DE102018115174B4

DE102018115174B4 - LED-Konverter als Audioverstärker

Info

Publication number: DE102018115174B4
Application number: DE102018115174.8A
Authority: DE
Inventors: Harald Netzer
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2024-01-11
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: AT17606U1; DE102018115174A1

Abstract

Betriebsgerät für zumindest ein Leuchtmodul (2),wobei das Betriebsgerät zumindest einen Konverterschaltkreis (12,12') umfasst,der dafür ausgelegt ist, einen Laststrom für das zumindest eine Leuchtmodul (2) zu erzeugen und über eine erste Schnittstelle (3) auszugeben, wobei das Betriebsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dassder zumindest eine Konverterschaltkreis (12, 12') weiter ausgelegt ist, ein Audiosignal für einen Lautsprecher (10) zu erzeugen, unddas Betriebsgerät eine zweite Schnittstelle (18,19) aufweist, die dafür ausgelegt ist, das Audiosignal auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät für ein Leuchtmodul und insbesondere ein Betriebsgerät mit einem Abwärtskonverter für LEDs. Das Betriebsgerät ist ausgelegt, neben einem Laststrom für das Leuchtmodul ein Audiosignal zur Ausgabe über einen Lautsprecher zu erzeugen.
Eingeführte Betriebsgeräte sind zur Erzeugung eines Laststroms für den Betrieb von Leuchtmodulen, zumeist ausgestattet mit Leuchtdioden als Leuchtmitteln (LED-Module), eingerichtet. Solche Betriebsgeräte sind oftmals mehrkanalig ausgelegt. Mehrkanalige Auslegung bedeutet, dass das Betriebsgerät mehr als eine Ausgangsschnittstelle zum Betrieb mehrerer Leuchtmodule umfasst. Diese können von einem einzelnen Konverter oder unabhängig voneinander über individuell zugeordnete Konverter des Betriebsgeräts betrieben werden.
Dokument DE 10 2011 087 387 A1 offenbart einen Mehrkanal LED-Treiber.
Dokument Maxim Integrated Products Inc.: „Class D Amplifiers: Fundamentals of Operation and Recent Developments“, Application Note 3977, Sunnyvale, CA, USA, 31.01.2007, URL:
http://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN3977.pdf offenbart, dass der hohe Wirkungsgrad eines Klasse-D-Verstärkers ihn ideal für tragbare und kompakte Hochleistungsverstärker Anwendungen macht.
Es ist bekannt, weitere Geräte wie einen Motor, beispielsweise für einen Lüfter, oder Sensoren über das Betriebsgerät mit einem Betriebsstrom oder einer Betriebsspannung zu versorgen.
Gegenwärtige und zukünftige Beleuchtungssysteme werden gemeinsam mit weiteren Systemen der Gebäudetechnik zusammen installiert. Darunter sind auch Lautsprechersysteme, die ein Audiosignal über verteilt angeordnete, gemeinsam mit den Leuchtmodulen installierte Lautsprecher ausgeben. Ein solches Lautsprechersystem ist derzeit separat zu einem Beleuchtungssystem ausgeführt.
Die getrennte Ausführung von Beleuchtungssystem und Lautsprechersystem führt zu einer hohen Komplexität, da das Gebäudemanagement unterschiedliche Gebäudetechniksysteme koppeln und aufeinander abstimmen muss. Die Kosten für Hardware, also Baugruppen und Verkabelung, deren Installation, Inbetriebnahme und Wartung sind hoch und teilweise sind Vorrichtungen zur Erzeugung von Ansteuersignalen für Lautsprecher einerseits und Leuchtmodule andererseits doppelt vorhanden.
Es ist daher die technische Aufgabe zu lösen, eine gemeinsame Gebäudetechnik für Beleuchtung und Lautsprechersysteme mit verbesserten Eigenschaften bei Beschaffung, Installation und Betrieb zu schaffen.
Das Betriebsgerät nach Anspruch 1 löst diese Aufgabe.
Die Unteransprüche definieren weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsgeräts.
Das Betriebsgerät für zumindest ein Leuchtmodul umfasst zumindest einen Konverterschaltkreis. Der Konverterschaltkreis ist dafür ausgelegt, einen Laststrom für das zumindest eine Leuchtmodul zu erzeugen und über eine erste Schnittstelle auszugeben. Das Betriebsgerät zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine Konverterschaltkreis zusätzlich ausgelegt ist, ein Audiosignal für einen Lautsprecher zu erzeugen. Das Betriebsgerät weist eine zweite Schnittstelle auf, die dafür ausgelegt ist, das Audiosignal auszugeben.
Das erfindungsgemäße Betriebsgerät ermöglicht es, mittels der Konverterschaltung das Leuchtmodul, also beispielsweise LEDs des Leuchtmoduls mit einem Laststrom (LED-Strom) über die erste Schnittstelle zu versorgen und über die zweite Schnittstelle das Audiosignal an einen angeschlossenen Lautsprecher auszugeben. Damit kann ein Betriebsgerät sowohl die Funktion der Ansteuerung des Leuchtmoduls als auch des Lautsprechers mit jeweils geeigneten Ansteuersignalen, also Laststrom und Audiosignal übernehmen. Die Hardwarestruktur der Gebäudetechnik wird bei weitergehender Integration des Beleuchtungssystems und des Lautsprechersystems vereinfacht und kosteneffizient gestaltet.
Das Betriebsgerät in einer bevorzugten Ausführung umfasst als Konverterschaltkreis einen synchronen Abwärtswandler.
Der synchrone Abwärtswandler ermöglicht in einfacher Weise neben der Erzeugung des Laststroms auch die Bereitstellung eines modulierten Audiosignals zur Ausgabe an einen Lautsprecher, der eine entsprechende akustisch wahrnehmbare Ausgabe basierend auf dem Audiosignal erzeugt. Damit ist ein einzelner Konverterschaltkreis geeignet, Lastromerzeugung für die Beleuchtung und Audiosignalerzeugung mittels einer Schaltungsstruktur zu übernehmen. Damit ist Entwicklung, Fertigung und Installation sowie Wartung eines entsprechenden Gebäudetechniksystems durch das erfindungsgemäße Betriebsgerät wesentlich vereinfacht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Betriebsgeräts weist der Konverterschaltkreis einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter auf. Ein Steuerschaltkreis des Betriebsgeräts ist ausgelegt, den ersten Schalter und den zweiten Schalter auf Basis eines modulierten Signals anzusteuern.
Mittels geeignet modulierter Ansteuerung des ersten Schalters und des zweiten, synchron zu dem ersten Schalter anzusteuernden Schalters entsprechend einer auszugebenden Audioinformation kann ein Audiosignal für den Lautsprecher erzeugt werden, während eben dieselbe Schaltungsstruktur für die Erzeugung eines Laststroms für das Lichtmodul ausgelegt ist. Damit ist die Schaltungsstruktur des Betriebsgeräts für den zweifachen Anwendungszweck ausgelegt. Die zweifache Aufgabenstellung der Gebäudetechnik, Lichterzeugung und Ausgabe akustischer Signale kann mit einer Schaltungsstruktur gelöst werden. Dementsprechend sind Aufwand und Kosten in vorteilhafter Weise reduziert.
Das Betriebsgerät gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Betriebsgerät einen dritten Schalter (Wechselschalter) aufweist. Der dritte Schalter ist dabei ausgelegt, alternativ einen Laststrom an das Leuchtmodul oder das Audiosignal an den Lautsprecher zu schalten. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Betriebsgerät keine mehreren individuell zugeordneten Konverterschaltkreise aufweist. Damit kann mit einem Konverterschaltkreis zwischen Audiobetrieb und LED-Betrieb umgeschaltet werden.
Eine bevorzugte Ausführung des Betriebsgeräts weist einen Antiglimmschalter des Betriebsgeräts in dem dritten Schalter auf.
Ein Antiglimmschalter ist bereits in vielen Konverterschaltkreisen zur Ansteuerung von LEDs mit einem Laststrom vorhanden. Der Antiglimmschalter trennt das Leuchtmodul von einem Ausgangskreis des Konverterschaltkreises, um ein Nachleuchten bei ausgeschaltetem Betriebsgerät, verursacht von in reaktiven Schaltelementen wie Spulen und Kondensatoren bei Ausschalten gespeicherter Energie, zu unterbinden. Ebenso unterbindet der Antiglimmschalter ein Leuchten des Leuchtmoduls aufgrund einer anliegenden Netzspannung und einer parasitären Kapazität des Leuchtmoduls gegenüber Masse. Damit ist lediglich ein weiterer Schalter zusätzlich zu dem Antiglimmschalter gegenüber einem bekannten Konverterschaltkreis notwendig, um die erfindungsgemäße Lösung des dritten Schalters zu implementieren. Der Aufwand der Erfindung gegenüber einer parallelen, getrennten Auslegung des Konverterschaltkreis für die Leuchtmodulansteuerung und eines Audioverstärkers für eine Erzeugung des Audiosignals für den Lautsprecher ist also vorteilhaft gering.
Eine synchrone Schaltung des dritten Schalters als Wechselschalter stellt sicher, dass der eine Konverterschaltkreis entweder das Leuchtmodul, oder den Lautsprecher ansteuert. Damit kann der eine Konverterschaltkreis beide Aufgaben, Leuchtmodulansteuerung und Lautsprecheransteuerung übernehmen.
Eine vorteilhafte Ausführung des Betriebsgeräts weist darüber hinaus in dem Konverterschaltkreis Überwachungsmittel zur Erzeugung eines Überwachungssignals auf. Das Überwachungsmittel ist für die Überwachung des Laststroms und/oder der Lastspannung ausgelegt. Der Steuerschaltkreis ist dabei eingerichtet, eine Spannung und/oder einen Strom des Audiosignals auf Basis des Überwachungssignals zu verändern.
Übliche Konverterschaltkreise verfügen über Überwachungsmittel, zum Beispiel mit Widerständen als Spannungsteiler und Messwiderständen (Shunt), um einen Laststrom beziehungsweise eine Lastspannung zu überwachen und zu regeln. Diese Überwachungsmittel sind bei Ansteuerung des Lautsprechers mittels des Audiosignals vorteilhaft zur Gewinnung einer Messgröße für eine Lautstärkeregelung und/oder einen Schutzmechanismus des Lautsprechers, zum Beispiel gegen Übersteuerung zu nutzen. Die Qualität der Audiosignalerzeugung durch den Konverterschaltkreis wird in vorteilhafter Weise verbessert, ohne den schaltungstechnischen Aufwand wesentlich erhöhen zu müssen.
Bei dem Betriebsgerät ist der Konverterschaltkreis vorzugsweise so ausgelegt, dass zumindest eine Spule und zumindest ein Kondensator in einem Ausgangskreis vorhanden sind. Die zumindest eine Spule und der zumindest eine Kondensator sind ausgelegt, ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz, die oberhalb eines akustischen wahrnehmbaren Frequenzbereichs liegt oder nahe einer oberen Grenze des akustisch wahrnehmbaren Frequenzbereichs liegt, darzustellen. Die Spule und der Kondensator eines (synchronen) Abwärtswandlers stellen einen Tiefpass in dem Ausgangskreis des Abwärtswandlers dar. Bauelementewerte der Induktivität und der Spule sind entsprechend für die Ansteuerung des Lautsprechers anzupassen. Vorteilhaft ist dabei, eine Grenzfrequenz des Tiefpasses mit z.b. 20kHz so zu wählen, dass der für den Menschen akustisch wahrnehmbare Bereich des akustischen Lautsprecherausgangssignals durch die Grenzfrequenz des Tiefpasses in dem Ausgangskreis des Konverters nicht oder lediglich geringfügig beeinträchtigt wird. Damit ist eine gute oder zumindest für den beabsichtigten Zweck annehmbare akustische Qualität des Lautsprecherausgangssignals zu erreichen. Das Audiosignal kann damit den Lautsprecher auch für die akustische Ausgabe von Sprache, zumindest mit einer reduzierten Sprachqualität, nutzen.
Ein vorteilhaftes Betriebsgerät nach einer Ausführung weist in dem Konverterschaltkreis und dessen Ausgangskreis zumindest eine zuschaltbare weitere Spule und zumindest einen zuschaltbaren zweiten Kondensator auf.
Eine zweite zuschaltbare Spule und ein zweiter zuschaltbarer Kondensator ermöglichen bei erhöhtem schaltungstechnischem Aufwand, den Ausgangskreis der Konverterschaltung getrennt hinsichtlich Ausgabe des Audiosignals an den Lautsprecher und des Laststroms an das Leuchtmodul zu optimieren. Damit ist eine verbesserte Qualität der jeweiligen Ausgangssignale aufgrund getrennter Optimierung des Ausgangkreises, insbesondere dessen Tiefpasscharakteristik zu erzielen, insbesondere gegenüber einer einzigen Dimensionierung des Ausgangskreises nach den gleichzeitig zu berücksichtigenden Kriterien Ansteuerung des Leuchtmoduls und Ansteuerung des Lautsprechers.
Das Betriebsgerät in einer bevorzugten Ausführung legt den Steuerschaltkreis so aus, dass eine Laststromregelung des Konverterschaltkreises ausschaltbar ist.
Ist die Laststromregelung des Konverterschaltkreises ausschaltbar ausgelegt, so kann für die Ansteuerung des Lautsprechers durch den Konverterschaltkreis eine Audioinformation ohne störende Effekte aus der Laststromregelung auf das Audiosignal moduliert werden.
Ein vorteilhaftes Betriebsgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis eine Kapazität zur Unterdrückung eines Gleichanteils in dem Audiosignal aufweist.
Damit kann das Audiosignal ohne Gleichanteil, und damit direkt an einen einfachen Lautsprecher ohne lautsprechereigene Gleichanteilunterdrückung für das Audiosignal über einen Audioausgang des Betriebsgeräts ausgegeben werden.
Das Betriebsgerät einer vorteilhaften Ausführung weist eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine Kommunikationsschnittstelle für eine Kommunikation auf Grundlage eines Internetprotokolls auf.
Damit kann das Betriebsgerät Informationen, insbesondere auch akustisch auszugebende Information (Audioinformation) über eine Internet-of-things-kompatible (IoT-) Schnittstelle empfangen. Das Betriebsgerät kann damit externe Steuersignale, möglicherweise Audioinformationen umfassend oder deren Auswahl und/oder Ausgabe (Lautstärke, Ausgabezeit(n)) bestimmend, erhalten und mittels des erzeugten Audiosignals an den Lautsprecher zur akustischen Ausgabe übermitteln.
Eine Ausführung des Betriebsgeräts ist ausgelegt, über die Kommunikationsschnittstelle eine Audioinformation zu empfangen, und der Steuerschaltkreis ist eingerichtet, den ersten Schalter und den zweiten Schalter moduliert mit der empfangenen Audioinformation anzusteuern.
Das Betriebsgerät kann damit unterschiedliche Audioinformationen erhalten und entsprechend in dem erzeugten Audiosignal an den Lautsprecher zur akustischen Ausgabe übermitteln.
Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigen

1 wesentliche Elemente eines bekannten synchronen Abwärtswandlers, wie er in Betriebsgeräten für Beleuchtungszwecke eingesetzt wird,
2 wesentliche Elemente eines bekannten synchronen Abwärtswandlers für einen Betrieb als Audioverstärker der Verstärkerklasse D,
3 wesentliche Elemente eines synchronen Abwärtswandlers in einem erfindungsgemäßen Betriebsgerät,
4 wesentliche Elemente eines synchronen Abwärtswandlers in einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts,
5 Elemente einer Modellierung des synchronen Abwärtswandlers bei Ansteuerung eines Lautsprechers für eine Simulation,
6 simulierte interne Signalverläufe des synchronen Abwärtswandlers der Simulation nach 5,
7 simulierte interne Signalverläufe des synchronen Abwärtswandlers der Simulation nach 5 in einer gegenüber 6 vergrößerten Ausschnittsansicht,
8 einen Frequenzgang eines belasteten Ausgangsfilters eines synchronen Abwärtswandlers in dem erfindungsgemäßen Betriebsgerät.

In den Figuren bezeichnen gleiche Referenzeichen gleiche oder entsprechende Elemente.
1 zeigt wesentliche Elemente eines bekannten synchronen Abwärtswandlers 1, wie er als Konverterschaltkreis in einem Betriebsgerät zur Erzeugung eines Laststroms I_LED eingesetzt wird.
Der Laststrom I_LED wird über eine erste Schnittstelle 3 mit den Kontakten LED+ und LED- des Konverterschaltkreises 1 beziehungsweise des Betriebsgeräts für ein Leuchtmodul 2 bereitgestellt.
Das Betriebsgerät kann über eine Mehrzahl von Konverterschaltkreisen 1 für die Versorgung einer Mehrzahl von Leuchtmodulen 2 mit einer Versorgungsspannung U_LED und/oder einem Versorgungsstrom I_LED verfügen.
Das Betriebsgerät kann dementsprechend eine Mehrzahl an ersten Schnittstellen 3 mit Kontakten LED+ und LED- für den Anschluss jeweils eines oder mehrerer Leuchtmodule 2 aufweisen.
Der Laststrom I_LED beziehungsweise die erzeugte Lastspannung U_LED werden im dargestellten Fall für die Versorgung des Leuchtmoduls genutzt. Das Leuchtmodul 2 umfasst dabei eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) 6, gegebenenfalls in serieller und/oder paralleler Anordnung.
Der Konverterschaltkreis 1 wird eingangsseitig über eine Versorgungsspannung (Busspannung) U_BUS mit einem Versorgungstrom I_Bus versorgt. Die Busspannung U_BUS kann zum Beispiel eine Gleichspannung von 400 V_DC sein. Die Erzeugung und Bereitstellung der Busspannung U_BUS und der grundsätzliche Aufbau eines Betriebsgeräts für Leuchtmodule ist an sich bekannt.
Der in 1 dargestellte Konverterschaltkreis 1 weist die Struktur eines synchronen Abwärtswandlers (synchroner Buck-Konverter) auf. Die Funktionsweise des synchronen Abwärtswandlers, in seiner allgemeinen Form auch als Synchronwandler und gelegentlich als Gleichspannungstransformator bezeichnet, zur Erzeugung des Laststroms I_LED ist bekannt und wird daher nur zur Definition wesentlicher Begriffe kurz erläutert.
Der synchrone Abwärtswandler weist eine Speicherdrossel L_BUCK 6 und zwei stets wechselweise schließende Schalter, einen ersten Schalter HS 4 und einen zweiten Schalter LS 5 auf. Die Speicherdrossel L_BUCK 6 wird als Energiespeicher mittels der Schalter HS 4 und LS 5 zyklisch mit Energie geladen sowie entladen. Als Schalter HS 4 und LS 5 können typische Halbleiterschalter verwendet werden, die Ströme in beide Richtungen leiten können, z. B. Feldeffekttransistoren (FET). Wie bei jedem Gleichspannungswandler wird die Ausgangsspannung U_LED durch jeweilige Länge einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit der Schalter HS 4 und LS 5 bestimmt.
Der synchrone Abwärtswandler weist einen Steuerschaltkreis 8, insbesondere einen Mikrokontroller oder anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) auf, der die Schalter HS4 und LS 5 wechselweise betätigt. Wird der erste Schalter HS 4 leitend, so öffnet der zweite Schalter LS 5 und umgekehrt. Zu jedem Zeitpunkt ist, abgesehen von einer kurzen Totzeit, um Kurzschlüsse aufgrund einer Umschaltzeit realer Schalter sicher zu vermeiden, lediglich einer der Schalter HS 4 und LS 5 leitend.
Die Ausgangsgrößen Lastspannung U_LED und Laststrom I_LED können durch Steuerung der Ein- und Ausschaltzeiten der Schalters HS4 und LS 5 eingestellt werden. Diese Steuerung erfolgt üblicherweise in einem Regelkreis, um die Lastspannung U_LED und den Laststrom I_LED auf einem gewünschten Wert zu halten.
Die Spule L_BUCK und ein Kondensator C_AUS 7 in einem Ausgangskreis des Konverterschaltkreises 1 bilden einen Tiefpass zweiter Ordnung.
Oft ist zur Spannungsstabilisierung am Ausgang des synchronen Abwärtswandlers parallel zur Last noch ein Glättungskondensator geschaltet.
In 2 werden wesentliche Elemente eines synchronen Abwärtswandlers für einen Betrieb als Audioverstärker der Verstärkerklasse D (Klasse-D-Verstärker, auch schaltender Verstärker, Digitalverstärker) gezeigt.
Der Konverterschaltkreis 1' wird hier dazu genutzt, einen Laststrom I_SPK und/oder eine Lastspannung U_SPK über die Schnittstelle 3 für einen Lautsprecher 10 bereitzustellen.
Der Lautsprecher 10 weist einen Innenwiderstand R_SPK 11 (Lautsprecherimpedanz), zum Beispiel 8Ω, auf.
In einem Klasse-D-Verstärker wird ein Audiosignal mittels eines geeigneten Verfahrens, zum Beispiel durch Pulsweitenmodulation (PWM) oder Pulsfrequenzmodulation (Delta-Sigma-Modulation), in einer Folge von Pulsen bereitgestellt. Daher kann der synchrone Abwärtswandler im Schaltbetrieb mittels der Schalter HS 4 und LS 5 jeweils in leitendem oder isolierendem (sperrendem) Schalterzustand arbeiten.
Mit dem pulsweitenmodulierten Audiosignal werden sowohl eine Frequenzauflösung der Zeitachse, als auch eine Dynamikauflösung eines Audiopegels des Audiosignals dargestellt. Durch einen Tiefpass aus der Speicherdrossel L_BUCK 6' und der Ausgangskapazität C_AUS 7' des Konverterschaltkreises 1` wird ein Rekonstruktionsfilter bereitgestellt. Das Rekonstruktionsfilter erzeugt ein analoges Audiosignal mit einem entsprechenden kontinuierlicher Spannungsverlauf aus dem pulsweitenmodulierten Audiosignal.
Das Verfahren für eine Pulsfrequenzmodulation ist entsprechend auszuführen.
2 zeigt in einem Lastpfad einen Sperrkondensator C_DC 9, der einen vorhandenen Gleichanteil in dem Laststrom I_SPK an den Lautsprecher 10 blockiert. Dieser Sperrkondensator C_DC 9 kann in dem Lautsprecher 10 oder in dem Konverterschaltkreis 1' angeordnet sein. Der Gleichanteil tritt insbesondere auch auf, wenn die Schalter HS 4 und LS 5 jeweils mit einem Tastverhältnis von 0.5 (Duty Cycle 50 %) durch den Steuerschaltkreis 8' angesteuert werden. In diesem Fall zeigt der Gleichanteil (Offset) einemnWert U_BUS /2.
Der Betrieb des Konverterschaltkreises 1' als Klasse-D-Verstärker setzt voraus, dass der Steuerschaltkreis 8` die Schalter HS 4 und LS 5 entsprechend hochfrequent ansteuert. Weiter ist die Dimensionierung der Speicherdrossel L_BUCK 6' und des Ausgangskondensators C_AUS 7' entsprechend zu wählen, um eine Dämpfung des Audiosignals in einem akustisch wahrnehmbaren Bereich durch den Tiefpass mit der Speicherdrossel L_BUCK 6' und dem Ausgangskondensator C_AUS 7' zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
3 zeigt wesentliche Elemente eines Konverterschaltkreises 12 eines erfindungsgemäßen Betriebsgeräts. Der Konverterschaltkreis 12 ist als synchroner Abwärtswandler ausgeführt und versorgt ein Leuchtmodul 13 mit einer geeigneten Lastspannung und/oder Laststrom.
Das Leuchtmodul 13 umfasst eine oder mehrere LEDs 6 als Leuchtmittel. Weiter umfasst das Leuchtmodul 13 zumindest einen Lautsprecher, zeichnerisch in 3 vereinfacht durch den Innenwiderstand R_SPK 11 des Lautsprechers 10 dargestellt.
Weiter ist in Serie zu dem Lautsprecher 10 der Blockkondensator C_DC 9 angeordnet.
Das Leuchtmodul 13 verfügt über eine Schnittstelle mit Kontakten LED-+ und LED-, die mit den entsprechenden Kontakten LED+ und LED- der ersten Schnittstelle 3 des Betriebsgeräts verbindbar sind. Die Kontakte LED+ und LEDermöglichen es, einen Laststrom I_LED durch das Betriebsgerät, insbesondere dessen Konverterschaltkreis 12, über die LED 6 zu leiten. Der Laststrom I_LED fließt über den Kontakt LED+ und die LED 6 zu dem Kontakt LED-.
Weiter verfügt das Leuchtmodul 13 über eine weitere Schnittstelle mit einem Kontakt SPK-. Der Kontakt SPK- ist mit einem Kontakt SPK- einer zweiten Schnittstelle 18 des Betriebsgeräts verbindbar. Über die Kontakte LED+ und SPKkann einen Laststrom I_SPK durch das Betriebsgerät, insbesondere dessen Konverterschaltkreis 12, an den Lautsprecher geleitet werden. Der Laststrom I_SPK fließt über den Kontakt LED+, den Blockkondensator C_DC 9 und den Lautsprecher 10 zu dem Kontakt SPK-.
Der Konverterschaltkreis 12 nach 3 verfügt über einen Steuerschaltkreis 16, der den ersten Schalter HS 4 und den zweiten Schalter LS 5 des synchronen Abwärtswandlers ansteuert.
Der erfindungsgemäße Konverterschaltkreis 12 weist zusätzlich einen dritten Schalter 17 auf. Der dritte Schalter 17 ist als Wechselschalter ausgebildet, der entweder einen Kontakt LED- der ersten Schnittstelle 3 oder einen Kontakt SPK- einer zweiten Schnittstelle 18 des Konverterschaltkreises 12 auf Masse legt.
Der dritte Schalter 17 schaltet entsprechend einem Schalteransteuerungssignal des Steuerschaltkreises 16.
Der Steuerschaltkreis 16 schaltet den Kontakt LED- an Masse, wenn das Betriebsgerät die LED 6 für die Abgabe von Licht antreibt. Der Steuerschaltkreis 16 schaltet alternativ dazu den Kontakt SPK- an Masse, wenn das Betriebsgerät den Lautsprecher für die akustische Ausgabe eines Audiosignals ansteuert.
Der dritte Schalter 17 kann mittels eines Halbleiterrelais realisiert werden. Alternativ kann der Schalter 17 auch mit zwei Feldeffekttransistoren, insbesondere zwei NMOS Transistoren verwirklicht werden.
Viele Betriebsgeräte für den Betrieb von Leuchtmodulen 2 mit LED als Leuchtmitteln verfügen über einen Antiglimmschalter, zum Beispiel in Form eines Feldeffekttransistors (FET) in einem Ausgangskreis. Der Antiglimmschalter verhindert ein (Nach-) Leuchten der LED 6 aufgrund eines Laststroms I_LED getrieben durch magnetische Energie, gespeichert in der Speicherdrossel L_BUCK 14, oder elektrischer Energie des Ausgangskondensators C_AUS 15 bei Ausschalten des Betriebsgeräts zum Ausschalten des Leuchtmoduls 13.
Ebenso unterbindet der der Antiglimmschalter ein Leuchten der LED 6 in einem Standby-Modus des Betriebsgeräts aufgrund einer parasitären Kapazität des Leuchtmoduls 13 und einer anliegenden Netzwechselspannung mit der Netzfrequenz.
Oftmals, und entgegen der Darstellung in 3 sind sowohl in einem LED+ Pfad als auch in einem LED- Pfad Antiglimmschalter angeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann insbesondere der Antiglimmschalter im LED-Pfad genutzt werden.
Damit ist der dritte Schalter 17 (Wechselschalter) unter Hinzufügen lediglich eines weiteren FET im Lautsprecherpfad des Stromkreises zu dem vorhandenen FET als Antiglimmschalter im Lichtmodulpfad einfach zu realisieren.
Der Wechselschalter 17 wird in dieser Implementierung durch einen sperrenden Antiglimmschalter und leitenden FET im Lautsprecherpfad für Betrieb des Lautsprechers verwirklicht. Für alternativen Betrieb des Lichtmoduls 13 leitet der als Antiglimmschalter eingesetzte FET im Lichtmodulpfad und der FET im Lautsprecherpfad sperrt.
4 zeigt wesentliche Elemente eines Konverterschaltkreises 12` einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts. Der Konverterschaltkreis 12' ist als synchroner Abwärtswandler ausgeführt und versorgt alternativ jeweils ein Leuchtmodul 2 mit dem geeigneten Lastspannung U_LED und/oder Laststrom I_LED, oder einen Lautsprecher mit der geeigneten Lastspannung U_SPK und/oder dem Laststrom I_SPK.
Im Gegensatz zu dem mit Bezug auf 3 diskutierten Ausführungsbeispiel ist es in dem Ausführungsbeispiel nach 4 einfach möglich, das Leuchtmodul 2 und den Lautsprecher 10 als getrennte Module auszulegen.
Das Leuchtmodul 2 umfasst eine oder mehrere LEDs 6 als Leuchtmittel.
Weiter ist in der Ausführung des Betriebsgeräts und des Konverterschaltkreises 12` nach 4 der Blockkondensator 9 in Serie zu dem Lautsprecher 10, jedoch innerhalb des Betriebsgeräts angeordnet und kein Bestandteil des Lautsprechermoduls 10.
Das Betriebsgerät verfügt über eine erste Schnittstelle 3 mit Kontakten LED-+ und LED-, die mit den entsprechenden Kontakten LED+ und LED- der entsprechenden Schnittstelle des Leuchtmoduls 2 verbindbar sind. Die Kontakte LED+ und LED- ermöglichen es, einen Laststrom I_LED durch das Betriebsgerät, insbesondere dessen Konverterschaltkreis 12', an die LED 6 zu leiten. Der Laststrom I_LED fließt über den Kontakt LED+, die LED 6 zu dem Kontakt LED-.
Weiter verfügt das Betriebsgerät über eine zweite Schnittstelle 19 mit dem Kontakt SPK- und einem weiteren Kontakt SPK+. Der Kontakt SPk- ist mit einem Kontakt SPKeiner Schnittstelle des Lautsprechers 10 verbindbar. Über den Kontakt SPK+ und SPK- kann einen Laststrom I_SPK durch das Betriebsgerät, insbesondere dessen Konverterschaltkreis 12', an den Lautsprecher 10 geleitet werden. Der Laststrom I_SPK fließt über den Kontakt SPK+, den Lautsprecher zu dem Kontakt SPK-.
Der Konverterschaltkreis 12` nach 4 verfügt über einen Steuerschaltkreis 21, der den ersten Schalter HS 4 und den zweiten Schalter LS 5 des synchronen Abwärtswandlers ansteuert. Ebenso steuert der Steuerschaltkreises 21 mittels des Schaltsteuersignals den dritten Schalter 17 an. Der dritte Schalter 17 ist als Wechselschalter ausgebildet, der entweder einen Kontakt LED- der ersten Schnittstelle 3 oder einen Kontakt SPKder zweiten Schnittstelle 19 des Konverterschaltkreises 12` auf Masse legt.
Der Steuerschaltkreis 21 schaltet den Kontakt LED- an Masse, wenn das Betriebsgerät die LED 6 für die Abgabe von Licht antreibt. Der Steuerschaltkreis 21 schaltet alternativ dazu den Kontakt SPK- an Masse, wenn das Betriebsgerät den Lautsprecher 10 für die akustische Ausgabe eines Audiosignals ansteuert.
Der Steuerschaltkreis 21 verfügt weiter über eine Kommunikationsschnittstelle 20. Der Steuerschaltkreis 21 kann über die Kommunikationsschnittstelle 20 Steuersignale und Datensignale empfangen.
Die empfangenen Steuersignale können dazu ausgelegt sein, einen Lautsprecherbetrieb und/oder einen Lampenbetrieb des Betriebsgeräts zu steuern. Die Steuersignale können insbesondere auch ein Umschalten des Konverterschaltkreises 12` zwischen einem Betrieb des Leuchtmoduls 2 und einem Betrieb des Lautsprechers 10 zu bewirken.
Die empfangenen Datensignale können insbesondere dazu ausgelegt sein, eine Information, die über den Lautsprecher 10 auszugeben ist, dem Steuerschaltkreis 21 zuzuführen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Datensignal Informationen enthalten, die die Auswahl einer akustischen Information oder eines Audiosignals aus mehreren gespeicherten akustischen Informationen oder Audiosignale für die Ausgabe über den Lautsprecher 10 ermöglichen.
Der Steuerschaltkreis 21 kann über in 4 nicht dargestellte Speichermittel verfügen oder über die Kommunikationsschnittstelle 20 auf externe Speichermittel zugreifen, die zum Beispiel mehreren gespeicherten akustischen Informationen oder Audiosignale für die Ausgabe über den Lautsprecher speichern.
Die Kommunikationsschnittstelle 20 kann zum Beispiel für eine Kommunikation nach einem Internetprotokoll, zum Beispiel IPv4 oder IPv6 ausgelegt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Kommunikationsschnittstelle 20 zur Kommunikation nach einem oder mehreren proprietären Kommunikationsprotokollen ausgelegt sein.
Der Konverterschaltkreis 12' weist zusätzlich Mittel für die Messung der Lastspannungen und der Lastströme auf.
Insbesondere können die Lastspannung U_LED und die Lastspannung U_SPK mittels eines Spannungsteilers mit den Widerständen R₁ 22 und R₂ 23 an einem Messpunkt(Messpin) als Messspannung U_{ULED_MESS} erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich können der Laststrom I_LED und der Laststrom I_SPK mittels eines Messwiderstands (Shunt) R_S 24 an einem weiteren Messpunkt (Messpin) als Messspannung U_{ILED_MESS} erfasst werden.
Die Messspannungen U_{ULED_MESS} und U_{ILED_MESS} können Eingängen des Steuerschaltkreises 21 für eine Steuerung oder Regelung zugeführt werden.
In 5 werden Elemente einer Modellierung des synchronen Abwärtswandlers bei Ansteuerung eines Lautsprechers für eine Simulation gezeigt.
Der synchrone Abwärtswandler in 5 entspricht im Wesentlichen dem Konverterschaltkreis 12 nach 3 bei Betrieb als Audioverstärker der Klasse D.
Für die nachfolgend wiedergegebenen simulierten Signalverläufe wird die Speicherdrossel L_BUCK zu 600 µH und die Ausgangskapazität C_AUS zu 940nF angenommen und sind damit im Bereich typischer Werte eines für den Betrieb von Leuchtmodulen 10 eingesetzten synchronen Abwärtswandlers, der Lasten mit einer Lastspannung U_LED 60 bis 300 V ausgehend von einer Busspannung von 405 V betreibt.
Der in dem Lautsprecherpfad befindliche Blockkondensator C_DC wird zu 47 µF angenommen. Es ist für die Simulation unerheblich, ob C_DC gemäß 3 in dem Lautsprechermodul 10 oder gemäß 4 in der Konverterschaltkreis 12` angeordnet ist.
Die Impedanz des Lautsprechers 10 ist zu 8 Ω angenommen.
Die Spannungsquelle B1 erzeugt für die Simulation eine Spannung U_UMP am Knotenpunkt MP (Mittelpunkt) zwischen dem ersten Schalter HS 4 und dem zweiten Schalter LS 5 in 3. Die Spannung U_UMP ist eine pulsweitenmodulierte Spannung mit Spannungspegeln 0V (Gerätemasse) und 400V (Busspannung U_BUS).
Im Folgenden wird die Erzeugung der Spannung UUMP für die Simulation in 5 dargestellt.
Für die Simulation wird als ein Beispiel ein akustisches Signal in Form eines Signaltons mit einer Frequenz von 1 kHz ausgegeben. Dieses akustische Signal wird durch eine Spannungsquelle V4 in Form einer Audiospannung U_AUDIO mit einem sinusförmigen Verlauf und einer Frequenz von 1kHz erzeugt.
Eine Spannungsquelle V1 erzeugt die Busspannung U_BUS 400 V als Gleichspannung.
Eine Spannungsquelle V5 erzeugt eine Dreiecksspannung U_DREIECK mit einer Frequenz von 250kHz. Die Dreiecksspannung U_DREIECK wird einem nichtinvertierenden Eingang eines Komparators U2 zugeführt.
An einen invertierenden Eingang des Komparators U2 wird die Audiospannung U_AUDIO gelegt.
In dem Komparator U2 wird die Audiospannung U_AUDIO mit der Dreiecksspannung U_DREIECK vergleichen und damit ein pulsweitenmoduliertes Signal U_UMP ausgegeben. Das pulsweitenmodulierte Signal U_UMP wird von dem Komparator U2 für die Simulation unmittelbar mit Spannungspegeln 0V (Gerätemasse, GND) und 400V (U_BUS) ausgegeben, das damit direkt als Mittelpunktspannung U_UMP der Spannungsquelle B1 zu verwenden ist.
Die mit Bezug zu 5 dargestellte Signalerzeugung für die Simulation entspricht einer Erzeugung eines entsprechenden Logiksignals durch die Steuerschaltkreise 16, 21 zur Ansteuerung des ersten und zweiten Schalters HS 4 und LS 5. Das Logiksignal sowie das invertierte Logiksignal erzeugen über die gegenläufige Ansteuerung der Schalter HS 4 und LS 5 die Mittelpunktspannung U_UMP. Die auszugebende Audioinformation, insbesondere ein Pegel und eine Frequenz des durch den Lausprecher 10 auszugebenden akustischen Signals ist somit in einer Änderung der Pulsweite der Mittelpunktspannung U_UMP enthalten.
Die mit Bezug zu 5 diskutierte Simulation des synchronisierten Abwärtswandlers mit dem Lautsprecher 10 ergibt eine sinusförmige Spannung U_SPK mit einer Signalfrequenz von 1 kHz über den Lautsprecher 10.
6 zeigt simulierte interne Signalverläufe über einer auf der Abszisse aufgetragenen Zeit t des synchronen Abwärtswandlers aus der Simulation nach 5. Dabei wird aufgrund der Darstellbarkeit lediglich ein Zeitausschnitt aus einer Periode des akustischen Signals U_AUDIO mit der Frequenz 1kHz dargestellt.
In Richtung der Ordinate der 6 sind für die obere mittlere und untere Teilfigur jeweils Spannungswerte aufgetragen.
In der oberen Teilfigur der 6 ist das akustische Signal U_AUDIO 25 und das Dreieckssignal U_DREIECK 26 in überlagerter Form dargestellt.
Aus dem akustische Signal U_AUDIO 25 und dem Dreieckssignal U_DREIECK 26 wird am Ausgang des Komparators U2 die Mittelpunktspannung U_UMP 27 mit dem in der mittleren Teilfigur der 6 gezeigten Verlauf erhalten. Die mittlere Teilfigur weist ebenso wie die untere Teilfigur der 6 eine mit der oberen Teilfigur gemeinsame Zeitachse auf.
Der hochfrequente Verlauf des Dreieckssignals U_DREIECK 26 wird mit dem akustischen Signal U_AUDIO 25 verglichen. Der Ausgang des Komparators U2 weist einen positiven logischen Pegel, hier zum Beispiel 400V, auf, wenn die Dreiecksspannung U_DREIECK 26 größer als das akustische Signal U_AUDIO 25 ist. Andernfalls ist der Pegel des Ausgangs des Komparators U2 und damit die Mittelpunktspannung U_UMP 27 auf einem negativen logischen Pegel, hier zum Beispiel 0V. Der Verlauf der Mittelpunktspannung U_UMP 27 in der mittleren Teilfigur der 6 zeigt deutlich, dass die Pulsweite und das Tastverhältnis der Mittelpunktspannung U_UMP 27 in Abhängigkeit von einem Pegel des akustischen Signals U_AUDIO 25 ändert.
Die untere Teilfigur gibt zugeordnet zu der oberen und der mittleren Teilfigur der 6 den zeitlichen Verlauf der Spannung U_SPK 28 über den Lautsprecher 10 wieder.
7 zeigt simulierte interne Signalverläufe des synchronen Abwärtswandlers der Simulation nach 5 in einer gegenüber 6 vergrößerten Ausschnittsansicht. Die Beschreibung der oberen, mittleren und unteren Teilfigur der 6 gilt in entsprechender Weise auch für die Beschreibung der oberen, mittleren und unteren Teilfigur der 7, da 7 lediglich eine veränderte Skalierung der horizontalen Zeitachse aufweist. Die Skalierung der auf der Ordinate aufgetragenen Spannungswerte ist in 7 entsprechend zu 6.
Eine obere Grenze des hörbaren Frequenzbereichs wird im Folgenden für etwa 20kHz angenommen.
In der Simulation wird eine Dreiecksspannung U_DREIECK 26 mit einer Frequenz von 250 kHz verwendet. Damit sind etwa 12.5 Stützstellen je Periode des akustischen Signals U_AUDIO 25 mit der höchsten Frequenz in der Mittelpunktspannung U_UMP vorhanden. Aus diesen 12.5 Stützstellen ist mittels des aus der Speicherdrossel L_BUCK 14 und der Ausgangskapazität C_AUS 15 gebildeten Tiefpasses aus der pulsweitenmodulierten Mittelpunktspannung U_UMP 27 das verstärkte Audiosignal zu rekonstruieren.
Für eine Sprachausgabe mit geringerer Qualität oder die Ausgabe einfacher akustischer Töne und/oder Tonfolgen ist eine Bandbreite des verstärkten Audiosignals von 3kHz ausreichend. Damit kann die Frequenz der pulsweitenmodulierten Mittelpunktspannung U_UMP auch niedriger sein. Damit ist auch eine geringere Frequenz der Dreieckspannung U_DREIECK 26, zum Beispiel bei 100kHz ausreichend, um genug Stützstellen für die Rekonstruktion des verstärkten Audiosignals zu erhalten.
Für einen Anwendungsfall, der eine qualitativ hochwertige Sprachausgabe über den Lautsprecher 10 erfordert, ist das Tiefpassfilter aus der Speicherdrossel L_BUCK 14 und der Ausgangskapazität C_AUS 15 so zu dimensionieren, dass Audiofrequenzen bis zu etwa 20 kHz das Tiefpassfilter nahezu ohne Dämpfung und mit möglichst linearem Frequenzgang passieren. Höherfrequente Anteile eines Frequenzspektrums der Mittelpunkspannung U_UMP 27, insbesondere die darin enthaltene Frequenz aus der Pulsweitenmodulation sind möglichst zu unterdrücken. Damit sind entsprechende Anforderungen an die Dimensionierung der Speicherdrossel L_BUCK 14 und der Ausgangskapazität C_AUS 15 für die Betriebsart Lautsprecherausgabe des synchronen Abwärtswandlers abzuleiten.
Für einen Anwendungsfall, der eine Sprachausgabe einfacher Qualität oder eine akustische Signalausgabe über einfache Alarmtöne über den Lautsprecher 10 erfordert, ist das Tiefpassfilter aus der Speicherdrossel L_BUCK 14 und die Ausgangskapazität C_AUS 15 so zu dimensionieren, dass zum Beispiel Audiofrequenzen bis zu etwa 6.7kHz das Tiefpassfilter nahezu ohne Dämpfung und mit möglichst linearem Frequenzgang passieren. Höherfrequente Anteile eines Frequenzspektrums der Mittelpunkspannung U_UMP 27, insbesondere die enthaltene Frequenz aus der Pulsweitenmodulation sind zu unterdrücken. Damit sind entsprechende Anforderungen an die Dimensionierung der Speicherdrossel L_BUCK 14 mit einem für Abwärtswandler typischen Wert von 600µH und der ebenso typischen Ausgangskapazität C_AUS 15 von etwa 1 µF für die Betriebsart Lautsprecherausgabe des synchronen Abwärtswandlers abzuleiten.
Spezifische Werte der Speicherdrossel L_BUCK 14 und der Ausgangskapazität C_AUS 15 für die Betriebsart Lautsprecherbetrieb gegenüber den Werten in der Betriebsart Leuchtmodulansteuerung können gegebenenfalls mittels Zuschalten zusätzlicher Induktivitäten und Kapazitäten zu der Speicherdrossel L_BUCK 14 und der Ausgangskapazität C_AUS 15 erreicht werden. Damit ist ein erhöhter schaltungstechnischer Aufwand für zusätzliche Schalter verbunden, wobei die Ansteuerung der zusätzlichen Schalter durch den Steuerschaltkreis 16, 21 in einfacher Weise zu realisieren ist.
8 gibt einen simulierten Frequenzgang mit einem Amplitudengang 29 und einem Phasengang 30 eines belasteten Ausgangsfilters eines synchronen Abwärtswandlers in dem erfindungsgemäßen Betriebsgerät.
Das Ausgangsfilter ist mit dem Blockkondensator C_DC 9 und die Impedanz R_SPK des Lautsprechers 10 belastet. Der Blockkondensator C_DC und die Impedanz R_SPK zeigen zusammen eine Hochpasscharakteristik. Diese Hochpasscharakteristik in dem Amplitudengang 29 des Filters umfassend den Blockkondensator C_DC 9 und die Impedanz R_SPK 11 in 8 bewirkt, dass auch besonders tiefe Frequenzanteile in dem Audiosignal stark gedämpft werden.
Die Anteile hoher Frequenzen werden aufgrund einer Tiefpasscharakteristik eines Filters umfassend Speicherdrossel L_BUCK und Ausgangskapazität C_AUS gedämpft.
Die 3dB-Grenzfrequenz des Tiefpasses liegt bei 2.7 kHz mit einer Speicherdrossel L_BUCK 14 von 600µH und der Ausgangskapazität C_AUS 15 von 940nF aus 2 × 470 nF.
Die akustische Ausgabe über den Lautsprecher 9 ist in dem gezeigten und simulierten Fall für akustische Frequenzen von 360Hz bis 2.7 kHz mit einer Dämpfung von weniger als 3dB möglich. In diesem genannten Bereich ist mittels des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts mit der entsprechend dimensionierten Konverterschaltung 12, 12` eine akustische Ausgabe möglich. Damit sind Alarmausgaben und einfache Sprachausgaben mittels des Betriebsgeräts für den Betrieb von Leuchtmodulen 2 zu verwirklichen.
Es ist anzumerken, dass insbesondere die Diskussion der Simulation der Ansteuerung des Lautsprechers 10 die für den Betrieb des synchronen Abwärtswandlers notwendige Pulsweitenmodulation mittels eines analogen Komparators U2 aus einem analogen Audiosignal, gezeigt ist die analoge Audiospannung U_AUDIO 25, erzeugt.
Eine vorteilhafte Implementierung der Konverterschaltung kann das Audiosignal aus einer digitalen Audioinformation erzeugen. Die Audioinformation kann einen Alarmton, eine Kombination von Alarmtönen, eine zeitliche Sequenz von Alarmtönen oder eine Kombination davon umfassen.
Ein Alarmton kann einen Ton einer Frequenz oder mehrerer Frequenzen umfassen.
Die Audioinformation kann eine Sprachsequenz darstellen.
Diese digitale Audioinformation kann über die Kommunikationsschnittstelle 20 an den Steuerschaltkreis 16, 21 übermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Steuerschaltkreis 16, 21 die Audioinformation aus einem Speicher auslesen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Audioinformation fest in dem Steuerschaltkreis 16, 21 codiert vorhanden sein.
Der Steuerschaltkreis 16, 21 kann eine der pulsweitenmodulierten Mittelpunktspannung U_UMP 27 der Simulation entsprechende Spannung auf Basis der die digitale Audioinformation erzeugen. Insbesondere kann der Steuerschaltkreis 16, 21 ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal und das entsprechende invertierte pulsweitenmodulierte Ansteuersignal zur Ansteuerung des ersten Schalters HS 4 und des zweiten Schalters LS 5 ausgeben.
Die vorstehend geschilderten Ausführungen des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts verringern den Aufwand und damit die Kosten paralleler Installation eines Beleuchtungssystems und eines Lautsprechersystems im Rahmen der Gebäudetechnik erheblich und sind damit in vorteilhafter Weise gewerblich anwendbar.

Claims

Betriebsgerät für zumindest ein Leuchtmodul (2), wobei das Betriebsgerät zumindest einen Konverterschaltkreis (12,12') umfasst, der dafür ausgelegt ist, einen Laststrom für das zumindest eine Leuchtmodul (2) zu erzeugen und über eine erste Schnittstelle (3) auszugeben, wobei das Betriebsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dass der zumindest eine Konverterschaltkreis (12, 12') weiter ausgelegt ist, ein Audiosignal für einen Lautsprecher (10) zu erzeugen, und das Betriebsgerät eine zweite Schnittstelle (18,19) aufweist, die dafür ausgelegt ist, das Audiosignal auszugeben.
Betriebsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis (12, 12') ein synchroner Abwärtswandler ist.
Betriebsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis (12, 12') einen ersten Schalter (4) und eine zweiten Schalter (5) umfasst, und ein Steuerschaltkreis (16, 21) ausgelegt ist, den ersten Schalter (4) und den zweiten Schalter (5) auf Basis eines modulierten Signals anzusteuern.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät einen dritten Schalter (17) aufweist, wobei der dritte Schalter (17) ausgelegt ist, alternativ den Laststrom an das Leuchtmodul (2) oder das Audiosignal an den Lautsprecher (10) zu schalten.
Betriebsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schalter (17) einen Antiglimmschalter umfasst.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis (12, 12`) Überwachungsmittel (22, 23, 24) zur Erzeugung eines Überwachungssignals für die Überwachung des Laststroms und/oder einer Lastspannung aufweist, und der Steuerschaltkreis (16, 21) eingerichtet ist, eine Spannung und/oder einen Strom des Audiosignals auf Basis des Überwachungssignals zu verändern.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis (12, 12') zumindest eine Spule (14) und zumindest einen Kondensator (15) in einem Ausgangskreis aufweist, und die zumindest eine Spule (14) und der zumindest eine Kondensator (15) ausgelegt sind, ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz, die oberhalb eines akustischen wahrnehmbaren Frequenzbereichs liegt oder nahe einer oberen Grenze des akustisch wahrnehmbaren Frequenzbereichs liegt, darzustellen.
Betriebsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis (12, 12') zumindest eine zuschaltbare weitere Spule und/oder zumindest einen zuschaltbaren weiteren Kondensator in dem Ausgangskreis aufweist.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschaltkreis (16, 21) ausgelegt ist, eine Laststromregelung des Konverterschaltkreises (12, 12') auszuschalten.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterschaltkreis (12, 12') eine Kapazität (9) zur Unterdrückung eines Gleichanteils in dem Audiosignal aufweist.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät eine Kommunikationsschnittstelle (20), insbesondere eine Kommunikationsschnittstelle (20) nach einem Internetprotokoll aufweist.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät ausgelegt ist, über eine bzw. die Kommunikationsschnittstelle (20) eine Audioinformation zu empfangen, und der Steuerschaltkreis (16, 21) eingerichtet ist, den ersten Schalter (4) und den zweiten Schalter (5) moduliert mit der empfangenen Audioinformation anzusteuern.