DE102016121057B4 - LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom - Google Patents

LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom Download PDF

Info

Publication number
DE102016121057B4
DE102016121057B4 DE102016121057.9A DE102016121057A DE102016121057B4 DE 102016121057 B4 DE102016121057 B4 DE 102016121057B4 DE 102016121057 A DE102016121057 A DE 102016121057A DE 102016121057 B4 DE102016121057 B4 DE 102016121057B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
circuit
led
current
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016121057.9A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016121057A1 (de
Inventor
Andreas Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Original Assignee
Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vossloh Schwabe Deutschland GmbH filed Critical Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Priority to DE102016121057.9A priority Critical patent/DE102016121057B4/de
Publication of DE102016121057A1 publication Critical patent/DE102016121057A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102016121057B4 publication Critical patent/DE102016121057B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/38Switched mode power supply [SMPS] using boost topology

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Versorgungsschaltung (10) für eine LED-Lichtquelle (11),mit einer Stromquellenschaltung (22), die speisend mit der LED-Lichtquelle (11) verbunden ist, um diese mit einem LED-Strom (i) zu versorgen, und die einen Spannungsfühlereingang (32) sowie eine interne Steuereinheit (34) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie den LED-Strom (i), wenn die an dem Spannungsfühlereingang (32) anliegende Spannung von ihrem Sollwert (33) abweicht, den LED-Strom (i) so reguliert, dass die an dem Spannungsfühlereingang (32) anliegende Spannung den Sollwert (33) einnimmt,mit einer Stromfühlerschaltung (23), die an die LED-Lichtquelle (11) angeschlossen ist, um den durch die LED-Lichtquelle (11) fließenden LED-Strom (i) zu erfassen und die dazu eingerichtet ist, eine Spannung (U) zu generieren, die den LED-Strom (i) kennzeichnet,mit einer Spannungsverknüpfungseinrichtung (25), die mit einem ersten Eingang (24) an die Stromfühlerschaltung (23) und mit einem zweiten Eingang (26) an eine Steuerspannungsquelle (36) angeschlossen ist und die einen Ausgang (30) aufweist, der eine aus den an den Eingängen (24, 26) anliegenden Spannungen (U, U-U) ermittelte Spannung (Us) abgibt und an den Spannungsfühlereingang (32) der Stromquellenschaltung (22) angeschlossen istwobei die Spannungsverknüpfungsschaltung eine Addierschaltung (29) ist, die mit einem ersten Eingang (24) an eine Stromfühlerschaltung (23) angeschlossen ist und einen zweiten Eingang (26) aufweist und die dazu eingerichtet ist, ein den LED-Strom (i) kennzeichnendes Signal mit einem an dem zweiten Eingang (26) erhaltenen Signal zu summieren, wobei sie einen Ausgang (30) aufweist, der an den Spannungsfühlereingang (32) angeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Versorgungsschaltung für LED-Lichtquellen mit einstellbarem LED-Strom.
  • Zur Versorgung von LED-Lichtquellen sind verschiedene Schaltungen in Gebrauch, von denen einige auch die Veränderung des LED-Stroms gestatten. Die WO 2014/001987 A2 sieht dazu bspw. einen Einstellwiderstand Rset vor, dessen einer Anschluss an die gleiche Bezugsmasse angeschlossen ist wie die LED-Lichtquelle, während sein anderer Anschluss an eine Widerstandsmesseinrichtung angeschlossen ist, die den Widerstand Rset mit einer vorgegebenen Spannung beaufschlagt und den auftretenden Strom erfasst. Die Stromquelle zur Versorgung der LED-Lichtquelle wird dann anhand des gemessenen durch Rset fließenden Stroms eingestellt.
  • Aus der WO 2010/027817 geht eine Schaltung zum Betrieb einer LED-Kette an einem Aufwärtswandler hervor. Zusätzlich ist ein Steuerblock zur Regulierung des Stroms durch die LED-Lichtquelle vorgesehen, um ein Dimmen mittels externer Steuerspannung zu ermöglichen. Diese kann durch einen Spannungsteiler erzeugt werden, der an Pins der integrierten Steuerschaltung angeschlossen wird.
  • Aus der DE 10 2013 221 033 A1 ist ein Lichtquellenmodul mit Temperaturkompensation bekannt. Das Lichtquellenmodul weist eine Versorgungsschaltung PSU auf, die zur Speisung einer LED-Kette dient. Die Versorgungsschaltung erfasst dabei den LED-Strom und regelt diesen auf einen gewünschten Wert. Zusätzlich ist eine Spannungsabgriffsschaltung vorgesehen, die der Temperaturkompensation dient.
  • Aus der DE 102 36 870 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern von LED-Leuchten mit geregeltem Strom bekannt. Die Stromregelschaltung ist dazu eingerichtet, ein den Iststrom kennzeichnendes Signal mit einer den Sollstrom kennzeichnenden Spannung zu vergleichen und den zu der LED geführten Strom zur Minimierung der Soll-Ist-Abweichung zu korrigieren.
  • Versorgungsschaltungen für LED-Lichtquellen, die einerseits an die Netzspannung anzuschließen sind und dort möglichst mit einem Leistungsfaktor nahe 1 zu betreiben sind, haben typischerweise eingangsseitig eine Gleichrichterschaltung, an die eine PFC-Schaltung (Leistungsfaktor-Korrekturschaltung) in Gestalt eines Hochsetzstellers, d.h. eines Aufwärtswandlers aufweisen. Mit diesem wird eine Gleichspannung erzeugt, die größer ist als die Spitzenspannung der Netzwechselspannung. Mit Hilfe eines an diese Gleichspannung angeschlossenen Tiefsetzstellers, d.h. eines Abwärtswandlers (Buck-Converter) wird aus dieser hohen Zwischenkreisspannung ein Strom zur Versorgung der LED-Lichtquelle erzeugt.
  • Für den Aufbau von PFC-Schaltungen (Hochsetzstellern) ist eine Vielzahl von integrierten Schaltungen verfügbar, die auch einen Regeleingang aufweisen, um die erzeugte Zwischenkreisspannung möglichst konstant zu halten. Typischerweise wird die an dem Regeleingang anliegende, über einen Spannungsteiler aus der erzeugten Ausgangsspannung hergeleitete Spannung mit einer internen, nicht zu geringen Referenzspannung von zum Beispiel 2,5 V verglichen.
  • Für den Aufbau des Tiefsetzstellers (Abwärtsregler bzw. Buck-Converters) ist hingegen eine Stromregelschaltung nötig, die den durch die LED-Lichtquelle fließenden Strom reguliert und dessen Mittelwert möglichst konstant hält. Zudem stellt sich häufig die Forderung, diesen Strom einstellbar zu machen.
  • Daraus leitet sich die Aufgabe ab, ein Schaltungskonzept zum Aufbau einer Versorgungsschaltung für eine Lichtquelle anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine Einstellung des Mittelwerts des durch die LED-Lichtquelle fließenden Stroms gestattet.
  • Diese Aufgabe wird mit der Versorgungsschaltung nach Anspruch 1 gelöst:
  • Die erfindungsgemäße Versorgungsschaltung enthält eine Stromquellenschaltung, die speisend mit der Lichtquelle verbunden ist, um diese mit einem LED-Strom zu versorgen. Die Stromquellenschaltung weist einen Spannungsfühlereingang sowie einen internen Regler auf, der den im Mittelwert des LED-Stroms auf einem gewünschten Wert hält. Der Regler kann dazu so ausgebildet sein, dass er den LED-Strom durch Pulsbreitenmodulation der Schaltsequenz eines Schaltelements eines Schaltreglers, z.B. eines Abwärtsreglers reguliert. Die Schaltfrequenz des Schaltreglers kann dabei variabel oder auch konstant sein. Der LED-Strom ist ein Gleichstrom, dem eine Welligkeit (z.B. sägezahnförmiger Ripple) überlagert sein kann.
  • Zur Erfassung des LED-Stroms ist eine Stromfühlerschaltung vorgesehen, die an die LED-Lichtquelle angeschlossen und von dem LED-Strom durchflossen ist. Sie generiert eine Spannung, die den LED-Strom kennzeichnet. Diese Spannung wird einem ersten Eingang einer Spannungsverknüpfungseinrichtung zugeführt. An dem zweiten Eingang der Spannungsverknüpfungseinrichtung ist eine von einer Steuerspannungsquelle abgegebene Spannung geführt. Die Spannungsverknüpfungseinrichtung gibt an ihrem Ausgang eine Spannung ab, die aus den an ihren Eingängen anliegenden Spannungen ermittelt ist. Die von der Spannungsverknüpfungseinrichtung erzeugte Spannung liegt an dem Spannungsfühlereingang der Stromquellenschaltung an und steuert diese. Eine interne Steuereinheit der Stromquellenschaltung reguliert die LED-Strom dementsprechend, indem sie seinen Mittelwert so einstellt (vergrößert oder vermindert), dass die an dem Spannungsfühlereingang anliegende Spannung mit dem internen Vergleichswert, typischerweise 2,5 Volt, in Übereinstimmung gebracht wird.
  • Die Spannungsverknüpfungseinrichtung ist eine Schaltung, die ein den LED-Strom kennzeichnendes Signal verändert, so dass der Spannungsfühlereingang der Stromquellenschaltung ein verändertes Signal erhält. Durch die Veränderung des an den Spannungsfühlereingang der Stromquellenschaltung angelegten Signals ändert sich der von der Stromquellenschaltung abgegebene LED-Strom entsprechend. Im einfachsten Fall liegt die Signalveränderung darin, das den LED-Strom kennzeichnende Signal und ein von einem Einstellwiderstand abgeleitetes Signal miteinander zu summieren. Damit kann über die Auswahl eines geeigneten (Einstell-)Widerstands eine Veränderung, beispielweise eine gezielte Verminderung, des LED-Stroms herbeigeführt werden. Weiter kann die Spannungsverknüpfungsschaltung dazu eingerichtet sein, das den LED-Strom kennzeichnende Spannungssignal zu verstärken. Dadurch kann einerseits als Stromfühler ein niederohmiger Shunt genutzt und dadurch der entstehende Leistungsverlust minimiert und andererseits ein Spannungsregeleingang eines Standart-IC zur Stromregelung genutzt werden. Die erfindungsgemäße Schaltung lässt sich auf einfache Weise an unterschiedliche LED-Lichtquellen mit unterschiedlichem Strombedarf adaptieren. Dazu ist nichts weiter, als das Anschließen eines geeigneten, zur Stromeinstellung dienenden Widerstands Rset an das Vorschaltgerät erforderlich.
  • Die Stromquellenschaltung ist vorzugsweise eine Abwärtswandlerschaltung (Buck-Converter), deren Schalttransistor vorzugsweise mittels einer integrierten Schaltung angesteuert wird, deren Standardapplikation für PFC-Schaltungen (Hochsetzsteller bzw. Aufwärtswandler) spezifiziert ist. An den Spannungsfühlereingang ist ein von der Stromfühlerschaltung bereitgestelltes Spannungssignal angelegt, dessen Größe von dem LED-strom bestimmt wird. Dazu ist von dem LED-Strom durchflossener Shunt vorgesehen, dessen Spannungsabfall vorzugsweise einem Gleichspannungsverstärker zugeführt ist. Dies ermöglicht wie erwähnt einerseits die Verwendung sehr niederohmiger Shunts, die zu minimalen typischerweise vernachlässigbaren Leistungsverlusten und somit zu einem hohen Gesamtwirkungsgrad führen. Andererseits ermöglicht der Gleichspannungsverstärker die Nutzung dieser geringen Spannungen zur Ansteuerung des Spannungsfühlereingangs der Stromquellenschaltung, wenn als solche eine integrierte PFC-Schaltung genutzt wird.
  • Der zur Einstellung des LED-Stroms vorgesehene Widerstand ist vorzugsweise mit einer konstanten Spannung beaufschlagt, die von der Steuerspannungsquelle bereitgestellt wird. Vorzugsweise nutzt die Steuerspannungsquelle den Verbindungspunkt zwischen der LED-Lichtquelle und dem Shunt als Bezugsmasse. Vorzugsweise wird der Widerstand mit einer Spannung von 5V beaufschlagt. Eine dazu vorgesehene Referenzspannungsquelle ist auf die gleiche Bezugsmasse bezogen. Der durch den Widerstand fließende Strom bestimmt das Ausgangssignal einer Widerstandsmessschaltung. Dieses Ausgangssignal wird mittels eines Differenzverstärkers mit dem gleichen Verstärkungsfaktor k verstärkt wie die Referenzspannung selbst. Die Differenzbildung zwischen den so erhaltenen Signalen liefert das Signal zur Veränderung des den Lampenstrom kennzeichnenden Signals.
  • Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung und Unteransprüchen. Es zeigen:
    • 1 die erfindungsgemäße Versorgungsschaltung, in schematischer Übersichtsdarstellung,
    • 2 einen Ausschnitt aus der Versorgungsschaltung nach 1, in Prinzipdarstellung und
    • 3 einen vereinfachten Schaltplan einer zu der Versorgungsschaltung gehörigen Spannungsverknüpfungseinrichtung mit weiterer Funktionalität.
  • In 1 ist eine Versorgungsschaltung 10 veranschaulicht, die zur Stromversorgung einer LED-Lichtquelle 11 dient. Diese umfasst typischerweise wenigstens eine Reihenschaltung mehrerer LEDs 12, 13, die mit einem Strom mit konstantem Mittelwert versorgt werden.
  • Die Versorgungsschaltung 10 ist an eine Spannungsquelle 14 beispielsweise in Gestalt der Netzwechselspannung angeschlossen. Diese ist mit einem Gleichrichterblock 15, beispielsweise einer Grätz-Brücke, verbunden, dessen Ausgang eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung speist. Diese wird typischerweise von einem Hochsetzsteller 16 (Aufwärtswandler) gebildet, dessen Eingang sich aus Sicht des Gleichrichterblocks 15 ähnlich wie eine ohmsche Last verhält. Der Hochsetzsteller 16 erzeugt eine Zwischenkreisspannung UZ , die größer ist als die maximale, von dem Gleichrichterblock 15 abgegebene Spannung. Die Zwischenkreisspannung UZ ist mittels eines Pufferkondensators CP zwischengespeichert, um einen flimmerfreien Betrieb der LED-Lichtquelle 11 zu ermöglichen.
  • Der LED-Strom iLED wird aus der Zwischenkreisspannung Uz mittels eines Tiefsetzstellers 17 (Abwärtswandler) erzeugt, zu dem gemäß Prinzipschaltbild ein mit der Zwischenkreisspannung Uz verbundener elektronischer Schalter 18, ein mit der LED-Lichtquelle 11 verbundene induktives Bauelement 19, zum Beispiel in Gestalt einer Drossel, sowie eine mit Masse G0 verbundene Freilaufdiode 20 gehören. Das jeweilige andere Ende von Schalter 18, Drossel 19 und Freilaufdiode 20 sind miteinander in einem Schaltungsknoten verbunden.
  • Der Schalter 18 wird von einer Steuerschaltung 21 so gesteuert, dass der Tiefsetzsteller 17 zusammen mit der Steuerschaltung 21, den LED-Strom iLED im Mittel konstant halten und somit eine Stromquellenschaltung 22 bilden. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Versorgungsschaltung 10 sind bevorzugterweise sowohl für den Hochsetzsteller 16 als auch für den Tiefsetzsteller 17, insbesondere seine Steuerschaltung 21, jeweils integrierte Schaltkreise eingesetzt, deren Standardapplikation der Einsatz in einem Hochsetzsteller (PFC) ist (z.B. MP44014, TDA4862G o.ä.). Es können auch für den Hochsetzsteller 16 und den Tiefsetzsteller 17 gleiche Schaltkreise oder unterschiedliche Typen genutzt werden.
  • Die Steuerschaltung 21 taktet den Schalter 18 so, dass sich an der LED-Lichtquelle 11 ein rippelbehafteter Gleichstrom mit konstantem zeitlichem Mittelwert einstellt. Um den Mittelwert des Stroms iLED konstant halten zu können, ist eine Stromfühlerschaltung 23 vorgesehen, zu der ein Shunt RS gehört, an dem eine den LED-Strom iLED kennzeichnende Spannung UiLED abfällt. Diese Spannung liegt typischerweise deutlich unter 1 V vorzugsweise bei höchstens 0,5 V. Die Spannung UiLED wird einem ersten Eingang 24 einer Spannungsverknüpfungseinrichtung 25 zugeführt, die außerdem einen zweiten Eingang 26 aufweist. Aufgabe der Spannungsverknüpfungseinrichtung 25 ist unter anderem die zeitliche Mittelung des Spannungssignals UiLED , zum Beispiel mittels eines Tiefpasses 27, und die Verstärkung des gesiebten Signals, beispielsweise mittels eines Verstärkers 28, dessen Verstärkungsfaktor so bemessen ist, dass das Spannungssignal UiLED von beispielsweise höchstens 0,5 V auf ein höheres Niveau von zum Beispiel höchstens 2,5 V anzuheben. Der Verstärker 28 weist vorzugsweise einen Verstärkungsfaktor v zwischen 2 und 10, vorzugsweise von v=5 auf. Es wird darauf hingewiesen, dass der Verstärkung optional ist. Werden hochohmigere Shunts genutzt, was insbesondere bei Hochvolt-LED-Anwendungen sinnvoll sein kann, kann auf eine Verstärkung v der Spannung UiLED verzichtet werden (v=1).
  • Zu der Verknüpfungsschaltung gehört als wesentlicher Bestandteil eine Addierschaltung 29, die das von dem Verstärker 28 abgegebene Signal v*UiLED mit einem an dem Eingang 26 erhaltenen Signal summiert. Damit wird das von dem Verstärker 28 abgegebene, den Strom iLED kennzeichnende Signal um den an dem Eingang 26 anstehenden Wert erhöht. Anstelle des Addierers kann auch eine andere Baugruppe genutzt werden, die das Signal v*UiLED entsprechend eines anderen, an dem Eingang 26 anliegenden Signals erhöht oder erniedrigt.
  • Der Ausgang der Spannungsverknüpfungseinrichtung 25 ist mit der Steuerschaltung 21 verbunden, so dass das von dem Addierer 29 abgegebene Signal v*UiLED + x von der Spannungsverknüpfungseinrichtung 25 an ihrem Ausgang 30 gegebenenfalls über eine Filterschaltung 31 an einen Spannungsfühlereingang 32 der Steuerschaltung 21 abgegeben wird. Die Steuerschaltung vergleicht, die an dem Spannungsfühlereingang 32 anstehende Spannung mit einer Referenzspannung 33 von beispiels- und typischerweise 2,5 V, die in der Steuerschaltung 22 intern bereitgestellt wird. Aus der Abweichung zwischen der Referenzspannung 33 und der an dem Spannungsfühlereingang 32 anstehenden Spannung bestimmt eine Steuereinheit 34 ein Schaltsignal für den Schalter 18, der beispielsweise ein Feldeffekttransistor 35 sein kann.
  • Zur Einstellung des Stroms iLED zum Beispiel zur Anpassung gewünschter Helligkeiten oder unterschiedlicher LED-Lichtquellen 11 dient ein Widerstand Rset , der mit einem Ende an dem Verbindungspunkt zwischen der LED-Lichtquelle 11 und dem Shunt RS angeschlossen ist. Dieser Verbindungspunkt bildet eine „schwimmende Masse“ G1, die sich um den Spannungsabfall UiLED von der Gerätemasse G0 unterscheidet. Auf die schwimmende Masse G1 bezogen, stellt eine Steuerspannungsquelle 36 eine Referenzspannung Uref bereit, die einem positiven Eingang eines Operationsverstärkers 37 zugeführt wird. Der invertierende Eingang desselben ist an den Widerstand Rset angeschlossen, wobei ein Gegenkopplungswiderstand 38 den durch den Widerstand Rset fließenden Strom festlegt. Somit steht an dem Ausgang des Operationsverstärkers 37 in Bezug auf die schwimmende Masse G1 eine Spannung an, die den durch den Widerstand Rset fließenden Strom kennzeichnet.
  • Zu der Steuerspannungsquelle 36 gehört außerdem ein Differenzverstärker 39 mit einem Verstärkungsfaktor k, der an seinem Ausgang die Spannung Uset bereitstellt. Die Spannung Uset kennzeichnet den durch den Widerstand Rset fließenden Strom und somit die Größe des Widerstands Rset .
  • Ein weiterer zu der Steuerspannungsquelle 36 gehöriger Differenzverstärker 40 mit dem gleichen Verstärkungsfaktor k wie der Differenzverstärker 39 ist an die Referenzspannungsquelle Uref angeschlossen und stellt an seinem Ausgang die Referenzspannung Uref bezogen auf die Gerätemasse G0 bereit. Die Spannung Uset und die Referenzspannung Uref sind den Eingängen eines Subtrahierers 41 zugeführt, der an seinem Ausgang die Spannung Uref -Uset bereitstellt, die direkt proportional zu dem den Widerstand Rset durchfließenden Strom ist. Das Signal Uref -Uset ist auf Gerätemasse G0 bezogen.
  • 2 stellt ein Funktionsschema des erfindungsgemäßen Konzepts dar. In 3 ist eine vereinfachte schaltungsmäßige Realisierung veranschaulicht, bei der der Tiefpass 27, der Verstärker 28, der Differenzverstärker 41 und der Addierer 29 durch einen einzigen Operationsverstärker 42 realisiert sind. dabei bilden R1 und C den Tiefpass 27. Die Widerstände R2, R3 beschalten den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42, wobei dieser die Referenzspannung Uref erhält. Die Spannung Uset wird hingegen über eine Widerstandskombination R4, R5 dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42 zugeführt, wobei Bezug zur Masse G0 über einen Widerstand R6 hergestellt wird.
  • Die insoweit beschriebene Versorgungsschaltung 10 arbeitet wie folgt:
    • Im Betrieb stellt der Hochsetzsteller 16 eine aus der gleichgerichteten Netzspannung gewonnene Zwischenkreisspannung Uz zum Beispiel in Höhe von 400V bereit. Außerdem stellt er über nicht weiter veranschaulichte Mittel eine Betriebsspannung von zum Beispiel 15V für die Schaltungskomponenten der Steuerschaltung 21, der Stromquellenschaltung 22, der Stromfühlerschaltung 23, der Spannungsverknüpfungseinrichtung 25, des Verstärkers 28 sowie des Addierers 29 bereit. Die Steuerschaltung 21 kontrolliert das Öffnen und Schließen des Schalters 18, das in schneller Folge, zum Beispiel mit einer Grundfrequenz von mehreren 10 kHz oder darüber, stattfindet. Das Puls/Pause-Verhältnis und/oder die Schaltfrequenz werden von der Steuerschaltung 21 so variiert, dass der gewünschte Mittelwert des LED-Stroms iLED eingestellt und aufrechterhalten wird. Nimmt die an dem Spannungsfühlereingang 32 anstehende Spannung über den Wert der Referenzspannung 33 (zum Beispiel 2,5V) hinaus zu, wird einem Anstieg des LED-Stroms iLED entgegen gewirkt und/oder die Schaltfrequenz verändert. Fällt die an dem Spannungsfühlereingang 32 anstehende Spannung hingegen unter den Wert der Referenzspannung 33, wird das Puls/Pause-Verhältnis an dem Transistor 35 vergrößert, so dass der LED-Strom iLED zunimmt.
  • Die Spannung an dem Spannungsfühlereingang 32 ist die Summe aus einer von dem LED-Strom iLED verursachten Spannung v*UiLED sowie einer Spannung Uref -Uset , die von dem durch den Widerstand Rset fließenden Strom verursacht wird. Fehlt der Widerstand Rset , ist das Spannungssignal, das an dem Eingang 26 anliegt, gleich der Referenzspannung Uref, z.B. 2,5 V. Damit ist das Spannungssignal US , das an dem Spannungsfühlereingang 32 anliegt, schon ohne LED-Strom iLED gleich Uref . Die Stromquellenschaltung 22 stellt insoweit einen minimalen LED-strom iLED bereit.
  • Wird ein Widerstand Rset vorgesehen, der einen nicht unendlichen Widerstand hat, entsteht eine Spannung Uset , die von der Spannung Uref abweicht, so dass die im Bereich von z.B. 0 bis 2V liegende Differenzspannung Uref -Uset einen von Null verschiedenen Wert aufweist. Dieser wird durch den Addierer 29 zu der an dem Ausgang des Verstärkers 28 anstehenden Spannung addiert, so dass der Sollwert von 2,5 V an dem Spannungsfühlereingang 32 bereits bei niedrigeren LED-Strömen iLED ansteht. Entsprechend verringert die Stromquellenschaltung 22 den durch die LED-Stromquelle 11 fließenden Strom. Auf diese Weise kann durch geeignete Bemessung des Widerstands Rset der gewünschte LED-Strom iLED eingestellt werden.
  • Dem Addierer 29 können weitere Signale zugeführt werden. Beispielsweise kann zusätzlich ein Spannungswert aufaddiert werden, der von einem Mikrocontroller, zum Beispiel zur Dimmung der LEDs, bereitgestellt wird. Alternativ kann dies anstelle des Signals Uref -Uset an dem Eingang 26 erfolgen.
  • Für einen Abwärtswandler (Buck-Converter) in Betrieb als Stromquellenschaltung 22 wird ein Standard IC mit einem Spannungsfühlereingang 32 verwendet, dem ein Signal zugeführt wird, das den LED-Strom iLED kennzeichnet und eine Verstärkung eines an einem Shunt RS abfallenden Spannungssignals UiLED gewonnen wird. Zusätzlich wird das verstärkte Signal anhand eines Spannungswerts verändert, der von einem Strom bestimmt wird, der durch einen Einstellwiderstand Rset fließt. Damit kann auf einfache Weise eine Anpassung der Versorgungsschaltung 10 an unterschiedlich gewünschte LED-Ströme iLED vorgenommen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Versorgungsschaltung
    11
    LED-Lichtquelle
    12, 13
    LEDs
    14
    Spannungsquelle
    15
    Gleichrichterblock
    16
    Hochsetzsteller
    UZ
    Zwischenkreisspannung
    CP
    Pufferkondensator
    iLED
    LED-Strom
    17
    Tiefsetzsteller
    18
    Schalter
    19
    induktives Bauelement
    20
    Freilaufdiode
    21
    Steuerschaltung
    22
    Stromquellenschaltung
    23
    Stromfühlerschaltung
    RS
    Shunt
    UiLED
    Spannung an Shunt RS
    24
    erster Eingang einer Spannungsverknüpfungseinrichtung 25
    25
    Spannungsverknüpfungseinrichtung
    26
    zweiter Eingang der Spannungsverknüpfungseinrichtung 25
    27
    Tiefpass
    28
    Verstärker
    29
    Addierer
    30
    Ausgang der Spannungsverknüpfungseinrichtung
    31
    Kompensationsnetzwerk
    32
    Spannungsfühlereingang
    33
    Referenzspannung
    34
    Steuereinheit
    35
    Transistor
    Rset
    Widerstand
    G1
    schwimmende Masse
    G0
    Gerätemasse
    Uref
    Referenzspannung
    36
    Steuerspannungsquelle
    37
    Operationsverstärker
    38
    Gegenkopplungswiderstand
    39
    Differenzverstärker
    k
    Verstärkungsfaktor
    Uset
    Spannung
    40
    Differenzverstärker
    41
    Subtrahierer
    42
    Operationsverstärker
    R1, C
    Tiefpass 27

Claims (12)

  1. Versorgungsschaltung (10) für eine LED-Lichtquelle (11), mit einer Stromquellenschaltung (22), die speisend mit der LED-Lichtquelle (11) verbunden ist, um diese mit einem LED-Strom (iLED) zu versorgen, und die einen Spannungsfühlereingang (32) sowie eine interne Steuereinheit (34) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie den LED-Strom (iLED), wenn die an dem Spannungsfühlereingang (32) anliegende Spannung von ihrem Sollwert (33) abweicht, den LED-Strom (iLED) so reguliert, dass die an dem Spannungsfühlereingang (32) anliegende Spannung den Sollwert (33) einnimmt, mit einer Stromfühlerschaltung (23), die an die LED-Lichtquelle (11) angeschlossen ist, um den durch die LED-Lichtquelle (11) fließenden LED-Strom (iLED) zu erfassen und die dazu eingerichtet ist, eine Spannung (UiLED) zu generieren, die den LED-Strom (iLED) kennzeichnet, mit einer Spannungsverknüpfungseinrichtung (25), die mit einem ersten Eingang (24) an die Stromfühlerschaltung (23) und mit einem zweiten Eingang (26) an eine Steuerspannungsquelle (36) angeschlossen ist und die einen Ausgang (30) aufweist, der eine aus den an den Eingängen (24, 26) anliegenden Spannungen (UiLED, Uref-Uset) ermittelte Spannung (Us) abgibt und an den Spannungsfühlereingang (32) der Stromquellenschaltung (22) angeschlossen ist wobei die Spannungsverknüpfungsschaltung eine Addierschaltung (29) ist, die mit einem ersten Eingang (24) an eine Stromfühlerschaltung (23) angeschlossen ist und einen zweiten Eingang (26) aufweist und die dazu eingerichtet ist, ein den LED-Strom (iLED) kennzeichnendes Signal mit einem an dem zweiten Eingang (26) erhaltenen Signal zu summieren, wobei sie einen Ausgang (30) aufweist, der an den Spannungsfühlereingang (32) angeschlossen ist.
  2. Versorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das an dem zweiten Eingang (26) erhaltene Signal ein von einem Widerstand (Rset) abgeleitetes Signal (Uset-Uref) ist.
  3. Versorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellenschaltung (22) eine Abwärtswandlerschaltung ist.
  4. Versorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellenschaltung (22) einen in der Standardapplikation für PFC-Schaltungen spezifizierten integrierten Schaltkreis enthält.
  5. Versorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellenschaltung (22) einen Schalttransistor (35) und ein induktives Bauelement (19) zur Steuerung des LED-Stroms (iLED) enthält.
  6. Versorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromfühlerschaltung (23) einen von dem LED-Strom durchflossenen Shunt (RS) aufweist.
  7. Versorgungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromfühlerschaltung (23) an einen Gleichspannungsverstärker (28) angeschlossen ist, dessen Eingang an den Shunt (RS) angeschlossen ist.
  8. Versorgungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Shunt (RS) und dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers (28) ein Tiefpass (27) angeordnet ist.
  9. Versorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerspannungsquelle (36) an einen Widerstand (Rset) angeschlossen ist, um eine dessen Wert charakterisierende Größe (iset) zu erfassen.
  10. Versorgungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannungsquelle (36) dazu eingerichtet ist, den Widerstand (Rset) mit einer konstanten Spannung (Uref) zu beaufschlagen.
  11. Versorgungsschaltung nach Anspruch 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (Rset) mit dem Shunt (RS) verbunden ist.
  12. Versorgungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannungsquelle (36) eine Rechenschaltung (39, 40, 41) enthält, die dazu eingerichtet ist, aus der Größe (iset) eine Spannung (Uset - Uref) zu bestimmen, die einen Maximalwert aufweist, wenn der angeschlossene Widerstand (Rset) seinen minimal zulässigen Wert aufweist, und dass die Rechenschaltung (39, 40, 41) dazu eingerichtet ist, aus der Größe (iset) eine Spannung (Uset - Uref) zu bestimmen, die einen Minimalwert aufweist, wenn der angeschlossene Widerstand (Rset) seinen maximal zulässigen Wert aufweist.
DE102016121057.9A 2016-11-04 2016-11-04 LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom Active DE102016121057B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016121057.9A DE102016121057B4 (de) 2016-11-04 2016-11-04 LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016121057.9A DE102016121057B4 (de) 2016-11-04 2016-11-04 LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016121057A1 DE102016121057A1 (de) 2018-05-09
DE102016121057B4 true DE102016121057B4 (de) 2020-03-19

Family

ID=62002872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016121057.9A Active DE102016121057B4 (de) 2016-11-04 2016-11-04 LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016121057B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112305947A (zh) * 2019-07-25 2021-02-02 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 控制电路及应用所述控制电路的电子装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10236870A1 (de) * 2002-08-12 2004-02-26 Hella Kg Hueck & Co. Leuchte mit einer Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Leuchtdioden und Verfahren zum Abgleichen einer solchen Schaltungsanordnung
WO2010027817A2 (en) * 2008-08-25 2010-03-11 Maxim Integrated Products, Inc. Power factor correction in and dimming of solid state lighting devices
WO2014001987A2 (en) * 2012-06-25 2014-01-03 Osram Gmbh Light engine module, related power supply unit and lighting system
DE102013221033A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-16 Osram Gmbh Lichtquellenmodul, Netzgerät zum Betreiben eines derartigen Lichtquellenmoduls sowie Beleuchtungsanlage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10236870A1 (de) * 2002-08-12 2004-02-26 Hella Kg Hueck & Co. Leuchte mit einer Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Leuchtdioden und Verfahren zum Abgleichen einer solchen Schaltungsanordnung
WO2010027817A2 (en) * 2008-08-25 2010-03-11 Maxim Integrated Products, Inc. Power factor correction in and dimming of solid state lighting devices
WO2014001987A2 (en) * 2012-06-25 2014-01-03 Osram Gmbh Light engine module, related power supply unit and lighting system
DE102013221033A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-16 Osram Gmbh Lichtquellenmodul, Netzgerät zum Betreiben eines derartigen Lichtquellenmoduls sowie Beleuchtungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016121057A1 (de) 2018-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013226120B4 (de) Verfahren und schaltung für eine led-treiber-leuchtstärkeregelung
DE602004008840T2 (de) Lasttreibervorrichtung und tragbare Vorrichtung, die solche Lasttreibervorrichtung verwendet
DE102012107882B4 (de) Treiberschaltung zum effizienten Ansteuern einer grossen Anzahl von LEDs
DE10013215B4 (de) Ansteuerschaltung für Leuchtdioden
DE102005012625B4 (de) Verfahren sowie Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Leuchtdioden
DE112011104353B4 (de) Schaltung zur Steuerung eines Schaltreglers
DE102013213639B4 (de) LED-Controller mit Stromwelligkeitssteuerung sowie Verfahren zum Steuern einer LED-Vorrichtung
DE102016101058A1 (de) Auf Rückkopplungs-Spannungsregler basierende Vorspannungs- und Treiberschaltung für eine elektrische Last
DE102013000881A1 (de) Treibervorrichtung für lichtemittierende Elemente
DE112014004264T5 (de) Steuerschaltung für eine Beleuchtungsvorrichtung mit Licht emittierenden Dioden
DE102013207245B4 (de) Ansteuerung von Halbleiterleuchtelementen sowie Lampe, Leuchte oder Leuchtsystem mit einer solchen Ansteuerung
DE102011015282A1 (de) Gesteuerte Versorgungsschaltung
DE102018123689A1 (de) Vorschaltgerätsystem, Beleuchtungskörper, Beleuchtungssteuersystem und Computerprogramm
DE102016107609A1 (de) Bestromungseinrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
WO2015055396A1 (de) Lichtquellenmodul, netzgerät zum betreiben eines derartigen lichtquellenmoduls sowie beleuchtungsanlage
DE102016123520A1 (de) Lichtabgabegerät, Beleuchtungskörper und Verfahren zum Einstellen des Lichtabgabegeräts
WO2011101368A2 (de) Vorrichtung zur energieversorgung von mehreren led-einheiten
DE202012103021U1 (de) Eigenversorgung für Vorrichtungstreiber
DE102014106869B4 (de) LED-Beleuchtungsvorrichtung und Beleuchtungsgerät
DE102016121057B4 (de) LED-Betriebsgerät mit veränderbarem Strom
DE112016004396T5 (de) LED-Treiberschaltung
EP3123822B1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben von halbleiterlichtquellen
DE102020113565B3 (de) Versorgungsschaltung und Lichtlupe
WO2016156030A1 (de) Schaltungsanordnung zum betreiben zumindest einer ersten und genau einer zweiten kaskade von leds
DE102015121417B4 (de) Adaptiver DC-DC-Leuchtdiodentreiber für dynamische Lasten

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05B0037020000

Ipc: H05B0045140000

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VOSSLOH-SCHWABE DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VOSSLOH-SCHWABE DEUTSCHLAND GMBH, 73660 URBACH, DE