DE102019203532A1

DE102019203532A1 - Dimmer-mehrfachzündung zum erhöhen des wirkungsgrades vondirect-ac-led -vorrichtungen

Info

Publication number: DE102019203532A1
Application number: DE102019203532.9A
Authority: DE
Inventors: Nan Shi; Haiju Li
Original assignee: Dialog Semiconductor Inc
Current assignee: Dialog Semiconductor Inc
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2039-03-16
Also published as: DE102019203532B4; US10405392B1

Abstract

Es wird eine Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung mit einer Steuereinheit bereitgestellt, die eine Ableitschaltung im Anschluss an eine anfängliche ansteigende Flanke für eine Post-Diodenbrückenspannung abschaltet. Die Steuereinheit misst eine erste Verzögerung zwischen einem Nulldurchgang für die Post-Diodenbrückenspannung und der anfänglichen ansteigenden Flanke zum Schätzen einer Auslösespannung für einen Anstiegsflankendimmerschalter. Die Steuereinheit bestimmt eine zweite Verzögerung im Anschluss an die anfängliche ansteigende Flanke in Reaktion auf die Schätzung der Auslösespannung. Die Steuereinheit kann somit die Ableitschaltung bei Ablauf der zweiten Verzögerung einschalten, so dass sich die Ableitschaltung nur über eine Dauer im Ein-Zustand befindet, die ausreicht, um eine Spannungsdifferenz an dem Anstiegsflankendimmerschalter aufzubauen, die gleich der Auslösespannung ist, gerade wenn die Post-Diodenbrückenspannung eine LED-Schwellenspannung erfüllt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungen, und betrifft insbesondere eine Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung mit erhöhtem Wirkungsgrad durch Dimmer-Mehrfachzündung.
HINTERGRUND
Die Ersetzung von Glühlampen durch Leuchtdioden (LED)-Beleuchtungsvorrichtungen reduziert den Energieverbrauch aufgrund des hohen Wirkungsgrades von LED-Vorrichtungen im Vergleich zu Glühlampen. Aber eine Glühlampe kann im Gegensatz zu herkömmlichem LED-Vorrichtungen direkt mit Netzstrom betrieben werden. Darum enthält eine LED-Vorrichtung herkömmlicherweise einen Schaltstromwandler, wie zum Beispiel einen Flyback-Wandler, zum Bereitstellen eines geregelten Gleichstroms zum Ansteuern der LED. Diese Notwendigkeit eines Schaltstromwandlers erhöht die Kosten, wodurch das Interesse der Verbraucher sinkt, auf LED-Vorrichtungen umzusteigen. Ein Verbraucher nutzt darum möglicherweise weiterhin Glühlampen, was aufgrund der erhöhten Treibhausgasemissionen infolge des resultierenden Energieverbrauchs zur globalen Erwärmung beiträgt.
Um die Kosten von LED-Vorrichtungen zu senken, wurden Direct-AC-LED-Vorrichtungen (die auch als Direct-AC-LED-Lampen bezeichnet werden können) entwickelt, die einen Schaltstromwandler überflüssig machen. In einer Direct-AC-LED-Vorrichtung wird die Netzspannung durch einen Gleichrichter, wie zum Beispiel einen Brückendiodengleichrichter, gleichgerichtet, um eine gleichgerichtete Eingangswechselspannung zu erzeugen. Die LED in einer Direct-AC-LED-Vorrichtung wird direkt durch die gleichgerichtete Eingangswechselspannung angesteuert. Obgleich darum kein Schaltstromwandler benötigt wird, um die gleichgerichtete Eingangswechselspannung in einen geregelten Gleichstrom oder eine geregelte Gleichspannung umzuwandeln, erfordert eine Direct-AC-LED-Vorrichtung immer noch eine Steuereinheit zum Steuern des LED-Stroms. Insbesondere steuert die Steuereinheit eine LED-Stromquelle in Reihe mit der LED. Wenn die gleichgerichtete Eingangswechselspannung (die auch als eine Post-Diodenbrückenspannung bezeichnet werden kann) über die LED-Schwellenspannung für die LED ansteigt, so steuert die Steuereinheit den LED-Strom durch Steuern der LED-Stromquelle so dass der LED-Strom entsprechend gesteuert werden kann.
Das Vorhandensein eines Phasenanschittdimmerschalters, wie zum Beispiel eines Anstiegsflankendimmerschalters in Haushaltsanwendungen, verkompliziert die Steuerung von Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungen. Insbesondere erfordert die TRIAC in einem Anstiegsflankendimmerschalter einen Mindestbetrag an Haltestrom, wenn sie leitet, um zu verhindern, dass die TRIAC sich zurücksetzt. Aber die Post-Diodenbrückenspannung hat möglicherweise noch nicht die LED-Schwellenspannung überschritten, wenn die TRIAC zu leiten beginnt. Eine Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung 100, die mit Anstiegsflanken-Dimmanwendungen kompatibel ist, enthält somit in der Regel eine Ableitschaltung („bleeder circuit“)110, wie in 1 gezeigt. Ein Dimmerschalter wird durch eine TRIAC repräsentiert, die zwischen einer Netzstromversorgung (AC_Input) und einer Diodenbrücke (DB) angeordnet ist. Die Diodenbrücke richtet einen aus der TRIAC eingespeisten Phasenanschitt-Wechselstrom gleich, um die Post-Diodenbrückenspannung zu erzeugen, die auf einer Stromschiene 105 transportiert wird. Die Ableitschaltung 110 ist mit der Stromschiene 105 gekoppelt, um einen Haltestrom in eine Erdung zu leiten. Eine Steuereinheit (I_CNTRL) steuert einen Strom durch eine LED-Kette durch Steuern einer LED-Stromquelle 115.
Die Ableitschaltung 110 enthält eine Steuereinheit (I_Bleeder), die den Abzapfstrom steuert. Insbesondere schaltet die Steuereinheit eine Ableitschaltungsstromquelle, die einen Abzapfstrom von der Stromschiene 105 in eine Erdung leitet, während die TRIAC leitet und die LED nicht leitet. In einem Anstiegsflankendimmerschalter beginnt der Phasenwinkel, über den er nicht leitet, an der Anstiegsflanke (Nulldurchgang) jedes Halbzyklus für die Eingangswechselspannung. Jeder Halbzyklus der Post-Diodenbrückenspannung hat einem Phasenanschittabschnitt, in dem der Anstiegsflankendimmerschalter in Abhängigkeit von der Dimmerschaltereinstellung durch den Nutzer nicht leitet. Außerhalb des Phasenanschittabschnitts in jedem Halbzyklus verhält sich die Post-Diodenbrückenspannung normalerweise so dass sie ab jedem Nulldurchgang der Post-Diodenbrückenspannung einem sinusförmigen Profil folgt. Insbesondere hat die Post-Diodenbrückenspannung von einem Anstiegsflankendimmerschalter eine ansteigende Flanke im Anschluss an den Phasenanschittabschnitt. Von dieser ansteigenden Flanke aus steigt die Post-Diodenbrückenspannung sinusförmig weiter an, bis sie die LED-Schwellenspannung erreicht. An diesem Punkt leitet die LED den Mindesthaltestrom, um zu verhindern, dass die TRIAC sich zurücksetzt. Die Ableitsteuereinheit kann somit die Ableitstromquelle veranlassen, nur zu leiten, während die TRIAC leitet und die LED nicht leitet.
Die resultierende Abzapfstromwellenform als eine Funktion der Post-Diodenbrückenspannungswellenform ist in 2 gezeigt. In jedem Halbzyklus der Post-Diodenbrückenspannung leitet die LED von 1 erst, wenn die Post-Diodenbrückenspannung die LED-Schwellenspannung überschreitet. Jeder Halbzyklus beginnt von einem Nulldurchgangspunkt aus, wie zum Beispiel am Zeitpunkt t0, für einen anfänglichen Halbzyklus. Die TRIAC von 1 leitet erst, wenn ihr Phasenanschittabschnitt abgelaufen ist, wie zum Beispiel am Zeitpunkt t1. Von Zeitpunkt t0 bis t1 wird die Post-Diodenbrückenspannung somit entladen. Am Zeitpunkt t1 wird die ansteigende Flanke der Post-Diodenbrückenspannung durchgelassen, weil die TRIAC zu leiten beginnt. Der Abzapfstrom muss somit vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 fließen, wenn die LED-Schwellenspannung erfüllt ist.
Dementsprechend besteht auf diesem technischen Gebiet Bedarf an Direct-AC-LED-Vorrichtungen mit reduziertem Jitter in Gegenwart eines Phasenanschittdimmerschalters.
KURZDARSTELLUNG
Es wird eine Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung mit einer Steuereinheit bereitgestellt, die die Ableitschaltung in Reaktion auf eine anfängliche ansteigende Flanke der Post-Diodenbrückenspannung im Anschluss an ihren Nulldurchgang abschaltet. Eine TRIAC in einem Anstiegsflankendimmerschalter setzt sich somit im Anschluss an die anfängliche ansteigende Flanke der Post-Diodenbrückenspannung zurück und leitet nicht. Die Steuereinheit schaltet dann die Ableitschaltung ein, um einen Entladungszeitraum für die Post-Diodenbrückenspannung zu beginnen. Die Steuereinheit synchronisiert diesen Schalter zeitlich mit der Ableitschaltung, so dass eine RC-Schaltungsspannung für eine DIAC-Schaltung innerhalb des Anstiegsflankendimmerschalters auf ihre Auslösespannung geladen wird, wenn die Post-Diodenbrückenspannung eine LED-Schwellenspannung erfüllt. Die Ableitschaltung erzeugt somit einen Ableitschaltungs-Leistungsverlust nur während des Entladungszeitraums für die Post-Diodenbrückenspannung im Anschluss an die anfängliche ansteigende Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung.
Diese vorteilhaften Merkmale können im Zuge des Studiums der folgenden detaillierten Beschreibung besser gewürdigt werden.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein herkömmliches Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungssystem, das einen Anstiegsflanken (Leading Edge, LE)-Dimmerschalter enthält.
2 veranschaulicht die Post-Diodenbrückenspannung, den Abzapfstrom und die Ableitschaltungs-Verlustwellenformen für die herkömmliche Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung von 1.
3 ist ein Schaubild eines Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungssystems mit verbessertem Wirkungsgrad der Ableitschaltung gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
3 veranschaulicht ein Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungssystem, das einen LE-Dimmerschalter gemäß einem Aspekt der Offenbarung enthält.
4 veranschaulicht einige zusätzliche Wellenformen für das herkömmliche Direct-AC-LED-Vorrichtungssystem von 1.
5 veranschaulicht einige Wellenformen für das Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungssystem von 3 gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
6 ist ein Schaltbild einer beispielhaften Steuereinheit für das Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtungssystem von 3 gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
7 veranschaulicht die Post-Diodenbrückenspannung, den Abzapfstrom und die Ableitschaltungs-Verlustwellenformen für die Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung von 3.

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ihre Vorteile werden am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden. Es versteht sich, dass gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente zu identifizieren, die in einer oder mehreren der Figuren veranschaulicht sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird eine verbesserte Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung offenbart, die eine Steuereinheit hat, der die Ableitschaltung für einen Anstiegsflankendimmerschalter nach dem Nulldurchgang für die Post-Diodenbrückenspannung im Ein-Zustand hält, bis die ansteigende Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung detektiert wird. Diese ansteigende Flanke tritt ein, nachdem sich eine ausreichende Auslösespannung in der TRIAC in dem Anstiegsflankendimmerschalter aufgebaut hat. Die TRIAC schaltet sich dann ein, was die ansteigende Flanke in der Post-Diodenbrückenspannung hervorruft. In Reaktion auf diese ansteigende Flanke schaltet die Steuereinheit die Ableitschaltung aus. Wenn die Ableitschaltung ausgeschaltet ist und den Mindesthaltestrom für die TRIAC nicht länger aufrecht hält, setzt sich die TRIAC zurück und leitet nicht mehr. Obgleich die Post-Diodenbrückenspannung dann floatet, steigt sie in Reaktion auf den sinusförmigen Anstieg der Netzspannung aufgrund der Kopplung durch die innere Kapazität der TRIAC weiter sinusförmig an. Da die Post-Diodenbrückenspannung der Netzspannung folgt, liegt im Wesentlichen keine Spannung an der TRIAC an, solange die Post-Diodenbrückenspannung weiter synchron mit dem Netzspannungsanstieg (oder der Netzspannungsverringerung, da die Post-Diodenbrückenspannung mit Bezug auf die Netzspannung gleichgerichtet wird) ansteigt. Somit bleibt die TRIAC aus.
Um den Wirkungsgrad der LED zu erhöhen, hält die Steuereinheit die Ableitschaltung für die Dauer eines Verzögerungszeitraums in einem Aus-Zustand und schaltet dann die Ableitschaltung wieder ein. Da die TRIAC bei dieser Neuauslösung der Ableitschaltung aus ist, wird die Post-Diodenbrückenspannung dann über einen Entladungszeitraum hinweg entladen. Dabei entsteht dann eine Spannungsdifferenz zwischen der Netzspannung und der Post-Diodenbrückenspannung, die die TRIAC auslöst, erneut zu leiten. Die Post-Diodenbrückenspannung hat somit eine weitere ansteigende Flanke nach dem Entladungszeitraum und steigt über die LED-Schwellenspannung hinaus an. Die Steuereinheit kann dann die Ableitschaltung ausschalten, da der LED-Strom den Mindesthaltestrom für die TRIAC aufrecht erhält. Damit die TRIAC in einen leitenden Zustand ausgelöst werden kann, muss ein Kondensator in einer DIAC innerhalb des Anstiegsflankendimmerschalters mit einer Auslöse- oder Schwellenspannung geladen werden. Der Kondensator bildet eine RC-Schaltung mit einem veränderlichen Widerstand, dessen Widerstand durch den Nutzer mit Bezug auf die gewünschte Dimm-Einstellung gesteuert wird. Das Auslösen der TRIAC erfordert somit, dass ein bestimmter Ladungsbetrag in die RC-Schaltung fließt. Um den Wirkungsgrad der LED zu erhöhen, bestimmt die Steuereinheit den Zeitpunkt des Entladungszeitraums so dass, wenn die Ableitschaltung bei Beendigung des Entladungszeitraums erneut ausgelöst wird, das Laden der RC-Schaltung vollendet ist, kurz bevor die Post-Diodenbrückenspannung die LED-Schwellenspannung erreicht hat.
Um diese Ableitschaltungssteuerung für einen höheren LED-Wirkungsgrad besser verstehen zu können, betrachten wie ein beispielhaftes Direct-AC-Leuchtvorrichtungssystem 300, das einen verbesserten Wirkungsgrad der Ableitschaltung hat, wie in 3 gezeigt. Eine Netzstromversorgung 305 betreibt einen Anstiegsflankendimmerschalter 310, der wiederum einen Diodenbrückengleichrichter 315 ansteuert. Der Diodenbrückengleichrichter 315 richtet eine Phasenanschittspannung von dem Dimmerschalter 310 gleich, um eine Post-Diodenbrückenspannung zu erzeugen, die in einer Stromschiene 335 transportiert wird. Wenn die Post-Diodenbrückenspannung eine LED-Schwellenspannung für eine LED überschreitet, so wird gemäß der Steuerung durch eine LED-Stromquelle 330, die durch eine Steuereinheit 320 gesteuert wird, ein LED-Strom von der Stromschiene 335 durch die LED geleitet. Die Steuereinheit 320 veranlasst außerdem eine Ableitschaltungs-Stromquelle 325, einen Abzapfstrom von der Stromschiene 335 in eine Erdung zu leiten.
Eine TRIAC in dem Dimmerschalter 310 leitet erst, wenn sie durch eine DIAC ausgelöst wird, die einen Kondensator C und einen veränderlichen Widerstand R hat. Der Knoten zwischen dem Kondensator C und dem veränderlichen Widerstand R transportiert eine RC-Schaltungsspannung Vrc. In Abhängigkeit von einer Spannungsdifferenz zwischen der Netzspannung und einer Spannung für einen Vor-Diodenbrückenknoten 340 erreicht die RC-Schaltungsspannung Vrc eine Auslöseschwelle, um die TRIAC zum Leiten zu veranlassen. Betrachten wir zum Beispiel die Spannungswellenformen von 4 für ein herkömmliches Direct-AC-Leuchtvorrichtungssystem. Ein Nulldurchgang für die Post-Diodenbrückenspannung tritt an einem Zeitpunkt t0 ein. Da die TRIAC zu diesem Zeitpunkt nicht leitet, bleibt die Post-Diodenbrückenspannung entladen, während eine Spannungsdifferenz (Vdimmer) an dem Dimmerschalter in dem Maße zunimmt, wie die Netzspannung ansteigt. In dem Maße, wie Vdimmer ansteigt, steigt die RC-Schaltungsspannung Vrc, bis sie gleich einer Auslösespannung Vtrigger am Zeitpunkt t1 ist. Die TRIAC wird somit ausgelöst, am Zeitpunkt t1 zu leiten, so dass die Post-Diodenbrückenspannung zu diesem Zeitpunkt eine ansteigende Flanke hat. Dieser Ereigniszyklus wird ab dem anschließenden Nulldurchgang am Zeitpunkt t2 wiederholt.
Die Ladungsmenge, die erforderlich ist, die RC-Schaltungsspannung Vrc zu laden, bis sie die Auslösespannung Vtrigger erreicht, ist im Wesentlichen gleich der Integration der Spannungsdifferenz Vdimmer an dem Dimmerschalter vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1. Die im vorliegenden Text offenbarte Steuereinheit nutzt vorteilhafterweise diesen bekannten Bereich, um die Zeit des Entladungszeitraums für die Post-Diodenbrückenspannung zu bestimmen. Einige beispielhafte Wellenformen für das System 300 sind in 5 gezeigt. Ab dem Nulldurchgang am Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 baut sich die Spannungsdifferenz Vdimmer an dem Dimmerschalter auf, wie mit Bezug auf 4 besprochen, so dass die RC-Schaltungsspannung Vrc in dem Dimmerschalter 310 auf ihre Auslösespannung am Zeitpunkt t1 ansteigt. Die Post-Diodenbrückenspannung hat somit eine ansteigende Flanke am Zeitpunkt t1. Die Steuereinheit 320 (3) schaltet die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 am Zeitpunkt t1 ab, so dass sich die TRIAC zurücksetzt. Obgleich die TRIAC nicht leitet, so dass die Post-Diodenbrückenspannung nach dem Zeitpunkt t1 floatet, nimmt die Post-Diodenbrückenspannung weiterhin mit dem sinusförmigen Anstieg der Netzspannung aufgrund der inneren Kapazität des Dimmerschalters 310. Die Steuereinheit 320 schaltet dann die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 am Zeitpunkt t2 von 4 ein, um den Entladungszeitraum für die Post-Diodenbrückenspannung zu beginnen. Die Entladung der Post-Diodenbrückenspannung veranlasst, dass die Spannungsdifferenz Vdimmer an dem Dimmerschalter 325 am Zeitpunkt t2 eine ansteigende Flanke hat und gemäß dem sinusförmigen Anstieg der Netzspannung zunimmt. Die RC-Schaltungsspannung Vrc steigt somit am Zeitpunkt t3 zum zweiten Mal über ihre Auslösespannung an. Aber am Zeitpunkt t3 hat die Post-Diodenbrückenspannung die LED-Schwellenspannung überschritten, dergestalt, dass die Steuereinheit 320 die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 am Zeitpunkt t3 abschaltet. Der resultierende Ableitschaltungs-Leistungsverlust wird somit zwischen die Zeiten t2 und t3 begrenzt, so dass der Wirkungsgrad der Ableitschaltung im Vergleich zu dem herkömmlichem Ableitschaltungs-Leistungsverlust, wie mit Bezug auf 2 besprochen, in hohem Maße verbessert wird.
Wie mit Bezug auf 3 besprochen, ist eine Integration der Spannung Vdimmer ab dem Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 proportional zu der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die RC-Schaltungsspannung Vrc auf die Auslösespannung zu laden. Die resultierende Integration wird durch den Bereich A in 5 repräsentiert. Eine ähnliche Integration der Spannung Vdimmer vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 ist als Bereich B in 5 bezeichnet. Aber Bereich B ist im Wesentlichen gleich dem Bereich A, da beide Bereiche proportional der Auslöseladung für die RC-Schaltung in der DIAC-Schaltung sind. Die Steuereinheit 320 kann somit auf einfache Weise den Zeitpunkt t2 dergestalt bestimmen, dass der Bereich B zum Auslösen des Leitens einer TRIAC am Zeitpunkt t3 ausreichend ist, wenn die Post-Diodenbrückenspannung die LED-Schwellenspannung erfüllt.
Durch Einschalten der Ableitschaltungs-Stromquelle 325 zum Entladen der Post-Diodenbrückenspannung am Zeitpunkt t2 gewährleistet die Steuereinheit 320, dass, wenn die TRIAC sich am Zeitpunkt 3 einschaltet, die Post-Diodenbrückenspannung gerade die LED-Schwellenspannung erfüllt hat, so dass der LED-Strom den Mindesthaltestrom aufrecht erhält, um zu verhindern, dass sich die TRIAC zurücksetzt. Mit Bezug auf das Bestimmen des Zeitpunktes t2 zum Einschalten der Ableitschaltungs-Stromquelle 325, um die Post-Diodenbrückenspannung zu entladen, ist zu beachten, dass, wenn der Zeitpunkt t2 zu früh eintritt, die Ableitschaltung Energie vergeudet, da sie leitet, um zu verhindern, dass sich die TRIAC zurücksetzt, bis die Post-Diodenbrückenspannung schließlich die LED-Schwellenspannung durchquert. Wenn umgekehrt der Zeitpunkt t2 zu spät eintritt, so wird die LED-Leitungsdauer unnötig verkürzt.
Mit Bezug auf das Berechnen des günstigsten Zeitpunktes t2 zum Einschalten der Ableitschaltungs-Stromquelle 325 ist zu beachten, dass der Bereich A in 3 nicht im Voraus bekannt sein kann, da er von der durch einen Nutzer vorgenommenen Einstellung des veränderlichen Widerstands in der DIAC innerhalb des LE-Dimmerschalters 310 abhängig ist. Die Steuereinheit 325 benötigt somit ein Mittel zum Bestimmen des Phasenwinkels (Dimmereinstellung) , der dem Bereich A von 3 entspricht. Insbesondere kann die Steuereinheit 325 die Zeit messen, die ab dem Nulldurchgang am Zeitpunkt t0 bis zur ansteigenden Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung am Zeitpunkt t1 vergeht. Da die Steuereinheit 325 das sinusförmige Verhalten für die Post-Diodenbrückenspannung kennt und auch den Zeitraum ab dem Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 misst, ist der Bereich A bekannt. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 325 wie in 6 gezeigt konfiguriert werden. Ein Komparator 605 vergleicht die Post-Diodenbrückenspannung (als Vin bezeichnet) mit einer relativ kleinen positiven Spannung, wie zum Beispiel 0,1 V, aus einer Spannungsquelle 610. Das Ausgangssignal des Komparators 605 geht somit am Nulldurchgang für Vin am Zeitpunkt t0 auf „low“ und geht an der ansteigenden Flanke für Vin am Zeitpunkt t1 auf „high“. Um den Phasenwinkel ϕ zu messen (die Zeit, die zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 verstreicht), wird ein erster Zähler 615 ausgelöst, Zyklen eines Taktsignals von einer Taktquelle 620 in Reaktion auf ein „low“- Ausgangssignal von dem Komparator 605 zu zählen. Der Zähler 615 ist dafür konfiguriert, das Zählen in Reaktion auf ein „high“- Ausgangssignal von dem Komparator 605 zu stoppen, dergestalt, dass der Zähler 615 ab dem Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 zählt, um den Phasenwinkel ϕ als einen Zählwert der verstrichenen Zeit vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 zu schätzen. Eine Nachschlagetabelle (Look-up Table, LUT) 625 empfängt den Zählwert von dem Zähler 615, um den Bereich A (der auch der Bereich B ist), wie in Bezug auf 5 besprochen, zu schätzen. Da die Spannung Vin sinusförmig ist, wird der Bereich unter ihrer Kurve auf einfache Weise durch die LUT 625 in Reaktion auf den Zählwert von Zähler 615 geschätzt. Die LUT stellt einen Zählwert für einen zweiten Zähler 630 ein, der in Reaktion auf eine ansteigende Flanke für Vin zählt, wie durch ein „high“-Ausgangssignal von dem Komparator 605 bestimmt.
Eine Logikschaltung 630 steuert die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 in Reaktion auf das Ausgangssignal von dem Komparator 605 und dem zweiten Zähler 625. Zum Beispiel ist die Logikschaltung 630 dafür konfiguriert, die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 am Zeitpunkt t0 in Reaktion darauf einzuschalten, dass das Ausgangssignal von dem Komparator 605 auf „low“ geht. Umgekehrt ist die Logikschaltung 630 dafür konfiguriert, die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 am Zeitpunkt t1 in Reaktion darauf auszuschalten, dass das Ausgangssignal von dem Komparator 605 auf „high“ geht. Wenn sie durch den Zähler 625 ausgelöst wird, so schaltet die Logikschaltung 630 dann die Ableitschaltungs-Stromquelle am Zeitpunkt t2 ein, um den Entladungszeitraum für die Spannung Vin (die Post-Diodenbrückenspannung) zu beginnen. Und schließlich ist die Logikschaltung 630 des Weiteren dafür konfiguriert, die Ableitschaltungs-Stromquelle 325 in Reaktion darauf auszuschalten, dass die Spannung Vin die LED-Schwellenspannung erfüllt. Um diese Bestimmung vorzunehmen, kann die Steuereinheit 320 auf die Spannung eines Knotens 340 zwischen der LED und der LED-Stromquelle 330 ansprechen. Die Spannung des Knotens 340 steigt an, wenn die Post-Diodenbrückenspannung die LED-Schwellenspannung erfüllt. Wir kehren zurück zu 6. Die Steuereinheit 325 kann somit einen Komparator 635 enthalten, der bestimmt, wann die Spannung des Knotens 340 größer ist als eine Schwellenspannung (zum Beispiel eine kleine positive Spannung), um zu bestimmen, ob die LED-Schwellenspannung erfüllt ist. Die Logikschaltung 630 ist des Weiteren so konfiguriert, dass sie auf das Erfüllen der LED-Schwellenspannung, was zum Beispiel durch den Komparator 635 detektiert wird, mit dem Ausschalten der Ableitschaltungs-Stromquelle 325 reagiert. Die LED-Stromsteuerung ist in 6 nicht gezeigt, da dem Fachmann diese Steuerung bekannt ist. Wir kehren zu 3 zurück. Die Ableitstromquelle 325, die LED-Stromquelle 330 und die Steuereinheit 320 können in einem einzelnen integrierten Schaltkreis integriert werden.
Der resultierende Ableitschaltungsverlust ist in 7 gezeigt. Der Ableitschaltungsverlust ist in jedem Zyklus der Post-Diodenbrückenspannung zwischen den Zeiten t2 und t3 begrenzt, wie in Bezug auf 5 besprochen. Ein Vergleich mit dem herkömmlichen Ableitschaltungsverlust, der mit Bezug auf 2 besprochen wurde, zeigt die enorme Erhöhung des Wirkungsgrades der Ableitschaltung.
Wie der Durchschnittsfachmann nun erkennen kann, und in Abhängigkeit von der konkret vorliegenden Anwendung, können viele Modifizierungen, Substituierungen und Variationen in und an den Materialien, Vorrichtungen, Konfigurationen und Nutzungsverfahren der Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen. Vor diesem Hintergrund darf der Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt werden, die im vorliegenden Text veranschaulicht und beschrieben wurden, da sie lediglich anhand einiger Beispiele dargelegt wurden. Vielmehr ist der Schutzumfang allein anhand der folgenden Ansprüche und ihrer funktionalen Äquivalente zu ermessen.

Claims

Wir beanspruchen:
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Ableitschaltung; eine LED-Steuereinheit, die dafür konfiguriert ist, die Ableitschaltung in Reaktion auf ein erstes Leiten von Strom für eine TRIAC in einem Anstiegsflankendimmerschalter auszuschalten, um die TRIAC zu veranlassen, sich zurückzusetzen, wobei die LED-Steuereinheit des Weiteren dafür konfiguriert ist, die Ableitschaltung einzuschalten, um eine Post-Diodenbrückenspannung über einen Entladungszeitraum zu entladen, dessen Dauer ausreicht, um ein zweites Leiten von Strom in der TRIAC auszulösen, nachdem die Post-Diodenbrückenspannung größer ist als eine LED-Schwellenspannung.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die LED-Steuereinheit einen Komparator enthält, der dafür konfiguriert ist, das erste Leiten von Strom für die TRIAC durch eine Detektion einer ansteigenden Flanke in der Post-Diodenbrückenspannung zu detektieren, und wobei die LED-Steuereinheit des Weiteren dafür konfiguriert ist, die Ableitschaltung einzuschalten, die Post-Diodenbrückenspannung zu einer Entladungszeit zu entladen, nachdem die ansteigende Flanke in der Post-Diodenbrückenspannung detektiert wurde.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die LED-Steuereinheit des Weiteren einen ersten Zähler enthält, der in Reaktion auf ein Taktsignal zählt, um bis zu der Entladungszeit zu zählen, nachdem die ansteigende Flanke in der Post-Diodenbrückenspannung detektiert wurde.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren Folgendes umfasst: eine LED-Stromquelle, wobei die LED-Steuereinheit des Weiteren dafür konfiguriert ist, einen LED-Strom zu steuern, der im Anschluss an den Entladungszeitraum durch eine LED geleitet wird.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, die des Weiteren Folgendes umfasst: eine Nachschlagetabelle, die dafür konfiguriert ist, einen Zählwert für den ersten Zähler in Reaktion auf einen Verzögerungszeitraum zwischen einem Nulldurchgang für die Post-Diodenbrückenspannung und der ansteigende Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung nachzuschlagen.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 5, die des Weiteren einen zweiten Zähler umfasst, der in Reaktion auf das Taktsignal zählt, um den Verzögerungszeitraum zwischen dem Nulldurchgang für die Post-Diodenbrückenspannung und der ansteigenden Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung zu messen.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die des Weiteren Folgendes umfasst: eine Stromschiene zum Transportieren der Post-Diodenbrückenspannung, wobei die Ableitschaltung zwischen der Stromschiene und Erde gekoppelt ist.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ableitschaltung eine Ableitschaltungs-Stromquelle umfasst.
Direct-AC-LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, die des Weiteren Folgendes umfasst: eine Logikschaltung, die dafür konfiguriert ist, auf den Komparator und den ersten Zähler anzusprechen, um einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand für die Ableitschaltung zu steuern.
Verfahren zum Steuern einer Ableitschaltung in einer Direct-AC-Leuchtvorrichtung, das Folgendes umfasst: Messen einer ersten Zeitverzögerung zwischen einem Nulldurchgang und einer anschließenden ansteigenden Flanke für eine Post-Diodenbrückenspannung zum Schätzen einer Auslösespannung für einen Anstiegsflankendimmerschalter; Ausschalten der Ableitschaltung in Reaktion auf die ansteigende Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung, um eine TRIAC in dem Anstiegsflankendimmerschalter zu veranlassen, sich zurückzusetzen und das Leiten zu stoppen; Bestimmen einer zweiten Zeitverzögerung in Reaktion auf die Schätzung der Auslösespannung für den Anstiegsflankendimmerschalter; und im Anschluss an das Ablaufen der zweiten Zeitverzögerung im Anschluss an die ansteigende Flanke der Post-Diodenbrückenspannung, Einschalten der Ableitschaltung, um die TRIAC zu veranlassen, erneut zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 10, das des Weiteren Folgendes umfasst: Vergleichen der Post-Diodenbrückenspannung mit einer positiven Schwellenspannung zum Detektieren des Nulldurchgangs und der anschließenden ansteigenden Flanke für die Post-Diodenbrückenspannung.
Verfahren nach Anspruch 11, das des Weiteren das Zählen eines Zählwertes in Reaktion auf einen Zyklus eines Taktsignals zum Messen der ersten Verzögerung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Bestimmen der zweiten Zeitverzögerung umfasst, einen sinusförmigen Anstieg für die Post-Diodenbrückenspannung ab dem Nulldurchgang bis zu der anschließenden ansteigenden Flanke zu integrieren.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Integrieren des sinusförmigen Anstiegs für die Post-Diodenbrückenspannung das Nachschlagen eines Wertes in einer Nachschlagetabelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestimmen der zweiten Zeitverzögerung umfasst, Zyklen eines Taktsignals zu zählen, bis ein Zählwert erreicht ist, der gleich dem Wert aus der Nachschlagetabelle ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, das des Weiteren Folgendes umfasst: Ausschalten der Ableitschaltung in Reaktion darauf, dass die Post-Diodenbrückenspannung eine LED-Schwellenspannung übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren Folgendes umfasst: Steuern eines LED-Stroms, der durch eine LED geleitet wird, nachdem die Post-Diodenbrückenspannung die LED-Schwellenspannung überschritten hat.