-
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Betriebsgeräte für Leuchtmittel, und insbesondere auf Betriebsgeräte zur Versorgung von einer oder mehreren seriell oder parallel geschalteten LED(s). Dies wird im Folgenden allgemein als „LED-Strecke” oder LED-Last „(engl. „LED load”) bezeichnet.
-
Aus unterschiedlichen Gründen kann gewünscht sein, dass das Betriebsgerät die LEDs mit unterschiedlich einstellbarem Nennstrom versorgt. Typischerweise ist dies der Fall, wenn ein und dasselbe Betriebsgerät in modularer Weise für LED-Strecken verwendbar sein soll, die unterschiedliche Nennstrom-Anforderungen haben.
-
Es ist somit notwendig, dem Betriebsgerät die Information zu übermitteln, welcher konkrete Nennstrom in einem bestimmten Anwendungsfall, das heißt, mit einer bestimmten LED-Last, konkret ausgegeben werden soll. Eine bekannte Möglichkeit dieser Nennstrom-Vorgabe ist es, außen am Betriebsgerät-Gehäuse Anschlüsse vorzusehen, in denen Ohmsche Widerstände mit genormten Anschlüssen, aber unterschiedlichen Ohmschen Widerstandswerten einsetzbar sind. Der Ohmsche Widerstandswert kodiert letztendlich den vom Betriebsgerät auszugebenden LED-Strom und wird dazu von dem Betriebsgerät ermittelt.
-
Die Erfindung bezieht sich nunmehr insbesondere auf den Fall, dass der Ohmsche Widerstandswert „0 Ohm” einerseits zulässig ist, andererseits aber auch den gleichen Nennstrom kodiert wie ein Ohmscher Widerstandswert ungleich 0, wie beispielsweise 5 Kilo Ohm.
-
Ein Problem besteht nunmehr dann, wenn der einzusetzende Ohmsche Widerstand in einem Pfad zwischen Masse und einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers geschaltet wird. Wenn in diesem Fall der zulässige Widerstandswert „Null-Ohm” eingesetzt wird, wird der Operationsverstärker natürlich am Ausgang seinen maximalen Aussteuerbereich einnehmen (da der invertierende Eingang auf Masse kurzgeschlossen ist), und dies unabhängig von dem Pegel des Signals, das an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers anliegt. Somit kann der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers nicht mehr zur Beeinflussung des im genannten Szenario stets auf maximalem Aussteuerbereich liegenden Ausgangssignals des Operationsverstärkers gewählt werden. Somit kann beispielsweise dieser nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers nicht mehr verwendet werden, um die Nennstrom-Vorgabe zu Dimm-Zwecken zu verringern.
-
Die Erfindung schlägt nunmehr eine Lösung des Problems vor, dass der Operationsverstärker auch dann nicht an seinem Ausgang den maximalen Aussteuerbereich erzeugt, wenn durch einen Benutzer in einem Pfad zwischen Masse und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers der zulässige Widerstandswert „Null-Ohm” eingesetzt wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Betriebsgerät für Leuchtmittel vor, insbesondere für LEDs, das aufweist:
- – Anschlüsse zum Einsetzen eines Elements mit Ohmschen Widerstand,
- – eine Steuerschaltung, die den Wert des Elements mit Ohmschen Widerstand erfasst und abhängig von dem erfassten Wert einen Ansteuerparameter des Betriebsgeräts einstellt, welcher Ansteuerparameter den Strom durch die Leuchtmittel beeinflusst,
- – einen zu den Anschlüssen des zum Einsetzen eines Elements mit Ohmschen Widerstand parallel vorgesehenen Ersatz-Widerstandspfad mit einem Ohmschen Widerstandswert grösser als Null,
wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, den Ersatzwiderstandspfad einzuschalten und den Pfad mit den Anschlüsse zum Einsetzen eines Elements mit Ohmschen Widerstand abzuschalten, wenn die Steuerschaltung direkt oder indirekt erfasst, dass ein eingesetztes Elements mit Ohmschen Widerstand einen Wert aufweist, der unter einem vorgegebenen Wert liegt und vorzugsweise 0 Ohm ist.
-
Das Element mit Ohmschen Widerstand kann einen Sollwert für den Strom durch die Leuchtmittel wiedergeben.
-
Die Anschlüsse zum Einsetzen eines Elements mit Ohmschen Widerstand und der dazu parallele Ersatzwiderstandspfad können mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers verbunden sein.
-
Die Steuerschaltung kann erfassen, dass ein eingesetztes Elements mit Ohmschen Widerstand einen Wert aufweist, wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers voll ausgesteuert ist. Die Erfassung kann bspw. hinsichtlich der Amplitude (Überschreiten eines Schwellenwerts und/oder der zeitlichen Beurteilung erfolgen, da sich die Amplitude in diesem Szenario auch nicht verändern wird..
-
Dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers kann ein analoges Dimmsignal zugeführt sein.
-
Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers kann als einstellbarer Sollwert einer Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln des Stroms durch die Leuchtmittel zugeführt sein.
-
Der Ohmsche Widerstandswert „0” Ohm und der Ohmsche Widerstandswert des Ersatzwiderstandswerts können denselben Sollwert codieren.
-
Die Anschlüsse zum Einsetzen eines Elements mit Ohm'schen Widerstand können in einem Spannungsteiler geschaltet sein.
-
Es kann eine Halte-Schaltung vorgesehen sein, beispielsweise eine Latch-Schaltung, die nach einem Einschalten des Ersatzwiderstandspfads diesen eingeschaltet hält, auch wenn beispielsweise das Ausgangssignal des Operationsverstärkers nach einem Einschalten des Ersatzwiderstandspfads wieder unter den voll ausgesteuerten Pegel fällt.
-
Die Halteschaltung kann beispielsweise bei jedem Unterbrechen der Netzversorgung des Betriebsgeräts zurückgesetzt werden.
-
Die Anschlüsse zum Einsetzen eines Elements mit Ohmschen Widerstand sind vorzugsweise aus einem Gehäuse des Betriebsgeräts herausgeführt. Somit kann das genannte Element außen von Hand eingesetzt werden.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Figuren erläutert werden, die zeigen:
-
1 zeigt ein Betriebsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Zustand, bei dem ein Auswahlwiderstand RSelect mit einem Widerstandswert von 0 Ohm eingesetzt ist, und
-
2 zeigt das gleiche Betriebsgerät für den Fahl, dass ein Ohmsche Widerstandswert mit 5 Kilo Ohm als Auswahlwiderstand RSelect eingesetzt ist.
-
1 ist mit dem Bezugszeichen 1 allgemein ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LED-Lasten 2 gezeigt. Dieses Betriebsgerät 2 weist eine Treiberschaltung 8 auf, die typischerweise mit einer DC- oder AC-Versorgungsspannung 9 von extern versorgt wird. Die Treiberschaltung ist dabei derart ausgelegt, dass sie unterschiedliche Konstantströme 10 durch die LED-Last führen kann. Diese Konstantströme 10 können entweder in geregelter Weise (feedback control) bereitgestellt werden, indem beispielsweise aus dem Bereich der LED-Last 2 ein oder mehrere Rückführparameter 11 zum Treiber 8 zurückgeführt werden, die alleine oder in Kombination direkt oder indirekt den Strom durch die LED-Last 2 wiedergeben.
-
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Konstantstrom durch die LEDs nur gestellt wird (Feed Forward Control).
-
Dem Treiber 8 kann an einem Eingang 12 ein Signal zugeführt werden, das der Treiber als Sollwertvorgabe für den zu regelnden oder zu stellenden LED-Strom verwendet. Der Treiber 8 ist in der Lage, beispielsweise durch Veränderung der Taktung einer getakteten Konverterschaltung, und/oder einer Linearschaltung, den bereitgestellten Konstantstrom 10 in seinem Pegel zu verändern.
-
Die Erfindung bezieht sich nunmehr insbesondere darauf, wie ein Benutzer in einfacher Weise das Signal an dem Eingang 12 der Treiberschaltung 8 einstellen kann.
-
Dazu ist vorgesehen, dass außerhalb des Gehäuses des Betriebsgeräts 1 Anschlüsse 3, 4 vorgesehen sind, an denen ein Benutzer manuell einen Auswahlwiderstand mit einem definierten Widerstandswert 5, aber einheitlichen Anschlüssen, einsetzen kann.
-
Der den LEDs bereitgestellte Konstantstrom soll also abhängig sein von dem ohmschen Widerstandswert des Elements 5, das der Benutzer dann konkret in die Anschlüsse 3, 4 einsetzt. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Anschlüsse 3 und 4 derart geschaltet, dass sie am potentialniedrigeren Ende einer Spannungsteilerschaltung mit dem weiteren Widerstand R1 liegen, was bedeutet, dass bei Einsetzen eines ohmschen Widerstands mit dem Widerstandswert 0 (Kurzschluss) der invertierende Eingang 12 eines Operationsverstärkers 13 auf Masse gezogen wird. Dies bedeutet natürlich, dass in diesem Fall (Einsetzen eines Widerstandswerts 0 Ohm an den Anschlüssen 3, 4) das Signal VOPV an dem Ausgang 14 des Operationsverstärkers 13 in den maximalen Aussteuerbereich geht.
-
Im gezeigten Beispiel wird der nichtinvertierende Eingang 15 des Operationsverstärkers 13 dazu genutzt, um ein analoges Dimmsignal beispielsweise an ein sogenanntes 1 bis 10 V Schnittstellensignal anzulegen. Dieses Signal wird extern 16 manuell (Schieber) oder auch über eine Busleitung erzeugt, derart, dass an dem nichtinvertierenden Eingang 15 des Operationsverstärkers dann ein Signal beispielsweise in einem Pegel von 0,1 bis 1 V DC anliegt, wobei dieses Signal als Dimmsignal angibt, um wieviel Prozent der absolut durch das Signal an dem invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 13 vorgegebene Nennstrom zu reduzieren ist.
-
Beispielsweise kann ein DC-Signal von 1 V am nichtinvertierenden Eingang 15 des Operationsverstärkers 13 angeben, dass 100% Nennleistung des Lichtstroms durch die Treiberschaltung 8 zu erzeugen sind.
-
Andererseits kann beispielsweise ein DC-Pegel von 0,1 V am nichtinvertierenden Eingang 15 des Operationsverstärkers 13 angeben, dass der absolute Pegel des Nennstroms durch das Signal am invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 13 angegeben wird, auf 1% zu reduzieren ist.
-
Die Erfindung sieht nunmehr vor, dass in direkter oder indirekter Weise erfasst wird, ob an den Anschlüssen 3, 4 der zulässige Widerstandswert 0 Ω eingesetzt ist. Im dargestellten Beispiel wird dies indirekt dadurch erfasst, dass eine Detektionsschaltung 6 den Pegel des Ausganges 14 des Operationsverstärkers 13 erfasst. Wenn diese Erfassungsschaltung 6 erfasst, dass dieser Pegel im oberen Aussteuerbereich des Operationsverstärkers 13 ist, aktiviert die Erfassungsschaltung 6 eine Steuerschaltung 17, die mit Schaltern S1, S2 verbunden ist.
-
Durch den Schalter S2 kann wie dargestellt selektiv der über das Widerstandselement 5 auf Masse führende Pfad ein- bzw. abgeschaltet werden.
-
Über einen Schalter S1 kann ein Ersatzwiderstandspfad ein- bzw. abgeschaltet werden, der den Mittenpunkt der Spannungsteilerschaltung mit dem weiteren Widerstand R1 über ein Widerstandselement 20 mit Masse verbindet. Das weitere Widerstandselement 20 weist einen ohmschen Widerstand > 0, beispielsweise 5 kΩ auf.
-
Die Schalter-Ansteuerschaltung 17 ist dabei so ausgelegt, dass sie die beiden Schalter S1, S2 komplementär schaltet. Dies bedeutet, dass (Zustand von 1,) wenn der Schalter 2 nicht leitend geschaltet ist, der Schalter S1 leitend geschaltet ist.
-
Umgekehrt (Situation in 2): Wenn der Schalter S1 nicht leitend geschaltet ist, schaltet die Schaltersteuerschaltung 17 den Schalter S2 leitend.
-
1 zeigt wie gesagt das Szenario, dass der Benutzer den zulässigen Widerstand 0 Ω in die Anschlüsse 3, 4 eingesetzt hat. Ausgelöst durch die Erfassung der Erfassungsschaltung 6 schaltet dann die Schaltersteuerschaltung 17 den Pfad mit den Anschlüssen 3, 4 inaktiv, und schaltet dafür den Ersatzwiderstandspfad S1 leitend. Somit liegt der nichtinvertierende Eingang 12 des Operationsverstärkers 13 dann natürlich nicht mehr kurzgeschlossen auf Masse. Dies bedeutet wiederum, dass das Signal am nichtinvertierenden Eingang 15 des Operationsverstärkers einen Einfluss auf die Amplitude des Ausgangssignals am Ausgang 14 des Operationsverstärkers 13 hat, was letztendlich bedeutet, dass auch ein Dimmen ausgeführt werden kann.
-
Gemäß einem Szenario ist die Kodierung der Widerstandselemente derart, dass der ohmsche Widerstandswert 0 Ω und der ohmsche Widerstandswert 5 kΩ (oder in mehrere Widerstandswerte ≠ 0 Ω) die gleiche Nennstromvorgabe bedeuten.
-
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Erfassungsschaltung 6 und/oder die Schaltersteuerschaltung 17 bei Leitendschalten des Ersatzwiderstandspfads 17 ein ihm entsprechendes Umschaltsignal 21 an die Treiberschaltung weitersenden, was wiedergibt, dass das nunmehr anliegende Signal an dem Eingang 12 der Treiberschaltung Ergebnis dieses Umschalten ist.
-
Alternativ oder zusätzlich kann natürlich auch die Treiberschaltung selbst am Eingang 12 erfassen, dass das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 13 im oberen Aussteuerbereich liegt und somit ein Umschalten auf den Ersatzwiderstandspfad 7 ausgelöst werden wird.
-
In der Erfassungsschaltung 6 und/oder Schaltersteuerschaltung 17 ist eine Halteschaltung integriert. Diese hat folgende Funktion: Nach dem Aktivschalten des Ersatzwiderstandspfads S1 (Szenario 1) fällt natürlich das Ausgangssignal vom Operationsverstärker 13 unter den oberen Aussteuerbereich. In diesem Fall soll es natürlich nicht zu einem Wiedereinschalten des Pfads mit den Anschlüssen 3, 4 führen. Vielmehr wird der Schalterzustand der Schalter S1, S2 bis zu einem definierten Ereignis gehalten. Dieses Ereignis ist typischerweise ein Netz-Reset, also eine Unterbrechung mit folgendem Wiedereinschalten der Netzversorgungsspannung.
