DE102019101348B3

DE102019101348B3 - Versorgungsschaltung zur Versorgung von Halbleiterleuchtelementen und Leuchtmittelschaltung

Info

Publication number: DE102019101348B3
Application number: DE102019101348.8A
Authority: DE
Inventors: Jozef Sulek
Original assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2039-01-19

Abstract

Eine erfindungsgemäße elektrische Versorgungsschaltung (11) zur Versorgung von Halbleiterleuchtelementen (13a, 13b) mit elektrischer Leistung weist eine Wandlerschaltung (15), eine damit verbundene Widerstandsnetzwerkschaltung (20) sowie eine Reglerschaltung (35) auf. Die Widerstandsnetzwerkschaltung (20) weist wenigstens zwei Ausgänge (12a, 12b, 12c) zum wahlweisen Verbinden der Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b) mit der Versorgungsschaltung (11) auf. Die Reglerschaltung (35) steuert die Wandlerschaltung (15) auf Grund eines Ausgangssignals der Widerstandsnetzwerkschaltung (20), so dass die Stromstärke des Stroms (11, 12, 13), mit welchem die Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b) versorgt werden, davon abhängt, an welchem der wenigstens zwei Ausgänge (12a, 12b, 12c) die Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b) angeschlossen sind. Jedem Ausgang (12a, 12b, 12c) ist ein eigener Shuntwiderstandszweigabschnitt (23a', 23b', 23c';23a, 23b, 23c) innerhalb der Widerstandsnetzwerkschaltung (20) zugewiesen, welcher den Ausgang (12a, 12b, 12c) mit der Wandlerschaltung (15) verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Versorgungsschaltung zur Versorgung von Halbleiterleuchtelementen.
Aus dem Stand der Technik bekannte elektronische LED-Treiber stellen mehrere Ausgänge für unterschiedliche Ausgangsströme bereit. Der Benutzer kann auswählen, mit welchem Ausgangsstrom die Halbleiterleuchtelemente betrieben werden, indem der Benutzer den Ausgang auswählt, an welchen die Halbleiterleuchtelement angeschlossen werden.
In US 2017/0 303 355 A1 werden die Ausgangsströme erfasst, aus den erfassten Ausgangsströmen wird ein Signal erzeugt und dieses Signal wird einem Regler zugeführt. Zum Erfassen der Ausgangsströme wird eine Reihenschaltung von Shuntwiderständen verwendet, zwischen denen die Ausgänge der Treiberschaltung angeschlossen sind. Die Shuntwiderstandsstrecken für die einzelnen Ausgänge teilen sich Abschnitte der Reihenschaltung von Shuntwiderständen. Der für das Erfassen des Stroms verwendete Shuntwiderstandswert ist davon abhängig, welcher der Ausgänge verwendet wird.
EP 3 154 316 A1 offenbart eine Schaltung für eine LED-Leuchte mit einem Schalter mit mehreren Stromführungszweigen, welche Widerstände mit unterschiedlichen Widerstandswerten enthalten. Mittels eines Kontaktgebers kann jeweils einer der Stromführungszweige mit einem Eingangskontakt des Schalters verbunden werden. Mittels einer Detektorschaltung können die Spannungsabfälle über den Widerständen erfasst werden, um einen Spannungswandler zu steuern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte elektrische Versorgungsschaltung anzugeben:
Diese Aufgabe wird mit einer elektrischen Versorgungsschaltung nach Anspruch 1 gelöst:
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Versorgungsschaltung zur Versorgung von Halbleiterleuchtelementen, insbesondere LEDs oder OLEDs, mit elektrischer Leistung angegeben. Die Versorgungsschaltung weist eine Wandlerschaltung (auch Wandler genannt) zur Bereitstellung unterschiedlicher Ausgangsströme der Versorgungsschaltung für die Halbleiterleuchtelemente, eine Widerstandsnetzwerkschaltung, welche mit der Wandlerschaltung elektrisch verbunden ist und welche wenigstens zwei Ausgänge zum wahlweisen Verbinden der Halbleiterleuchtelemente mit der Versorgungsschaltung aufweist, und eine Reglerschaltung auf, wobei die Reglerschaltung mit der Wandlerschaltung verbunden ist, um die Wandlerschaltung auf Grund eines Ausgangssignals der Widerstandsnetzwerkschaltung zu steuern. Jedem der wenigstens zwei Ausgänge ist ein eigener Shuntwiderstandzweigabschnitt der Versorgungsschaltung zugewiesen, welcher den Ausgang mit der Wandlerschaltung verbindet. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Shuntwiderstandzweigabschnitt zumindest eines Ausgangs ein ganzer eigener Shuntwiderstandzweig. Bevorzugt gibt es folglich für zumindest zwei oder für alle Ausgänge keinen gemeinsamen Shuntwiderstandzweigabschnitt, an welchem die entsprechenden ausgangseigenen Shuntwiderstandzweigabschnitte an einem gemeinsamen Knoten angeschlossen wären. Bevorzugt sind die den Ausgängen zugewiesenen Shuntwiderstandzweige im Ganzen gesondert voneinander und beispielsweise mit einem gemeinsamen Knoten verbunden. Die Reglerschaltung steuert die Wandlerschaltung so, dass die Versorgungsschaltung aus jedem der Anschlüsse den vorbestimmten unterschiedlichen Ausgangsstrom ausgibt, wenn die Reihe Halbleiterleuchtelement an den Ausgang angeschlossen ist.
Jeder der mehreren Ausgänge weist einen ersten Pol und einen zweiten Pol auf, wobei der erste Pol auf einem höheren Potential liegt als der zweite Pol. Die Anschlüsse können sich einen Pol, z.B. den ersten Pol teilen, bzw. ein Pol, z.B. der erste Pol, kann für alle Ausgänge auf demselben Potential liegen. Der Benutzer der Versorgungsschaltung kann einen Ausgang auswählen und die Halbleiterleuchtelemente bzw. die Kette an Halbleiterleuchtelementen zwischen den ersten Pol und den zweiten Pol anschließen. Mittels der Wandlerschaltung kann bevorzugt Wechselstrom aus einem Wechselspannungsnetz in Gleichstrom umgewandelt werden und/oder kann eine Gleichspannung in eine Gleichspannung mit anderem Spannungsniveau umgewandelt werden.
Die erfindungsgemäße Versorgungsschaltung weist bevorzugt eines oder mehrere der im Folgenden beschriebenen Merkmale auf:
In jedem Shuntwiderstandzweig kann der Widerstandswert des Shuntwiderstandzweigs der Widerstandswert eines Widerstandsbauelements (ein Widerstandsbauelement wird im Folgen auch kurz Widerstand genannt) oder der Widerstandswert einer Gruppe zusammengeschalter Widerstände sein. Bevorzugt sind die Widerstandswerte der Shuntwiderstandzweige der Ausgänge gleich. Sind einzelne oder alle Shuntwiderstandzweige durch je eine Reihenschaltung von Widerständen gebildet, sind die Summen der Widerstandswerte (Nennwerte) der Widerstandsbauelemente in den Shuntwiderstandszweigen der Ausgänge bevorzugt gleich. In Ausführungsformen ist entsprechend vorzugsweise der der Schaltung des einen oder der mehreren Widerstände entsprechende Widerstandswert in jedem der Shuntwiderstandzweige der Ausgänge gleich. Sind die Shuntwiderstandzweige beispielsweise jeweils durch Reihenschaltungen diskreter Bauelemente (Widerstände) gebildet, sind die Summen der Widerstandswerte der diskreten Bauelemente gebildet für jeden Shuntwiderstandzweig vorzugsweise gleich.
Bevorzugt ist in jedem Shuntwiderstandzweig je nur ein Widerstandsbauelement enthalten, wobei die Widerstandsbauelemente der Shuntwiderstandzweige besonders bevorzugt den gleichen Widerstandswert (Nennwert) haben. Die Widerstandsbauelemente haben bevorzugt zusätzlich dieselbe Toleranz (Genauigkeit). Wenn die Summen der Werte der Widerstände in jedem Shuntwiderstandzweig zwischen dem Anschluss und dem Potential der Wandlerschaltung gleich sind, sind die Absolutwerte der Ungenauigkeiten der Widerstandswerte ebenfalls gleich. Widerstandsbauelemente eines Nennwerts mit geringer, einheitlicher Toleranz können in hoher Stückzahl beschafft werden, was die Gesamtkosten für die Versorgungsschaltung senken kann. Zudem addieren sich die relativen Toleranzen oder Genauigkeiten mehrerer Widerstandsbauelemente in einer Reihe geometrisch, weswegen ein einziges Widerstandsbauelement mit der gleichen relativen Genauigkeit gegenüber einer Reihenschaltung mehrerer Widerstandsbauelement gleicher relativer Genauigkeit von Vorteil ist.
In Ausführungsformen der Versorgungsschaltung werden ein erstes Potential der Wandlerschaltung und ein zweites Potential der Wandlerschaltung bereitgestellt. Eines der Potentiale, z.B. das zweite Potential, kann ein Massepotential sein. Die wenigstens zwei Ausgänge sind über ihre Shuntwiderstandzweige oder Shuntwiderstandzweigabschnitte vorzugsweise mit dem gleichen der Potentiale elektrisch verbunden. Bevorzugt ist das Potential, mit welchem jeder der wenigstens zwei Ausgänge über seinen Shuntwiderstandzweig verbunden ist, ein Massepotential.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist die Widerstandsnetzwerkschaltung dazu eingerichtet, eine Gleichspannung als Ausgangssignal für die Reglerschaltung bereitzustellen, wobei die Widerstandsnetzwerkschaltung bevorzugt dazu eingerichtet ist, einen bestimmten Gleichspannungswert unabhängig davon und unterschiedliche Ausgangsströmen abhängig davon auszugeben, an welchem der Ausgänge die Halbleiterleuchtelemente angeschlossen sind. Die Reglerschaltung steuert die Wandlerschaltung in diesen Ausführungsformen so, dass die Widerstandsnetzwerkschaltung einen vorbestimmten Wert (Sollwert) als den bestimmten Gleichspannungswert ausgibt. Dieser Sollwert, welcher dazu bestimmt ist, unabhängig davon erreicht zu werden, an welchem Ausgang die Leuchtelemente angeschlossen sind, wird für unterschiedliche Ausgänge, an denen die Halbleiterleuchtelemente angeschlossen sein können, jedoch für unterschiedliche Ausgangsströme erreicht. Auf diese Weise werden indirekt die unterschiedlichen Ausgangsströme durch die Widerstandsnetzwerkschaltung festgelegt. Wenn die Reglerschaltung das Ausgangssignal mit derselben Referenzspannung, insbesondere mit demselben Gleichspannungswert, vergleicht, unabhängig davon, an welchem der Ausgänge die Halbleiterleuchtelemente angeschlossen sind, müssen nicht, trotz unterschiedlicher Ausgangsströme, welche ausgegeben werden sollen, mehrere Referenzspannungen bereitgestellt werden.
Wenn die Referenzspannung bzw. die Sollspannung unabhängig davon ist, an welchem der Anschlüsse die Halbleiterleuchtelemente angeschlossen sind, kann die Toleranz oder Genauigkeit, mit welcher der Ausgangsstrom für die Halbleiterleuchtelemente bereitgestellt wird, unabhängig davon gemacht werden, welcher der mehreren Anschlüsse für den Anschluss der LEDs gewählt wird. Anders gesagt können die relativen Ungenauigkeiten für jeden der mehreren Anschlüsse gleich sein.
Das Widerstandsnetzwerk der Versorgungsschaltung weist bevorzugt einen Erfassungsausgang auf, über welchem das Ausgangssignal erfasst werden kann, und die Reglerschaltung weist bevorzugt eine Erfassungseinrichtung auf, welche mit dem Erfassungsausgang verbunden ist, um das Ausgangssignal zu erfassen.
Bevorzugt ist parallel zu jedem Shuntwiderstandzweig ein Erfassungsausgangszweig verbunden. Besonders bevorzugt weisen die Erfassungsausgangszweige einen gemeinsamen Abschnitt mit wenigstens einem Widerstand auf. Der gemeinsame Abschnitt ist also Abschnitt jedes der Erfassungsausgangszweige. Die Reglerschaltung ist bevorzugt parallel zu dem gemeinsamen Abschnitt mit den Erfassungsausgangszweigen verbunden. Es ist daher für die mehreren Ausgänge zum Anschließen der LEDs nur ein Erfassungseingang der Reglerschaltung erforderlich, an welchem die Reglerschaltung mit dem Ausgangssignal der Widerstandsnetzwerkschaltung beaufschlagt wird. Der gemeinsame Abschnitt weist bevorzugt einen einzigen Widerstand auf, wobei dieses Widerstandsbauelement gemeinsamer Widerstand genannt werden kann.
Bevorzugt ist in einem oder mehreren der Erfassungsausgangszweige je wenigstens eine Einstellwiderstandsschaltung enthalten. Die Einstellwiderstandsschaltung kann beispielsweise durch eine Reihenschaltung von Einstellwiderständen gebildet sein oder, besonders bevorzugt, durch einen einzelnen Einstellwiderstand. Der Einstellwiderstand oder die Schaltung von Einstellwiderständen ist bevorzugt in Reihe mit dem einen gemeinsamen Abschnitt verbunden. Mittels der Einstellwiderstände können die Ausgangsströme eingestellt werden, welche durch die mehreren Ausgänge der Versorgungsschaltung ausgegeben werden sollen. Die Einstellwiderstände bzw. die Schaltung Einstellwiderstände ist bevorzugt derart gewählt, dass das Ausgangssignal den Sollwert bei unterschiedlichen Ausgangsstromstärken aufweist, je nach dem an welchem der Ausgänge die Schaltung (insbesondere Reihe) Halbleiterleuchtelemente angeschlossen ist.
Die Reglerschaltung weist bevorzugt eine Komparatorschaltung auf, welche mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist, und welche dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal oder ein davon abgeleitetes Signal mit der Referenzspannung zu vergleichen, so dass ein Regler der Reglerschaltung auf Grund des Vergleichs ein Signal zum Steuern der Wandlerschaltung ausgeben kann.
Zusätzlich zu einem oder mehreren Shuntwiderstandsbauelementen vorhandene Leiterbahnen tragen zu dem Gesamtwiderstandswert jedes Shuntwiderstandzweiges bei. In bevorzugten Ausführungsformen sind die Beiträge der Leiterbahnen, welche beispielsweise aus Kupfer bestehen, zu dem Gesamtwiderstandswert jedes Shuntwiderstandzweiges gleich oder derart bemessen, dass Unterschiede in den Widerstandswerten der Widerstandsbauelemente ausgeglichen werden, so dass die Gesamtwiderstandswerte der Shuntwiderstandzweige gleich sind.
Die Widerstandsbauelemente der Shuntwiderstandzweige können in den Zweigen in einer sternförmigen Anordnung angeordnet sein. Die Widerstandsbauelemente nehmen damit weniger Platz ein.
Außerdem ist es besonders bevorzugt, wenn der Beitrag des oder der Leiterbahnabschnitte des Shuntwiderstandzweiges zum Gesamtwiderstandswert des Shuntwiderstandzweiges, welcher Gesamtwiderstandswert sich aus dem Widerstandswert des Widerstandsbauelementes oder der Schaltung von Widerstandsbauelementen und dem Beitrag zusammensetzt, um mehrere Größenordnungen kleiner ist als der Widerstandswert des Widerstandsbauelements oder der Schaltung von Widerstandsbauelementen. Die Widerstandwerte der jeweiligen Leiterbahnabschnitte sind bevorzugt wenigstens um einen Faktor 100 oder 1000 kleiner als der Widerstandwert der Schaltung der Widerstandsbauelemente.
Ein besonderer Nutzen wird daraus insbesondere bei großer Temperaturabhängigkeit der Widerstandswerte der Leiterbahnabschnitte gewonnen.
Erfindungsgemäß wird auch eine Leuchtmittelschaltung mit einer hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Versorgungsschaltung angegeben, wobei die Leuchtmittelschaltung eine Schaltung Halbleiterleuchtelemente aufweist, welche mit einem der Ausgänge der Versorgungsschaltung verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Versorgungsschaltung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie nachfolgender Beschreibung und den Figuren. Es zeigen schematisch und beispielhaft:

1 - eine erfindungsgemäße Versorgungsschaltung mit angeschlossenen LEDs,
2 - einen Ausschnitt der Versorgungsschaltung gemäß 1 in einer Prinzipdarstellung.
3 - eine Darstellung einer Vergleicherschaltung der Reglerschaltung der Versorgungsschaltung gemäß 1 und 2,
4a - ein Abschnitt der Schaltung gemäß 1 und 2,
4b - ein dem Abschnitt gemäß 4a entsprechender abgewandelter Abschnitt,
5a - eine gegenüber der Schaltung gemäß 1 abgewandelte erfindungsgemäße Schaltung und
5b - ein Ausschnitt der Schaltung gemäß 5a.

1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Leuchtmittelschaltung 10. Die Leuchtmittelschaltung 10 weist eine Versorgungsschaltung 11 auf, welche mehrere (wenigstens zwei) Ausgänge 12 für eine LED-Reihenschaltung 13 bereitstellt. Die Versorgungsschaltung 11 und die damit verbundene LED-Reihenschaltung 13 bilden die Leuchtmittelschaltung 10. Die dargestellte Versorgungsschaltung 11 stellt einen ersten der mehreren Ausgänge 12a, einen zweiten der mehreren Ausgänge 12b und einen dritten der mehreren Ausgänge 12c bereit. Alternativ kann die Versorgungsschaltung 11 zwei oder mehr als drei Ausgänge 12 bereitstellen. Die Ausgänge 12a, 12b, 12c geben unterschiedliche Ströme zum Betrieb der LED-Reihenschaltung aus, je nach dem, an welchen der Ausgänge die LED-Reihenschaltung 13 angeschlossen ist. Der Benutzer kann auswählen, an welchen der mehreren Ausgänge 12a, 12b, 12c die LED-Reihenschaltung 13 angeschlossen wird.
Die Versorgungsschaltung 11 weist zudem einen Leistungsquellen- oder Netzanschluss 14 auf. Über den Netzanschluss 14 wird eine Wandlerschaltung 15 der Versorgungschaltung 11 mit Leistung gespeist. Die Wandlerschaltung 15 kann beispielsweise einen Gleichrichter zum Umwandeln des Wechselstrom des Stromnetzes in einen Gleichstrom zum Betrieb der LEDs aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Versorgungsschaltung 11 dazu eingerichtet sein mittels der Wandlerschaltung 15 an einer Gleichspannungsquelle betrieben werden zu können. Die Wandlerschaltung 15 weist einen Leistungsausgang 16 auf und stellt ein erstes Potential 17 und ein zweites Potential 18 bereit. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Potential 17 höher als das zweite Potential 18. In dem Ausführungsbeispiel ist das zweite Potential 18 ein Massepotential. Die Netzanschlussseite 14 und die Leistungsausgangsseite 16 sind voneinander galvanisch getrennt. Die Wandlerschaltung 15 weist zudem einen Steuereingang 19 zum Steuern der Stromausgabe der Wandlerschaltung 15 auf. Der Steuereingang 19 kann beispielsweise und wie dargestellt ein optischer Steuereingang 19 sein.
Die Versorgungsschaltung 11 weist zudem eine Widerstandsnetzwerkschaltung 20 auf, welche mit der Wandlerschaltung 15 verbunden ist. Die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 weist einen ersten Shuntwiderstandzweig 23a (auch kurz erster Shuntzweig genannt) auf, welcher zwischen dem ersten Ausgang 12a der mehreren Ausgänge 12 und dem zweiten Potential 18 verbunden ist, und einen zweiten Shuntwiderstandzweig 23b (auch zweiter Shuntzweig genannt), welcher zwischen dem zweiten Ausgang 12b der mehreren Ausgänge 12 und dem zweiten Potential 18 verbunden ist, und einem dritten Shuntwiderstandzweig 23c (auch dritter Shuntzweig genannt) auf, welcher zwischen dem dritten Ausgang 12c der mehreren Ausgänge 12 und dem zweiten Potential 18 angeschlossen ist. Die Shuntwiderstandzweige 23a, 23b, 23c weisen keinen gemeinsamen Abschnitt auf. Der erste Shuntzweig 23a weist bevorzugt und wie dargestellt ein einziges Shuntwiderstandsbauelement 24a (erstes Shuntwiderstandsbauelement) auf. Der zweite Shuntzweig 23b weist bevorzugt und wie dargestellt ein einziges Shuntwiderstandsbauelement 24b (zweites Shuntwiderstandsbauelement) auf. Der dritte Shuntzweig 23c weist bevorzugt und wie dargestellt ein einziges Shuntwiderstandsbauelement 24c (drittes Shuntwiderstandsbauelement) auf. Die Werte RM1, RM2, RM3 des ersten Shuntwiderstandsbauelements 24a (RM1), des zweiten Shuntwiderstandsbauelements 24b (RM2) und des dritten Shuntwiderstandsbauelements 24c (RM3) sind vorzugsweise gleich (RM1=RM2=RM3). Bevorzugt ist jeder der Ausgänge 12 mit dem Potential 18 über je ein einziges Widerstandsbauelement 24a, 24b, 24c verbunden. Alternativ (nicht gezeigt) kann zwischen Shuntwiderstandzweig 23a, 23b oder 23c und Wandlerschaltung 15 noch wenigstens ein Widerstandsbauelement in Reihe verbunden sein und/oder (nicht gezeigt) kann noch wenigstens ein Widerstandsbauelement in Reihe zwischen einem Shuntwiderstandzweig 23a, 23b oder 23c und dem entsprechenden Ausgang 12a, 12b oder 12c verbunden sein. Alternativ zu einem einzigen Shuntwiderstandsbauelement 24a, 24b bzw. 24c kann in wenigstens einem Shuntzweig (z.B. 23a) eine Gruppe von eigens zu dem Shuntzweig gehörenden Shuntwiderstandsbauelementen (Widerständen) angeordnet sein (nicht dargestellt). Der durch die Gruppe gebildete Shuntwiderstandswert ist bevorzugt gleich dem Wert RM2, RM3 jedes anderen Shuntwiderstandzweigs 23b, 23c.
Die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 weist eine Erfassungsschaltung 25 mit einem ersten Erfassungsausgangszweig 25a auf, welcher parallel zu dem ersten Shuntwiderstandzweig 23a, in der dargestellten Ausführungsform parallel zu dem ersten Shuntwiderstandsbauelement 24a, verbunden ist. Die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 weist zudem einen zweiten Erfassungsausgangszweig 25b auf, welcher parallel zu dem zweiten Shuntwiderstandzweig 23b, in der dargestellten Ausführungsform parallel zu dem zweiten Shuntwiderstandsbauelement 24b, angeschlossen ist. Die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 weist einen dritten Erfassungsausgangszweig 25c auf, welcher parallel zu dem dritten Shuntwiderstandzweig 23c, in der dargestellten Ausführungsform parallel zu dem dritten Shuntwiderstandsbauelement 24c, angeschlossen ist. Für jeden der mehreren Ausgänge 12a, 12b, 12c weist die Schaltung also einen Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c, welcher bevorzugt ein einziges Shuntwiderstandsbauelement 24a, 24b, 24c aufweist, und einen parallel zu dem Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c verbundenen Erfassungsausgangszweig 25a, 25b, 25c auf. Die Widerstände der Shuntwiderstandzweige 23a, 23b, 23c sind vorzugsweise wesentlich kleiner als die Widerstände der parallelen Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c, besonders bevorzugt wenigstens 4 oder 5 Größenordnungen (Faktor 10⁴ oder 10⁵). Durch den Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c des Ausgangs 12a, 12b, 12c fließt dann der Hauptteil des Stromes zur Versorgung der Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b während durch den Erfassungsausgangszweig 25a, 25b, 25c nur ein relativ kleiner Erfassungsstrom fließt. Die Widerstände der Shuntwiderstandzweige 23a, 23b, 23c und der Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c gehören in dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Versorgungsschaltung 11 entweder zu einem Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c oder zu einem Erfassungsausgangszweig 25a, 25b, 25c, unabhängig davon, an welchen der Ausgänge 12a, 12b, 12c die Reihe Halbleiterleuchtelemente 13 angeschlossen ist.
Die Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c weisen einen gemeinsamen Abschnitt 26 mit wenigstens einem gemeinsamen Widerstand 27, wie dargestellt, oder einer gemeinsamen Schaltung, beispielsweise Reihenschaltung, aus mehreren Widerständen auf. In Reihe mit dem gemeinsamen Widerstand 27 oder der gemeinsamen Reihenschaltung ist im ersten Erfassungsausgangszweig 25a ein erster Einstellabschnitt 28 des Erfassungsausgangszweigs 25a verbunden, welcher wenigstens einen ersten Einstellwiderstand oder eine Schaltung (nicht dargestellt), beispielsweise Reihenschaltung, von mehreren ersten Einstellwiderständen aufweist. In Reihe mit dem gemeinsamen Widerstand 27 oder der gemeinsamen Reihenschaltung ist im zweiten Erfassungsausgangszweig 25b ein zweiter Einstellabschnitt 30 des Erfassungsausgangszweigs 25b verbunden, welcher wenigstens einen zweiten Einstellwiderstand 31 oder eine Schaltung (nicht dargestellt), beispielsweise Reihenschaltung, von mehreren zweiten Einstellwiderständen aufweist. In Reihe mit dem gemeinsamen Widerstand 27 oder der gemeinsamen Reihenschaltung ist im dritten Erfassungsausgangszweig 25c ein dritter Einstellabschnitt 32 des dritten Erfassungsausgangszweigs 25c verbunden, welcher wenigstens einen dritten Einstellwiderstand 33 oder eine Schaltung (nicht dargestellt), beispielsweise Reihenschaltung, von mehreren dritten Einstellwiderständen aufweist. Auch wenn die Verwendung je eines einzigen Widerstandsbauelements in dem gemeinsamen Abschnitt 26 und den Einstellabschnitten 28, 30, 32 aus Gründen der Genauigkeit vorgezogen wird, können in dem gemeinsamen Abschnitt 26 und/oder den Einstellabschnitten 28, 30, 32 mehrere Widerstandsbauelemente zu einer Schaltung, beispielsweise einer Reihenschaltung, verbunden sein, über denen dann die Spannung gemessen bzw. die dazu verwendet werden, den Ausgangsstrom zu bestimmen.
Parallel verbunden mit dem gemeinsamen Abschnitt 26, in der dargestellten Ausführungsform mit dem einzigen gemeinsamen Widerstand 27 in dem gemeinsamen Abschnitt 26, weist die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 einen Erfassungsausgang 34 auf, um an diesem die Spannung über dem gemeinsamen Abschnitt 26, wie dargestellte über dem gemeinsamen Widerstand 27, abgreifen zu können.
Die Versorgungsschaltung 11 weist eine Reglerschaltung 35 auf. Die Reglerschaltung 35 weist eine Erfassungseinrichtung 36 zum Erfassen der Spannung über dem gemeinsamen Abschnitt 26 (Ausgangssignal der Widerstandsnetzwerkschaltung 20) mit einem Erfassungseingang 37 (s. 3) auf. Die Reglerschaltung 35 kann beispielsweise eine Vergleicherschaltung 38 (Komparatorschaltung) (siehe 3) aufweisen, welche das erfasste Ausgangssignal (die erfasste Gleichspannung) mit einer Referenzspannung UREF vergleicht. 3 zeigt einen Transkonduktanzverstärker als Vergleicherschaltung 38, dessen nicht invertierender (positiver Eingang) mit einer Referenzspannung UREF beaufschlagt ist, welche auf Massepotential bezogen ist. Der Erfassungseingang 37 ist mit dem invertierenden (negativen) Eingang des Transkonduktanzverstärkers verbunden. Der Wert der Referenzspannung UREF ist nicht abhängig davon, an welchem der Ausgänge 12a, 12b, 12c die Reihe LEDs angeschlossen ist, sondern für alle Ausgänge 12 gleich. Die Vergleicherschaltung 38 weist einen Ausgang 39 (s. 3) auf, um die ermittelte Abweichung zwischen dem Ausgangssignal und der Referenzspannung UREF an den Regler 40 der Reglerschaltung 35 auszugeben, welcher in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung über die Kopplung 41 ein Steuersignal an den Steuereingang 19 der Wandlerschaltung 15 ausgibt, um die Wandlerschaltung 15 zu steuern. Die Reglerschaltung 35 ist über die Kopplung galvanisch von der Primärseite der Wandlerschaltung 15 getrennt.
Die Reglerschaltung 35 ist dazu eingerichtet, die Wandlerschaltung 15 derart zu steuern, dass stets die Referenzspannung als vorbestimmte Spannung (Sollspannung) über dem gemeinsamen Abschnitt 26, in der dargestellten Ausführungsform über dem gemeinsamen Widerstand 27, abfällt, und zwar unabhängig davon, an welchem der mehreren Anschlüsse 12a, 12b, 12c die Reihe 12 LEDs angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung soll also gleich der festen Referenzspannung UREF sein, welche unabhängig davon ist, an welchem der Ausgänge 12a, 12b, 12c die Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b angeschlossen sind. Dazu sind die Widerstandswerte der Einstellwiderstände 29, 31, 33 (allgemein die Widerstandswerte der Einstellabschnitte) von Erfassungsausgangszweig zu Erfassungsausgangszweig unterschiedlich. Die Einstellwiderstandswerte sind so gewählt, dass, je nachdem an welchem Ausgang 12a, 12b, 12c die Reihe 13 LEDs angeschlossen ist, die Sollspannung über dem gemeinsamen Widerstand 27 für den bestimmten Ausgangsstrom I1, I2 oder I3 abfällt, welchen die Versorgungsschaltung 11 aus dem Ausgang 12a, 12b oder 12c, an den die Reihe 13 LEDs angeschlossen ist, ausgeben soll. Die Reglerschaltung 35 steuert die Wandlerschaltung 15 derart, so dass die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 den Sollwert der Gleichspannung als den bestimmten Wert des Ausgangssignals bereitstellt, um abhängig davon, an welchem der Ausgänge 12a, 12b, 12c die Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b angeschlossen sind, einen bestimmten Ausgangsstrom I1, I2, I3 für die Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b bereitzustellen.
Dies kann folgende beispielhafte Rechnung verdeutlichen: Vorausgesetzt wird, dass die LED Reihenschaltung 13 nur an einen der mehreren Ausgänge 12a, 12b, 12c angeschlossen ist, beispielsweise an, und wie dargestellt, den ersten Ausgang 12a. Der erste Ausgang 12a stellt einen ersten Pol 42 mit einem höheren Potential +UOUT bereit als es der zweite Pol 43 bereitstellt (-UOUT1), welcher zu dem Ausgang 12a gehört. Der erste Pol 42 ist ein gemeinsamer Pol der mehreren Ausgänge 12a, 12b, 12c. Die an den zweiten Polen 43, 44, 45 bereitgestellten Potentiale -UOUT1, - UOUT2, -UOUT3 sind alle niedriger als das des ersten Pols +UOUT. Für eine hohe Genauigkeit und Effizienz der Versorgungsschaltung 11 sollten die Werte R1, R2, R3 (... Rn) der Einstellwiderstände 29, 31, 33 sehr viel größer als die Werte der Shunt-Widerstände RM1, RM2, RM3 (,...RMn) sein. Der Index n steht für den n-ten Ausgang und die entsprechenden Zweige bzw. Abschnitte. Die Rechnung ist für n Ausgänge angegeben, auch wenn in dem Beispiel nur drei Ausgänge 12a, 12b, 12c vorhanden sind: $R 1 > > RM 1, R 2 > > RM 2, R 3 > > RM 3 \dots Rn>>RMn$
wobei R1 der Wert des ersten Einstellwiderstands 29, R2 der Wert des zweiten Einstellwiderstands 31, R3 der Wert des dritten Einstellwiderstands 33 und Rn der Wert des n-ten Einstellwiderstands ist und wobei RM1 der Wert des ersten Shuntwiderstands 24a, RM2 der Wert des zweiten Shuntwiderstands 24b, RM3 der Wert des dritten Shuntwiderstands 24c und RMn der Wert des n-ten Shuntwiderstands ist. Beispielsweise sollen die Widerstandswerte der Shuntwiderstände wenigstens vier bis fünf Größenordnungen (Faktor 10⁴ bis 10⁵) kleiner sein, als die der Einstellwiderstände 29, 31, 33. Die Shuntwiderstände 24a, 24b, 24c sind vorzugsweise kleiner als 1 Ω. Die Shuntwiderstände 24a, 24b, 24c haben vorzugsweise dieselben Widerstandswerte: $RM 1 = RM 2 = RM 3 = \dots = RMn$
Wenn die LED-Reihenschaltung 13 mit dem ersten Ausgang 12a, d.h. dem ersten Pol 42 und dem zweiten Pol 43 des ersten Ausgangs 12a verbunden ist, gilt näherungsweise auf Grund von (1): $URM1 = RM1 \cdot I1; URM2 = 0; URM3 = 0; URMn = 0,$
$IR1 = \frac{U R M 1 - U R E F}{R 1}$
$IR2 = \frac{U R E F}{R 2}$
$\begin{array}{l} IR3 = \frac{U R E F}{R 3} \\ ⋮ \end{array}$
$IRn = \frac{U R E F}{R n}$
$IR0 = \frac{U R E F}{R 0}$
$IR 0 = IR 1 + IR2 + IR3 + \dots + IRn$
wobei UREF, die gewünschte Spannung (Sollspannung) ist, die über dem Erfassungseingang 37 bzw. dem gemeinsamen Abschnitt 26 abfallen soll, und wobei IR1 der Strom durch den ersten Einstellwiderstand 29, IR2 der Strom durch den zweiten Einstellwiderstand 31, IR3 der Strom durch den dritten Einstellwiderstand 33 und IRn der Strom durch den n-ten Einstellwiderstand ist.
Aus den Zusammenhängen (4) bis (9) erhält man: $\frac{I 1}{R 1} = \frac{I 2}{R 2} = \frac{I 3}{R 3} = \dots = \frac{I n}{R n}$
und $R_{0} = \frac{1}{\frac{R m 1 \cdot I 1}{R 1 \cdot U R E F} - (\frac{1}{R 1} + \frac{1}{R 2} + \frac{1}{R 3} + \dots + \frac{1}{R n})}$
Aus (10) und (11) erhält man: $R_{0} = \frac{1}{\frac{R M 1 \cdot I 1}{R 1 \cdot U R E F} - \frac{1}{R 1} (1 + \frac{I_{1}}{I 2} + \frac{I_{1}}{I 3} + \dots + \frac{I_{1}}{I n})}$
In einem Beispiel soll der erste Ausgang 12a einen Strom von I1=0,95 A, der zweite Ausgang 12b einen Strom von I2=1 A und der dritte Ausgang einen Strom von 13=1,05 A ausgeben, sofern eine Reihe 13 Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b an dem ersten Ausgang 12a, dem zweiten Ausgang 12b bzw. dem dritten Ausgang 12c angeschlossen ist. Die Referenzspannung UREF kann beispielsweise 62,5 mV betragen. Dies ist die Referenzspannung beispielsweise des NCP4328 der Firma On Semiconductor, welcher ein Schaltnetzteilregler ist und beispielsweise als Reglerschaltung 35 eingesetzt werden kann. Die Shuntwiderstände 24a, 24b, 24c werden gewählt, so dass deren Werte gleich sind: RM1=RM2=RM3=0,2 Ω. Wird der erste Einstellwiderstand 29 gewählt, so dass dessen Widerstand 19 kΩ ist, R1=19kΩ, dann ergibt sich aus Gleichung (10): R2=19 kΩ • 1 A/0,95 A = 20 kΩ und R3=19 kΩ • 1,05 A/0,95 A= 21 kΩ. Aus Gleichung (12) folgt für den Wert des gemeinsamen Widerstandes 27: R0=102,57 kΩ.
Aus Gleichung (12) und der Bedingung R0>0 kann noch eine untere Grenze für die Widerstandwerte RM1, ..,RMn hergeleitet werden. Es folgt: $\frac{RM 1 \cdot I 1}{R 1 \cdot UREF} > \frac{1}{R 1} (1 + I 1 (\frac{1}{I 2} + \frac{1}{I 3} + \dots + \frac{1}{In}))$
Und nach Umformung folgt: $RM 1 > UREF (\frac{1}{I1} + \frac{1}{I2} + \frac{1}{I3} + \dots + \frac{1}{In})$
Entsprechend gilt für die anderen Widerstandswerte RMn folgende Ungleichung: $RMn > UREF (\frac{1}{I1} + \frac{1}{I2} + \frac{1}{I3} + \dots + \frac{1}{In})$
Mit dem oben angegebenen Zahlenbeispiel für I1, I2, I3 sowie UREF ergibt sich beispielsweise RMn > 0,1878 Ohm. Im Beispiel werden RM1 = RM2 = RM3 = 0,2 Ohm verwendet.
Die gemäß dieser Berechnung ausgestattete Versorgungsschaltung 11 arbeitet wie folgt:
Ist die LED-Reihenschaltung 13 an den ersten der mehreren Ausgänge 12a, 12b, 12c angeschlossen, so wird die LED-Reihenschaltung 13 mit einem ersten Gleichstrom I1 versorgt. Ein Teil des ersten Gleichstroms I1 fließt durch den ersten Erfassungsausgangszweig 25a. Aufgrund des Wertes des ersten Einstellwiderstandes 29 und des Wertes des gemeinsamen Widerstandes 27 fällt deshalb über dem gemeinsamen Widerstand 27 eine bestimmte Spannung ab. Weicht diese von der Sollspannung UREF ab, so wird dies mittels der Vergleicherschaltung 38 festgestellt und mittels des Reglers 40 der Reglerschaltung 35 ein entsprechendes Signal generiert, mit welchem der optische Steuereingang über die Kopplung 41 zur galvanisch getrennten Kopplung beaufschlagt wird, um die Wandlerschaltung 15 zu steuern, so dass der Gleichstrom I1 so anpasst wird, dass dieser den gewünschten Wert aufweist. Gibt die Versorgungsschaltung 11 beispielsweise aufgrund einer Erwärmung der LEDs eine höhere Stromstärke bei der momentanen Ansteuerung der Wandlerschaltung 15 aus, so wird dies an Hand des sich verändernden Spannungswerts, der über dem gemeinsamen Widerstand 27 abfallenden Spannung mittels der Vergleicherschaltung 38 ermittelt und die Wandlerschaltung 15 entsprechend gesteuert, so dass wieder der gewünschte Strom I1 durch die LEDs fließt und somit wieder die Sollspannung UREF an dem wenigstens einen gemeinsamen Widerstand 27 abfällt. Die Reglerschaltung 35 ist also dazu eingerichtet, die Spannung über dem wenigstens einen gemeinsamen Widerstand 27 als Regelgröße auf den Sollwert UREF zu regeln, unabhängig davon, welcher der Ausgänge 12a, 12b, 12c für den Anschluss der Reihenschaltung 13 LEDs genutzt wird. Stellgröße ist der Ausgangsstrom (11, 12, 13) der Wandlerschaltung 15. Da sich der Sollwert UREF bei unterschiedlichen Ausgangsströmen I1, I2, I3 der Wandlerschaltung 15 einstellt, je nach dem an welchem der Ausgänge 12a, 12b, 12c die LEDs angeschlossen sind, wird somit der Ausgangsstrom I1, I2 oder I3, mit welchem die Reihe LEDs gespeist werden soll, abhängig davon eingestellt, an welchem Ausgänge 12a, 12b, 12c die Reihe 13 LEDs angeschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Regler 40, zwischen den Ausgang der Widerstandsnetzwerkschaltung 20 und die Kopplung 41 geschaltet. In anderen Ausführungsformen kann der Regler 40 auch signalstromabwärts der Kopplung 41 zwischen der Kopplung 41 und der Wandlerschaltung 15 angeordnet sein. Gleiches gilt in Ausführungsformen für die Vergleicherschaltung 38.
Erfindungsgemäß werden die Shuntwiderstände 24a, 24b, 24c in der Versorgungsschaltung 11 als Shuntwiderstände bezeichnet, da mittels der Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c die Spannung über den Shuntwiderständen 24a, 24b, 24c abgegriffen wird, um für einen bestimmten gewünschten Ausgangsstrom (I1, I2 oder I3) zu sorgen, welcher auf Grund des bevorzugten Widerstandsverhältnisses zwischen dem Shuntwiderstand 24a, 24b bzw. 24c und dem Widerstand des Erfassungsausgangszweiges 25a, 25b bzw. 25c vorzugsweise größtenteils durch den Shuntwiderstand 24a, 24b, 24c fließt.
Während die Shuntwiderstandzweige 23a, 23b, 23c in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die zweiten Pole 43, 44, 45 mit dem zweiten Potential 18 verbinden sind auch Ausführungsbeispiele möglich (nicht dargestellt), in denen die Shuntwiderstandzweige 23a, 23b, 23c erste Pole mit dem ersten Potential 17 der Wandlerschaltung 15 verbinden. Die Einstellwiderstände 29, 31, 33 sind in solchen Ausführungsbeispielen über den gemeinsamen Widerstand 27 mit dem ersten Potential 17 verbunden. In solchen der Ausführungsbeispiele, in denen das zweite Potential 18 ein Erdpotential (Massepotential) ist, ist das Bezugspotential - das erste Potential 17 - nicht Erde. Die Vergleicherschaltung 38 ist insoweit erdfrei (floating), was zu einer verminderten Stabilität führen kann.
In 4a ist ein Abschnitt der Schaltung gemäß 1 bzw. 2 dargestellt. Der erste Shuntwiderstandzweig 23a reicht von Knoten K1A, wo der erste Einstellabschnitt 28 angeschlossen ist, bis zum Knoten K1B. Die Leiterbahnabschnitte L1a und L1b des ersten Shuntwiderstandzweigs 23a weisen zusammen einen Widerstandswert RT1 auf, welcher zum Gesamtwiderstandswert des ersten Shuntwiderstandzweigs 23a beiträgt. Der zweite Shuntwiderstandzweig 23b reicht von Knoten K2A, wo der zweite Einstellabschnitt 30 angeschlossen ist, bis zum Knoten K2B. Die Leiterbahnabschnitte L2a und L2b des zweiten Shuntwiderstandabschnitts 23b weisen zusammen einen Widerstandswert RT2 auf, welcher zum Gesamtwiderstandswert des zweiten Shuntwiderstandzweigs 23b beiträgt. Der dritte Shuntwiderstandzweig 23c reicht von Knoten K3A, wo der dritte Einstellabschnitt 32 angeschlossen ist, bis zum Knoten K3B. Die Leiterbahnabschnitte L3a und L3b des dritten Shuntwiderstandabschnitts 23c weisen zusammen einen Widerstandswert RT3 auf, welcher zum Gesamtwiderstandswert des dritten Shuntwiderstandzweigs 23c beiträgt.
Bevorzugt werden Ausführungsformen in denen die Widerstandswerte RT1, RT2 und RT3 gleich sind: RT1=RT2=RT3 oder in denen die Widerstandswerte RT1, RT2, RT3 bemessen sind, Unterschiede in den Widerstandswerten der Widerstände 24a, 24b, 24c auszugleichen, so dass die Shuntwiderstandzweige 23a, 23b, 23c gleiche Gesamtwiderstandswerte haben.
Alternativ oder zusätzlich gilt vorzugsweise in jedem Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c, dass der Widerstandswert RM1, RM2, RM3 des Shuntwiderstands 24a, 24b, 24c sehr viel größer als der kombinierte Widerstandswert RT1, RT2, RT3 der Leiterbahnen ist: RM1>>RT1, RM2>>RT2, RM3>>RT3.
Bevorzugt wird ein Verhältnis RM1/RT1 von größer oder gleich 100 oder größer oder gleich 1000, ein Verhältnis RM2/RT2 von größer oder gleich 100 oder größer oder gleich 1000 und ein Verhältnis RM3/RT3 von größer oder gleich 100 oder größer oder gleich 1000.
Die Knoten K1B, K2B und K3B liegen im Wesentlichen auf demselben Potential, im Wesentlichen auf dem zweiten Potential 18 der Wandlerschaltung 15. Dies ist in 4b verdeutlicht, indem die Knoten K1B, K2B und K3B zu einem Knoten vereinigt dargestellt sind.
Der Widerstandswert RS1 der Strecke vom ersten Anschluss 43 bis zu dem Anschluss der Wandlerschaltung 15 auf zweitem Potential 18 kann unter Berücksichtigung des Widerstandswertes der Leiterbahnabschnitte oder unter Vernachlässigung der Widerstandswerte der Leiterbahnabschnitte der Strecke vom ersten Anschluss 43 bis zu dem Anschluss der Wandlerschaltung 15 auf zweitem Potential 18 angegeben werden. Der Widerstandswert RS2 der Strecke vom zweiten Anschluss 44 bis zu dem Anschluss der Wandlerschaltung 15 auf zweitem Potential 18 kann unter Berücksichtigung des Widerstandswertes der Leiterbahnabschnitte oder unter Vernachlässigung der Widerstandswerte der Leiterbahnabschnitte der Strecke vom zweiten Anschluss 44 bis zu dem Anschluss der Wandlerschaltung 15 auf zweitem Potential 18 angegeben werden. Der Widerstandswert RS3 der Strecke vom dritten Anschluss 45 bis zu dem Anschluss der Wandlerschaltung 15 auf zweitem Potential 18 kann unter Berücksichtigung des Widerstandswertes der Leiterbahnabschnitte oder unter Vernachlässigung der Widerstandswerte der Leiterbahnabschnitte der Strecke vom dritten Anschluss 45 bis zu dem Anschluss der Wandlerschaltung 15 auf zweitem Potential 18 angegeben werden. Die Widerstandswerte sind, unter Berücksichtigung des Beitrags der Leiterbahnabschnitte oder unter Vernachlässigung des Beitrags der Leiterbahnabschnitt, vorzugsweise gleich: RS1=RS2=RS3.
In 5a ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung 10 dargestellt, welche derjenigen, dargestellt in 1 im Prinzip entspricht. Jedoch ist jedem Ausgang 12 kein ganz eigener Shuntwiderstandzweig zugewiesen, sondern ein eigener Shuntwiderstandzweigabschnitt 23a', 23b', 23c'. Denn die Shuntwiderstandzweige weisen zumindest eine gemeinsam Shuntwiderstandzweigstrecke 46 mit einem Shuntwiderstandsbauelement 47 auf, welches einen Widerstandswert von RM0 aufweist. Der entsprechende Erfassungsausgangszweig 25a, 25b, 25c, welcher jedem Ausgang zugewiesen ist, ist parallel zu der Serienschaltung aus dem gemeinsamen Shuntwiderstandsbauelement RM0 und dem ausgangseigenen Shuntwiderstandzweigabschnitt 23a', 23b' bzw. 23c' des Ausgangs 12a, 12b bzw. 12c geschaltet. Die Shuntwiderstände 24a', 24b', 24c' weisen Widerstandswerte von RM1', RM2' bzw. RM3' auf.
5b zeigt einen Abschnitt (s. mit gestrichelter Linie in 5a eingezeichneter Kasten) des Beispiels der erfindungsgemäßen Versorgungsschaltung gemäß 5a. Der dargestellte Ausschnitt gemäß 5b weicht allerdings insoweit von der Schaltung gemäß 5a ab, dass die Shuntwiderstandzweigabschnitte 23a', 23b', 23c' bis zu einem gemeinsamen Knoten KB reichen. Der erste Shuntwiderstandzweigabschnitt 23a' reicht von Knoten K1A, wo der erste Einstellabschnitt 28 angeschlossen ist, bis zum Knoten KB. Der zweite Shuntwiderstandzweigabschnitt 23b' reicht von Knoten K2A, wo der zweite Einstellabschnitt 30 angeschlossen ist, bis zum Knoten KB. Der dritte Shuntwiderstandzweigabschnitt 23c' reicht von Knoten K3A, wo der dritte Einstellabschnitt 32 angeschlossen ist, bis zum Knoten KB. Eine gemeinsame Shuntwiderstandzweigstrecke 46 reicht von dem gemeinsamen Knoten KB der Shuntwiderstandzweigabschnitte 23a', 23b', 23c' bis zum Knoten K0 und weist das gemeinsame Shuntwiderstandsbauelement 47 mit dem Widerstandswert RM0 auf. Die gemeinsame Shuntwiderstandzweigstrecke 46 bildet zusammen mit dem entsprechenden Shuntwiderstandzweigabschnitt 23a', 23b' oder 23c' den entsprechenden Shuntwiderstandzweig.
Eine erfindungsgemäße elektrische Versorgungsschaltung 11 zur Versorgung von Halbleiterleuchtelementen 13a, 13b mit elektrischer Leistung weist eine Wandlerschaltung 15, eine damit verbundene Widerstandsnetzwerkschaltung 20 sowie eine Reglerschaltung 35 auf. Die Widerstandsnetzwerkschaltung 20 weist wenigstens zwei Ausgänge 12a, 12b, 12c zum wahlweisen Verbinden der Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b mit der Versorgungsschaltung 11 auf. Die Reglerschaltung 35 steuert die Wandlerschaltung 15 auf Grund eines Ausgangssignals der Widerstandsnetzwerkschaltung 20, so dass die Stromstärke des Stroms 11, 12, 13, mit welchem die Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b versorgt werden, davon abhängt, an welchem der wenigstens zwei Ausgänge 12a, 12b, 12c die Halbleiterleuchtelemente 13a, 13b angeschlossen sind. Jedem Ausgang 12a, 12b, 12c ist ein eigener Shuntwiderstandzweigabschnitt 23a', 23b', 23c' innerhalb der Widerstandsnetzwerkschaltung 20 zugewiesen, welcher je einen ganzen eigenen Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c umfassen kann und welcher den Ausgang 12a, 12b, 12c mit der Wandlerschaltung 15 verbindet. In bevorzugten Ausführungsformen ist parallel zu jedem Shuntwiderstandzweig 23a, 23b, 23c ein Erfassungsausgangszweig 25a, 25b, 25c verbunden. Die Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c weisen bevorzugt einen gemeinsamen Abschnitt 26 auf. Die Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c bilden bevorzugt jeweils einen Spannungsteiler, um die Spannung über dem Erfassungsausgangszweig 25a, 25b, 25c, welche der Spannung über dem Shuntwiderstandzweig 25a, 25b, 25c entspricht, zu teilen. Die Erfassungseinrichtung 36 ist bevorzugt mit der Widerstandsnetzwerkschaltung 20 verbunden, um den Spannungsteil über dem gemeinsamen Abschnitt 26 der Erfassungsausgangszweige 25a, 25b, 25c zu erfassen.
Bezugszeichenliste

10: Leuchtmittelschaltung
11: Versorgungsschaltung
12: Mehrere Ausgänge für die LED-Reihenschaltung
12a: Erster der mehreren Ausgänge
12b: Zweiter der mehreren Ausgänge
12c: Dritter der mehreren Ausgänge
13: LED-Reihenschaltung aus einer oder mehreren LEDs
13a: LED
13b: LED
14: Leistungsquellenanschluss/Netzanschluss
15: Wandlerschaltung
16: Leistungsausgang der Wandlerschaltung
17: Erstes Potential
18: Zweites Potential
19: (optischer) Steuereingang
20: Widerstandsnetzwerkschaltung
23a: Erster Shuntwiderstandzweig
23b: Zweiter Shuntwiderstandzweig
23c: Dritter Shuntwiderstandzweig
23a': Erster Shuntwiderstandzweigabschnitt
23b': Zweiter Shuntwiderstandzweigabschnitt
23c': Dritter Shuntwiderstandzweigabschnitt
24a: Erster Shuntwiderstand
24b: Zweiter Shuntwiderstand
24c: Dritter Shuntwiderstand
24a': Erster Shuntwiderstand
24b': Zweiter Shuntwiderstand
24c': Dritter Shuntwiderstand
25: Erfassungschaltung
25a: Erster Erfassungsausgangszweig
25b: Zweiter Erfassungsausgangszweig
25c: Dritter Erfassungsausgangszweig
26: Gemeinsame Strecke/Abschnitt
27: Widerstand der gemeinsamen Strecke/gemeinsamer Widerstand
28: Erster Einstellabschnitt
29: Erster Einstellwiderstand
30: Zweiter Einstellabschnitt
31: Zweiter Einstellwiderstand
32: Dritter Einstellabschnitt
33: Dritter Einstellwiderstand
34: Erfassungsausgang der Widerstandsnetzwerkschaltung
35: Reglerschaltung
36: Erfassungseinrichtung
37: Erfassungseingang
38: Vergleicherschaltung
39: Ausgang
40: Regler
41: Kopplung zur galvanisch getrennten Kopplung
42: Erster Pol (gemeinsamer Pol)
43: Zweiter Pol des ersten Ausgangs
44: Zweiter Pol des zweiten Ausgangs
45: Zweiter Pol des dritten Ausgangs
46: Gemeinsame Shuntwiderstandzweigstrecke
47: Gemeinsames Shuntwiderstandsbauelement
UREF: Referenzspannung
R0: Widerstandswert des gemeinsamen Widerstandes
R1: Widerstandswert des ersten Einstellwiderstandswert
R2: Widerstandswert des zweiter Einstellwiderstandswert
R3: Widerstandswert des dritter Einstellwiderstandswert
RM0: Widerstandswert des gemeinsamen Shuntwiderstandsbauelementes
RM1: Widerstandswert des ersten Shuntwiderstands
RM2: Widerstandswert des zweiten Shuntwiderstands
RM3: Widerstandswert des dritten Shuntwiderstands
RM1': Widerstandswert des ersten Shuntwiderstands
RM2': Widerstandswert des zweiten Shuntwiderstands
RM3': Widerstandswert des dritten Shuntwiderstands
I1: Erster Ausgangsstrom
I2: Zweiter Ausgangsstrom
I3: Dritter Ausgangsstrom
IR1: Strom durch ersten Einstellwiderstand
IR2: Strom durch zweiten Einstellwiderstand
IR3: Strom durch dritten Einstellwiderstand
IR0: Strom durch gemeinsamen Widerstand
K0: Gemeinsamer Knoten
KB: Gemeinsamer Knoten
K1A, K1B: Knoten
K2A, K2B: Knoten
K3A, K3B: Knoten
L1a, L1b: Leiterbahnabschnitte
L2a, L2b: Leiterbahnabschnitte
L3a, L3b: Leiterbahnabschnitte
RT1: Widerstandswert
RT2: Widerstandswert
RT3: Widerstandswert
RS1: Widerstandswert
RS2: Widerstandswert
RS3: Widerstandswert

Claims

Elektrische Versorgungsschaltung (11) zur Versorgung von Halbleiterleuchtelementen (13a, 13b) mit elektrischer Leistung, wobei die Versorgungsschaltung (11) eine Wandlerschaltung (15) zur Bereitstellung unterschiedlicher Ausgangsströme (11, 12, 13) der Versorgungsschaltung (11) für die Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b), eine Widerstandsnetzwerkschaltung (20), welche mit der Wandlerschaltung (15) elektrisch verbunden ist und welche wenigstens zwei Ausgänge (12a, 12b, 12c) zum wahlweisen Verbinden der Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b) mit der Versorgungsschaltung (11) aufweist, und eine Reglerschaltung (35) aufweist, wobei die Reglerschaltung (35) mit der Wandlerschaltung (15) verbunden ist, um die Wandlerschaltung (15) auf Grund eines Ausgangssignals der Widerstandsnetzwerkschaltung (20) zu steuern, wobei jedem Ausgang (12a, 12b, 12c) ein eigener Shuntwiderstandzweigabschnitt (23a, 23b, 23c; 23a', 23b', 23c') innerhalb der Widerstandsnetzwerkschaltung (20) zugewiesen ist, welcher den Ausgang (12a, 12b, 12c) mit der Wandlerschaltung (15) verbindet.
Versorgungsschaltung (11) nach Anspruch 1, wobei jedem Ausgang (12a, 12b, 12c) ein eigener Shuntwiderstandzweig (23a, 23b, 23c) innerhalb der Widerstandsnetzwerkschaltung (20) zugewiesen ist, welcher den Ausgang (12a, 12b, 12c) mit der Wandlerschaltung (15) verbindet.
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Shuntwiderstandzweige (23a, 23b, 23c) oder die Shuntwiderstandzweigabschnitte zwischen den Ausgängen (12a, 12b, 12c) und der Wandlerschaltung (15) den gleichen Widerstandswert aufweisen, wobei der Widerstandswert die Summe der Nennwiderstandswerte (RM0; RM1, RM2 bzw. RM3) der Widerstandsbauelemente (47; 24a, 24b bzw. 24c) des Shuntwiderstandzweigabschnitts (23a', 23b', 23c') oder des Shuntwiderstandzweiges (23a, 23b, 23c) ist oder wobei der Widerstandswert die Summe der tatsächlichen Widerstandswerte der Widerstandsbauelemente (47; 24a, 24b bzw. 24c) des Shuntwiderstandzweigabschnitts (23a', 23b', 23c') oder des Shuntwiderstandzweiges (23a, 23b, 23c) ist oder wobei der Widerstandswert die Summe aus tatsächlichen Widerstandswerten der Widerstandsbauelemente (47; 24a, 24b bzw. 24c) und tatsächlichen Widerstandswerten der Leiterbahnen (L1a, L1b; L2a, L2b; L3a, L3b) des Shuntwiderstandzweigabschnitts (23a', 23b', 23c') oder des Shuntwiderstandzweiges (23a, 23b, 23c) ist.
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Shuntwiderstandzweige (23a, 23b, 23c) oder die Shuntwiderstandzweigabschnitte je nur ein Widerstandsbauelement (24a, 24b, 24c) enthalten.
Versorgungsschaltung (11) nach Anspruch 4, wobei die Widerstandsbauelemente (24a, 24b, 24c) den gleichen Widerstandsnennwert aufweisen und/oder wobei die Widerstandsbauelemente (24a, 24b, 24c) dieselbe Toleranz aufweisen.
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsnetzwerkschaltung (20) dazu eingerichtet ist, einen bestimmten Wert des Ausgangssignals unabhängig davon auszugeben, an welchem der Ausgänge (12a, 12b, 12c) die Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b) angeschlossen sind, wobei die Widerstandsnetzwerkschaltung (20) dazu eingerichtet ist, abhängig davon, an welchem der Ausgänge (12a, 12b, 12c) die Halbleiterleuchtelemente (13a, 13b) angeschlossen sind, den bestimmten Wert des Ausgangssignals bei unterschiedlichen Ausgangsströmen (11, 12, 13) auszugeben, wobei die Reglerschaltung (35) die Wandlerschaltung (15) so steuert, dass die Widerstandsnetzwerkschaltung (20) einen vorbestimmten Wert als den bestimmten Wert des Ausgangssignals ausgibt.
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei parallel zu jedem Shuntwiderstandzweig (23a, 23b, 23c) ein Erfassungsausgangszweig (25a, 25b, 25c) geschaltet ist.
Versorgungsschaltung (11) nach Anspruch 7, wobei die Erfassungsausgangszweige (25a, 25b, 25c) einen gemeinsamen Abschnitt (26) mit wenigstens einem Widerstand (27) aufweisen, wobei die Reglerschaltung (35) parallel zu dem wenigstens einen gemeinsamen Abschnitt (26) mit den Erfassungsausgangszweigen (25a, 25b, 25c) verbunden ist.
Versorgungsschaltung (11) nach Anspruch 8, wobei in einem oder mehreren der Erfassungsausgangszweige (25a, 25b, 25c) eine Einstellwiderstandsschaltung aus je wenigstens einem Einstellwiderstand (29, 31, 33) enthalten ist, welche Einstellwiderstandsschaltung in Reihe mit dem gemeinsamen Abschnitt (26) verbunden ist.
Versorgungsschaltung (11) nach Anspruch 9, wobei die Einstellwiderstände (29, 31, 33) derart gewählt sind, dass das Ausgangssignal bei unterschiedlichen Ausgangsstromstärken (11, 12, 13) einen vorbestimmten Wert als den bestimmten Wert des Ausgangssignals aufweist.
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zusätzlich zu einem oder mehreren Shuntwiderstandsbauelementen (24a, 24b, 24c) vorhandene Leiterbahnen (L1a, L1b; L2a, L2b; L3a, L3b) derart bemessen sind, dass deren Gesamtbeitrag zu dem Gesamtwiderstandswert jedes Shuntwiderstandzweiges (23a, 23b, 23c) gleich oder derart bemessen ist, dass Unterschiede zwischen den Widerstandswerten (RM1, RM2, RM3) der Widerstandsbauelemente (23a, 23b, 23c) ausgeglichen sind.
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem Shuntwiderstandzweig (23a, 23b, 23c) der Beitrag (RT1, RT2, RT3) der Leiterbahn oder Leiterbahnen (L1a, L1b; L2a, L2b; L3a, L3b) zum Gesamtwiderstandswert des Shuntwiderstandzweiges (23a, 23b, 23c), welcher Gesamtwiderstandswert sich aus dem Beitrag des oder der Widerstandsbauelemente (24a, 24b, 24c) und dem Beitrag (RT1, RT2, RT3) der Leiterbahn oder Leiterbahnen (L1a, L1b; L2a, L2b; L3a, L3b) zusammensetzt, um mehrere Größenordnungen kleiner ist als der Beitrag des oder der Widerstandsbauelemente (24a, 24b, 24c).
Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsbauelemente (24a, 24b, 24c) der Shuntwiderstandzweige (23a, 23b, 23c) oder Shuntwiderstandzweigabschnitte in einer sternförmigen Anordnung angeordnet sind.
Leuchtmittelschaltung (10) mit einer Versorgungsschaltung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche und Halbleiterleuchtmitteln (13a, 13b), welche mit einem der Ausgänge (12a, 12b, 12c) der Versorgungsschaltung (11) verbunden sind.