DE102013205189A1

DE102013205189A1 - Elektronisches Bauteil und LED-Leuchtmittel

Info

Publication number: DE102013205189A1
Application number: DE102013205189.1A
Authority: DE
Inventors: Sven Hillie; Berend Koch; Ulf Albers; Igor Zarenko
Original assignee: GREEN MONKEYS HOLDINGS Ltd
Current assignee: GREEN MONKEYS HOLDINGS Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Um ein elektronisches Bauteil (100) zum Anpassen mindestens eines zeitlich variablen elektrischen Ausgangsparameters eines elektrischen Ausgangs eines, insbesondere elektronischen, Vorschaltgerätes für leuchtstoffbasierte Leuchtmittel an mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter einer Treiberschaltung (18, 19) für ein LED-Leuchtmittel, umfassend elektrische Eingangsanschlussmittel (101, 102) zum Anschließen an den elektrischen Ausgang, eine mit den Eingangsanschlussmitteln (101, 102) verbindbare erste elektrische Basis-Transformationsschaltanordnung (15) zum elektrischen Umwandeln der Ausgangsparameter sowie mit der ersten Basis-Transformationsschaltanordnung (15) elektrisch verbindbare elektrische Ausgangsanschlussmittel (103, 104) zum Anschließen an die Treiberschaltung (18, 19), anzugeben, mit welchem die Treiberschaltung (18, 19) eines gegebenen LED-Leuchtmittels, ausgehend von dem elektrischen Ausgang verschiedenster Vorschaltgeräte, bestimmungsgemäß elektrisch versorgt werden kann, wird vorgeschlagen, dass eine Messanordnung (5, 105, 7) zum messtechnischen Bestimmen des Wertes des mindestens einen elektrischen Ausgangsparameters vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil zum Anpassen mindestens eines zeitlich variablen elektrischen Ausgangsparameters eines elektrischen Ausgangs eines, insbesondere elektronischen, Vorschaltgerätes für leuchtstoffbasierte Leuchtmittel an mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter einer Treiberschaltung für ein LED-Leuchtmittel, umfassend elektrische Eingangsanschlussmittel zum Anschließen an den elektrischen Ausgang, eine mit den Eingangsanschlussmitteln verbindbare erste elektrische Basis-Transformationsschaltanordnung zum elektrischen Umwandeln der Ausgangsparameter sowie mit der ersten Basis-Transformationsschaltanordnung elektrisch verbindbare elektrische Ausgangsanschlussmittel zum Anschließen an die Treiberschaltung.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein LED-Leuchtmittel mit einem elektronischen Bauteil.
Aufgrund sich ändernder gesetzlicher Vorschriften gleichermaßen wie im Zuge steter Bestrebungen zur Energieeinsparung besteht das Interesse, Leuchtstoffröhren durch modernere LED-Lampen zu ersetzen. Dazu gibt es am Markt bereits sogenannte LED-Leuchtstoffröhren, welche hinsichtlich der Abmessungen sowie der Anschlußsockel mit herkömmlichen Leuchtstoffröhren übereinstimmen. Durch derartige neuartige LED-Leuchtstoffröhren können im Prinzip aufgrund der geometrischen Kompatibilität herkömmliche Leuchtstoffröhren in entsprechenden Leuchten ersetzt werden. Voraussetzung ist freilich, dass auch eine elektrische Kompatibilität hergestellt wird. Zu diesem Zweck muss die in der Leuchte an den Anschlussklemmen für den Sockel der herkömmlichen Leuchtstoffröhre bereitgestellte Spannung für die LED-Treiber tauglich gemacht werden. Hier besteht das grundsätzliche Problem, dass die in den Leuchten vorhandenen Vorschaltgeräte, zumeist elektronischen Vorschaltgeräte, für den ordnungsgemäßen Betrieb der herkömmlichen Leuchtstoffröhre eine hochfrequente gepulste Wechsel- oder Gleichspannung erzeugen. Beispielsweise liegen an einem typischen elektronischen Vorschaltgerät Werte von einigen hundert Volt bis 50 Kilovolt bei Frequenzen bis zu 75 Kilohertz an. Demgegenüber wird für den Betrieb von LEDs an den entsprechenden Treiberschaltungen im Wesentlichen eine Gleichspannung benötigt. Die bekannten gattungsgemäßen elektronischen Bauteile der eingangs genannten Art verfügen daher im Prinzip über eine erste elektrische Basis-Transformationsschaltanordnung, in welcher in für sich genommen bekannter Weise mittels entsprechender üblicher, dem Fachmann für sich genommen wohlbekannter Bauteile eine entsprechende Umwandlung der vom elektronischen Vorschaltgerät ausgegebenen gepulsten Spannung im Kilovoltbereich in eine Gleichspannung zum Betreiben der LED erfolgt.
Problematisch an den bekannten elektronischen Bauteilen der eingangs genannten Art ist jedoch, dass diese spezifisch an die elektrischen Ausgangscharakteristika, insbesondere hinsichtlich Frequenz, Spannung sowie Strom, eines speziellen Vorschaltgeräts angepasst sind. Dementsprechend können mit einem derartigen herkömmlichen elektronischen Bauteil die herkömmlichen Leuchtstoffröhren nur dann mit einer modernen LED-Leuchtstoffröhre ersetzt werden, wenn die in dem herkömmlichen elektrischen Bauteil implementierte Basis-Transformationsschaltanordnung zu dem in der Leuchte, in welche die LED-Leuchtstoffröhre eingesetzt werden soll, verbauten elektronischen Vorschaltgerät passt. In der Praxis gibt es hingegen eine außerordentliche Vielzahl unterschiedlicher Vorschaltgeräte mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften. Dies hat zur Folge, dass die herkömmlichen elektronischen Bauteile der eingangs genannten Art in der Praxis nicht dazu geeignet sind, eine LED-Leuchtstoffröhre universell in allen geometrisch passenden Leuchtengehäusen betreiben zu können. Im günstigsten Fall wird bei fehlender Kompatibilität die LED-Leuchtstoffröhre lediglich nicht starten. Im ungünstigsten Falle kann die LED-Treiberschaltung aber auch durch den Betrieb bei „falscher“ Eingangsspannung zerstört werden oder es kann im Extremfall eine Brandgefahr existieren.
Es wurde im Stand der Technik vor dem geschilderten Hintergrund vorgeschlagen, bei dem Ersatz der herkömmlichen Leuchtstoffröhre durch eine moderne LED-Leuchtstoffröhre das in der Leuchte vorhandene elektronische Vorschaltgerät elektrisch zu überbrücken, um auf diese Weise eine bei allen Leuchten übereinstimmende elektrische Versorgung für die LED-Treiberschaltung zu gewährleisten. Derartige herkömmliche LED-Leuchtmittel erfordern daher einen manuellen Eingriff in die Leuchte, um die elektronischen Vorschaltgeräte zu überbrücken. Mit Nachteil geht mit diesem Eingriff jedoch häufig der Verlust der Gewährleistung und des Versicherungsschutzes aufgrund möglicher Brandgefahr einher.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauteil der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die Treiberschaltung eines gegebenen LED-Leuchtmittels, ausgehend von dem elektrischen Ausgang verschiedenster Vorschaltgeräte, bestimmungsgemäß elektrisch versorgt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem elektronischen Bauteil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Messanordnung zum messtechnischen Bestimmen des Wertes des mindestens einen elektrischen Ausgangsparameters vorgesehen ist. Anhand der erfindungsgemäß vorgesehenen Messanordnung kann messtechnisch festgestellt werden, ob ein gegebenes elektronisches Vorschaltgerät, an welches das elektronische Bauteil nach der Erfindung angeschlossen ist, zu der ersten elektrischen Basis-Transformationsschaltanordnung passt, um die Treiberschaltung für das gegebene LED-Leuchtmittel bestimmungsgemäß betreiben zu können. Auf diese Weise kann mit Vorteil beispielsweise eine Zerstörung der Treiberschaltung durch Betrieb mit falschen elektrischen Eingangsgrößen und eine im schlimmsten Fall resultierende Brandgefahr vermieden werden. Diese Wirkung wird erfindungsgemäß mit Vorteil erreicht, ohne dass ein manipulativer Eingriff wie zum Beispiel eine Überbrückung eines Vorschaltgeräts, erforderlich ist. Mit Vorteil ermöglicht die erfindungsgemäße Messanordnung des erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils somit einen Betrieb an unterschiedlichsten Vorschaltgeräten ohne die Gefahr des Erlöschens von Gewährleistungs- und Versicherungsansprüchen oder auch nur die Gefahr der Zerstörung des LED-Treibersatzes.
Wenn in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der zeitlich variable elektrische Ausgangsparameter einen Frequenzwert und/oder einen mittleren Spannungswert und/oder einen maximalen Spannungswert und/oder einen mittleren Stromwert und/oder einen maximalen Stromwert umfasst, ist es erfindungsgemäß mit Vorteil möglich, eine fein differenzierte Charakterisierung jedes Vorschaltgerätes, welches an das erfindungsgemäße Bauteil angeschlossen ist, vorzunehmen. In vielen Fällen wird es ausreichend sein, eine messtechnische Bestimmung von Frequenz und Spannung vorzunehmen, da die Variabilität der von den am Markt befindlichen Vorschaltgeräten erzeugten Stromwerte vergleichsweise gering ist.
Um die Bereitstellung der bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter einer gegebenen Treiberschaltung für ein gegebenes LED-Leuchtmittel nicht nur bei einem bestimmten, sondern bei einer Vielzahl unterschiedlicher Vorschaltgeräte zu erreichen, ist in Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine weitere mit den Eingangsanschlussmitteln verbindbare Basis-Transformationsschaltanordnung zum elektrischen Umwandeln der Ausgangsparameter vorgesehen. Insbesondere kann erfindungsgemäß für im Markt besonders gängige Vorschaltgeräte jeweils eine Basis-Transformationsschaltanordnung vorgesehen sein.
Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn in Ausgestaltung der Erfindung Auswählmittel zum Auswählen einer oder mehrerer zum Anpassen des mindestens einen Ausgangsparameters an den mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter geeigneten/geeigneter Basis-Transformationsschaltanordnung(en) in Abhängigkeit von dem Wert des mindestens einen Ausgangsparameters und Zuschaltmittel zum Anschließen der ausgewählten Basis-Transformationsschaltanordnung(en) an die Treiberschaltung vorgesehen sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es nach der Erfindung, das Ergebnis der messtechnischen Bestimmung eines oder mehrerer den elektrischen Ausgang des Vorschaltgeräts charakterisierender Größen, zum Beispiel Frequenz und Spannung, zur Auswahl einer geeigneten Basis-Transformationsschaltanordnung heranzuziehen, um die LED-Treiberschaltung auch bei unterschiedlichen Vorschaltgeräten bestimmungsgemäß zu versorgen. Insbesondere kann erfindungsgemäß auch eine Überlagerung mehrerer Basis-Transformationsschaltanordnungen hergestellt werden, um ausgehend von einer noch größeren Vielfalt verschiedener Ausgangscharakteristika von Vorschaltgeräten einen bestimmungsgemäßen Betrieb der LED-Treiberanordnung zu gewährleisten. Als Zuschaltmittel können elektronische Schalter, wie insbesondere Transistoren, dienen. Die Auswählmittel können als Vergleichsabfrage beispielsweise innerhalb einer CPU implementiert sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Auswählmittel eine Datenbank, in welcher Datensätze abgespeichert sind, in welchen eine Anzahl von Werten eines Ausgangsparameters und/oder einer Anzahl von Wertetupel mehrerer Ausgangsparameter jeweils einer Basis-Transformationsschaltanordnung und/oder jeweils einer Kombination mehrerer Basis-Transformationsschaltanordnungen zugeordnet sind. In der Datenbank können erfindungsgemäß also zu einer Anzahl von Parameterkombinationen, also beispielsweise zu einer Anzahl von aus einem Frequenzwert und einem Spannungswert gebildeten Wertepaaren, jeweils passende Basis-Transformationsschaltanordnungen oder Kombinationen solcher definiert werden, welche beim Betrieb des LED-Treibers an einem Vorschaltgerät mit den entsprechenden elektrischen Ausgangsparametern zu einer bestimmungsgemäßen Versorgung der LED-Treiberschaltung führen. Im Rahmen der Erfindung wird der Fachmann erkennen, dass eine Aufbereitung von Messwerten im Sinne einer Rundung erforderlich sein kann, um eine theoretisch denkbare kontinuierliche Anzahl von Wertepaaren auf eine diskrete Anzahl typisierter Wertepaare bzw. Wertetupel abzubilden.
Um eine bestimmungsgemäße Versorgung der LED-Treiberschaltung auch bei Betrieb an Vorschaltgeräten zu gewährleisten, deren Parameter nebst Daten zu geeigneten Transformationsschaltanordnungen nicht bereits beispielsweise in einer Datenbank vorab hinterlegt wurden, sind in Weiterbildung der Erfindung die Auswählmittel, insbesondere mittels einer Frequenzanalyse des elektrischen Ausgangs, zum rechnerischen Ermitteln einer zum Anpassen des mindestens einen Ausgangsparameters an den mindestens einen Eingangsparameter geeigneten Basis-Transformationsschaltanordnung und/oder Kombination mehrerer Basis-Transformationschaltanordnungen ausgebildet. Zu diesem Zweck können erfindungsgemäß die Auswählmittel in einer CPU implementiert sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Auswählmittel zum Abspeichern von die rechnerisch ermittelte Basis-Transformationsschaltanordnung und/oder Kombination mehrerer Basis-Transformationsschaltanordnungen sowie den zugehörigen Wert eines Ausgangsparameters und/oder des zugehörigen Wertetupel mehrerer Ausgangsparameter enthaltenden Datensätzen in der Datenbank ausgebildet. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße elektronische Bauteil in einer Art Lernbetrieb an eine Vielzahl elektronischer Vorschaltgeräte angepasst werden, wobei nach entsprechender Abspeicherung eines Datensatzes, der ein Parametertupel einer geeigneten Schaltungsanordnung zuordnet, anschließend zeitsparend sofort nach messtechnischer Erfassung der entsprechenden Parametersätze eine entsprechende Basis-Transformationsschaltanordnung ausgewählt und geschaltet werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein schnelles Hochlaufen der LED möglich ist, ohne störende und in der Regel unerwünschte Anlaufverzögerungen.
Sind in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des elektronischen Bauteils gemäß der Erfindung die Auswählmittel zur vollständigen elektrischen Isolierung des elektrischen Ausgangsanschlussmittels von dem elektrischen Ausgang des Vorschaltgeräts ausgebildet, sofern keine zum Anpassen des mindestens einen Ausgangsparameters an den mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter geeignete Basis-Transformationsschaltanordnung und/oder Kombination von Basis-Transformationsschaltanordnungen zu dem Wert des mindestens einen Ausgangsparameters ermittelbar ist, kann die Schaltung der LED aus Sicherheitsgründen ausgesetzt werden. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß mit Vorteil die Aufrechterhaltung jeglicher Gewährleistungs- und Versicherungsansprüche sichergestellt.
Ein besonders kompakter Aufbau einer LED-Leuchtstoffröhre ist gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils herstellbar, wenn das erfindungsgemäße elektronische Bauteil eine Treiberschaltung für ein LED-Leuchtmittel umfasst. Gemäß dieser Variante der Erfindung können sowohl das elektronische Bauteil als auch die LED-Treiberschaltung beispielsweise auf einem einzigen PCB BOARD mit SMD-Automatenbestückung ausgeführt sein.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein LED-Leuchtmittel mit einem elektronischen Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Mit Vorteil lässt sich ein LED-Leuchtmittel, welches erfindungsgemäß mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauteil versehen ist, unmittelbar zum Ersatz herkömmlicher Leuchtstoffröhren einsetzen, dies bei verschiedensten in der Leuchte verbauten Vorschaltgeräten.
In besonders günstiger Ausgestaltung des LED-Leuchtmittels ist vorgesehen, dass es dem leuchtstoffbasierten Leuchtmittel im Wesentlichen entsprechende Außenmaße und Anschlussmittel aufweist, insbesondere röhrenförmig ausgebildet ist und/oder einen zu jenem des Leuchtmittel geometrisch kompatiblen Anschlußsockel aufweist. Zum Beispiel kann ein handelsüblicher T8-, T5- oder T10-Sockel verwendet werden und das LED-Leuchtmittel kann als Röhre mit 60cm Länge, 90cm Länge, 120cm Länge oder 150cm Länge oder einer anderen normgerechten Länge ausgestaltet sein.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
1: Schematische Übersicht der funktionalen Anordnung und Verschaltung wichtiger Elemente einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils;
2: Fließdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils gemäß 1;
3: (a) Perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtmittels mit fehlender Sockelabdeckung; (b) Draufsicht in axialer Richtung auf das LED-Leuchtmittel gemäß Teil (a) der Figur in Richtung des Pfeils b gemäß Teil (a);
4: (a) Axialschnitt entlang der Linie IV-IV in 3a durch das erfindungsgemäße LED-Leuchtmittel gemäß 3; (b) Draufsicht in axialer Richtung in Richtung des Pfeils b in Teil (a) der Figur;
5: Schaltplan einer beispielhaften Basis-Transformationsschaltung als Bestandteil des elektronischen Bauteils aus 1.
Die 1 zeigt in einer Schaltungsübersicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils in Form einer Controller-Schaltung 100. Die Systemgrenzen der Controller-Schaltung 100 sind durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Die Controller-Schaltung 100 ist mit Eingangskontakten 101, 102 zum Anschließen an den elektrischen Ausgang eines in der 1 nicht dargestellten elektronischen Vorschaltgerätes versehen. An den Eingangskontakten 101, 102 der Controller-Schaltung 100 liegen im Betrieb die elektrischen Eingangsparameter des elektronischen Vorschaltgeräts mit einer Eingangswechselspannung V_in, einem Eingangswechselstrom I_insowie einer Eingangsfrequenz f_in an. Bei einem üblichen elektronischen Vorschaltgerät für eine herkömmliche Leuchtstoffröhre liegen an den Eingangskontakten 101, 102 im Lastbetrieb eine hohe Spannung, im Ruhelastbetrieb eine niedrige Spannung, ein niedriger Strom sowohl im Last- als auch im Ruhelastbetrieb sowie eine hohe Frequenz sowohl im Last- als auch im Ruhelastbetrieb an.
Die erfindungsgemäße Controller-Schaltung 100 verfügt ferner über Ausgangskontakte 103, 104 zum Anschließen an eine LED-Treiberschaltung. Der Anschluss der Ausgangskontakte 103, 104 der Controller-Schaltung 100 an die LED-Treiberschaltung kann entweder über einen in der 1 schematisch gezeigten IC bzw. I2C 18 mittels einer Steckverbindung erfolgen. Alternativ kann der Anschluss auch direkt an ein LED-PCB Board 19 erfolgen. An den Ausgangskontakten 103, 104 der Controller-Schaltung 100 liegt im Betrieb im Wesentlichen eine konstante Ausgangsspannung V_out als Gleichspannung, ein konstanter Ausgangsstrom I_outals Gleichstrom sowie eine konstante Frequenz f_outan. Die Ausgangsparameter V_out, I_out und f_outentsprechen den elektrischen Eingangsspezifikationen des IC-Treibers 18 bzw. des LED-PCB-Boards 19.
Die Controller-Schaltung 100 ist nun mit Einrichtungen versehen, um die an den Eingangskontakten 101, 102 im Betrieb anliegende Spannung des elektronischen Vorschaltgeräts für eine herkömmliche Leuchtstoffröhre in Ausgangsparameter V_out, I_out, f_out, welche an den Ausgangskontakten 103, 104 im Betrieb anliegt, umzuwandeln. Dazu weist die Controller-Schaltung 100 eine CPU 105 auf. Die CPU 105 auf der erfindungsgemäßen Controller-Schaltung 100 weist einen Spannungsversorgungsanschluss 1 auf, welcher mit dem Eingangskontakt 102 verbunden ist. Außerdem weist die CPU 105 einen Messanschluss 2 der Pulsweitenspannungs- und Strommessung auf. Der Messanschluss 2 ist über einen Sicherungskreis 7 mit dem Eingangskontakt 102 verbunden. Die CPU 105 weist einen weiteren Messanschluss 3 auf, welcher innerhalb der CPU als Kreisschluss zu dem Messanschluss 2 ausgestaltet ist und über eine Vorbereitungs- und Sicherungsschaltung 5 mit dem Eingangskontakt 101 verbunden ist. In der Vorbereitungs- und Sicherungsschaltung 5 erfolgt mit üblichen, dem einschlägigen Fachmann wohlbekannten Mitteln eine Strombegrenzung und Spannungsbegrenzung in dem durch den Eingangskontakt 101, die Vorbereitungs- und Sicherungsschaltung 5, den Messanschluss 3, den Messanschluss 2, den Sicherungskreis 7 sowie den Eingangskontakt 102 gebildeten Messkreis. Die eigentliche Messung der zwischen den Eingangskontakten 101, 102 anliegenden Eingangsparametern V_in, I_in, f_in, ist in der CPU 105 implementiert.
Die CPU 105 weist ferner einen Eingabe-/Ausgabekanal 4 auf, welcher mit einem Array-Speicher EPROM 8 verbunden ist. In dem Array-Speicher EPROM 8, welcher gemäß dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel als 8 bis 64 Kilobit-Speichereinheit ausgestaltet ist, sind in Form einer Datenbank Zuordnungen von gemessenen Eingangsparametern V_in, I_in, f_in zu für die Umformung in den gewünschten Ausgang V_out, I_out, f_out geeigneten Basis-Schaltungen gespeichert.
Die CPU 105 verfügt über eine Erdung 6, welche es ermöglicht, die Messung einer Potentialdifferenz zum Gehäuse und Nullleiter am LED-PCB-Board 19 vorzunehmen.
Die CPU 105 verfügt in üblicher Weise über einen weiteren Eingabe-/Ausgabekanal 9, welcher mit üblichen Komponenten 10 auf einer Platine verbunden ist, wie zum Beispiel DSP, Taktgeber, Register etc. Weiter verfügt die CPU 105 der erfindungsgemäßen Controller-Schaltung 100 über Ausgabeschnittstellen 11, 12, 13. Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung in der Praxis eine andere, in der Regel deutlich größere Anzahl von Ausgabekanälen vorgesehen sein kann. Jeder der Ausgabekanäle 11, 12, 13 ist über einen MOSFET-Schalter 14 jeweils mit einer der Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 verbunden. Der MOSFET-Schalter 14 ist dabei jeweils an einem Ende mit dem Eingangskontakt 102 der Controller-Schaltung 100 verbunden. Soweit es sich bei den Ausgabekanälen 11, 12, 13 um digitale Ausgabekanäle handelt, ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Basis-Transformationschaltungen 15, 16, 17 nicht nur vollständig zu- oder abzuschalten, sondern auch beispielsweise in Fünfprozentschritten teilweise zuzuschalten.
In den Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 sind jeweils geeignete, für sich genommen dem Fachmann wohlbekannte elektrische und elektronische Komponenten vorgesehen, welche eine Umformung der an den Eingangskontakten 101, 102 anliegenden Eingangsparametern V_in, I_in, f_in, nach einem vorgegebenen Muster durchführen.
Die Verschaltung der Basis-Transformationsschaltung 15 ist so gewählt, dass die in 1 gezeigten Anschlüsse WRI und WRII(15) als Eingang zu der Basis-Transformationsschaltung 15 dienen und die Kontakte WRIII(15) und WRIV(15) als Ausgangskontakte fungieren, welche mit den Ausgangskontakten 103 bzw. 104 verbunden sind. In entsprechender Weise fungieren die Kontakte WRI und WRII(16) als Eingänge zu der Basis-Transformationsschaltung 16 und die Kontakte WRIII(16) und WRIV(16) dienen als Ausgangskontakte zu der Basis-Transformationsschaltung 16. Entsprechend dienen die Kontakte WRI und WRII(17) als Eingänge zu der Basis-Transformationsschaltung 17 und die Kontakte WRIII(17) sowie WRIV(17) als Ausgangskontakte zu der Basis-Transformationsschaltung 17.
In 5 ist beispielhaft die Basis-Transformationsschaltung 15 als vereinfachter Schaltplan ohne zusätzliche Filterschaltungen veranschaulicht. Die Basis-Transformationsschaltung 15 gemäß 5 dient in dem Fachmann wohl bekannter Weise zur Umwandlung einer an den Kontakten WRI und WRII(15) anliegenden gepulsten Gleichspannung in eine zwischen den Kontakten WRIII(15) und WRIV(15) anliegende gepulste sinusförmige Wechselspannung, wie sie zum Betreiben bestimmter LED Treiberschaltungen benötigt wird.
Dabei kann jede der Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 beispielsweise einen zu einem gegebenen Parametersatz V_in, I_in, f_in passenden Transformationsschaltkreis enthalten, welcher an den Ausgangskontakten 103, 104 zu den gewünschten Ausgabeparametern V_out, I_out, f_out führt. Darüber hinaus kann bei Aktivieren der Ausgabekanäle 11, 12, 13, ganz oder teilweise, eine Überlagerung der Ausgänge jeder Basis-Transformationsschaltung 15, 16, 17 an den Ausgangskontakten 103, 104 erfolgen, um zu bestimmten an den Eingangskontakten 101, 102 anliegenden Eingabeparametersätzen V_in, I_in, f_in passende Transformationen zu generieren, mit welchen die benötigten Ausgangsparameter V_out, I_out, f_out an den Ausgangskontakten 103, 104 generiert werden können.
Zum Betrieb der Controller-Schaltung 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1 dargestellt und erläutert ist, wird die Controller-Schaltung 100 mit den Eingangskontakten 101, 102 an den Ausgang eines elektronischen Vorschaltgeräts einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre angeschlossen. Auch wenn das elektronische Vorschaltgerät sich im Ruhebetrieb befindet, kann auf diese Weise zunächst eine Spannungsversorgung der CPU 105 sichergestellt werden. Nach Anschluss der Controller-Schaltung 100 wird sodann, gesteuert durch die CPU 105, innerhalb der CPU 105 über den Messkreis, der durch den Eingangskontakt 101, die Vorbereitungs- und Sicherungsschaltung 5, den Messanschluss 3 der CPU 105 sowie den Messanschluss 2 der CPU 105, den Sicherungskreis 7 sowie den Eingangskontakt 102 gebildet ist, eine Messung der an den Eingangskontakten 101, 102 anliegenden Spannung, des Stromes sowie der Frequenz vorgenommen. Als Parameter können hinsichtlich Strom und Spannung sowohl Maximalwerte als auch Durchschnittswerte ausgewertet werden.
Die soeben beschriebenen Verfahrensschritte zur Verwendung der erfindungsgemäßen Controller-Schaltung 100 sind in dem Fließdiagramm gemäß 2 veranschaulicht. Dabei erfolgt im ersten Schritt 106 der Anschluss der Eingangskontakte 101, 102 an das elektronische Vorschaltgerät. Die beschriebene Messung der vom elektronischen Vorschaltgerät übertragenen Werte für Spannung, Frequenz und Strom ist in 2 schematisch als Schritt 107 veranschaulicht.
Nach Messung des Parametersatzes der an den Eingangskontakten 101, 102 anliegenden Ausgabespannung des elektronischen Vorschaltgeräts innerhalb der CPU 105 erfolgt nun in einem Vergleichsschritt 108 ein Vergleich des während des Messvorgangs 107 ermittelten Parametersatzes mit im Array-Speicher EPROM 8 hinterlegten Parametersätzen. Zuvor kann im Rahmen der Erfindung durch Rundung oder ähnliches eine Standardisierung der Messparameter erfolgen. Sofern in dem Vergleichsschritt 108 ein im Array-Speicher EPROM 8 hinterlegter, zu den gemessenen Parametern passender Parametersatz gefunden werden kann, wird in einem Ladeschritt 109 aus dem Array EPROM 8 ein zu dem gemessenen Parametersatz hinterlegtes Transformationsmuster geladen.
Ein Transformationsmuster kann im Rahmen der Erfindung im einfachsten Fall eine der Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 sein. Ein Transformationsmuster kann im Rahmen der Erfindung aber auch eine Kombination mehrerer Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 sein.
Nach Durchführung des Ladeschritts 109 mit Laden des entsprechenden Transformationsmusters werden in einem Schaltschritt 110 anschließend die dem Transformationsmuster entsprechenden MOSFET-Schalter 14 über die Ausgabekanäle 11, 12, 13 aktiviert bzw. – soweit es sich um digitale Ausgabekanäle handelt – auch teilaktiviert. Als Ergebnis des Schaltschritts 110 und der Aktivierung des passenden Basis-Transformationsschaltkreises 15, 16 bzw. 17 bzw. Aktivierung der passenden Kombination von Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 liegt an den Ausgangskontakten 103, 104 der erfindungsgemäßen Controller-Schaltung 100 eine Spannung mit den elektrischen Ausgangsparameter V_out, I_out, f_out, an, die zum Betreiben des IC-Treibers 18 bzw. LED-PCB-Board 19 geeignet ist, so dass im Schritt 111 LED-Licht erzeugt werden kann.
Wenn hingegen in dem Vergleichsschritt 108 festgestellt wird, dass in dem Array-Speicher EPROM 8 kein passender Parametersatz hinterlegt ist, wird zunächst in Schritt 112 ermittelt, ob die im Messvorgang 107 ermittelten Eingangsparameter zu einem Lastzustand des elektronischen Vorschaltgeräts gehören oder nicht. Sofern die Werte zu einem Lastzustand gehören und somit eine Aktivierung des IC-Treibers 18 bzw. des PCB-Boards 19 erfolgen soll, wird innerhalb der CPU 105 im Rahmen eines Analyseschritts 113 eine, auf einer schnellen Fouriertransformation basierende Analyse der Eingangsparameter vorgenommen. Im Rahmen des Analyseschritts 113 wird innerhalb der CPU 105 ermittelt, ob anhand der vorhandenen Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 aus den gemessenen Eingangsparametern die benötigten Ausgangsparameter V_out, I_out, f_out, an den Ausgangskontakten 103, 104 erzeugt werden können. Sofern dies nicht der Fall ist, werden die Ausgangskontakte 103, 104 gemäß dem Schritt 114 spannungsfreigeschaltet, um eine Beschädigung des LED-Treibers oder eine Sicherheitsgefährdung zu vermeiden. Sofern hingegen in dem Analyseschritt 113 eine geeignete Kombination von Basis-Transformationsschaltungen ermittelt werden kann, wird in dem Array-Speicher EPROM 8 ein neuer Datensatz aus dem gemessenen Eingangsparametersatz und dem im Analyseschritt 113 berechneten Transformationsschaltmuster gespeichert. Sodann werden gemäß dem im Analyseschritt 113 ermittelten Transformationsmuster die festgestellten Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 über die Ausgabekanäle 11, 12 bzw. 13 mittels MOSFET-Schalter 14 im Schaltschritt 116 aktiviert oder teilweise aktiviert. Im Ergebnis erfolgt auch in diesem Fall die LED-Lichterzeugung 111. Wird hingegen in dem Schritt 112 festgestellt, dass das elektronische Vorschaltgerät sich im Ruhezustand befindet, erfolgt eine erneute Durchführung des Messvorgangs 107.
Auf diese Weise dient die erfindungsgemäße Controller-Schaltung 100 dazu, ein LED-Leuchtmittel an verschiedensten elektronischen Vorschaltgeräten betreiben zu können, wobei der IC 18 bzw. das LED-PCB-Board 19 der LED bereits mit der passenden Eingangsspannung versorgt wird. Auf diese Weise ermöglicht die Controller-Schaltung 100 erfindungsgemäß den Austausch von herkömmlichen Leuchtstoffröhren mit modernen LED-Leuchtstoffröhren, ohne dass auf Seiten der Leuchte irgendwelche Modifikationen erforderlich sind.
In 3a ist beispielhaft eine erfindungsgemäße LED-Leuchtstoffröhre 200 skizziert, welche mit einer erfindungsgemäßen Controller-Schaltung 100 versehen ist. Wie 3a zeigt, besteht die erfindungsgemäße LED-Leuchtstoffröhre 200 aus einem röhrenförmigen Aluminium-Trägergehäuse 201, deren Länge 300 und Durchmesser 301 einer zu ersetzenden herkömmlichen Leuchtstoffröhre entsprechen. Der Durchmesser kann insbesondere nach einem der Standards T5, T8, T10 für Leuchtstoffröhren gewählt sein. Innerhalb des Aluminium-Trägergehäuses 201 der erfindungsgemäßen LED-Leuchtstoffröhre 200 ist eine LED/PCB-Trägerplatine 302 angeordnet, auf welcher eine Anzahl von LED in SMD-Bauweise angeordnet sind. Im Bereich der Abstrahlrichtung der LED 303 ist die erfindungsgemäße LED-Leuchtstoffröhre mit einer Polycarbonatabdeckung 304 versehen. Im Bereich unterhalb der LED/PCB-Trägerplatine 302 ist innerhalb des Aluminium-Trägergehäuses 201 der LED-Leuchtstoffröhre 200 einerseits die erfindungsgemäße Controller-Schaltung 100 und andererseits der IC-Treiber 18 angeordnet. Dies ist besonders gut in 4a zu erkennen. In 4a ist auch zu erkennen, dass die Ausgangskontakte 103, 104 der Controller-Schaltung 100 über eine Steckverbindung 207 an dem IC-Treiber 18 der LED/PCB-Trägerplatine 302 angeschlossen sind.
In 3b ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Controller-Schaltung 100 und der IC-Treiber 18 für das LED/PCB-Board 19 mit einem Schrumpfschlauch 305 gegenüber dem Aluminium-Trägergehäuse 201 gegenüber der LED/PCB-Trägerplatine 302 isoliert sind.
Die 4b zeigt in Blickrichtung entlang des Pfeils b in 4a die Draufsicht auf eine Endkappe der erfindungsgemäßen LED-Leuchtstoffröhre 200. Zu erkennen sind Anschlusspins 306.
Anhand der 3 und 4 ist ersichtlich, dass eine erfindungsgemäße LED-Leuchtstoffröhre 200 derart mit einer erfindungsgemäßen Controller-Schaltung 100 versehen ist, dass sie hinsichtlich der äußeren Abmessungen 300, 301 sowie hinsichtlich der elektrischen Anschlüsse 306 genau einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre entspricht. Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße LED-Leuchtstoffröhre 200 in einer entsprechenden Leuchte als Ersatz für eine herkömmliche Leuchtstoffröhre anzuschließen. Dabei stellt die Controller-Schaltung 100 sicher, dass die von der in der Leuchte von dem elektronischen Vorschaltgerät bereitgestellte Spannung so transformiert wird, dass die LED-Treiberschaltung 18 bzw. 19 bestimmungsgemäß mit Spannung versorgt werden kann. Erfindungsgemäß funktioniert dies nicht nur mit einem bestimmten elektronischen Vorschaltgerät, sondern aufgrund der in der Controller-Schaltung 100 implementierten Messung der Eingangsparameter sowie aufgrund der auf der Controller-Schaltung 100 implementierten unterschiedlichen Basis-Transformationsschaltungen 15, 16, 17 können unterschiedlichste Eingangsparameter in die passenden Ausgabeparameter umgewandelt werden.
Somit sind mit der vorliegenden Erfindung eine Controller-Schaltung 100 sowie eine mit einer derartigen Controller-Schaltung 100 versehene LED-Leuchtstoffröhre 200 vorgeschlagen, mit welcher ein universeller Austausch herkömmlicher Leuchtstoffröhren mit LED-Leuchtstoffröhren vorgenommen werden kann bei gleichzeitiger Vermeidung von Sicherheitsrisiken und Erlöschen von Gewährleistungsansprüchen.
Bezugszeichenliste

100: Controllerschaltung
101: Eingangskontakt
102: Eingangskontakt
103: Ausgangskontakt
104: Ausgangskontakt
105: CPU
106: elektrischer Anschlußvorgang
107: Messvorgang
108: Vergleichsschritt
109: Ladeschritt
110: Schaltschritt
111: LED-Lichterzeugung
112: Feststellung. ob Ruhe- oder Lastzustand des EVG
113: Analyseschritt
114: Inaktivierung
115: Speicherschritt
1: Spannungsversorgungsanschluß
2: Messanschluss
3: Messanschluss
4: Eingabe-/Ausgabekanal
5: Vorbereitungs- und Sicherungsschaltung
6: Erdung
7: Sicherungskreis
8: Arrayspeicher-EPROM
9: Eingabe-/Ausgabekanal
10: Komponenten
11: Ausgabekanal
12: Ausgabekanal
13: Ausgabekanal
14: MOSFET-Schalter
15: Basis-Transformationsschaltung
16: Basis-Transformationsschaltung
17: Basis-Transformationsschaltung
18: IC Treiber
19: LED PCB Board
200: LED-Leuchtstoffröhre
201: Aluminium Trägergehäuse
300: Länge
301: Durchmesser
302: LED-PCB Trägerplatine
303: LED
304: Polycarbonatabdeckung
305: Schrumpfschlauch
207: Steckverbindung

Claims

elektronisches Bauteil (100) zum Anpassen mindestens eines zeitlich variablen elektrischen Ausgangsparameters eines elektrischen Ausgangs eines, insbesondere elektronischen, Vorschaltgerätes für leuchtstoffbasierte Leuchtmittel an mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter einer Treiberschaltung (18, 19) für ein LED-Leuchtmittel, umfassend elektrische Eingangsanschlussmittel (101, 102) zum Anschließen an den elektrischen Ausgang, eine mit den Eingangsanschlussmitteln (101, 102) verbindbare erste elektrische Basis-Transformationsschaltanordnung (15) zum elektrischen Umwandeln der Ausgangsparameter sowie mit der ersten Basis-Transformationsschaltanordnung (15) elektrisch verbindbare elektrische Ausgangsanschlussmittel (103, 104) zum Anschließen an die Treiberschaltung (18, 19), dadurch gekennzeichnet, dass eine Messanordnung (5, 105, 7) zum messtechnischen Bestimmen des Wertes des mindestens einen elektrischen Ausgangsparameters vorgesehen ist.
elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitlich variable elektrische Ausgangsparameter einen Frequenzwert und/oder einen mittleren Spannungswert und/oder einen maximalen Spannungswert und/oder einen mittleren Stromwert und/oder einen maximalen Stromwert umfasst.
elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere mit den Eingangsanschlussmitteln (101, 102) verbindbare Basis-Transformationsschaltanordnung (16, 17) zum elektrischen Umwandeln der Ausgangsparameter vorgesehen ist.
elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Auswählmittel (105, 8) zum Auswählen einer oder mehrerer zum Anpassen des mindestens einen Ausgangsparameters an den mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter geeigneten/geeigneter Basis-Transformationsschaltanordnung(en) (15, 16, 17) in Abhängigkeit von dem Wert des mindestens einen Ausgangsparameters und Zuschaltmittel (14) zum Anschließen der ausgewählten Basis-Transformationsschaltanordnung(en) (15, 16, 17) an die Treiberschaltung (18, 19) vorgesehen sind.
elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswählmittel (105, 8) eine Datenbank (8) umfassen, in welcher Datensätze abgespeichert sind, in welchen eine Anzahl von Werten eines Ausgangsparameters und/oder eine Anzahl von Wertetupeln mehrerer Ausgangsparameter jeweils einer Basis-Transformationsschaltanordnung (15, 16, 17) und/oder jeweils einer Kombination mehrerer Basis-Transformationsschaltanordnungen (15, 16, 17) zugeordnet sind.
elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswählmittel (105, 8), insbesondere mittels einer Frequenzanalyse des elektrischen Ausgangs, zum rechnerischen Ermitteln einer zum Anpassen des mindestens einen Ausgangsparameters an den mindestens einen Eingangsparameter geeigneten Basis-Transformationsschaltanordnung (15, 16, 17) und/oder Kombination mehrerer Basis-Transformationsschaltanordnungen (15, 16, 17) ausgebildet sind.
elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswählmittel (105, 8) zum Abspeichern von die rechnerisch ermittelte Basis-Transformationsschaltanordnung (15, 16, 17) und/oder Kombination mehrerer Basis-Transformationsschaltanordnungen (15, 16, 17) sowie den zugehörigen Wert eines Ausgangsparameters und/oder das zugehörige Wertetupel mehrerer Ausgangsparameter enthaltenden Datensätzen in der Datenbank ausgebildet sind.
elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswählmittel (105, 8) zur vollständigen elektrischen Isolierung des elektrischen Ausgangsanschlussmittels (103, 104) von dem elektrischen Ausgang des Vorschaltgeräts ausgebildet sind, sofern keine zum Anpassen des mindestens einen Ausgangsparameters an den mindestens einen bestimmungsgemäßen elektrischen Eingangsparameter geeignete Basis-Transformationsschaltanordnung (15, 16, 17) oder Kombination von Basis-Transformationsschaltanordnungen (15, 16, 17) zu dem Wert des mindestens einen Ausgangsparameters ermittelbar ist.
elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Treiberschaltung (18, 19) für ein LED-Leuchtmittel umfasst.
LED-Leuchtmittel (200) mit einem elektronischen Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
LED-Leuchtmittel (200) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es dem leuchtstoffbasierten Leuchtmittel im wesentlichen entsprechende Außenmaße und Anschlußmittel aufweist, insbesondere röhrenförmig ausgebildet ist und/oder einen zu jenem des leuchtstoffbasierten Leuchtmittel geometrisch kompatiblen Anschlußsockel aufweist.