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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft einen elektronischen Treiber für ein LED-Beleuchtungsmodul und eine LED-Lampe.
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Technischer Hintergrund
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Seit Jahren sind Fluoreszenzlampen allgemein bekannte und weitverbreitete Beleuchtungsmodule als effiziente Alternativen zu Glühlampen. Jedoch sind mit dem Aufkommen von LED-Lampen sogar noch effizientere und langlebigere Beleuchtungsmittel verfügbar. Daher besteht ein Bedarf, bestehende Fluoreszenzlampen durch LED-Lampen zu ersetzen.
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Aktuell erhältliche Fluoreszenzlampen werden normalerweise mit einem elektrischen Vorschaltgerät (auch elektronisches Vorschaltgerät genannt, EVG) zum Regeln und Begrenzen des Stroms, der der Fluoreszenzlampe zugeführt wird, und zur Bereitstellung einer Zündspannung während eines Startprozesses der Fluoreszenzlampe betrieben. Das elektrische Vorschaltgerät ist Teil der Leuchte für die Fluoreszenzlampe.
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Das Austauschen vorhandener elektrischer Vorschaltgeräte in vorhandenen Leuchten wäre arbeitsintensiv und somit mit erheblichen Kosten verbunden. Deswegen ist der Betrieb von LED-Lampen mit bereits installierten elektrischen Vorschaltgeräten zu bevorzugen. Um eine LED-Lampe zu schaffen, die mit dem elektrischen Vorschaltgerät kompatibel ist, umfassen aktuell erhältliche LED-Lampen elektronische Treiber zum Anpassen der Spannung und/oder des Stroms, die von dem Vorschaltgerät bereitgestellt werden, an die Erfordernisse des Beleuchtungsmoduls der LED-Lampe, die die Leuchtdioden umfasst. Sonst könnten elektronische und/oder optoelektronische Bauteile der LED-Lampe durch das Vorschaltgerät aufgrund hoher Spannungen, die während des Startprozesses erzeugt werden, beschädigt oder zerstört werden. Da weiterhin der Energieverbrauch einer LED-Lampe niedriger ist als der einer Fluoreszenzlampe, würde das elektrische Vorschaltgerät ohne den elektronischen Treiber in einem instabilen Zustand arbeiten.
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Die aktuell verfügbaren elektronischen Treiber weisen jedoch einige Nachteile auf. Zum Beispiel kann während der Vorheizphase ein Flackern der LED-Lampe aufgrund eines instabilen Eingangsstroms auftreten, der durch das elektrische Vorschaltgerät geliefert wird. Weiterhin kann nach der Zündung ein Flackern der LED-Lampe auftreten, insbesondere dann, wenn die LED-Lampe mit einem Dimmer gedimmt wird. Im Allgemeinen kann das Flackern auf eine Kombination einer niedrigen Ausgangsleistung und des Rippelstroms des elektrischen Vorschaltgeräts zurückzuführen sein.
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Eine Lösung für diese Probleme wäre eine Erhöhung des Energieverbrauchs der LED-Lampe. Dadurch würde die Betriebsspannung der LED-Lampe größer als die von dem elektrischen Vorschaltgerät während der Vorheizphase gelieferte Eingangsspannung. Dies würde jedoch eine Erhöhung der Anzahl der Leuchtdioden in der LED-Lampe erfordern und wäre somit teuer. Eine weitere Lösung wäre die Erkennung der hohen Zündspannung und die Verbindung des Beleuchtungsmoduls der LED-Lampe mit dem elektrischen Vorschaltgerät erst nach Beendigung der Zündung. Diese Vorgehensweise könnte jedoch zu einem Überstrom im Beleuchtungsmodul nach der Zündung führen. Zur Reduktion des Flackerns könnte dem elektronischen Treiber eine lineare Schaltung zum Filtern des Rippelstroms, der von dem elektrischen Vorschaltgerät erzeugt wird, hinzugefügt werden. Dies würde aber zu einem hohen Energieverbrauch der LED-Lampe aufgrund von Verlusten in der linearen Schaltung führen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Angesichts der oben beschriebenen Nachteile der aktuell verfügbaren Systeme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten elektronischen Treiber für ein LED-Beleuchtungsmodul zu schaffen. Ein weitere Aufgabe ist die Schaffung einer verbesserten LED-Lampe.
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Diese Aufgaben sind durch einen elektronischen Treiber und eine LED-Lampe nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche, die Beschreibung und die Zeichnung gegeben.
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Dementsprechend ist ein elektronischer Treiber zur Umwandlung einer Eingangsspannung, die von einem elektrischen Vorschaltgerät bereitgestellt wird, in eine Betriebsspannung für ein LED-Beleuchtungsmodul geschaffen. Der elektronische Treiber umfasst einen Eingang zum Verbinden des elektrischen Vorschaltgeräts mit dem elektronischen Treiber, einen Ausgang zum Verbinden des LED-Beleuchtungsmoduls mit dem elektronischen Treiber und eine Umgehungsschaltung, wobei die Umgehungsschaltung eingerichtet ist, in Parallelschaltung mit dem Ausgang verbunden zu sein, wenn an dem Eingang eine niedrige Eingangsspannung bereitgestellt wird, und von dem Ausgang abgetrennt zu sein, wenn an dem Eingang eine hohe Eingangsspannung bereitgestellt wird.
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Vorzugsweise stellt die Umgehungsschaltung eine elektrische Umgehung für den Ausgang dar, wenn am Eingang des elektronischen Treibers eine niedrige Eingangsspannung bereitgestellt wird. Die Umgehungsschaltung weist vorzugsweise eine niedrige Impedanz auf, insbesondere niedriger als eine Impedanz eines LED-Beleuchtungsmoduls, das eingerichtet ist, mit dem elektronischen Treiber verbunden zu sein, und/oder eine Impedanz, die dem LED-Beleuchtungsmodul äquivalent ist. Aufgrund der Umgehungsschaltung kann das LED-Beleuchtungsmodul im Fall einer niedrigen Eingangsspannung im Wesentlichen von dem elektronischen Treiber abgetrennt werden, wodurch das Flackern des LED-Beleuchtungsmoduls bei einer niedrigen Eingangsspannung reduziert wird.
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Das elektrische Vorschaltgerät kann eine Wechselstrom-Eingangsspannung bereitstellen, die durch den elektronischen Treiber in eine Gleichstromspannung umgewandelt werden kann. Im Allgemeinen sind elektrische Vorschaltgeräte strombegrenzend ausgeführt und die Spannung an dem Ausgang hängt von der mit dem Ausgang verbundenen Last ab. Eine niedrige Last kann beispielsweise mit dem elektrischen Vorschaltgerät verbunden sein, wenn die LED-Lampe gedimmt ist und/oder wenn das elektrische Vorschaltgerät im Vorheizmodus ist. Eine hohe Last kann beispielsweise einem normalen Betriebsmodus der LED-Lampe entsprechen. Indem eine Umgehungsschaltung vorgesehen ist, kann der Ausgang umgangen, das heißt überbrückt werden. Wenn der Ausgang umgangen wird, ist die Impedanz der Umgehungsschaltung mit den Eingängen gekoppelt.
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Nachfolgend schließen die Begriffe „Bereitstellen“, „Anlegen“, „Koppeln“ (und so weiter) einer Spannung und/oder eines Stroms an einer elektronischen Komponente des elektronischen Treibers nicht aus, dass andere elektronische Komponenten zwischen der Spannungsquelle und/oder der Stromquelle und der elektronischen Komponente angeordnet sind.
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Weiterhin kann in der gesamten Anmeldung ein unbestimmter Artikel wie „ein“, „eine“ usw. als Singular oder Plural verstanden werden, insbesondere mit der Bedeutung „mindestens ein“, „ein oder mehrere“ usw., sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist, beispielsweise durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers entspricht die niedrige Eingangsspannung einer Spannung während einer Vorheizphase und/oder während einer niedrigen Dimmstufe des elektrischen Vorschaltgeräts. Die hohe Eingangsspannung kann der normalen Betriebsspannung des LED-Beleuchtungsmoduls entsprechen.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers umfasst die Umgehungsschaltung eine Blindlast, sodass die Blindlast in Parallelschaltung mit dem Ausgang verbunden ist, wenn an dem Eingang eine niedrige Eingangsspannung bereitgestellt wird, und von dem Ausgang abgetrennt ist, wenn an dem Eingang eine hohe Eingangsspannung bereitgestellt wird. Die Blindlast kann eine RC-Schaltung umfassen oder daraus bestehen, insbesondere eine solche mit einem Kondensator und einem Widerstand, die parallel geschaltet sind. Vorzugsweise weist die Blindlast eine niedrige Impedanz und/oder einer zur Impedanz des LED-Beleuchtungsmoduls äquivalente Impedanz auf.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform umfasst der elektronische Treiber eine Spannungserkennungsschaltung und die Umgehungsschaltung umfasst einen Schalter. Die Spannungserkennungsschaltung ist eingerichtet, dem Schalter ein erstes Steuersignal bereitzustellen, sodass der Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, wenn an dem Eingang eine niedrige Eingangsspannung bereitgestellt wird, und dem Schalter ein zweites Steuersignal bereitzustellen, sodass der Schalter in einem offenen Zustand ist, wenn an dem Eingang eine hohe Eingangsspannung bereitgestellt wird. Der geschlossene Zustand kann einem leitenden Zustand („EIN-Zustand“) des Schalters entsprechen und der offene Zustand kann einem nicht leitenden Zustand („AUS-Zustand“) des Schalters entsprechen. Das erste Steuersignal kann einem Signal hoher Spannung entsprechen und das zweite Steuersignal kann einem Signal niedriger Spannung entsprechen oder umgekehrt. Vorzugsweise ist der Schalter ein Transistor, insbesondere MOSFET-Transistor. Ein Ausgangsanschluss der Spannungserkennungsschaltung kann mit einem Steueranschluss des Schalters gekoppelt sein, insbesondere direkt gekoppelt. Der Steueranschluss kann ein Gate des Schalters sein.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers ist die Spannungserkennungsschaltung eingerichtet, das zweite Steuersignal bereitzustellen, wenn die Eingangsspannung eine erste Schwellenspannung überschreitet, und das erste Steuersignal bereitzustellen, wenn die Eingangsspannung unter eine zweite Schwellenspannung fällt, wobei die zweite Schwellenspannung größer ist als die erste Schwellenspannung. Das heißt, die Spannungserkennungsschaltung zeigt eine Hysterese. Der Schalter kann so von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand wechseln, wenn die Eingangsspannung unter die zweite Schwellenspannung fällt, und von dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand, wenn die Eingangsspannung die erste Schwellenspannung überschreitet. Vorzugsweise überschreitet die zweite Schwellenspannung die erste Schwellenspannung um mindestens 10 V, insbesondere bevorzugt um mindestens 20 V. Die niedrige Eingangsspannung ist vorzugsweise kleiner als die erste Schwellenspannung und die hohe Eingangsspannung ist vorzugsweise größer als die zweite Schwellenspannung.
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Vorzugsweise wird die Hysterese des elektronischen Treibers durch die Umgehungsschaltung realisiert. Insbesondere kann die Umgehungsschaltung eine niedrigere Impedanz aufweisen als das LED-Beleuchtungsmodul. Wenn die Umgehungsschaltung in Parallelschaltung mit den Ausgängen verbunden wird, kann das LED-Beleuchtungsmodul daher von den Ausgängen abgetrennt werden und die Ausgangsspannung kann von der zweiten Schwellenspannung auf die erste Schwellenspannung fallen. Wenn umgekehrt die Umgehungsschaltung von den Ausgängen abgetrennt wird, kann das LED-Beleuchtungsmodul mit den Ausgängen verbunden werden und die Ausgangsspannung kann von der ersten Schwellenspannung auf die zweite Schwellenspannung ansteigen. Allgemein kann die Hysterese vorteilhafterweise für eine Verhinderung eines Übergangszustands sorgen, in welchem das LED-Beleuchtungsmodul aufgrund von Oszillationen in der Eingangsspannung um eine Schwellenspannung ein- und ausgeschaltet werden kann.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers ist die Spannungserkennungsschaltung eine EVG-Spannungserkennungsschaltung, die zum Erkennen der an dem Eingang bereitgestellten Eingangsspannung, insbesondere der von dem elektrischen Vorschaltgerät bereitgestellten Eingangsspannung, ausgelegt ist. Beispielsweise ist die Spannungserkennungsschaltung mit dem Eingang des elektronischen Treibers gekoppelt.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers ist die Spannungserkennungsschaltung eine LED-Spannungserkennungsschaltung, die zum Erkennen einer am Ausgang bereitgestellten Ausgangsspannung ausgelegt ist. Insbesondere kann die LED-Spannungserkennungsschaltung in dem Fall des LED-Beleuchtungsmoduls, das mit dem elektronischen Treiber verbunden ist, zum Erkennen des Spannungsabfalls am LED-Beleuchtungsmodul ausgelegt sein.
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Im Allgemeinen kann die Spannungserkennungsschaltung eine Diode, insbesondere eine Z-Diode, umfassen. Die Spannungserkennungsschaltung kann weitere elektronische Komponenten wie z. B. Widerstandselemente und/oder Kondensatoren umfassen.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers umfasst die Umgehungsschaltung nur den Schalter und eine elektrische Verdrahtung, sodass eine Impedanz der Umgehungsschaltung im Wesentlichen verschwindet, wenn sich der Schalter im geschlossenen Zustand befindet. Die Umgehungsschaltung kann daher frei von einer Blindlast sein. Dieser Aufbau kann in dem Fall, in welchem die Spannungserkennungsschaltung eine EVG-Spannungserkennungsschaltung ist, besonders bevorzugt sein. „Verschwindet im Wesentlichen“ bedeutet vorzugsweise, dass die Impedanz, insbesondere der Widerstand, der Umgehungsschaltung nur aus den Widerständen der Verdrahtung resultiert. Im Vergleich zu einer Impedanz des LED-Beleuchtungsmoduls kann die Impedanz der Umgehungsschaltung in diesem Fall als eine Impedanz von 0 Ohm angesehen werden.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform des elektronischen Treibers umfasst die Umgehungsschaltung den Schalter und die Blindlast, wobei der Schalter und die Blindlast in Reihe geschaltet sind. Dieser Aufbau kann in dem Fall, in welchem die Spannungserkennungsschaltung eine LED-Spannungserkennungsschaltung ist, besonders bevorzugt sein. Die Impedanz der Umgehungsschaltung kann dann im Wesentlichen durch die Impedanz der Blindlast bestimmt sein. Vorzugsweise besteht die Umgehungsschaltung nur aus der Blindlast, dem Schalter und einer zusätzlichen Verdrahtung.
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Weiterhin ist eine LED-Lampe vorgesehen. Die LED-Lampe umfasst vorzugsweise einen elektronischen Treiber gemäß der vorliegenden Beschreibung. Das heißt, dass alle Merkmale, die in Bezug auf den elektronischen Treiber offenbart sind, auch für die LED-Lampe offenbart sind und umgekehrt.
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Die LED-Lampe umfasst einen elektronischen Treiber, insbesondere einen elektronischen Treiber gemäß der vorliegenden Beschreibung, und ein LED-Beleuchtungsmodul mit mindestens einer Leuchtdiode. Das LED-Beleuchtungsmodul ist mit einem Ausgang des elektronischen Treibers, insbesondere dem Ausgang gemäß der vorliegenden Beschreibung, verbunden. Vorzugsweise ist die LED-Lampe eine Retrofit-LED-Lampe zum Ersatz einer Fluoreszenzlampe.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform der LED-Lampe hat die Umgehungsschaltung eine niedrigere Impedanz als das LED-Beleuchtungsmodul. Insbesondere hat die Umgehungsschaltung einen niedrigeren Widerstand als das LED-Beleuchtungsmodul. Dadurch kann eine Umgehung des LED-Beleuchtungsmoduls durch Verwendung der Umgehungsschaltung ermöglicht werden.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
- 1, 2, 3A und 3B zeigen beispielhafte Ausführungsformen eines elektronischen Treibers und einer LED-Lampe gemäß der vorliegenden Beschreibung.
- 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines alternativen Treibers.
- 5A und 5B zeigen beispielhafte Ausführungsformen eines elektronischen Treibers gemäß der vorliegenden Beschreibung.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend sind beispielhafte Ausführungsformen eines elektronischen Treibers und einer LED-Lampe gemäß der vorliegenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Dieselben oder ähnliche Elemente oder Elemente mit derselben Wirkung können in mehreren Figuren mit derselben Bezugsnummer bezeichnet sein. Ein Wiederholen der Beschreibung solcher Elemente kann weggelassen sein, um redundante Beschreibungen zu vermeiden. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sollten nicht als maßstabsgetreu angesehen werden. Vielmehr können einzelne Elemente mit einer übertriebenen Größe dargestellt sein, um eine besser Darstellung und/oder ein besseres Verständnis zu ermöglichen.
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Eine beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen Treibers 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung ist unter Bezugnahme auf das Prinzipschaltbild von 1 ausführlich beschrieben. Der elektronische Treiber 100 umfasst Eingänge 121, 122, 123, 124, eine Spannungserkennungsschaltung 101, ein Umgehungsschaltung 104 mit einer Blindlast 102 und einem Schalter 105, eine Filamentschaltung 111, eine Strombegrenzungsschaltung 112, eine Gleichrichterbrücke 113 und Ausgänge 131, 132.
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Die Eingänge 121, 122, 123, 124 sind zur Verbindung mit einem elektrischen Vorschaltgerät 200 angepasst. Die Ausgänge 131, 132 sind zur Verbindung mit einem LED-Beleuchtungsmodul 300 angepasst. Die Filamentschaltung 111 kann für eine elektromagnetische Entkopplung des Rests des elektronischen Treibers 100 von dem Eingang 121, 122, 123, 124 sorgen.
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Die Gleichrichterbrücke 113 ist zur Umwandlung der Wechselspannung und/oder des Wechselstroms, der von dem elektrischen Vorschaltgerät 200 bereitgestellt wird, in eine Gleichspannung und/oder einen Gleichstrom ausgelegt. Das elektrische Vorschaltgerät 200 kann weiterhin einen Dimmer zur Regulierung der Eingangsspannung, die an den Eingängen 121, 122 bereitgestellt wird, umfassen. The Strombegrenzungsschaltung 112 ist zwischen die Eingänge 121, 122, 123, 124 und die Gleichrichterbrücke 113 geschaltet. Die Strombegrenzungsschaltung 112 ist ausgelegt, den von dem elektrischen Vorschaltgerät 200 bereitgestellten Eingangsstrom zu begrenzen und/oder zu glätten.
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In der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist die Spannungserkennungsschaltung 101 eine LED-Spannungserkennungsschaltung. Die LED-Spannungserkennungsschaltung ist ausgelegt, ein erstes Steuersignal S1 bereitzustellen, wenn eine niedrige Spannung am LED-Beleuchtungsmodul 300 anliegt, und ein zweites Steuersignal S2 bereitzustellen, wenn eine hohe Spannung am LED-Beleuchtungsmodul 300 anliegt. Im Allgemeinen kann die Spannungserkennungsschaltung 101 einen Eingang 133, der im Fall einer LED-Spannungserkennungsschaltung mit dem LED-Beleuchtungsmodul 300 oder im Fall einer EVG-Spannungserkennungsschaltung mit dem elektrischen Vorschaltgerät 200 verbunden ist, und einen Ausgang 134 zur Bereitstellung des ersten Steuersignals S1 und des zweiten Steuersignals S2 umfassen.
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Während des Vorheizens und/oder während eines Anstiegs eines Dimmer-Ausgangsspannungspegels (z. B. von 0 V auf 2 V) kann die Eingangsspannung niedrig sein. Während einer solchen Betriebsmodus kann die Spannung am LED-Beleuchtungsmodul ebenfalls niedrig sein, beispielsweise zwischen 0 V und 70 V. Wenn die Spannung an den Ausgängen 131, 132 niedrig ist, kann die Spannungserkennungsschaltung 101 dem Schalter 105 ein erstes Steuersignal S1 bereitstellen. In dem Fall, in welchem das erste Steuersignal S1 an dem Schalter 105 anliegt, wechselt der Schalter 105 in einen leitenden (geschlossenen) Zustand. Dadurch wird die Blindlast 102 in Parallelschaltung mit dem LED-Beleuchtungsmodul 300 verbunden. Daraus resultiert eine Umgehung des LED-Beleuchtungsmoduls 300 über die Blindlast 102. Daher wird das LED-Beleuchtungsmodul 300 während der Period niedriger Spannung ausgeschaltet und kein Flackern tritt am LED-Beleuchtungsmodul 300 auf.
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Wenn die Eingangsspannung weiter erhöht wird, beispielsweise am Ende des Vorheizmodus und/oder während eines Anstiegs der Dimmer-Spannung, steigt die Ausgangsspannung an den Ausgängen 131, 132 über eine erste Spannungsschwelle V1 an. Die erste Spannungsschwelle V1 kann beispielsweise bei 70 V liegen. Wenn die erste Spannungsschwelle V1 erreicht wird, schaltet die Spannungserkennungsschaltung 101 von dem ersten Steuersignal S1 auf das zweite Steuersignal S2 um. In dem Fall des zweiten Steuersignals S2 wechselt der Schalter 105 in einen nicht leitenden (offenen) Zustand. Dadurch wird die Umgehung des LED-Beleuchtungsmodul 300 aufgehoben und die Impedanz des LED-Beleuchtungsmoduls 300 wird mit den Eingängen 121, 122, 123, 124 gekoppelt. Da das LED-Beleuchtungsmodul 300 jetzt mit den Eingängen 121, 122, 123, 124 gekoppelt ist, steigt die Ausgangsspannung an den Ausgängen 131, 132 aufgrund der höheren Last an den Ausgängen 131, 132 auf einen höheren Spannungswert an, vorzugsweise einen Spannungswert oberhalb einer zweiten Schwellenspannung V2. Die zweite Schwellenspannung V2 kann beispielsweise bei 102 V liegen. Bei diesem höheren Spannungswert tritt am LED-Beleuchtungsmodul 300 kein Flackern auf. Während eines weiteren Anstiegs der Eingangsspannung kann die Spannungserkennungsschaltung 101 das zweite Steuersignal S2 bereitstellen, wodurch der Schalter 105 in dem nicht leitenden Zustand gehalten wird.
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Eine beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen Treibers 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung ist unter Bezugnahme auf das Prinzipschaltbild von 2 ausführlich beschrieben. Im Gegensatz zu der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist die Spannungserkennungsschaltung 101 jetzt eine EVG-Spannungserkennungsschaltung, welche die Eingangsspannung an den Eingängen 121, 122 erkennt. Die Umgehungsschaltung 104 ist frei von einer Blindlast 102 und umfasst nur einen Schalter 105 und eine Verdrahtung. Für eine geringe Last während des Vorheizens und/oder Dimmens ist in ähnlicher Weise wie bei der beispielhaften Ausführungsform von 1 eine Umgehung über den Schalter 105 vorgesehen. Im Gegensatz zu 1 ist die Umgehung jetzt im Wesentlichen eine 0-Ohm-Umgehungsbrücke, die eine Reduzierung von Verlusten im Fall einer geringen Last erlauben kann.
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Eine beispielhafte Ausführungsform einer Spannungserkennungsschaltung 101 für einen elektronischen Treiber 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung ist unter Bezugnahme auf das Prinzipschaltbild von 3A ausführlich beschrieben. Die in 3A gezeigte Spannungserkennungsschaltung 101 kann eine LED- und/oder eine EVG-Spannungserkennungsschaltung sein. Die Spannungserkennungsschaltung 101 umfasst einen Eingang 133 und einen Ausgang 134. Eine erste Diode 135, ein Shunt-Regler 136 und einige Widerstandselemente sind zwischen den Eingang 133 und den Ausgang 134 geschaltet. Vorzugsweise werden die erste Diode 135 und/oder der Shunt-Regler 136 nur dann leitend, wenn die Spannung an dem Eingang 133 eine vorgegebene Schwellenspannung V2 überschreitet. Insbesondere kann der Shunt-Regler 136 ein dreidimensionaler einstellbarer Shunt-Regler (TL431) sein. Der Shunt-Regler 136 erkennt vorzugsweise die Spannung zwischen den Widerstandselementen und somit an dem Eingang 133. Wenn die Spannung niedriger ist als ein vorgegebener Wert, insbesondere als ein durch die Widerstandselemente bestimmter Wert, ist die Ausgabe des Shunt-Reglers 136 am Ausgang 134 ein Niederpegelsignal. Andernfalls ist die Ausgabe des Shunt-Reglers 136 ein Hochpegelsignal.
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Das Verhalten der Spannungserkennungsschaltung 101 der beispielhaften Ausführungsform eines elektronischen Treibers 100 im Fall eines Spannungsanstiegs 161 und im Fall eines Spannungsabfalls 162 ist unter Bezugnahme auf das Prinzipschaltbild von 3B ausführlich beschrieben.
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Im Fall eines Spannungsabfalls 162 kann die Ausgangsspannung an den Ausgängen 131, 132 von einem Maximalwert auf die zweite Schwellenspannung V2 abfallen. Bis die zweite Schwellenspannung V2 erreicht ist, stellt die Spannungserkennungsschaltung 101 das zweite Steuersignal S2 bereit, das einem Signal niedriger Spannung entsprechen kann. Unterhalb der zweiten Schwellenspannung V2 stellt die Spannungserkennungsschaltung 101 ein erstes Steuersignal S1 bereit, was dazu führt, dass der Schalter 105 von einem nicht leitenden (offenen) Zustand in einen leitenden (geschlossenen) Zustand wechselt. Die Ausgänge 131, 132 können somit umgangen werden und die Ausgangsspannung kann aufgrund der Änderung der Impedanz an den Ausgängen 131, 132 von der Impedanz des LED-Beleuchtungsmoduls 300 zur Impedanz der Umgehungsschaltung 104 auf einen Wert abfallen, der der Last der Umgehungsschaltung 104 entspricht.
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Umgekehrt stellt im Fall eines Spannungsanstiegs 161 die Spannungserkennungsschaltung 101 das erste Steuersignal S1 bereit, bis eine erste Schwellenspannung V1 durch die Spannungserkennungsschaltung 101 erkannt wird. Oberhalb der ersten Schwellenspannung V1 stellt die Spannungserkennungsschaltung 101 das zweite Steuersignal S2 bereit. Der Schalter 105 wird somit ausgeschaltet (offener Zustand) und das LED-Beleuchtungsmodul 300 wird mit der Schaltung verbunden, was in einem Anstieg der Ausgangsspannung resultiert.
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Unter Bezugnahme auf das Prinzipschaltbild von 4 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines alternativen Treibers 100' ausführlich beschrieben. Der alternative Treiber 100' umfasst eine Zündspannungs-Erkennungsschaltung 151 zum Erkennen der hohen Zündspannung, die von dem elektrischen Vorschaltgerät 200 während der Zündung bereitgestellt wird. Erst nachdem die Zündung erfolgt ist, steigt die Spannung an einem ersten Kondensator 152 der Zündspannungs-Erkennungsschaltung 151 an, insbesondere über 32 V, was dazu führt, dass eine bidirektionale Trigger-Diode 153 der Zündspannungs-Erkennungsschaltung 151 genügend Strom liefert, um einen SCR-Schalter 154 auszulösen. Eine solche Zündspannungs-Erkennungsschaltung 151 weist den Nachteil auf, dass nach der Zündung Überströme verursacht werden. Weiterhin wird in der Zündspannungs-Erkennungsschaltung 151 eine große Kapazität 155 benötigt, die zu unerwünschten Verlusten führen kann.
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Eine beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen Treibers 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung ist unter Bezugnahme auf die Spannungsmessungen von 5A und 5B ausführlich beschrieben. 5A und 5B zeigen eine Ausgangsspannung 402 an den Ausgängen 131, 132, wenn ein LED-Beleuchtungsmodul 300 mit den Ausgängen 131, 132 verbunden wird, und die Gate-Spannung 401 an einem Gate des Schalters 105. Die Gate-Spannung 401 kann dem Steuersignal 401 entsprechen, das von der Spannungserkennungsschaltung 101 bereitgestellt wird. 5A zeigt einen Eingangsspannungsanstieg 161 und 5B zeigt einen Eingangsspannungsabfall 162. Die Spannungen sind in 5A und 5B in willkürlichen Einheiten (arbitrary units, a.u.) dargestellt. Beispielsweise kann eine Eingangsspannung, die von dem elektrischen Vorschaltgerät 200 und/oder dem elektrischen Vorschaltgerät 200 bereitgestellt wird, 277 Vac betragen. Die Messungen von 5A und 5B wurden mit einem elektronischen Treiber 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform von 1 durchgeführt.
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5A zeigt einen Eingangsspannungsanstieg 161. Die Ausgangsspannung 402 ist zunächst unter der ersten Schwellenspannung V1. Während dieser Zeit entspricht die Gate-Spannung 401 dem ersten Steuersignal S1. Der Schalter 105 ist geschlossen und die Blindlast 102 ist in Parallelschaltung mit dem LED-Beleuchtungsmodul 300 verbunden. Das LED-Beleuchtungsmodul 300 ist somit ausgeschaltet und es tritt kein Flackern auf. Wenn die Eingangsspannung ansteigt, steigt auch die Ausgangsspannung 402 an. Wenn die erste Schwellenspannung V1 erreicht ist, ändert sich die Gate-Spannung 401 in einen Wert um, der dem zweiten Steuersignal S2 entspricht. Dies führt dazu, dass der Schalter 105 geöffnet wird und das LED-Beleuchtungsmodul 300 mit den Ausgängen 131, 132 verbunden wird. Die Ausgangsspannung 402 steigt auf einen Wert über der zweiten Schwellenspannung V2 an. Das LED-Beleuchtungsmodul 300 wird ohne jegliches Flackern eingeschaltet. Die Gate-Spannung 401 fällt auf einen unteren Wert S0, beispielsweise 0 V, ab und der Schalter 105 wird ausgeschaltet.
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5B zeigt einen Eingangsspannungsabfall 162. Die Ausgangsspannung 402 ist zunächst über der zweiten Schwellenspannung V2. Während dieser Zeit ist die Gate-Spannung 401 auf einem unteren Wert S0, beispielsweise 0 V, und der Schalter 105 ist ausgeschaltet. Das LED-Beleuchtungsmodul 300 ist ohne jegliches Flackern eingeschaltet. Wenn die Eingangsspannung abfällt, fällt auch die Ausgangsspannung 402 ab. Wenn die zweite Schwellenspannung V2 erreicht wird, ändert sich die Gate-Spannung 401 schnell in einen Wert um, der dem zweiten Steuersignal S2 entspricht. Dies führt dazu, dass der Schalter 105 eingeschaltet und geöffnet wird. Wenn die Ausgangsspannung 402 unter die zweite Schwellenspannung V2 fällt, ändert sich die Gate-Spannung 401 in einen Wert um, der dem ersten Steuersignal S1 entspricht. Die Blindlast 102 wird in Parallelschaltung mit den Ausgängen 131, 132 verbunden. Die Ausgangsspannung 402 fällt so auf einen Wert unterhalb der ersten Schwellenspannung V1 ab. Das LED-Beleuchtungsmodul 300 wird ohne jegliches Flackern ausgeschaltet.
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Vorteilhafterweise kann ein elektronischer Treiber gemäß der vorliegenden Beschreibung eine Reduzierung oder sogar Verhinderung des Flackerns der LED-Lampe während des Dimmens der LED-Lampe und/oder während eines Vorheizmodus des elektrischen Vorschaltgeräts ermöglichen. Während eines Dimm-Prozesses kann das Umschalten des Schalters durch Verwendung der Steuersignale fließend ablaufen. Dazu handelt es sich bei dem Schalter vorzugsweise um einen schnellen Schalter wie einen Transistor, insbesondere einen MOSFET-Transistor. Die erste Schwellenspannung und/oder die zweite Schwellenspannung kann auf einfache Weise geändert werden, sodass ein vielseitiger und skalierbarer elektronischer Treiber realisiert werden kann.
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Die Erfindung ist nicht durch die auf den Ausführungsformen beruhende Beschreibung eingeschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung beliebige neue Merkmale und auch beliebige Kombinationen von Merkmalen, einschließlich insbesondere beliebiger Kombinationen von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht ausdrücklich in den Patentansprüchen oder den beispielhaften Ausführungsformen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- elektronischer Treiber
- 100'
- alternativer Treiber
- 101
- Spannungserkennungsschaltung
- 102
- Blindlast
- 104
- Umgehungsschaltung
- 105
- Schalter
- 111
- Filamentschaltung
- 112
- Strombegrenzungsschaltung
- 113
- Gleichrichterbrücke
- 121,...,124
- Eingänge
- 131, 132
- Ausgänge
- 133
- Eingang der Spannungserkennungsschaltung
- 134
- Ausgang der Spannungserkennungsschaltung
- 135
- erste Diode
- 136
- Shunt-Regler
- 161
- Eingangsspannungsanstieg
- 162
- Eingangsspannungsabfall
- V1
- erste Schwellenspannung
- V2
- zweite Schwellenspannung
- S1
- erstes Steuersignal
- S2
- zweites Steuersignal
- S0
- niedriger Wert
- 401
- Gate-Spannung
- 402
- Ausgangsspannung
