DE202008013638U1 - Low-voltage lighting system and control circuit for use in a low-voltage lighting system - Google Patents

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Abstract

Niedervolt Beleuchtungssystem (1) mit einer Transformator (2), einem Gleichrichter (3), an dessen Ausgang eine Betriebsspannung (U4) bereitgestellt wird, wenigstens einer LED-Leuchte (5), die mit dem Gleichrichter (3) verbunden ist, und einer Regelschaltung (4), welche die anliegende Betriebsspannung (U4) auf eine Leuchtenspannung (U5) mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dimmer (6) vorgesehen ist, um einen Pegel der Betriebsspannung (U4) zu variieren, und die Regelschaltung (4) ausgeführt ist, abhängig von dem Pegel der Betriebsspannung (U4) die Leuchtleistung der LED-Leuchte (5) unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung (U5) zu steuern.Low-voltage lighting system (1) with a transformer (2), a rectifier (3), at whose output an operating voltage (U 4 ) is provided, at least one LED lamp (5), which is connected to the rectifier (3), and a control circuit (4) which sets the applied operating voltage (U 4 ) to a luminaire voltage (U 5 ) with a predetermined, substantially fixed level, characterized in that a dimmer (6) is provided to a level of the operating voltage (U 4 ) to vary, and the control circuit (4) is executed, depending on the level of the operating voltage (U 4 ) to control the luminous power of the LED lamp (5) while maintaining the level of the lamp voltage (U 5 ).

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Niedervolt Beleuchtungssystem mit einem Transformator, einem Gleichrichter, an dessen Ausgang eine Betriebsspannung bereitgestellt wird, wenigstens einer LED-Leuchte, die mit dem Gleichrichter verbunden ist, und einer Regelschaltung, welche die anliegende Betriebsspannung auf eine Leuchtenspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel einstellt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Regelschaltung für den Betrieb einer LED-Leuchte in einem Niedervolt-Beleuchtungssystem, wobei die Regelschaltung eine anliegende Spannung auf eine Leuchtenspannung, die eine Gleichspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel ist, wandelt.The The present invention relates to a low-voltage lighting system with a transformer, a rectifier, at its output an operating voltage is provided, at least one LED light, which is connected to the rectifier, and a control circuit, which the applied operating voltage to a lighting voltage at a predetermined, substantially fixed level. Furthermore The present invention relates to a control circuit for operation an LED light in a low voltage lighting system, the control circuit an applied voltage to a lighting voltage, which is a DC voltage with a predetermined, substantially fixed level converts.

Derartige Beleuchtungssysteme sind im Stand der Technik bekannt. In den Beleuchtungssystemen wird zunächst aus einer Netzspannung von üblicherweise 230 V durch Transformieren eine Versorgungsspannung von üblicherweise 12 V auf an sich bekannte Weise bereitgestellt. An diese Versorgungsspannung werden bei Niedervolt Beleuchtungssystemen mit Wechselspannung einzelne Leuchten direkt angeschlossen, wohingegen bei Niedervolt Beleuchtungssystemen mit Gleichspannung nach dem Transformieren eine Gleichrichtung erfolgt, und die einzelnen Leuchten an die gleichgerichtete Betriebsspannung angeschlossen sind. Bei der Verwendung von LED-Leuchten muss die Betriebsspannung zusätzlich zu auf etwa 3,5 V angepasst werden. Die Anpassung der Spannung wird bei bekannten Regelschaltungen auf verschiedene Weise durchgeführt.such Lighting systems are known in the art. In the lighting systems will be first from a mains voltage of usually 230 V by transforming a supply voltage of usually 12 V provided in a known per se. To this supply voltage In low-voltage lighting systems with AC voltage, individual luminaires are used directly connected, whereas low-voltage lighting systems with DC voltage after transforming a rectification occurs, and the individual lights to the rectified operating voltage are connected. When using LED lights, the Operating voltage in addition to be adjusted to about 3.5V. The adaptation of the voltage will performed in known control circuits in various ways.

Zunächst kann eine LED-Leuchte z. B. mit einem Vorwiderstand in Reihe geschaltet an die Betriebsspannung angeschlossen werden, so dass die Betriebsspannung in eine Leuchtenspannung von 3,5 V, die an der LED-Leuchte anliegt, und eine Spannung, die an dem Vorwiderstand anliegt, geteilt wird. Nachteilig hieran ist jedoch, dass aufgrund des verwendeten Vorwiderstandes eine hohe Verlustleistung entsteht. Zusätzlich kann sich aufgrund von Schwankungen der Betriebsspannung und der Umgebungstemperatur die Helligkeit der LED-Leuchte stark ändern, da LED-Leuchten eine nichtlineare Spannungs-/Stromkennlinie aufweisen, die außerdem temperaturabhängig ist.At first you can an LED light z. B. connected in series with a series resistor be connected to the operating voltage, so that the operating voltage in a luminaire voltage of 3.5 V, which is applied to the LED light, and a voltage applied to the bias resistor is shared. The disadvantage of this, however, is that due to the series resistor used a high power loss arises. In addition, due to fluctuations the operating voltage and the ambient temperature the brightness strongly changing the LED light, since LED luminaires have a nonlinear voltage / current characteristic, the moreover temperature-dependent is.

Alternativ kann die LED-Leuchte in Reihe mit einem Transistor und einem Vorwiderstand geschaltet sein, wobei Transistor und Vorwiderstand eine Stromsteuerung und -begrenzung bewirken. Dadurch wird die Helligkeit der Leuchtdiode unabhängig von Spannungs- und Temperaturschwankungen eingestellt. Nachteilig ist jedoch ebenfalls die hohe Verlustleistung, die an dem Transistor und dem Vorwiderstand entsteht.alternative The LED light can be in series with a transistor and a series resistor be switched, with transistor and series resistor, a current control and limitation. This will change the brightness of the LED independent of Voltage and temperature fluctuations set. The disadvantage is however, also the high power dissipation that occurs at the transistor and the series resistor arises.

Auch kann die Betriebsspannung über einen DC-DC-Wandler direkt in die Leuchtenspannung umgewandelt werden. Derartige DC-DC-Wandler erzeugen durch eine Pulsweitenmodulation mit nachgeschaltetem Tiefpassfilter eine feste, kontinuierliche Ausgangsspannung, die so gewählt wird, dass die LED-Leuchte mit dem von dem Hersteller vorgegebenen typischen Stromwert betrieben wird. Der DC-DC-Wandler umfasst eine Regeleinrichtung, durch welche die Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers bei Schwankungen der Betriebsspannung stabil gehalten wird. Dieser Betrieb der LED-Leuchte mit dem DC-DC-Wandler führt dazu, dass die Verlustleistung deutlich reduziert werden kann, da in dem DC-DC-Wandler nur geringe Verlust anfallen.Also can the operating voltage over a DC-DC converter can be converted directly into the luminaire voltage. Such DC-DC converters generate by a pulse width modulation with a downstream low-pass filter a fixed, continuous output voltage, which was chosen will that the LED light with that specified by the manufacturer typical current value is operated. The DC-DC converter comprises a Control device, by which the output voltage of the DC-DC converter is kept stable in fluctuations of the operating voltage. This Operating the LED light with the DC-DC converter will cause the power loss can be significantly reduced because in the DC-DC converter only small Loss incurred.

Schließlich kann der oben genannte DC-DC-Wandler auch derart eingesetzt werden, dass die Regeleinrichtung als Rückkopplungsgröße den Strom durch die LED-Leuchte verwendet. Dazu wird in Reihe zu der LED-Leuchte ein kleiner Messwiderstand vorgesehen, so dass über die an dem Messwiderstand abfallende Spannung der Strom durch die LED-Leuchte erfasst werden kann. Damit kann zusätzlich zu der Kompensation der Betriebsspannung auch eine Temperaturkompensation der LED-Leuchte durchgeführt werden. Durch die Wahl eines kleinen Messwiderstandes können die anfallenden Verluste klein gehalten werden.Finally, can the above-mentioned DC-DC converter are also used such that the controller as the feedback quantity the current used by the LED light. This is done in series with the LED light a small measuring resistor provided so that over the on the measuring resistor falling voltage of the current through the LED light can be detected. So that can additionally for the compensation of the operating voltage also a temperature compensation led the LED light become. By choosing a small measuring resistor, the incurred losses are kept small.

Nachteilig an allen vorgenannten Niedervolt Beleuchtungssystemen und Regelschaltungen ist, dass die Verwendung von LED-Leuchten in gedimmten Beleuchtungssystemen nicht möglich ist bzw. das Dimmen keine Auswirkung auf die Leuchtleistung der LED-Leuchten hat.adversely on all the aforementioned low-voltage lighting systems and control circuits is that the use of LED lights in dimmed lighting systems not possible or dimming has no effect on the luminous power of the LED lights Has.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Niedervolt Beleuchtungssystem bereitzustellen, welches die Einstellung der Leuchtleistung von LED-Leuchten ermöglicht. Des weiteren soll eine Regelschaltung für die Verwendung in einem dimmbaren Niedervolt Beleuchtungssystem bereitgestellt werden, welche das Dimmen der LED-Leuchte ermöglicht.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a low voltage lighting system to provide the adjustment of the luminous power of LED lights enabled. Furthermore, a control circuit for use in a dimmable Low-voltage lighting system can be provided which the Dimming the LED light allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Dimmer vorgesehen ist, um einen Pegel der Betriebsspannung zu variieren, und die Regelschaltung ausgeführt ist, abhängig von dem Pegel der Betriebsspannung die Leuchtleistung der LED-Leuchte unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung zu steuern.These Task is inventively characterized solved, a dimmer is provided to a level of the operating voltage to vary, and the control circuit is executed, depending on the level of the operating voltage, the luminous power of the LED light to control while maintaining the level of the luminaire voltage.

Grundgedanke der Erfindung ist es also, die Betriebsspannung von üblicherweise maximal 12 V zunächst auf die vom Hersteller vorgegebene feste Leuchtenspannung von üblicherweise 3,5 V zu wandeln, die beim Anlegen an die LED-Leuchte die vom Hersteller vorgegebene typische Strom stärke anhand der Diodenkennlinie ergibt. Zusätzlich wird der Pegel der Betriebsspannung und damit die Einstellung des Dimmers erfasst. In Abhängigkeit von diesem Pegel der Betriebsspannung wird die LED-Leuchte mit Spannungspulsen mit vorgegebenem Spannungspegel und Stromstärke angesteuert. Durch die Veränderung der Pulse bzw. ihrer zeitlichen Abfolgen wird die Leuchtleistung der LED-Leuchte und damit deren Helligkeit in Abhängigkeit von der Dimmereinstellung modifiziert. Die dabei erzeugten einzelnen Lichtpulse werden von einem Menschen nicht separat wahrgenommen, so dass sich ein insgesamt gleichmäßiger Beleuchtungseindruck ergibt.The basic idea of the invention is thus to initially set the operating voltage of usually a maximum of 12 V to the fixed one specified by the manufacturer Lamp voltage of usually 3.5 V to convert, which results when applied to the LED lamp by the manufacturer specified typical current strength based on the diode characteristic. In addition, the level of the operating voltage and thus the setting of the dimmer is detected. In response to this level of operating voltage, the LED light is driven by voltage pulses of predetermined voltage level and current. By changing the pulses or their time sequences, the luminous power of the LED lamp and thus its brightness is modified in dependence on the dimmer setting. The individual light pulses generated thereby are not perceived separately by a human being, so that the result is an overall uniform illumination impression.

Der Dimmer kann in an sich bekannter Weise vor oder nach dem Transformator als Phasenschnittdimmer oder auf der Ausgangsseite des Gleichrichters als elektronischer Gleichspannungsdimmer vorgesehen sein. Unabhängig davon bewirkt das Dimmen entweder eine direkte oder über den Transformator und/oder Gleichrichter eine indirekte Veränderung des Pegels der Betriebsspannung. Damit ist es prinzipiell ausreichend, die Veränderung der Betriebsspannung für die Anpassung der Leuchtleistung der LED-Leuchte zu erfassen.Of the Dimmer can in a conventional manner before or after the transformer as phase cut dimmer or on the output side of the rectifier be provided as an electronic DC dimmer. Independently of causes dimming either a direct or via the transformer and / or Rectifier an indirect change the level of the operating voltage. This makes it basically sufficient the change the operating voltage for to detect the adaptation of the luminous power of the LED luminaire.

Ein bestehendes Niedervolt Beleuchtungssystem für den Betrieb von LEDs kann in einfacher Weise durch die Dimmfunktion zur Verwendung von LED-Leuchten erweitert werden, ohne dass das gesamte Beleuchtungssystem neu gestaltet werden muss. Es ist lediglich erforderlich, einen Dimmer anzuschließen und eine Regelschaltung gemäß der Erfindung nachzurüsten. Durch die Regelschaltung ist die LED-Leuchte wie zuvor beschrieben dimmbar und kann daher zusammen mit der Regelschaltung zum Beispiel als Austausch für eine Leuchte in dem Niedervolt Beleuchtungssystem verwendet werden. Durch den bei LED-Leuchten gegenüber herkömmlichen Leuchten geringen Stromverbrauch kann dieser Austausch die Betriebskosten senken.One existing low-voltage lighting system for the operation of LEDs can in a simple way by the dimming function for the use of LED lights be extended without redesigning the entire lighting system must become. It is only necessary to connect a dimmer and a control circuit according to the invention retrofit. Due to the control circuit, the LED light is as previously described dimmable and therefore can together with the control circuit for example as an exchange for a luminaire can be used in the low-voltage lighting system. By the opposite with LED lights usual Shining low power consumption, this replacement can reduce the operating costs reduce.

Vorzugsweise umfasst die Regelschaltung eine Pulsweitensteuerung. Die Pulsweitensteuerung ist ein Verfahren, das eine besonders einfache Anpassung der Leuchtleistung ermöglicht. Die Pulsweitensteuerung ist bevorzugt für die Erzeugung von Pulsfolgen mit wenigstens 100 Hz ausgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass die einzelnen von der LED-Leuchte abgegebenen Lichtpulse nicht als einzelne Blitze, sondern als gleichmäßiges Licht wahrgenommen werden.Preferably the control circuit comprises a pulse width control. The pulse width control is a method that allows a particularly simple adaptation of the luminous power allows. The pulse width control is preferred for the generation of pulse trains executed with at least 100 Hz. This will ensure that the individual of the LED light emitted light pulses not as individual flashes, but as a uniform light be perceived.

Des weiteren kann die Regelschaltung einen DC-DC-Wandler umfassen, der aus der Betriebsspannung die Leuchtenspannung erzeugt und den Pegel der Leuchtenspannung ein- und ausschaltet. Der DC-DC-Wandler liefert weitestgehend unabhängig von der anliegenden Betriebsspannung den konstanten Pegel für die Leuchtenspannung und führt außerdem die Schaltvorgänge für die Pulsweitenmodulation durch. Der DC-DC-Wandler kann beispielsweise ein Buck-Wandler oder ein Sepic-Wandler sein. Der Sepic-Wandler erlaubt gegenüber dem Buck-Wandler eine größere Veränderung der Betriebsspannung, da der Pegel der Betriebsspannung niedriger als der Pegel der Leuchtenspannung werden kann.Of Furthermore, the control circuit may include a DC-DC converter, the from the operating voltage generates the luminaire voltage and the level the lighting voltage on and off. The DC-DC converter supplies largely independent from the applied operating voltage, the constant level for the luminaire voltage and also leads the switching operations for the Pulse width modulation by. The DC-DC converter can, for example a buck converter or a sepic converter. The sepic converter allowed opposite the buck converter a bigger change the operating voltage, since the level of the operating voltage is lower can be as the level of the lamp voltage.

Zur Begrenzung von Spannungsspitzen der Leuchtenspannung kann dem DC-DC-Wandler ein Tiefpassfilter nachgeschaltet sein. Dadurch kann eine Beschädigung oder gar eine Zerstörung der LED-Leuchte verhindert werden.to Limitation of voltage peaks of the luminaire voltage can be the DC-DC converter a low-pass filter downstream. This can damage or even a destruction the LED light can be prevented.

Auch kann die Regelschaltung eine Messeinrichtung zur Messung der Stromstärke durch die LED-Leuchte aufweisen und der DC-DC-Wandler eine Kompensation des Pegels der Leuchtenspannung abhängig von der gemessenen Stromstärke durchführen. Auf diese Weise wird eine Stromansteuerung der LED-Leuchte erreicht, wodurch einerseits eine Temperaturkompensation der LED-Leuchte und andererseits eine Strombegrenzung durch die LED-Leuchte stattfindet. Aufgrund der bei LED-Leuchten typischen hohen Veränderung des Stroms bei bereits geringen Spannungsschwankungen ist diese Art der Ansteuerung von LED-Leuchten besonders vorteilhat.Also The control circuit can be a measuring device for measuring the current through have the LED lamp and the DC-DC converter compensation the level of the luminaire voltage depending on the measured current. On this way a current control of the LED light is achieved on the one hand a temperature compensation of the LED light and on the other hand a current limit through the LED light takes place. by virtue of the high current change typical of LED lights already low voltage fluctuations is this type of control of LED lights especially advantage.

Des weiteren kann die Regelschaltung eine Speichereinheit aufweisen, in der eine Kennlinie zwischen der Betriebsspannung und einer gewünschten Leuchtleistung der LED-Leuchte gespeichert ist, und die Leuchtleistung kann abhängig von der gespeicherten Kennlinie gesteuert werden. Dadurch kann die Leuchtleistung der LED-Leuchte auf verschiedene Weisen in Abhängigkeit von der anliegenden Betriebsspannung eingestellt werden. So kann die Leuchtlei stung z. B. linear mit der Betriebsspannung verändert werden, allerdings sind auch z. B. exponentielle oder logarhythmische Kennlinien möglich. Zusätzlich kann in der Kennlinie berücksichtigt werden, welche effektiven Spannungen und Ströme erforderlich sind, um die gewünschte Leuchtleistung zu erhalten. Aus diesen Informationen ergibt sich z. B. eine jeweilige Pulsweite, mit der die LED-Leuchte angesteuert wird.Of Furthermore, the control circuit may comprise a memory unit, in a characteristic curve between the operating voltage and a desired luminous power the LED light is stored, and the luminous power may depend on the stored Characteristic can be controlled. As a result, the luminous power of the LED light in different ways depending on the adjacent Operating voltage can be adjusted. So the Leuchtlei can Stung z. B. be changed linearly with the operating voltage, however, are also z. As exponential or logarithmic characteristics possible. In addition, can taken into account in the characteristic curve which effective voltages and currents are required to achieve the desired To obtain lighting power. From this information arises z. B. a respective pulse width with which the LED light is controlled.

Schließlich kann die Regelschaltung integral mit dem Gleichrichter ausgeführt sein. Dies erlaubt den einfachen Betrieb der Regelschaltung auch in Niedervolt Beleuchtungssystemen, die eine Wechselspannung verwenden.Finally, can the control circuit be integral with the rectifier. This allows the simple operation of the control circuit in low voltage Lighting systems using an AC voltage.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:With regard to further advantageous Ausgestal tions of the invention, reference is made to the subclaims and the following description of an embodiment with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:

1 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Niedervolt-Gleichspannungs-Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 a circuit diagram of a low-voltage DC lighting system according to the invention according to the present invention,

2 einen Schaltplan einer Regelschaltung für das Beleuchtungssystem gemäß 1, und 2 a circuit diagram of a control circuit for the lighting system according to 1 , and

3 einen Kennlinie, die den Zusammenhang von Strom und Spannung für eine Leuchtdiode zeigt. 3 a characteristic curve showing the relationship between current and voltage for a light-emitting diode.

In der 1 ist ein Niedervolt Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zu dem Beleuchtungssystem 1 gehören ein Transformator 2 und ein Gleichrichter 3, an welchen über eine Regelschaltung 4 eine zu betreibende Leuchtdiode 5 angeschlossen ist. Die Regelschaltung 4 dient dazu, für die Leuchtdiode 5 eine gleichbleibende Leuchtenspannung U5 zur Verfügung zu stellen. Zu dem Beleuchtungssystem gehört ferner ein Dimmer 6, um die Helligkeit einzustellen.In the 1 is a low voltage lighting system 1 represented according to the present invention. To the lighting system 1 belong to a transformer 2 and a rectifier 3 to which a control circuit 4 a LED to be operated 5 connected. The control circuit 4 serves for the light-emitting diode 5 to provide a constant luminaire voltage U 5 available. The lighting system also includes a dimmer 6 to adjust the brightness.

Der Dimmer 6 ist eingangsseitig an eine Netzspannung U1, hier eine übliche 230 V Wechselspannung, angeschlossen und liefert eine Ausgangsspannung U2, die kleiner oder gleich der Netzspannung U1 ist und die an dem Transformator 2 als Eingangsspannung anliegt. Der Dimmer 6 verfügt über eine an sich bekannte Phasenschnittsteuerung, die den Effektivwert der Ausgangsspannung U2 verringert.The dimmer 6 is the input side to a mains voltage U 1 , here a conventional 230 V AC voltage, connected and provides an output voltage U 2 , which is less than or equal to the mains voltage U 1 and the transformer 2 as input voltage. The dimmer 6 has a known phase-angle control, which reduces the effective value of the output voltage U 2 .

In den Transformator 2 wird die anliegende Spannung U2 auf eine niedrigere Spannung U3 transformiert. Der maximale Effektivwert der Spannung U3 entspricht den in Niedervolt-Beleuchtungssystemen üblichen 12 V. Diese Spannung U3 wird anschließend zu einer Betriebsspannung U4 gleichgerichtet. Der Pegel der Betriebsspannung U4 ist dabei von dem Effektivwert der Ausgangsspannung U2 abhängig und ändert sich durch das Dimmen.In the transformer 2 the applied voltage U 2 is transformed to a lower voltage U 3 . The maximum rms value of the voltage U 3 corresponds to the 12 V usual in low-voltage lighting systems. This voltage U 3 is then rectified to an operating voltage U 4 . The level of the operating voltage U 4 is dependent on the effective value of the output voltage U 2 and is changed by the dimming.

Die Regelschaltung 4, die im Detail in 2 gezeigt ist, umfasst einen DC-DC-Wandler 10, der als Sepic-Wandler ausgeführt ist. Der Sepic-Wandler 10, an dessen Eingang die Betriebsspannung U4 anliegt, stellt die Leuchtenspannung U5 mit einem vorgegebenen, im Wesentlichen festen Pegel bereit. Dieser Pegel der Leuchtenspannung U5 korrespondiert gemäß einer Kennlinie der Leuchtdiode 5, die in 3 gezeigt ist, mit einem von dem Hersteller der Leuchtdiode 5 vorgegebenen Betriebsstrom.The control circuit 4 that in detail in 2 is shown comprises a DC-DC converter 10 which is designed as a Sepic converter. The sepic converter 10 , at the input of which the operating voltage U 4 is applied, provides the luminaire voltage U 5 with a predetermined, substantially fixed level. This level of the luminous voltage U 5 corresponds in accordance with a characteristic curve of the light-emitting diode 5 , in the 3 shown with one of the manufacturer of the light emitting diode 5 predetermined operating current.

Der Pegel der Leuchtenspannung U5 wird von dem Sepic-Wandler 10 unabhängig von dem eingestellten Pegel der Betriebsspannung U4 auf die erforderliche Leuchtenspannung U4 der Leuchtdiode 5, hier 3,5 V, eingestellt. Der Sepic-Wandler 10 liefert den erforderlichen Pegel der Leuchtenspannung U5 selbst in dem Fall, dass die Betriebsspannung U4 niedriger als der Pegel der Leuchtenspannung U5 ist.The level of the luminaire voltage U 5 is from the Sepic converter 10 regardless of the set level of the operating voltage U 4 to the required luminaire voltage U 4 of the LED 5 , here 3.5 V, set. The sepic converter 10 provides the required level of the lamp voltage U 5 even in the case that the operating voltage U 4 is lower than the level of the lamp voltage U 5 .

Der Sepic-Wandler 10 umfasst ein nicht gezeigtes Schaltelement zur Durchführung einer Pulsweitensteuerung, mit der die Leuchtenspannung U5 abhängig von einem von außen zugeführten Steuersignal S geschaltet wird. Außerdem verfügt der Sepic-Wandler 10 über eine nicht im Detail gezeigte Messeinrichtung mit einem Messeingang M. Der Messwert der Messeinrichtung dient der Kompensation des Pegels der Leuchtenspannung U5.The sepic converter 10 includes an unshown switching element for performing a pulse width control with which the lamp voltage U 5 is switched depending on an externally supplied control signal S. In addition, the Sepic converter has 10 via a measuring device (not shown in detail) with a measuring input M. The measured value of the measuring device is used to compensate the level of the lamp voltage U 5 .

Dem Sepic-Wandler 10 ist ein Tiefpassfilter 11 bestehend aus einer Spule 12 und einem Kondensator 13 nachgeschal tet. Der Tiefpassfilter 11 reduziert Spannungsspitzen, die bei den Schaltvorgängen des Sepic-Wandlers 10 auftreten können.The sepic converter 10 is a low pass filter 11 consisting of a coil 12 and a capacitor 13 nachgeschal tet. The low pass filter 11 reduces voltage spikes that occur during the switching operations of the Sepic converter 10 may occur.

Des weiteren verfügt die Regelschaltung 4 über eine Steuereinheit 15, die an dem Steuereingang S des Sepic-Wandlers 10 ein Steuersignal zur Steuerung der Pulsweitenmodulation zur Verfügung stellt. Die Steuereinheit 15 und der Sepic-Wandler 10 sind für eine Pulsweitensteuerung mit Pulsfolgen von über 100 Hz ausgeführt.Furthermore, the control circuit has 4 via a control unit 15 connected to the control input S of the Sepic converter 10 provides a control signal for controlling the pulse width modulation. The control unit 15 and the sepic transducer 10 are designed for pulse width control with pulse sequences of over 100 Hz.

Die Steuereinheit 15 umfasst zwei Anschlüsse 16, 17, welche die Betriebsspannung U4 abgreifen, um deren Pegel zu messen. Zusätzlich verfügt die Steuereinheit 15 über eine nicht gezeigte Speichereinheit, in der eine nicht gezeigte Kennlinie gespeichert ist. Die Kennlinie gibt einen Zusammenhang zwischen der Betriebsspannung U4 und einer Leuchtleistung der Leuchtdiode 5 wieder. Zusätzlich ist der jeweiligen Leuchtleistung eine Pulsweite zugeordnet, mit der die Leuchtleistung an der Leuchtdiode 5 erzeugbar ist.The control unit 15 includes two connections 16 . 17 , which tap the operating voltage U 4 to measure their level. In addition, the control unit has 15 via a storage unit, not shown, in which a characteristic, not shown, is stored. The characteristic gives a relationship between the operating voltage U 4 and a luminous power of the light emitting diode 5 again. In addition, the respective luminous power is assigned a pulse width with which the luminous power at the LED 5 can be generated.

Ausgangsseitig ist an die Regelschaltung 4 ein Messwiderstand 20 angeschlossen. Der durch den Messwiderstand 20 fließende Strom I bewirkt einen Spannungsabfall über den Widerstand 20, der von dem Sepic-Wandler 10 über die Messverbindung 21 an dem Messeingang M erfasst wird.The output side is connected to the control circuit 4 a measuring resistor 20 connected. The through the measuring resistor 20 flowing current I causes a voltage drop across the resistor 20 from the sepic converter 10 over the measuring connection 21 is detected at the measuring input M.

Im Betrieb liegt zunächst ohne Nutzung der Dimmfunktion des Dimmers 6 bei eingeschalteter Netzspannung U1 der maximale Pegel der Betriebsspannung U4 am Eingang der Regelschaltung 4 an. Der Sepic-Wandler 10 liefert ausgangsseitig die Leuchtenspannung U5 für die zu betreibende Leuchtdiode 5 mit einem festen Pegel von 3,5 V. Die Steuereinheit 15 misst die anliegende Betriebsspannung U4 und vergleicht den Messwert mit der gespeicherten Kennlinie. In dem Fall der maximalen Betriebsspannung U4 steuert die Steuereinheit 15 den Sepic-Wandler 10 derart an, dass er quasi kontinuierlich die Leuchtenspannung U5 bereitstellt, und die Leuchtleistung der Leuchtdiode 5 und damit deren Helligkeit ist maximal.In operation, initially without using the dimming function of the dimmer 6 when the mains voltage U 1 is switched on, the maximum level of the operating voltage U 4 at the input of the control circuit 4 at. The sepic converter 10 supplies on the output side the luminaire voltage U 5 for the LED to be operated 5 with a fixed level of 3.5 V. The control unit 15 measures the applied operating voltage U 4 and compares the measured value with the stored characteristic curve. In the case of maximum operation Voltage U 4 controls the control unit 15 the sepic converter 10 such that it provides quasi-continuously the luminaire voltage U 5 , and the luminous power of the light emitting diode 5 and thus their brightness is maximum.

Sobald die Dimmfunktion des Dimmers 6 benutzt wird, ändert sich die Betriebsspannung U4, und diese Änderung wird von der Steuereinheit 15 über die Anschlüsse 16, 17 erfasst. Die Steuereinheit 15 vergleicht die aktuell anliegende Betriebsspannung U4 mit der Kennlinie, um daraus eine gewünschte Leuchtleistung für die Leuchtdiode 5 zu erhalten. Daraus ermittelt die Steuereinheit 15 das zu der Leuchtleistung korrespondierende Pulsverhältnis für die Leuchtenspannung U5.Once the dimming function of the dimmer 6 is used, the operating voltage U 4 changes , and this change is made by the control unit 15 over the connections 16 . 17 detected. The control unit 15 compares the currently applied operating voltage U 4 with the characteristic in order to obtain a desired luminous power for the light-emitting diode 5 to obtain. From this determines the control unit 15 the pulse ratio corresponding to the luminous power for the luminaire voltage U 5 .

Die Steuereinheit 15 steuert den Sepic-Wandler 10 über das Steuersignal S so an, dass dieser Pulsfolgen der Leuchtenspannung U5 gemäß des ermittelten Pulsverhältnisses bei quasi konstantem Pegel der Leuchtenspannung U5 erzeugt. Somit wird bei jedem Puls der Leuchtenspannung U5 der von dem Hersteller spezifizierte typische Strom I gemäß der Diodenkennlinie durch die Leuchtdiode 5 eingestellt. Die gewünschte Leuchtleistung ergibt sich aus den Effektivwerten von Strom I und Leuchtenspannung U5, die durch das Pulsverhältnis eingestellt werden.The control unit 15 controls the sepic converter 10 via the control signal S so that this pulse sequences of the lamp voltage U 5 according to the determined pulse ratio at quasi-constant level of the lamp voltage U 5 generated. Thus, at each pulse of the luminaire voltage U 5 of the specified by the manufacturer typical current I according to the diode characteristic by the light emitting diode 5 set. The desired luminous power results from the RMS values of current I and luminaire voltage U 5 , which are set by the pulse ratio.

Darüber hinaus variiert der Sepic-Wandler 10 den Pegel der Leuchtenspannung U5 abhängig von dem über den Messwiderstand 20 gemessenen Spannungsabfall. So wird direkt der durch die Leuchtdiode 5 fließende Strom I bestimmt. Über eine Kompensation der Leuchtenspannung U5 kann der Strom I für jeden Puls auf dem für die Leuchtdiode 5 vorgegebenen Wert gehalten werden. Dadurch werden insbesondere Temperaturschwankungen, die bei der Leuchtdiode 5 zu einer starken Verschiebung der Strom-Spannungs-Kennlinie (siehe 3) führen, ausgeglichen. Somit sind die Helligkeit und auch andere Parameter, z. B. die Farbtemperatur, des von der Leuchtdiode 5 erzeugten Lichts während jedes Pulses gleich. Auch wird der Strom I durch die Leuchtdiode 5 auf den vom Hersteller spezifizierten typischen Strom begrenzt.In addition, the Sepic converter varies 10 the level of the luminaire voltage U 5 depends on the via the measuring resistor 20 measured voltage drop. So is directly by the LED 5 flowing current I determined. By compensation of the luminaire voltage U 5 , the current I for each pulse on the for the light-emitting diode 5 predetermined value. As a result, in particular temperature fluctuations, which in the light-emitting diode 5 to a strong shift of the current-voltage characteristic (see 3 ), balanced. Thus, the brightness and other parameters, such. B. the color temperature of the light-emitting diode 5 generated light during each pulse the same. Also, the current I through the LED 5 limited to the typical power specified by the manufacturer.

Claims (17)

Niedervolt Beleuchtungssystem (1) mit einer Transformator (2), einem Gleichrichter (3), an dessen Ausgang eine Betriebsspannung (U4) bereitgestellt wird, wenigstens einer LED-Leuchte (5), die mit dem Gleichrichter (3) verbunden ist, und einer Regelschaltung (4), welche die anliegende Betriebsspannung (U4) auf eine Leuchtenspannung (U5) mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dimmer (6) vorgesehen ist, um einen Pegel der Betriebsspannung (U4) zu variieren, und die Regelschaltung (4) ausgeführt ist, abhängig von dem Pegel der Betriebsspannung (U4) die Leuchtleistung der LED-Leuchte (5) unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung (U5) zu steuern.Low-voltage lighting system ( 1 ) with a transformer ( 2 ), a rectifier ( 3 ), at whose output an operating voltage (U 4 ) is provided, at least one LED lamp ( 5 ) connected to the rectifier ( 3 ), and a control circuit ( 4 ), which sets the applied operating voltage (U 4 ) to a luminous voltage (U 5 ) with a predetermined, substantially fixed level, characterized in that a dimmer ( 6 ) is provided to vary a level of the operating voltage (U 4 ), and the control circuit ( 4 ), depending on the level of the operating voltage (U 4 ), the luminous power of the LED lamp ( 5 ) while maintaining the level of the luminaire voltage (U 5 ). Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) eine Pulsweitensteuerung umfasst.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the control circuit ( 4 ) comprises a pulse width control. Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweitensteuerung für die Erzeugung von Pulsfolgen mit wenigstens 100 Hz ausgeführt ist.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the pulse width control is designed for the generation of pulse sequences with at least 100 Hz. Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) einen DC-DC-Wandler (10) umfasst, der aus der Betriebsspannung (U4) die Leuchtenspannung (U5) erzeugt und den Pegel der Leuchtenspannung (U5) ein- und ausschaltet.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 4 ) a DC-DC converter ( 10 ), which generates the luminous voltage (U 5 ) from the operating voltage (U 4 ) and switches the level of the luminous voltage (U 5 ) on and off. Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem DC-DC-Wandler (10) ein Tiefpassfilter (11) für die Begrenzung von Spannungsspitzen der Leuchtenspannung (U5) nachgeschaltet ist.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the DC-DC converter ( 10 ) a low-pass filter ( 11 ) for the limitation of voltage peaks of the luminaire voltage (U 5 ) is connected downstream. Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-DC-Wandler (10) ein Buck-Wandler oder ein Sepic-Wandler ist.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the DC-DC converter ( 10 ) is a buck converter or a sepic converter. Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Regelschaltung (4) eine Messeinrichtung zur Messung der Stromstärke (I) durch die LED-Leuchte (5) aufweist und der DC-DC-Wandler (10) eine Kompensation des Pegels der Leuchtenspannung (U5) abhängig von der gemessenen Stromstärke (I) durchführt.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the control circuit ( 4 ) a measuring device for measuring the current intensity (I) by the LED light ( 5 ) and the DC-DC converter ( 10 ) performs a compensation of the level of the luminaire voltage (U 5 ) depending on the measured current (I). Niedervolt Beleuchtungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) eine Speichereinheit aufweist, in der eine Kennlinie zwischen der Betriebsspannung (U4) und einer gewünschten Leuchtleistung der LED-Leuchte (5) gespeichert ist, und die Leuchtleistung abhängig von der gespeicherten Kennlinie steuert.Low-voltage lighting system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 4 ) has a memory unit in which a characteristic curve between the operating voltage (U 4 ) and a desired luminous power of the LED lamp ( 5 ) and controls the luminous power depending on the stored characteristic. Regelschaltung (4) für den Betrieb einer LED-Leuchte (5) in einem Niedervolt-Beleuchtungssystem (1), wobei die Regelschaltung (4) eine anliegende Spannung auf eine Leuchtenspannung (U5), die eine Gleichspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel ist, wandelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) ausgeführt ist, abhängig von dem Pegel der Spannung die Leuchtleistung der LED-Leuchte (5) unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung (U5) zu steuern.Control circuit ( 4 ) for the operation of an LED light ( 5 ) in a low voltage lighting system ( 1 ), wherein the control circuit ( 4 ) an applied voltage to a lighting voltage (U 5 ), which is a DC voltage having a predetermined, substantially fixed level, converts, characterized in that the control circuit ( 4 ), depending on the level of voltage Luminous power of the LED light ( 5 ) while maintaining the level of the luminaire voltage (U 5 ). Regelschaltung (4) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) einen Gleichrichter (3) umfasst und die anliegende Spannung eine Wechselspannung ist.Control circuit ( 4 ) according to claim 9, characterized in that the control circuit ( 4 ) a rectifier ( 3 ) and the applied voltage is an AC voltage. Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) eine Pulsweitensteuerung umfasst.Control circuit ( 4 ) according to one of claims 9 or 10, characterized in that the control circuit ( 4 ) comprises a pulse width control. Regelschaltung (4) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweitensteuerung für die Erzeugung von Pulsfolgen mit wenigstens 100 Hz ausgeführt ist.Control circuit ( 4 ) according to claim 11, characterized in that the pulse width control is designed for the generation of pulse sequences with at least 100 Hz. Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) einen DC-DC-Wandler (10) umfasst, der die Leuchtenspannung (U5) erzeugt und den Pegel der Leuchtenspannung (U5) ein- und ausschaltet.Control circuit ( 4 ) according to one of claims 9 to 12, characterized in that the control circuit ( 4 ) a DC-DC converter ( 10 ), which generates the lamp voltage (U 5 ) and the level of the lamp voltage (U 5 ) on and off. Regelschaltung (4) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-DC-Wandler (10) ein Buck-Wandler oder ein Sepic-Wandler ist.Control circuit ( 4 ) according to claim 13, characterized in that the DC-DC converter ( 10 ) is a buck converter or a sepic converter. Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der die Regelschaltung (4) eine Messeinrichtung zur Messung der Stromstärke (I) durch die LED-Leuchte (5) aufweist und der DC-DC-Wandler (10) eine Kompensation des Pegels der Leuchtenspannung (U5) abhängig von der gemessenen Stromstärke (I) durchführt.Control circuit ( 4 ) according to one of claims 13 or 14, characterized in that the control circuit ( 4 ) a measuring device for measuring the current intensity (I) by the LED light ( 5 ) and the DC-DC converter ( 10 ) performs a compensation of the level of the luminaire voltage (U 5 ) depending on the measured current (I). Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) ein ausgangsseitiges Tiefpassfilter (11) umfasst, das Spannungsspitzen der Leuchtenspannung (U5) begrenzt.Control circuit ( 4 ) according to one of claims 9 to 15, characterized in that the control circuit ( 4 ) an output-side low-pass filter ( 11 ), the voltage peaks of the lamp voltage (U 5 ) limited. Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) eine Speichereinheit aufweist, in der eine Kennlinie zwischen der Betriebsspannung (U4) und einer gewünschten Leuchtleistung der LED-Leuchte (5) gespeichert ist, und die Leuchtleistung abhängig von der gespeicherten Kennlinie steuert.Control circuit ( 4 ) according to one of claims 9 to 16, characterized in that the control circuit ( 4 ) has a memory unit in which a characteristic curve between the operating voltage (U 4 ) and a desired luminous power of the LED lamp ( 5 ) and controls the luminous power depending on the stored characteristic.
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