppe 22 ab. Die LEDs 18 der LED-Gruppe 22 leuchten folglich auch dann, wenn sie nicht direkt mit dem Betriebsstrom betrieben werden. Dadurch gehen sie nicht aus, wie dies bei den LEDs der LED-Gruppen in der Vorrichtung aus der EP 2 523 531 A1 der Fall ist. Da die Zeitkonstante des RC-Glieds 21 idealerweise so gewählt ist, dass der Unterschied von maximaler Leuchtdauer und Restleuchten der LEDs 18 minimiert wird, kann praktisch kein Flickern mehr wahrgenommen werden. After crossing the vertex 124 As the current progresses, the voltage at the base contact increases 100 again successively until reaching the switching threshold, the first switching element 76 the connection contact 68 and the first connection contact 114 short-circuiting again. Now the LEDs would be 18 the LED group 22 without the capacitor 96 energized. Because the diode 81 a current flow out of the capacitor via the first shorted switching element 76 prevents it from flowing in the charge storage 94 stored charge via the LED group 22 from. The LEDs 18 the LED group 22 Consequently, they also light up if they are not operated directly with the operating current. Thus they do not go out, as with the LEDs of the LED groups in the device from the EP 2 523 531 A1 the case is. Since the time constant of the RC element 21 ideally chosen so that the difference of maximum lighting time and remaining lights of the LEDs 18 is minimized, virtually no flicker can be perceived.

In der beschriebenen Weise verhalten sich alle Stromsteuerschaltkreise 24 bei weiterem Abfall des Stroms. Nach und nach werden dann die LED-Gruppen 22 der LED-Schalteinheiten 12 nicht mehr mit dem von der Stromquelle 42 bereitgestellten Strom betrieben, sondern mit der im jeweiligen Kondensator 96 gespeicherten Ladung. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die LEDs der LED-Gruppen 22 dauerhaft oder zumindest nahezu dauerhaft leuchten. In the manner described, all current control circuits behave 24 with further waste of electricity. Gradually, then, the LED groups 22 the LED switching units 12 no longer with that of the power source 42 Power supplied, but with the in the respective capacitor 96 stored charge. In this way it can be achieved that the LEDs of the LED groups 22 permanently or at least almost permanently light up.

Wie beschrieben kann statt des Widerstands 64 auch der Innenwiderstand der LEDs 18 genutzt werden. Voraussetzung ist eine entsprechende Dimensionierung des Kondensators 96. Damit werden weitere elektrische Verluste der Vorrichtung 30 vermieden.As described, instead of the resistance 64 also the internal resistance of the LEDs 18 be used. Prerequisite is a corresponding dimensioning of the capacitor 96 , This will cause further electrical losses of the device 30 avoided.

Die Anordnung des Kondensators 96 in der beschriebenen Weise hat ferner den Vorteil, dass ein Teil der Kondensatorladung zur Speisung des Basisstroms des ersten Schaltelements 76 genutzt werden kann, so dass dieser nicht vom Betriebsstrom gespeist werden muss. Dadurch werden weitere elektrische Verluste innerhalb der LED-Kette 10 minimiert. Ferner kann durch die Basisstromlieferung aus dem Kondensator 96 auch ein weiterer erforderlicher Anschlusspunkt der Stromsteuerschaltkreise 24 an die Stromquelle 42 entfallen, wie sie bei der Anordnung aus der EP 2 523 531 A1 erforderlich ist.The arrangement of the capacitor 96 in the manner described further has the advantage that a portion of the capacitor charge for feeding the base current of the first switching element 76 can be used so that it does not have to be powered by the operating current. This will cause further electrical losses within the LED chain 10 minimized. Furthermore, by the base current supply from the capacitor 96 also another required connection point of the power control circuits 24 to the power source 42 omitted, as in the arrangement of the EP 2 523 531 A1 is required.

Um Helligkeitsunterschiede bei den LEDs 18 von aufeinander folgenden LED-Schalteinheiten 12 auszugleichen, werden die LEDs 18 vorzugsweise in Form von Leuchtpixeln 126 angeordnet, wie dies schematisch in 4 dargestellt ist. In 4 umfasst jedes Leuchtpixel 126 beispielhaft sechs LEDs 18a bis 18f. Die LEDs 18a bilden eine LED-Gruppe 22 einer ersten LED-Schalteinheit 12. Die LEDs 18b bilden eine LED-Gruppe 22 einer zweiten LED-Schalteinheit 12. Entsprechend gilt dies auch für die LEDs 18c bis 18f. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass jedes der auf diese besondere Weise durch räumliche Anordnung ausgebildeten Leuchtpixel 126 mit seinen beispielhaft sechs LEDs 18a bis 18f dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Leuchtstärke aufweist. Diese besondere Anordnung verringert zusätzlich den, wenn überhaupt nur noch sehr schwach ausgeprägten, Flickereindruck.To brightness differences in the LEDs 18 of consecutive LED switching units 12 compensate, the LEDs are 18 preferably in the form of light-emitting pixels 126 arranged like this schematically in 4 is shown. In 4 includes each light pixel 126 exemplarily six LEDs 18a to 18f , The LEDs 18a form an LED group 22 a first LED switching unit 12 , The LEDs 18b form an LED group 22 a second LED switching unit 12 , Accordingly, this also applies to the LEDs 18c to 18f , In this way it can be achieved that each of the light pixels formed in this special way by spatial arrangement 126 with its exemplary six LEDs 18a to 18f has the same or substantially the same luminosity. This particular arrangement additionally reduces the, if any, very slight flicker impression.

Insgesamt ermöglicht es die vorgeschlagene Vorrichtung 30, LEDs 18 flickerfrei an einer pulsierenden Gleichspannung zu Betreiben, die beispielsweise durch Gleichrichtung direkt aus einer verfügbaren Wechselspannung eines Versorgungsnetzes erzeugt wird. Dies wird wie bereits beschrieben dadurch erreicht, dass das erste Schaltelement 76 bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellenstroms der LED-Schalteinheit 12 nicht den Kurzschluss direkt zur Speisung der LEDs 18 öffnet, sondern über die Diode 81 auch zum Kondensator 96. Dessen Restspannung liegt in diesem Moment etwa bei der minimalen Betriebsspannung der über den Widerstand 64 an den Kondensator 96 angeschlossenen LEDs 18. Jetzt fließt der Strom parallel sowohl in den Kondensator 96 und die LED-Gruppe 22. Die Ladespannung steigt an und die LEDs 18 übernehmen den größten Teil des Stroms. Am Ende einer solchen Phasenzeit wird das erste Schaltelement 76 wieder leitend und die Diode 81 sperrt. Bis zum Erreichen des Schwellenstroms während der nächsten Halbwelle werden die LEDs 18 aus dem Kondensator 96 gespeist, der dabei teilweise entladen wird. Danach beginnt der Aufladeprozess wieder erneut. Overall, the proposed device allows 30 , LEDs 18 flicker-free to operate on a pulsating DC voltage, which is generated for example by rectification directly from an available AC voltage of a supply network. This is achieved as already described by the fact that the first switching element 76 upon reaching a predetermined threshold current of the LED switching unit 12 not the short circuit directly to the power supply of the LEDs 18 opens, but over the diode 81 also to the capacitor 96 , Its residual voltage is at this moment about at the minimum operating voltage across the resistor 64 to the capacitor 96 connected LEDs 18 , Now the current flows in parallel both into the capacitor 96 and the LED group 22 , The charging voltage increases and the LEDs 18 take over most of the electricity. At the end of such a phase time, the first switching element 76 again conductive and the diode 81 locks. Until the threshold current is reached during the next half wave, the LEDs will turn on 18 from the condenser 96 fed, which is partially discharged. After that the charging process starts again.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung und das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren können durch einfache Änderung der Zahl der in Reihe geschalteten LEDs an beliebige pulsierende Gleichspannungen und für unterschiedliche Frequenzen der pulsierenden Gleichspannungen angepasst und für diese dimensioniert werden.The device proposed according to the invention and the method proposed according to the invention can be adapted to any pulsating direct voltages and for different frequencies of the pulsating direct voltages by simply changing the number of LEDs connected in series and dimensioned for them.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2523531 A1 [0003, 0003, 0012, 0029, 0048, 0061, 0064]

Claims

Contraption ( 30 ) for direct operation of a plurality of light-emitting diodes ( 18 ) (LEDs) at a pulsating DC voltage, in particular at a mains voltage, with LED groups ( 22 ), each having at least one LED ( 18 ) of the plurality of LEDs ( 18 ), with a plurality of power control circuits ( 24 ) for controlling one LED group ( 22 ), which power control circuits ( 24 ) are designed in such a way that with increasing current value over time as a function of one for the respective LED group ( 22 ) predetermined current a current through the respective LED group ( 22 ), characterized in that each current control circuit ( 24 ) at least one charge storage ( 94 ), which in each case one LED group ( 22 ) and that the charge store ( 94 ) in the power control circuit ( 24 ) is arranged such that it can be loaded with an increasing current value over time and with a decreasing current value over time via an LED group ( 22 ) discharging discharge current is at least partially dischargeable.

Device according to Claim 1, characterized in that the charge store ( 94 ) of the LED group assigned to it ( 22 ) is connected in parallel.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each current control circuit ( 24 ) together with its associated LED group ( 22 ) an LED switching unit ( 12 ), which as electrical two pole ( 62 ) is trained.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each current control circuit ( 24 ) at least one first switching element ( 76 ) belonging to the LED group ( 22 ) is connected in parallel and below one for each associated power control circuit ( 24 ) predetermined threshold current is electrically conductive and above the predetermined threshold current is electrically non-conductive.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each current control circuit ( 24 ) a current sensor ( 128 ) for detecting in the current control circuit ( 24 ) flowing current as a function of the voltage and for driving the first switching element ( 76 ) depending on the flowing current.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the charge store ( 94 ) in the form of a capacitor ( 96 ) is trained.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each current control circuit ( 24 ) an RC element ( 120 ) with an ohmic resistance ( 64 ), that the RC element ( 120 ) the charge storage ( 94 ) and that the ohmic resistance ( 64 ) of the RC element ( 120 ) by an internal resistance of the at least one LED ( 18 ) of the LED group ( 22 ) is formed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each current control circuit ( 24 ) an additional diode ( 81 ), which leads to the at least one LED ( 18 ) of the LED group ( 22 ) rectified in series.

Device according to claim 8, characterized in that the positive pole ( 86 ) of the charge storage ( 94 ) with a cathode ( 84 ) of the diode ( 81 ) and an anode ( 88 ) of the at least one LED ( 18 ) on the one hand and that the negative pole ( 92 ) of the charge storage ( 94 ) with a cathode ( 90 ) of the at least one LED ( 18 ) is electrically connected on the other hand.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a controlled by the pulsating DC voltage and current source ( 42 ) to the power supply.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of LEDs ( 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 18f ) spatially to light pixels ( 126 ) and that each luminous pixel ( 126 ) at least two LEDs ( 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 18f ) of different LED groups ( 22 ).

Device according to claim 11, characterized in that all the LEDs of each luminous pixel ( 126 ) different LED groups ( 22 ) assigned.

Method for directly operating a plurality of light-emitting diodes ( 18 ) (LEDs) at a pulsating DC voltage, in particular at a rectified mains voltage, in which LED groups ( 22 ), each having at least one LED ( 18 ), wherein a plurality of power control circuits ( 24 ) for controlling one LED group ( 22 ), which current control circuits ( 24 ) are designed such that, with increasing current value over time, a current through the respective LED group ( 22 ) flows, characterized in that each LED group ( 22 ) at least one charge store ( 94 ), which is charged with increasing current value over time, and that the current control circuits ( 24 ) are designed such that, as the current value decreases over time, the current flow is controlled so that the charge store ( 94 ) by one via the LED group ( 22 ) discharging discharge current is at least partially discharged.

Method according to claim 13, characterized in that current control circuits ( 24 ) are used, in which the charge storage ( 94 ) of the LED group assigned to them ( 22 ) is connected in parallel.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as electrical two-pole ( 62 ) formed LED switching units ( 12 ), each having a current control circuit ( 24 ) and an associated LED group ( 22 ).

Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that current control circuits ( 24 ), which in each case at least one first switching element ( 76 ) associated with the associated LED group ( 22 ) is connected in parallel and below one for the respective current control circuit ( 24 ) predetermined threshold voltage is electrically conductive and above the predetermined threshold voltage is electrically non-conductive.

Method according to claim 16, characterized in that current control circuits ( 24 ), each having a current sensor ( 128 ) comprise for detecting in the current control circuit ( 24 ) flowing current as a function of the voltage and for driving the first switching element ( 76 ) depending on the flowing current.

Method according to one of claims 13 to 17, characterized in that current control circuits ( 24 ), each having an additional diode ( 81 ) which lead to the at least one LED ( 18 ) of the assigned LED group ( 22 ) rectified in series.

Method according to one of claims 13 to 18, characterized in that a controlled by the pulsating DC voltage power source ( 42 ) is provided for power supply.