DE102014221502A1 - Operating device for LEDs - Google Patents
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Abstract
Ein Betriebsgerät für Leuchtmittel (1), insbesondere ein Konverter für wenigstens eine LED (1) weist auf: – eine aktiv getaktete erste Konverterstufe (L51-c, L51-b, D52A, D52B), die einen Speicherkondensator (C54) speist, und – eine zweite Konverterstufe (M60, D62, R72, R60, C61, 3), von der ausgehend die Leuchtmittel (1) versorgbar sind; Dabei ist eine Entladeschaltung (R73, M61) parallel zu dem Kondensator (C54) vorgesehen, die zeitgleich zu einem Deaktivieren der Taktung der ersten Konverterstufe (L51-c, L51-b, D52A, D52B) derart aktiviert wird, dass nach dem Deaktivieren der Taktung der ersten Konverterstufe (L51-c, L51-b, D52A, D52B) eine Ladung des Kondensators (C54) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig über die Entladeschaltung (R73, M61) abfließt.An operating device for lighting means (1), in particular a converter for at least one LED (1), comprises: - an actively clocked first converter stage (L51-c, L51-b, D52A, D52B) which supplies a storage capacitor (C54), and - A second converter stage (M60, D62, R72, R60, C61, 3), starting from which the lighting means (1) can be supplied; In this case, a discharge circuit (R73, M61) is provided in parallel with the capacitor (C54), which is activated at the same time as deactivating the timing of the first converter stage (L51-c, L51-b, D52A, D52B) in such a manner that after deactivation of the first converter stage Clocking of the first converter stage (L51-c, L51-b, D52A, D52B) a charge of the capacitor (C54) at least partially, preferably completely drained via the discharge circuit (R73, M61).
Description
Die Erfindung betrifft allgemein Betriebsgeräte für Leuchtmittel wie bspw. LEDs, worunter auch OLEDs zu verstehen sind. The invention relates generally to control gear for lighting means such as. LEDs, including OLEDs are to be understood.
Moderne energiesparende Leuchten beinhalten beispielsweise lichtemittierende Dioden (LEDs) als Leuchtmittel. Diese emittieren schon Licht bei sehr geringen Strömen, da die I/U-Kennlinie im Wesentlichen die einer normalen Diode ist. In einem Betriebsgerät zum Betreiben von Leuchtmittel sind in der Regel Kondensatoren und/oder Spulen verbaut. Zumindest beinhaltet ein Betriebsgerät Elemente, die eine (unter Umständen parasitäre) Induktivität oder Kapazität haben. Im laufenden Betrieb eines Betriebsmittels wird in all diesen Induktivitäten und/oder Kapazitäten Energie gespeichert. Beim Ausschalten oder Abschalten der gewünschten Bestromung des Leuchtmittels wird die in den Induktivitäten/Kapazitäten gespeicherte Energie langsam abgebaut. Zumindest teilweise verursacht diese Energie somit einen nach dem eigentlichen Auschalten weiterfliessenden Strom, welcher auch durch das Leuchtmittel fließt und dieses zum Nachleuchten („Glimmen“) bringt. Modern energy-saving luminaires include, for example, light-emitting diodes (LEDs) as light sources. These already emit light at very low currents, since the I / U characteristic is essentially that of a normal diode. In an operating device for operating lamps usually capacitors and / or coils are installed. At least one operating device includes elements that have a (possibly parasitic) inductance or capacitance. During operation of a resource, energy is stored in all of these inductors and / or capacitances. When switching off or switching off the desired energization of the luminous means, the energy stored in the inductances / capacitances is slowly dissipated. At least partially, this energy thus causes a further flowing after the actual switching off current, which also flows through the light source and this brings about afterglow ("glow").
In der
Aufgabe der Erfindung ist es auch diesen Effekt zu unterdrücken. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Betriebsgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen befinden sich in den abhängigen Unteransprüchen. The object of the invention is also to suppress this effect. This object is achieved by a control gear according to
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere einen Konverter für wenigstens eine LED. Diese weist eine aktiv getaktete erste Konverterstufe auf, die einen Speicherkondensator speist. Eine zweite Konverterstufe versorgt die Leuchtmittel. Parallel zu dem Kondensator ist eine Entladeschaltung vorgesehen, die zeitgleich zu einem Deaktivieren der Taktung der ersten Konverterstufe derart aktiviert wird, dass nach dem Deaktivieren der Taktung der ersten Konverterstufe eine Ladung des Kondensators wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig über die Entladeschaltung abfließt. According to the invention, the object is achieved by an operating device for lighting means, in particular a converter for at least one LED. This has an actively clocked first converter stage, which feeds a storage capacitor. A second converter stage supplies the bulbs. Parallel to the capacitor, a discharge circuit is provided, which is activated at the same time as deactivating the timing of the first converter stage such that after deactivation of the timing of the first converter stage, a charge of the capacitor at least partially, preferably completely drained via the discharge circuit.
Vorzugsweise ist die erste Konverterstufe galvanisch isoliert ausgebildet, bspw. als ein isolierter Serienresonanzwandler (LLC). Preferably, the first converter stage is formed galvanically isolated, for example. As an isolated series resonant converter (LLC).
Vorzugsweise ist die zweite Konverterstufe ein Abwärtswandler(„-Buck-Konverter“). Preferably, the second converter stage is a buck converter ("buck converter").
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Konverterstufe ein Aufwärtswandler („Boost-Konverter“). Ein Boost-Konverter wird insbesondere dann eingesetzt, wenn es sich um eine längere Kette von Leuchtmitteln in Serie handelt. Auch bei einem Aufwärtswandler kann vorteilhafterweise direkt der Speicherkondensator kurzgeschlossen werden, der zwischen der ersten und der zweiten Konverterstufe angeordnet ist. Somit wird auch bei dem Aufwärtswandler sichergestellt, das beim Abschalten der ersten Konverterstufe durch das im Wesentlichen gleichzeitige Kurzschließen des Speicherkondensators die zweite Konverterstufe nicht mehr bestromt wird. In an alternative advantageous embodiment, the second converter stage is an up-converter ("boost converter"). A boost converter is used in particular when it comes to a longer chain of bulbs in series. Even with an up-converter, advantageously the storage capacitor can be short-circuited directly, which is arranged between the first and the second converter stage. Thus, it is also ensured in the step-up converter that the second converter stage is no longer energized when the first converter stage is switched off due to the substantially simultaneous short-circuiting of the storage capacitor.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Entladeschaltung aus einer Serienschaltung wenigstens eines Ohm’schen Widerstands mit einem Schalter, der vorzugsweise ein Transistor ist. In a preferred embodiment, the discharge circuit consists of a series circuit of at least one ohmic resistor with a switch, which is preferably a transistor.
In einer Weiterbildung ist der Schalter auf der vorzugsweise betragsmäßig potentialniedrigeren Seite des Ohm’schen Widerstands vorgesehen und mit diesem direkt oder indirekt verbunden. Hierdurch kann der Schalter ggf. direkt durch eine Steuerschaltung, beispielsweise einen Integrated Circuit (IC), angesteuert werden. Der andere Anschluss des Schalters ist vorzugsweise auf Massepotential geführt. In a development, the switch is provided on the side of the ohmic resistor, which is preferably lower in potential magnitude, and is connected directly or indirectly thereto. As a result, the switch may possibly be controlled directly by a control circuit, for example an integrated circuit (IC). The other terminal of the switch is preferably led to ground potential.
Vorteilhafterweise wird der Schalter ausgehend von einer Steuerschaltung über eine Treiberschaltung angesteuert. Hierdurch kann der Schalter auch auf einem vorzugsweise betragsmäßig höheren Potential angeordnet werden. Advantageously, the switch is driven by a control circuit via a driver circuit. In this way, the switch can also be arranged on a preferably higher magnitude potential.
In einer Weiterbildung liegen die beiden Anschlüsse der Entladeschaltung jeweils auf dem gleichen Potential wie die entsprechenden Anschlüsse des Kondensators. In a further development, the two terminals of the discharge circuit are each at the same potential as the corresponding terminals of the capacitor.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung steuert die gleiche Steuerschaltung den Schaltvorgang zum Ein- und Ausschalten der ersten Konverterstufe und den Schaltvorgang zur Aktivierung/Deaktivierung der Entladeschaltung an. Dies kann mittelbar oder unmittelbar geschehen. Hierdurch kann das Ein/Ausschalten simultan ohne merkliche Verzögerungen, d.h. in Echtzeit, geschehen. Somit wird ein für das menschliche Auge sichtbares (Nach-)Glimmen der Leuchtmittel verhindert. In a particularly advantageous embodiment, the same control circuit controls the switching operation for switching on and off of the first converter stage and the switching operation for activating / deactivating the discharge circuit. This can be done directly or indirectly. This can the on / off switch simultaneously without appreciable delays, ie in real time happen. Thus, a visible to the human eye (Nach-) glow of the bulbs is prevented.
Zusätzliche Funktionen, Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Ausführungsbeispielen, in den nachfolgenden Zeichnungen illustriert und noch näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen Einheiten mit gleicher oder ähnlicher Funktion. Additional functions, features and developments of the invention are illustrated in the embodiments, in the following drawings and explained in more detail. Like reference numerals designate units having the same or similar function.
In der
In der
In der
Eingangsseitig wird der LLC beispielsweise ausgehend von einer gleichgerichtete Netzspannung versorgt. Die erste Konverterstufe ist vorzugsweise isoliert ausgebildet. Auf der Primärseite können ein von einer Steuereinheit aktiv angesteuerter Schalter oder 2 in Serie geschaltete Schalter vorliegen. On the input side, the LLC is supplied, for example, on the basis of a rectified mains voltage. The first converter stage is preferably formed isolated. On the primary side, there may be a switch actively actuated by a control unit or 2 switches connected in series.
Vorzugsweise sind die beiden Ausgänge AL, AH der ersten Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B mittels, beispielsweise zwei, Kondensatoren C52, C53 elektrisch verbunden. Diese sind vorzugsweise in Serie geschalten. Insbesondere dienen diese zum Glätten der Ausgangsspannung. Die beiden Ausgänge AL, AH speisen einen, vorzugsweise gemeinsamen, Speicherkondensator C54. Dieser ist also mit beiden Ausgängen mit niedrigem bzw. hohem Potential AL, AH der ersten Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B verbunden. Somit liegt dieser parallel zu den Kondensatoren C52 und/oder C53. Vorzugsweise liegt zumindest der Ausgang AL der ersten Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B und/oder des Speicherkondensators C54 auf Masse. Dies ist der Ausgang AL mit dem vorzugsweise betragsmäßig niedrigeren Potential. Der andere Ausgang AH ist im eingeschalteten Zustand auf dem vorzugsweise betragsmäßig höheren Potential. Preferably, the two outputs AL, AH of the first converter stage L51-c, L51-b, D52A, D52B are electrically connected by, for example, two, capacitors C52, C53. These are preferably connected in series. In particular, these serve to smooth the output voltage. The two outputs AL, AH feed a, preferably common, storage capacitor C54. This is thus connected to both low and high potential outputs AL, AH of the first converter stage L51-c, L51-b, D52A, D52B. Thus, this is parallel to the capacitors C52 and / or C53. Preferably, at least the output AL of the first converter stage L51-c, L51-b, D52A, D52B and / or the storage capacitor C54 is grounded. This is the output AL with the preferably lower potential. The other output AH is in the on state at the preferably higher magnitude potential.
Im weiteren Signalpfad wird durch die erste Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B vorzugsweise mittelbar über einen Kondensator C54 ein Leuchtmittel
Am von dem Leuchtmittel
Zwischen der Spule L60 und dem Schalter M60 gehen in einer vorteilhaften Ausführungsform zwei weitere Zweige ab. Diese sind im Ausführungsbeispiel zumindest mittelbar mit der Anode des Leuchtmittels
Es ist also ein in sich geschlossener Stromkreis mit dem Leuchtmittel
Der Ausgang des Leuchtmittels
Vorzugsweise befindet sich in Reihe mit dem Schalter M60 ein Widerstand R61. Mit diesem kann unter anderem der Strom begrenzt werden, welcher durch den Schalter M60 fließt. Auch kann der Spannungsabfall über dem Widerstand R61 gemessen werden. Vorteilhafterweise ist dabei der Schalter M60 so angeordnet, dass dieser mit einer vorzugsweise betragsmäßig niedrigen Spannung angesteuert werden kann. Dies bedeutet, dass er direkt (nicht gezeigt) mit dem Niedrig-Potential AL verbunden ist. Preferably, a resistor R61 is in series with the switch M60. With this, among other things, the current can be limited, which flows through the switch M60. Also, the voltage drop across the resistor R61 can be measured. Advantageously, the switch M60 is arranged so that it can be driven with a preferably low magnitude voltage. This means that it is connected directly (not shown) to the low potential AL.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schalter M60 kann dabei topologisch, vorzugsweise direkt, nach der Spule L60 in dem Stromkreis in Flussrichtung angeordnet. In the embodiment shown, the switch M60 can be arranged topologically, preferably directly, after the coil L60 in the circuit in the flow direction.
Im Folgenden wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben. Zwischen den Ausgängen mit dem niedrigen bzw. hohen Potential AL, AH der ersten Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B wird nach dem Einschalten eine Spannungsdifferenz ausgegeben bzw. erzeugt. Diese wird durch die Kapazitäten C52 und C53 geglättet. Daraufhin wird die Kapazität C54 zur Spannungsversorgung der zweiten Konverterstufe M60, D62, R72, R60, C61,
Anschließend werden die Leuchtmittel
Dabei steigt mit der Zeit der Anteil des Stroms im zweiten Pfad, da die Spule L60 den Strom im zweiten Pfad immer weniger begrenzt. Übersteigt nun der im zweiten Pfad gemessenen Strom einen ersten Schwellwert wird der Schalter M60 geschlossen. Alternativ kann auch der Strom im ersten Pfad ermittelt werden, und bestimmt werden, ob dieser einen alternativen ersten Schwellwert unterschreitet. Auch in dieser alternativen Messung wird der Schalter M60 bei Unterschreiten des alternativen ersten Schwellwerts geschlossen. In the process, the proportion of the current in the second path increases over time since the coil L60 limits the current in the second path to an ever-decreasing extent. If the current measured in the second path now exceeds a first threshold value, the switch M60 is closed. Alternatively, the current in the first path can also be determined and it can be determined whether it falls short of an alternative first threshold value. Also in this alternative measurement, the switch M60 is closed when falling below the alternative first threshold.
Damit fließt im zweiten Pfad kein Strom mehr. Der Stromfluss im ersten Pfad steigt daraufhin sprunghaft an. Die Spule L60 entlädt sich nun über die Diode D50 und die Leuchtmittel
Zur Messung der Stromstärker im ersten Pfad dient der Messwiderstand R68. Der optionale Vorwiderstand R 67 dient primär dazu die über dem Messwiderstand R68 angreifbare Spannung einzustellen. The measuring resistor R68 serves to measure the current amplifiers in the first path. The optional series resistor R 67 serves primarily to set the voltage that can be attacked via the measuring resistor R68.
Alternativ zu der Messung des zweiten Schwellwerts im ersten Pfad kann die Spannung über den Leuchtmitteln
Wird nun die erste Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B abgeschaltet, entlädt sich der Speicherkondensator C54 langsam über die Leuchtmittel
Gemäß dem Stand der Technik wurde dies bisher unterdrückt, indem parallel zu den Leuchtmitteln ein zuschaltbarer Kurzschluss, insbesondere kurzschließbarer Transistor geschaltet wurde. According to the prior art, this has hitherto been suppressed by connecting a switchable short circuit, in particular a short-circuitable transistor, parallel to the lighting means.
Dabei bildet der Schalter M60 den Ausgang der zweiten Konverterstufe M60, D62, R72, R60, C61,
Erfindungsgemäß wird ein selektives Kurzschließen einer LED
In der
Vorzugsweise wird der Schalter M61 somit direkt von einer Steuerschaltung, beispielsweise ein Integrated Circuit IC, d.h. ASIC oder Mikrocontroller, angesteuert. Dabei kann der Schalter M61 zumindest mittelbar von derselben Steuerschaltung IC angesteuert werden wie die erste Konverterstufe L51-c, L51-b, D52A, D52B. Preferably, the switch M61 is thus directly connected by a control circuit, for example an integrated circuit IC, i. ASIC or microcontroller, controlled. In this case, the switch M61 can be actuated, at least indirectly, by the same control circuit IC as the first converter stage L51-c, L51-b, D52A, D52B.
Eine alternative Ausführungsform ist in
Optional ist eine weitere Kapazität C62 parallel zu dem Leuchtmittel
Erfindungsgemäß können auch sämtliche Polungen und Polaritäten in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen umgekehrt sein. Solche Glimmunterdrückungen haben dieselbe Funktionsweise wie die gerade beschriebenen und sind ausdrücklich in der beschriebenen Erfindung inbegriffen. According to the invention, all the polarities and polarities in all described embodiments may be reversed. Such glow suppressants have the same operation as those just described and are expressly included in the described invention.
Sämtliche beschriebenen Ausführungsformen und Merkmal sind soweit technisch sinnvoll miteinander kombinierbar. All described embodiments and feature are technically useful combined.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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