DE102015218836A1

DE102015218836A1 - Zweiseitig gesockelte LED-Lampe zum Betrieb an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe, insbesondere eine Leuchtstofflampe, und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Lampe

Info

Publication number: DE102015218836A1
Application number: DE102015218836.1A
Authority: DE
Inventors: Arwed Storm; Xusheng Yang; Andreas Mitze; Peter Hummel
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-03-30
Also published as: WO2017055567A1; US20180279430A1; US10349477B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zweiseitig gesockelte LED-Lampe (10) zum Betrieb an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe, insbesondere eine Leuchtstofflampe, mit einem ersten Lampensockel (11a) mit zumindest einem ersten Lampenanschluss (12a, 12c), einem zweiten Lampensockel (11b) mit zumindest einem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d), und einer LED-Treibereinheit (13), welche elektrisch zwischen den ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und den zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) gekoppelt ist, zum Ansteuern einer Vielzahl von LED aus einer von dem elektronischen Vorschaltgerät zwischen dem ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und dem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) bereitstellbaren Lampenspannung in einem ersten Betriebszustand. Die Lampe umfasst ein Schaltelement (14) zum galvanischen Trennen des ersten Lampenanschlusses von der LED-Treibereinheit in einem zweiten Betriebszustand, und eine Ansteuereinrichtung (15) zum Wechsel zumindest von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in Abhängigkeit von der Lampenspannung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen LED-Lampe (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine zweiseitig gesockelte LED-Lampe zum Betrieb an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe, insbesondere eine Leuchtstofflampe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer zweiseitig gesockelten LED-Lampe an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Leuchtmittel auf der Basis von Leuchtdioden (LED) sind innerhalb weniger Jahre zu einer konkurrenzfähigen Alternative zu traditionellen Leuchtmitteln, beispielsweise Glühlampen, Halogenlampen oder (Kompakt-)Leuchtstofflampen, herangereift. Mittlerweile ist die LED-Technologie so weit fortgeschritten, dass sogar die Effizienz von Leuchtstofflampen übertroffen wird. Daher finden nun auch vermehrt LED-Beleuchtungslösungen Eingang in Bereiche, in denen bisher Leuchtstofflampen dominiert haben. Ein großer Bereich der Leuchtstofflampenanwendungen konzentriert sich hierbei auf den professionellen Bereich (Office), weil hier oftmals in eine Gebäudeautomatisierungssystem (beispielsweise LON, EIB) eingebundene Lichtsteueranlagen Anwendung finden.
Derartige Anlagen sind auf vorgegebene Nutzungsdauer projektiert, wodurch eine Umstellung auf die energiesparendere LED-Beleuchtungstechnologie in einem erheblichen Aufwand für die Umrüstung resultiert. Daher erfreuen sich LED-Lampen, welche als direkter Ersatz einer Leuchtstofflampe zur Nachrüstung bestehender Anlagen ausgebildet sind, großer Beliebtheit. Sogenannte Retrofit-Lampen werden als zweiseitig gesockelte LED-Lampen mit dem jeweils genormten G13-Sockel (T8-Lampen mit 26 mm Röhrendurchmesser) oder G5-Sockel (T5-Lampen mit 16 mm Röhrendurchmesser) am Markt angeboten.
Bei dem Wechsel von defekten Leuchtstofflampen, insbesondere bei zweiseitig gesockelten Leuchtstofflampen, ist es übliche Praxis, die Lampe auszuwechseln, ohne vorher die Anlage spannungsfrei zu schalten. Darüber hinaus ist sogar ein Verfahren bekannt, eine Leuchte in einer bestehenden Lichtanlage gegenüber einem Steuergerät zu identifizieren, indem das entsprechende Leuchtmittel während des Betriebs aus der Fassung gedreht wird, das sogenannte Relamping. Elektronische Vorschaltgeräte für Niederdruck-Entladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, sind derart ausgebildet, dass für den Fall einer nur einseitig eingesetzten Lampe in einen Sockel der mit Spannung versorgten Leuchte die Möglichkeit eines elektrischen Schlags für denjenigen, der die Lampe in der Hand hält, ausgeschlossen wird. Dabei wird insbesondere die Eigenschaft von Leuchtstofflampen ausgenutzt, dass die Gasfüllung im Inneren der Röhre in einem nicht durchgezündeten Zustand hochohmig, das heißt isolierend, ist. Als Folge kann ein freiliegendes Ende einer Leuchtstofflampe unbedenklich angefasst werden, während das andere Ende auf Netzspannungspotential liegt.
Diese inhärente Schutzeigenschaft ist bei LED-Lampen zunächst nicht gegeben. Die Sicherheitsnorm IEC 62776 fordert jedoch für zweiseitig gesockelte Lampen, dass zur Vermeidung eines elektrischen Schlags beim Montieren der Lampe bei einseitig eingelegtem Sockel am gegenüberliegenden Sockel keine Spannung anliegen darf. In diesem Zusammenhang offenbart die DE 10 2011 100 285 A1 Vorrichtungen zum Sicherheitsanschluss gegen Stromschlag und Zerstörung für zweiseitig gesockelte Leuchtmittel wie LED- und Leuchtstoffröhren. Um einen elektrischen Eingriff in die Leuchte zu vermeiden, ist in beiden Endkappen der Röhre je ein Drucktaster als Schließer einzubauen. Entscheidend ist die Positionierung des Tasters zwischen den Kontakten, um allen Sockeltypen gerecht zu werden. Dieser schließt beim Einsetzen den Kontakt zu den elektrischen Anschlüssen. Ein offenes stromführendes Ende wird wirksam verhindert. Durch Einbau von Kontakte in der LED-Röhre wird ein Stromfluss erst möglich, wenn die Röhre korrekt eingesetzt und verriegelt ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine LED-Lampe und ein Verfahren zum Betreiben einer LED-Lampe bereitzustellen, welches einen zuverlässigeren Schutz vor einem elektrischen Schlag bietet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine LED-Lampe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht aus von einer zweiseitig gesockelten LED-Lampe zum Betrieb an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe, insbesondere eine Leuchtstofflampe, mit einem ersten Lampensockel mit zumindest einem ersten Lampenanschluss, einem zweiten Lampensockel mit zumindest einem zweiten Lampenanschluss und einer LED-Treibereinheit, welche elektrisch zwischen den ersten Lampenanschluss und den zweiten Lampenanschluss gekoppelt ist, zum Ansteuern einer Vielzahl von LED aus einer von dem elektronischen Vorschaltgerät zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss bereitstellbaren Lampenspannung in einem ersten Betriebszustand. Die Lampenspannung wird je nach aktuellem Betriebszustand des elektronischen Vorschaltgeräts auch als Vorheizspannung, Zündspannung oder Brennspannung bezeichnet. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Lampensockel und dem zweiten Lampensockel jeweils um einen Lampensockel des Typs G13 oder G5. Bevorzugt umfasst die LED-Treibereinheit zumindest eine Gleichrichtereinheit zur Bereitstellung einer Gleichspannung an die Vielzahl von LED aus der von dem elektronischen Vorschaltgerät bereitstellbaren Lampenspannung, welche insbesondere aus einem Gleichspannungsanteil und einem Wechselspannungsanteil zusammengesetzt ist. Erfindungsgemäß wird die LED-Lampe weitergebildet durch ein Schaltelement zum galvanischen Trennen des ersten Lampenanschlusses von der LED-Treibereinheit in einen zweiten Betriebszustand, und einer Ansteuereinrichtung zum Wechsel zumindest von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in Abhängigkeit von der Lampenspannung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine besonders zuverlässige galvanische Auftrennung des Lampenpfads von dem ersten Lampenanschluss zu dem zweiten Lampenanschluss erreicht werden kann, indem ein Schaltelement nicht in Abhängigkeit von einer Einbaulage der LED-Lampe, sondern in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der LED-Lampe angesteuert wird. Darüber hinaus eröffnet eine derartige Ansteuerung des Schaltelements eine Vielzahl von Möglichkeiten, welche die Eigensicherheit der LED-Lampe erhöhen und ein dem Verhalten einer Niederdruck-Entladungslampe nachgebildetes Betriebsverhalten im Hinblick auf die Fehlermöglichkeiten zu erzielen. Somit kann eine größtmögliche Kompatibilität zu den am Markt eingeführten elektronischen Vorschaltgeräten für Niederdruck-Entladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, erzielt werden. Die selbsttätige Ansteuerung des Schaltelements, beispielsweise in Form eines Relais, bildet somit die Charakteristik einer Niederdruck-Entladungslampe nach, das heißt eine hohe Impedanz vor der Zündung und eine Nennimpedanz im Betrieb sowie im weiteren Verlauf eine hohe Impedanz im Fehlerfall.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die LED-Lampe eine Versorgungseinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, unabhängig von der LED-Treibereinheit aus der Lampenspannung eine Versorgungsspannung für das Schaltelement bereitzustellen. Dadurch kann ausgeschlossen werden, dass infolge eines Defekts der LED-Treibereinheit eine korrekte Ansteuerung des Schaltelements entsprechend dem vorgegebenen Betriebsverhalten nicht mehr sichergestellt ist, weil beispielsweise ein Folgefehler der defekten LED-Treibereinheit einen Schaden in der Ansteuereinrichtung für das Schaltelement verursacht hat. Insbesondere ein Ausfall der LED-Treibereinheit mit einem Kurzschluss, welcher bei einer Niederdruck-Entladungslampe grundsätzlich nicht auftreten kann, soll die galvanische Trennbarkeit des Schaltelements sichergestellt bleiben. Diese wird durch die unabhängige Ausgestaltung der Versorgungseinrichtung von der LED-Treibereinheit sichergestellt.
Bevorzugt weist die Versorgungseinrichtung eine Koppeleinrichtung auf, welche zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss eine galvanische Trennung ermöglicht. Hierdurch kann aus der Lampenspannung eine Versorgungsspannung für das Schaltelement erzeugt werden, ohne die galvanische Trennung zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss in dem zweiten Betriebszustand, wenn das Schaltelement galvanisch getrennt ist, aufzuheben. Auf diese Weise kann die Versorgungseinrichtung selbst niemals die Ursache einer galvanischen Verbindung zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss sein, wodurch eine Gefährdung einer Person eintreten könnte, obwohl das Schaltelement die galvanische Trennung vorgabegemäß durchführt.
Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Koppelvorrichtung zumindest einen ersten Koppelkondensator umfasst, welcher mit dem ersten Lampenanschluss gekoppelt ist, wobei insbesondere der erste Koppelkondensator durch die Serienschaltung eines ersten Serienkondensators mit einer ersten Kapazität sowie einer ersten Spannungsbelastbarkeit und eines zweiten Serienkondensators mit einer zweiten Kapazität, welche größer als die erste Kapazität ist, sowie einer zweiten Spannungsbelastbarkeit, welche kleiner als die erste Spannungsbelastbarkeit ist, ausgebildet ist. Der zweite Serienkondensator aus der Serienschaltung, welcher den Koppelkondensator bildet, weist die höhere Kapazität und die geringere Spannungsbelastung auf. Dieser ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass er eine Y2-Spezifikation nach der Norm IEC 60384-1 erfüllt, welche für Kondensatoren erforderlich ist, welche eine Basisisolation eines mit Netzspannung betriebenen Geräts überbrücken, und zwar in einem Mehrspannungsbereich zwischen 150 Volt AC und 300 Volt AC. Klasse-Y-Kondensatoren nach IEC 60384-1 sind Kondensatoren, die zwischen Phase beziehungsweise Neutralleiter und berührbarem, schutzgeerdetem Apparategehäuse angeschlossen werden und somit die Basisisolierung überbrücken. Für Y-Kondensatoren sind nach dieser Norm nur solche Kondensatoren zulässig, die bei begrenzter Kapazität eine überprüfbare erhöhte elektrische und mechanische Sicherheit aufweisen, da bei ihrer Anwendung im Falle eins Versagens durch Kurschluss eine Gefährdung von Personen oder Tieren durch elektrischen Schlag auftreten kann. Durch den zweiten Kondensator in der dargestellten Ausführungsform ist somit die Aufrechterhaltung der galvanischen Trennung über die LED-Lampe sichergestellt. Im Gegensatz dazu weist der erste Serienkondensator eine geringe Kapazität auf und muss dementsprechend für höhere Spannungen ausgelegt sein. Insbesondere muss der erste Serienkondensator für die üblicherweise von elektronischen Vorschaltgeräten erzeugten Zündspannungen in der Größenordnung von 700 Volt RMS dimensioniert sein. Eine Y2-Auslegung ist hingegen für den ersten Serienkondensator nicht gefordert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Versorgungseinrichtung einen Spannungsregler auf, insbesondere einen parallelen Spannungsregler. Bevorzugt kann der Spannungsregler als Linearregler oder als Zweipunktregler ausgebildet sein. Die Anordnung in einer parallelen Reglertopologie als Shunt-Regler weist hierbei den Vorteil auf, dass der Regler unterhalb einer vorgebbaren Schwelle der Versorgungsspannung hochohmig geschaltet werden kann und somit quasi nicht mehr in Erscheinung tritt. Somit kann ein störender Einfluss auf die Spannungsbildung der Versorgungsspannung in einem Bereich der Versorgungsspannung, in welchem diese gegenüber ihrem Regelsollwert deutlich abgesenkt ist, ausgeschlossen werden.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Koppeleinrichtung der Versorgungseinrichtung für eine zweistufige Einspeisung ausgelegt ist. Hierbei umfasst die Koppelvorrichtung einen zweiten Koppelkondensator, welcher mit einem Anschluss der LED-Treibereinheit, der mit dem Schaltelement elektrisch verbunden ist, gekoppelt ist. Damit versorgt der erste Koppelkondensator die Versorgungseinrichtung mit einem über die Wechselspannung des elektronischen Vorschaltgeräts erzeugten kapazitiven Stroms, solange das Schaltelement in dem galvanisch getrennten Zustand sich befindet, wobei der erste Koppelkondensator C derart dimensioniert ist, dass insbesondere bei einer Zündfrequenz der Wechselspannung des elektronischen Vorschaltgeräts mit einer Zündspannungsamplitude ein ausreichend großer Strom in die Versorgungseinrichtung einkoppelbar ist, um damit die Ansteuerleistung für das Schaltelement bereitzustellen. Nach dem Einschalten des Schaltelements wird somit die galvanische Trennung überbrückt und die Spannung zwischen den beiden Lampenanschlüssen sinkt auf die vorgesehene Betriebsspannung, welche deutlich niedriger ist als die Zündspannung. Um einen Versorgungsengpass durch den ersten Koppelkondensator zu vermeiden, wird deshalb vorgeschlagen, einen zweiten Koppelkondensator hinter dem Schaltelement anzukoppeln, welcher eine größere Kapazität als der erste Koppelkondensator aufweist, dafür aber eine geringere Spannungsbelastbarkeit benötigt, da er keine Zündspannung mehr sieht. Auf diese Weise kann eine besonders effiziente Auskopplung von Energie aus der Lampenspannung erzielt werden, ohne in einem der beiden Betriebsmodi einen unnötig hohen Strom aus dem Lampenkreis abzuziehen. In einem normalen Betriebs-Modus der LED-Lampe kann somit eine Selbsthaltung des Schaltelements im Wesentlichen über eine Einspeisung über den zweiten Koppelkondensator erfolgen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Versorgungseinrichtung und/oder die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt ist, das galvanische Trennen des Schaltelements zu bewirken, wenn die Lampenspannung einen vorgebbaren Mindestwert unterschreitet. Dies kann beispielsweise bei einer geringen Brennspannung an dem elektronischen Vorschaltgerät der Fall sein, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses in der LED-Treibereinheit (Switch-Mode-Treiber), eines Leiterbahnkurzschlusses oder eines Ausfalls von sonstigen Bauteilen. Ebenso kann eine zu niedrige Brennspannung beispielsweise auch infolge einer Fehlprogrammierung eines elektronischen Vorschaltgeräts, welches über eine programmgesteuerte Recheneinheit (Mikrocontroller) gesteuert wird, vorliegen.
Besonders bevorzugt kann die Versorgungseinrichtung und/oder die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt sein, das galvanische Trennen des Schaltelements zu bewirken, wenn die Lampenspannung einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet. Eine zu hohe Brennspannung an dem elektronischen Vorschaltgerät kann sich beispielsweise bei einem Ausfall des Switch-Mode-Treibers der LED-Treibereinheit, einem Leiterbahnbruch, einem Bruch von Lötkontakten oder einem sonstigen Ausfall von Bauteilen auftreten. Mittels der galvanischen Trennung des Schaltelements in einem derartigen Fehlerzustand, also dem Ansteuern des Schaltelements in dem zweiten Betriebszustand, können Fehlerfälle der LED-Treibereinheit, auf die das elektronische Vorschaltgerät aufgrund seiner ursprünglichen Ausrichtung auf den Betrieb für Niederdruck-Entladungslampen nicht vorbereitet ist, auf bekannte Fehlerfälle, nämlich eine hochohmige Lampe, abgebildet werden. Auf diese Weise werden unbekannte Fehlerzustände auf bekannte Fehlerzustände zurückgeführt. Nach dem Erlöschen der Gasentladung in einer Niederdruck-Entladungslampe wird der Lampenpfad hochohmig, dasselbe Verhalten wird auch nun durch die zuvor dargestellte Fehleremulation bereitgestellt. Darauf kann das elektronische Vorschaltgerät wie vorgesehen reagieren, beispielsweise, indem es sich in diesem Zustand in einen Shutdown-Modus begibt. In diesem Shutdown-Modus kann das elektronische Vorschaltgerät so lange verbleiben, bis ein sogenanntes Relamping stattgefunden hat, das heißt die Wendel beziehungsweise Wendelersatzwiderstände aus den entsprechenden Anlaufpfaden des elektronischen Vorschaltgeräts entfernt und wieder eingesetzt wurden.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Versorgungseinrichtung und/oder die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt ist, das galvanische Trennen des Schaltelements erst dann zu beenden, wenn die Lampenspannung zwischenzeitlich einen vorgebbaren Rücksetzwert unterschritten hat. Auf diese Weise kann eine Selbsthaltung realisiert werden, die bewirkt, dass nach einem Fehler das Schaltelement getrennt bleibt, das heißt der zweite Betriebszustand aufrecht erhalten wird, solange die Spannung zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss weiterhin – wenn auch mit entsprechend reduzierter Amplitude – anliegt. Auf diese Weise können in besonders vorteilhafter Weise instabile Zustände vermieden werden, insbesondere ein permanentes Ein- und Ausschalten des Schaltelements vermieden werden. Eine Einwirkung der Ansteuerung auf das Schaltelement kann hierbei sowohl durch die Versorgungseinrichtung als auch durch die Ansteuereinrichtung erfolgen, ebenso durch Kombination von beiden. Es ergibt sich in naheliegender Weise, dass bei einem Zusammenbrechen der Lampenspannung die Versorgungseinrichtung auch nicht mehr in der Lage ist, genug Spannung für die Ansteuerung des Schaltelements bereitzustellen, sodass dieses entsprechend der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines galvanisch getrennten Zustands ohne eine anliegende Lampenspannung zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss somit zwangsweise in dem galvanisch getrennten Zustand gesteuert wird. So können auch Ausführungsformen vorgesehen sein, bei welchen eine funktionale Auftrennung der Komponenten in Versorgungseinrichtung und Ansteuereinrichtung nicht möglich ist. Hierzu wird insbesondere auf die bevorzugten Ausführungsformen in der weiteren Darstellung verwiesen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Schaltelement durch zumindest ein elektromechanisches Schaltrelais mit zumindest einem Schaltkontakt ausgebildet, wobei insbesondere mehrere Schaltkontakte in Serie geschaltet sind. Dies dient der Einhaltung der erforderlichen Luft- und Kriechstrecken, welche mit den aktuell am Markt verfügbaren Relais in der durch die Geometrie der LED-Lampe vorgegebenen Größe nicht innerhalb eines Schaltkontakts realisierbar sind. Somit kann vorgesehen sein, dass mehrere Schaltkontakte in einem Schaltelement vereinigt sind, die von einer gemeinsamen Erregerspule angesteuert werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass es sich um zwei einzelne Bauelemente handelt, welche jeweils über eine eigene Ansteuerspule verfügen und in paralleler oder serieller Schaltung über die Versorgungseinrichtung und/oder die Ansteuereinrichtung angesteuert werden. Wie bereits bei der Auslegung des ersten Koppelkondensators dargelegt, ist für die Bereitstellung der galvanischen Trennung zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss die Anforderung der Basisisolation zu erfüllen. Bei einem normgerechten Aufbau ist dementsprechend auf einer freiliegenden Leiterplatte ein minimaler Abstand von 2,5 Millimetern einzuhalten, innerhalb eines Relais, welches in einem gekapselten Raum ohne Verschmutzungsgefahr vorliegen kann, ist eine Reduktion des Abstands auf 1,6 Millimeter möglich. Dennoch kann mit den verfügbaren Relais auch der verkürzte Abstand nicht ohne Weiteres eingehalten werden, weswegen in besonders vorteilhafter Weise mehrere Relaiskontakte in Reihe geschaltet werden. Dadurch kann auch sichergestellt werden, dass das Schaltelement, also das elektromechanische Schaltrelais, während der Zündphase nicht überschlägt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn ein elektronisches Vorschaltgerät derart ausgebildet ist, dass es auf den Fehlerfall einer erloschenen Gasentladung zunächst mit einem neuen Zündversuch reagiert. In diesem Fall würde nämlich eine erfindungsgemäße LED-Lampe in der Ausführungsform mit einer Fehler-Selbsthaltung das Schaltrelais in dem geöffneten Zustand belassen, wodurch über die gesamte Zündphase die Zündspannung über den Kontakten des elektronmechanischen Schaltrelais anliegen würde.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zum Betreiben einer zweiseitig gesockelten LED-Lampe an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe mit einem ersten Lampensockel mit zumindest einem ersten Lampenanschluss, einem zweiten Lampensockel mit zumindest einem zweiten Lampenanschluss und einer LED-Treibereinheit, welche elektrisch zwischen den ersten Lampenanschluss und den zweiten Lampenanschluss gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst Ansteuern einer Vielzahl von LED aus einer von dem elektronischen Vorschaltgerät zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss bereitstellbaren Lampenspannung in einem ersten Betriebszustand. Erfindungsgemäß wird das Verfahren weitergebildet durch galvanisches Trennen des ersten Lampenanschlusses von der LED-Treibereinheit in einen zweiten Betriebszustand und Wechseln zumindest von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in Abhängigkeit von der Lampenspannung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand während eines Zündvorgangs des Vorschaltgeräts erfolgt. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass ein Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand während einer Vorheizphase des Vorschaltgeräts erfolgt. Besonders bevorzugt ist, dass ein Übergang von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in einem Intervall zwischen dem Beginn der Vorheizphase und dem Ende der Zündphase erfolgt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass ein Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand ausschließlich innerhalb der Zündphase erfolgt. Mit anderen Worten ist der Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand hier von einer Amplitude der Lampenspannung abhängig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ermitteln der Lampenspannung in dem ersten Betriebszustand, Wechseln in den zweiten Betriebszustand zumindest in einem der beiden Fälle, wenn die Lampenspannung in einem ersten Fall einen vorgebbaren Mindestwert unterschreitet oder in einem zweiten Fall einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet, und Verhindern eines erneuten Wechsels in den ersten Betriebszustand, bis die Lampenspannung einen vorgebbaren Rücksetzwert unterschritten hat. Zweckmäßigerweise wird hierbei der Rücksetzwert kleiner als der Mindestwert gewählt, insbesondere wesentlich kleiner als der Mindestwert. Somit kann in einem Fehlerfall der LED-Treibereinheit, beispielsweise bei einem Kurzschluss oder bei einem Teil-Lastabwurf in der LED-Treibereinheit das galvanische Trennen der Verbindung zwischen dem ersten Lampenanschluss und dem zweiten Lampenanschluss veranlasst werden und ein Fehlerzustand mit getrenntem Schaltelement so lange gehalten werden, bis das elektronische Vorschaltgerät abschaltet.
Die Koppelvorrichtung ist hierbei bevorzugt so dimensioniert, dass die in der IEC 62776 § 13 geforderten Berührströme nicht überschritten werden.
Die für die erfindungsgemäße LED-Lampe beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Folglich können für Vorrichtungsmerkmale entsprechende Verfahrensmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich anhand der vorliegenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Berücksichtigung der beigefügten Figuren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
Es zeigen:
1 in vereinfachter schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Lampe,
2 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LED-Lampe mit einem Schaltelement und einer Versorgungseinrichtung in konkretisierter Form, und
3 in vereinfachter schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Ansteuereinrichtung gemäß der Erfindung in konkretisierter Form.
Die IEC 62776 § 13 fordert eine galvanische Trennung der Kontaktstifte an beiden Enden einer LED Retrofit Lampe mit G13-Sockel oder G5-Sockel (LED-Ersatz für stabförmige Niederdruckentladungslampen) unter Einhaltung von Luft- und Kriechstrecken.
Die Einhaltung der IEC 62776 § 13 wird üblicherweise mittels mechanischen Schaltern im Sockel oder durch Relais gelöst.
Die Erfindung schlägt eine Ansteuerschaltung vor, mit der die Relais bei Detektion einer HF-Spannung (“Hochfrequenz“; ca. 50...100 kHz) an den Lampen-Stiften geschlossen werden. Die HF-Spannung entspricht dem sogenannten Zündburst am Ausgang des elektronischen Vorschaltgerätes (EVG). Weiterhin erzwingt eine Überwachungsschaltung ein Öffnen der Relais im Fehlerfall (unter anderem Kurzschluss oder Teil-Lastabwurf im LED-Treiber). Der Fehlerzustand mit geöffnetem Relais wird gehalten, bis das EVG abschaltet. Die Detektionsschaltung ist so angelegt, dass die in IEC 62776 § 13 geforderten Berührströme nicht überschritten werden.
In dieser Anordnung wird das Betriebsverhalten mit Fehlermodi einer Niederdruck-Entladungslampe nachgebildet und somit eine größtmögliche Kompatibilität zu im Markt eingeführten EVGs erzielt. Die nachfolgende detailliertere Darstellung zeigt die Detektion der HF, die mit einem Zweipunktregler geregelte Ansteuerung der Relais sowie eine Fehlerabschaltung mit Fehlerspeicher bei unzulässigen Brennspannungen.
Fehlerfälle im LED-Treiber, die durch einen Fensterkomparator detektiert werden, führen zu einem selbsthaltenden Öffnen des Relaiskontakts. Offene Relaiskontakte entsprechen einem Lastabwurf am EVG. Das EVG schaltet beim Lastabwurf kontrolliert ab (normative Anforderung an EVG). Die Relais-Ansteuerung bildet somit die Charakteristik einer Niederdruck-Entladungslampe nach, nämlich eine hohe Impedanz vor der Zündung, die Nennimpedanz im Betrieb sowie eine hohe Impedanz im Fehlerfall. Die Selbsthaltung im Fehlerfall mittels der Thyristornachbildung wird gelöscht, sobald das EVG abschaltet, nämlich wenn der Ausgangsstrom einen Grenzwert unterschreitet.
Als Abwandlungen kommen nachfolgend in Betracht: Der Fensterkomparator wird ersetzt durch einseitige maximale Spannungserkennung. Daraus folgt eine inhärente Abschaltung bei Kurzschluss im Treiber durch Unterschreiten der Haltespannung am Relais, weiterhin eine Ausführung des Zweipunktreglers durch einen mitgekoppelten Operationsverstärker (OpAmp), Ausführung des Fensterkomparators durch einen mitgekoppelten Operationsverstärker (OpAmp), Erhöhung der Luft- und Kriechstrecken in den Relaiskontakten durch Serienschaltung mehrerer Kontakte in mehreren Relais, wobei die Relaisspulen in Serien- oder Parallelschaltung betrieben werden können.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Lampe 10 ist in der 1 dargestellt. Die LED-Lampe 10 weist einen röhrenförmigen Aufbau auf und ist zweiseitig gesockelt mit einem ersten Lampensockel 11a und einem zweiten Lampensockel 11b. Der ersten Lampensockel 11a umfasst hierbei einen ersten Anschlussstift 12a sowie einen dritten Anschlussstift 12c. Der zweite Lampensockel 11b umfasst einen zweiten Anschlussstift 12b sowie einen vierten Anschlussstift 12d. Bei einer Niederdruckentladungslampe wäre zwischen dem ersten Anschlussstift 12a und dem dritten Anschlussstift 12c beziehungsweise zwischen dem zweiten Anschlussstift 12b und dem vierten Anschlussstift 12d jeweils eine Lampenwendel angeordnet, welche einen Strompfad über das jeweilige Stiftepaar 12a, 12c beziehungsweise 12b, 12d bereitstellt. Ein solcher Strompfad wird üblicherweise von den elektronischen Vorschaltgeräten für Niederdruckentladungslampen zumindest auf einer Seite überwacht, um das Vorhandensein einer Lampe zu detektieren und somit einen Startvorgang der Lampe erst dann einzuleiten, wenn der entsprechende Strompfad detektiert wurde.
Zur Bereitstellung dieses Strompfads bei der LED-Lampe 10 ist daher ein geeignetes Netzwerk vorgesehen, welches in der gewählten Ausführungsform durch zwei seriell zwischen den ersten Anschlussstift 12a und den dritten Anschlussstift 12c gekoppelte Wendelersatzwiderstände Rwe1 und Rwe3 realisiert ist. Ebenso ist zwischen den zweiten Anschlussstift 12b und den vierten Anschlussstift 12d in serieller Anordnung ein Wendelersatzwiderstand Rwe2 und ein Wendelersatzwiderstand Rwe4 gekoppelt. Insbesondere können die vier Wendelersatzwiderstände Rwe1, Rwe2, Rwe3 und Rwe4 gleich groß dimensioniert sein.
Ein erster Knoten N1 ist gegeben durch die Verbindung zwischen dem ersten Wendelersatzwiderstand Rwe1 und dem dritten Wendelersatzwiderstand Rwe3. In gleicher Weise ist ein zweiter Knoten N2 gegeben durch die Verbindung zwischen dem zweiten Wendelersatzwiderstand Rwe2 und dem vierten Wendelersatzwiderstand Rwe4.
Zwischen den ersten Knoten N1 und den zweiten Knoten N2 ist eine LED-Treibereinheit 13 (LED driver) sowie ein elektromechanisches Schaltrelais 14 elektrisch gekoppelt, wobei eine elektrische Verbindung der LED-Treibereinheit 13 mit dem elektromechanischen Schaltelement 14 durch einen dritten Knoten N3 gegeben ist. Somit ist das elektromechanische Schaltrelais 14 in Serie zu der LED-Treibereinheit 13 angeordnet.
Als erster Lampenanschluss kann der erste Anschlussstift 12a oder der dritte Anschlussstift 12c dienen, als zweiter Lampenanschluss kann der zweite Anschlussstift 12b oder der vierte Anschlussstift 12d betrachtet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird als erster Lampenanschluss vereinfachend auf den ersten Knoten N1 und für den zweiten Lampenanschluss vereinfachend auf den zweiten Knoten N2 Bezug genommen, was aufgrund der üblicherweise vorzunehmenden Dimensionierung der Wendelersatzwiderstände Rwe1, Rwe2, Rwe3, Rwe4 zweckmäßig erscheint.
Die LED-Lampe 10 umfasst weiterhin eine Ansteuereinrichtung 15 zum Ansteuern des Schaltrelais 14. Eine Versorgungseinrichtung 16 dient der Bereitstellung einer Versorgungsspannung für das Schaltrelais 14 und für die Ansteuereinrichtung 15 und ist mit dem zweiten Knoten N2 gekoppelt. Die Versorgungseinrichtung 16 umfasst eine Koppelvorrichtung 16c, welche sowohl mit dem ersten Knoten N1 als auch mit dem dritten Knoten N3 elektrisch gekoppelt ist. Überdies ist auch die Ansteuereinrichtung 15 mit dem dritten Knoten N3 gekoppelt.
Ein erster Schaltungsteil 20 der LED-Lampe 10 gemäß der Darstellung der 2 zeigt ein bevorzugtes konkretisiertes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinrichtung 16 mit einer Koppelvorrichtung 16c. Das Schaltelement in Form des Schaltrelais 14 ist hierbei als Relaiskontakt K aufgeteilt dargestellt. Der Relaiskontakt K ist hierbei zwischen dem ersten Knoten N1 und dem dritten Knoten N3 angeordnet, welche galvanisch getrennt voneinander angeordnet sind, wobei der Relaiskontakt K eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Knoten N1 und dem dritten Knoten N3 herstellt, wenn die Relaisspule Lk mit einer eine vorgegebene Ansprechspannung überschreitende Ansteuerspannung Vs angesteuert wird. Die Versorgungseinrichtung 16 umfasst einen aus vier Dioden gebildeten Brückengleichrichter, nämlich eine erste Gleichrichterdiode D21, eine zweite Gleichrichterdiode D22, eine dritte Gleichrichterdiode D23 sowie eine vierte Gleichrichterdiode D24. Die Kathoden der ersten Gleichrichterdioden D21 und der zweiten Gleichrichterdiode D22 sind hierbei miteinander verbunden und bilden einen Knoten Vcc. Die Anoden der dritten Gleichrichterdiode D23 und der vierten Gleichrichterdiode D24 sind miteinander elektrisch verbunden und bilden einen als Bezugspotential verwendeten Knoten GND. Die Anode der zweiten Gleichrichterdiode D22 ist mit der Kathode der vierten Gleichrichterdiode D24 elektrisch verbunden und weiterhin mit dem zweiten Konten N2 gekoppelt. Die Koppelvorrichtung 16c umfasst einen ersten Koppelkondensator C10 sowie einen zweiten Koppelkondensator C11, wobei der erste Koppelkondensator C10 bevorzugt als Serienschaltung aus einem ersten Serienkondensator C10a und einem zweiten Serienkondensator C10b ausgebildet ist. Durch eine elektrische Verbindung der Anode der ersten Gleichrichterdiode D21 und der Kathode der dritten Gleichrichterdiode D23 ist ein vierter Knoten N4 gegeben. Bevorzugt ist der erste Koppelkondensator C10 zwischen den ersten Knoten N1 und den vierten Knoten N4 gekoppelt. Ebenso ist bevorzugt der zweite Koppelkondensator C11 zwischen den dritten Knoten N3 und den vierten Knoten N4 gekoppelt.
Zwischen den Knoten Vcc und den Knoten GND kann bevorzugt ein Transistor Q20 gekoppelt sein, wobei insbesondere eine Bezugselektrode des Transistors Q20 mit dem Knoten GND elektrisch kontaktiert ist und eine Arbeitselektrode des Transistors Q20 mit dem Knoten Vcc elektrisch kontaktiert ist. Zwischen den Knoten Vcc und den Knoten Vs ist eine Entkoppeldiode D20 gekoppelt, wobei die Anode der Entkoppeldiode D20 auf der Seite des Knotens Vcc und die Kathode der Entkoppeldiode D20 auf der Seite des Knotens Vs angeordnet ist. Zwischen den Knoten Vs und den Knoten GND ist außerdem ein Kondensator C20 gekoppelt. Zwischen den Knoten Vs und den Knoten GND ist außerdem die Relaisspule Lk gekoppelt. Ebenso ist zwischen den Knoten Vs und den Knoten GND ein Zweipunktregler 22 gekoppelt, welcher die Ansteuerung des Transistors Q20 an dessen Steuerelektrode bewirkt. Bevorzugt kann es sich bei dem Transistor Q20 um einen MOSFET handeln.
Bevorzugt weist der zweite Koppelkondensator C10b eine höhere Kapazität auf als der erste Koppelkondensator C10a. Insbesondere ist der zweite Koppelkondensator C10b als ein nach der Klasse Y2 gemäß IEC 60384-1 ausgelegter Kondensator ausgebildet.
Nachfolgend wird die Funktionsweise am Beispiel eines Startvorgangs eines zwischen dem ersten Lampenanschluss mit dem ersten Anschlussstift 12a und dem dritten Anschlussstift 12c sowie dem zweiten Lampenanschluss mit dem zweiten Anschlussstift 12b und dem vierten Anschlussstift anschließbaren elektronischen Vorschaltgerät dargestellt. Vereinfachend wird hierbei angenommen, dass die von dem elektronischen Vorschaltgerät bereitgestellte Lampenspannung direkt zwischen dem ersten Knoten N1 und dem zweiten Knoten N2 anliegt. In einer ersten Betriebsphase des elektronischen Vorschaltgeräts kann dieses nun einen Vorheizzyklus ausführen mit einer ersten Lampenspannung, wobei in diesem Zustand von einem geöffneten Schaltrelais 14 ausgegangen wird. Von dem Knoten N1 ausgehend wird mittels des ersten Koppelkondensators C10 Strom ausgekoppelt und über den Brückengleichrichter bestehend aus den vier Gleichrichterdioden D21, D22, D23, D24 zur Erzeugung einer Versorgungsspannung zwischen dem Knoten Vcc und dem Knoten GND bereitgestellt. Über die Entkoppeldiode D20 kann hierbei auch der Kondensator C20 geladen werden, wobei die Spannung zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND dann an der Relaisspule Lk anliegt. Der erste Koppelkondensator C10 kann nun derart dimensioniert sein, dass die erzeugte Spannung zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND nicht ausreicht, um das Schaltrelais 14 in den geschlossenen Zustand zu steuern, welcher als zweiter Betriebszustand bezeichnet wird. Es verbleibt vielmehr in dem ersten Betriebszustand, in dem der Relaiskontakt K in dem geöffneten Zustand verbleibt und somit die galvanische Trennung zwischen dem ersten Knoten N1 und dem dritten Knoten N3 (und somit auch dem zweiten Knoten N2) aufrecht erhalten ist. Nach dem Ablauf einer vorgebbaren Vorheizzeit wechselt das elektronische Vorschaltgerät üblicherweise in einen Zündbetrieb, bei welchem die zwischen dem ersten Knoten N1 und dem zweiten Knoten N2 angelegte Spannung nunmehr deutlich erhöht ist gegenüber der bei dem Vorheizbetrieb angelegten Spannung. Aufgrund der nunmehr wesentlich höheren Zündspannung zwischen dem ersten Knoten N1 und dem zweiten Knoten N2 ist der über den ersten Koppelkondensator C10 eingespeiste Strom nunmehr so groß, dass die zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND bereitstellbare Spannung so groß wird, dass die Relaisspule Lk den Relaiskontakt K schließen kann. Insbesondere kann die Spannung zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND nun derart groß werden, dass der Zweipunktregler 22 ab einer vorgebbaren Spannungssschwelle zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND den Transistor Q20 einschaltet, um einen weiteren Spannungsanstieg zwischen dem Knoten Vs und dem Konten GND entgegenzuwirken. Auf diese Weise wird der über den ersten Koppelkondensator C10 eingespeiste Strom direkt hinter dem Gleichrichter kurzgeschlossen. Diese Art der Spannungsbegrenzung stellt nur eine von einer Vielzahl von geeigneten Schaltungsvarianten dar, im einfachsten Fall kann der Transistor Q20 auch durch eine spannungsbegrenzende Zehnerdiode ersetzt sein.
Nachdem die Relaisspule Lk das Schließen des Relaiskontakts K bewirkt hat, ist nunmehr der erste Knoten N1 mit dem dritten Knoten N3 elektrisch leitend verbunden. Somit ergibt sich nun eine Parallelschaltung des ersten Koppelkondensators C10 und des zweiten Koppelkondensators C11, welche nun gemeinsam in dem Gleichrichter mit den Gleichrichterdioden D21, D22, D23, D24 einspeisen. Das elektronische Vorschaltgerät seinerseits wird nun ein „Durchzünden“ der LED-Lampe 10 registrieren und demzufolge in einen normalen Betriebsmodus wechseln, in welchem die Lampenspannung nunmehr gegenüber der Zündspannung wieder deutlich reduziert ist. Dabei kann die Reduktion der Zündspannung schon allein ohne Zutun des elektronischen Vorschaltgeräts dadurch stattfinden, dass an einem Ausgangskreis des elektronischen Vorschaltgeräts nun eine Lastimpedanz angeordnet ist, welche beispielsweise einen üblicherweise in elektronischen Vorschaltgeräten verwendeten Resonanzkreis bedämpft. Besonders bevorzugt ist hierbei die Parallelschaltung aus dem ersten Koppelkondensator C10 und dem zweiten Koppelkondensator C11 so dimensioniert, dass sich mit einer in dem stationären Betrieb der LED-Treibereinheit 13 ergebende Lampenspannung (Brennspannung) eine Spannungsversorgung der Relaisspule Lk zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND mit einer ausreichenden Spannungsreserve ergibt. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass in dem stationären Betrieb der Zweipunktregler 22 nicht eingreift, das heißt die Spannung zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND innerhalb des erlaubten Bereichs liegt.
Wird das elektronische Vorschaltgerät (EVG) abgeschaltet, so sinkt die Spannung zwischen dem Knoten Vs und dem Knoten GND, weil über den Knoten Vcc kein weiterer Strom nachgeliefert wird, was letztendlich zum Abfallen des Relaiskontakts K führt, wenn die Spannung an der Relaisspule Lk eine vorgegebene Haltespannung unterschreitet. Dadurch wird die galvanische Trennung zwischen dem ersten Knoten N1 und dem dritten Knoten N3 wieder hergestellt.
Wie aus der vorangehenden Darstellung zu erkennen ist, übernimmt die beschriebene Ausführungsform der Versorgungseinrichtung 16 zumindest teilweise Funktionen der Ansteuereinrichtung 15, indem beispielsweise bei einem Absinken der Lampenspannung (Brennspannung) ein Übergang von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand erfolgt, bei dem das Öffnen des Relaiskontakts K selbsttätig erfolgt. Ebenso kann durch die Versorgungseinrichtung 16 zunächst bei ausreichender Versorgungssituation ein selbsttätiges Einschalten des Relaiskontakts K vorgenommen werden, wodurch sich automatisch ein Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand ergibt.
In der 3 ist nun ein zweiter Schaltungsteil 20 dargestellt, welcher in Ergänzung zu dem ersten Schaltungsteil 20 in der 2 eine Konkretisierung einer Ansteuereinrichtung 15 darstellt, wobei weitere Ansteuerfunktionen integriert sind. Der zweite Schaltungsteil 30 umfasst eine Diode D30 und einen dazu in Reihe geschalteten Widerstand R30, welcher zwischen den dritten Knoten N3 und einen fünften Knoten N5 gekoppelt sind. Zwischen den fünften Knoten N5 und den Knoten GND ist ein Kondensator C30 gekoppelt. Zwischen den Konten N5 und einen weiteren Knoten N6 ist ein Fensterkomparator 32 gekoppelt.
Der zweite Schaltungsteil 30 umfasst weiterhin eine Selbsthaltestufe bestehend aus vier Widerständen R31, R32, R33, R34 sowie einem zweiten Transistor Q32 und einem dritten Transistor Q34. Der zweite Transistor Q32 ist hierbei als PNP-Transistor ausgebildet, der dritte Transistor Q34 ist als NPN-Transistor ausgebildet. Zwischen den Knoten Vcc und einen siebten Knoten N7 ist der Widerstand R31 gekoppelt. Parallel dazu ist die Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors Q32 gekoppelt. Zwischen den sechsten Knoten N6 und den Knoten GND ist der Widerstand R34 gekoppelt, parallel dazu ist die Basis-Emitter-Strecke des dritten Transistors Q34 gekoppelt. Zwischen den Kollektor des zweiten Transistors Q32 und den Knoten N6 ist der Widerstand R33 gekoppelt, zwischen den Kollektor des dritten Transistors Q34 und den Knoten N7 ist der Widerstand D32 gekoppelt. Durch eine derartige Schaltungsanordnung wird ein Thyristor nachgebildet, wobei nach dem Einspeisen eines Basisstroms für den dritten Transistor Q34 an dem Knoten N6 wechselseitig jeweils für den zweiten Transistor Q32 und den dritten Transistor Q34 ein Basisstrom aufrecht erhalten wird, sodass der zweite Transistor Q32 und der dritte Transistor Q34 auch dann in einem leitenden Zustand verbleiben, wenn an dem Knoten N6 von dem Fensterkomparator 32 kein Basisstrom mehr eingespeist wird.
Eine Ermittlung der Lampenspannung erfolgt über eine Ankopplung an den dritten Knoten N3 mittels der Diode D30 und des Widerstands R30, welche den Kondensator C30 aufladen, welcher an einem Eingang des Fensterkomparators 32 angeordnet ist, nämlich an dem fünften Knoten N5. Der Fensterkomparator 32 kann so ausgelegt sein, dass der über den Einweggleichrichter angekoppelte Spitzenwert gleichgerichteter Lampenspannung ausgewertet wird, indem mit einem Mindestwert und/oder einem vorgebbaren Höchstwert verglichen wird und bei Unterschreitung des vorgebbaren Mindestwerts beziehungsweise bei einer Überschreitung des vorgebbaren Höchstwerts der für die Durchsteuerung der Thyristornachbildung erforderliche Basisstrom in den Knoten N6 eingespeist wird. Die Widerstände R31, R32, R33, R34 sind dabei in vorteilhafter Weise so dimensioniert, dass bei einer üblicherweise anliegenden Lampenspannung der über die Koppeleinrichtung 16c eingekoppelte Strom nach der Gleichrichtung über den Brückengleichrichter D21 bis D24 an der Thyristornachbildung einen Spannungsabfall Vcc erzeugt, welcher unterhalb der Ansprechspannung der Relaisspule Lk liegt. Auf diese Weise kann besonders einfach und zuverlässig ein permanentes Ausschalten des Schaltkontakts K aufrecht erhalten werden, solange die Lampenspannung noch oberhalb eines vorgebbaren Mindestwerts verbleibt und diesen nicht unterschritten hat. Der vorgebbare Mindestwert dieser Spannung kann hierbei durch eine Einstellung der Widerstände R31, R32, R33, R34 in Abhängigkeit von den Verstärkungsfaktoren des zweiten Transistors Q32 und des dritten Transistors Q34 erfolgen. Die Einkopplung der Lampenspannung über den dritten Knoten N3 mittels der Diode D30 und des Widerstands R30 wird weder ein neuer galvanisch gekoppelter Pfad eröffnet, noch ein fester Potenzialbezug mit der LED-Treibereinheit 13 hergestellt. Vielmehr können weiterhin der zweite Schaltungsteil 20 und der dritte Schaltungsteil 30 zwischen den Knoten Vcc und GND in Grenzen frei floaten (schweben). Der Knoten GND kann dabei von seinen Potenzialen nicht unter das Potenzial des zweiten Knotens N2 absinken, da ansonsten die vierte Gleichrichterdiode D24 leitend würde. Ebenso kann das Potenzial des Knotens Vcc nicht unter das Potenzial des zweiten Knotens N2 absinken, da ansonsten die zweite Gleichrichterdiode D22 leitend würde.
Die Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. Insbesondere die konkreten Ausgestaltungen der Schaltungsteile 20 und 30 können beliebig gestaltet sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
Somit wurde voranstehend gezeigt, wie eine Relaissteuerung für EVG-kompatible LED-Röhren ausgeführt sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011100285 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 62776 [0005]
Norm IEC 60384-1 [0012]
IEC 60384-1 [0012]
IEC 62776 § 13 [0022]
IEC 62776 § 13 [0030]
IEC 62776 § 13 [0031]
IEC 62776 § 13 [0032]
IEC 60384-1 [0044]

Claims

Zweiseitig gesockelte LED-Lampe (10) zum Betrieb an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe, insbesondere eine Leuchtstofflampe, mit – einem ersten Lampensockel (11a) mit zumindest einem ersten Lampenanschluss (12a, 12c), – einem zweiten Lampensockel (11b) mit zumindest einem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d), und – einer LED-Treibereinheit (13), welche elektrisch zwischen den ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und den zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) gekoppelt ist, zum Ansteuern einer Vielzahl von LED aus einer von dem elektronischen Vorschaltgerät zwischen dem ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und dem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) bereitstellbaren Lampenspannung in einem ersten Betriebszustand, gekennzeichnet durch: – ein Schaltelement (14) zum galvanischen Trennen des ersten Lampenanschlusses (12a, 12c) von der LED-Treibereinheit (13) in einem zweiten Betriebszustand, und – eine Ansteuereinrichtung (15) zum Wechsel zumindest von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in Abhängigkeit von der Lampenspannung.
LED-Lampe (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: – eine Versorgungseinrichtung (16), welche dazu ausgelegt ist, unabhängig von der LED-Treibereinheit (13) aus der Lampenspannung eine Versorgungsspannung für das Schaltelement (14) bereitzustellen.
LED-Lampe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (16) eine Koppeleinrichtung (16c) aufweist, welche zwischen dem ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und dem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) eine galvanische Trennung ermöglicht.
LED-Lampe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (16c) zumindest einen ersten Koppelkondensator (C10) umfasst, welcher mit dem ersten Lampenanschluss (12a, 12c) gekoppelt ist, wobei insbesondere der erste Koppelkondensator (C10) durch die Serienschaltung eines ersten Serienkondensators (C10a) mit einer ersten Kapazität sowie einer ersten Spannungsbelastbarkeit und eines zweiten Serienkondensators (C10b) mit einer zweiten Kapazität, welche größer als die erste Kapazität ist, sowie einer zweiten Spannungsbelastbarkeit, welche kleiner als die erste Spannungsbelastbarkeit ist, ausgebildet ist.
LED-Lampe (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (16) einen Spannungsregler (22, Q20) aufweist, insbesondere einen parallelen Spannungsregler.
LED-Lampe (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (16) und/oder die Ansteuereinrichtung (15) dazu ausgelegt ist, das galvanische Trennen des Schaltelements zu bewirken, wenn die Lampenspannung einen vorgebbaren Mindestwert unterschreitet.
LED-Lampe (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (16) und/oder die Ansteuereinrichtung (15) dazu ausgelegt ist, das galvanische Trennen des Schaltelements zu bewirken, wenn die Lampenspannung einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet.
LED-Lampe (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (16) und/oder die Ansteuereinrichtung (15) dazu ausgelegt ist, das galvanische Trennen des Schaltelements erst dann zu beenden, wenn die Lampenspannung zwischenzeitlich einen vorgebbaren Rücksetzwert unterschritten hat.
LED-Lampe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (14) durch zumindest ein elektromechanisches Schaltrelais mit zumindest einem Schaltkontakt ausgebildet ist, wobei insbesondere mehrere Schaltkontakte in Serie geschaltet sind.
Verfahren zum Betreiben einer zweiseitig gesockelten LED-Lampe (10) an einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe mit einem ersten Lampensockel (11a) mit zumindest einem ersten Lampenanschluss (12a, 12c), einem zweiten Lampensockel (11b) mit zumindest einem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d), und einer LED-Treibereinheit (13), welche elektrisch zwischen den ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und den zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) gekoppelt ist, durch – Ansteuern einer Vielzahl von LED aus einer von dem elektronischen Vorschaltgerät zwischen dem ersten Lampenanschluss (12a, 12c) und dem zweiten Lampenanschluss (12b, 12d) bereitstellbaren Lampenspannung in einem ersten Betriebszustand, gekennzeichnet durch: – galvanisches Trennen des ersten Lampenanschlusses (12a, 12c) von der LED-Treibereinheit (13) in einem zweiten Betriebszustand, und – Wechseln zumindest von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in Abhängigkeit von der Lampenspannung.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand während eines Zündvorgangs des Vorschaltgeräts erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch: – Ermitteln der Lampenspannung in dem ersten Betriebszustand, – Wechseln in den zweiten Betriebszustand zumindest in einem der beiden Fälle, wenn die Lampenspannung in einem ersten Fall einen vorgebbaren Mindestwert unterschreitet oder in einem zweiten Fall einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet, und – Verhindern eines erneuten Wechsels in den ersten Betriebszustand, bis die Lampenspannung einen vorgebbaren Rücksetzwert unterschritten hat.