DE102019101196A1

DE102019101196A1 - Tandem-Treiber für eine LED-Leuchte und LED-Leuchte zum Einsetzen in eine Leuchtstofflampenfassung

Info

Publication number: DE102019101196A1
Application number: DE102019101196.5A
Authority: DE
Inventors: Yang Liu; Yongchang Dai
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: CN110062490A; DE102019101196B4

Abstract

Leuchtentreiber (10) für eine LED-Leuchte (1), die zwei oder mehr LEDs (50) aufweist, und LED-Leuchte (1) zum Anordnen in einer Leuchtstofflampenfassung. Der Leuchtentreiber (10) weist auf: einen Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss (11), der eingerichtet ist, um den Leuchtentreiber (10) mit einer Leistungsquelle (60) zu verbinden; einen oder mehrere Schalter (26, 27, 28), die eingerichtet sind, um die Verbindungsbetriebsart der LEDs (50) zu ändern; und eine MCU (20), die eingerichtet ist, um die von dem Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss (11) zugeführte Spannung zu detektieren und die Schalter (26, 27, 28) entsprechend der detektierten Spannung einzustellen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtentreiber für eine LED-Leuchte und eine LED-Leuchte zum Einsetzen in eine Leuchtstofflampenfassung.
Hintergrund
Leuchtstofflampen sind als effiziente Alternative zu Glühlampen allgemein bekannte und verbreitete Beleuchtungseinrichtungen. Mit dem Aufkommen von LED-Leuchten (LED ist die Abkürzung für „Light Emitting Diode“, Leuchtdiode) stehen jedoch noch effizientere und langlebigere Leuchtmittel zur Verfügung. Ferner sind die Materialien der LED-Leuchten sicherer als die von Leuchtstofflampen, da beispielsweise kein Quecksilber benötigt wird. Daher besteht ein Bedarf darin, bestehende Leuchtstofflampen durch LED-Leuchten zu ersetzen, vorzugsweise ohne den gesamte Beleuchtungskörper oder die Lampenfassung auswechseln zu müssen.
Derzeit erhältliche Leuchtstofflampenfassungen weisen in der Regel elektronische Vorschaltgeräte (EVG) zur Regelung und Begrenzung des Stromes auf, welcher der Leuchtstofflampe zugeführt wird. Das elektronische Vorschaltgerät betreibt die Leuchte üblicherweise mit hohen Frequenzen von bis zu 50 kHz. Die Frequenz der elektronischen Vorschaltgeräte wird so gewählt, dass die Resonanzfrequenz des fluoreszierenden Gases getroffen wird, wodurch eine aktive Steuerung des Stroms durch die Leuchtstofflampe ermöglicht und ein höherer Wirkungsgrad der Leuchtstofflampe erreicht wird.
Neben Leuchtstofflampenfassungen, die für die Aufnahme einer einzelnen Leuchtstoffröhre eingerichtet sind, werden häufig so genannte Tandemleuchten oder Tandem-Fassungen eingesetzt. Die 1a und 1b veranschaulichen diese Situation, wobei die 1a schematisch eine Reihenschaltung von zwei Leuchtstoffröhren t1 und t2 (die Tandemkonfiguration) und die 1b schematisch den Aufbau mit einer einzelnen Leuchtstoffröhre t1 darstellt. Jede Leuchtstoffröhre t1 und t2 ist entsprechend mit einem Schalter s1 und s2 zum Ein- und Ausschalten der Leuchte t1 und t2 ausgestattet. Das vorstehend erwähnte elektronische Vorschaltgerät ist mit dem Bezugszeichen b gekennzeichnet.
Beim Austausch der Leuchtstoffröhren t1 und t2 durch röhrenförmige LED-Leuchten, um die vorhandenen, ursprünglich für Leuchtstofflampen konzipierten Fassungen zu verwenden („retrofit“), ist es wünschenswert, dass die LED-Leuchten den beiden in den 1a und 1b dargestellten Schaltungskonfigurationen genügen.
Für den Anschluss einer LED-Leuchte an ein elektronisches Vorschaltgerät umfassen die LED-Leuchten in der Regel einen Leuchtentreiber, der die vom elektronischen Vorschaltgerät bereitgestellte Spannung und/oder den Strom an die Spannungs- und/oder Stromerfordernisse der LEDs anpasst. Ein LED-Treiber ist jedoch so ausgelegt, dass er gemäß einer bestimmten AC-Eingangsspannung arbeitet, z.B. 198 V bis 264 V. LED-Leuchten mit einem solchen Treiber können nicht in Tandem-Leuchten verwendet werden, da zwei in Reihe geschaltete LED-Treiber sich die obige Eingangsspannung teilen. Darüber hinaus würden die beiden LED-Treiber im Tandemfall (1a) unterschiedliche Ausgangsströme für den Betrieb der LEDs erzeugen, im Vergleich zu einer einzelnen Leuchte (1b).
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Leuchtentreiber, der eine verbesserte Anwendungsflexibilität in Bezug auf Lampenfassungen bietet, und insbesondere einen Leuchtentreiber bereitzustellen, der sowohl in Einzelfassungen als auch in Tandem-Fassungen einsetzbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine LED-Leuchte mit einem solchen LED-Treiber bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch einen Leuchtentreiber und eine LED-Leuchte gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen folgen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Dementsprechend wird ein Leuchtentreiber für eine LED-Leuchte mit zwei oder mehr LEDs bereitgestellt.
Der Leuchtentreiber weist einen Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss auf, der eingerichtet ist, um den Leuchtentreiber mit einer Leistungsquelle zu verbinden. Die Leistungsquelle stellt dem Leuchtentreiber vorzugsweise eine Gleichspannung über den Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss zur Verfügung. Die Leistungsquelle kann eine Gleichrichterschaltung zum Umwandeln der Wechselspannung, die beispielsweise über eine Netzleistungszufuhr bereitgestellt wird, in Gleichspannung aufweisen. Die Gleichrichterschaltung kann über einen Brückenschaltkreis aus Dioden realisiert werden, die über Spannungseingabeanschlüsse einen Wechselstrom empfängt; es kann jedoch jede Einrichtung angewendet werden, die dem Leuchtentreiber eine geeignete Gleichspannung bereitstellt und zuführt. Die Leistungsquelle kann Teil des Leuchtentreibers sein oder auch nicht.
Der Leuchtentreiber weist ferner einen oder mehrere Schalter, die eingerichtet sind, um die Verbindungsbetriebsart bzw. Schaltungsbetriebsart der LEDs zu ändern, und eine MCU (Mikrocontroller) auf, die eingerichtet ist, um die vom Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss zugeführte Spannung zu detektieren und die Schalter entsprechend der detektierten Spannung einzustellen.
Die Detektion der vom Spannungseingabeanschluss des Leuchtentreibers zugeführten Spannung, ermöglicht es, den Typ der Fassung zu bestimmen, die den Leuchtentreiber aufgenommen hat. Insbesondere kann der Leuchtentreiber zwischen einer Single-Fassung (die Leuchte wird in der Single-Betriebsart betrieben) und einer Tandem-Fassung (die Leuchte wird in der Tandem-Betriebsart betrieben) unterscheiden. Durch Einstellen der Schalter basierend auf der detektierten Spannung, um die Verbindungsbetriebsart bzw. Schaltungsbetriebsart der LEDs zu ändern, stellt der Leuchtentreiber eine intelligente Steuerung bereit, um eine Anpassung an die Fassung zu erreichen. Die Einstellung erfolgt mit einer hohen Effizienz. Da für die Realisierung des Leuchtentreibers nur Standardelektronikkomponenten benötigt werden, kann der Leuchtentreiber kostengünstig hergestellt werden. Darüber hinaus erfordert der hierin beschriebene Leuchtentreiber keine Änderung des LED-Volumens. Der Ausgangsstrom jeder LED-Leuchte ist nahezu gleich, wenn sie z.B. in der Tandem-Betriebsart betrieben wird. Dies bedeutet, dass im Betrieb der LED-Leuchte in der Single- und Tandem-Betriebsart im Wesentlichen der gleiche Lichtstrom erreicht werden kann.
Vorzugsweise umfassen die Schalter einen ersten Schalter, der mit einem ersten Gate der MCU verbunden ist, einen zweiten Schalter, der mit einem zweiten Gate der MCU verbunden ist, und einen dritten Schalter, der mit einem dritten Gate der MCU verbunden ist. Die Bereitstellung eines ersten und zweiten Schalters ermöglicht eine einfache Änderung der Anschlussbetriebsart der LEDs, z.B. zwischen einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung. Der erste Schalter und/oder der zweite Schalter kann beispielsweise ein Relais verwenden. Der dritte Schalter kann so ausgeführt sein, dass der den LEDs zuzuführende Strom eingestellt wird. Der dritte Schalter kann ein Feldeffekttransistor vom n-Typ sein.
Vorzugsweise weist der Leuchtentreiber ferner einen Linear-IC (linear integrated circuit) mit einem ISEN-Anschluss auf, wobei der ISEN-Anschluss mit dem dritten Schalter verbunden ist. Dementsprechend wird ein einfacher und zuverlässiger Aufbau, der den den LEDs zuzuführenden Strom anpassen kann, implementiert. Zu diesem Zweck kann ein Widerstand zwischen dem Drain des dritten Schalters und dem ISEN-Anschluss geschaltet sein und/oder ein Widerstand parallel zum ISEN-Anschluss und einem GND-Anschluss des Linear-ICs geschaltet sein. Gemäß einer allgemeineren bevorzugten Ausführungsform sind die MCU, der dritte Schalter und der Linear-IC eingerichtet, um den den LEDs zuzuführenden Strom entsprechend der detektierten Spannung einzustellen.
Vorzugsweise sind der erste Schalter, der zweite Schalter und die MCU eingerichtet, um alle LEDs in Reihe zu schalten, wenn die detektierte Spannung eine erste Bedingung erfüllt, und zumindest einige LEDs parallel zu schalten, wenn die detektierte Spannung eine zweite Bedingung erfüllt. Die erste Bedingung kann erfüllt sein, wenn die detektierte Spannung innerhalb eines ersten Spannungsbereichs liegt, und die zweite Bedingung kann erfüllt sein, wenn die detektierte Spannung innerhalb eines zweiten Spannungsbereichs liegt. Vorzugsweise sind die Spannungen des ersten Bereichs größer als die Spannungen des zweiten Bereichs. Der erste Bereich kann beispielsweise Spannungen von 220 V bis 240 V und der zweite Bereich beispielsweise Spannungen von 110 V bis 120 V umfassen. Wenn die MCU eine hohe Eingangsspannung (z.B. 220 V) detektiert, wird die LED-Leuchte in der Single-Betriebsart verwendet, und wenn die MCU eine niedrige Eingangsspannung (z.B. 110 V) detektiert, wird die LED-Leuchte in der Tandem-Betriebsart verwendet, d.h. sie ist möglicherweise in eine Tandem-Fassung eingesetzt.
Ferner wird eine LED-Leuchte zur Aufnahme in einer Leuchtstofflampenfassung bereitgestellt. Die LED-Leuchte weist einen Leuchtentreiber, wie vorstehend beschrieben, auf. Das heißt, alle Merkmale, die für den Leuchtentreiber beschrieben wurden, gelten analog die LED-Leuchte. Die LED-Leuchte weist ferner zwei oder mehr LEDs auf, die mit dem Leuchtentreiber verbunden sind.
Vorzugsweise umfasst die LED-Leuchte zwei oder mehr Gruppen von LEDs, wobei jede Gruppe eine oder mehrere LEDs aufweist, und der erste Schalter, der zweite Schalter und die MCU eingerichtet sind, um alle LEDs in Reihe zu schalten, falls die detektierte Spannung die erste Bedingung erfüllt, und um die zwei oder mehr Gruppen von LEDs parallel zu schalten, falls die detektierte Spannung die zweite Bedingung erfüllt.
Figurenliste
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

1a zeigt schematisch eine Tandemschaltung von zwei Leuchtstoffröhren; 1b zeigt schematisch einen Aufbau einer einzelnen Leuchtstoffröhre.
2 zeigt einen schematischen Schaltplan einer LED-Leuchte, betrieben in der Single-Betriebsart, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
3 zeigt einen schematischen Schaltplan von zwei LED-Leuchten, betrieben in der Tandem-Betriebsart, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
4 zeigt Simulationsergebnisse einer LED-Leuchte, betrieben in der Single-Betriebsart, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
5 zeigt Simulationsergebnisse von zwei LED-Leuchten, betrieben in der Tandem-Betriebsart, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei sind in den Figuren identische, ähnliche, identisch oder ähnlich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Wiederholungen der Beschreibung dieser Elemente wurden gegebenenfalls weggelassen, um redundante Beschreibungen zu vermeiden.
Die Abmessungen und Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente sind nicht unbedingt als maßstabsgetreu anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente etwa übertrieben groß gezeigt sein, um eine bessere Darstellung und/oder ein besseres Verständnis zu ermöglichen.
Anhand des schematischen Schaltplans der 2 wird eine beispielhafte Ausführungsform einer in der Single-Betriebsart betriebenen LED-Leuchte 1 erläutert.
Die LED-Leuchte 1 weist einen Leuchtentreiber 10 und zwei Gruppen von LEDs 50 auf, wobei auch eine einzige Gruppe oder drei oder mehr Gruppen von LEDs oder sogar nur eine einzige LED vorgesehen sein können. Die Gruppen der LEDs 50 können als LED-Last angesehen werden. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet sowohl Gruppen von LEDs als auch einzelne LEDs. Obwohl die gestrichelten Kästchen, welche die Gruppen von LEDs 50 kennzeichnen, innerhalb des gestrichelten Kästchens, das den Leuchtentreiber 10 kennzeichnet, eingezeichnet sind, sind die LEDs 50 nicht Teil des Leuchtentreibers 10.
Die LED-Leuchte 1 ist an eine Leistungsquelle 60 angeschlossen, die dem Leuchtentreiber 10 über einen Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss 11 eine Gleichspannung als Last zuführt. In dem in der 2 dargestellten Beispiel umfasst die Leistungsquelle 60 eine Gleichrichterschaltung. Die Leistungsquelle 60 kann Teil des Leuchtentreibers 10 sein oder auch nicht. Die Gleichrichterschaltung kann mittels einer Brückenschaltung aus Dioden realisiert sein, die über Spannungseingabeanschlüsse 61 und 62 Wechselstrom empfängt; es kann jedoch jede Einrichtung angewendet werden, die dem Leuchtentreiber 10 eine geeignete Gleichspannung bereitstellt und zuführt. Der Leuchtentreiber 10 oder die Leistungsquelle 60 kann beispielsweise an eine Netzleistungszufuhr angeschlossen sein.
Der Leuchtentreiber 10 umfasst und verwendet eine MCU (Mikrocontroller) 20, um die über den Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss 11 empfangene Eingangsspannung zu detektieren. Die MCU 20 kann beispielsweise einen STM8S103 umfassen oder durch einen solchen implementiert sein. Die MCU 20 ist eingerichtet, um die Verbindungsbetriebsart bzw. Schaltungsbetriebsart der LED-Last basierend auf der detektierten Eingangsspannung zu ändern. Zu diesem Zweck weist die MCU 20 einen ADC-Anschluss 21 auf, der über einen Widerstand 12 mit dem Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss 11 verbunden ist. Die MCU 20 weist ferner einen GND-Anschluss 22 auf, der mit einem Referenzpotential, vorzugsweise der Masse, verbunden ist. Ein Widerstand 13 ist parallel zum ADC-Anschluss 21 und zum GND-Anschluss 22 geschaltet. Die MCU 20 weist ferner drei Anschlüsse oder Gates, d.h. ein erstes Gate 23, ein zweites Gate 24 und ein drittes Gate 25, auf. Das erste Gate 23 steuert einen ersten Schalter 26; das zweite Gate 24 steuert einen zweiten Schalter 27. Der erste Schalter 26 und der zweite Schalter 27 können beispielsweise Relais verwenden. Das dritte Gate 25 ist mit einem dritten Schalter 28 verbunden, der in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ein Feldeffekttransistor vom n-Typ ist. Der dritte Schalter 28 kann beispielsweise ein NMOS 2N7002 umfassen oder durch einen solchen implementiert sein.
Die Funktionsweise des Leuchtentreibers 10 ist wie folgt: Detektiert die MCU 20 eine hohe Eingangsspannung (z.B. 220 V), wird die LED-Leuchte 1 in der Single-Betriebsart verwendet. In diesem Fall stellt die MCU 20 die Schalter 26, 27, 28 so ein, dass alle LEDs 50 in Reihe geschaltet sind (z.B. kann die gesamte LED-Spannung 260 V betragen). Ferner kann die MCU 20 den Ausgabestrom des Treibers anpassen. Dies ist eine typische Anwendung einer LED-Leuchte 1 in der Single-Betriebsart. Detektiert die MCU 20 eine niedrige Eingangsspannung (z.B. 110 V), wird die LED-Leuchte 1 in der Tandem-Betriebsart verwendet, d.h. sie ist möglicherweise in eine Tandem-Fassung eingesetzt. In diesem Fall stellt die MCU 20 die Schalter 26, 27, 28 so ein, dass einige oder alle LEDs 50 parallel geschaltet sind (z.B. kann die gesamte LED-Spannung 130 V betragen). Ferner kann die MCU 20 den Ausgangsstrom des Treibers anpassen. Dies ist eine typische Anwendung einer LED-Leuchte 1 in der Tandem-Betriebsart.
Um die oben dargelegte Funktionalität zu erzielen, ist das dritte Gate 25 der MCU 20 mit dem Gate des Schalters 28, der als Steueranschluss des dritten Schalters 28 fungiert, verbunden. Zwischen dem dritten Gate 25 und dem Gate des dritten Schalters 28 ist ein Widerstand 29 geschaltet. Der Drain des dritten Schalters 28 ist mit dem ISEN-Anschluss 41 eines Linear-ICs (linear integrated circuit) 40 verbunden. Der Linear-IC kann beispielsweise ein SIC9211E umfassen oder durch einen solchen implementiert sein. Zwischen dem Drain des dritten Schalters 28 und dem ISEN-Anschluss 41 ist ein Widerstand 30 geschaltet. Substrat (Bulk) und Source des dritten Schalters 28 sind mit GND verbunden. Ein Widerstand 31 ist parallel zum ISEN-Anschluss 41 und einem GND-Anschluss 42 des Linear-ICs geschaltet. Der Linear-IC 40 kann ferner ein oder mehrere Gates aufweisen, die mit den LEDs 50 verbunden sind, um den eingestellten Ausgangsstrom des Treibers bereitzustellen.
Im Fall einer hohen Eingangsspannung, die von der MCU 20 am ADC-Anschluss 21 detektiert wird, öffnet die MCU 20 den ersten Schalter 26 (Aus-Zustand) und stellt den zweiten Schalter 27 auf den rechten Anschluss (in Bezug auf die Schaltung gemäß 2). Dies bedeutet, dass nun alle LEDs 50 in Reihe geschaltet sind. Die LED-Last bezieht eine hohe Spannung. Weiterhin öffnet die MCU 20 den dritten Schalter 28 (Aus-Zustand). Dies bedeutet, dass der Ausgangsstrom des Leuchtentreibers 10 eingestellt wird. Der Ausgangsstrom des Treibers kann berechnet werden: V_isen/R31, wobei V_isen die Spannung am ISEN-Anschluss 41 und R31 der Widerstandswert am Widerstand 31 ist.
Nachdem die Single-Betriebsart, in der die LED-Leuchte 1 als einzelne Leuchte verwendet wird, beschrieben wurde, veranschaulicht die 3 die Tandem-Betriebsart, in der zwei LED-Leuchten 1 in einer Tandem-Fassung vorgesehen sind.
Mit Bezug auf den schematischen Schaltplan der 3 wird eine beispielhafte Ausführungsform von zwei LED-Leuchten 1, 1', angeordnet in der Tandem-Betriebsart, dargestellt. Zur Unterscheidung zwischen den beiden LED-Leuchten 1, 1' werden die zu einer (der ersten) LED-Leuchte 1 gehörenden Bezugszeichen so verwendet, wie in 2 dargestellt, während die Bezugszeichen der anderen (der zweiten) LED-Leuchte 1' ein „'“ tragen. Um eine Überladung der Figur mit Details zu vermeiden, enthält 3 nicht alle Bezugszeichen, da die jeweiligen Merkmale und Komponenten der Ausführungsform gemäß der 2 entsprechen.
Die LED-Leuchten 1, 1' weisen jeweils den Leuchtentreiber 10, 10' und zwei Gruppen von LEDs 50, 50' auf, wobei auch eine einzige Gruppe oder drei oder mehr Gruppen von LEDs oder sogar eine einzige LED vorgesehen sein können. Wie bei der Ausführungsform der 2 sind die Gruppen der LEDs 50, 50' nicht Teil der Leuchtentreiber 10, 10', auch wenn die gestrichelten Kästchen, welche die Gruppen der LEDs 50, 50' kennzeichnen, innerhalb des gestrichelten Kästchens eingezeichnet sind, das die Leuchtentreiber 10, 10' kennzeichnet.
Die LED-Leuchten 1, 1' sind an die Leistungsquellen 60, 60' angeschlossen, die jeweils eine Gleichspannung als Last dem entsprechenden Leuchtentreiber 10, 10' bereitstellen. In dem in der 3 dargestellten Beispiel umfassen die Leistungsquellen 60, 60' Gleichrichterschaltungen. Die Leistungsquellen 60, 60' können Teil der Leuchtentreiber 10, 10' sein oder auch nicht. Die Gleichrichterschaltungen können mittels Brückenschaltungen aus Dioden realisiert sein, die über Spannungseingabeanschlüsse 61, 62' Wechselstrom empfangen; es kann jedoch jede Einrichtung angewendet werden, die den Leuchtentreibern 10, 10' eine angemessene Gleichspannung bereitstellt und zuführt. Die Leuchtentreiber 10, 10' oder die Leistungsquellen 60, 60' können beispielsweise an ein Netzleistungszufuhr angeschlossen sein.
Jeder Leuchtentreiber 10, 10' umfasst und verwendet die oben beschriebene MCU 20, 20', um die Eingangsspannung zu detektieren.
Im Fall einer hohen Eingangsspannung, detektiert von der (ersten) MCU 20 am ADC-Anschluss, schließt die MCU 20 den ersten Schalter 26 (Ein-Zustand) und stellt den zweiten Schalter 27 des ersten Leuchtentreibers 10 auf den linken Anschluss (in Bezug auf die Schaltung gemäß 3). Das bedeutet, dass nun beispielsweise die Hälfte der LEDs 50 in Reihe geschaltet ist. Die LED-Last bezieht eine geringe Spannung. Weiterhin schließt die MCU 20 den dritten Schalter 28 (Ein-Zustand) des ersten Leuchtentreibers 10. Dies bedeutet, dass der Ausgangsstrom des ersten Leuchtentreibers 10 eingestellt wird. Der Ausgangsstrom des ersten Leuchtentreibers 10 kann berechnet werden: V_isen/(R31/R30) wobei V_isen die Spannung am ISEN-Anschluss des Linear-ICs 40, R31 der Widerstandswert am Widerstand 31 und R30 der Widerstandswert am Widerstand 30 des ersten Leuchtentreibers 10 ist.
Gleichzeitig schließt die MCU 20' des zweiten Leuchtentreibers 10' den ersten Schalter 26' (Ein-Zustand) und stellt den zweiten Schalter 27' des zweiten Leuchtentreibers 10' auf den linken Anschluss (in Bezug auf die Schaltung gemäß 3). Dies bedeutet, dass nun beispielsweise die Hälfte der LEDs 50' der zweiten LED-Leuchte 1' in Reihe geschaltet ist. Die LED-Last bezieht eine geringe Spannung. Weiterhin schließt die MCU 20' den dritten Schalter 28' (Ein-Zustand) des zweiten Leuchtentreibers 10'. Dies bedeutet, dass der Ausgangsstrom des zweiten Leuchtentreibers 10' eingestellt wird. Der Ausgangsstrom des zweiten Leuchtentreibers 10' kann berechnet werden: V_isen'/ (R31' /R30') wobei V_isen' die Spannung am ISEN-Anschluss des Linear-ICs 40', R31' der Widerstandswert am Widerstand 31' und R30' der Widerstandswert am Widerstand 30' des zweiten Leuchtentreibers 10' ist.
Die 4 zeigt Simulationsergebnisse einer LED-Leuchte 1, betrieben in der Single-Betriebsart, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die LED-Leuchte 1 wird mit einer hohen Eingangsspannung versorgt, im vorliegenden beispielhaften Fall von 230 V. Die Kurve V(n010) stellt die Spannung des dritten Gates 25 der MCU 20 dar. Die Kurve I(R5) stellt den Ausgangsstrom des Leuchtentreibers 10 dar. Die Kurve V(n003)-V(n007) stellt die Eingangsspannung des Leuchtentreibers 10 und die Kurve V(n001)-V(n011) die Spannung des LED-Strangs dar.
Die in 4 dargestellten Simulationsergebnisse zeigen, dass bei einer hohen Eingangsspannung von 230 V die LED-Spannung 267 V und der Ausgangsstrom des Leuchtentreibers 10 10 mA betragen. Der dritte Schalter 28 ist geöffnet (Aus-Zustand).
Die 5 zeigt Simulationsergebnisse von zwei LED-Leuchten 1, 1', betrieben in der Tandem-Betriebsart, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die LED-Leuchten 1, 1' werden mit einer niedrigen Eingangsspannung versorgt, im vorliegenden beispielhaften Fall von 115 V. Die Kurve V(n009) stellt die Spannung des dritten Gates 25 der MCU 20 der ersten LED-Leuchte 1 dar. Die Kurve I(R5) stellt den Ausgangsstrom des Leuchtentreibers 10 der ersten LED-Leuchte 1 dar. Die Kurve V(n004)-V(n005) stellt die Eingangsspannung des Leuchtentreibers 10 der ersten LED-Leuchte 1 dar. Die Kurve V(n001)-V(n010) stellt die Spannung des LED-Strangs der ersten LED-Leuchte dar. Die Kurve V(n024)-V(n026) stellt die Spannung des dritten Gates 25' der MCU 20' der zweiten LED-Leuchte 1' dar. Die Kurve I(R22) stellt den Ausgangsstrom des Leuchtentreibers 10' der zweiten LED-Leuchte 1' dar. Die Kurve V(n020)-V(n005) stellt die Eingangsspannung des Leuchtentreibers 10' der zweiten LED-Leuchte 1' dar. Die Kurve V(n017)-V(n025) stellt die Spannung des LED-Strangs der zweiten LED-Leuchte 1' dar.
Die in 5 dargestellten Simulationsergebnisse zeigen, dass bei einer niedrigen Eingangsspannung (Tandem-Betriebsart) von 115 V die LED-Spannung 133 V und der Ausgangsstrom der beiden Leuchtentreiber 10, 10' 20 mA betragen. Die beiden dritten Schalter 28, 28' sind geschlossen (Ein-Zustand).
Der hierin beschriebene Leuchtentreiber ermöglicht eine intelligente Steuerung mit Hilfe einer MCU, um eine Tandem-Funktion mit hoher Effizienz zu erzielen. Da für die Realisierung des Leuchtentreibers nur Standardelektronikkomponenten benötigt werden, kann der Leuchtentreiber kostengünstig hergestellt werden. Darüber hinaus erfordert der hierin beschriebene Leuchtentreiber keine Änderung des LED-Volumens. Der Ausgangsstrom der LED-Leuchten bleibt nahezu gleich, wenn diese in der Tandem-Betriebsart betrieben werden. Dies bedeutet, dass beim Betrieb der LED-Leuchte in der Single- und Tandem-Betriebsart im Wesentlichen der gleiche Lichtstrom erzielt werden kann.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Ausführungsformen eingeschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung alle neuen Merkmale und auch jede Kombination von Merkmalen, insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn diese Merkmale oder die Kombination selbst nicht ausdrücklich in den Patentansprüchen oder exemplarischen Ausführungsformen angegeben sind.
Bezugszeichenliste

t1: Leuchtstoffröhre
t2: Leuchtstoffröhre
s1: Schalter
s2: Schalter
b: Vorschaltgerät
1, 1': LED-Leuchte
10, 10': Leuchtentreiber
11: Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss
12: Widerstand
13: Widerstand
20, 20': MCU
21: ADC-Anschluss
22: GND-Anschluss
23: Erstes Gate
24: Zweites Gate
25: Drittes Gate
26, 26': Erster Schalter
27, 27': Zweiter Schalter
28, 28': Dritter Schalter
29: Widerstand
30, 30': Widerstand
31, 31': Widerstand
40, 40': Linear-IC
41: ISEN-Anschluss
42: GND-Anschluss
50, 50': LED/Gruppe(n) von LEDs
60, 60': Leistungsquelle
61: Spannungseingabeanschluss
62, 62': Spannungseingabeanschluss

Claims

Leuchtentreiber (10) für eine LED-Leuchte (1), die zwei oder mehr LEDs (50) aufweist, wobei der Leuchtentreiber (10) aufweist: einen Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss (11), der eingerichtet ist, um den Leuchtentreiber (10) mit einer Leistungsquelle (60) zu verbinden; einen oder mehrere Schalter (26, 27, 28), die eingerichtet sind, um die Verbindungsbetriebsart der LEDs (50) zu ändern; und eine MCU (20), die eingerichtet ist, um die von dem Leuchtentreiber-Spannungseingabeanschluss (11) zugeführte Spannung zu detektieren und die Schalter (26, 27, 28) entsprechend der detektierten Spannung einzustellen.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 1, bei dem der eine oder die mehreren Schalter (26, 27, 28) einen ersten Schalter (26), der mit einem ersten Gate (23) der MCU (20) verbunden ist, einen zweiten Schalter (27), der mit einem zweiten Gate (24) der MCU (20) verbunden ist, und einen dritten Schalter (28), der mit einem dritten Gate (25) der MCU (20) verbunden ist, umfassen.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 2, bei dem der dritte Schalter (28) ein Feldeffekttransistor vom n-Typ ist.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 2, der ferner einen Linear-IC (40) mit einem ISEN-Anschluss (41) aufweist, wobei der ISEN-Anschluss (41) mit dem dritten Schalter (28) verbunden ist.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 3 und 4, bei dem ein Widerstand (30) zwischen dem Drain des dritten Schalters (28) und dem ISEN-Anschluss (41) geschaltet ist.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 3 und 4, bei dem ein Widerstand (31) parallel zum ISEN-Anschluss (41) und einem GND-Anschluss (42) des Linear-ICs (40) geschaltet ist.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 4, bei dem die MCU (20), der dritte Schalter (28) und der Linear-IC (40) eingerichtet sind, um den den LEDs (50) zuzuführenden Strom entsprechend der detektierten Spannung einzustellen.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 2, bei dem der erste Schalter (26), der zweite Schalter (27) und die MCU (20) eingerichtet sind, um alle LEDs (50) in Reihe zu schalten, falls die detektierte Spannung eine erste Bedingung erfüllt, und um zumindest einige LEDs (50) parallel zu schalten, falls die detektierte Spannung eine zweite Bedingung erfüllt.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 8, bei dem die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die detektierte Spannung innerhalb eines ersten Spannungsbereichs liegt, und die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn die detektierte Spannung innerhalb eines zweiten Spannungsbereichs liegt, wobei die Spannungen des ersten Bereichs größer sind als die Spannungen des zweiten Bereichs.
Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 9, bei dem der erste Spannungsbereich 220 V bis 240 V und der zweite Spannungsbereich 110 V bis 120 V umfassen.
LED-Leuchte (1) zum Anordnen in einer Leuchtstofflampenfassung, die einen Leuchtentreiber (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und zwei oder mehr LEDs (50), die mit dem Leuchtentreiber (10) verbunden sind, aufweist.
LED-Leuchte (1) nach Anspruch 11 mit einem Leuchtentreiber (10) nach Anspruch 8, wobei die LED-Leuchte (1) zwei oder mehr Gruppen von LEDs (50) umfasst, jede Gruppe eine oder mehrere LEDs (50) aufweist, und der erste Schalter (26), der zweite Schalter (27) und die MCU (20) eingerichtet sind, um alle LEDs (50) in Reihe zu schalten, falls die detektierte Spannung die erste Bedingung erfüllt, und um die zwei oder mehr Gruppen von LEDs (50) parallel zu schalten, falls die detektierte Spannung die zweite Bedingung erfüllt.