DE202015009356U1

DE202015009356U1 - Wechselstrombetriebene Beleuchtungsvorrichtung mit lichtemittierendem Element

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Publication number: DE202015009356U1
Application number: DE202015009356.6U
Authority: DE
Original assignee: Seoul Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Seoul Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2025-06-05
Also published as: US9807828B2; WO2015190746A1; US20170164435A1; EP3157307A1; EP3157307A4; US20180160497A1; KR102246647B1; US10080267B2; KR20150142898A; CN106465519B; CN106465519A; EP3157307B1

Abstract

Wechselstrom(AC)-betriebene lichtemittierende Diode(LED)-Beleuchungsvorrichtung, umfassend: einen Dimmer (100) zum Erzeugen einer Phasenschnitt-AC-Spannung durch Phasenmodulation einer AC-Spannung entsprechend einem ausgewählten Dimmniveau; eine Gleichrichteinheit (120) zum Erzeugen einer Betriebsspannung durch Vollwellengleichrichten der Phasenschnitt-AC-Spannung, die von dem Dimmer eingespeist wird; eine Dimmniveauerfassungseinheit (140), die ein Dimmniveau entsprechend der Betriebsspannung erfasst; eine Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit (150), die für den Vergleich mit dem erfassten Dimmniveau einen Phasenschnittbezugswert festsetzt; ein LED-Betriebsmodul (200), das eine Vielzahl von LED-Gruppen (300) steuert mit einem konstanten Strom durch Vergleichen des erfassten Dimmniveaus mit dem Phasenschnittbezugswert, wobei das LED-Betriebsmodul (200) eine LED Stromblockiereinheit (170) umfasst, die zum Blockieren des Versorgens eines Betriebsstroms an die Vielzahl von LED Gruppen eingerichtet ist, wenn das erfasste Dimmniveau geringer ist als der Phasenschnittbezugswert.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldungen
Diese Anmeldung ist die Nationalisierung der internationalen Anmeldung PCT/KR2015/005606 , die am 4. Juni 2015 eingereicht wurde, und beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0071474, die am 12. Juni 2014 eingereicht wurde, welche beide hier durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen sind, als wären sie komplett beschrieben.
Hintergrund
Gebiet der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Beleuchtungsvorrichtung die eine dimmbare wechselstrombetriebene lichtemittierende Diode (LED) verwendet, und insbesondere eine wechselstrom (AC)-betriebene Beleuchtungsvorrichtung, welche die Dimmsteuerung mittels Phasenschnittsteuerung erlaubt und die ideale und stabile Veränderung eines Dimmniveaus über ein gesamtes Intervall des Dimmniveaus unter Verwendung einer Triode für einen Wechselstrom (TRIAC)-Dimmer. Zusätzlich betreffen beispielhafte Ausfürhungsformen der vorliegenden Offenbarung eine wechselstrombetriebene LED-Beleuchtungsvorrichtung welche die Kompatibilität des TRIAC-Dimmers verbessern kann.
Hintergrund der Erfindung
Generell kann eine lichtemittierende Diode (LED) aufgrund von vorgegebenen Eigenschaften nur durch Gleichstrom (DC) betrieben werden. Daher ist eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine solche konventionelle LED aufweist, in der Anwendbarkeit beschränkt und benötigt einen separaten Stromkreislauf wie ein Schaltnetzteil (SMPS) wenn es in häuslicher Umgebung mit 220 V AC verwendet wird. Als Ergebnis haben die Beleuchtungsvorrichtungen Probleme wie beispielsweise eine komplizierte Ausgestaltung des Stromkreislaufs und Herstellungskosten.
Um solche Probleme zu lösen haben sich verschiedene Studien auf die Entwicklung von einer AC betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung gerichtet welche eine Vielzahl von Licht emittieren Zellen umfasst, die miteinander in Serie oder parallel verbunden sind und durch AC Strom betrieben werden.
Um die oben genannten Probleme zu lösen wird im Stand der Technik ein sequenzieller Betrieb von AC betriebenen LEDs vorgeschlagen. Angenommen dass eine Beleuchtungsvorrichtung drei Gruppen von LEDs umfasst und unter der Bedingung dass sich eine Eingangsspannung über die Zeit erhöht, beginnt in dem sequenziellen Betriebsverfahren eine erste LED Gruppe Licht in einem ersten Betriebsphasenintervall zu auszustrahlen; eine zweite LED Gruppe ist in Serie mit der ersten LED Gruppe verbunden und die erste und zweite LED Gruppe werden angeschaltet um ein Licht in einem zweiten Betriebsphasenintervall auszustrahlen, wobei eine Betriebsspannung höher ist als die Betriebsspannung im ersten Betriebsphasenintervall; und erste bis dritte LED Gruppen werden angeschaltet um ein Licht in einem dritten Betriebsphasenintervall auszustrahlen, in welchem die Betriebsspannung höher ist als die Betriebsspannung in dem zweiten Betriebsphasenintervall. Zusätzlich kann unter der Bedingung dass die Betriebsspannung sich über die Zeit verringert im zweiten Betriebsphasenintervall zuerst die dritte LED Gruppen aufhören Licht auszustrahlen, die zweite LED Gruppe die Lichtemission im ersten Betriebsphasenintervall beendet und die erste LED Gruppe schließlich die Lichtemission bei einer Betriebsspannung beendet, die geringer ist als die Betriebsspannung des ersten Betriebsphasenintervalls, so dass sich eine LED Betriebsspannung an die Eingangsspannung annähert.
Andererseits betrifft die LED Dimmsteuerung einen Betrieb zur Änderung des luminiszierenden Flusses oder der Beleuchtung (Lux) einer LED Beleuchtungsvorrichtung, d.h. die Helligkeit einer Lichtquelle gemäß der darauf aufgebrachten Spannung, und eine dimmbare Lichtquelle meint ein System das eingerichtet ist um eine solche Beleuchtungssteuerung in der Beleuchtungsvorrichtung durchzuführen. Solch ein dimmbares System ist für die LED Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt um den Energieverbrauch zu reduzieren und einen effizienten Betrieb der LED Beleuchtungsvorrichtung zu ermöglichen. Insbesondere verursacht die Hitze, die während der andauernden Lichtemission der LEDs erzeugt wird, eine Verschlechterung der Qualität und der Effizienz einer Beleuchtungsvorrichtung. Dementsprechend ist eine Dimmfunktion generell in einer Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen, um den Benutzeranforderungen zu genügen und den Energieverbrauch zu reduzieren. Da eine DC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung durch umwandeln von AC Strom in DC Strom durch eine SMPS betrieben ist, erlaubt als solch eine Dimmfunktion aufweisende LED Beleuchtungsvorrichtung die DC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung vergleichsweise einfach das Dimmen und es kann daher bis zu einem gewissen Grad erwartet werden, dass sie bestimmte Dimmsteuereigenschaften aufweist. Da jedoch eine typische AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung, wie vorhergehend beschrieben, die LEDs unter Verwendung einer gleich gerichteten Spannung betreibt, die durch die Gleichrichtung von AC Spannung erhalten wird, hat die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung Schwierigkeiten die Dimmfunktion und die Linearität in der Dimmsteuerung zu realisieren. Insbesondere hat eine AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung der sequenziellen Betriebsart das Problem, dass die Betriebsspannung aufgrund von temporärer Steigerung oder Senkung der Betriebsspannung durch interne Impedanzen einer AC Stromversorgungslinie instabil wird und ein Dimmer aufgrund der Größe der Betriebsspannung geändert wird, sobald die LEDs für den nächsten Betrieb angeschaltet oder abgeschaltet werden wenn die Anzahl der LED Gruppen angeschaltet werden um Licht auszustrahlen (beispielsweise nach der Änderung der vierten Betriebsphase zur dritten Betriebsphase, nach der Änderung der dritten Betriebsphase zur zweiten Betriebsphase oder ähnlichem). D.h., eine typische LED Beleuchtungsvorrichtung, die eine Dimmfunktion aufweist, leidet unter der ungleichmäßigen Veränderung des luminiszierenden Flusses in einigen dem Steuerintervallen anstelle die Änderung Variation des luminiszierenden Flusses über ein gesamtes Intervall des Dimmniveaus zu ermöglichen.
Darstellung der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zielen auf das Lösen der vorgenannten Probleme im Stand der Technik.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung bereit, welche Ideale Dimmeigenschaften über ein gesamtes Intervall eines Dimmniveaus aufweist.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung bereit, welche gute Eigenschaften in Verbindung mit einem TRIAC Dimmer aufweist, der eingerichtet ist um eine Dimmsteuerung durch eine Phasenschnittsteuerung durchzuführen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung bereit, welche ein Flackerphänomen aufgrund sequenziellen Betreibens von LED Gruppen vermeidet.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung bereit, welche ungleichmäßiges Dimmen auf einem niedrigen Dimmniveau verhindert.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine mit Wechselstrom (AC) betriebene Licht emittierende Dioden (LED) Beleuchtungsvorrichtung: einen Dimmer, der eine Phasenschnitt-AC-Spannung durch Phasenmodulation einer AC-Spannung entsprechend einem ausgewählten Dimmniveau erzeugt; eine Gleichrichteinheit, die eine Betriebsspannung durch Vollwellengleichrichten der Phasenschnitt-AC-Spannung von dem Dimmer erzeugt; eine Dimmniveauerfassungseinheit, die entsprechend zur Betriebsspannung ein Dimmniveau erfasst;
eine Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit, die einen Phasenschnittbezugswert festsetzt für den Vergleich mit dem erfassten Dimmniveau; und ein LED Betriebsmodul, das eine Vielzahl von LED Gruppen mit konstantem Strom durch Vergleichen des erfassten Dimmniveaus mit dem Phasenschnittbezugswert steuert,
wobei das LED Betriebsmodul eine LED Strom Blockeinheit umfasst, die zum Verhindern eingerichtet ist, dass die Vielzahl von LED Gruppen mit Betriebsstrom versorgt werden, wenn das erfasste Dimmniveau geringer als der Phasenschnittbezugswert ist.
Dementsprechend kann die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ein Flackerphänomen verhindern, indem verhindert wird, dass bei einem Dimmniveau geringer als ein vorbestimmter Phasenschnittbezugswert ein Betriebsstrom an alle der Vielzahl von LED Gruppen versorgt wird. Insbesondere kann die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung ein Flackerphänomen wegen einer Änderung des maximalen Betriebsintervalls auf andere Intervalle verhindern, wobei die LED Gruppen einzeln ausgeschaltet werden (das vierte Betriebs Phasen Intervall und das dritte Betriebsphasenintervall mit Bezug auf das maximale Pferde Betriebsphasenintervall) in einer Vielzahl von LED Gruppen, die eingerichtet sind und sequenziell betrieben zu werden.
Ferner hindert die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform den Betriebsstrom, dass er an alle LED Gruppen versorgt wird, unter Bezug auf einen vorbestimmten Phasenschnittbezugswert, wobei dabei die Kompatibilität eines Dimmers durch Verbesserung der Dimmeigenschaften verbessert wird, die sich in Abhängigkeit des TRIAC Dimmers verändern.
Die Vielzahl der LED Gruppen kann von einem ersten Betriebsphasenintervall bis zu einem n-ten Betriebsphasenintervall sequenziell betrieben werden.
Der Phasenschnittbezugswert kann innerhalb des n-ten Betriebsphasenintervalls festgesetzt sein, in dem alle LED Gruppen betrieben sind.
Die LED Stromblockiereinheit kann gleichzeitig den Betriebsstrom hindern an alle LED Gruppen versorgt zu werden.
Das LED Betriebsmodul kann ferner eine Vergleichseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist um das erfasste Dimmniveau mit dem Phasenschnittbezugswert zu vergleichen.
Das LED Betriebsmodul kann ferner eine Betriebsstromsteuerung umfassen, die eingerichtet ist um die Größe/Höhe des Betriebsstroms der Vielzahl von LED Gruppen entsprechend dem erfassten Dimmniveau zu steuern.
Die Betriebsstromsteuerung kann ein Betriebsstromregister umfassen, das voreingestellt ist um proportional zum erfassten Dimmniveau zu sein.
Der Dimmer ist eine Triode für Wechselstrom (TRIAC) Dimmer, und die wechselstrombetriebene LED Beleuchtungsvorrichtung kann ferner einen Auslösestromhaltekreis umfassen, der zwischen dem TRIAC-Dimmer und der Gleichrichteinheit verbunden ist und einen TRIAC-Auslösestrom an den AC Stromeingang versorgt oder an eine gleichgerichtete Spannungsausgang oder der als ein Dummy Lastkreis wirkt.
Der Auslösestromhaltekreis kann ein Ableitwiderstandskreis (bleeder circuit) sein. Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform weist die wechselstrombetriebene LED-Beleuchtungsvorrichtung weiche Dimmeigenschaften über das gesamte Intervall eines Dimmniveaus auf.
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform, weist die wechselstrombetriebene LED-Beleuchtungsvorrichtung zusätzlich gute Dimmeigenschaften in Verbindung mit einem TRIAC Dimmer auf, der eingerichtet ist um die Dimmsteuerung durch eine Phasenschnittsteuerung durchzuführen.
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform, verhindert die wechselstrombetriebene LED Beleuchtungsvorrichtung ferner unregelmäßiges Flackern während dem sequenziellen Betreiben der LED Gruppen.
Gemäß einer beispielhaft Ausführungsform, kann die wechselstrombetriebene LED Beleuchtungsvorrichtung ferner eine effizientere Dimmsteuerung durchführen basierend auf einer Phasenschnittbetriebsspannung und einer Betriebsspannung für LEDs entsprechend einem Dimmniveau.
Entsprechend einer beispielhaft Ausführungsform, kann die wechselstrombetriebene LED Beleuchtungsvorrichtung ferner bei einem Dimmniveau geringer als eine vorbestimmte Phasenschnittbezugswert einen Betriebsstrom daran hindern an alle ersten bis vierten LED Gruppen versorgt zu werden, wobei dabei eine ungleiche Helligkeit wie bspw. Flackern verhindert wird. Insbesondere kann die wechselstrombetriebene LED Beleuchtungsvorrichtung flackern und ungleiches Dimmen verhindern aufgrund einer Änderung des maximalen Betriebsintervalls zu anderen Intervallen, in welchen die LED Gruppen einzeln ausgeschaltet werden (ein viertes Betriebsphasenintervall und ein drittes Betriebsphasenintervall in Bezug auf das maximale vierte Betriebsphasenintervall) in einer Vielzahl von LED Gruppen, die eingerichtet sind und sequenziell betrieben werden.
Ferner, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, blockieren die Wechselstrom betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung einen Betriebsstrom vom versorgt werden an alle erste bis vierte LED Gruppen in Bezug auf einen vorbestimmten Phasenschnittbezugswert, wobei dabei die Kompatibilität eines Dimmers durch verbessern der Dimmeigenschaften verbessert wird, die in Abhängigkeit eines TRIAC Dimmers variieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben genannten und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines AC-betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens einer AC-betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 und 4 wellenform Graphen sind, die eine Beziehung zwischen Betriebsspannung und Betriebsstrom der LEDs in Abhängigkeit eines Dimmniveaus anzeigen.
Detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen werden als Beispiele bereitgestellt um den Geist der vorliegenden Offenbarung für den Fachmann in Gänze darzustellen, an den die vorliegende Offenbarung gerichtet ist. Obwohl verschiedene Ausführungsformen hier offenbart sind, muss klar sein, dass diese Ausführungsformen nicht exklusiv sein sollen. Beispielsweise sind einzelne Strukturen, Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt und können auf andere Ausführungsformen angewendet werden ohne sich vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu entfernen. Zusätzlich muss klar sein, dass Orte oder Anordnungen von einzelnen Komponenten in jeder dieser Ausführungsformen geändert werden können ohne sich von Geist und des Umfangs der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Daher werden die folgenden Ausführungsformen nicht als die vorliegende Offenbarung beschränkend angesehen und die vorliegende Offenbarung wird lediglich durch die Ansprüche und deren äquivalente beschränkt. Gleiche Komponenten, die gleiche oder ähnliche Funktionen aufweisen, werden durch gleiche Bezugszeichen angezeigt.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, so dass der Fachmann diese leicht ausführen kann.
Der Begriff „ LED Gruppe“ betrifft eine Gruppe von Licht emittierenden Dioden (oder Licht emittierenden Zellen) die miteinander in Serie/parallel/Serie-parallel verbunden sind um als eine einzelne Einheit unter der Kontrolle eines integrierten Schaltkreises (IC) betrieben zu werden (d.h. zur selben Zeit an- und ausgeschaltet zu werden).
Zusätzlich meint der Begriff „LED Betriebsmodul“ ein Modul das eingerichtet ist zum Betreiben und Steuern einer Licht emittierenden Diode nach dem empfangen einer AC Spannung, und obwohl das LED Betriebsmodul unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben ist, in welchen der Betrieb der LEDs durch Verwendung einer Gleichrichtspannung gesteuert wird, muss verstanden werden, dass andere Umsetzungen ebenfalls möglich sind und das LED Betriebsmodul umfassend und breit interpretiert wird.
Ferner meint der Begriff „erstes vorwärts gerichtetes Spannungsniveau“ ein kritisches Spannungsniveau, das zum Betreiben einer ersten LED Gruppe geeignet ist, der Begriff „zweites Vorwärts gerichtetes Spannungsniveau“ meint ein kritisches Spannungsniveau das zum Betreiben einer ersten LED Gruppe und einer zweiten LED Gruppe geeignet ist, die miteinander in Serie verbunden sind, und der Begriff „drittes vorwärts gerichtetes Spannungsniveau“ meint ein kritisches Spannungsniveau das zum Betreiben der ersten bis dritten LED Gruppen geeignet ist, die miteinander in Serie verbunden sind. Namentlich meint der Begriff Einführung „n-tes vorwärts gerichtetes Spannungsniveau“ ein kritisches Spannungsniveau, das zum Betreiben der ersten bis n-ten LED Gruppen geeignet ist, die miteinander in Serie verbunden sind. Andererseits können die vorwärtsgerichteten Spannungsniveaus der LED Gruppen die gleichen oder unterschiedliche sein, in Abhängigkeit von der Anzahl/Eigenschaften der LEDs, die jede der LED Gruppen aufbauen.
Ferner bezeichnet der Begriff „sequenzieller Betrieb“ ein Verfahren des sequenziellen Betreibens einer Vielzahl von LED Gruppen in einem LED Betriebsmodul, welches Licht emittierenden Dioden aufgrund des Empfangens einer Eingangsspannung betreibt, die sich über die Zeit ändert, so dass die Vielzahl von LED Gruppen sequenziell angeschaltet werden um das Licht mit steigendem Eingangsspannung auszustrahlen und mit sich verringernden Eingangsspannung sequenziell abgeschaltet werden.
Ferner bezeichnet der Begriff „ erstes Betriebsphasenintervall“ ein Zeitintervall in welchem nur die erste LED Gruppe angeschaltet wird um Licht auszustrahlen, und der Begriff „zweites Betriebsphasenintervall“ bezeichnet ein Zeitintervall in welchem nur die erste LED Gruppe und die zweite LED Gruppe angeschaltet werden um Licht auszustrahlen. Daher bezeichnet der Begriff „n-tes Betriebsphasenintervall“ ein Zeitintervall in welchem alle der ersten bis n-ten LED Gruppen angeschaltet werden um Licht auszustrahlen und eine (n + 1)-te LED Gruppe oder mehrere LED Gruppen strahlen kein Licht aus.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer AC betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens der AC betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bezug nehmend auf 1 umfasst die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen TRIAC Dimmer 100, einen Auslösestromhaltekreis 105, eine Gleichrichteinheit 120, eine Dimmniveauerfassungseinheit 140, eine Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit 150, ein LED Betriebsmodul 200, und eine LED Beleuchtungseinheit 300.
Der TRIAC Dimmer 100 empfängt eine AC Spannung V_AC als Eingang einer AC Stromquelle und erzeugt eine Phasenschnitt AC Spannung erhalten durch Phasenmodulation der Eingangs AC Spannung V_AC entsprechend einem Dimmniveau, das durch den Nutzer ausgewählt ist. Der TRIAC Dimmer 100 erzeugt eine phasengesteuerte AC Spannung durch Phasenmodulation der AC Spannung V_AC entsprechend dem durch den Nutzer ausgewählten Dimmniveau. Der TRIAC Dimmer 100 ist im Stand der Technik bekannt und daher wird vorliegend dessen detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die Auslösestromhaltekreis 105 ist verbunden zwischen dem TRIAC Dimmer 100 und der Gleichrichteinheit 120 und versorgt einen TRIAC Auslösestrom an einen AC Stromeingang oder einen Gleichrichtspannungsausgang, oder wirkt als ein Dummy-Lastkreis. Beispielsweise kann der Auslösestromhaltekreis 105 ein Widerstandskreis sein, zusammengestellt aus einem Widerstands Kondensator und einem Widerstandsresistor, der in Serie mit dem Widerstands Kondensator verbunden ist. Vorliegend ist der Auslösestromhaltekreis 105 nicht auf den Widerstandskreis beschränkt und kann ein Kreis sein, der aus Spannungsstabilisationskreisen ausgewählt ist.
Die Gleichrichteinheit 120 erzeugt eine Betriebsspannung durch gleichrichten der Phasenschnitt AC Spannung und gibt die Betriebsspannung aus. Die Gleichrichteinheit 120 kann eine von verschiedenen Gleichrichtkreisen sein, die im Stand der Technik bekannt sind, wie beispielsweise ein Vollwellengleichrichtkreis und ein Halbwellengleichrichtkreis, ohne auf diese beschränkt zu sein. Beispielsweise kann die Gleichrichteinheit 120 ein Vollbrückenwellengleichrichtkreis zusammengestellt aus vier Dioden sein. Die durch die Gleichrichteinheit 120 erzeugte Betriebsspannung wird an die Dimmniveauerfassungseinheit 140 ausgegeben, die Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit 150, die LED Gruppenbetriebseinheit 180 und die LED Beleuchtungseinheit 300.
Die LED Beleuchtungseinheit 300 umfasst eine Vielzahl von LED Gruppen. Die mehreren LED-Gruppen werden sequenziell an oder abgeschaltet. Obwohl die LED Beleuchtungseinheit 300 beschrieben wird dass sie erste bis vierte Gruppen 310 bis 340 umfasst muss klar sein, dass andere Umsetzungen ebenfalls möglich sind und die Anzahl der LED Gruppen in verschiedenen Arten geändert werden können. Die ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 können jeweils verschiedene Vorwärtsspannungsniveaus aufweisen. Wenn beispielsweise jede der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 eine unterschiedliche Anzahl von LEDs umfasst, haben die ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 unterschiedliche Vorwärtsspannungsniveaus.
Die Dimmniveauerfassungseinheit 140 erfasst ein Stromdimmniveau, das durch den Nutzer basierend auf der Betriebsspannung ausgewählt ist, die von der Gleichrichteinheit 120 eingespeist wird, und gibt ein Dimmniveausignal entsprechend dem erfassten Dimmniveau an das LED Betriebsmodul 200 aus. Insbesondere kann die Dimmniveauerfassungseinheit 140 entsprechend der beispielhaften Ausführungsform das Dimmniveau durch Mitteln des Betriebsspannungniveaus erfassen, das sich über die Zeit ändert. Da der TRIAC Dimmer 100 eingerichtet ist um eine Phase der AC Spannung V_AC entsprechend dem durch den Nutzer ausgewählten Dimmniveau zu modellieren, kann die Dimmniveauerfassungseinheit 140 das Dimmniveau durch Mitteln des Betriebsspannungsniveaus erfassen. Das Dimmniveausignal kann ein DC Signal sein das einen konstanten Spannungswert aufweist. Beispielsweise, für ein Dimmniveau von 100 % kann das Dimmniveausignal 2 V sein; für ein Dimmniveau von 90 % kann das Dimmniveausignal 1,8 V sein; und für ein Dimmniveau von 50 % kann das Dimmniveausignal 1 V sein. Das dem Dimmniveau entsprechende Dimmniveausignal kann unter Verwendung von unterschiedlichen Kreisausgestaltungen geändert werden. Beispielsweise kann ein Widerstands-Kondensator (RC) Integrationskreis verwendet werden.
Die Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit 150 weist einen Phasenschnittbezugswert auf. Der Phasenschnittbezugswert kann wie benötigt durch einen Nutzer festgelegt oder geändert werden. D.h., die Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit 150 wird durch einen Nutzer festgelegt und der Phasenschnittbezugswert kann auf ein Intervall festgelegt werden, in dem ein Fehler wie Flackern auftritt, oder innerhalb des kürzesten Betriebsintervalls in welchem alle der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 bei einem niedrigen Dimmniveau betrieben werden. Beispielsweise kann der Phasenschnittbezugswert innerhalb eines Intervalls festgesetzt werden, in welchem alle der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 betrieben werden.
Das LED Betriebsmodul 200 umfasst eine Vergleichseinrichtung 160, eine LED Stromblockiereinheit 170, und die LED-Gruppenbetriebseinheiten 180.
Die Vergleichseinrichtung 160 ist eingerichtet um das Dimmniveausignal der Dimmniveauerfassungseinheit 140 mit dem Phasenschnittbezugswert der Phasenschnittbezugswertfestsetzeinheit 150 zu vergleichen.
Die LED Stromblockiereinheit 170 ist eingerichtet um den Betrieb der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 anzuhalten wenn das Dimmniveausignal der Dimmniveauerfassungseinheit 140 geringer als der Phasenschnittbezugswert der Phasenschnittbezugswertfestsetzeinheit 150 ist. Die LED Stromblockiereinheit 170 gibt ein Haltesignal an die LED-Gruppen Betriebseinheiten 180 aus. Vorliegend kann die LED Stromblockiereinheit 170 von der Vergleichseinrichtung 160 umfasst sein.
Die LED-Gruppen Betriebseinheiten 180 Steuern sequenziell den Betrieb der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 gemäß dem Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs von der Gleichrichteinheit 120. D.h., die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung hat erste bis siebte Intervalle in welchem die ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 sequenziell betrieben werden. Das erste Intervall ist definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 einen Wert zwischen einem ersten Vorwärtsspannungsniveau und einem zweiten Vorwärtsspannungsniveau aufweist, und in dem ersten Intervall nur ein erster Strompfad P₁ verbunden ist um die erste LED Gruppe 310 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Zusätzlich ist das zweite Intervall definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 einen Wert zwischen dem zweiten Vorwärtsspannungsniveau und einem Dritten Vorwärtsspannungsniveau aufweist, und in dem zweiten Intervall ist der zweite Strompfad P₂ verbunden um die ersten und zweiten LED Gruppen 310, 320 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Ferner ist das dritte Intervall definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des dritten Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 einen Wert aufweist zwischen dem Dritten Vorwärtsspannungsniveau und dem vierten Vorwärtsspannungsniveau und in dem dritten Intervall ist ein dritter Strompfad P₃ verbunden um die ersten des dritten LED Gruppen 310 bis 330 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Ferner ist das vierte Intervall definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 ein viertes Vorwärtsspannungsniveau ist und in dem vierten Intervall ist ein vierter Strompfad P₄ verbunden um die ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Ferner ist das fünfte Intervall definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 ein Wert zwischen dem vierten Vorwärtsspannungsniveau und dem Dritten Vorwärtsspannungsniveau ist, und in dem fünften Intervall ist der dritte Strompfad P₃ verbunden um die ersten bis dritten LED Gruppen 310 bis 330 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Ferner ist das sechste Intervall definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 einen Wert zwischen dem Dritten Vorwärtsspannungsniveau und dem zweiten Vorwärtsspannungsniveau ist, und in dem sechsten Intervall ist der zweite Strompfad P₂ verbunden um die ersten und zweiten LED Gruppen 310 und 320 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Ferner ist das siebte Intervall definiert als ein Intervall in welchem das Spannungsniveau des Betriebsspannungseingangs aus der Gleichrichteinheit 120 ein Wert zwischen dem zweiten Vorwärtsspannungsniveau und dem ersten Vorwärtsspannungsniveau ist und in dem siebten Intervall ist nur der erste Strompfad P₁ verbunden um eine erste LED Gruppe 310 anzuschalten um Licht auszustrahlen. Das erste und siebte Intervall können als ein erstes Betriebsphasenintervall definiert werden, das zweite und sechste Intervall können als ein zweites Betriebsphasenintervall definiert werden, das dritte und fünfte Intervall können als ein drittes Betriebsphasenintervall definiert werden und das vierte Intervall kann als ein viertes Betriebsphasenintervall definiert werden.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist umfasst das LED Betriebsmodul 200 ferner eine Betriebsstromsteuerung (nicht gezeigt) die eingerichtet ist um die Größe eines Betriebsstroms für die ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 entsprechend einem Dimmniveau zu steuern. Die Betriebsstromsteuerung kann in den LED-Gruppenbetriebseinheiten 180 vorgesehen sein. Die Betriebsstromsteuerung kann ein Betriebsstromregister umfassen das voreingestellt ist um proportional zum erfassten Dimmniveau zu sein. Die Betriebsstromsteuerung kann einen Betriebsstromwiderstand umfassen, der entsprechend dem Dimmniveau voreingestellt ist.
Bezugnehmend auf 1 und 2 ist in dem Betriebsverfahren der AC betriebenen LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform eine Phasenschnitt AC Spannung entsprechend einem durch einen Nutzer ausgewählten Dimmniveau mittels des TRIAC Dimmers 100 erzeugt (S100).
Die Gleichrichteinheit 120 erzeugt eine Betriebsspannung durch Gleichrichten der Phasenschnitt AC Spannung und gibt die Betriebsspannung aus (S200).
Die Dimmniveauerfassungseinheit 140 erfasst ein durch den Nutzer ausgewähltes Stromdimmniveau basierend auf der Betriebsspannung die von der Gleichrichteinheit 120 eingespeist wird und gibt ein Dimmniveausignal entsprechend dem erfassten Dimmniveau an das LED Betriebsmodul 200 weiter (S300).
Das LED Betriebsmodul 200 vergleicht das Dimmniveausignal mit einem Phasenschnittbezugswert (S400). Das LED Betriebsmodul 200 umfasst die Vergleichseinrichtung 160, die eingerichtet ist um das Dimmniveausignal mit dem Phasenschnittbezugswert zu vergleichen, und die LED Stromblockiereinheit 170, die eingerichtet ist um den Betrieb aller ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 anzuhalten wenn das Dimmniveau geringer als ein vorbestimmter Phasenschnittbezugswert ist.
Wenn das Dimmniveausignal größer oder gleich einem Phasenschnittbezugswert ist, speist das LED Betriebsmodul 200 einen Betriebsstrom entsprechend dem Dimmniveau in die ersten bis vierten LED Gruppen 310–340 ein (S500). Hier vergleicht die Vergleichseinrichtung 160 das Dimmniveausignal mit dem Phasenschnittbezugswert während eines Betriebsintervalls der erste bis vierte LED Gruppen 310 bis 340.
Wenn das Dimmniveausignal geringer als der Phasenschnittbezugswert ist, blockiert das LED Betriebsmodul 200 den Betriebsstrom, der an die ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 gespeist wird (S600). Hier vergleicht die Vergleichseinrichtung 160 das Dimmniveausignal mit dem Phasenschnittbezugswert während eines Intervalls in dem der Betrieb der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 angehalten ist. Dementsprechend kann das LED Betriebsmodul 200 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform den Betrieb der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 entsprechend einer Dimmniveauänderung über die Zeit Steuern, durch Vergleichen des Dimmniveausignals mit dem Phasenschnittbezugswert während dem Betriebsintervall der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 und deren Betriebsstoppintervallen.
Entsprechend einer beispielhaft Ausführungsform, wenn das Dimmniveau geringer als der vorher festgesetzte Phasenschnittbezugswert ist, hindert die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung den Betriebsstrom daran an alle der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 eingespeist zu werden, wobei dabei eine ungleiche Helligkeit wie Flackern verhindert wird. Insbesondere kann die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung das Flackern und ungleiche Dimmen verbessern, das aufgrund einer Änderung des maximalen Betriebsintervalls zu anderen Intervallen auftritt, in welchen die LED Gruppen einzeln ausgeschaltet werden (das vierte Betriebsphasenintervall und das dritte Phasenbetriebsintervall in Bezug auf das maximale vierte Betriebsphasenintervall) in einer Vielzahl von LED Gruppen, die eingerichtet sind um sequenziell betrieben zu werden.
Ferner hindert die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform den Betriebsstrom daran, an alle der ersten bis vierten LED Gruppen 310 bis 340 eingespeist zu werden, in Bezug auf einen voreingestellten Phasenschnittbezugswert, wobei dabei die Kompatibilität eines Dimmers durch verbessern der Dimmeigenschaften verbessert wird, welche sich in Abhängigkeit aufgrund des TRIAC Dimmers 100 ändern.
3 und 4 sind Wellenformgraphen die eine Beziehung zwischen der Betriebsspannung und dem Betriebsstrom der LEDs in Abhängigkeit eines Dimmniveaus anzeigen.
Wie in 3 und 4 gezeigt stellt die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weiche Dimmeigenschaften über ein gesamtes Intervall eines Dimmniveaus durch Steuern der Größe des Betriebsstroms in Proportion zu einem Dimmniveau bereit, das durch einen Nutzer ausgewählt ist. Zusätzlich hindert die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform den Betriebsstrom daran, bei einem Dimmniveau geringer als ein vorherbestimmter Phasenschnittbezugswert an alle der LED Gruppen eingespeist werden, wobei dadurch Flackern oder ungleiches Dimmen verhindert wird. Beispielsweise stoppt die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform den Betrieb aller der Vielzahl von LED Gruppen in einem Intervall, in welchem das Dimmniveau geringer als der vorherbestimmte Phasenschnittbezugswert ist (in einem Intervall in dem das Dimmniveau schrittweise von einem Dimmniveau des vierten Zustandsbetriebsintervalls verringert wird), wobei dadurch Flackern oder ungleiches Dimmen verhindert wird. Hier kann der Phasenschnittbezugswert auf einen Wert zwischen 90 und null in Bezug auf einen Zyklus einer Phasenschnitt AC Spannung festgesetzt sein.
Ferner kann die AC betriebene LED Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform die Kompatibilität eines Dimmers durch Verbessern der Dimmeigenschaften verbessern, die sich in Abhängigkeit des TRIAC Dimmers 100 verändern.
Obwohl einige beispielhafte Ausführungsformen hier beschrieben wurden muss verstanden sein, dass diese Ausführungsformen lediglich im Wege der Darstellung gegeben sind und das einzelne Strukturen, Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsformen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt sind und auch auf andere Ausführungsformen angewendet werden kann, ohne sich vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu entfernen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 2015/005606 [0001]

Claims

Wechselstrom(AC)-betriebene lichtemittierende Diode(LED)-Beleuchungsvorrichtung, umfassend: einen Dimmer (100) zum Erzeugen einer Phasenschnitt-AC-Spannung durch Phasenmodulation einer AC-Spannung entsprechend einem ausgewählten Dimmniveau; eine Gleichrichteinheit (120) zum Erzeugen einer Betriebsspannung durch Vollwellengleichrichten der Phasenschnitt-AC-Spannung, die von dem Dimmer eingespeist wird; eine Dimmniveauerfassungseinheit (140), die ein Dimmniveau entsprechend der Betriebsspannung erfasst; eine Phasenschnittbezugsfestsetzeinheit (150), die für den Vergleich mit dem erfassten Dimmniveau einen Phasenschnittbezugswert festsetzt; ein LED-Betriebsmodul (200), das eine Vielzahl von LED-Gruppen (300) steuert mit einem konstanten Strom durch Vergleichen des erfassten Dimmniveaus mit dem Phasenschnittbezugswert, wobei das LED-Betriebsmodul (200) eine LED Stromblockiereinheit (170) umfasst, die zum Blockieren des Versorgens eines Betriebsstroms an die Vielzahl von LED Gruppen eingerichtet ist, wenn das erfasste Dimmniveau geringer ist als der Phasenschnittbezugswert.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von LED-Gruppen (300) sequentiell von einem ersten Betriebsphasenintervall bis zu einem n-ten Betriebsphasenintervall betrieben sind.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Phasenschnittbezugswert innerhalb n-ten Betriebsphasenintervalls festgesetzt ist, in dem alle der LED-Gruppen (300) betrieben sind.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die LED Stromblockiereinheit (170) gleichzeitig das Versorgen aller LED-Gruppen (300) mit Betriebsstrom blockiert.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das LED-Betriebsmodul (200) ferner eine Vergleichseinrichtung (160) umfasst, die zum Vergleichen des erfassten Dimmniveaus mit dem Phasenschnittbezugswert eingerichtet ist.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das das LED-Betriebsmodul (200) ferner eine Betriebsstromsteuerung umfasst, die zum Steuern der Größe des Betriebsstroms der Vielzahl von LED-Gruppen (300) entsprechend dem erfassten Dimmniveau eingerichtet ist
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Betriebsstromsteuerung ein Betriebsstromregister umfasst, das proportional zum erfassten Dimmniveau vorfestgesetzt ist.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Dimmer (100) ein Triode für Wechselstrom (TRIAC) Dimmer ist und ferner umfasst: einen Auslösestromhaltekreis, der zwischen dem TRIAC-Dimmer und dem Gleichrichtkreis verbunden ist und der einen TRIAC-Auslösestrom an den AC-Stromeingang oder einen Gleichrichtspannungsausgang versorgt, oder der als Dummy-Lastkreis wirkt.
AC-betriebene-LED-Beleuchungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Auslösestromhaltekreis ein Ableitwiderstandskreis ist.