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Die Erfindung betrifft Linearlichteinheit mit mehreren, über elektrische Leitungen in Reihe geschalteten, durch jeweils eine Konstantstromquelle mit Gleichstrom versorgten Lichtquellenmodulen, wobei eine Leitung eine plus-Leitung, eine weitere eine minus-Leitung und noch eine weitere Leitung eine Steuerleitung ist und ein über die Steuerleitung übertragenes Signal an dem Steuerleitungseingang jedes Lichtquellenmoduls anliegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Lichtquellenmodul für eine solche Linearlichteinheit sowie ein Verfahren zum Dimmen einer solchen Linearlichteinheit.
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Bei Linearlichteinheiten handelt es sich um Beleuchtungssysteme, bei denen eine Vielzahl von einzelnen Lichtquellenmodulen in Reihe und/oder parallel hintereinander geschaltet sind. Ein solches Lichtquellenmodul umfasst typischerweise eine Vielzahl von einzelnen Lichtquellen, beispielsweise LEDs. Zahlreiche Lichtquellenmodule können zum Ausbilden der Linearlichteinheit hintereinander geschaltet sein. Auf diese Weise lassen sich starre oder auch flexible Leuchtbänder, Lichterketten oder Lichtschienen ausbilden. Eingesetzt werden diese zu Beleuchtungszwecken, oftmals zur Beleuchtung von Gebäuden (Architekturbeleuchtung) und auch zur Akzentuierung oder zum Bereitstellen eines bestimmten Lichtdesigns.
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Um den Verdrahtungsaufwand gering zu halten, sind die Lichtquellenmodule einer solchen Linearlichteinheit in Dreidrahttechnik in Reihe geschaltet. Bei den Lichtquellen handelt es sich um mit Gleichstrom betriebene. Typischerweise werden hierfür LEDs verwendet. Aus diesem Grunde dienen zwei der drei Leitungen zur Spannungsversorgung der Last (der Lichtquellenmodule), während die dritte Leitung eine Steuerleitung darstellt. Jedem Lichtquellenmodul oder einer aus Reihen- oder Parallelschaltung entstanden Gruppe von Lichtquellen ist eine geregelte Stromquelle (Konstantstromquelle) zugeordnet, um Spannungsabfälle über die in Reihe geschalteten Zuleitungen auf den Versorgungsleitungen, die eine nicht unbeträchtliche Länge aufweisen können, zu kompensieren. Durch diese Maßnahme ist eine ansonsten eintretende Reduzierung des abgegebenen Lichtstroms in den hintereinandergeschalteten Lichtquellenmodulen, insbesondere zum Ende der Reihenschaltung hin vermieden. Die Steuerleitung liegt an den Eingängen der Steuereingänge der Konstantstromquellen an.
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Wenn eine solche Linearlichteinheit gedimmt werden soll, bedient man sich in vielen Fällen einer Pulsweitenmodulation (PWM) der Versorgungsspannung. Auf diese Weise ist es möglich, über sämtliche Lichtquelleneinheiten der Linearlichteinheit dieselbe Dimmung zu erzeugen. Zudem ist ein Dimmen über eine Pulsweitenmodulation der Versorgungsspannung mit einem geringen Aufwand verbunden. Allerdings müssen bei diesem Dimmverfahren Nachteile in Kauf genommen werden. Zum Einen ist die Reaktionsgeschwindigkeit begrenzt. Grund hierfür sind die zahlreichen in Reihe geschalteten Konstantstromquellen, die mitunter spürbare Reaktionszeiten auf das Ausschalten der Versorgungsspannung haben, weshalb Dimmvorgänge nur mit einer niedrigen Pulsweitenmodulationsfrequenz realisiert werden können. Zudem wurde festgestellt, dass pulsweitenmodulierte Lichtquellen zu einem Unwohlsein bei dem abgegebenen Licht ausgesetzten Menschen beitragen können. Grund hierfür sind die bei einem PWM-Dimmverfahren nicht zu vermeidenden Modulationsartefakte im Lichtstrom. Die typischerweise als Lichtquellen eingesetzten LEDs geben trägheitslos die Stromschwankungen als Lichtstromschwankungen weiter. Mitunter können bei pulsweiten modulierten Lichtquellen sogar einzelne Ein- und Ausschaltimpulse wahrgenommen werden. Unter einem pulsweitenmodulierten Lichtstrom können Interferenzen mit Displays, beispielsweise an Mobiltelefonen oder dergleichen auftreten, die vom Benutzer wahrgenommen und als störend empfunden werden.
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Mitunter wird als problematisch bei PWM-Dimmsteuerung angesehen, dass sich geringe Helligkeiten nur unzureichend realisieren lassen.
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Durch die
DE 10 2016 123 747 B3 ist eine Linearlichteinheit mit mehreren, über elektrische Leitungen in Reihe geschalteten, durch jeweils eine Konstantstromquelle mit Gleichstrom versorgten Lichtquellenmodulen bekannt geworden. Eine Leitung ist die plus-Leitung und eine weitere ist die minus-Leitung und noch eine weitere ist die Steuerleitung, die den Eingang der Konstantstromquelle jedes Lichtquellenmoduls beaufschlagt. Jedes Lichtquellenmodul weist eine Kompensatorschaltung zum Kompensieren eines Spannungsabfalls auf der Steuerleitung an den in Reihe geschalteten Lichtquellenmodulen auf, welche Kompensatorschaltung ein Spannungsmessglied zum Ermitteln der am Lichtquellenmodul aktuell anliegenden IST-Versorgungsspannung und ein Korrekturglied zum Korrigieren der IST-Steuerspannung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der IST-Versorgungsspannung und der nominalen SOLL-Versorgungsspannung aufweist. Des Weiteren ist durch diese Druckschrift ein Verfahren zum Dimmen einer solchen Linearlichteinheit bekannt geworden, wobei in jedem Lichtquellenmodul ein Spannungsabfall auf der Steuerleitung kompensiert wird, indem die an dem Lichtquellenmodul anliegende IST-Versorgungsspannung erfasst, die Differenz zwischen der IST-Versorgungsspannung und der nominalen SOLL-Versorgungsspannung ermittelt und unter Zugrundelegung dieser Differenz die IST-Spannung auf der Steuerleitung basierend auf der festgelegten Differenz korrigiert wird.
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Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Linearlichteinheit, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Linearlichteinheit und ein Lichtquellenmodul für eine solche Linearlichteinheit vorzuschlagen, die sich mit preiswerten Mitteln realisieren lassen, ohne jedoch die vorstehend zu dem PWM-Dimmverfahren aufgezeigten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
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Der auf die Linearlichteinheit gerichtete Aspekt der Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Linearlichteinheit der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Linearlichteinheit ein PWM-Geber zugeordnet ist, dessen PWM-Signal in die Steuerleitung eingespeist ist, und bei dem jedes Lichtquellenmodul eine PWM-Signalaufbereitung (i) zum Bestimmen des Abstandes der Einschaltflanken von den jeweils nachfolgenden Ausschaltflanken der Impulse des PWM-Signals, (ii) zum Erzeugen von von der PWM-Signalpegelhöhe unabhängigen, definierten High- und Low-Phasen und (iii) zum Bereitstellen einer von dem ermittelten Flankenabstand abhängigen Steuergleichspannung sowie ein Stromsenkenmodul mit einer Konstantstromquelle und wenigstens einer von dieser gesteuerten Lichtquelle aufweist.
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Der auf das Lichtquellenmodul gerichtete Aufgabenaspekt wird durch ein Lichtquellenmodul gelöst, bei dem das Lichtquellenmodul eine PWM-Signalaufbereitung (i) zum Bestimmen des Abstandes der Einschaltflanken von den jeweils nachfolgenden Ausschaltflanken der Impulse des PWM-Signals, (ii) zum Erzeugen von von der PWM-Signalpegelhöhe unabhängigen, definierten High- und Low-Phasen und (iii) zum Bereitstellen einer von dem ermittelten Flankenabstand abhängigen Steuergleichspannung sowie ein Stromsenkenmodul mit einer Konstantstromquelle und wenigstens einer von dieser gesteuerten Lichtquelle aufweist.
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Der verfahrensbezogene Aspekt der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
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Bei dieser Linearlichteinheit - gleiches gilt für das Lichtquellenmodul sowie das Dimmverfahren - wird in geschickter Weise das Vorhandensein einer Konstantstromquelle in jedem Lichtquellenmodul genutzt. Die Ansteuerung der Lichtquellen bzw. der die Lichtquellen versorgenden Konstantstromquelle eines solchen Lichtquellenmoduls erfolgt über eine Steuerleitung. Als Steuersignal wird ein pulsweitenmoduliertes Signal verwendet. Zum Betreiben der Lichtquellenmodule dieser Linearlichteinheit wird dieses Signal nicht bezüglich der Höhe seines Pegels, sondern nur in Bezug auf den Abstand einer Einschaltflanke zu der nachfolgenden Ausschaltflanke als Steuerinformation genutzt. Auf diese Weise wird von jedem Lichtquellenmodul dieselbe Steuerinformation empfangen, auch wenn der Pegel des PWM-Steuersignals über die Strecke der in Reihe hintereinandergeschalteten Lichtquellenmodule abnehmen oder anderweitig beeinflusst werden sollte. In jedem Lichtquellenmodul wird aus diesem Steuersignal im Wege einer PWM-Signalaufbereitung eine Steuergleichspannung erzeugt, die aufgrund der Auswertung des Abstandes der Ausschaltflanken von den vorangegangen Einschaltflanken unabhängig von der PWM-Signalpegelhöhe und auch unabhängig von der Frequenz der PWM-Signale ist. Generiert wird diese Gleichspannung über eine Erzeugung von bezüglich ihrer Höhe definierten High- und Low-Phasen, und zwar abhängig von dem - Puls/Periodendauer-Verhältnis mit nachfolgender Tiefpassfilterung Dies ist möglich, da eine ideale Tiefpassfilterung genau den Gleichanteil des aufbereiteten PWM-Signals liefert, der wiederum proportional zum Verhältnis Einschaltzeit zu Periodendauer ist. Diese Steuergleichspannung liegt an dem Eingang eines Stromsenkenmoduls als Teil jedes Lichtquellenmoduls an. Durch diese Steuergleichspannung ist die Konstantstromquelle gesteuert, und zwar dessen Rechenglied, welches typischerweise als Operationsverstärker ausgeführt ist. Ein Dimmen der Lichtquellen der Lichtquellenmodule erfolgt somit nicht über eine Pulsweitenmodulation der Versorgungsspannung, weshalb dem vorgestellten Konzept die zu dem Stand der Technik aufgezeigten Nachteile, insbesondere die angesprochene Artefaktenbildung vermieden sind. Bei diesem Konzept wird in geschickter Weise ein handelsüblicher, kostengünstiger PWM-Geber eingesetzt, um mit dessen PWM-Signal ein Steuersignal zum Betreiben einer Konstantstromquelle in jedem Lichtquellenmodul zu erzeugen. Die durch die Lichtquellen der Lichtquellenmodule fließenden Ströme sind somit proportional bzw. näherungsweise proportional zur Einschaltdauer des PWM-Signals und damit der Länge der High-Phasen im Verhältnis zur Periodendauer.
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Eine Flankenerkennung des PWM-Signals lässt sich mit einfachen Mitteln realisieren. Zum Erzeugen des PWM-Signals wird gemäß einer Ausgestaltung ein n-Kanal-MOSFET verwendet, da mit diesem die Schaltverluste besonders gering sind. Damit wird ein Schaltelement eingesetzt, das in der Stromflussphase nur einen geringen Spannungsabfall aufweist. Diese elektronischen Schaltelemente schalten üblicherweise den Massepfad. Dadurch ist der Innenwiderstand des PWM-Gebers in den beiden Phasen signifikant unterschiedlich.
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Um den Aufbau einer Spannung bei geöffnetem elektronischem Schaltelement, typischerweise einem MOSFET, zu ermöglichen, ist eine Arbeitslast, typischerweise ausgelegt als Widerstand erforderlich. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist dieser Arbeitswiderstand Teil jedes Lichtquellenmoduls. Eine solche beispielsweise als Arbeitswiderstand realisierte Last kann für einen weiteren Zweck genutzt werden. Die Versorgungsleitungen und damit auch die Steuerleitung weisen vor allem aufgrund ihrer Länge, jedoch auch aufgrund ihrer Auslegung einen kapazitiven Belag auf. An diese Kapazität ist der Arbeitswiderstand bezüglich seiner Last angepasst, und zwar derart, dass die sich aus dem Widerstandswert und dem kapazitiven Belag ergebenden Zeitkonstanten hinreichend klein sind, um auch schmale PWM-Impulse übertragen zu können. Das PWM-Signal weist schmale PWM-Impulse als High-Phasen auf, wenn die in den Lichtquellenmodulen enthaltenen Lichtquellen stark gedimmt werden sollen.
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Jedes Lichtquellenmodul verfügt über eine PWM-Signalaufbereitung und über ein Stromsenkenmodul. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die PWM-Signalaufbereitung in eine erste PWM-Signalaufbereitungsstufe und eine sich an diese anschließende zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe unterteilt, wobei in der zweiten PWM-Aufbereitungsstufe eine Tiefpassfilterung durchgeführt wird. In der ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, über einen Spannungsteiler ein elektronisches Schaltelement, beispielsweise einen Transistor anzusteuern. Ist als elektronisches Schaltelement der ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe ein Transistor vorgesehen, ist es vorteilhaft, den Transistor in Emitterschaltung zu betreiben und diesen durch den Spannungsteiler anzusteuern. Den Spannungsteiler wird man bezüglich seines Teilerverhältnisses dergestalt ausbilden, dass auch PWM-Signale, die durch Spannungsabfälle auf den Leitungen in ihrem ursprünglichen Pegel verändert werden, zu einer einwandfreien und damit hinreichend genau detektierbaren Ausbildung der Flanken des PWM-Signals führen. In dieser PWM-Signalaufbereitungsstufe wird das Eingangssignal zudem invertiert. Zur Verbesserung der Schaltgenauigkeit des beispielsweise als Transistor vorgesehenen elektronischen Schaltelementes in dieser ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe kann eine an den Kollektoreingang angeschlossene Schottky-Diode vorgesehen sein. Diese wirkt einem Sättigungseffekt des Transistors entgegen und sorgt für gleichbleibende Schaltzeiten. Zugleich bietet es sich an, eine Schutzdiode vorzusehen, durch die der Transistor als beispielhaftes elektronisches Schaltelement bei möglichen Fehlbeschaltungen gegen höhere negative Spannungen geschützt ist.
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Bei einer solchen PWM-Signalaufbereitungsstufe wird eine Referenzspannung zum Betreiben eines Arbeitswiderstandes benötigt. Der Arbeitswiderstand ist Teil der Emitterstufe. Vorzugsweise ist die Referenzspannung möglichst groß, damit bei maximaler Durchsteuerung des Transistors eine im Verhältnis zur Versorgungsspannung kleine Restsättigungsspannung über der Kollektor-Emitter-Strecke verbleibt. In einer Auslegung eines solchen Lichtquellenmoduls wird die Referenzspannung im Stromsenkenmodul erzeugt.
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Das Ausgangssignal der ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe stellt das Eingangssignal für die zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe dar, welches in dieser PWM-Signalaufbereitungsstufe tiefpassgefiltert wird. Zum Tiefpassfiltern des Steuersignals können unterschiedliche Tiefpassfilter verwendet werden. Besonders einfach im Aufbau ist ein passives Tiefpassfilter 1. Ordnung. Ein solcher Tiefpassfilter kann durch einen Spannungsteiler in Verbindung mit einer Kapazität ausgeführt sein. Der Spannungsteiler ist dabei zweckmäßigerweise so ausgelegt, dass über diesen eine Anpassung an die erforderlichen Spannungsbereiche des nachgeschalteten Stromsenkenmoduls erfolgt.
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Die durch die Signalaufbereitung in der ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe der PWM-Signalaufbereitung erzeugte Gleichspannung beaufschlagt den Eingang des spannungsgesteuerten Stromsenkenmoduls. Dieses umfasst eine Konstantstromquelle und wenigstens eine von dieser angesteuerte Lichtquelle. Typischerweise verfügt ein solches Stromsenkenmodul über mehrere oder auch eine Vielzahl einzelner Lichtquellen, die vorzugsweise als LEDs ausgeführt sind. Die Konstantstromquelle des Stromsenkenmoduls verfügt gemäß einem Ausführungsbeispiel über einen Operationsverstärker, dessen Ausgang einen als Emitterfolger beschalteten Transistors ansteuert. Ein in den Emitterpfad dieses Transistors als beispielhaftes elektronisches Schaltelement eingeschalteter Messwiderstand erzeugt einen Spannungsabfall. Dieser ist proportional zu dem durch die Lichtquellen fließenden Strom. Dieser Spannungsabfall wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers, typischerweise unter Zwischenschaltung eines weiteren Widerstandes zugeführt. Die Steuerleitung beaufschlagt hingegen den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers der Konstantstromquelle. Zusätzlich besteht ein durch einen Widerstand ausgeführter Pfad zwischen der stabilen Versorgungsspannung des Operationsverstärkers und seinem invertierenden Eingang. Dieser Pfad wird dazu genutzt, die durch Sättigungseffekte des Schalttransistors der ersten Aufbereitungsstufe sowie Offsetgrößen des Operationsverstärkers zu kompensieren und damit sicherzustellen, dass ein PWM-Signal, das den Zustand „Aus“ repräsentiert zu einer sicheren Abschaltung des Stromflusses der Stromquellen führt. Auf diese Weise kann über die auf der Steuerleitung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers anliegende Steuerspannung, also die durch die erste PWM-Signalaufbereitungsstufe erzeugte Gleichspannung ein Stromfluss in Abhängigkeit von dieser Spannung und der Größe des an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers anliegenden Spannungsabfall in Abhängigkeit von der Auslegung des in diesen eingeschalteten Widerstandes eingestellt werden.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1: Eine schematisierte Darstellung nach Art eines Blockschaltbildes einer Linearlichteinheit mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Lichtquellenmodulen und
- 2: eine Schaltungsanordnung einer Linearlichteinheit mit einem Lichtquellenmodul.
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Eine Linearlichteinheit 1 umfasst eine Vielzahl von in Reihe zueinander geschalteter Lichtquellenmodule 2. Die Lichtquellenmodule 2 sind mittels einer Drei-Draht-Verdrahtung miteinander verbunden. Davon sind zwei Leitungen 3, 4 für die Spannungsversorgung vorgesehen. Die Leitung 3 stellt die plus-Leitung und die Leitung 4 die minus-Leitung dar. Die minus-Leitung 3 bildet die Masseleitung. Eine dritte Leitung ist eine Steuerleitung 5.
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Teil der Linearlichteinheit 1 ist des Weiteren ein PWM-Geber 6. Dessen Ausgangssignal ist auf die Steuerleitung 5 gelegt. Somit dient das von dem PWM-Geber 6 generierte PWM-Signal zur Ansteuerung der einzelnen Lichtquellenmodule 2. Der PWM-Geber 6 ist zusammen mit einer Stromversorgung 7 Teil einer Versorgungseinheit 8. An diese sind die Lichtquellenmodule 2 in Reihe zueinander angeschlossen.
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Ein exemplarisches Schaltbild der Versorgungseinheit 8 und eines daran angeschlossenen Lichtquellenmoduls 2 ist in 2 gezeigt. Der PWM-Geber 6 verfügt über eine Stromversorgung 9 und als Schaltglied über einen MOSFET 10. Geschaltet wird mit dem PWM-Geber 6 der Massepfad der Linearlichteinheit 1. Eingeschaltet in den stromleitenden Ast ist ein Widerstand 11. Der Widerstand 11 bewirkt, dass sich der Innenwiderstand des PWM-Gebers 6 in der ein-Phase (High-Phase) signifikant von der Aus-Phase (Low-Phase) unterscheidet.
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Das Lichtquellenmodul 2 ist an die Stromversorgung 7 der Versorgungseinheit 8 und mit ihrem Steuereingang 12 an die Steuerleitung 5 angeschlossen. Die Steuerleitung 5 wird in dem Lichtquellenmodul 2 durchgeschleift, ebenso wie die Versorgungsleitungen 3, 4. An diese durchgeschleiften Leitungen 3, 4, 5 ist das in der Reihe der Lichtquellenmodule 2 dem in 2 gezeigten Lichtquellenmodul 2 nachgeschaltete Lichtquellenmodul 2 angeschlossen bzw. anschließbar.
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Das Lichtquellenmodul 2 verfügt über eine PWM-Signalaufbereitung 13 und über ein Stromsenkenmodul 14. Diese beiden Bestandteile der Lichtquelle 2 sind typischerweise auf einer gemeinsamen Platine angeordnet. Die PWM-Aufbereitung 13 umfasst eine erste PWM-Signalaufbereitungsstufe 15. Diese erste PWM-Signalaufbereitungsstufe 15 umfasst zunächst einen Arbeitswiderstand 16 für den PWM-Geber 6. Dieser Arbeitswiderstand 16 ermöglicht den Aufbau einer Spannung, wenn der MOSFET 10 des PWM-Gebers 6 geschlossen ist. Teil der ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe 15 ist ein Spannungsteiler, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus den Widerständen 17 und 18 gebildet ist. Dieser Spannungsteiler steuert einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor 19. Parallel zu dem durch den Widerstand 17 gebildeten Ast des Spannungsteilers ist eine Schottky-Diode 20 geschaltet. Durch diese wird dem Sättigungseffekt des Transistors 19, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Bipolartransistor ausgeführt ist, entgegengewirkt. Zugleich sorgt die Schottky-Diode 20 für zumindest näherungsweise gleiche Schaltzeiten. Der Knotenpunkt in dem durch die Widerstände 17, 18 gebildeten Spannungsteiler ist an die Basis des Transistors 19 angeschlossen. Diese erste PWM-Signalaufbereitungsstufe 15 verfügt des Weiteren über eine Schutzdiode 21, durch die die Basis-Emitterstrecke des Transistors 19 bei möglichen Fehlbeschaltungen gegen höhere negative Spannungen geschützt ist. In die Emitterstufe ist ein Arbeitswiderstand 22 eingeschaltet. Der Arbeitswiderstand 22 bezieht seine Arbeitsspannung aus einer Referenzspannungserzeugung 23, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Teil des Stromsenkenmoduls 14 ist. Die Referenzspannungserzeugung 23 umfasst einen Widerstand 24, der in Reihe mit einer Schottky-Diode 24.1 geschaltet ist und einen parallel zu dieser geschalteten Kondensator 25.
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Zur Bereitstellung eines großen Steuerbereiches ist die durch die Referenzspannungserzeugung 23 bereitgestellte Referenzspannung möglichst groß, damit auch bei maximaler Durchsteuerung des Transistors 19 eine Restsättigungsspannung über der Kollektor-Emittor-Strecke verbleibt.
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Der ersten PWM-Signalaufbereitungsstufe 15 ist eine zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe 26 nachgeschaltet. Die zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe 26 ist mit ihrem Eingang an den Kollektor des Transistors 19 angeschlossen. Die zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe 26 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als passiver Tiefpassfilter 1. Ordnung ausgeführt und verfügt über einen durch die Widerstände 27, 28 bereitgestellten Spannungsteiler und über einen zu dem durch den Widerstand 28 bereitgestellten Spannungsteilerast parallel geschalteten Kondensator 29. Dabei ist das Verhältnis der durch die Widerstände 27, 28 bereitgestellten Äste des Spannungsteilers so ausgelegt, dass die am Ausgang der PWM-Aufbereitung 13 bzw. dessen zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe 26 anliegende Gleichspannung an die erforderlichen Spannungsbereiche des Stromsenkenmoduls 14 angepasst ist.
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Durch die PWM-Signalaufbereitung 13 wird auf diese Weise mit den beiden PWM-Signalaufbereitungsstufen 15, 26 eine Gleichspannung erzeugt, deren Größe unmittelbar von dem Verhältnis der Einschaltzeit zur Periodendauer des von dem PWM-Geber 6 erzeugten PWM-Signals abhängt. Von Bedeutung ist, dass die Höhe des auf diese Weise erzeugten Gleichstroms unabhängig von dem Pegel des PWM-Signals ist. Änderungen in der Höhe des Pegels des PWM-Signals über die unter Umständen relativ lange Strecke der Steuerleitung 5 beeinflussen somit die Ansteuerung des jeweils nachfolgenden Lichtquellenmoduls 2 nicht. Eine Änderung in dem Abstand der Einschaltflanken von den jeweiligen Ausschaltflanken erfolgt auch bei längerer Steuerleitung nicht.
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Das Stromsenkenmodul 14 verfügt über Mehrzahl an LEDs 30 als Lichtquellen. Ihre Versorgungsspannung erhalten die LEDs 30 von einer Konstantstromquelle als Teile des Stromsenkenmoduls 14. Die Konstantstromquelle wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Operationsverstärker 31 und einen Transistor 32, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Bipolartransistor ausgeführt ist, gebildet. Der Emitterstrom des Transistors 32 erzeugt an einem in seinem Emitterpfad befindlichen Messwiderstand 33 einen Spannungsabfall. Dieser ist proportional oder zumindest näherungsweise proportional zu dem durch die LEDs 30 fließenden Strom. Dieser Spannungsabfall wird dem invertierenden Eingang 34 des Operationsverstärkers 31 über einen Widerstand 35 zugeführt. An dem nicht invertierenden Eingang 36 des Operationsverstärkers 31 wird die von der PWM-Signalaufbereitung 13 erzeugte Steuerspannung eingespeist. Auf diese Weise wird ein Stromfluss bereitgestellt, dessen Größe dem Verhältnis der den nicht invertierenden Eingang 36 beaufschlagenden Steuerspannung und dem Widerstandswert des Widerstandes 35 entspricht. Ein weiterer Widerstand 37, der in den Ast der Referenzspannungserzeugung 23 eingeschaltet ist, ist typischerweise mehrere Zehnerpotenzen hinsichtlich seines Widerstandswertes größer als der Widerstandswert des Widerstandes 35. Daher beeinflusst dieser das vorbeschriebene Verfahren zur Stromversorgung nicht, allenfalls nicht in einem nennenswerten Maße.
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Aus der Beschreibung der Erfindung wird deutlich, dass bei diesem Konzept trotzt Einsatzes eines PWM-Gebers 6 die Energieversorgung der Lichtquellen 30 in den Lichtquellenmodulen 2 von dem PWM-Signalpegel unabhängig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearlichteinheit
- 2
- Lichtquellenmodul
- 3
- plus-Leitung
- 4
- minus-Leitung
- 5
- Steuerleitung
- 6
- PWM-Geber
- 7
- Stromversorgung
- 8
- Versorgungseinheit
- 9
- Stromversorgung
- 10
- MOSFET
- 11
- Widerstand
- 12
- Steuereingang
- 13
- PWM-Signalaufbereitung
- 14
- Stromsenkenmodul
- 15
- Erste PWM-Signalaufbereitungsstufe
- 16
- Arbeitswiderstand
- 17
- Widerstand
- 18
- Widerstand
- 19
- Transistor
- 20
- Schottky-Diode
- 21
- Schutzdiode
- 22
- Arbeitswiderstand
- 23
- Referenzspannungerzeugung
- 24
- Widerstand
- 24.1
- Schottky-Diode
- 25
- Kondensator
- 26
- Zweite PWM-Signalaufbereitungsstufe
- 27
- Widerstand
- 28
- Widerstand
- 29
- Kondensator
- 30
- Lichtquelle, LED
- 31
- Operationsverstärker
- 32
- Transistor
- 33
- Messwiderstand
- 34
- Invertierender Eingang
- 35
- Widerstand
- 36
- Nicht invertierender Eingang
- 37
- Widerstand
