DE102021113015B4

DE102021113015B4 - Circuit arrangement for a flyback power pack for operating and for detecting a temperature of at least one LED

Info

Publication number: DE102021113015B4
Application number: DE102021113015.8A
Authority: DE
Inventors: Pascal Braun
Original assignee: Steinel GmbH and Co KG
Current assignee: Steinel GmbH and Co KG
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2041-05-20
Also published as: DE102021113015A1

Abstract

Schaltungsanordnung (10) für ein Flyback-Netzteil zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED (D6, D7), aufweisend:einen Primärschaltkreis (PSK) mit einer periodisch schaltbaren Stromquelle und einer Primär-Wicklung (L1) eines Transformators (TR);einen Sekundärschaltkreis (SSK) mit einer Sekundärwicklung (L2) des Transformators (TR) und einem Kondensator (C1), der mit der zumindest einen LED (D6, D7) parallel geschaltet ist; undeinen Tertiärschaltkreis (TSK) mit einer Bias-Wicklung (L3) des Transformators (TR) und einer Messeinheit (12), die dazu angepasst ist, eine Bias-Spannung (Ubias), die sich an der Bias-Wicklung (L3) des Transformators (TR) einstellt, zu messen, um aus der gemessenen Bias-Spannung (Ubias) die Temperatur der zumindest einen LED (D6, D7) zu bestimmen,wobei sich bei einer Schaltung der Stromquelle nach Ablauf einer Verzögerungszeit an der Bias-Wicklung (L3) des Transformators (TR) eine von einer Vorwärtsspannung (ULED) der zumindest einen LED (D6, D7) abhängige Spannung einstellt,wobei die Verzögerungszeit kürzer als die Zeitdauer einer Schaltperiode ist, undwobei die Verzögerungszeit von einer Kapazität des Kondensators (C1) und einer Induktivität der Bias-Wicklung (L3) des Transformators (TR) abhängt.Circuit arrangement (10) for a flyback power pack for operating and for detecting a temperature of at least one LED (D6, D7), having:a primary circuit (PSK) with a periodically switchable current source and a primary winding (L1) of a transformer (TR) ;a secondary circuit (SSK) with a secondary winding (L2) of the transformer (TR) and a capacitor (C1) which is connected in parallel with the at least one LED (D6, D7); anda tertiary circuit (TSK) having a bias winding (L3) of the transformer (TR) and a measuring unit (12) adapted to measure a bias voltage (Ubias) across the bias winding (L3) of the transformer (TR) sets, in order to determine the temperature of the at least one LED (D6, D7) from the measured bias voltage (Ubias), wherein when the current source is switched on, after a delay time has elapsed at the bias winding (L3 ) of the transformer (TR) sets a voltage dependent on a forward voltage (ULED) of the at least one LED (D6, D7), the delay time being shorter than the duration of a switching period, and the delay time being dependent on a capacitance of the capacitor (C1) and a Inductance of the bias winding (L3) of the transformer (TR) depends.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Flyback-Netzteil zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED, sowie ein Verfahren dafür.The invention relates to a circuit arrangement for a flyback power pack for operating and for detecting a temperature of at least one LED, and a method for this.

Licht emittierende Dioden (LEDs) werden vielfältig eingesetzt, beispielsweise als Beleuchtungsmittel in Form von LED-Panels. Um einen sicheren Betrieb der LEDs zu gewährleisten, wird dabei ihre Temperatur fortlaufend überwacht, so dass sichergestellt werden kann, dass diese unterhalb einer schädigenden Grenztemperatur bleibt. Hierfür werden herkömmlicherweise Temperaturfühler eingesetzt, die in der Nähe der LEDs angebracht und mit diesen thermisch gekoppelt werden. Mittels der Temperaturfühler wird die Temperatur der LEDs während ihres Betriebs gemessen.Light-emitting diodes (LEDs) are used in many ways, for example as lighting means in the form of LED panels. In order to ensure safe operation of the LEDs, their temperature is continuously monitored so that it can be ensured that they remain below a damaging limit temperature. For this purpose, temperature sensors are conventionally used, which are attached in the vicinity of the LEDs and are thermally coupled to them. The temperature of the LEDs is measured during operation using the temperature sensors.

Eine solche Temperaturmessung führt jedoch zu zusätzlichen Kosten da teure Bauteile wie Temperatursensoren in eine entsprechende Schaltungsanordnung mit integriert werden müssen. Des Weiteren muss bei einer galvanischen Trennung (d.h. das die LEDs nicht über Leiter mit der Versorgung (Netz) verbunden sind, sondern über andere nicht leitfähige Koppelglieder wie bspw. Transformatoren) dafür gesorgt werden, dass diese auch für die Temperaturmessung gegeben ist. Daher wird die gesamte Schaltung komplizierter, was in einem erhöhten Montageaufwand und mehr Kosten resultiert.However, such a temperature measurement leads to additional costs since expensive components such as temperature sensors have to be integrated into a corresponding circuit arrangement. Furthermore, in the case of galvanic isolation (i.e. that the LEDs are not connected to the supply (mains) via conductors, but via other non-conductive coupling elements such as transformers), care must be taken to ensure that this is also given for the temperature measurement. Therefore, the entire circuit becomes more complicated, resulting in increased assembly work and cost.

Eine Möglichkeit besteht daher darin, Schaltungsanordnungen bereitzustellen, die auf Temperaturfühler verzichten. In der Druckschrift DE 10 2014 019 434 B4 ist zum Beispiel eine Schaltung mit einem Mikrocontroller zum Betrieb von LEDs und zur Berechnung einer LED Junction Temperatur beschrieben. Um diese Temperatur zu bestimmen wird die Spannung der LEDs während einer geringen Stromstärke ermittelt, wobei hierzu ein kleiner Messkondensator den LEDs parallel geschaltet ist. Wenn nach Abschalten der LEDs der Entladevorgang abgeschlossen ist, wird ein Spannungswert erfasst und einem Temperaturwert zugeordnet. Dabei muss der Messzeitpunkt hinreichend spät erfolgen damit die Entladeströme hinreichend klein sind. Dies wiederrum erfordert jedoch eine hohe Genauigkeit und Präzision des Mikrocontrollers.One possibility is therefore to provide circuit arrangements that do without temperature sensors. In the pamphlet DE 10 2014 019 434 B4 For example, a circuit with a microcontroller for operating LEDs and for calculating an LED junction temperature is described. In order to determine this temperature, the voltage of the LEDs is determined during a low current intensity, with a small measuring capacitor being connected in parallel with the LEDs for this purpose. When the discharging process is complete after the LEDs have been switched off, a voltage value is recorded and assigned to a temperature value. The measurement time must be sufficiently late so that the discharge currents are sufficiently small. However, this in turn requires a high level of accuracy and precision from the microcontroller.

Aus der Druckschrift DE 10 2006 033 233 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Leuchtdiode sowie eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Leuchtdiode bekannt. Es wird eine Flussspannung einer Leuchtdiode abgegriffen. Dazu wird die über der Leuchtdiode anfallende Spannung abgegriffen. Die Leuchtdiode ist dabei in einem Betriebszustand, der für Beleuchtungs- oder Signalisierungszwecke vorgesehen ist. Die Leuchtdiode gibt somit Photonen während des Abgreifens der Flussspannung ab. Die Flussspannung wird ausgewertet und daraus ein Temperatursignal ermittelt, welches eine Temperatur der Leuchtdiode wiedergibt.From the pamphlet DE 10 2006 033 233 A1 a method for operating a light-emitting diode and a circuit arrangement for operating a light-emitting diode are known. A forward voltage of a light-emitting diode is tapped. For this purpose, the voltage occurring across the light-emitting diode is tapped. The light-emitting diode is in an operating state that is intended for lighting or signaling purposes. The light-emitting diode thus emits photons while the forward voltage is tapped. The flow voltage is evaluated and a temperature signal is determined therefrom, which reflects a temperature of the light-emitting diode.

Aus der Druckschrift DE 10 2014 204 127 A1 ist ein Betriebsgerät zur Ansteuerung von Leuchtmitteln wie z. B. LED-Strecken, sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung eines solchen Betriebsgeräts bekannt.From the pamphlet DE 10 2014 204 127 A1 is an operating device for controlling lamps such as e.g. B. LED lines, and a control unit for controlling such an operating device is known.

Aus der Druckschrift DE 10 2016 208 183 A1 ist eine Konverterschaltung bekannt, in der mehrere elektrische Messgrößen und/oder -signale oder diese wiedergebende elektrische Parameter an einem Messpunkt erfassbar sind. Die elektrischen Parameter dienen vorzugsweise zur Taktung eines getakteten Wandlers (insbesondere eines Flyback-, Boost- und/oder Buck-Wandlers) für Leuchtmittel.From the pamphlet DE 10 2016 208 183 A1 a converter circuit is known in which a plurality of electrical measured variables and/or signals or electrical parameters reflecting them can be detected at a measuring point. The electrical parameters are preferably used to clock a clocked converter (in particular a flyback, boost and/or buck converter) for lighting means.

Aus der Druckschrift DE 10 2018 203 281 A1 ist einen Synchronkonverter zum Betreiben zumindest einer LED bekannt, Der Synchronkonverter umfasst Versorgungs- und Lastseiten mit jeweiligen Schaltmitteln, Erfassungsmittel zum Erfassen einer LED-Spannung, eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Schaltmittel in einem Gegentakt, welcher von der erfassten LED-Spannung abhängt. Die Steuereinrichtung steuert das Schaltmittel auf der Versorgungsseite mit einer jeweiligen konstanten Einschaltzeit für einen jeweiligen aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Wertebereichen für die erfasste LED-Spannung an, in den die erfasste LED-Spannung fällt.From the pamphlet DE 10 2018 203 281 A1 a synchronous converter for operating at least one LED is known. The synchronous converter comprises supply and load sides with respective switching means, detection means for detecting an LED voltage, a control device for driving the switching means in a push-pull which depends on the detected LED voltage. The control device controls the switching means on the supply side with a respective constant switch-on time for a respective one of a plurality of predetermined value ranges for the detected LED voltage, in which the detected LED voltage falls.

Für den Betrieb eines LED Panels wird üblicherweise ein konstant Strom Netzteil, wie ein Flyback Netzteil verwendet. Das Flyback-Netzteil stellt eine bestimmte Form eines Gleichwandlers dar und wird auch als Sperrwandler bezeichnet. Die Verwendung eines solchen Flyback-Netzteils als primär geregelte Stromquelle für LEDs ist bekannt und weit verbreitet. Um die Temperatur der LEDs zu bestimmen werden jedoch auch hier Temperatursensoren verwendet.A constant current power supply, such as a flyback power supply, is usually used to operate an LED panel. The flyback power supply is a specific form of DC converter, also known as a flyback converter. The use of such a flyback power supply as a primary regulated current source for LEDs is well known and widespread. However, temperature sensors are also used here to determine the temperature of the LEDs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich eine Schaltungsanordnung für ein Flyback-Netzteil bereitzustellen, die es ermöglicht die Temperatur einer LED indirekt d.h., ohne zusätzliche Bauteile wie Temperatursensoren, zu bestimmen und dabei die LED zu betreiben.The object of the present invention is therefore to provide a circuit arrangement for a flyback power supply which makes it possible to determine the temperature of an LED indirectly, i.e. without additional components such as temperature sensors, and thereby to operate the LED.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a circuit arrangement according to patent claim 1.

Insbesondere wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schaltungsanordnung für ein Flyback-Netzteil zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED, aufweisend: einen Primärschaltkreis mit einer periodisch schaltbaren Stromquelle und einer Primär-Wicklung eines Transformators; einen Sekundärschaltkreis mit einer Sekundärwicklung des Transformators und einem Kondensator, der mit der zumindest einen LED parallel geschaltet ist; und einen Tertiärschaltkreis mit einer Bias-Wicklung des Transformators und einer Messeinheit, die dazu angepasst ist, eine Bias-Spannung, die sich an der Bias-Wicklung des Transformators einstellt, zu messen, um aus der gemessenen Bias-Spannung die Temperatur der zumindest einen LED zu bestimmen.In particular, this object is achieved by a circuit arrangement for a flyback power pack for operating and for detecting a temperature ture of at least one LED, comprising: a primary circuit with a periodically switchable current source and a primary winding of a transformer; a secondary circuit having a secondary winding of the transformer and a capacitor connected in parallel with the at least one LED; and a tertiary circuit with a bias winding of the transformer and a measuring unit that is adapted to measure a bias voltage that occurs at the bias winding of the transformer, in order to determine the temperature of the at least one LED from the measured bias voltage.

Mittels der sich an der Bias-Wicklung einstellenden Bias-Spannung lässt sich die Temperatur der LED ohne zusätzliche Bauteile wie Temperaturfühler einfach bestimmen. Dadurch wird die gesamte Schaltungsanordnung kompakter und spart Kosten ein.The temperature of the LED can be easily determined without additional components such as temperature sensors by means of the bias voltage that is set at the bias winding. This makes the entire circuit arrangement more compact and saves costs.

Dabei stellt sich nach Ablauf einer Verzögerungszeit bei einer Schaltung der Stromquelle an der Bias-Wicklung des Transformators eine von der Vorwärtsspannung der zumindest einen LED abhängige Spannung ein. Die Vorwärtsspannung der LED ist temperaturabhängig und sinkt bei steigender Temperatur. Dadurch sinkt auch der differentielle Widerstand der LED. Der im Sekundärschaltkreis fließende Strom führt dann dazu, dass sich an der Sekundär-Wicklung eine von der Vorwärtsspannung der LED abhängige Spannung einstellt, die auf die Bias-Wicklung reflektiert und von der Messeinheit abgegriffen wird. Hieraus wird die aktuelle Temperatur der LED bestimmt.After a delay time has elapsed, when the current source is switched, a voltage dependent on the forward voltage of the at least one LED is established at the bias winding of the transformer. The forward voltage of the LED is temperature dependent and decreases with increasing temperature. This also reduces the differential resistance of the LED. The current flowing in the secondary circuit then causes a voltage that depends on the forward voltage of the LED to appear on the secondary winding, which is reflected onto the bias winding and picked up by the measuring unit. From this, the current temperature of the LED is determined.

In diesem Zusammenhang ist die Verzögerungszeit kürzer als die Zeitdauer einer Schaltperiode.In this connection, the delay time is shorter than the duration of a switching period.

Ferner hängt die Verzögerungszeit von der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Bias-Wicklung ab.Furthermore, the delay time depends on the capacitance of the capacitor and the inductance of the bias winding.

Die Schaltungsanordnung kann eine Verarbeitungseinheit aufweisen, die dazu angepasst ist, die von der Messeinheit gemessene Bias-Spannung zu verarbeiten, um daraus die Vorwärtsspannung der zumindest einen LED zu bestimmen. Bei der Verarbeitung spielt das Wicklungsverhältnis der Sekundärwicklung zur Bias-Wicklung eine Rolle. Die gemessene Bias-Spannung entspricht einer sich an der Sekundärwicklung einstellenden Spannung geteilt durch das Wicklungsverhältnis. Diesen Wert kann durch die Verarbeitungseinheit mit der gemessenen Bias-Spannung multipliziert werden, um so die Vorwärtsspannung der LED zu bestimmen.The circuit arrangement can have a processing unit which is adapted to process the bias voltage measured by the measuring unit in order to determine the forward voltage of the at least one LED therefrom. The winding ratio of the secondary winding to the bias winding plays a role in processing. The measured bias voltage corresponds to a voltage appearing on the secondary winding divided by the turns ratio. This value can be multiplied by the measured bias voltage by the processing unit to determine the forward voltage of the LED.

Die Verarbeitungseinheit kann anschließend die bestimmte Vorwärtsspannung mit Vorwärtsspannungswerten einer in der Verarbeitungseinheit gespeicherten Lookup-Tabelle vergleichen, um den bestimmten Vorwärtsspannungswert jeweils einen Temperaturwert der zumindest einen LED zuzuordnen. Dies ermöglicht es aus dem gemessenen und verarbeiteten Bias-Spannungswert die Temperatur der zumindest einen LED zu ermitteln.The processing unit can then compare the determined forward voltage with forward voltage values of a lookup table stored in the processing unit in order to assign a respective temperature value of the at least one LED to the determined forward voltage value. This makes it possible to determine the temperature of the at least one LED from the measured and processed bias voltage value.

Die Temperaturwerte der Lookup-Tabelle können hierfür bei einem werkseitigen Kalibrierungsvorgang festgelegt werden. Dabei kann die Steigung der Vorwärtsspannung einer gängigen LED mit der Temperatur ermittelt und in der Lookup-Tabelle hinterlegt werden.The lookup table temperature values can be set for this during a factory calibration process. The gradient of the forward voltage of a common LED can be determined with the temperature and stored in the lookup table.

Die Schaltungsanordnung kann auch einen im Primärschaltkreis angeordneten Schalter aufweisen, der dazu angepasst ist, die Stromquelle periodisch zu schalten. Der Schalter kann mit der Primär-Wicklung des Transformators in Reihe geschaltet sein.The circuit arrangement can also have a switch which is arranged in the primary circuit and is adapted to switch the current source periodically. The switch can be connected in series with the primary winding of the transformer.

In diesem Zusammenhang kann die Schaltungsanordnung einer im Primärschaltkreis angeordneten Schaltsteuervorrichtung aufweisen, die dazu angepasst ist, ein Steuersignal zum Einschalten und Ausschalten des Schalters zu erzeugen. Die Schaltsteuervorrichtung kann mit dem Schalter parallel geschaltet sein.In this connection, the circuit arrangement may comprise a switching control device arranged in the primary circuit and adapted to generate a control signal for switching the switch on and off. The switching control device may be connected in parallel with the switch.

Ebenso kann die Schaltungsanordnung eine im Sekundärschaltkreis angeordnete Diode aufweisen, die mit der Sekundär-Wicklung des Transformators in Reihe geschaltet und mit dem Kondensator parallel geschaltet ist. In einem Schaltvorgang kann die Diode den Stromfluss sperren, in einem weiteren durchlassen.Likewise, the circuit arrangement can have a diode arranged in the secondary circuit, which is connected in series with the secondary winding of the transformer and connected in parallel with the capacitor. The diode can block the flow of current in one switching process and allow it through in another.

Die Schaltungsanordnung kann ferner zumindest eine im Tertiärschaltkreis angeordneten Diode aufweisen, die mit der Bias-Wicklung in Reihe geschalten ist, zumindest einen im Tertiärschaltkreis angeordneten Kondensator, der mit der zumindest einen Diode und mit der Bias-Wicklung parallel geschaltet ist und einen im Tertiärschaltkreis angeordneten Spannungsteiler aus zwei Widerständen, deren Mittelpunkt mit der Verarbeitungseinheit elektrisch gekoppelt ist. Der Spannungsteiler kann mit der zumindest einen Diode und mit der Bias-Wicklung parallel geschaltet sein. Der Kondensator filtert die Bias-Spannung bevor der Spannungsteiler diese herunter teilt und der Messeinheit bereitstellt.The circuit arrangement can also have at least one diode arranged in the tertiary circuit, which is connected in series with the bias winding, at least one capacitor arranged in the tertiary circuit, which is connected in parallel with the at least one diode and with the bias winding, and a voltage divider arranged in the tertiary circuit and composed of two resistors, the center point of which is electrically coupled to the processing unit. The voltage divider can be connected in parallel with the at least one diode and with the bias winding. The capacitor filters the bias voltage before the voltage divider divides it down and provides it to the measurement unit.

Die Schaltungsanordnung kann einen Mikrocontroller aufweisen, der die Messeinheit und die Verarbeitungseinheit umfasst.The circuit arrangement can have a microcontroller, which includes the measuring unit and the processing unit.

Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED durch eine Schaltungsanordnung wie oben beschrieben. Das Verfahren umfasset dabei die Schritte: Messen einer sich an der Bias-Wicklung des Transformators einstellenden Bias-Spannung, um aus der gemessenen Bias-Spannung die Temperatur der zumindest einen LED zu bestimmen; und in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur, Betreiben der zumindest einen LED. Hierdurch kann die LED unabhängig von äußeren Einflüssen wie der Umgebungstemperatur eingesetzt werden, da sichergestellt wird, dass ihre Temperatur die schädigende Grenztemperatur nicht überschreitet.The above object is also achieved by a method for operating and for detecting a temperature of at least one LED using a circuit arrangement as described above. The method comprises the steps: measuring a bias voltage occurring at the bias winding of the transformer in order to determine the temperature of the at least one LED from the measured bias voltage; and depending on the determined temperature, operating the at least one LED. As a result, the LED can be used independently of external influences such as the ambient temperature, as it is ensured that its temperature does not exceed the damaging limit temperature.

Das Verfahren kann ferner die Schritte umfassen: Verarbeiten der gemessenen Bias-Spannung, um daraus die Vorwärtsspannung der zumindest einen LED zu bestimmen; Vergleichen der bestimmten Vorwärtsspannung mit Vorwärtsspannungswerten der Lookup-Tabelle, um den bestimmten Vorwärtsspannungswert jeweils einen Temperaturwert der zumindest einen LED zuzuordnen, wobei in einem werkseitigen Kalibrierungsverfahren ferner ein Temperaturkalibrierwert bestimmt wird und die den Vorspannungswerten zugeordneten Temperaturwerte mit dem Temperaturkalibrierwert angepasst werden. Der Temperaturkalibrierwert ermöglicht es Spannungsunterschiede bei Verwendung von mehreren LEDs auszugleichen.The method may further include the steps of: processing the measured bias voltage to determine therefrom the forward voltage of the at least one LED; Comparing the determined forward voltage with forward voltage values of the lookup table in order to assign a temperature value of the at least one LED to the determined forward voltage value, wherein a temperature calibration value is also determined in a factory calibration process and the temperature values assigned to the bias voltage values are adjusted with the temperature calibration value. The temperature calibration value makes it possible to compensate for voltage differences when using multiple LEDs.

Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch ein Mikrokontroller diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.The above object is also achieved by a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to carry out the method described above.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das durch die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert wird.The invention is described below using an exemplary embodiment, which is explained in more detail by the accompanying drawings.

Hierbei zeigen schematisch:

1 eine Ansicht einer Ausführungsform einer Schaltungsanordnung für ein Flyback-Netzteil zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED;
2 einen zeitlichen Verlauf eines Stroms und einer Spannung in der Schaltungsanordnung;
3 einen Verlauf einer Bias-Spannung eines Transformators und einer Vorwärtsspannung der zumindest einen LED in Abhängigkeit von der Temperatur der zumindest einen LED;
4A eine Ansicht einer Ausführungsform eines Tertiärschaltkreises der Schaltungsanordnung;
4B eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Tertiärschaltkreises der Schaltungsanordnung;
5 einen zeitlichen Verlauf der Bias-Spannung des Transformators und der Vorwärtsspannung der zumindest einen LED für verschiedene Temperaturen unter Zuschaltung einer Last; und
6 einen schematischen Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED durch die Schaltungsanordnung.

Here show schematically:

1 a view of an embodiment of a circuit arrangement for a flyback power supply for operating and for detecting a temperature of at least one LED;
2 a time course of a current and a voltage in the circuit arrangement;
3 a profile of a bias voltage of a transformer and a forward voltage of the at least one LED as a function of the temperature of the at least one LED;
4A a view of an embodiment of a tertiary circuit of the circuit arrangement;
4B a view of a further embodiment of the tertiary circuit of the circuit arrangement;
5 a time course of the bias voltage of the transformer and the forward voltage of the at least one LED for different temperatures with connection of a load; and
6 a schematic flowchart of an embodiment of a method for operating and for detecting a temperature of at least one LED by the circuit arrangement.

Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet.In the following, the same reference numbers are used for the same components and those with the same effect.

1 zeigt eine vereinfache schematische Ansicht einer Schaltungsanordnung 10 für ein Flyback-Netzteil zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED D6, D7. Die Schaltungsanordnung 10 weist einen Primärschaltkreis PKS, einen Sekundärschaltkreis SSK und einen Tertiärschaltkreis TSK auf. Die jeweiligen Schaltkreise PSK, SSK, TSK sind in 1 durch gepunktete Umrahmungen illustriert. 1 shows a simplified schematic view of a circuit arrangement 10 for a flyback power supply for operating and for detecting a temperature of at least one LED D6, D7. The circuit arrangement 10 has a primary circuit PKS, a secondary circuit SSK and a tertiary circuit TSK. The respective circuits PSK, SSK, TSK are in 1 illustrated by dotted frames.

Der Primärschaltkreis PKS umfasst dabei eine periodisch schaltbare Stromquelle (nicht in 1 gezeigt) und eine Primär-Wicklung L1 eines Transformators TR. Ferner sind in dem Primärschaltkreis PKS Dioden D1, D2, D4, D5, ein Kondensator C3, Widerstände R1, R2, R4, sowie ein Schalter S und eine Schaltsteuervorrichtung 16 angeordnet. Diese Elemente können jedoch je nach Anforderung variieren. Der Schalter S und die Schaltsteuervorrichtung 16 werden später noch im Detail beschrieben.The primary circuit PKS includes a periodically switchable current source (not included in 1 shown) and a primary winding L1 of a transformer TR. Furthermore, diodes D1, D2, D4, D5, a capacitor C3, resistors R1, R2, R4, as well as a switch S and a switching control device 16 are arranged in the primary circuit PKS. However, these items may vary depending on the requirement. The switch S and the shift control device 16 will be described later in detail.

Der Sekundärschaltkreis SSK umfasst eine Sekundärwicklung L2 des Transformators TR und einen Kondensator C1, der mit der LED D6, D7 in Reihe geschaltet ist. Hierbei kann die Sekundär-Wicklung L2 des Transformators TR eine zu der Primär-Wicklung L1 des Transformators TR entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen, was durch entsprechende Punkte in 1 angedeutet ist. Weiterhin kann der Sekundärschaltkreis SSK eine Diode D3 aufweisen, die einen Stromfluss durch den Sekundärschaltkreis SSK sperren oder durchlassen kann.The secondary circuit SSK includes a secondary winding L2 of the transformer TR and a capacitor C1 connected in series with the LED D6, D7. In this case, the secondary winding L2 of the transformer TR can have a winding sense that is opposite to the primary winding L1 of the transformer TR, which is indicated by corresponding points in 1 is indicated. Furthermore, the secondary circuit SSK can have a diode D3, which can block or allow a current flow through the secondary circuit SSK.

Der Tertiärschaltkreis TSK weist eine Bias-Wicklung L3 des Transformators TR und eine Messeinheit 12 auf. Die Messeinheit 12 misst eine Bias-Spannung U_bias, die sich an der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR einstellt. Aus dieser gemessenen Bias-Spannung U_bias wird die Temperatur der LED D6, D7 bestimmt.The tertiary circuit TSK has a bias winding L3 of the transformer TR and a measuring unit 12 . The measuring unit 12 measures a bias voltage U _bias that is set at the bias winding L3 of the transformer TR. The temperature of the LEDs D6, D7 is determined from this measured bias voltage U _bias .

Mittels dieser Schaltungsanordnung 10 lässt sich die Temperatur der LED D6, D7 ohne zusätzliche Temperatursensoren bestimmen.This circuit arrangement 10 can be used to determine the temperature of the LEDs D6, D7 without additional temperature sensors.

Die Betriebsweise der Schaltungsanordnung 10 läuft dabei in zwei sich wiederholenden Phasen ab, der Leitphase und der Sperrphase. Welche der beiden Phasen gerade aktiv ist, hängt davon ab, wie die Stromquelle geschaltet ist. Die Schaltung der Stromquelle erfolgt mittels des Schalter S. Wenn der Schalter S zu ist, ist die Stromquelle zugeschaltet (d.h. die Stromquelle ist nicht unterbrochen) und die Schaltungsanordnung 10 befindet sich in der Leitphase. Ist der Schalter S geöffnet, ist die Stromquelle nicht zugeschaltet (d.h. die Stromquelle ist unterbrochen) und die Schaltungsanordnung 10 befindet sie sich in der Sperrphase.The mode of operation of the circuit arrangement 10 runs in two repetitive phases, the conducting phase and the blocking phase. Which of the two phases is currently active depends on how the current source is connected. The current source is switched by means of the switch S. When the switch S is closed, the current source is switched on (ie the current source is not interrupted) and the circuit arrangement 10 is in the conducting phase. If the switch S is open, the current source is not switched on (ie the current source is interrupted) and the circuit arrangement 10 is in the blocking phase.

In der Leitphase fließt ein Strom I_prim durch den Primärschaltkreis PSK und somit durch die Primär-Wicklung L1 des Transformators TR. Der Strom I_prim steigt mit der Zeit linear an. Da die Diode D3 im Sekundärschaltkreis SSK einen Stromfluss durch die Sekundär-Wicklung L2 des Transformators TR sperrt, ist diese stromlos. Die Energie wird im Transformator TR als magnetische Induktion gespeichert. Die im Kondensator C1 gespeicherte Energie fließt dabei in die LED D6, D7 ab. In diesem Zusammenhang zeigt die untere Abbildung in 2 den zeitlichen Stromverlauf im Primärschaltkreis PKS und im Sekundärschaltkreis SSK. Die Zeitperiode während der Schalter S ein bzw. aus ist, ist durch t_ein bzw. t_aus angedeutet. Der Strom I_prim im Primärschaltkreis PSK ist durch die durchgezogene Linie illustriert.In the conduction phase, a current I _prim flows through the primary circuit PSK and thus through the primary winding L1 of the transformer TR. The current I _prim increases linearly over time. Since the diode D3 in the secondary circuit SSK blocks a current flow through the secondary winding L2 of the transformer TR, this is currentless. The energy is stored in the transformer TR as magnetic induction. The energy stored in the capacitor C1 flows into the LED D6, D7. In this regard, the figure below shows in 2 the time course of the current in the primary circuit PKS and in the secondary circuit SSK. The period of time during which the switch S is on and off is indicated by t _on and t _off, respectively. The current I _prim in the primary circuit PSK is illustrated by the solid line.

Wird der Schalter S geöffnet, geht die Betriebsweise in die Sperrphase über. Dabei endet der Stromfluss durch die Primär-Wicklung L1 des Transformators TR abrupt. Der Strom I_sek durch den Sekundärschaltkreis SSK und somit durch die Sekundär-Wicklung L2 des Transformators TR beginnt mit einem hohen Wert und fällt dann linear ab, wie aus der unteren Abbildung in 2 ersichtlich ist. Der Strom I_sek, der von der Anzahl N der LEDs D6, D7 abhängig ist, ist in 2 durch die gestrichelte Linie dargestellt. Während der Sperrphase fließt der Strom I_sek durch die Diode D3 und lädt den Kondensator C1 auf.If the switch S is opened, the mode of operation changes to the blocking phase. The current flow through the primary winding L1 of the transformer TR ends abruptly. The current I _sec through the secondary circuit SSK and thus through the secondary winding L2 of the transformer TR starts with a high value and then falls linearly, as can be seen in the figure below 2 is evident. The current I _sec , which depends on the number N of LEDs D6, D7, is in 2 represented by the dashed line. During the blocking phase, the current I _sec flows through the diode D3 and charges the capacitor C1.

Nach einer Schaltung der Stromquelle kann sich nach Ablauf einer Verzögerungszeit an der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR eine von der Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 abhängige Spannung einstellen. Die Verzögerungszeit wird später noch im Detail beschrieben.After the current source has been switched, after a delay time has elapsed, a voltage dependent on the forward voltage U _LED of the LEDs D6, D7 can appear at the bias winding L3 of the transformer TR. The delay time will be described later in detail.

Die Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 ist temperaturabhängig. Sie sinkt mit steigender Temperatur der LED D6, D7. Während eines Betriebs der LED D6, D7 und einer daraus resultierenden Erwärmung wird der Widerstand der LED D6, D7 geringer, so dass ein Übergang von einem hochohmischen in einen niederohmischen Zustand stattfindet. Die an der Sekundär-Wicklung L2 anliegende Spannung sinkt ebenfalls mit sinkender Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7. Dies überträgt sich auf die Bias-Spannung U_bias, die sich an der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR einstellt. Somit kann anhand der Bias-Spannung U_bias auf die Vorwärtsspannung U_LED der LED D6 und auf die Temperatur der LED D6, D7 zurückgeschlossen werden.The forward voltage U _LED of the LED D6, D7 depends on the temperature. It decreases with increasing temperature of the LED D6, D7. During operation of the LED D6, D7 and resulting heating, the resistance of the LED D6, D7 decreases, so that a transition from a high-impedance to a low-impedance state takes place. The voltage present at the secondary winding L2 also falls as the forward voltage U _LED of the LEDs D6, D7 falls. This is transferred to the bias voltage U _bias , which is set at the bias winding L3 of the transformer TR. Thus, based on the bias voltage U _bias , the forward voltage U _LED of the LED D6 and the temperature of the LEDs D6, D7 can be inferred.

Die Verzögerungszeit kann dabei proportional zur Ladezeit Δt des Kondensators C1 sein. Beispielsweise kann sich an der Bias-Wicklung L3 eine von der Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 abhängige Spannung einstellen nachdem der Kondensator C1 in dem Sekundärschaltkreis SSK aufgeladen worden ist. Dies ist zum Beispiel nach einem Startvorgang des Flyback-Netzteils der Fall. Ein entsprechender zeitlicher Spannungsverlauf der Schaltungsanordnung 10 in der Leit- und Sperrphase ist dabei vereinfacht in der oberen Abbildung in der 2 dargestellt. Wie aus 2 ersichtlich, stellt sich nach Ablauf der Verzögerungszeit bzw. der Ladezeit Δt des Kondensators C1 die von der Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 abhängige Spannung ein. Hier ist die am Schalter S anliegende Spannung gezeigt, die durch U_bus + N U_LED in 2 angegeben ist.The delay time can be proportional to the charging time Δt of the capacitor C1. For example, a voltage that is dependent on the forward voltage U _LED of the LEDs D6, D7 can appear at the bias winding L3 after the capacitor C1 in the secondary circuit SSK has been charged. This is the case, for example, after a start process of the flyback power supply. A corresponding voltage curve over time of the circuit arrangement 10 in the conducting and blocking phase is simplified in the upper figure in FIG 2 shown. How out 2 As can be seen, after the delay time or the charging time Δt of the capacitor C1 has elapsed, the voltage dependent on the forward voltage U _LED of the LEDs D6, D7 is established. Here the voltage present at the switch S is shown, which is represented by U _bus + NU _LED in 2 is specified.

Die Ladezeit des Kondensators C1 wird durch die Gleichung zum Laden eines Kondensators mit Konstantstrom beschrieben: (ΔU_c ist die Spannung am Kondensator, I_c der Konstantstrom und C die Kapazität des Kondensators) $Δ t = (Δ U_{c} / I_{c}) C .$

The charging time of capacitor C1 is described by the equation for charging a capacitor with a constant current: (ΔU _c is the voltage across the capacitor, I _c is the constant current and C is the capacitance of the capacitor)

Δ t = (Δ u_{c} / I_{c}) C .

Da die temperaturabhängigen Spannungsänderungen beim bereits aufgestarteten Flyback-Netzteil nun sehr klein sind und auch von der Anzahl N der in Reihe geschalteten LEDs D6, D7 abhängig sind kann das auch Einfluss auf die Verzögerungszeit haben, siehe Gleichung. Da hier aber die Bias-Spannung U_bias über einen makroskopischen Zeitraum betrachtet wird, hat die zeitliche Verzögerung eines Zyklusses einen nicht so großen Einfluss. Beispielsweise liegt eine übliche Frequenz eines Flyback-Netzteils im Bereich von 40 bis 130kHz. Das ist der Takt in dem der Schalter S in einem gewissen Duty Cycle öffnet und schließt. Die Betrachtung der Spannung nach Ablauf der Verzögerung nach einem einzigen Zyklus ist hier nicht nötig. Der Betrachtungszeitraum ist makroskopisch im höheren Sekunden- oder Minutenbereich zu wählen. Somit sieht man das die Verzögerungszeit keinen wirklichen Einfluss ausübt.Since the temperature-dependent voltage changes in the flyback power supply that has already started up are now very small and also depend on the number N of LEDs D6, D7 connected in series, this can also affect the delay time, see equation. However, since the bias voltage U _bias is considered over a macroscopic period of time, the time delay of a cycle does not have such a great influence. For example, a common frequency of a flyback power supply is in the range of 40 to 130kHz. This is the cycle in which the switch S opens and closes in a certain duty cycle. Considering the voltage after the delay after a single cycle has elapsed is not necessary here. The observation period is to be selected macroscopically in the higher seconds or minutes range. So you can see that the delay time has no real influence.

Die Verzögerungszeit ist dabei kürzer sein als die Zeitdauer einer Schaltperiode.The delay time should be shorter than the duration of a switching period.

Auch ist sie, wie oben beschrieben von der Kapazität des Kondensators C1 (beispielsweise der Ladezeit) und von der Induktivität der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR abhängig.As described above, it also depends on the capacitance of capacitor C1 (e.g Charging time) and dependent on the inductance of the bias winding L3 of the transformer TR.

3 zeigt einen Verlauf der Bias-Spannung U_bias des Transformators TR und der Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 in Abhängigkeit von der Temperatur der LED D6, D7. Wie aus 3 ersichtlich, verhält sich die Bias-Spannung U_bias ähnlich wie die Vorwärtsspannung U_LED und nimmt mit steigender Temperatur ab. 3 shows a profile of the bias voltage U _bias of the transformer TR and the forward voltage U _LED of the LED D6, D7 as a function of the temperature of the LED D6, D7. How out 3 As can be seen, the bias voltage U _bias behaves similarly to the forward voltage U _LED and decreases with increasing temperature.

Der Verlauf der Bias-Spannung U_bias ist jedoch nicht ganz linear. Dies kann an einer Belastung der Bias-Spannung U_bias liegen. In der Schaltungsanordnung 10 wird die Schaltsteuervorrichtung 16 durch die Bias-Spannung U_bias versorgt (nicht in 1 gezeigt). Da der Stromverbrauch der Schaltsteuervorrichtung 16 variieren kann, beispielswiese durch verschiedene Einflussgrößen (wie Duty-Cycle, Temperatur) kann es zu einer Beeinflussung der Bias-Spannung U_bias kommen. Ist die Belastung der Bias-Spannung U_bias konstant oder variiert nur minimal wird die Temperaturbestimmung nicht beeinflusst.However, the course of the bias voltage U _bias is not entirely linear. This can be due to a load on the bias voltage U _bias . In the circuit arrangement 10, the switching control device 16 is supplied by the bias voltage U _bias (not in 1 shown). Since the power consumption of the switching control device 16 can vary, for example due to various influencing variables (such as duty cycle, temperature), the bias voltage U _bias can be influenced. If the load on the bias voltage U _bias is constant or varies only minimally, the temperature determination is not affected.

Um die Lastabhängigkeit der Bias-Spannung U_bias zu untersuchen, kann eine zusätzliche Last in den Tertiärschaltkreis TSK integriert werden. Dies ist in 4A und 4B gezeigt. Die Last wird mittels einer Diode D8 und einen Widerstand R6 realisiert. In 4B ist eine weitere Diode D9 und ein Kondensator C4 im Tertiärschaltkreis TSK angeordnet (ein sogenanntes Sample-Hold-Glied), um die gemessene Bias-Spannung U_bias zu puffern. Ebenso kann eine gleitende Mittelwert-Bildung in der Software zur Verarbeitung des Messwertes angewandt werden.In order to examine the load dependency of the bias voltage U _bias , an additional load can be integrated into the tertiary circuit TSK. this is in 4A and 4B shown. The load is implemented using a diode D8 and a resistor R6. In 4B Another diode D9 and a capacitor C4 are arranged in the tertiary circuit TSK (a so-called sample-hold element) in order to buffer the measured bias voltage U _bias . A sliding average can also be used in the software to process the measured value.

Der zeitliche Spannungsverlauf der Bias-Spannung U_bias und der Vorwärtsspannung U_LED für verschiedene Temperaturen der LED D6, D7 bei Zuschaltung der Last ist in 5 dargestellt. Das Zuschalten der Last verursacht einen kurzzeitigen Einbruch der Bias-Spannung U_bias, welche dann aber nicht mehr variiert wenn die Last konstant ist bzw. bleibt. In 5 sind die Spannungsverläufe der Bias-Spannung U_bias und der Vorwärtsspannung U_LED bei einer Temperatur der LED D6, D7 von 0°C (durchgezogene Linie), 30 °C (gepunktete Linie), 60 °C (strich-punktierte Linie) und 90 °C (strich-doppelt punktierte Linie) illustriert. Gut zu erkennen ist, dass das Zuschalten der Last keinen merklichen Effekt auf die Vorwärtsspannung U_LED hat und somit die Messung die Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 nicht beeinträchtigt. Bei einer sich ändernden Last kann das in 4B gezeigte Sample-Hold-Glied verwendet werden, wobei eine Sample-Zeit so gewählt wird (beispielsweise durch Erhöhen des Kondensator- C4 oder des Widerstandswertes R3), dass die zeitlichen momentanen Belastungsänderungen an der Bias-Wicklung L3 keine Auswirkungen auf den gemessenen Bias-Spannungswert haben. Selbiges gilt für die Mittelwert Bildung mit der Software. Die Ladezeit des Kondensators wird hier durch die Gleichung τ=R*C beschrieben.The time curve of the bias voltage U _bias and the forward voltage U _LED for different temperatures of the LEDs D6, D7 when the load is switched on is in 5 shown. Switching on the load causes a brief dip in the bias voltage U _bias , which then no longer varies when the load is or remains constant. In 5 the voltage curves of the bias voltage U _bias and the forward voltage U _LED at a temperature of the LED D6, D7 of 0 ° C (solid line), 30 ° C (dotted line), 60 ° C (dash-dotted line) and 90 ° C (dash-double-dotted line) are illustrated. It is easy to see that switching on the load has no noticeable effect on the forward voltage U _LED and therefore does not impair the measurement of the forward voltage U _LED of the LEDs D6, D7. With a changing load, this can 4B The sample-hold element shown can be used, with a sample time being selected (e.g. by increasing the capacitor C4 or the resistance value R3) so that the temporal instantaneous load changes on the bias winding L3 have no effect on the measured bias voltage value. The same applies to the averaging with the software. The charging time of the capacitor is described here by the equation τ=R*C.

Die Schaltungsanordnung 10 kann eine Verarbeitungseinheit 14 aufweisen, die die von der Messeinheit 12 gemessene Bias-Spannung U_bias verarbeitet, um daraus die Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 zu bestimmen.The circuit arrangement 10 can have a processing unit 14, which processes the bias voltage U _bias measured by the measuring unit 12 in order to determine the forward voltage U _LED of the LEDs D6, D7 therefrom.

Die Bias-Spannung U_bias hängt dabei von dem Wicklungsverhältnis der Sekundär-Wicklung L2 zur Bias-Wicklung L3 ab. Sie entspricht der Spannung an der Sekundär-Wicklung L2 geteilt durch das Wicklungsverhältnis der Sekundär-Wicklung L2 zur Bias-Wicklung L3. Die Verarbeitungseinheit 14 multipliziert diesen Wert mit der gemessenen Bias-Spannung U_bias, um die Vorwärtsspannung U_LED zu erhalten. Falls mehrere LEDs D6, D7 im Betrieb sind muss die gemessene Bias-Spannung U_bias noch durch die Anzahl N der LEDs D6, D7 geteilt werden.The bias voltage U _bias depends on the turns ratio of the secondary winding L2 to the bias winding L3. It corresponds to the voltage across the secondary winding L2 divided by the turns ratio of the secondary winding L2 to the bias winding L3. The processing unit 14 multiplies this value by the measured bias voltage U _bias in order to obtain the forward voltage U _LED . If several LEDs D6, D7 are in operation, the measured bias voltage U _bias must also be divided by the number N of LEDs D6, D7.

Die Verarbeitungseinheit 14 kann die bestimmte Vorwärtsspannung U_LED dann mit Vorwärtsspannungswerten einer in der Verarbeitungseinheit 14 gespeicherten Lookup-Tabelle vergleichen, um der bestimmten Vorwärtsspannung U_LED jeweils einen Temperaturwert der zumindest einen LED D6, D7 zuzuordnen.The processing unit 14 can then compare the determined forward voltage U _LED with forward voltage values of a lookup table stored in the processing unit 14 in order to assign a respective temperature value of the at least one LED D6, D7 to the determined forward voltage U _LED .

Die Temperaturwerte der Lookup-Tabelle können bei einem werkseitigen Kalibrierungsvorgang festgelegt werden. In dem Kalibrierungsvorgang kann beispielsweise ein Spannungs-Temperaturverlauf einer Vorwärtsspannung U_LED einer gängigen LED D6, D7 gemessen und in der Lookup-Tabelle hinterlegt werden. Um Spannungsunterschiede von in Reihe geschalteter LEDs D6, D7 auszugleichen, kann ferner ein Temperaturkalibrierwert bestimmt werden, der die Temperaturwerte anpasst.The lookup table temperature values can be set during a factory calibration process. In the calibration process, for example, a voltage-temperature profile of a forward voltage U _LED of a common LED D6, D7 can be measured and stored in the lookup table. In order to compensate for voltage differences between LEDs D6, D7 connected in series, a temperature calibration value can also be determined, which adjusts the temperature values.

Die Schaltungsanordnung 10 kann, wie oben bereits beschrieben, den im Primärschaltkreis PSK angeordneten Schalter S umfassen, der die Stromquelle periodisch schaltet. Bei dem Schalter S kann es sich um einen Halbleiterschalter handeln, wie beispielsweise einem MOSFET Schalter. Dies ist aber nur beispielhaft und weitere Ausführungsformen für den Schalter S sind möglich. Der Schalter S ist mit der Primär-Wicklung L1 des Transformators TR in Reihe geschaltet, wie in 1 gezeigt.As already described above, the circuit arrangement 10 can include the switch S which is arranged in the primary circuit PSK and which switches the current source periodically. The switch S can be a semiconductor switch, such as a MOSFET switch. However, this is only an example and other embodiments for the switch S are possible. The switch S is connected in series with the primary winding L1 of the transformer TR, as in 1 shown.

In diesem Zusammenhang kann die Schaltungsanordnung auch die im Primärschaltkreis PKS angeordnete Schaltsteuervorrichtung 16 aufweisen, die ein Steuersignal zum Einschalten und Ausschalten des Schalters S erzeugt. Die Schaltsteuervorrichtung 16 ist mit dem Schalter S parallel geschaltet.In this context, the circuit arrangement can also have the switching control device 16 which is arranged in the primary circuit PKS and which generates a control signal for switching the switch S on and off. The switching control device 16 is connected to the switch S in parallel.

Die Schaltungsanordnung 10 kann ferner die im Sekundärschaltkreis SSK angeordnete Diode D3 aufweisen, die mit der Sekundär-Wicklung L2 des Transformators TR in Reihe geschaltet und mit dem Kondensator C1 parallel geschaltet ist. Wie oben beschrieben, sperrt die Diode D3 in der Leitphase den Stromfluss durch den Sekundärschaltkreis SSK und lässt diesen in der Sperrphase durch.The circuit arrangement 10 can also have the diode D3 arranged in the secondary circuit SSK, which is connected in series with the secondary winding L2 of the transformer TR and is connected in parallel with the capacitor C1. As described above, the diode D3 blocks the flow of current through the secondary circuit SSK in the conducting phase and allows it to pass in the blocking phase.

Die Schaltungsanordnung 10 kann weiterhin eine im Tertiärschaltkreis TSK angeordnete Diode D8, die mit der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR in Reihe geschaltet ist, einem im Tertiärschaltkreis TSK angeordneten Kondensator C2, der mit der zumindest einen Diode D8 und mit der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR parallel geschaltet ist, und einem im Tertiärschaltkreis TSK angeordneten Spannungsteiler aus zwei Widerständen R3, R5, deren Mittelpunkt mit der Messeinheit 12 und der Verarbeitungseinheit 14 elektrisch gekoppelt ist, aufweisen. Der Spannungsteiler kann mit der zumindest einen Diode D8 und mit der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR parallel geschaltet sein. Der Spannungsteiler fungiert als Tiefpass und teilt die Spannung herunter.The circuit arrangement 10 can also include a diode D8 arranged in the tertiary circuit TSK, which is connected in series with the bias winding L3 of the transformer TR, a capacitor C2 arranged in the tertiary circuit TSK, which is connected in parallel with the at least one diode D8 and with the bias winding L3 of the transformer TR, and a voltage divider arranged in the tertiary circuit TSK and composed of two resistors R3, R5, the center point of which is connected to the measuring unit 12 and the processing unit 14 is electrically coupled. The voltage divider can be connected in parallel with the at least one diode D8 and with the bias winding L3 of the transformer TR. The voltage divider acts as a low-pass and divides the voltage down.

Die Schaltungsanordnung kann auch einen Mikrocontroller aufweisen, der die Messeinheit 12 und die Verarbeitungseinheit 14 umfasst.The circuit arrangement can also have a microcontroller, which includes the measuring unit 12 and the processing unit 14 .

6 stellt ein Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahrens 100 zum Betrieb und zur Erfassung einer Temperatur zumindest einer LED D6, D7 durch die Schaltungsanordnung 10 dar. 6 FIG. 12 shows a flow chart of an embodiment of a method 100 for operating and for detecting a temperature of at least one LED D6, D7 by the circuit arrangement 10.

Im Schritt S110 wird die sich an der Bias-Wicklung L3 des Transformators TR einstellende Bias-Spannung U_bias gemessen, um aus der gemessenen Bias-Spannung U_bias die Temperatur der LED D6, D7 zu bestimmen.In step S110, the bias voltage U _bias occurring at the bias winding L3 of the transformer TR is measured in order to determine the temperature of the LEDs D6, D7 from the measured bias voltage U _bias .

Im Schritt S120 wird die LED D6, D7 in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur betrieben. Dies ermöglicht es die LED D6, D7 so zu betreiben, dass ihre Temperatur unterhalb der schädlichen Grenztemperatur bleibt. Dadurch wird sichergestellt, dass sie ihre maximale Lebensdauer erreicht unabhängig von äußeren Einflüssen (zum Beispiel der Umgebungstemperatur). Ein LED Panel mit einer solchen Schaltungsanordnung 10 ist somit vielseitig einsetzbar und kann auch bei höheren Umgebungstemperaturen benutzt werden. Ferner ermöglicht dies designtechnisch anspruchsvolle Kühlkörper mit geringer Kühlfläche zu verwenden, da es nicht mehr zu einer Überhitzung der LEDs D6, D7 kommen kann.In step S120, the LED D6, D7 is operated depending on the determined temperature. This enables the LED D6, D7 to be operated in such a way that their temperature remains below the damaging limit temperature. This ensures that it reaches its maximum service life regardless of external influences (e.g. the ambient temperature). An LED panel with such a circuit arrangement 10 is therefore versatile and can also be used at higher ambient temperatures. Furthermore, this makes it possible to use heat sinks with a sophisticated design and a small cooling surface, since the LEDs D6, D7 can no longer overheat.

Im Schritt S112 kann dabei die gemessene Bias-Spannung U_bias verarbeitet werden, um daraus die Vorwärtsspannung U_LED der LED D6, D7 zu bestimmen.The measured bias voltage U _bias can be processed in step S112 in order to determine the forward voltage U _LED of the LED D6, D7 from it.

Im Schritt S114 kann die bestimmte Vorwärtsspannung U_LED mit Vorwärtsspannungswerten der Lookup-Tabelle verglichen werden, um der bestimmten Vorwärtsspannung U_LED jeweils einen Temperaturwert der zumindest einen LED D6, D7 zuzuordnen. Hierfür kann in einem werkseitigen Kalibrierungsverfahren der Temperaturkalibrierwert bestimmt und die den Vorspannungswerten zugeordneten Temperaturwerte mit dem Temperaturkalibrierwert angepasst werden.In step S114, the determined forward voltage U _LED can be compared with forward voltage values from the lookup table in order to assign a respective temperature value of the at least one LED D6, D7 to the determined forward voltage U _LED . For this purpose, the temperature calibration value can be determined in a factory calibration method and the temperature values assigned to the prestress values can be adjusted with the temperature calibration value.

Weiterhin ist ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch ein Mikrokontroller diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren 100 auszuführen.Furthermore, a computer program is provided which includes instructions which, when the program is executed by a microcontroller, cause the latter to execute the method 100 described above.

Dabei kann das Computerprogramm eine Anwendung umfassen (beispielsweise eine „Active Thermo App“), die es ermöglicht einem Nutzer die Temperarturwerte der LED D6, D7 auszugeben und gegebenenfalls ein interaktives Interface bereitzustellen, mit welcher der Nutzer manuelle Einstellungen vornehmen kann.The computer program can include an application (for example an “Active Thermo App”) that enables a user to output the temperature values of the LEDs D6, D7 and, if necessary, to provide an interactive interface with which the user can make manual settings.

Claims

Circuit arrangement (10) for a flyback power pack for operating and for detecting a temperature of at least one LED (D6, D7), comprising: a primary circuit (PSK) with a periodically switchable current source and a primary winding (L1) of a transformer (TR); a secondary circuit (SSK) with a secondary winding (L2) of the transformer (TR) and a capacitor (C1) which is connected in parallel with the at least one LED (D6, D7); and a tertiary circuit (TSK) with a bias winding (L3) of the transformer (TR) and a measuring unit (12) which is adapted to measure a bias voltage (U _bias ) that occurs at the bias winding (L3) of the transformer (TR) in order to determine the temperature of the at least one LED (D6, D7) from the measured bias voltage (U _bias ), wherein when the power source is switched on after a delay time has elapsed the bias winding (L3) of the transformer (TR) sets a voltage dependent on a forward voltage (U _LED ) of the at least one LED (D6, D7), the delay time being shorter than the duration of a switching period, and the delay time depending on a capacitance of the capacitor (C1) and an inductance of the bias winding (L3) of the transformer (TR).

Circuit arrangement (10) after claim 1 , further having a processing unit (14) which is adapted to process the bias voltage (U _bias ) measured by the measuring unit (12) in order to determine the forward voltage (U _LED ) of the at least one LED (D6, D7) therefrom.

Circuit arrangement (10) after claim 2 , wherein the processing unit (14) compares the determined forward voltage (U _LED ) with forward voltage values in a lookup table stored in the processing unit (14) in order to assign a temperature value of the at least one LED (D6, D7) to the determined forward voltage (U _LED ).

Circuit arrangement (10) after claim 3 , where the lookup table temperature values are established during a factory calibration process.

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, further comprising a switch (S) arranged in the primary circuit (PSK) and adapted to switch the current source periodically, the switch (S) being connected in series with the primary winding (L1) of the transformer (TR).

Circuit arrangement (10) after claim 5 , further comprising a switching control device (16) arranged in the primary circuit (PKS) and adapted to generate a control signal for switching the switch (S) on and off, the switching control device (16) being connected in parallel with the switch (S).

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, further having at least one diode (D3) arranged in the secondary circuit (SSK), which is connected in series with the secondary winding (L2) of the transformer (TR) and is connected in parallel with the capacitor (C1).

Circuit arrangement (10) according to one of Claims 1 until 5 , further comprising: at least one diode (D8) arranged in the tertiary circuit (TSK) and connected in series with the bias winding (L3) of the transformer (TR); at least one capacitor (C2) arranged in the tertiary circuit (TSK), which is connected in parallel with the at least one diode (D8) and with the bias winding (L3) of the transformer (TR); and a voltage divider of two resistors (R3, R5) arranged in the tertiary circuit (TSK), the center point of which is electrically coupled to the measuring unit (12) and the processing unit (14), the voltage divider being connected in parallel to the at least one diode (D8) and to the bias winding (L3) of the transformer (TR).

Circuit arrangement (10) according to one of claims 2 until 8th , further comprising a microcontroller comprising the measuring unit (12) and the processing unit (14).

Method (100) for operating and for detecting a temperature of at least one LED (D6, D7) by a circuit arrangement (10) according to one of Claims 1 until 9 , the method (100) comprising: measuring (S110) a bias voltage (U _bias ) occurring at the bias winding (L3) of the transformer (TR) in order to determine the temperature of the at least one LED (D6, D7) from the measured bias voltage (U _bias ); and depending on the determined temperature, operating (S120) the at least one LED (D6, D7).

Method (100) according to claim 10 , further comprising: processing (S112) the measured bias voltage (U _bias ) in order to determine therefrom the forward voltage (U _LED ) of the at least one LED (D6, D7); Comparing (S114) the determined forward voltage (U _LED ) with forward voltage values of the lookup table in order to assign a temperature value of the at least one LED (D6, D7) to the determined forward voltage (U _LED ), wherein a temperature calibration value is also determined in a factory calibration process and the temperature values assigned to the forward voltage values are adjusted to the temperature calibration value.

Computer program comprising instructions which, when the program is executed by a microcontroller, cause the latter to carry out the method (100) according to one of Claims 10 until 11 to execute.