DE202018102044U1

DE202018102044U1 - Betriebsgerät für Leuchtmittel mit aktiven Gleichrichter zur Reduzierung von Glimmstrom

Info

Publication number: DE202018102044U1
Application number: DE202018102044.7U
Authority: DE
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2028-04-17

Abstract

Betriebsgerät (1) zur elektrischen Versorgung einer Leuchtmittelstrecke (5) mit wenigstens einem Leuchtmittel (LED1, LED2, LED3), insbesondere wenigstens einer Leuchtdiode, wobei das Betriebsgerät (1) umfasst:
- einen Eingang (E1, E1') zum elektrischen Verbinden einer Wechselspannungsquelle (6), die eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität bereitstellt;
- einen Ausgang (A1, A1') zum elektrischen Verbinden der Leuchtmittelstrecke (5) mit dem wenigstens einen Leuchtmittel;
- einen elektrischen Versorgungspfad mit wenigstens einer Konverterstufe (3), vorzugsweise einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung, und einer Gleichrichterschaltung (2), wobei der elektrische Versorgungspfad den Eingang (Ei, E1') und den Ausgang (A1, A1') des Betriebsgerätes (1) miteinander elektrisch verbindet; und
- eine Steuereinheit (4), die zur Steuerung wenigstens der Gleichrichterschaltung (2) eingerichtet ist;
- wobei die Gleichrichterschaltung (2) in dem elektrischen Versorgungspfad zwischen dem Eingang (E1, E1') des Betriebsgerätes (1) und der wenigstens einen Konverterstufe (3) angeordnet ist;
- wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, die Gleichrichterschaltung (2) in einem ersten Betriebszustand und in einem zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) unterschiedlich zu betreiben; und
wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass sie
- beim Betrieb im ersten Betriebszustand die Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere Vollbrückengleichrichters, und
- beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die Topologie eines Einweggleichrichters aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsgerät zur elektrischen Versorgung einer Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einem Leuchtmittel, insbesondere wenigstens einer Leuchtdiode; sowie eine Leuchte umfassend ein solches erfindungsgemäßes Betriebsgerät und eine Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einem Leuchtmittel. Hierbei ist das wenigstens eine Leuchtmittel vorzugsweise eine Leuchtdiode.
Hintergrund
Aus dem Stand der Technik sind Betriebsgeräte mit wenigstens einer Konverterstufe und einem der wenigstens einen Konverterstufe vorgeschalteten Gleichrichter bekannt, die zur elektrischen Versorgung einer Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einem Leuchtmittel, wie z.B. einer Leuchtdiode, eingerichtet sind.
Ein derartiges Betriebsgerät kann die Leuchtmittelstrecke mit elektrischer Energie ausgehend von einer Wechselspannungsquelle versorgen, die dem Betriebsgerät eingangsseitig eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität zuführt, da der Gleichrichter die zugeführte Wechselspannung gleichrichten kann. Folglich kann dann die gleichgerichtete Wechselspannung durch die wenigstens eine Konverterstufe in eine höhere oder niedrigere Ausgangsspannung gewandelt werden und für den Betrieb der Leuchtmittelstrecke bereitgestellt werden.
Das Stromnetz kann eine solche Wechselspannungsquelle darstellen, die eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität und einer Frequenz von typischerweise 50 oder 60 Hz bereitstellt.
Ein solches bekanntes Betriebsgerät für eine Leuchtmittelstrecke ist in 1 gezeigt. Gemäß der 1 umfasst das Betriebsgerät 11 wenigstens eine Konverterstufe 14, z.B. in Form eines aktiv getakteten Gleichspannungswandlers (DC-DC-Wandlerstufe), und einen der wenigstens einen Konverterstufe 14 vorgeschalteten Vollweggleichrichter aufweisend die Dioden D11, D12, D13 und D14. Ein solcher Vollweggleichrichter mit vier Dioden, die gemäß der 1 verschaltet sind, wird auch als Vollbrückengleichrichter bezeichnet. Dem Gleichrichter wird eingangsseitig eine Wechselspannung über einen Phasenleiter L und Neutralleiter N ausgehend von einer Wechselspannungsquelle 16 zugeführt. An das Betriebsgerät 11 ist ausgangsseitig eine Leuchtmittelstrecke 15 mit drei Leuchtdioden LED1, LED2 und LED 3 als Leuchtmittel angeschlossen. Eine solche Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einer Leuchtdiode wird auch als Leuchtdiodenstrecke bezeichnet.
Wenn die Wechselspannungsquelle 16 eine Wechselspannung von z.B. 50 Hz bereitstellt, hat sich nun in der Praxis gezeigt, dass bei einem abgeschalteten Zustand der Leuchtdioden LED1, LED2 und LED3 aufgrund der 50 Hz Wechselspannungsversorgung und den üblicherweise in der Leuchtmittelstrecke vorhandenen parasitären Kapazitäten Cp1, Cp2, Cp3, Cp4 (vgl. 1), in dem abgeschalteten Zustand ein sogenannter Glimmstrom aufgrund des Umladens der parasitären Kapazitäten durch die Leuchtdiodenstrecke fließen kann. Dies kann durchaus für das menschliche Auge sichtbar sein.
Gemäß der 1 ist nämlich der betragsmäßig potentialniedrigere Anschluss der Leuchtdiodenstrecke 15 potentialmäßig konstant zur gleichgerichteten Geräte-Masse des Betriebsgerätes 11. Somit fließt immer ein 50 Hz Abgleichstrom über die Leuchtdioden LED1, LED2 und LED3, wenn es parasitäre Kapazitäten Cp1, Cp2, Cp3, Cp4 zwischen den einzelnen Leuchtdioden und Erde gibt.
Dieser Abgleichstrom wird auch als Glimmstrom I_glimm bezeichnet und ist proportional zu der dem Betriebsgerät 11 eingangsseitig über den Phasenleiter L und Neutralleiter N zugeführte Wechselspannung U_L/N : $I_{glimm} \sim U_{L/N} \cdot (2 π \cdot 50 Hz) \cdot C_{gesamt}_{[{MT}_{1}]}$
wobei C_gesamt = Cp1|| Cp2|| Cp3|| Cp4=Cp1 + Cp2 + Cp3 + Cp4
Der Glimmstrom I_glimm wird insbesondere deswegen durch die parasitären Kapazitäten Cp1, Cp2, Cp3, Cp4 verursacht, da die gleichgerichtet Geräte-Masse des Betriebsgerätes 11 abhängig von der Polarität der am Eingang des Betriebsgerätes 11 anliegenden Halbwelle der zugeführten Wechselspannung abwechselnd mit dem Phasenleiter L über die Diode D12 und mit dem Neutralleiter N über die Diode D14 verbunden ist.
Obwohl ein Vollweggleichrichter aufgrund des vorstehend beschriebenen Glimmstrom I_glimm nachteilig ist, wird dieser aber benötigt, um eine ausreichende Leistungsversorgung bei hohen Lichtleistungen bereitzustellen.
Im Lichte dieses Standes der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsgerät bereitzustellen, bei dem das vorstehend beschriebene Problem eines Glimmstroms verhindert oder zumindest reduziert wird und gleichzeitig auch eine ausreichende Leistungsversorgung bei hohen Lichtleistungen bereitgestellt werden kann.
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsgerät zur elektrischen Versorgung einer Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einem Leuchtmittel, insbesondere wenigstens einer Leuchtdiode, bereitgestellt, wobei das Betriebsgerät umfasst:

- einen Eingang zum elektrischen Verbinden einer Wechselspannungsquelle, die eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität bereitstellt;
- einen Ausgang zum elektrischen Verbinden der Leuchtmittelstrecke mit dem wenigstens einen Leuchtmittel;
- einen elektrischen Versorgungspfad mit wenigstens einer Konverterstufe, vorzugsweise einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung, und einer Gleichrichterschaltung, wobei der elektrische Versorgungspfad den Eingang und den Ausgang des Betriebsgerätes miteinander elektrisch verbindet; und

Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, ein Betriebsgerät zum Betreiben einer Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einem Leuchtmittel bereitzustellen, das wenigstens eine Konverterstufe und eine der Konverterstufe vorgeschaltete Gleichrichterschaltung umfasst, wobei die Gleichrichterschaltung durch eine Steuereinheit des Betriebsgerätes derart gesteuert werden kann, dass ihre Topologie zwischen einer Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere Vollbrückengleichrichters, und einer Topologie eines Einweggleichrichters veränderbar, insbesondere schaltbar, ist.
D.h. die Gleichrichterschaltung ist derart eingerichtet, dass sie durch die Steuereinheit zwischen einem ersten Zustand, in dem sie effektiv einen Vollweggleichrichter, insbesondere Vollbrückengleichrichter, darstellt, und einem zweiten Zustand, in dem sie effektiv einen Einweggleichrichter darstellt, geschaltet werden kann.
Somit ist das erfindungsgemäße Betriebsgerät vorteilhaft, da wenn die Gleichrichterschaltung derart betrieben wird, dass sie die Topologie eines Einweggleichrichters aufweist, dann kommt es aufgrund der Anbindung der Geräte-Masse bei einem Einweggleichrichter zu keinem Umladen der parasitären Kapazitäten der anschließbaren Leuchtmittelstrecke beim Betrieb des Betriebsgerätes. Folglich wird kein Glimmstrom erzeugt. Dies ist insbesondere beim Betrieb des Betriebsgerätes im Standby-Betrieb oder bei geringen Lichtleistungen der anschließbaren Leuchtmittelstrecke, wie z.B. gedimmten Betrieb, vorteilhaft. Die Gleichrichterschaltung kann aber auch derart betrieben werden, dass sie die Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere Vollbrückengleichrichter, aufweist. Dies ist insbesondere beim Betrieb des Betriebsgerätes bei höheren Lichtleistungen der anschließbaren Leuchtmittelstrecke, wie z.B. einem ungedimmten Betrieb oder Betrieb des wenigstens einen Leuchtmittels der Leuchtmittelstrecke bei Nennleistung, vorteilhaft; da für einen solchen Betrieb ein Vollweggleichrichter notwendig ist, um eine ausreichende Leistungsversorgung bereitzustellen.
Somit ist die Gleichrichterschaltung insbesondere derart eingerichtet, dass sie beim Betrieb im ersten Betriebszustand die Funktionalität eines Vollweggleichrichters, insbesondere eines Vollbrückengleichrichters, bereitstellt; und dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die Funktionalität eines Einweggleichrichters bereitstellt.
Insbesondere ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass sie beim Betrieb im ersten Betriebszustand die Halbwellen beider Polarität der Wechselspannung gleichrichtet, und dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die Halbwellen nur einer Polarität der Wechselspannung gleichrichtet.
Mit anderen Worten, die Gleichrichterschaltung ist insbesondere derart eingerichtet, dass sie beim Betrieb im ersten Betriebszustand die Halbwellen positiver Polarität der Wechselspannung durchlässt und die Halbwellen negativer Polarität der Wechselspannung in Halbwellen positiver Polarität umwandelt; und dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die Halbwellen positiver Polarität der Wechselspannung durchlässt und die Halbwellen negativer Polarität der Wechselspannung abschneidet oder unterdrückt.
Die Leuchtmittelstrecke umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Leuchtmittel. Die Leuchtmittel sind vorzugsweise in Reihe und/oder parallel miteinander elektrisch verbunden, falls mehr als ein Leuchtmittel in der Leuchtmittelstrecke angeordnet ist. Als Leuchtmittel können alle dem Fachmann bekannten Leuchtmittel verwendet werden, deren Lichtemission durch die dem Leuchtmittel zugeführte elektrische Energie steuerbar ist. Vorzugsweise entspricht das wenigstens eine Leuchtmittel der Leuchtmittelstrecke einer Leuchtdiode (LED), wobei dann die Leuchtmittelstrecke als Leuchtdiodenstrecke mit wenigstens einer Leuchtdiode (LED-Strecke mit wenigstens einer LED) bezeichnet wird. Die Leuchtmittelstrecke kann jede Art von LED umfassen, wie z.B. organische LED, anorganische LED, LED mit Sekundäranregung usw. Vorzugsweise umfasst die Leuchtmittelstrecke unterschiedliche Arten von Leuchtmitteln oder nur eine Art von Leuchtmitteln.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Leuchtmittel beschränkt.
Die Wechselspannungsquelle ist vorzugsweise das Stromnetz, das eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität (abwechselnd positive und negative Polarität) bereitstellt. Die Frequenz der Wechselspannung ist vorzugsweise 50 Hz oder 60 Hz.
Unter dem Begriff „elektrischen Versorgungspfad“ versteht man vorzugsweise den elektrischen Pfad vom Eingang des Betriebsgerätes zum Ausgang des Betriebsgerätes, in dem die elektrischen Bauelement, wie die Gleichrichterschaltung und die wenigstens eine Konverterstufe, angeordnet sind, die dazu eingerichtet sind, ausgehend von der am Eingang zugeführten elektrischen Energie am Ausgang des Betriebsgerätes einen Strom, eine Spannung und/oder eine elektrische Energie zur elektrischen Versorgung der Leuchtmittelstrecke bereitzustellen.
Die wenigstens eine Konverterstufe umfasst oder entspricht vorzugsweise einem aktiv getakteten Konverter, insbesondere einem Schaltregler, oder einem passiven Konverter, insbesondere einem Linearregler.
Ein aktiv getakteter Konverter wird auch als aktiv getakteter Gleichspannungswandler (aktiv getakteter DC-DC-Wandler) bezeichnet.
Vorteilhafterweise umfasst oder entspricht die wenigstens eine Konverterstufe einem aktiv getakteten Konverter mit wenigstens einem Schalter, wie z.B. einem Transistor, und wenigstens einer Energiespeichereinheit, wie z.B. einer Induktivität, wobei der aktiv getaktete Konverter dazu eingerichtet ist, durch Taktung seines wenigstens einen Schalters die wenigstens eine Energiespeichereinheit zu laden und entladen und dadurch die am Ausgang des Konverters bereitgestellte Spannung, Strom und/oder elektrische Energie einzustellen. Erfindungsgemäß kann jeder dem Fachmann bekannte aktiv getaktete Konverter, mit oder ohne galvanische Trennung, verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst oder entspricht die wenigstens eine Konverterstufe einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC-Schaltung), die zur Einstellung eines Leistungsfaktors nahe 1, insbesondere innerhalb gesetzlicher Vorschriften in dem jeweiligen Land, eingerichtet ist. Diese Leistungsfaktorkorrekturschaltung ist vorzugsweise eine aktive getaktete Leistungsfaktorkorrekturschaltung.
Insbesondere kann das Betriebsgerät zwei Konverterstufen aufweisen, wobei die direkt mit der Gleichrichterschaltung elektrisch verbundene Konverterstufe eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, vorzugsweise eine aktiv getaktete Leistungsfaktorkorrekturschaltung, umfasst oder einer solchen entspricht.
Vorzugsweise umfasst das Betriebsgerät eine oder mehrere Konverterstufen. Falls das Betriebsgerät mehrere Konverterstufen umfasst, sind diese vorzugsweise miteinander kaskadiert elektrisch verbunden. D.h. das Betriebsgerät umfasst vorzugsweise eine Kaskadierung aus Konverterstufen, die in dem elektrischen Versorgungspfad zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Ausgang des Betriebsgerätes angeordnet ist, wobei die Konverterstufen den gleichen Konvertertyp oder unterschiedliche Konvertertypen umfassen können.
Die Steuereinheit ist vorzugsweise ein ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), ein Mikrokontroller oder ein Hybrid daraus.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit zur Steuerung der Gleichrichterschaltung und der wenigstens einen Konverterstufe eingerichtet.
Falls die wenigstens eine Konverterstufe einen aktive getakteten Konverter mit wenigstens einem Schalter und wenigstens einer Energiespeichereinheit umfasst oder einem solchen entspricht, ist die Steuereinheit vorzugsweise zur Steuerung des wenigstens einen Schalters der wenigstens einen Konverterstufe eingerichtet.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung und/oder die wenigstens eine Konverterstufe auf der Basis wenigstens einer Rückführgröße, wie z.B. auf der Basis des Stroms und/oder der Spannung der Leuchtmittelstrecke, zu steuern bzw. zu regeln.
Vorzugsweise umfasst das Betriebsgerät ferner einen elektrischen Filter, der in dem elektrischen Versorgungspfad zwischen der Gleichrichterschaltung und der wenigstens einen Konverterstufe angeordnet ist. Ein solcher Filter kann zum Beispiel eine Kapazität in Form eines Glättungskondensator bzw. Siebungskondensator aufweisen. Folglich ist ein solcher Filter dann vorzugsweise dazu eingerichtet, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtete Wechselspannung zu filtern, insbesondere zu glätten, sodass der wenigstens einen Konverterstufe eine gefilterte, insbesondere geglättete, gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird.
Vorzugsweise umfasst der Eingang des Betriebsgerätes wenigstens zwei Eingangsanschlüsse zum elektrischen Verbinden eines Phasenleiters und eines Neutralleiters; und der Ausgang des Betriebsgerätes umfasst vorzugsweise wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse zum elektrischen Verbinden der Leuchtmittelstrecke.
Unter dem Begriff „Phasenleiter“ versteht man vorzugsweise den spannungsführenden Leiter, der den Strom ausgehend von der Wechselspannungsquelle, insbesondere dem Stromnetz, zum Betriebsgerät führt, wenn das Betriebsgerät an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Dieser Leiter wird auch als „Außenleiter“ oder „L-Leiter“ bezeichnet.
Unter dem Begriff „Neutralleiter“ versteht man vorzugsweise den Leiter, über den der Strom ausgehend von dem Betriebsgerät zu der Wechselspannungsquelle zurückfließt, wenn das Betriebsgerät an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Dieser Leiter wird auch als „N-Leiter“ bezeichnet.
Der Neutralleiter kann auch die Funktion eines Schutzleiters aufweisen. Dieser Leiter wird dann auch als „PEN-Leiter“ bezeichnet.
Unter dem Begriff „Schutzleiter“ wird der zur Schutzerdung eingerichtete Leiter verstanden, der mit Erde verbunden ist und über den potenzielle Fehlströme zur Erde abgeleitet werden können. Dieser Leiter wird auch als „Erdleiter“, „Erdung“ oder „PE-Leiter“ bezeichnet.
Vorzugsweise umfasst die Gleichrichterschaltung zwei Eingangsanschlüsse, wobei ein erster Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Phasenleiters und ein zweiter Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters elektrisch verbunden ist, und zwei Ausgangsanschlüsse. Hierbei ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand ihren zweiten Eingangsanschluss, der mit dem Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters elektrisch verbunden ist, mit ihrem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss elektrisch kurzschließt.
Folglich ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass aufgrund ihrer Topologie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und der betragsmäßig potentialniedrigere Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung auf dem gleichen elektrischen Potential liegen.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass die Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand ihren zweiten Eingangsanschluss mit ihrem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss elektrisch kurzschließt.
Insbesondere ist der betragsmäßig potentialhöhere Ausgangsanschluss der zwei Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung über die wenigstens eine Konverterstufe mit dem betragsmäßig potentialhöheren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes und der betragsmäßig potentialniedrigere Ausgangsanschluss der zwei Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung über die wenigstens eine Konverterstufe mit dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes elektrisch verbunden.
Ferner ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand den Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters mit dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes elektrisch kurzschließt.
D.h. die Gleichrichterschaltung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand den betragsmäßig potentialniederen Eingangsanschluss des Betriebsgerätes mit dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes elektrisch kurzschließt.
Die Gleichrichterschaltung ist insbesondere derart eingerichtet, dass aufgrund ihrer Topologie beim zweiten Betriebszustand der Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters und der betragsmäßig potentialniedrigere Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes auf dem gleichen elektrischen Potential liegen.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass die Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand den betragsmäßig potentialniederen Eingangsanschluss des Betriebsgerätes mit dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes elektrisch kurzschließt.
Vorzugsweise kann das Betriebsgerät, insbesondere der elektrische Versorgungspfad des Betriebsgerätes, derart ausgestaltet sein, dass wenigstens ein weiteres elektrisches Bauelement, wie z.B. ein Messwiderstand bzw. Shunt-Widerstand, in dem elektrischen Versorgungspfad zwischen dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung und dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes geschaltet ist.
Dann ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand den betragsmäßig potentialniedrigeren Eingangsanschluss des Betriebsgerätes mit dem wenigstens einen weiteren elektrischen Bauelement des elektrischen Versorgungspfads elektrisch kurzschließt, sodass ein Strompfad über das wenigstens eine weitere elektrische Bauelement zwischen dem betragsmäßig potentialniedrigeren Eingangsanschluss des Betriebsgerätes und dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss des Betriebsgerätes besteht.
Des Weiteren ist der Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters vorzugsweise mit Erde elektrisch verbunden, wenn der Neutralleiter an den Eingangsanschluss des Betriebsgerätes zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters angeschlossen ist.
Der Neutralleiter weist vorzugsweise die Funktion eines Schutzleiters auf. Dieser Leiter wird dann auch als „PEN-Leiter“ bezeichnet.
Vorzugsweise umfasst die Gleichrichterschaltung wenigstens vier Dioden. Hierbei ist der erste Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung vorzugsweise über eine erste Diode mit einem ersten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch verbunden, deren Anode mit dem ersten Eingangsanschluss und deren Kathode mit dem ersten Ausgangsanschluss elektrisch verbunden ist. Zusätzlich ist der erste Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung vorzugsweise über eine zweite Diode mit einem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch verbunden, deren Anode mit dem zweiten Ausgangsanschluss elektrisch verbunden ist. Ferner ist der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung vorzugsweise über eine dritte Diode mit dem ersten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch verbunden, deren Anode mit dem zweiten Eingangsanschluss und deren Kathode mit dem ersten Ausgangsanschluss elektrisch verbunden ist. Zusätzlich ist der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung vorzugsweise über eine vierte Diode mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch verbunden, deren Anode mit dem zweiten Ausgangsanschluss und deren Kathode mit dem zweiten Eingangsanschluss elektrisch verbunden ist.
Der erste Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung entspricht insbesondere dem betragsmäßig potentialhöheren Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung und der zweite Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung entspricht insbesondere dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung.
Vorzugsweise ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die vierte Diode überbrückt ist, wodurch der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung kurzgeschlossen ist; und dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand die vierte Diode nicht überbrückt ist, sodass der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung über die vierte Diode elektrisch verbunden und daher nicht kurzgeschlossen ist.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die vierte Diode überbrückt ist, wodurch der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung kurzgeschlossen ist; und dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand die vierte Diode nicht überbrückt ist, sodass der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung über die vierte Diode elektrisch verbunden und daher nicht kurzgeschlossen ist.
Zusätzlich ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand der Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung unterbrochen ist, sodass kein Stromfluss über die zweite Diode erfolgen kann; und dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand der erste Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit der Kathode der zweiten Diode kurzgeschlossen ist, sodass ein Stromfluss über die zweite Diode erfolgen kann.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand der Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung unterbrochen ist, sodass kein Stromfluss über die zweite Diode erfolgen kann; und dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand der erste Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit der Kathode der zweiten Diode kurzgeschlossen ist, sodass ein Stromfluss über die zweite Diode erfolgen kann.
Im nachfolgenden wird das Anliegen einer Wechselspannungs-Halbwelle mit positiver oder negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes und das Anliegen einer Halbwelle mit positiver oder negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes synonym verwendet.
Vorzugsweise ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Stromfluss über die erste Diode und vierte Diode der wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Stromfluss über die erste Diode und vierte Diode der wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Insbesondere ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes die erste Diode sowie vierte Diode in Flusspolung und die zweite Diode sowie dritte Diode in Sperrpolung betrieben werden.
Vorzugsweise ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Strompfad ausgehend vom ersten Eingangsanschluss über die erste Diode zum ersten Ausgangsanschluss und ein Strompfad ausgehend vom zweiten Ausgangsanschluss über die vierte Diode zum zweiten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung besteht.
Ferner ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Stromfluss über die dritte Diode und zweite Diode der wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Stromfluss über die dritte Diode und zweite Diode der wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Insbesondere ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes die zweite Diode sowie dritte Diode in Flusspolung und die erste Diode sowie vierte Diode in Sperrpolung betrieben werden.
Vorzugsweise ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Strompfad ausgehend vom zweiten Eingangsanschluss über die dritte Diode zum ersten Ausgangsanschluss und ein Strompfad ausgehend vom zweiten Ausgangsanschluss über die zweite Diode zum ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung besteht.
Des Weiteren ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Stromfluss über die erste Diode der wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Stromfluss über die erste Diode der wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Insbesondere ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes die vierte Diode überbrückt wird, die erste Diode in Flusspolung betrieben wird, die dritte Diode in Sperrpolung betrieben wird und der Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung unterbrochen ist. Wenn die vierte Diode überbrückt wird, dann sind der zweite Eingangsanschluss und der zweite Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung miteinander elektrisch kurzgeschlossen.
Vorzugsweise ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang des Betriebsgerätes ein Strompfad ausgehend vom ersten Eingangsanschluss über die erste Diode zum ersten Ausgangsanschluss und ein Strompfad ausgehend vom zweiten Ausgangsanschluss zum zweiten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung besteht, wobei die vierte Diode überbrückt ist und folglich der zweite Eingangsanschluss und zweite Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung miteinander elektrisch kurzgeschlossen sind.
Ferner ist die Gleichrichterschaltung vorzugsweise derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes kein Stromfluss über die wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart zu betreiben oder anzusteuern, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes kein Stromfluss über die wenigstens vier Dioden der Gleichrichterschaltung erfolgt.
Insbesondere ist die Gleichrichterschaltung derart eingerichtet, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang des Betriebsgerätes die vierte Diode überbrückt wird, die erste Diode in Sperrpolung betrieben wird, die dritte Diode in Flusspolung betrieben wird und der Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung unterbrochen ist. Wenn die vierte Diode überbrückt wird, dann sind der zweite Eingangsanschluss und der zweite Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung miteinander elektrisch kurzgeschlossen.
Vorzugsweise umfasst die Gleichrichterschaltung einen ersten Schalter, der an einer Seite mit dem zweiten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und an der anderen Seite mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch verbunden ist; und der erste Schalter ist vorzugsweise dazu eingerichtet, im leitenden Zustand den zweiten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch kurzzuschließen.
Der erste Schalter ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, im leitenden Zustand die vierte Diode der Gleichrichterschaltung durch Kurzschließen des zweiten Eingangsanschlusses und zweiten Ausgangsanschlusses der Gleichrichterschaltung zu überbrücken.
Ferner ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, den ersten Schalter derart zu steuern, dass im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes der erste Schalter nicht leitend ist, und dass im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes der erste Schalter leitend ist, wodurch der zweite Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung elektrisch kurzgeschlossen ist.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, den ersten Schalter derart anzusteuern, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes die vierte Diode durch den ersten Schalter überbrückt wird, und dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes die vierte Diode durch den ersten Schalter nicht überbrückt wird.
Des Weiteren ist der erste Schalter vorzugsweise ein Transistor, besonders vorzugsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Vorzugsweise entspricht die vierte Diode der Bodydiode des ersten Schalters, wenn der erste Schalter ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist.
Vorzugsweise umfasst die Gleichrichterschaltung einen zweiten Schalter, der an einer Seite mit dem ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und an der anderen Seite mit der Kathode der zweiten Diode elektrisch verbunden ist; und der zweiten Schalter ist vorzugsweise dazu eingerichtet, im leitenden Zustand den ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit der Kathode der zweiten Diode elektrisch kurzzuschließen.
Der zweite Schalter ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, im nicht leitenden Zustand den Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung zu unterbrechen
Ferner ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, den zweiten Schalter derart zu steuern, dass im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes der zweite Schalter leitend ist, wodurch der erste Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung mit der Kathode der zweiten Diode elektrisch kurzgeschlossen ist; und dass im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes der zweite Schalter nicht leitend ist.
Die Steuereinheit ist also vorzugsweise dazu eingerichtet, den zweiten Schalter derart anzusteuern, dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes der Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung durch den zweiten Schalter unterbrochen wird, und dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes der Strompfad über die zweite Diode zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung durch den zweiten Schalter nicht unterbrochen wird.
Ferner ist der zweite Schalter vorzugsweise ein Transistor, besonders vorzugsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor. Vorzugsweise, wenn der zweite Schalter ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist, dann ist die Anode der Bodydiode des Metall-Oxid-Halbleiters mit dem ersten Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung und die Kathode der Bodydiode mit der Kathode der zweiten Diode elektrisch verbunden.
Die Erfindung schlägt also vorzugsweise eine Gleichrichterschaltung mit zwei Schaltern vor, wobei durch Taktung der zwei Schalter die Topologie der Gleichrichterschaltung zwischen der Topologie eines Vollweggleichrichters und der Topologie eines Einweggleichrichters geschaltet werden kann, d.h. verändert werden kann.
Die Steuereinheit des Betriebsgerätes ist insbesondere dazu eingerichtet den vorstehend genannten ersten und zweiten Schalter der Gleichrichterschaltung derart zu steuern, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes der erste Schalter nichtleitend und der zweite Schalter leitend geschaltet ist; und dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand der erste Schalter leitend und der zweite Schalter nicht leitend geschaltet ist.
Folglich ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, beim Betrieb im ersten Betriebszustand den ersten Schalter nicht leitend und den zweiten Schalter leitend zu schalten, um die Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere eines Vollbrückengleichrichters, als effektive Topologie der Gleichrichterschaltung zu erzielen; und beim Betrieb im zweiten Betriebszustand den ersten Schalter leitend und den zweiten Schalter nicht leitend zu schalten, um die Topologie eines Einweggleichrichters als effektive Topologie der Gleichrichterschaltung zu erzielen.
Der erste Betriebszustand des Betriebsgerätes entspricht vorzugsweise einem normalen Betriebszustand des Betriebsgerätes, insbesondere einem ungedimmten Betriebszustand. Der zweite Betriebszustand des Betriebsgerätes entspricht vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes, bei dem die Leuchtmittelstrecke gedimmt, insbesondere stark gedimmt, betrieben wird oder bei dem sich das Betriebsgerät in einem Standby-Betrieb befindet.
Insbesondere entspricht ein normaler Betriebszustand des Betriebsgerätes einem Betriebszustand, bei dem das Betriebsgerät die Leuchtmittelstrecke mit der Nennleistung der Leuchtmittelstrecke betreibt.
Der erste Betriebszustand des Betriebsgerätes kann auch vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes entsprechen, bei dem das Betriebsgerät die Leuchtmittelstrecke bei einem Dimmlevel von vorzugsweise größer 20%, besonders vorzugsweise größer 50%, ganz besonders vorzugsweise größer 70%, insbesondere größer 90% betreibt. Hierbei entspricht der Betrieb der Leuchtmittelstrecke bei einem Dimmlevel von 100% einem ungedimmten Betrieb der Leuchtmittelstrecke, wobei je geringer das Dimmlevel, desto geringer ist die durch die Leuchtmittelstrecke abgestrahlte Lichtintensität bzw. Lichtmenge. D.h. je geringer das Dimmlevel, desto geringer ist die Helligkeit der Leuchtmittelstrecke.
Das Dimmlevel der Leuchtmittelstrecke und somit die durch die Leuchtmittelstrecke abgestrahlte Lichtintensität bzw. die Helligkeit der Leuchtmittelstrecke kann durch Spannung, Strom und/oder elektrische Energie eingestellt werden, die das Betriebsgerät an seinem Ausgangs zum Betrieb der Leuchtmittelstrecke im zeitlichen Mittel bereitstellt.
Folglich entspricht der erste Betriebszustand des Betriebsgerätes vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes, bei dem das Betriebsgerät am Ausgang eine elektrische Energie im zeitlichen Mittel bereitstellt zum Erreichen eines Dimmlevels von vorzugsweise größer 20%, besonders vorzugsweise größer 50%, ganz besonders vorzugsweise größer 70%, insbesondere größer 90% der Lichtintensität, die durch die an den Ausgang des Betriebsgerätes anschließbaren Leuchtmittelstrecke abgestrahlt wird.
Der zweite Betriebszustand des Betriebsgerätes entspricht vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes, bei dem das Betriebsgerät die Leuchtmittelstrecke bei einem Dimmlevel von vorzugsweise kleiner gleich 20%, besonders vorzugsweise kleiner gleich 10%, ganz besonders vorzugsweise kleiner gleich 5%, insbesondere kleiner gleich 2%, ganz insbesondere kleiner gleich 1% betreibt. Der erste Betriebszustand entspricht dann vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes, bei dem das Betriebsgerät die Leuchtmittelstrecke in einem Dimmlevelbereich betreibt, der die restlichen Dimmlevel zwischen 0% und 100% abdeckt.
Zum Beispiel, wenn der zweite Betriebszustand einem Betriebszustand des Betriebsgerätes entspricht, bei dem die Leuchtmittelstrecke bei einem Dimmlevel von vorzugsweise kleiner gleich 2% (Dimmlevelbereich zwischen 0% und 2%) betrieben wird, dann entspricht der erste Betriebszustand vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes, bei dem die Leuchtmittelstrecke bei einem Dimmlevel von vorzugsweise größer 2% (Dimmlevelbereich zwischen 2% und 100%) betrieben wird.
Der zweite Betriebszustand des Betriebsgerätes entspricht also vorzugsweise einem Betriebszustand des Betriebsgerätes, bei dem das Betriebsgerät am Ausgang eine elektrische Energie im zeitlichen Mittel bereitstellt zum Erreichen eines Dimmlevels von vorzugsweise kleiner gleich 20%, besonders vorzugsweise kleiner gleich 10%, ganz besonders vorzugsweise kleiner gleich 5%, insbesondere kleiner gleich 2%, ganz insbesondere kleiner gleich 1% der Lichtintensität, die durch die an den Ausgang des Betriebsgerätes anschließbaren Leuchtmittelstrecke abgestrahlt wird.
Der zweite Betriebszustand des Betriebsgerätes kann zusätzlich oder alternativ einem Betriebszustand des Betriebsgerätes entsprechen, bei dem sich das Betriebsgerät in einem Standby-Betrieb befindet. Unter einem Standby-Betrieb des Betriebsgerätes wird vorzugsweise verstanden, dass das Betriebsgerät zwar am Ausgang eine elektrische Energie bereitstellt, welche aber nicht ausreichend ist, damit die am Ausgang anschließbare Leuchtmittelstrecke Licht abstrahlt. Diese elektrische Energie dient dazu, damit beim Einschalten der Leuchtmittelstrecke zur Lichtabgabe, das Betriebsgerät schnell eine entsprechende elektrische Energie am Ausgang zum Betrieb der Leuchtmittelstrecke bereitstellen kann.
Erfindungsgemäß wird die Topologie eines Einweggleichrichters der Gleichrichterschaltung (Topologie der Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand) dazu verwendet, um den Glimmstrom, der durch parasitäre Kapazitäten der an das Betriebsgerät anschließbaren Leuchtmittelstrecke verursacht wird, zu verhindern. Das Auftreten des Glimmstroms ist hierbei im Wesentlichen über den gesamten Dimmbereich konstant.
Da in einem gedimmten Zustand der Glimmstrom anteilsmäßig am gesamten Leuchtmittelstrecken-Strom zunimmt, wird vorzugsweise auf den zweiten Betriebszustand umgeschaltet. In einem gedimmten Zustand wird auch weniger elektrische Leistung durch die Leuchtmittelstrecke aufgenommen und dadurch kann die Topologie eines Einweggleichrichters der Gleichrichterschaltung, also eine Einweggleichrichtung, ausreichend elektrische Leistung für den Betrieb der Leuchtmittelstrecke bereitstellen, was bei voller elektrischer Leistung (im ungedimmten Zustand) nicht der Fall ist.
Erfindungsgemäß ergeben sich daher der erste und zweite Betriebszustand vorzugsweise derart, dass bei einem Betrieb des Betriebsgerätes im ersten Betriebszustand der durch die parasitären Kapazitäten der an das Betriebsgeräte anschließbaren Leuchtmittelstrecke verursachte Glimmstrom anteilsmäßig am Leuchtmittelstrecken-Strom im ersten Betriebszustand nicht zu groß ist, und dass bei einem Betrieb des Betriebsgerätes im zweiten Betriebszustand die elektrische Leistungsaufnahme der Leuchtmittelstrecke im zweiten Betriebszustand mit der Topologie eines Einweggleichrichters der Gleichrichterschaltung noch korrekt funktioniert.
Um das erfindungsgemäße Betriebsgerät zu erreichen können die vorstehenden optionalen Merkmale beliebig kombiniert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Leuchte bereitgestellt, wobei die Leuchte ein, wie vorstehend beschriebenes, erfindungsgemäßes Betriebsgerät, und eine Leuchtmittelstrecke mit wenigstens einem Leuchtmittel, insbesondere wenigstens einer Leuchtdiode, umfasst; wobei das Betriebsgerät dazu eingerichtet ist, die Leuchtmittelstrecke ausgehend von einer Wechselspannungsquelle mit elektrischer Energie zu versorgen.
Die Leuchtmittelstrecke umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Leuchtmittel. Die Leuchtmittel sind vorzugsweise in Reihe und/oder parallel miteinander elektrisch verbunden, falls mehr als ein Leuchtmittel in der Leuchtmittelstrecke angeordnet ist. Als Leuchtmittel können alle dem Fachmann bekannten Leuchtmittel verwendet werden, deren Lichtemission durch die dem Leuchtmittel zugeführte elektrische Energie steuerbar ist. Vorzugsweise entspricht das wenigstens eine Leuchtmittel der Leuchtmittelstrecke einer Leuchtdiode (LED), wobei dann die Leuchtmittelstrecke als Leuchtdiodenstrecke mit wenigstens einer Leuchtdiode (LED-Strecke mit wenigstens einer LED) bezeichnet wird. Die Leuchtmittelstrecke kann jede Art von LED umfassen, wie z.B. organische LED, anorganische LED, LED mit Sekundäranregung usw. Vorzugsweise umfasst die Leuchtmittelstrecke unterschiedliche Arten von Leuchtmitteln oder nur eine Art von Leuchtmitteln. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Leuchtmittel beschränkt.
Figurenliste
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben. Darin zeigt:

1 einen schematischen Schaltplan eines bekannten Betriebsgerätes mit einer Gleichrichterschaltung;
2 einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes mit einer Gleichrichterschaltung;
3A schematisch den zeitlichen Verlauf einer beispielhaften Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität einer Wechselspannungsquelle die zur elektrischen Versorgung mit dem Eingang des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes anschließbar ist, sowie schematisch den zeitlichen Verlauf der entsprechenden durch die Gleichrichterschaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes beim Betrieb im ersten Betriebszustand gleichgerichteten Wechselspannung.
3B schematisch den zeitlichen Verlauf einer beispielhaften Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität einer Wechselspannungsquelle die zur elektrischen Versorgung mit dem Eingang des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes anschließbar ist, sowie schematisch den zeitlichen Verlauf der entsprechenden durch die Gleichrichterschaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes beim Betrieb im zweiten Betriebszustand gleichgerichteten Wechselspannung;
4 einen schematischen Schaltplan einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes mit einer Gleichrichterschaltung;
5A einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes;
5B einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes;
6A ein Ersatzschaltbild für den in 5A gezeigten schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes; und
6B ein Ersatzschaltbild für den in 5B gezeigten schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes.

In den Figuren weisen sich entsprechende Elemente identische Bezugszeichen auf.
2 zeigt einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes mit einer Gleichrichterschaltung.
Das in der 2 schematische gezeigte erfindungsgemäße Betriebsgerät 1 umfasst einen Eingang mit zwei Eingangsanschlüssen E1 und E1' und einen Ausgang mit zwei Ausgangsanschlüssen A1 und A1'. Der Eingangsanschluss E1 des Betriebsgerätes 1 ist über einen Phasenleiter L mit einer Wechselspannungsquelle 6 elektrisch verbunden und stellt folglich den betragsmäßig potentialhöheren Eingangsanschluss dar. Der Eingangsanschluss E1' des Betriebsgerätes 1 ist über einen Neutralleiter N mit der Wechselspannungsquelle 6 elektrisch verbunden und stellt folglich den betragsmäßig potentialniedrigeren Eingangsanschluss dar.
Die Wechselspannungsquelle 6 ist vorzugsweise das Stromnetz, das eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität (abwechselnd positive und negative Polarität) bereitstellt. Die Frequenz der Wechselspannung ist vorzugsweise 50 Hz oder 60 Hz.
An dem betragsmäßig potentialhöheren Ausgangsanschluss A1 und betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss A1' des Betriebsgerätes 1 ist eine Leuchtmittelstrecke 5 angeschlossen. In der 2 sind ebenfalls als eine Schaltung 7 die in der Leuchtmittelstrecke 5 vorhandenen parasitären Kapazitäten Cp1, Cp2, Cp3 und Cp4 bezüglich der Erde schematisch gezeigt.
Die Leuchtmittelstrecke 5 der 2 umfasst drei Leuchtdioden LED1, LED2, und LED3 als Leuchtmittel. Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann die Leuchtmittelstrecke 5 aber auch weniger oder mehr als drei Leuchtmittel aufweisen, die nicht Leuchtdioden sein müssen. Die Leuchtmittelstrecke kann jede Art von Leuchtdiode umfassen, wie z.B. organische Leuchtdioden anorganische Leuchtdioden, Leuchtdioden mit Sekundäranregung usw.
Das erfindungsgemäße Betriebsgerät 1 und die Leuchtmittelstrecke 5 bilden eine erfindungsgemäße Leuchte, wie bereits vorstehend ausgeführt.
Das Betriebsgerät 1 der 2 umfasst eine Gleichrichterschaltung 2, einen optionalen elektrischen Filter C1, eine Konverterstufe 3 und eine Steuereinheit 4.
Die Gleichrichterschaltung 2, der optionale elektrische Filter C1 und die wenigstens eine Konverterstufe 3 bilden den elektrischen Versorgungspfad des Betriebsgerätes 1 der 2, der dazu eingerichtet ist, ausgehend von der am Eingang, insbesondere an den Eingangsanschlüssen E1 und E1', des Betriebsgerätes 1 zugeführten elektrischen Energie am Ausgang, insbesondere an den Ausgangsanschlüssen A1 und A1', des Betriebsgerätes 1 eine Spannung, Strom und/oder elektrische Energie bereitzustellen.
Der elektrische Filter C1 ist in dem elektrischen Versorgungspfad zwischen der Gleichrichterschaltung 2 und der Konverterstufe 3 angeordnet. Gemäß der 2 ist der elektrische Filter C1 eine Kapazität in Form eines Glättungskondensator bzw. Siebungskondensator.
Wie bereits vorstehend ausgeführt kann das Betriebsgerät aber auch mehr als nur eine Konverterstufe 3 umfassen, wobei die eine oder die mehreren Konverterstufen wie vorstehend bereits ausgeführt ausgestaltet sind.
D.h. die wenigstens eine Konverterstufe 3 umfasst oder entspricht vorzugsweise einem aktiv getakteten Konverter, insbesondere einem Schaltregler, oder einem passiven Konverter, insbesondere einem Linearregler.
Die Gleichrichterschaltung 2 umfasst zwei Eingangsanschlüsse E2 und E2', wobei der erste Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 mit dem Eingangsanschluss E1 des Betriebsgerätes 1 zum elektrischen Verbinden des Phasenleiters L und der zweite Eingangsanschluss E2'der Gleichrichterschaltung 2 mit dem Eingangsanschluss E1' des Betriebsgerätes 1 zum elektrischen Verbinden des Neutralleiters N elektrisch verbunden ist. Folglich ist der erste Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 der betragsmäßig potentialhöhere Eingangsanschluss und der zweite Eingangsanschluss E2' der Gleichrichterschaltung 2 ist der betragsmäßig potentialniedrigere Eingangsanschluss.
Die Gleichrichterschaltung 2 umfasst zwei Ausgangsanschlüsse A2 und A2', wobei der erste Ausgangsanschluss A2 der Gleichrichterschaltung 2 der betragsmäßig potentialhöhere Ausgangsanschluss und der zweite Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 der betragsmäßig potentialniedrigere Ausgangsanschluss ist.
Gemäß der 2 umfasst die Gleichrichterschaltung 2 vier Dioden D1, D2, D3 und D4.
Der erste Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 ist über eine erste Diode D1 mit dem ersten Ausgangsanschluss A2 der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch verbunden, wobei die Anode der ersten Diode D1 mit dem ersten Eingangsanschluss E2 und die Kathode der ersten Diode D1 mit dem ersten Ausgangsanschluss A2 elektrisch verbunden ist. Der erste Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 ist zusätzlich über eine zweite Diode D2 mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch verbunden, wobei die Anode der zweiten Diode D2 mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2'der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch verbunden ist.
Der zweite Eingangsanschluss E2' der Gleichrichterschaltung 2 ist über eine dritte Diode D3 mit dem ersten Ausgangsanschluss A2 der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch verbunden, wobei die Anode der dritten Diode D3 mit dem zweiten Eingangsanschluss E2' und die Kathode der dritten Diode D3 mit dem ersten Ausgangsanschluss A2 elektrisch verbunden ist. Der zweite Eingangsanschluss E2' der Gleichrichterschaltung 2 ist zusätzlich über eine vierte Diode D4 mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch verbunden, wobei die Anode der vierten Diode mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2' und die Kathode der vierten Diode mit dem zweiten Eingangsanschluss E2' elektrisch verbunden ist.
Die Gleichrichterschaltung 2 des in 2 schematisch gezeigten Betriebsgerätes 1 umfasst ferner einen ersten Schalter S1 und einen zweiten Schalter S2.
Der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 können jeweils ein Transistor, insbesondere ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOS-FET) sein.
Der erste Schalter S1 ist an einer Seite mit dem zweiten Eingangsanschluss E2'der Gleichrichterschaltung 2 und an der anderen Seite mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch verbunden. Der erste Schalter S1 ist also parallel zu der vierten Diode geschaltet. Folglich ist der erste Schalter S1 dazu eingerichtet, im leitenden Zustand den zweiten Eingangsanschluss E2' der Gleichrichterschaltung 2 mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 elektrisch kurzzuschließen, wodurch dann die vierte Diode D4 überbrückt wird.
Der zweite Schalter S2 ist an einer Seite mit dem ersten Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 und an der anderen Seite mit der Kathode der zweiten Diode D2 elektrisch verbunden. Folglich ist der zweiten Schalter S2 dazu eingerichtet, im leitenden Zustand den ersten Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 mit der Kathode der zweiten Diode D2 elektrisch kurzzuschließen, und im nichtleitenden Zustand den Strompfad über die zweite Diode D2 zwischen dem ersten Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 und dem zweiten Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 zu unterbrechen.
Die Steuereinheit 4 ist vorzugsweise ein ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), ein Mikrokontroller oder ein Hybrid daraus.
Gemäß der Ausführungsform der 2 ist die Steuereinheit 4 zur Steuerung der Gleichrichterschaltung 2 und der Konverterstufe 3 eingerichtet (vgl. in 2 die Pfeile ausgehend von der Steuereinheit 4).
Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den ersten Schalter S1 und den zweiten Schalter S2 der Gleichrichterschaltung 2 wie bereits vorstehend beschrieben zu steuern, um die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 zwischen der Topologie eines Vollweggleichrichters (wenn der erste Schalter S1 nicht leitend und der zweite Schalter S2 leitend geschaltet ist) und der Topologie eines Einweggleichrichters (wenn der erste Schalter S1 leitend und der zweite Schalter S2 nicht leitend geschaltet ist) zu verändern bzw. zu schalten.
Falls die Konverterstufe 3 einen aktiven getakteten Konverter mit wenigstens einem Schalter und wenigstens einer Energiespeichereinheit umfasst oder einem solchen entspricht, ist die Steuereinheit 4 zur Steuerung des wenigstens einen Schalters der Konverterstufe 3 eingerichtet.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit 4 dazu eingerichtet, die Gleichrichterschaltung 2 und/oder die Konverterstufe 3 auf der Basis wenigstens einer Rückführgröße, wie z.B. auf der Basis des Stroms und/oder der Spannung der Leuchtmittelstrecke 5, zu steuern bzw. zu regeln (in 2 nicht angedeutet).
Gemäß der Ausführungsform der 2 wird also ein Betriebsgerät 1 mit einer Gleichrichterschaltung 2 umfassend zwei Schalter S1 und S2 bereitgestellt, wobei durch Taktung der zwei Schalter S1 und S2 die Topologie der Gleichrichterschaltung zwischen der Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere Vollbrückengleichrichters, und der Topologie eines Einweggleichrichters geschaltet werden kann, d.h. verändert werden kann.
Da die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes 1 durch Takten ihrer zwei Schalter S1 und S2 geändert werden kann, kann die Gleichrichterschaltung auch als aktive Gleichrichterschaltung bezeichnet werden.
Die Steuereinheit 6 des Betriebsgerätes 1 ist insbesondere dazu eingerichtet den vorstehend genannten ersten Schalter S1 und zweiten Schalter S2 der Gleichrichterschaltung 2 derart zu steuern, dass beim Betrieb im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes 1 der erste Schalter S1 nichtleitend und der zweite Schalter S2 leitend geschaltet ist; und dass beim Betrieb im zweiten Betriebszustand der erste Schalter S1 leitend und der zweite Schalter S2 nicht leitend geschaltet ist.
Was unter dem ersten Betriebszustand und dem zweite Betriebszustand des Betriebsgerätes zu verstehen ist, wurde bereits vorstehend ausgeführt und es wird daher auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Folglich ist die Steuereinheit 4 dazu eingerichtet, beim Betrieb des Betriebsgerätes 1 im ersten Betriebszustand den ersten Schalter S1 nicht leitend und den zweiten Schalter S2 leitend zu schalten, um die Topologie eines Vollweggleichrichters als effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 zu erzielen. Ferner ist die Steuereinheit 4 dazu eingerichtet, beim Betrieb des Betriebsgerätes 1 im zweiten Betriebszustand den ersten Schalter S1 leitend und den zweiten Schalter S2 nicht leitend zu schalten, um die Topologie eines Einweggleichrichters als effektive Topologie der Gleichrichterschaltung zu erzielen.
Aus 2 ist folgendes ersichtlich: Wenn der erste Schalter S1 der Gleichrichterschaltung 2 leitend geschaltet ist, dann sind der zweite Eingang E2' der Gleichrichterschaltung 2, und somit der Eingang E1' des Betriebsgerätes 1 zum Verbinden des Neutralleiters N, und der zweite Ausgang A2' der Gleichrichterschaltung 2, und somit der betragsmäßig potentialniedrigere Ausgang A1' des Betriebsgerätes 1, miteinander kurzgeschlossen. Folglich ist dann die Geräte-Masse über die Gleichrichterschaltung 2 mit Erde kurzgeschlossen, sodass es, wie bereits vorstehend beschrieben, zu keinem Glimmstrom aufgrund der parasitären Kapazitäten Cp1, Cp2, Cp3 und Cp4 der Leuchtmittelstrecke 5 kommt.
Nachfolgend wird an Hand der 3A und 3B die Funktionalität der Gleichrichterschaltung 2 erläutert, wenn die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 der Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere Vollbrückengleichrichters (vgl. 3A) oder der Topologie eines Einweggleichrichters (vgl. 3B) entspricht.
3A zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf einer beispielhaften Wechselspannung Ue mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität einer Wechselspannungsquelle die zur elektrischen Versorgung mit dem Eingang des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes anschließbar ist, sowie schematisch den zeitlichen Verlauf der entsprechenden durch die Gleichrichterschaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes beim Betrieb im ersten Betriebszustand gleichgerichteten Wechselspannung Ua.
Da die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes beim Betrieb im ersten Betriebszustand der Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere eines Vollbrückengleichrichters, entspricht, werden beim ersten Betriebszustand die Wechselspannungs-Halbwellen beider Polarität (positiv und negativer Polarität) durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet (vgl. Ua der 3A). Das heißt, die Halbwellen einer positiven Polarität der Wechselspannung Ue werden durch die Gleichrichterschaltung durchgelassen und die Halbwellen einer negativen Polarität (vgl. gestrichelte Halbwellen von Ua der 3A) der am Eingang des Betriebsgerätes anliegenden Wechselspannung Ue werden durch die Gleichrichterschaltung in Halbwellen einer positiven Polarität umgewandelt. Folglich wird am Ausgang der Gleichrichterschaltung die in 3A unten gezeigte gleichgerichtete Wechselspannung Ua bereitgestellt.
3B zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf einer beispielhaften Wechselspannung Ue mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität einer Wechselspannungsquelle die zur elektrischen Versorgung mit dem Eingang des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes anschließbar ist, sowie schematisch den zeitlichen Verlauf der entsprechenden durch die Gleichrichterschaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes beim Betrieb im zweiten Betriebszustand gleichgerichteten Wechselspannung Ua.
Da die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes beim Betrieb im zweiten Betriebszustand der Topologie eines Einweggleichrichters entspricht, werden beim zweiten Betriebszustand die Wechselspannungs-Halbwellen nur einer Polarität (positive Polarität) durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet (vgl. Ua der 3B). Das heißt, die Halbwellen einer positiven Polarität der Wechselspannung Ue werden durch die Gleichrichterschaltung durchgelassen und die Halbwellen einer negativen Polarität (vgl. gestrichelte Halbwellen von Ua der 3B) der am Eingang des Betriebsgerätes anliegenden Wechselspannung Ue werden durch die Gleichrichterschaltung abgeschnitten bzw. unterdrückt. Folglich wird am Ausgang der Gleichrichterschaltung die in 3B unten gezeigte gleichgerichtete Wechselspannung Ua bereitgestellt.
4 zeigt einen schematischen Schaltplan einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes mit einer Gleichrichterschaltung.
Die Ausführungsform des Betriebsgerätes 1 der 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform des Betriebsgerätes 1 der 2, sodass die Ausführungen bezüglich der Ausführungsform der 2 für die Ausführungsform der 4 ebenfalls zutreffend sind.
Gemäß der 4 entsprechen der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 jeweils einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOS-FET), insbesondere einem n-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 können auch jeweils ein p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor sein, die dann entsprechend elektrisch verbunden sind.
Für den Schalter S1 und Schalter S2 können aber auch andere Transistortypen verwendet werden.
Wenn der erste Schalter S1 und zweite Schalter S2 jeweils ein n-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor ist (wie in 4 gezeigt), dann ist vorzugsweise die vierte Diode D4 die Bodydiode des ersten Schalters S1 bzw. des Transistors S1.Die Bodydiode des zweiten Schalters S2 bzw. des Transistors S2 wird als Diode D5 in der 4 gezeigt, deren Anode mit dem ersten Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 und deren Kathode mit der Kathode der zweiten Diode D2 elektrisch verbunden ist.
5A zeigt einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes und 5B zeigt einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes.
Die Ausführungsform der Gleichrichterschaltung 2 der 5A und 5B entsprechen jeweils der Gleichrichterschaltung 2 des in 2 schematisch gezeigten Betriebsgerätes. Folglich sind die vorstehenden Ausführungen bezüglich des Betriebsgerätes 1, insbesondere bezüglich der Gleichrichterschaltung 2, der 2 auch für die Gleichrichterschaltung 2 der 5A und 5B zutreffend.
Wie in 5A gezeigt, steuert die Steuereinheit die Gleichrichterschaltung 2, insbesondere den erste und zweiten Schalter S1 und S2 der Gleichrichterschaltung 2, beim ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart an, dass der erste Schalter S1 nicht leitend und der zweite Schalter S2 leitend ist, sodass die vierte Diode D4 nicht überbrückt wird. Folglich entspricht im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 der Topologie eines Vollweggleichrichters.
Da im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 vier Dioden D1, D2, D3 und D4 umfasst entspricht die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 der 5A insbesondere der Topologie eines Vollbrückengleichrichters.
Wenn am Eingang E2, E2' der Gleichrichterschaltung 2 der 5A eine positive Halbwelle der Wechselspannung Ue anliegt, dann werden die erste Diode D1 sowie vierte Diode D4 in Flusspolung und die zweite Diode D2 sowie dritte Diode D3 in Sperrpolung betrieben. Folglich besteht dann ein Strompfad ausgehend von dem ersten Eingangsanschluss E2 über die erste Diode D1 zum ersten Ausgangsanschluss A2 der Gleichrichterschaltung 2 und es besteht dann ein weiterer Strompfad ausgehend von dem zweiten Ausgangsanschluss A2' über die vierte Diode D4 zum zweiten Eingangsanschluss E2'.
Somit wird beim Anliegen einer positiven Halbwelle der Wechselspannung Ue an den Eingangsanschlüssen E2 und E2' eine entsprechende positive Halbwelle einer gleichgerichteten Wechselspannung Ua an den Ausgangsanschlüssen A2 und A2' durch die Gleichrichterschaltung 2 der 5A bereitgestellt.
Wenn am Eingang E2, E2' der Gleichrichterschaltung 2 der 5A eine negative Halbwelle der Wechselspannung Ue anliegt, dann werden die erste Diode D1 sowie vierte Diode D4 in Sperrpolung und die zweite Diode D2 und dritte Diode D3 in Flusspolung betrieben. Folglich besteht dann ein Strompfad ausgehend von dem zweiten Eingangsanschluss E2' über die dritte DiodeD3 zum ersten Ausgangsanschluss A2 der Gleichrichterschaltung 2 und es besteht dann ein weiterer Strompfad ausgehend von dem zweiten Ausgangsanschluss A2' über die zweite Diode D2 zum ersten Eingangsanschluss E2.
Somit wird beim Anliegen einer negativen Halbwelle der Wechselspannung Ue an den Eingangsanschlüssen E2 und E2' eine entsprechende positive Halbwelle einer gleichgerichteten Wechselspannung Ua an den Ausgangsanschlüssen A2 und A2' durch die Gleichrichterschaltung 2 der 5A bereitgestellt. Das heißt die negative Halbwelle wird durch die Gleichrichterschaltung 2 der 5A in eine positive Halbwelle gleichgerichtet bzw. umgewandelt.
Wie in 5B gezeigt, steuert die Steuereinheit die Gleichrichterschaltung 2, insbesondere den erste und zweiten Schalter S1 und S2 der Gleichrichterschaltung 2, beim zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes derart an, dass der zweite Schalter S2 nicht leitend und der erste Schalter S1 leitend ist, sodass die vierte Diode D4 überbrückt wird und der Strompfad über die zweite Diode D2 zwischen dem ersten Eingangsanschluss E2 der Gleichrichterschaltung 2 und dem zweiten Ausgangsanschluss A2' der Gleichrichterschaltung 2 unterbrochen wird. Folglich entspricht im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes die effektive Topologie der Gleichrichterschaltung 2 der Topologie eines Einweggleichrichters.
Wenn am Eingang E2, E2' der Gleichrichterschaltung 2 der 5B eine positive Halbwelle der Wechselspannung Ue anliegt, dann wird die erste Diode D1 in Flusspolung und die dritte Diode D3 in Sperrpolung betrieben. Folglich besteht dann ein Strompfad ausgehend von dem ersten Eingangsanschluss E2 über die erste Diode D1 zum ersten Ausgangsanschluss A2 der Gleichrichterschaltung 2 und es besteht dann ein weiterer Strompfad ausgehend von dem zweiten Ausgangsanschluss A2' über den leitenden ersten Schalter S1 zum zweiten Eingangsanschluss E2'.
Somit wird beim Anliegen einer positiven Halbwelle der Wechselspannung Ue an den Eingangsanschlüssen E2 und E2' eine entsprechende positive Halbwelle einer gleichgerichteten Wechselspannung Ua an den Ausgangsanschlüssen A2 und A2' durch die Gleichrichterschaltung 2 der 5B bereitgestellt.
Wenn am Eingang E2, E2' der Gleichrichterschaltung 2 der 5B eine negative Halbwelle der Wechselspannung Ue anliegt, dann werden die erste Diode D1 in Sperrpolung und die dritte Diode D3 in Flusspolung betrieben. Folglich besteht dann kein Strompfad über eine der Dioden D1, D2, D3 und D4 der Gleichrichterschaltung 2 der 5B.
Somit wird beim Anliegen einer negativen Halbwelle der Wechselspannung Ue an den Eingangsanschlüssen E2 und E2'die negative Halbwelle durch die Gleichrichterschaltung 2 abgeschnitten oder unterdrückt.
6A zeigt ein Ersatzschaltbild für den in 5A gezeigten schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes; und 6B zeigt ein Ersatzschaltbild für den in 5B gezeigten schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung beim Betrieb im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes.
Wie aus 6A ersichtlich entspricht die effektive Topologie der in 5A gezeigten Gleichrichterschaltung 2 der Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere eines Vollbrückengleichrichters. Wie aus 6B ersichtlich entspricht die effektive Topologie der in 5B gezeigten Gleichrichterschaltung 2 der Topologie eines Einweggleichrichters.

Claims

Betriebsgerät (1) zur elektrischen Versorgung einer Leuchtmittelstrecke (5) mit wenigstens einem Leuchtmittel (LED1, LED2, LED3), insbesondere wenigstens einer Leuchtdiode, wobei das Betriebsgerät (1) umfasst: - einen Eingang (E1, E1') zum elektrischen Verbinden einer Wechselspannungsquelle (6), die eine Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität bereitstellt; - einen Ausgang (A1, A1') zum elektrischen Verbinden der Leuchtmittelstrecke (5) mit dem wenigstens einen Leuchtmittel; - einen elektrischen Versorgungspfad mit wenigstens einer Konverterstufe (3), vorzugsweise einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung, und einer Gleichrichterschaltung (2), wobei der elektrische Versorgungspfad den Eingang (Ei, E1') und den Ausgang (A1, A1') des Betriebsgerätes (1) miteinander elektrisch verbindet; und - eine Steuereinheit (4), die zur Steuerung wenigstens der Gleichrichterschaltung (2) eingerichtet ist; - wobei die Gleichrichterschaltung (2) in dem elektrischen Versorgungspfad zwischen dem Eingang (E1, E1') des Betriebsgerätes (1) und der wenigstens einen Konverterstufe (3) angeordnet ist; - wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, die Gleichrichterschaltung (2) in einem ersten Betriebszustand und in einem zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) unterschiedlich zu betreiben; und wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass sie - beim Betrieb im ersten Betriebszustand die Topologie eines Vollweggleichrichters, insbesondere Vollbrückengleichrichters, und - beim Betrieb im zweiten Betriebszustand die Topologie eines Einweggleichrichters aufweist.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 1, wobei - der Eingang des Betriebsgerätes (1) wenigstens zwei Eingangsanschlüsse (E1, E1') zum elektrischen Verbinden eines Phasenleiters (L) und eines Neutralleiters (N) umfasst; - der Ausgang des Betriebsgerätes (1) wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse (A1, A1') zum elektrischen Verbinden der Leuchtmittelstrecke (5) umfasst.
Betriebsgerät gemäß Anspruch 2, wobei die Gleichrichterschaltung (2) umfasst - zwei Eingangsanschlüsse (E2, E2'), wobei ein erster Eingangsanschluss (E2) der Gleichrichterschaltung (2) mit dem Eingangsanschluss (E1) des Betriebsgerätes (1) zum elektrischen Verbinden eines Phasenleiters (L) und ein zweiter Eingangsanschluss (E2') der Gleichrichterschaltung (2) mit dem Eingangsanschluss (E1') des Betriebsgerätes (1) zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters (N) elektrisch verbunden ist, und - zwei Ausgangsanschlüsse (A2, A2'); - wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand ihren zweiten Eingangsanschluss (E2'), der mit dem Eingangsanschluss (E1') des Betriebsgerätes (1) zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters (N) elektrisch verbunden ist, mit ihrem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss (A2') elektrisch kurzschließt.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei - die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass sie beim Betrieb im zweiten Betriebszustand den Eingangsanschluss (E1') des Betriebsgerätes (1) zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters (N) mit dem betragsmäßig potentialniedrigeren Ausgangsanschluss (A1') des Betriebsgerätes (1) elektrisch kurzschließt.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei - der Eingangsanschluss (E1') des Betriebsgerätes (1) zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters (N) mit Erde elektrisch verbunden ist, wenn der Neutralleiter (N) an den Eingangsanschluss (E1') des Betriebsgerätes (1) zum elektrischen Verbinden eines Neutralleiters (N) angeschlossen ist.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei - die Gleichrichterschaltung (2) wenigstens vier Dioden (D1, D2, D3, D4) umfasst; - der erste Eingangsanschluss (E2) der Gleichrichterschaltung (2) - über eine erste Diode (D1) mit einem ersten Ausgangsanschluss (A2) der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch verbunden ist, deren Anode mit dem ersten Eingangsanschluss (E2) und deren Kathode mit dem ersten Ausgangsanschluss (A2) elektrisch verbunden ist, und - über eine zweite Diode (D2) mit einem zweiten Ausgangsanschluss (A2') der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch verbunden ist, deren Anode mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2') elektrisch verbunden ist; und - der zweite Eingangsanschluss (E2') der Gleichrichterschaltung (2) - über eine dritte Diode (D3) mit dem ersten Ausgangsanschluss (A2) der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch verbunden ist, deren Anode mit dem zweiten Eingangsanschluss (E2') und deren Kathode mit dem ersten Ausgangsanschluss (A2) elektrisch verbunden ist, und - über eine vierte Diode (D4) mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2') der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch verbunden ist, deren Anode mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2') und deren Kathode mit dem zweiten Eingangsanschluss (E2') elektrisch verbunden ist.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass - beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang (E1, E1') des Betriebsgerätes (1) ein Stromfluss über die erste Diode (D1) und vierte Diode (D4) der wenigstens vier Dioden (D1, D2, D3, D4) der Gleichrichterschaltung (2) erfolgt.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass - beim Betrieb im ersten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang (E1, E1') des Betriebsgerätes (1) ein Stromfluss über die dritte Diode (D3) und zweite Diode (D2) der wenigstens vier Dioden (D1, D2, D3, D4) der Gleichrichterschaltung (2) erfolgt.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass - beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit positiver Polarität am Eingang (E1, E1') des Betriebsgerätes (1) ein Stromfluss über die erste Diode (D1) der wenigstens vier Dioden (D1, D2, D3, D4) der Gleichrichterschaltung (2) erfolgt.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Gleichrichterschaltung (2) derart eingerichtet ist, dass - beim Betrieb im zweiten Betriebszustand und Anliegen einer Halbwelle mit negativer Polarität am Eingang (E1, E1') des Betriebsgerätes (1) kein Stromfluss über die wenigstens vier Dioden (D1, D2, D3, D4) der Gleichrichterschaltung (2) erfolgt.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei - die Gleichrichterschaltung (2) einen ersten Schalter (S1) umfasst, der an einer Seite mit dem zweiten Eingangsanschluss (E2') der Gleichrichterschaltung (2) und an der anderen Seite mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2') der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch verbunden ist; und - der erste Schalter (S1) dazu eingerichtet ist, im leitenden Zustand den zweiten Eingangsanschluss (E2') der Gleichrichterschaltung (2) mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2') der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch kurzzuschließen.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 11, - wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter (Si) derart zu steuern, dass - im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) der erste Schalter (S1) nicht leitend ist, und - im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) der erste Schalter (S1) leitend ist, wodurch der zweite Eingangsanschluss (E2') der Gleichrichterschaltung (2) mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2') der Gleichrichterschaltung (2) elektrisch kurzgeschlossen ist.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 11 oder 12, - wobei der erste Schalter (S1) ein Transistor, vorzugsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist; - wobei vorzugsweise die vierte Diode (D4) der Bodydiode des ersten Schalters (Si) entspricht, wenn der erste Schalter (S1) ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei - die Gleichrichterschaltung (2) einen zweiten Schalter (S2) umfasst, der an einer Seite mit dem ersten Eingangsanschluss (E2) der Gleichrichterschaltung (2) und an der anderen Seite mit der Kathode der zweiten Diode (D2) elektrisch verbunden ist; und - der zweiten Schalter (S2) dazu eingerichtet ist, im leitenden Zustand den ersten Eingangsanschluss (E2) der Gleichrichterschaltung (2) mit der Kathode der zweiten Diode (D2) elektrisch kurzzuschließen.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 14, - wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter (S2) derart zu steuern, dass - im ersten Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) der zweite Schalter (S2) leitend ist, wodurch der erste Eingangsanschluss (E2) der Gleichrichterschaltung (2) mit der Kathode der zweiten Diode (D2) elektrisch kurzgeschlossen ist; und - im zweiten Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) der zweite Schalter (S2) nicht leitend ist.
Betriebsgerät (1) gemäß Anspruch 14 oder 15, - wobei der zweite Schalter (S2) ein Transistor, vorzugsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist; - wobei vorzugsweise, wenn der zweite Schalter (S2) ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist, die Anode der Bodydiode (D5) des Metall-Oxid-Halbleiters mit dem ersten Eingangsanschluss (E2) der Gleichrichterschaltung (2) und die Kathode der Bodydiode (D5) mit der Kathode der zweiten Diode (D2) elektrisch verbunden ist.
Betriebsgerät (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der erste Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) einem normalen Betriebszustand des Betriebsgerätes (1), insbesondere einem ungedimmten Betriebszustand, entspricht; und/oder - der zweite Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) einem Betriebszustand des Betriebsgerätes (1) entspricht, bei dem die Leuchtmittelstrecke (5) gedimmt betrieben wird oder bei dem sich das Betriebsgerät (1) in einem Standby-Betrieb befindet.
Leuchte mit - einem Betriebsgerät (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und - einer Leuchtmittelstrecke (5) mit wenigstens einem Leuchtmittel (LED1, LED2, LED3), insbesondere wenigstens einer Leuchtdiode; - wobei das Betriebsgerät (1) dazu eingerichtet ist, die Leuchtmittelstrecke (5) ausgehend von einer Wechselspannungsquelle (6) mit elektrischer Energie zu versorgen.