DE102018110696B3 - Operating device and method for operating a lamp arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betriebsvorrichtung (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtmittelanordnung (17). Einer Wandlereinheit (12) wird eine Gleichspannung (UG) bereitgestellt. Ausgangsseitig ist die Leuchtmittelanordnung (17) an die Wandlereinheit (12) angeschlossen. Eine Steuereinheit (19) steuert einen Wandlerschalter (30) der Wandlereinheit (12) an. Die Wandlereinheit (12) weist eine in Reihe zum Wandlerschalter (30) angeordnete Wandlerinduktivität (32) auf. Der Steuereinheit (19) wird eine die Leuchtleistung der Leuchtmittelanordnung (17) charakterisierende Sollstromstärke (I) für einen durch die Wandlerinduktivität (32) fließenden Induktivitätsstrom (IL) vorgegeben und die Steuereinheit (19) erzeugt ein Wandlerschaltsignal (W), das den Wandlerschalter (30) in seinen leitenden Zustand oder in seinen sperrenden Zustand umschaltet. Erreicht der Induktivitätsstrom (IL) einen vorgebbaren Peakstromwert (IP), wird der Wandlerschalter (30) in seinen sperrenden Zustand umgeschaltet. Wenn die Sollstromstärke (I) kleiner ist als die mittlere Stromstärke bei minimalem Peakstromwert (IP) wird die Wandlereinheit (12) in einem diskontinuierlichen Betriebsmodus mit einer aktiven Phasendauer (ts) und einer passiven Phasendauer (tn) betrieben.The invention relates to an operating device (10) and to a method for operating a lighting arrangement (17). A converter unit (12) is provided with a DC voltage (UG). On the output side, the lamp arrangement (17) is connected to the converter unit (12). A control unit (19) controls a converter switch (30) of the converter unit (12). The converter unit (12) has a converter inductance (32) arranged in series with the converter switch (30). The control unit (19) is provided with a nominal current intensity (I) characterizing the luminous power of the luminous arrangement (17) for an inductor current (IL) flowing through the converter inductance (32), and the control unit (19) generates a converter switching signal (W) which converts the transformer switch (17). 30) switches to its conducting state or its blocking state. If the inductance current (IL) reaches a predefinable peak current value (IP), the converter switch (30) is switched to its blocking state. When the target current (I) is less than the average current at minimum peak current value (IP), the converter unit (12) operates in a discontinuous mode of operation having an active phase duration (ts) and a passive phase duration (tn).
Description
Die Erfindung betrifft eine Betriebsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtmittelanordnung, die an die Betriebsvorrichtung angeschlossen ist.The invention relates to an operating device and a method for operating a light-emitting device, which is connected to the operating device.
Problematisch ist das Dimmen auf geringe Leuchtleistungen. Beim Dimmen durch Pulsweitenmodulation können hohe Frequenzen erreicht werden, wodurch sich die Schaltverluste erhöhen und auch kritische Frequenzen im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit oder störende Geräusche entstehen können. Aus
Aus
Bei einer derartigen Vorgehensweise ist das Wählen des Einschaltzeitpunktes des Wandlerschalters von erheblicher Bedeutung. Hierfür muss die eingefügte Zusatzausschaltdauer an die Eigenfrequenz des gebildeten Schwingkreises angepasst werden, was voraussetzt, dass die Eigenfrequenz bekannt ist. Die Eigenfrequenz hängt konkret von parasitären Effekten und den Bauteileigenschaften ab, die in der Praxis aufgrund von Toleranzen der elektrischen Eigenschaften der verwendeten Bauelemente oft nicht ohne Weiteres berechnet werden kann und dann im Einzelfall empirisch ermittelt werden muss. Durch dieses Verfahren ist die Ausschaltzeit durch die Eigenfrequenz quantisiert.In such an approach, the selection of the switch-on of the converter switch is of considerable importance. For this purpose, the added Zusatzausschaltdauer must be adapted to the natural frequency of the resonant circuit formed, which requires that the natural frequency is known. The natural frequency depends concretely on parasitic effects and the component properties, which in practice can not be easily calculated due to tolerances of the electrical properties of the components used and must then be determined empirically in individual cases. By this method, the turn-off time is quantized by the natural frequency.
Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Betriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtmittelanordnung zu schaffen, mittels der bzw. dem das Einstellen von geringen Leuchtleistungen auf einfache Weise erreicht werden kann, ohne dass die Eigenfrequenz ermittelt und in Betracht gezogen werden muss.It can therefore be regarded as an object of the present invention to provide an operating device and a method for operating a lighting arrangement, by means of which the setting of low luminous powers can be achieved in a simple manner, without the natural frequency being determined and taken into consideration got to.
Diese Aufgabe wird durch eine Betriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 19 gelöst.This object is achieved by an operating device with the features of
Die erfindungsgemäße Betriebsvorrichtung hat eine Wandlereinheit mit Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen. An die Eingangsanschlüsse kann eine Gleichspannung angelegt werden, beispielsweise von einer Gleichspannungsquelle. An die Ausgangsanschlüsse kann die Leuchtmittelanordnung angeschlossen werden. Die Wandlereinheit hat einen Wandlerschalter und eine Wandlerinduktivität. Der Wandlerschalter ist durch eine Steuereinheit ansteuerbar. Diese ist dazu eingerichtet, die Wandlereinheit bzw. den Wandlerschalter basierend auf einer Sollstromstärke anzusteuern. Diese Sollstromstärke wird durch ein Signal oder einen Einstellwert vorgegeben und beschreibt das Dimmniveau der Leuchtmittelanordnung. Die Sollstromstärke bezieht sich auf einen Mittelwert eines durch die Wandlereinheit fließenden Stroms, der zumindest teilweise durch die Leuchtmitteleinheit fließt. Beispielsweise kann die Sollstromstärke einen Mittelwert eines durch eine Wandlerinduktivität fließenden Induktivitätsstroms
Die Betriebsvorrichtung weist außerdem eine Messschaltung auf. Die Messschaltung ist dazu eingerichtet, wenigstens eine Messgröße zu erfassen, die einen durch die Wandlerinduktivität fließenden Induktivitätsstrom beschreibt. Die wenigstens eine Messgröße wird an die Steuereinheit übermittelt.The operating device also has a measuring circuit. The measuring circuit is set up to detect at least one measured variable which describes an inductance current flowing through the converter inductance. The at least one measured variable is transmitted to the control unit.
Die Steuereinheit hat eine Wandlerschalteinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Wandlerschaltsignal für den Wandlerschalter zu erzeugen. Die Wandlerschalteinrichtung kann als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein, beispielsweise durch ein auf dem Markt erhältliches Standard-Bauelement, das auch als PFC-IC bezeichnet werden kann („PFC“ steht für „Power Factor Correction“, also Leistungsfaktorkorrektur) . Die hier beschriebene mittels des PFC-ISs realisierte Schaltung bzw. Funktion ist nicht zur Leistungsfaktorkorrektur eingerichtet. Der PFC-IC ermöglicht vielmehr eine vorteilhafte Möglichkeit zur Realisierung der Wandlerschalteinrichtung.The control unit has a converter switching device that is configured to generate a converter switching signal for the converter switch. The converter switching device can be designed as an integrated circuit, for example by a standard component available on the market, which can also be called PFC-IC ("PFC" stands for "Power Factor Correction"). The circuit or function realized by means of the PFC-IS described here is not set up for power factor correction. Rather, the PFC-IC allows an advantageous possibility for the realization of the converter switching device.
Das Wandlerschaltsignal wird durch die Wandlerschalteinrichtung derart erzeugt, dass der Wandlerschalter in einem einzigen Schalttakt jeweils einmal in den leitenden Zustand umgeschaltet wird, wenn die wenigstens eine Messgröße einen Nulldurchgang des Induktivitätsstroms anzeigt, und jeweils einmal in den sperrenden Zustand umgeschaltet wird, wenn die wenigstens eine Messgröße anzeigt, das der Induktivitätsstrom einen vorgebbaren Stromgrenzwert erreicht hat. Bei jedem Nulldurchgang des Induktivitätsstroms wird der Wandlerschalter eingeschaltet und wieder ausgeschaltet, wenn der Induktivitätsstrom den vorgegebenen Stromgrenzwert erreicht hat. Die Wandlerschalteinrichtung kann die Schalttakte in einem kontinuierlichen Betriebsmodus unmittelbar aufeinander folgen lassen.The converter switching signal is generated by the converter switching means such that the converter switch is switched to the conducting state once in a single switching clock when the at least one measured variable indicates a zero crossing of the inductance current, and once each switched to the blocking state when the at least one Measured indicates that the inductor current has reached a predetermined current limit. At each zero crossing of the inductor current, the converter switch is turned on and off again when the inductor current has reached the preset current limit. The converter switching device can follow the switching clocks in a continuous mode of operation directly successive.
Wenn die vorgegebene Sollstromstärke zu einem Maximalwert der Stromstärke (Peakstromwert) führen würde, der kleiner ist als der minimal einstellbare Peakstromwert, betreibt die Steuereinheit die Wandlereinheit in einem diskontinuierlichen Betriebsmodus. Im diskontinuierlichen Betriebsmodus ist der Peakstromwert des Induktivitätsstromes konstant und entspricht dem kleinstmöglichen, einstellbaren Wert, der als minimaler Peakstromwert bezeichnet wird. Bei diesem diskontinuierlichen Betriebsmodus wird eine Gesamtdauer einer einzigen Periode in eine aktive Phasendauer und eine passive Phasendauer unterteilt. Das Verhältnis von aktiver Phasendauer zu passiver Phasendauer wird basierend auf der Sollstromstärke ermittelt. Die aktive Phasendauer entspricht eine Anzahl von Schalttakten der Wandlereinheit. Während der aktiven Phasendauer wird der Wandlerschalter durch das Wandlerschaltsignal umgeschaltet. Während der passiven Phasendauer wird das Umschalten des Wandlerschalters unterbunden. In der passiven Phasendauer bleibt der Wandlerschalter in seinem sperrenden Zustand.If the predetermined desired current level resulted in a maximum value of the current value (peak current value) which is smaller than the minimum adjustable peak current value, the control unit operates the converter unit in a discontinuous operating mode. In the discontinuous mode of operation, the peak current value of the inductor current is constant and corresponds to the smallest possible settable value, referred to as the minimum peak current value. In this discontinuous mode of operation, a total duration of a single period is divided into an active phase duration and a passive phase duration. The ratio of active phase duration to passive phase duration is determined based on the desired current strength. The active phase duration corresponds to a number of switching cycles of the converter unit. During the active phase duration, the converter switch is switched by the converter switching signal. During the passive phase duration, the switching of the converter switch is inhibited. In the passive phase duration, the converter switch remains in its blocking state.
Die passive Phasendauer kann ausreichend lang gewählt werden, dass ein Abklingen der Spannungsschwingung über dem Wandlerschalter erfolgt, bevor der Wandlerschalter im darauffolgenden Schalttakt der nächsten aktiven Phasendauer wieder in den leitenden Zustand umgeschaltet wird. Dadurch ist die genaue Kenntnis der Phasenlage der Spannungsschwingung über dem Wandlerschalter nicht notwendig. Die passive Phasendauer sollte daher eine Mindestdauer nicht unterschreiten. Die passive und aktive Phasendauer können unter Berücksichtigung der Mindestdauer für die passive Phasendauer aneinander angepasst werden, so dass die Sollstromstärke erreicht wird. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Frequenz dieser Ansteuerung (Kehrwert der Gesamtdauer aus aktiver Phasendauer und passiver Phasendauer) bei etwa mindestens 2 bis 3 kHz gewählt werden kann, was zu einem flackerfreien Betrieb der Leuchtmittelanordnung führt.The passive phase duration can be chosen to be sufficiently long that the voltage oscillation decays across the converter switch before the converter switch is switched back to the conducting state in the subsequent switching cycle of the next active phase duration. As a result, exact knowledge of the phase position of the voltage oscillation across the converter switch is not necessary. The passive phase duration should therefore not fall below a minimum duration. The passive and active phase duration can be adapted to each other taking into account the minimum duration for the passive phase duration, so that the target current is reached. It has been shown that the frequency of this control (reciprocal of the total duration of active phase duration and passive phase duration) can be selected at about at least 2 to 3 kHz, resulting in a flicker-free operation of the lamp assembly.
Die Leuchtmittelanordnung weist vorzugsweise wenigstens ein Leuchtmittel und insbesondere wenigstens ein Halbleiterleuchtmittel auf. Werden mehrere Halbleiterleuchtmittel in der Leuchtmittelanordnung verwendet, können diese in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet sein. Als Leuchtmittel können beispielsweise Leuchtdioden verwendet werden.The luminous means arrangement preferably has at least one luminous means and in particular at least one semiconductor illuminant. If a plurality of semiconductor illuminants are used in the luminous means arrangement, they can be connected in series and / or in parallel with one another. As light sources, for example light emitting diodes can be used.
Es ist bevorzugt, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Wandlereinheit in einem kontinuierlichen Betriebsmodus zu betreiben, wenn die mittlere Sollstromstärke zu einem Peakstromwert führt, der mindestens so groß ist wie der minimale Peakstromwert. Dabei schließen sich die Schalttakte unmittelbar aneinander an. Mit anderen Worten ist die passive Phasendauer im kontinuierlichen Betriebsmodus gleich null.It is preferred if the control unit is adapted to operate the transducer unit in a continuous mode of operation when the average desired current magnitude results in a peak current value at least as great as the minimum peak current value. In this case, the switching clocks close to each other directly. In other words, the passive phase duration in continuous mode is zero.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf der mittleren Sollstromstärke und einem vorgegebenen Gesamtdauersollwert für die aktive und die passive Phasendauer und/oder einem vorgegebenen Minimalwert der passiven Phasendauer zunächst einen Zeitdauerrechenwert für die aktive Phasendauer zu berechnen, der eine Anzahl an Schalttaktperiodendauern vorgibt, und diese Anzahl der Schalttaktperiodendauern auf eine ganze Zahl zu runden, um dadurch die aktive Phasendauer zu erhalten. Somit entspricht die aktive Phasendauer zumindest einer Schalttaktperiodendauer oder auch dem zweifachen, dem dreifachen, usw. der Schalttaktperiodendauer für einen Schalttakt.It is also advantageous if the control unit is set up to first calculate a time duration calculating value for the active phase duration, which is a number, based on the average setpoint current intensity and a predefined total duration setpoint value for the active and passive phase duration and / or a predefined minimum value of the passive phase duration at switch clock periods, and to round this number of switch clock periods to an integer, thereby obtaining the active phase duration. Thus, the active phase duration corresponds to at least one switching clock period or even twice, three times, etc. the switching clock period for a switching clock.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, basierend auf der Sollstromstärke und einer ersten Randbedingung einen eine Gesamtdauer aus aktiver und passiver Phasendauer beschreibenden ersten Grenzwert zu ermitteln und basierend auf der Sollstromstärke und einer zweiten Randbedingung einen eine Gesamtdauer aus aktiver und passiver Phasendauer beschreibenden zweiten Grenzwert zu ermitteln. Die erste Randbedingung kann eine die Gesamtdauer beschreibende Zielfrequenz sein. Die zweite Randbedingung kann eine Mindestdauer für die passive Phasendauer sein. Anhand dieser beiden Randbedingungen kann als erster Grenzwert ein unterer Grenzwert einer Istfrequenz und als zweiter Grenzwert ein oberer Grenzwert der Istfrequenz bestimmt werden. Die Istfrequenz entspricht dem Kehrwert der Gesamtdauer und beschreibt somit die Umschalthäufigkeit zwischen aktiver und passiver Phasendauer pro Zeiteinheit.In a preferred embodiment, the control unit is set up to determine a first limit value describing a total duration of active and passive phase duration based on the desired current strength and a first boundary condition and based on the desired current strength and a second boundary condition a second describing a total duration of active and passive phase duration Limit value to be determined. The first boundary condition may be a target frequency describing the total duration. The second boundary condition may be a minimum duration for the passive phase duration. On the basis of these two boundary conditions, a lower limit value of an actual frequency can be determined as the first limit value and an upper limit value of the actual frequency as the second limit value. The actual frequency corresponds to the reciprocal of the Total duration and thus describes the switching frequency between active and passive phase duration per unit time.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Istfrequenz für das Umschalten zwischen aktiver und passiver Phasendauer zwischen mehreren Frequenzwerten vom unteren Grenzwert bis zum oberen Grenzwert zu variieren. Dadurch lässt sich eine etwaige Geräuschentwicklung beeinflussen ohne die Leuchtleistung zu verändern.It is advantageous if the control unit is set up to vary the actual frequency for switching between active and passive phase duration between a plurality of frequency values from the lower limit value to the upper limit value. As a result, any noise development can be influenced without changing the luminous power.
Die Steuereinheit kann außerdem dazu eingerichtet sein, die passive Phasendauer abhängig von der ermittelten aktiven Phasendauer derart zu berechnen, dass und die mittleren Sollstromstärke erreicht wird.The control unit can also be configured to calculate the passive phase duration as a function of the determined active phase duration in such a way that the average desired current intensity is achieved.
Die passive Phasendauer kann unabhängig von der Schalttaktperiodendauer der Schalttakte, die in der aktiven Phasendauer erzeugt werden, ermittelt und eingestellt werden. Es ist daher unerheblich, ob die passive Phasendauer einem ganzzahligen Vielfachen der Schalttaktperiodendauer entspricht oder nicht.The passive phase duration can be determined and adjusted independently of the switching clock cycle duration of the switching clocks that are generated in the active phase duration. It is therefore irrelevant whether or not the passive phase duration corresponds to an integer multiple of the switching clock period.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Istwert für die aktive Phasendauer zu messen und abzuspeichern. Anschließend kann der gemessene Istwert dazu verwendet werden, die passive Phasendauer zu berechnen und gegebenenfalls anzupassen, um sozusagen eine Feinjustierung vorzunehmen. Dabei kann beispielsweise die mittlere Stromstärke des durch die Leuchtmittelanordnung fließenden Stromes besser an die mittlere Sollstromstärke angepasst werden oder die Länge der passiven Phasendauer zur Erreichung einer gewünschten Frequenz bzw. Gesamtdauer aus aktiver und passiver Phasendauer erreicht werden.It is also advantageous if the control unit is set up to measure and store an actual value for the active phase duration. Subsequently, the measured actual value can be used to calculate the passive phase duration and adjust it if necessary, in order to make a fine adjustment, so to speak. In this case, for example, the average current intensity of the current flowing through the lamp arrangement can be better adapted to the average desired current or the length of the passive phase duration to achieve a desired frequency or total duration of active and passive phase duration can be achieved.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Wandlerschaltung als Abwärtswandler ausgebildet. Der Abwärtswandler wird auch als Tiefsetzsteller oder Buck-Converter bezeichnet.In a preferred embodiment, the converter circuit is designed as a down converter. The buck converter is also referred to as a buck converter or buck converter.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Wandlerschaltung einen Wandlerkondensator, der parallel zu den Ausgangsanschlüssen angeordnet ist. Der Wandlerkondensator ist daher bei angeschlossener Leuchtmittelanordnung parallel zu der Leuchtmittelanordnung geschaltet.In one embodiment, the converter circuit has a converter capacitor arranged in parallel with the output terminals. The converter capacitor is therefore connected in parallel with the lamp arrangement when the lamp arrangement is connected.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Wandlerschaltung eine Wandlerdiode. Die Kathode der Wandlerdiode ist elektrisch mit dem Wandlerschalter und die Anode der Wandlerdiode ist elektrisch unmittelbar mit dem Wandlerkondensator verbunden.In one embodiment, the converter circuit has a converter diode. The cathode of the converter diode is electrically connected to the converter switch and the anode of the converter diode is electrically connected directly to the converter capacitor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messschaltung einer der Wandlerinduktivität zugeordnete Messspule auf. In der Messspule wird abhängig vom Magnetfeld in der Wandlerinduktivität eine Messspannung induziert, die als eine Messgröße verwendet wird. Die induzierte Messspannung ist beschreibend für einen durch die Wandlerinduktivität fließenden Induktivitätsstrom.In a preferred embodiment, the measuring circuit has a measuring coil assigned to the transducer inductance. Depending on the magnetic field in the transducer inductance, a measuring voltage is induced in the measuring coil which is used as a measured variable. The induced measurement voltage is descriptive of an inductor current flowing through the converter inductance.
Zusätzlich oder alternativ kann die Messschaltung einen Strommesswiderstand aufweisen. Der Strommesswiderstand ist bevorzugt in Reihe zu den Ausgangsanschlüssen bzw. in Reihe zu der daran angeschlossenen Leuchtmittelanordnung geschaltet. Die Spannung am Strommesswiderstand ist daher beschreibend für einen durch die Leuchtmittelanordnung fließenden Strom beim Betrieb.Additionally or alternatively, the measuring circuit may have a current measuring resistor. The current measuring resistor is preferably connected in series with the output terminals or in series with the lamp arrangement connected thereto. The voltage across the current measuring resistor is therefore descriptive of a current flowing through the lighting device during operation.
Zur Erzeugung einer Gleichspannung zur Versorgung der Wandlereinheit kann eine Gleichspannungsquelle verwendet werden, die insbesondere durch einen Gleichspannungswandler gebildet sein kann. Der Gleichspannungswandler kann eine Netzspannung in eine gleichgerichtete Gleichspannung zur Versorgung der Wandlereinheit umwandeln.To generate a DC voltage to supply the converter unit, a DC voltage source can be used, which can be formed in particular by a DC-DC converter. The DC-DC converter can convert a mains voltage into a rectified DC voltage for supplying the converter unit.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Betriebsvorrichtung zum Betreiben einer Leuchtmittelanordnung, -
2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Wandlereinheit und einer Steuereinheit der Betriebsvorrichtung aus1 , -
3 das Ausführungsbeispiel der Wandlereinheit und der Steuereinheit gemäß2 mit einer Wandlerschalteinrichtung, die durch einen integrierten Schaltkreis zur Leistungsfaktorkorrektur gebildet ist, -
4 und5 jeweils ein beispielhafter zeitlicher Verlauf eines Induktivitätsstromes durch eine Wandlerinduktivität bei den Ausführungsbeispielen gemäß der2 und3 in einem kontinuierlichen Betriebsmodus, -
6 eine schematische Prinzipdarstellung der Ermittlung einer aktiven Phasendauer und einer passiven Phasendauer für einen diskontinuierlichen Betriebsmodus der Wandlereinheit und -
7 eine schematische Darstellung des diskontinuierlichen Betriebsmodus beim Betrieb der angeschlossenen Leuchtmittelanordnung mit einer geringen mittleren Stromstärke des durch die Leuchtmittelanordnung fließenden Stroms.
-
1 a block diagram of an embodiment of an operating device for operating a lamp assembly, -
2 a block diagram of an embodiment of a converter unit and a control unit of the operating device from1 . -
3 the embodiment of the converter unit and the control unit according to2 with a converter switching device, which is formed by an integrated circuit for power factor correction, -
4 and5 in each case an exemplary time profile of an inductance current through a converter inductance in the exemplary embodiments according to FIG2 and3 in a continuous mode of operation, -
6 a schematic diagram of the determination of an active phase duration and a passive phase duration for a discontinuous mode of operation of the converter unit and -
7 a schematic representation of the discontinuous mode of operation in Operation of the connected lamp assembly with a low average current of the current flowing through the lamp assembly current.
In
An die Gleichspannungsquelle
Die Wandlereinheit
Wie es in
In
Zur Erzeugung eines Wandlerschaltsignals W zum Umschalten des Wandlerschalters
Ein weiterer, invertierender Eingang des Und-Gatters
Zu der Steuereinheit
Ein Starteingang
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist außerdem eine dritte Zähleinheit
Die Steuereinheit
Zu der Messschaltung
Bei angeschlossener Leuchtmittelanordnung
Anhand der
Führt die Sollstromstärke
In jedem Schalttakt ist der Wandlerschalter
Der in den
Durch den Vergleich der
In diesem diskontinuierlichen Betriebsmodus wird der Peakstromwert
Die passive Phasendauer
Ausgehend von einem kontinuierlichen Betrieb mit der minimalen Schalttaktperiodendauer
- 1. das Verhältnis zwischen der aktiven Phasendauer
ts und der passiven Phasendauertn ist so gewählt, dass die Leuchtleistung der Sollleuchtleistung möglichst nahekommt; - 2. die passive Phasendauer
tn ist mindestens so lang wie eine vorgegebene Mindestdauer oder liegt innerhalb eines vorgegebenen Solldauerbereichs für die passive Phasendauertn ; - 3. die Gesamtdauer
TG aus aktiver Phasendauerts und passiver Phasendauertn entspricht möglichst einer vorgegebenen Gesamtsolldauer oder liegt innerhalb eines vorgegebenen Solldauerbereichs für die GesamtdauerTG .
- 1. the ratio between the active phase duration
ts and the passive phase durationtn is chosen so that the luminous power of the nominal luminous power comes as close as possible; - 2. the passive phase duration
tn is at least as long as a predetermined minimum duration or is within a predetermined target duration range for the passive phase durationtn ; - 3. the total duration
TG from active phase durationts and passive phase durationtn If possible corresponds to a predetermined total target duration or is within a predetermined target duration range for the total durationTG ,
Durch die obengenannte dritte Bedingung kann eine gewünschte Frequenz im diskontinuierlichen Betriebsmodus erreicht werden, so dass ein Flackern der Leuchtmittelanordnung
Außerdem kann die passive Phasendauer
Nachfolgend soll anhand von
Es sei beispielhaft angenommen, dass die Leuchtleistung, die durch das Dimmsignal
Dabei sei als Parameter oder erste Randbedingung eine Zielfrequenz
Dabei gilt:
Aus den Gleichungen (1) und (2) kann dann die Anzahl n der Schalttakte für die aktive Phasendauer
Für die hier beispielhaft angenommenen Zahlenwerte ist das Tastverhältnis PWM = 0,5, die minimale Schalttaktperiodendauer
Durch das Runden des rechnerischen Wertes n* für die Anzahl der Schalttakte auf einen ganzzahligen Wert wird die vorgegebene Zielfrequenz
Eine weitere, zweite Randbedingung kann eine Mindestdauer der passiven Phasendauer
Anhand der Anzahl der Schalttakte kann dann analog zur Gleichung (4) die passive Phasendauer
Für die sich daraus ergebende Istfrequenz
Diese Istfrequenz
Auf Basis der vorstehenden Berechnung zum einen durch die Vorgabe einer Zielfrequenz
Zusätzlich kann durch Vorgabe der Mindestzeitdauer für die passive Phasendauer
Es ist dabei möglich, die Anzahl n der Schalttakte für die aktive Phasendauer
Es ist auch möglich, die tatsächliche Frequenz beliebig in dem gesamten Spektrum zwischen der unteren Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz zu variieren, wobei dies nur durch eine Veränderung des Tastgrades und mithin der Leuchtleistung und der Helligkeit zu erreichen ist. Hierzu kann ein Algorithmus verwendet werden, der die diskreten möglichen Frequenzen f(n) gemäß Gleichung (6) als Stützstellen verwendet und eine Änderung der Frequenz
Während der aktiven Phasendauer
Die ermittelte aktive Phasendauer
Das Zählglied
Das Betriebsmodussignal
Mittels der optionalen dritten Zähleinheit
Eine Regelung des durch die Leuchtmittelanordnung fließenden Stromes erfolgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht. Der durch die Leuchtmittelanordnung fließende Leuchtmittelstrom
In
Ein erstes pulsweitenmoduliertes Signal
Diese pulsweitenmodulierten Signale
Die Erfindung betrifft eine Betriebsvorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Betriebsvorrichtungoperating device
- 1111
- GleichspannungsquelleDC voltage source
- 1212
- Wandlereinheitconverter unit
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- erster Eingangsanschlussfirst input connection
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- 1515
- erster Ausgangsanschlussfirst output terminal
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- zweiter Ausgangsanschlusssecond output terminal
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- LeuchtmittelanordnungLamp positioning
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- HalbleiterleuchtmittelSemiconductor lamps
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- Steuereinheitcontrol unit
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- Dimmerdimmer
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- Steuerung control
- 3030
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- Steuerausgangcontrol output
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- 3939
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- 4242
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- 4343
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- 4444
- zweites Vergleichsgliedsecond comparison element
- 4545
- RücksetzeingangReset input
- 4646
- Starteingangstart input
- 4747
- dritte Zähleinheitthird counting unit
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- drittes Zählgliedthird counter
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- 5656
- Messschaltungmeasuring circuit
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- 5959
- erster Messeingangfirst fair entrance
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- StrommmesswiderstandStrommmesswiderstand
- 6161
- zweiter Messeingang second fair entrance
- 6565
- zweiter Ohmscher Widerstandsecond ohmic resistance
- 6666
- dritter Ohmscher Widerstandthird ohmic resistance
- 6767
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- BB
- BetriebsmodussignalOperation mode signal
- DD
- Dimmsignaldimming signal
- fist f is
- Istfrequenzactual frequency
- IPIP
- PeakstromwertPeak current value
- IPmin IP min
- minimaler Peakstromwertminimum peak current value
- ILIL
- Induktivitätsstrominductor
- MM
- Massepotentialground potential
- Psoll P should
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- RR
- RücksetzsignalReset signal
- SS
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- UGUG
- GleichspannungDC
- UNU.N.
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- UVUV
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- TaTa
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- TeTe
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- tntn
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