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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für eine LED-Leuchtröhre, insbesondere für eine Retrofit-LED- Leuchtröhre, die mit einer Leuchte mit einem CCG kompatibel ist. Die Erfindung betrifft ferner eine LED-Leuchtröhre, insbesondere eine Retrofit-LED-Leuchtröhre, die mit einer Leuchte mit einem CCG kompatibel ist, sowie ein Verfahren zum Bereitstellen eines geregelten Ausgangsgleichstroms, insbesondere zum Bereitstellen des geregelten Ausgangsgleichstroms, der für einen Lichtgenerator einer Retrofit-LED-Leuchtröhre notwendig ist.
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Leuchtstofflampen sind bereits seit langer Zeit als effiziente Beleuchtungsvorrichtungen bekannt. Zahlreiche Gebäude und Straßen sind mit Leuchten ausgestattet, die zum Aufnehmen von Leuchtstofflampen ausgelegt sind.
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Leuchtstofflampen sind jedoch Vorrichtungen mit negativem differentiellem Widerstand. Mit anderen Worten, je mehr Strom durch sie fließt, desto mehr fällt der elektrische Widerstand der Leuchtstofflampe ab. Direkt mit einer Direktspannungsstromversorgung wie dem Wechselstromnetz (auch Stromleitung, Haushaltsstrom, Wandsteckdose, Leitungsstrom, das Netz usw. genannt) verbunden würde sich eine Leuchtstofflampe aufgrund des ungeregelten Stromflusses schnell selbst zerstören. Um dies zu verhindern, verwenden Leuchtstofflampen typischerweise eine Zusatzvorrichtung, einen sogenannten Ballast, um den Stromfluss durch die Lampe zu regulieren. Typischerweise wird entweder ein konventioneller Ballast (auch magnetischer Ballast oder_konventionelles Vorschaltgerät CCG genannt) oder ein elektronisches Vorschaltgerät (ECG) benutzt.
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4 zeigt schematisch eine CCG-Leuchte 1, die ein CCG 2 und einen einzigen Schlitz für eine Leuchtröhre („Einzelschlitzleuchte“) mit einer einzigen Retrofit-LED-Leuchtröhre 3 umfasst, die in dem genannten Schlitz installiert ist. Die Pfeile markieren den Ort, an dem die Leuchte 1 an das Wechselstromnetz angeschlossen würde.
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Aufgrund ihrer noch energieeffizienteren Funktion gibt es einen steigenden Bedarf an Retrofit-LED-Röhren. Retrofit-LED-Röhren sind Beleuchtungsvorrichtungen, die hoch effiziente LED-Lichtgeneratoren einsetzen, die LEDs (Leuchtdioden) als Lichtquellen umfassen. Retrofit-LED-Röhren können in existierenden Leuchten auf dieselbe Weise benutzt werden wie eine Leuchtstofflampe benutzt werden würde.
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In der
US 6936968 B2 wird eine Retrofit-Leuchtdiodenröhre mit einer länglichen, zylindrischen, transparenten Hülle, einer Basiskappe an jedem Ende der Hülle und wenigstens einem LED-Bauelement in elektrischer Verbindung mit der Basiskappe beschrieben.
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Häufig werden Leuchten mit Schlitzen für mehr als eine Leuchtröhre wie zum Beispiel für zwei Leuchtröhren versehen. Solche Leuchten werden zuweilen Leuchten mit Tandemschaltung (oder „Tandemleuchten“) genannt und können ein einziges CCG und zwei Schlitze für Leuchtröhren umfassen, mit denen zwei Leuchtröhren elektrisch in Serie miteinander und mit dem CCG verbunden werden können.
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5 zeigt schematisch eine CCG-Tandemleuchte 4, die ein CCG 2 und zwei Schlitze für LED-Leuchtröhren mit zwei Retrofit-LED-Leuchtröhren 3 umfasst, die in den genannten zwei Schlitzen installiert sind. Die Pfeile markieren, wo die Tandemleuchte 4 an das Wechselstromnetz angeschlossen werden würde.
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Jede einzelne Leuchtröhre hat ihre eigene LED-Treiberschaltung (oder einfach „Treiber“) zum Versorgen des LED-Lichtgenerators der jeweiligen Leuchtröhre mit dem optimalen Ausgangsstrom.
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Es ist eine große Zahl von integrierten Schaltungen bekannt und im Handel erhältlich, die beim Erzeugen von Schaltungen für alle Arten von Anwendungen wie zum Beispiel Treiberschaltungen benutzt werden können.
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Eine bekannte integrierte Schaltung ist die integrierte Schaltung L6562 von ST Microelectronics. Die integrierte Schaltung L6562 ist eine Übergangsmodus-PFC-Steuerung. Ihr Datenblatt Rev. 8 vom November 2005 ist z.B. unter der folgenden Hyperlink erhältlich: www.st.com/resource/en/datasheet/L6562.pdf.
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Die integrierte Schaltung L6562 ist das Nachfolgemodell der integrierten Schaltung L6561 von ST Microelectronics. Anwendungen der integrierten Schaltung L6561 zum Beispiel in Sperrwandlerschaltungsdesigns sind z.B. in den Anwendungsnotizen AN1060 von C. Adragna und C. Gattavari vom Juni 2001 von ST Microelectronics beschrieben, die z.B. unter der folgenden Hyperlink erhältlich sind:
- www.st.com/resource/zh/application_note/cd00004041.pdf.
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Eine andere bekannte integrierte Schaltung ist die integrierte Schaltung TL431 von Texas Instruments. Die integrierte Schaltung TL431 ist ein justierbarer Nebenschlussregler mit drei Anschlüssen. Sein Datenblatt vom August 2004, revidiert im Januar 2015, ist z.B. unter der folgenden Hyperlink erhältlich: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf.
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Die Druckschriften
US 2012 / 0 286 696 A1 und
WO 2016/ 150 768 A1 beschreiben eine LED-Leuchtvorrichtung mit einem Treiber, wobei der LED-Treiber einen Gleichrichter und einen mit dem Gleichrichter gekoppelten Schaltregler umfasst.
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Es ist wünschenswert, dass ein einziger LED-Leuchtröhrentyp sowohl einzeln in einer standardmäßigen CCG-Leuchte mit einem einzigen Schlitz als auch im Tandembetrieb benutzt werden kann, z.B. zusammen mit einer anderen Leuchtröhre des gleichen Designs, in einer Leuchte mit Tandemschaltung, ohne Verlust an Effizienz oder Funktion.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Treiber für eine LED-Leuchtröhre bereitzustellen, der diese Anforderungen erfüllt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Treiberschaltung für eine LED-Leuchtröhre bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Satz von externen Anschlussstiften zum Empfangen einer AC-Eingangsleistung; einen Satz von internen Anschlussstiften zum Verbinden der Treiberschaltung mit elektrischen Polen eines Lichtgenerators und/oder von wenigstens einer Leuchtdiode; eine Transformatorschaltung, wobei der Satz von externen Anschlussstiften auf einer primären Seite der Transformatorschaltung angeordnet ist und wobei der Satz von internen Anschlussstiften auf einer sekundären Seite der Transformatorschaltung angeordnet ist; eine Controller-Schaltung zum Steuern der Übertragung von elektrischer Energie von der primären Seite zur sekundären Seite der Transformatorschaltung zum Versorgen des Satzes von internen Anschlussstiften mit einem gesteuerten oder geregelten Ausgangsgleichstrom; wobei die Treiberschaltung, insbesondere die Controller-Schaltung, zum Steuern der genannten Übertragung von elektrischer Energie in einem offenen Steuerkreis auf der Basis eines Parameters der AC-Eingangsleistung konfiguriert und angeordnet ist, wenn die Eingangswechselspannung in einem ersten Spannungsbereich ist; und wobei die Treiberschaltung, insbesondere die Controller-Schaltung, ferner zum Steuern der genannten Übertragung in einem geschlossenen Regelkreis konfiguriert und angeordnet ist, wenn die Eingangswechselspannung in einem zweiten Spannungsbereich ist.
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Durch Anwenden unterschiedlicher Steuer-/Regelschemata (offener oder geschlossener Steuer-/Regelkreis) je nach unterschiedlichen Werten der Eingangswechselspannung ermöglicht es die Treiberschaltung, dass mit der genannten Treiberschaltung versehene LED-Leuchtröhren mit einem optimalen Ausgangsstrom in wenigstens zwei unterschiedlichen Szenarios versorgt werden, die durch die empfangene Eingangswechselspannung gekennzeichnet oder auf deren Basis bestimmt werden.
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Das oben und nachfolgend benutzte Wort „verbunden“ bezieht sich auf eine elektrische Verbindung, d.h. eine Verbindung, die zum Transportieren von elektrischen Signalen zwischen den verbundenen Elementen konfiguriert ist, wenn der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes sagt. Das Wort „verbunden“ kann sich auf eine direkte und/oder eine indirekte Kopplung beziehen, wenn der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes sagt.
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In einigen Ausgestaltungen der Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der erste Spannungsbereich aus niedrigeren Spannungswerten als der zweite Spannungsbereich. Mit anderen Worten, alle Spannungswerte des ersten Spannungsbereichs können kleiner sein als jeder Spannungswert des zweiten Spannungsbereichs. Insbesondere können sich der erste und der zweite Spannungsbereich direkt nebeneinander befinden, ohne Spannungswerte dazwischen, die mit keinem der beiden Spannungsbereiche assoziiert sind.
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Vorzugsweise wird der erste Spannungsbereich so gewählt, dass in dem Szenario, in dem zwei LED-Leuchtröhren mit der genannten Treiberschaltung in Serie in einem am Wechselstromnetz angeschlossenen CCG-Tandemleuchte verbunden sind, die Spannung des Eingangswechselstroms, empfangen an dem Satz von externen Anschlussstiften von jeder der Treiberschaltungen der beiden LED-Leuchtröhren, in den ersten Spannungsbereich fällt, so dass ein offener Steuerkreis angewendet wird.
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Der zweite Spannungsbereich wird, ebenfalls vorzugsweise, so gewählt, dass, wenn dieselbe LED-Leuchtröhre mit derselben Treiberschaltung einzeln in einer Einzelschlitz-CCG-Leuchte installiert wird, die Spannung des an dem Satz von externen Anschlussstiften der Treiberschaltung der genannten einzelnen LED-Beleuchtungsröhre empfangenen Eingangswechselstroms in den zweiten Spannungsbereich fällt, so dass ein offener Steuerkreis angewendet wird.
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Der erste Spannungsbereich kann so definiert sein, dass er den Spannungswert 115 V enthält, während der zweite Spannungsbereich so definiert sein kann, dass er den Spannungswert 230 V enthält. Zum Beispiel, der erste Spannungsbereich kann von 0 V bis 198 V ausschließlich 198 V definiert werden und der zweite Spannungsbereich kann von 198 V bis 264 V einschließlich 198 V definiert werden. Der erste und der zweite Spannungsbereich können insbesondere durch Wählen von Widerstandswerten eines ersten Erfassungswiderstands auf der primären Seite des Transformators und eines zweiten Erfassungswiderstands auf der sekundären Seite des Transformators eingestellt werden.
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Auf diese Weise reagiert die Treiberschaltung indirekt auf den Leuchtentyp (d.h. Einzelschlitz oder Tandem), in dem die LED-Leuchtröhre mit der genannten Treiberschaltung installiert ist, und es wird automatisch das optimale Steuerschema (offener Steuerkreis oder geschlossener Regelkreis) zum Regeln des Ausgangsgleichstroms angewandt.
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Im Falle des Tandemszenarios, d.h. wenn zwei LED-Leuchtröhren mit der Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer CCG-Tandemleuchte installiert werden, können die jeweiligen Ausgangsgleichströme zu den Lichtgeneratoren der beiden Leuchtröhren so geregelt werden, dass sie gleich sind, so dass die zwei Leuchtröhren dieselbe Lichtmenge emittieren.
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In einigen Ausgestaltungen der Treiberschaltung basiert der geschlossene Regelkreis auf einem Parameter des Ausgangsgleichstroms, vorzugsweise auf einem Stromwert des Ausgangsgleichstroms. Auf diese Weise kann die Regelung besonders genau sein. Der Stromwert des Ausgangsgleichstroms kann beispielsweise anhand eines Spannungsabfalls über einen Erfassungswiderstand bestimmt werden.
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In einigen Ausgestaltungen umfasst die Treiberschaltung eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Satz von externen Anschlussstiften verbunden ist, zum Gleichrichten des Eingangswechselstroms, der an den externen Anschlussstiften empfangen wird. Der offene Steuerkreis kann auf einem Parameter des Eingangswechselstroms basieren, abgeleitet von einer Spannung des gleichgerichteten Eingangsstroms.
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In einigen Ausgestaltungen umfasst die Treiberschaltung einen zum Führen des gleichgerichteten Eingangsstroms ausgelegten Abtastwiderstand. Der Parameter des Eingangswechselstroms, auf dem der offene Steuerkreis basiert, ist vorzugsweise ein Spannungsabfall zwischen dem Abtastwiderstand und Masse.
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In einigen Ausgestaltungen umfasst die Treiberschaltung einen Umschaltschaltkreis, angesteuert durch die Controller-Schaltung und konfiguriert zum Umschalten eines Stroms durch eine Wicklung der primären Seite der Transformatorschaltung. Der offene Steuerkreis kann beispielsweise auf einem Spannungsabfall zwischen dem Umschaltschaltkreis und Masse basieren oder davon abhängig sein, z.B. an einem Erfassungswiderstand.
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Die 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen von Treiberschaltungen gemäß Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Die 1 und 2 dienen ferner zum Illustrieren eines Verfahrens zum Bereitstellen eines geregelten Ausgangsgleichstroms, insbesondere für einen LED-Lichtgenerator einer Retrofit-LED-Leuchtröhre gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt schematisch eine LED-Leuchtröhre gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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Die 4 und 5 zeigen schematisch, wie oben beschrieben wurde, eine Einzelschlitzleuchte bzw. eine Tandemleuchte.
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Elemente, die identisch oder ähnlich sind oder einen identischen oder ähnlichen Effekt haben, wurden mit denselben Bezugsziffern in den Figuren bezeichnet. Die Figuren und die Größenbeziehungen der in den Figuren illustrierten Elemente untereinander sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen. Stattdessen können einzelne Elemente mit einer übertriebenen Größe illustriert sein, um eine bessere Illustration und/oder ein besseres Verständnis zu ermöglichen.
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Mit Bezug auf 1 wird eine erste Ausgestaltung einer Treiberschaltung 10 auf der Basis von schematischen Darstellungen beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die mit Bezug auf die Treiberschaltung 10 beschrieben Funktionen, Konzepte und Schritte als Teil eines Verfahrens zum Bereitstellen eines geregelten Ausgangsgleichstroms gemäß einer Ausgestaltung von einem der Aspekte der vorliegenden Erfindung oder ein solches bildend angesehen werden können.
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Die Treiberschaltung 10 umfasst einen ersten externen Anschlussstift 11 und einen zweiten externen Anschlussstift 12 zum Verbinden der Treiberschaltung 10 mit einer Leuchte, insbesondere einer CCG-Leuchte, die wiederum am Wechselstromnetz angeschlossen werden kann. Die CCG-Leuchte kann eine Einzelschlitzleuchte mit einem einzigen Schlitz für eine Leuchtröhre sein, oder sie kann eine Tandemleuchte mit zwei oder mehr Schlitzen für Leuchtröhren sein.
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Die Treiberschaltung 10 umfasst ferner eine Gleichrichterschaltung 14, konfiguriert zum Gleichrichten eines Eingangswechselstroms, der zwischen den ersten und zweiten externen Anschlussstiften 11, 12 empfangen wird, um einen internen Knoten 18 der Treiberschaltung 10 mit einem gleichgerichteten Gleichstrom zu versorgen.
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Die Treiberschaltung 10 umfasst auch eine Transformatorschaltung 33 mit einer Primärwicklung 32 auf einer primären Seite des Transformators und einer Sekundärwicklung 34 auf einer sekundären Seite der Transformatorschaltung 33, wobei die erste und die zweite Seite galvanisch voneinander isoliert sind. Die Primärwicklung 32 und die Sekundärwicklung 34 sind mit entgegengesetzter Polarität oder Wicklungsrichtung angeordnet, wie in 2 mit den schwarzen Punkten markiert ist.
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Auf der sekundären Seite der Transformatorschaltung 33 sind ein erster interner Anschlussstift 51 und ein zweiter interner Anschlussstift 52 der Treiberschaltung 10 angeordnet. Der erste und zweite interne Anschlussstift 51, 52 sind direkt oder indirekt mit einem Lichtgenerator einer LED-Leuchtröhre verbunden oder für eine direkte oder indirekte Verbindung damit konfiguriert. Der erste und zweite interne Anschlussstift 51, 52 werden, wie nachfolgend beschrieben, zum Versorgen des genannten Lichtgenerators mit einem geregelten Ausgangsgleichstrom benutzt.
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Eine Controller-Schaltung 25 der Treiberschaltung 10 ist zum Ansteuern eines Umschaltschaltkreises 38 zum Ein- oder Ausschalten eines Stroms konfiguriert und ausgelegt, der von dem gleichgerichteten Strom am Knoten 18 durch die Primärwicklung 32 stammt. Folglich kann ein Strom durch die Sekundärwicklung 34 auf der sekundären Seite ein- und ausgeschaltet werden.
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Das Umschalten kann im Rahmen einer Pulsbreitenmodulator-Funktion erfolgen. Mit anderen Worten, der Strom durch die Primärwicklung 32 kann gemäß einem Arbeitszyklus ein- und ausgeschaltet werden, um durch Übertragung von entsprechender elektrischer Energie über die Transformatorschaltung 33 einen gewünschten Ausgangsstrom auf der sekundären Seite, insbesondere am ersten und zweiten internen Anschlussstift 51, 52, zu erzeugen.
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Die Controller-Schaltung 25 ist zum Steuern der Übertragung von elektrischer Energie von der primären Seite zur sekundären Seite der Transformatorschaltung 33 durch entsprechendes Ansteuern des Umschaltelements 38 konfiguriert. Spezieller, die Controller-Schaltung 25 ist konfiguriert und angeordnet zum Steuern der genannten Übertragung in einem offenen Steuerkreis auf der Basis eines Parameters des Eingangswechselstroms, wenn die Spannung des Eingangswechselstroms in einem ersten Spannungsbereich ist, und zum Steuern der genannten Übertragung in einem geschlossenen Regelkreis, wenn die Spannung des Eingangswechselstroms in einem zweiten Spannungsbereich ist.
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Es wurde bereits oben beschrieben, dass auf diese Weise die Treiberschaltung 10 vorteilhafterweise zum indirekten Reagieren auf den Leuchtentyp (d.h. Einzelschlitz oder Tandem) konfiguriert ist, in dem eine LED-Leuchtröhre mit der genannten Treiberschaltung 10 installiert ist, und automatisch die optimale Weise zum Regeln des Ausgangsgleichstroms gewählt und angewendet wird.
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Zu diesem Zweck kann der erste Spannungsbereich von 0 V bis 198 V ausschließlich 198 V und der zweite Spannungsbereich von 198 V bis 264 V einschließlich 198 V definiert werden.
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Die Controller-Schaltung 25 ist so konfiguriert, dass sie an einem ersten Stift PIN1 ein erstes Signal auf der Basis des gleichgerichteten Eingangsstroms empfängt und an einem zweiten Stift PIN2 ein zweites Signal auf der Basis eines Spannungsabfalls an einem ersten Erfassungswiderstand 40 empfängt, der zwischen Masse und einer Masseseite des Umschaltelements 38 geschaltet ist.
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Die Controller-Schaltung 25 ist ferner zum Empfangen, an einem dritten Stift PIN3, eines dritten Signals von der sekundären Seite der Transformatorschaltung 33 als Feedback-Signal im geschlossenen Regelkreis konfiguriert. An einem vierten Stift PIN4 gibt die Controller-Schaltung 25 Ansteuersignale zum Ansteuern des Umschaltschaltkreises 38 auf der Basis des ersten, zweiten und/oder dritten Signals aus.
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Zwischen dem ersten internen Knoten 18 und dem ersten Stift PIN1 der Controller-Schaltung 25 sind zwei Zweige parallel geschaltet: der erste Zweig umfasst einen ersten Widerstand 20, vorzugsweise nur den ersten Widerstand 20. Der andere Zweig umfasst einen ersten Kondensator 22 und einen zweiten Widerstand 24, in Serie geschaltet. Der Knoten zwischen dem ersten Kondensator 22 und dem zweiten Widerstand 24 ist geerdet, d.h. direkt mit Masse verbunden. Der erste Kondensator 22 wird auch Eingangskondensator CIN genannt.
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Das punktierte Ende der Sekundärwicklung 34 ist über eine Diode 46 mit dem ersten internen Anschlussstift 51 verbunden. Das nichtpunktierte Ende der Sekundärwicklung 34 ist mit Masse verbunden. Zwischen dem ersten internen Anschlussstift 51 und dem nichtpunktierten Ende der Sekundärwicklung 34 ist ein Kondensator 48 parallel zur Serienverbindung der Sekundärwicklung 34 und der zweiten Diode 46 geschaltet. Die zweite Diode 46 ist so angeordnet, dass sie einen Strom vom punktierten Ende der Sekundärwicklung 34 in Richtung des ersten internen Anschlussstifts 51 überträgt.
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Zwischen dem nichtpunktierten Ende der Sekundärwicklung 34 und dem zweiten internen Anschlussstift 52 ist ein zweiter Erfassungswiderstand 52 geschaltet. Da das nichtpunktierte Ende der Sekundärwicklung 34 mit Masse verbunden ist, kann der zweite Erfassungswiderstand auch als zwischen Masse und dem zweiten internen Anschlussstift 52 geschaltet angesehen werden.
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Ein elektrischer Knoten zwischen dem zweiten Erfassungswiderstand 50 und dem zweiten internen Anschlussstift 52 ist mit einem Stift einer Regulierschaltung 54 verbunden. Die Regulierschaltung 54 ist mit dem dritten Stift PIN3 der Controller-Schaltung 25 verbunden. Die gestrichelte Linie zwischen der Regulierschaltung 54 und dem dritten Stift PIN3 zeigt an, dass zusätzliche Schaltungen dazwischen vorgesehen werden können.
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Insbesondere ist ein galvanischer Isolator wie ein Optoisolator zwischen dem dritten Stift PIN3 und der Regulierschaltung 54 vorgesehen, um die primäre und die sekundäre Seite der Transformatorschaltung 33 galvanisch voneinander isoliert zu halten.
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Wenn die Spannung des an den externen Stiften 11, 12 empfangenen Eingangsstroms hoch ist, d.h. innerhalb des zweiten Spannungsbereichs, dann ist die Regulierschaltung 54 zum Übertragen eines Signals auf der Basis eines Spannungsabfalls am zweiten Erfassungswiderstand 50 zum dritten Stift 3 konfiguriert. Mit anderen Worten, die Controller-Schaltung 25 wird dann auf einen geschlossenen Regelkreis mit dem am dritten Stift PIN3 empfangenen Signal als Feedback-Signal gesetzt. Wie oben erläutert wurde, da die Spannung des Eingangsstroms hoch, d.h. im zweiten Spannungsbereich ist, zeigt dies an, dass die Leuchtröhre in der Treiberschaltung 10 einzeln in einer Einzelschlitzleuchte installiert ist.
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Wenn die Spannung des an den externen Stiften 11, 12 empfangenen Eingangsstroms niedrig ist, d.h. innerhalb des ersten Spannungsbereichs, dann ist die Controller-Schaltung 25 so konfiguriert und angeordnet, dass sie eine Open-Loop-Steuerung des Ausgangsgleichstroms auf der Basis der Signale am ersten Stift PIN1 und/oder am zweiten Stift PIN2 durchführt.
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Der erste und der zweite Spannungsbereich können insbesondere durch Wählen der Widerstandswerte des ersten Erfassungswiderstands 40 auf der primären Seite der Transformatorschaltung 33 und des zweiten Erfassungswiderstands 50 auf der sekundären Seite der Transformatorschaltung 33 gesetzt werden.
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2 zeigt einen Schaltplan einer Treiberschaltung 10 gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Die Treiberschaltung 10 kann genau wie in 2 gezeigt konfiguriert sein, das heißt mit allen Elementen, wie sie in 2 dargestellt sind. Die Treiberschaltung 10 von 2 ist eine Variation der Treiberschaltung 10 von 1, wobei einige weitere Details hinzugefügt wurden. Die Beschreibung von Elementen, die bereits mit Bezug auf 1 beschrieben wurden, wird zuweilen weggelassen.
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Die Treiberschaltung 10 von 2 umfasst, als Gleichrichterschaltung, einen Brückengleichrichter 14, der als Diodenbrücke mit mindestens vier Dioden ausgebildet ist. Der Brückengleichrichter 14 umfasst zwei Zweige mit zwei Dioden, die in derselben Richtung und jeweils in Serie angeordnet sind, wobei die beiden Zweige zwischen einem geerdeten Knoten 16 an einem Ende und einem internen Knoten 18 am anderen Ende verbunden sind. Der erste externe Anschlussstift 11 ist direkt mit einem Knoten zwischen den beiden Dioden auf einem Zweig des Brückengleichrichters 14 verbunden und der zweite externe Anschlussstift 12 ist direkt mit einem Knoten zwischen den beiden Dioden auf dem zweiten Zweig des Brückengleichrichters 14 verbunden.
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Die Treiberschaltung 10 umfasst ferner eine Übergangsmodus-PFC-Controller-Schaltung 25 oder eine Strommodus-PFC-Controller-Schaltung, die im Übergangsmodus (TM) arbeitet. Insbesondere kann die Übergangsmodus-PFC-Steuerung die integrierte Schaltung L6562 von ST Microelectronics oder ihr Vorgänger sein, die Stift für Stift kompatible integrierte Schaltung L6561. Es ist zu verstehen, dass anstatt L6562 auch eine andere integrierte Schaltung mit denselben oder vergleichbaren Funktionen in der Treiberschaltung 10 verwendet werden kann. Zum Beispiel kann eine Stift für Stift kompatible integrierte Nachfolgeschaltung der integrierten Schaltung L6562 verwendet werden. Nachfolgend wird die Treiberschaltung 10 ausführlicher mit Bezug auf die integrierte Schaltung L6562 als Übergangsmodus-PFC-Controller-Schaltung 25 erläutert.
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Die integrierte Schaltung L6562 ist mit den folgenden Stiften konfiguriert:
- INV
- invertierender Eingang eines Fehlerverstärkers
- COMP
- Ausgang des Fehlerverstärkers
- MULT
- Haupteingang zu einem Vervielfacher
- CS
- Eingang eines PWM-Komparators
- ZCD
- Entmagnetisierungserfassungseingang für einen Boost-Induktor für Übergangsmodus-Betrieb
- GMD
- Masse
- GD
- Gate-Treiberausgang
- VCC
- Speisespannung sowohl eines Signalteils der integrierten Schaltung als auch des Gate-Treibers.
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Für eine ausführliche Erläuterung der Stifte sowie der gesamten Funktion der integrierten Schaltung L6562 wird auf das Datenblatt der oben angegebenen integrierten Schaltung L6562 verwiesen.
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Mit Bezug auf 1 werden die folgenden Identifikationen vorgenommen: der erste Stift PIN1 kann mit dem MULT-Stift von L6562 identifiziert werden; der zweite Stift PIN2 kann mit dem CS-Stift von L6562 identifiziert werden; der dritte Stift PIN3 kann mit dem INV-Stift von L6562 identifiziert werden; und der vierte Stift PIN4 kann mit dem GD-Stift von L6562 identifiziert werden.
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Zwischen dem ersten internen Knoten 18 und dem MULT-Stift von L6562 sind der erste Widerstand 20, der erste Kondensator 22 und der zweite Widerstand 24 wie mit Bezug auf 1 beschrieben geschaltet.
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Der GD-Stift L6562 ist mit einem Gate-Stift eines Feldeffekttransistors 38 als ein Beispiel für einen Umschaltschaltkreis verbunden, insbesondere ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor oder MOSFET. Zwischen dem internen Knoten 18 und dem Drain des Feldeffekttransistors 38 ist die erste Primärwicklung 32 der Transformatorschaltung 33 der Treiberschaltung 10 geschaltet. Der MOSFET 38 ist vorzugsweise ein N-Kanal-MOSFET. Zwischen einer Source des Feldeffekttransistors 38 und Masse ist der erste Erfassungswiderstand 40 geschaltet.
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Ein Knoten zwischen der Source des Feldeffekttransistors 38 und dem ersten Erfassungswiderstand 40 ist mit dem CS-Stift der integrierten Schaltung L6562 geschaltet, wie mit Bezug auf den zweiten Stift PIN2 beschrieben. Direkt zwischen dem INV-Stift der integrierten Schaltung L6562 und dem COMP-Stift der integrierten Schaltung L6562 sind ein dritter Widerstand 42 und ein zweiter Kondensator 44 parallel geschaltet.
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Weiter ist zwischen Masse und dem VCC-Stift der integrierten Schaltung L6562 ein dritter Kondensator 30 geschaltet. Parallel zum dritten Kondensator 30 sind eine zweite Primärwicklung 36 und eine erste Diode 28 in Serie geschaltet. Die erste Diode 28 ist so angeordnet, dass sie einen Strom von der Seite der zweiten Primärwicklung 36 zum VCC-Stift der integrierten Schaltung L6562 überträgt.
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Ein Knoten, der elektrisch zwischen der ersten Diode 28 und der zweiten Primärwicklung 36 geschaltet ist, ist über einen vierten Widerstand 26 mit dem ZCD-Stift der integrierten Schaltung L6562 geschaltet. Über einen gemeinsamen Transformatorkern sind die erste Primärwicklung 32 und die zweite Primärwicklung 36 magnetisch mit der Sekundärwicklung 34 gekoppelt. Die Wicklungsrichtung der ersten Primärwicklung 32 und der zweiten Primärwicklung 36 sind entgegengesetzt. Die Wicklungsrichtungen, oder Polaritäten, der ersten Primärwicklung 32 und der Sekundärwicklung 34 sind entgegengesetzt. Demgemäß sind die Wicklungsrichtungen, oder Polaritäten, der zweiten Primärwicklung 36 und der Sekundärwicklung 34 gleich, wie durch den Ort der schwarzen Punkte in den Symbolen für die Wicklungen 32, 34, 36 angedeutet ist.
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Die sekundäre Seite der Transformatorschaltung 33 ist auf dieselbe Weise wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben konfiguriert.
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Der elektrische Knoten zwischen dem zweiten Erfassungswiderstand 50 und dem zweiten internen Anschlussstift 52 ist mit einem Stift eines justierbaren Nebenschlussreglers 54 mit drei Anschlüssen als ein Beispiel für eine Regulierschaltung verbunden.
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Vorzugsweise wird die integrierte Schaltung TL431 von Texas Instruments als justierbarer Nebenschlussregler 54 mit drei Anschlüssen benutzt. Mit Bezug auf Eigenschaften der integrierten Schaltung TL431 wird auf das Datenblatt der oben erwähnten integrierten Schaltung TL431 verwiesen. Es ist zu verstehen, dass anstatt der integrierten Schaltung TL431 ein breiter Bereich von anderen justierbaren Nebenschlussreglern mit drei Anschlüssen benutzt werden kann. Es wird nachfolgend die Treiberschaltung 10 ausführlicher mit Bezug auf die integrierte Schaltung TL431 als bevorzugte Wahl beschrieben.
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In der genannten bevorzugten Wahl ist der elektrische Knoten zwischen dem zweiten Erfassungswiderstand 50 und dem zweiten internen Anschlussstift 52 mit einem Kathodenstift 56 der integrierten Schaltung TL431 verbunden. Ein Anodenstift 58 der integrierten Schaltung TL431 ist mit Masse verbunden. Ein Referenzstift 60 der integrierten Schaltung TL431 54 ist mit dem INV-Stift der integrierten Schaltung L6562 25 indirekt über eine Verbindungsschaltung verbunden, angezeigt durch die gestrichelte Linie in 2. Die Verbindungsschaltung umfasst eine galvanisch isolierende Schaltung wie einen Optoisolator. Auf diese Weise werden die primäre und die sekundäre Seite der Transformatorschaltung 33 galvanisch isoliert gehalten.
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Mit Bezug auf die Funktionsweise der Treiberschaltung 10 von 2 wird auf die ausführliche Beschreibung der Treiberschaltung 10 von 1 verwiesen.
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3 zeigt schematisch eine LED-Leuchtröhre 100 gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. 3 illustriert, dass die LED-Leuchtröhre 100 eine Treiberschaltung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einen LED-Lichtgenerator 70 umfasst, mit dem die Treiberschaltung 10 über die internen Anschlussstifte 51, 52 verbunden ist, zum Bereitstellen des Ausgangsgleichstroms zum Speisen von wenigstens einer Leuchtdiode (LED) des LED-Lichtgenerators 70.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung auf der Basis der Ausgestaltung begrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelleuchtröhren-CCG-Leuchte
- 2
- CCG
- 3
- LED-Leuchtröhre
- 4
- Tandemschaltungs-CCG-Leuchte
- 10
- Treiberschaltung
- 11
- erster externer Anschlussstift
- 12
- zweiter externer Anschlussstift
- 14
- Gleichrichterschaltung
- 16
- Masseknoten
- 18
- interner Knoten
- 20
- erster Widerstand
- 22
- erster Kondensator
- 24
- zweiter Widerstand
- 25
- Controller-Schaltung
- 26
- dritter Widerstand
- 28
- erste Diode
- 30
- dritter Kondensator
- 32
- erste Primärwicklung
- 33
- Transformatorschaltung
- 34
- Sekundärwicklung
- 36
- zweite Primärwicklung
- 38
- Umschaltschaltkreis
- 40
- erster Erfassungswiderstand
- 42
- vierter Widerstand
- 44
- zweiter Kondensator
- 46
- zweite Diode
- 48
- vierter Kondensator
- 50
- zweiter Erfassungswiderstand
- 51
- erster interner Anschlussstift
- 52
- zweiter interner Anschlussstift
- 54
- Regulierschaltung
- 56
- Kathodenstift
- 58
- Anodenstift
- 60
- Referenzstift
- 70
- Lichtgenerator
- 100
- LED-Leuchtröhre
