TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für ein LED-Leuchtmittel.The present invention relates to an operating circuit for an LED lamp.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Zum Betrieb von auf Leuchtdioden (LED) basierenden Leuchtmitteln, nachfolgend als LED-Leuchtmittel bezeichnet, werden typischerweise Betriebsschaltungen verwendet, welche aus einer landestypischen Netzspannung, beispielweise eine Wechselspannung von 230V oder 120V, ein für den Betrieb der Leuchtdioden geeignetes Betriebssignal erzeugen. Dieses Betriebssignal kann beispielsweise mit einem konstanten Strompegel erzeugt werden. Alternativ kann das Betriebssignal auch mit einem konstanten Spannungspegel erzeugt werden.For operating on light emitting diodes (LED) based bulbs, hereinafter referred to as LED bulbs, operating circuits are typically used, which generate from a country-typical mains voltage, such as an AC voltage of 230V or 120V, suitable for the operation of the light emitting diode operating signal. This operating signal can be generated, for example, with a constant current level. Alternatively, the operating signal can also be generated with a constant voltage level.
Weiterhin sind auch Mehrkanal-Betriebsschaltungen bekannt, die parallel mehrere Betriebssignale zur Versorgung eines Mehrkanal-LED-Leuchtmittels erzeugen können. Über jedes der Betriebssignale kann dann eine entsprechende LED-Anordnung aus einer oder mehreren Leuchtdioden versorgt werden. Beispielsweise kann die Mehrkanal-Betriebsschaltung zum Betrieb eines Mehrkanal-LED-Leuchtmittels verwendet werden, welches zwischen einer als Kaltweiß („cold white“) bezeichneten Farbcharakteristik und einer als Warmweiß („warm white“) bezeichneten Farbcharakteristik durchstimmbar ist. In diesem Fall kann ein erstes Betriebssignal zur Versorgung einer LED-Anordnung mit der Kaltweiß-Farbcharakteristik verwendet werden, während ein zweites Betriebssignal zur Versorgung einer LED-Anordnung mit der Warmweiß-Farbcharakteristik verwendet wird. Durch individuelles Dimmen der verschiedenen LED-Anordnungen kann somit eine gewünschte Gesamtfarbcharakteristik des Mehrkanal-LED-Leuchtmittels eingestellt werden. Weiterhin kann eine Mehrkanal-Betriebsschaltung zum Betrieb eines Mehrkanal-LED-Leuchtmittels verwendet werden, welches zwischen verschiedenen Lichtfarben durchstimmbar ist. In diesem Fall kann beispielsweise ein erstes Betriebssignal zur Versorgung einer LED-Anordnung mit roter (R) Farbcharakteristik verwendet werden, ein zweites Betriebssignal zur Versorgung einer LED-Anordnung mit grüner (G) Farbcharakteristik verwendet werden und ein drittes Betriebssignal zur Versorgung einer LED-Anordnung mit blauer (B) Farbcharakteristik verwendet werden. Die verschiedenen LED-Anordnungen können somit zur Bereitstellung von individuell über das jeweilige Betriebssignal steuerbaren RGB-Farbkanälen genutzt werden. Durch Mischen der RGB-Farbkanäle kann dann eine gewünschte Lichtfarbe des Mehrkanal-LED-Leuchtmittels eingestellt werden.Furthermore, multi-channel operating circuits are known which can generate a plurality of operating signals for supplying a multi-channel LED light source in parallel. About each of the operating signals can then be supplied to a corresponding LED array of one or more light emitting diodes. For example, the multi-channel operating circuit can be used to operate a multi-channel LED light source, which can be tuned between a color characteristic called "cold white" and a "warm white" color characteristic. In this case, a first operation signal may be used to supply an LED array having the cold white color characteristic, while a second operation signal may be used to supply an LED array having the warm white color characteristic. By individually dimming the various LED arrangements, a desired overall color characteristic of the multi-channel LED lighting means can thus be set. Furthermore, a multi-channel operating circuit for operating a multi-channel LED lighting means can be used, which is tunable between different colors of light. In this case, for example, a first operating signal can be used to supply an LED array with a red (R) color characteristic, a second operating signal can be used to power an LED array with green (G) color characteristics, and a third operating signal can be used to power an LED array be used with blue (B) color characteristic. The various LED arrangements can thus be used to provide RGB color channels which can be controlled individually via the respective operating signal. By mixing the RGB color channels, a desired light color of the multi-channel LED illuminant can then be adjusted.
Bekannte Mehrkanal-Betriebsschaltungen sind jedoch häufig auf ein bestimmtes Anwendungsszenario, z.B. Betrieb eines zwischen Warmweiß und Kaltweiß durchstimmbaren Mehrkanal-LED-Leuchtmittels, und bestimmte Arten von LED-Anordnungen zugeschnitten. Dies bedeutet wiederum einen hohen Aufwand zur Entwicklung und Bereitstellung einer Vielzahl unterschiedlicher Mehrkanal-Betriebsschaltungen, um verschiedene Anwendungsszenarien und Arten LED-Anordnungen zu unterstützen.However, known multichannel operational circuits are often related to a particular application scenario, e.g. Operating a multi-channel LED light source tunable between warm white and cold white, and tailored to certain types of LED arrays. This, in turn, requires a great deal of effort to develop and provide a variety of different multi-channel operational circuits to support different application scenarios and types of LED arrays.
Des Weiteren werden für den Ausfall der Netzversorgungsspannung sog. Notlichtbetriebsgeräte verwendet, die bei Ausfall der Netzversorgungsspannung die entsprechenden Strompfade zur Strom-/Spannungsversorgung des Leuchtmittels im Notlichtbetrieb mit einer Spannung/einem Strom für den Betrieb zu versorgen. Bei anliegender Netzversorgungsspannung findet eine Versorgung durch das Notlichtgerät jedoch nicht statt. Das bedeutet dass eine Versorgung der Leuchtmittel bei Anliegen der Netzversorgungsspannung über ein Betriebsgerät erfolgt und bei Ausfall der Netzversorgungsspannung über ein Notlichtbetriebsgerät erfolgt.Furthermore, so-called emergency lighting operating devices are used for the failure of the mains supply voltage, which supply the corresponding current paths for power / voltage supply of the light source in emergency lighting operation with a voltage / current for operation in case of failure of the mains supply voltage. When the power supply voltage is applied, however, power is not supplied by the emergency lighting device. This means that a supply of the bulbs takes place in case of concern the mains supply voltage via an operating device and takes place in case of failure of the mains supply voltage via a Notlichtbetriebsgerät.
Es besteht somit ein Bedarf für Technologien, durch welche auf flexible Art und Weise verschiedene Arten von Betriebsgeräten und Anwendungsszenarien für Betriebsgeräte unterstützt werden können, um die Vielfalt der benötigten Betriebsgeräte zu reduzieren.Thus, there is a need for technologies that can flexibly support various types of operating devices and operating device application scenarios to reduce the variety of required operating devices.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Betriebsschaltung für ein LED-Leuchtmittel gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 11 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.According to the present invention, an operation circuit for an LED lamp according to claim 1 and a method according to claim 11 are provided. The dependent claims define further embodiments.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Betriebsschaltung für ein LED-Leuchtmittel somit eine Eingangsstufe zur Erzeugung einer Gleichspannung aus einer der Betriebsschaltung zugeführten Netzversorgungsspannung. Weiterhin umfasst die Betriebsschaltung eine Vielzahl von getakteten Wandler, beispielsweise Abwärtswandler, zur Konvertierung der Gleichspannung in eine entsprechende Anzahl von Betriebssignalen. Wenigstens einer der getakteten Wandler ist konfigurierbar für einen Betrieb in entweder einem ersten Modus, in welchem das jeweilige Betriebssignal mit geregeltem Strompegel oder Spannungspegel erzeugt wird, oder einem zweiten Modus, in welchem das jeweilige Betriebssignal eine Notlichtfunktionalität erfüll. Insbesondere kann jeder der getakteten Wandler konfigurierbar sein für einen Betrieb in entweder dem ersten Modus, in welchem das jeweilige Betriebssignal mit geregeltem Strompegel oder Spannungspegel erzeugt wird, oder dem zweiten Modus, in welchem das jeweilige Betriebssignal eine Notlichtfunktionalität erfüllt. Auf diese Weise kann die Betriebsschaltung sowohl an Arten von LED-Anordnungen angepasst werden, welche ein Betriebssignal mit konstantem Strompegel oder Spannungspegel erfordern, als auch eine Notlichtfunktionalität erfüllen.According to one embodiment, an operating circuit for an LED lamp thus comprises an input stage for generating a DC voltage from a mains supply voltage supplied to the operating circuit. Furthermore, the operating circuit comprises a plurality of clocked converters, for example, down converter, for converting the DC voltage into a corresponding number of operating signals. At least one of the clocked converters is configurable for operation in either a first mode in which the respective operating signal is generated at a regulated current level or voltage level or a second mode in which the respective operating signal satisfies emergency lighting functionality. In particular, each of the clocked converters may be configurable for operation in either the first mode, in which the respective operating signal is generated at a regulated current level or voltage level, or the second mode, in which the respective operating signal meets emergency lighting functionality. In this way, the operating circuitry can be adapted to both types of LED arrays requiring a constant current level or voltage level operating signal as well as emergency lighting functionality.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die getakteten Wandler dazu ausgestaltet, eines der Betriebssignale zum Betrieb einer LED-Anordnung mit einer ersten Farbcharakteristik zur erzeugen, und ein weiteres der Betriebssignale zum Betrieb einer weiteren LED-Anordnung mit einer von der ersten Farbcharakteristik abweichenden weiteren Farbcharakteristik zu erzeugen. Bei diesen Farbcharakteristiken kann es sich beispielsweise um eine Kaltweiß-Farbcharakteristik und eine Warmweiß-Farbcharakteristik handeln. Weiterhin kann es sich bei diesen Farbcharakteristiken um verschiedene RGB-Farbkanäle handeln. Die Betriebsschaltung kann somit verschiedene Arten und Anwendungen von Mehrkanal-LED-Leuchtmitteln unterstützen. According to one embodiment, the clocked transducers are configured to generate one of the operating signals for operating an LED array having a first color characteristic, and to generate another of the operating signals for operating a further LED array having a further color characteristic deviating from the first color characteristic. These color characteristics may be, for example, a cold white color characteristic and a warm white color characteristic. Furthermore, these color characteristics may be different RGB color channels. The operating circuit may thus support various types and applications of multi-channel LED lamps.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Betriebsschaltung eine Steuerung, welche dazu ausgestaltet ist, die getakteten Wandler derart anzusteuern, dass ein Wechsel zwischen der ersten Farbcharakteristik und der wenigstens einen weiteren Farbcharakteristik erfolgt.According to one embodiment, the operating circuit comprises a controller, which is designed to control the clocked converters such that a change takes place between the first color characteristic and the at least one further color characteristic.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens einer der getakteten Wandler dazu ausgestaltet, das jeweilige Betriebssignal derart zu erzeugen, dass eine mit dem Betriebssignal betriebene LED-Anordnung dimmbar ist. Hierbei kann der getaktete Wandler dazu ausgestaltet sein, in dem ersten Modus die LED-Anordnung durch Regelung des Strompegels oder Spannungspegels des Betriebssignals zu dimmen.According to one embodiment, at least one of the clocked converters is configured to generate the respective operating signal in such a way that an LED arrangement operated with the operating signal is dimmable. In this case, the clocked converter can be designed to dim the LED arrangement in the first mode by regulating the current level or voltage level of the operating signal.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens einer der getakteten Wandler dazu ausgestaltet, in dem zweiten Modus eine Batterie zu laden.In one embodiment, at least one of the clocked converters is configured to charge a battery in the second mode.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens einer der getakteten Wandler dazu ausgestaltet über die Batterie die zugehörige oder die gesamte LED Anordnung zu versorgen.According to one embodiment, at least one of the clocked converters is configured to supply the associated or the entire LED array via the battery.
Die oben beschriebene Betriebsschaltung kann in einem Verfahren zum Betreiben eines LED-Leuchtmittels verwendet werden, welches beinhaltet, dass wenigstens einer der getakteten Wandler in dem ersten Modus konfiguriert wird und wenigstens eines der getakteten Wandler in dem zweiten Modus konfiguriert wird. Das Verfahren kann beinhalten, dass wenigstens einer der getakteten Wandler in dem ersten Modus arbeitet, während gleichzeitig wenigstens ein weiterer der getakteten Wandler in dem zweiten Modus arbeitet. Weiterhin kann wenigstens einer der getakteten Wandler zunächst in dem ersten Modus arbeiten und anschließend, nach einer Umkonfiguration, in dem zweiten Modus arbeiten. Ebenso kann wenigstens einer der getakteten Wandler zunächst in dem zweiten Modus arbeiten und anschließend, nach einer Umkonfiguration, in dem ersten Modus arbeiten. Die Betriebsschaltung kann somit flexibel an verschiedene Anwendungsszenarien angepasst werden.The operating circuit described above may be used in a method of operating an LED lighting device, including configuring at least one of the clocked converters in the first mode and configuring at least one of the clocked converters in the second mode. The method may include at least one of the clocked converters operating in the first mode while at least one other of the clocked converters is operating in the second mode. Furthermore, at least one of the clocked converters may initially operate in the first mode and subsequently, after a reconfiguration, operate in the second mode. Likewise, at least one of the clocked converters may first operate in the second mode and then, after reconfiguration, operate in the first mode. The operating circuit can thus be flexibly adapted to different application scenarios.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert.The features and features set forth above, which will be described in more detail below, may be used not only in the corresponding combinations explicitly set forth, but also in other combinations or in isolation.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments with reference to the figures.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird.
- 1A veranschaulicht schematisch eine Betriebsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 1B veranschaulicht schematisch ein weiteres Anwendungsszenario der Betriebsschaltung.
- 2A veranschaulicht ein Beispiel für einen Abwärtswandler der Betriebsschaltung.
- 2B veranschaulicht ein weiteres Beispiel für einen Abwärtswandler der Betriebsschaltung.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betrieb eines LED-Leuchtmittels mit der Betriebsschaltung.
In the figures, like reference characters designate the same or similar elements. The figures are schematic representations of various embodiments of the invention. Elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are reproduced in such a way that their function and general purpose will be understood by those skilled in the art. - 1A schematically illustrates an operating circuit according to an embodiment.
- 1B schematically illustrates another application scenario of the operating circuit.
- 2A illustrates an example of a buck converter of the operating circuit.
- 2 B illustrates another example of a buck converter of the operating circuit.
- 3 shows a flowchart illustrating a method for operating an LED bulb with the operating circuit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings.
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Betriebsschaltungen für LED-Leuchtmittel, insbesondere Mehrkanal-LED-Leuchtmittel.The exemplary embodiments explained below relate to operating circuits for LED lamps, in particular multi-channel LED lamps.
1A zeigt eine Betriebsschaltung 100, welche ein Mehrkanal-LED-Leuchtmittel 200 versorgt. Die Betriebsschaltung 100 verfügt über Eingänge 111, 112 zur Aufnahme einer Netzspannung Vn. Bei der Netzspannung Vn handelt es sich um eine Wechselspannung, z.B. mit einem landestypischen Effektivwert von 230V oder 120V. Weiterhin verfügt die Versorgungsschaltung 100 über eine Eingangsstufe 120. Die Eingangsstufe erzeugt aus der Netzspannung Vn eine Gleichspannung Vdc. Die von der Eingangsstufe 120 erzeugte Gleichspannung Vdc weist einen Spannungspegel auf, welcher niedriger als der Effektivwert der Netzspannung Vn ist. Beispielsweise kann die Gleichspannung Vdc mit einem Spannungspegel von etwa 60V erzeugt werden. Hierzu kann in der Eingangsstufe 120 eine Kombination aus einem Aufwärtswandler und einem Halbrückenwandler. Alternativ kann die Gleichspannung Vdc auch mit einem Spannungspegel erzeugt werden, der über dem Effektivwert der Netzspannung liegt, z.B. über einen Aufwärtswandler der Eingangsstufe 120. 1A shows an operating circuit 100 which is a multi-channel LED bulb 200 provided. The operating circuit 100 has inputs 111 . 112 for receiving a mains voltage Vn. At the mains voltage Vn it is an AC voltage, eg with a typical RMS value of 230V or 120V. Furthermore, the supply circuit has 100 via an entrance level 120 , The input stage generates from the mains voltage Vn a DC voltage Vdc , The from the entrance level 120 generated DC voltage Vdc has a voltage level which is lower than the rms value of the mains voltage Vn is. For example, the DC voltage Vdc be generated with a voltage level of about 60V. This can be done in the entry level 120 a combination of a boost converter and a half-bridge converter. Alternatively, the DC voltage Vdc can also be generated with a voltage level which is above the RMS value of the mains voltage, eg via a step-up converter of the input stage 120 ,
Bei dem dargestellten Beispiel erzeugt die Eingangsstufe 120 weiterhin eine Hilfsspannung Va, bei welcher es sich im dargestellten Beispiel um eine Gleichspannung von 12V handelt, die zur Versorgung einer Steuerung 140 der Betriebsschaltung 100 genutzt wird. Es versteht sich hierbei jedoch, dass auch andere Spannungspegel der Hilfsspannung Va oder mehrere Hilfsspannungen mit unterschiedlichen Spannungspegeln genutzt werden könnten.In the illustrated example, the input stage generates 120 still an auxiliary voltage Va , which in the example shown is a DC voltage of 12V, which is used to supply a control 140 the operating circuit 100 is being used. However, it is understood that other voltage levels of the auxiliary voltage Va or multiple auxiliary voltages with different voltage levels could be used.
Die Betriebsschaltung 100 verfügt weiterhin über mehrere getaktete Wandler, im Weiteren werden hauptsächlich Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 erläutert, es können aber auch andere Wandlertypen wie Sperrwandler, usw. angewendet werden, welche aus der Gleichspannung Vdc jeweils ein entsprechendes Betriebssignal S1, S2, S3, S4 für das LED-Leuchtmittel 200 erzeugen. Insbesondere erzeugt der erste Abwärtswandler 151 ein erstes Betriebssignal S1, der zweite Abwärtswandler 152 ein zweites Betriebssignal S2, der dritte Abwärtswandler 153 ein drittes Betriebssignal S3 und der vierte Abwärtswandler 154 ein viertes Betriebssignal S4. Die verschiedenen Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 dienen somit der Bereitstellung mehrerer Ausgangskanäle der Betriebsschaltung 100.The operating circuit 100 furthermore has several clocked converters, further down are mainly down-converters 151 . 152 . 153 . 154 explained, but it can also be applied to other types of converters such as flyback converters, etc., which from the DC voltage Vdc in each case a corresponding operating signal S1 . S2 . S3 . S4 for the LED bulb 200 produce. In particular, the first buck converter generates 151 a first operating signal S1 , the second down-converter 152 a second operating signal S2 , the third down-converter 153 a third operating signal S3 and the fourth buck converter 154 a fourth operating signal S4 , The different down-converters 151 . 152 . 153 . 154 thus serve to provide multiple output channels of the operating circuit 100 ,
Bei dem LED-Leuchtmittel 200 wird eine erste LED-Anordnung 210 mit dem ersten Betriebssignal S1 versorgt, während eine zweite LED-Anordnung 220 mit dem zweiten Betriebssignal S2 versorgt wird, eine dritte LED-Anordnung 230 mit dem dritten Betriebssignal S3 versorgt wird und eine vierte LED-Anordnung 240 mit dem vierten Betriebssignal S4 versorgt wird. Die LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240 können voneinander abweichend aufgebaut sein und beispielsweise unterschiedliche Farbcharakteristiken aufweisen. So könnten beispielsweise die LED-Anordnungen 210 und 230 eine Kaltweiß-Farbcharakteristik aufweisen, während die LED-Anordnungen 220 und 240 eine Warmweiß-Farbcharakteristik aufweisen. Weiterhin können die LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240 jeweils aus unterschiedlichen Anzahlen von Leuchtdioden aufgebaut sein, welche z.B. in einem Strang in Serie geschaltet sein können. Es sind jedoch auch komplexere Schaltungsanordnungen mit einer oder mehreren Leuchtdioden möglich. In manchen Fällen kann eine LED-Anordnung 210, 220, 230, 240 auch auf lediglich einer einzigen Leuchtdiode basieren.In the LED bulb 200 becomes a first LED arrangement 210 with the first operating signal S1 supplied while a second LED arrangement 220 with the second operating signal S2 is supplied, a third LED arrangement 230 with the third operating signal S3 is supplied and a fourth LED arrangement 240 with the fourth operating signal S4 is supplied. The LED arrangements 210 . 220 . 230 . 240 may be different from each other and, for example, have different color characteristics. For example, the LED arrangements 210 and 230 have a cold white color characteristic while the LED arrays 220 and 240 have a warm white color characteristic. Furthermore, the LED arrangements 210 . 220 . 230 . 240 may each be constructed of different numbers of light-emitting diodes, which may be connected in series in a string, for example. However, more complex circuit arrangements with one or more LEDs are possible. In some cases, an LED arrangement 210 . 220 . 230 . 240 also based on only a single light emitting diode.
Entsprechend den möglichen unterschiedlichen Arten der verwendeten LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240, bestehen auch unterschiedliche Anforderungen bezüglich der verwendeten Betriebssignale S1, S2, S3, S4. So könnte beispielsweise für die LED-Anordnungen 210 und 220 ein Betrieb mit einem konstanten Strompegel vorgesehen sein, während für die LED-Anordnungen 230 und 240 ein Betrieb mit einem konstanten Spannungspegel vorgesehen ist. Um diese unterschiedlichen Anforderungen bezüglich der Betriebssignale S1, S2, S3, S4 zu unterstützen, sind die Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 konfigurierbar durch Auswahl entweder eines ersten Betriebsmodus oder eines zweiten Betriebsmodus. In dem ersten Betriebsmodus regelt der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 den Strompegel des von ihm erzeugten Betriebssignals S1, S2, S3, S4, z.B. auf einen Wert im Bereich von 1mA bis 20mA oder den Spannungspegel des von ihm erzeugten Betriebssignals S1, S2, S3, S4, z.B. auf einen Wert im Bereich von 10V bis 30V. Der erste Betriebsmodus wird daher nachfolgend auch als Konstantstrommodus oder Konstantspannungsmodus bezeichnet. In dem zweiten Betriebsmodus erfüllt einer oder alle der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 eine Notlichtfunktionalität. Die Notlichtfunktionalität kann eine Ladeschaltung für die Ladung einer Batterie 290 sein oder eine Anschlussmöglichkeit für eine Batterie 290 zur Versorgung der zugehörigen oder gesamten LED-Anordnung bei Ausfall der Netzversorgungsspannung darstellen.
Die Auswahl des Betriebsmodus kann über die Steuerung 140 individuell für den jeweiligen Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 erfolgen. Entsprechende Steuersignale sind in 1A durch gestrichelte Linien veranschaulicht. Die Konfiguration der Betriebsmodi der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 kann über der Steuerung 140 zugeführte Konfigurationseingaben erfolgen, welche in 1A durch ein Konfigurationssignal C1 veranschaulicht sind. Entsprechend dem oben genannten Beispiel bezüglich der Anforderungen der LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240 an ihr jeweiliges Betriebssignal S1, S2, S3, S4, könnte bei dem Anwendungsszenario von 1A für die Abwärtswandler 151 und 152 der erste Betriebsmodus gewählt werden, während für die Abwärtswandler 153 und 154 der zweite Betriebsmodus gewählt wird. Dabei könnte der Abwärtswandler 153 einen Anschluss der Batterie 290 ermöglichen und die LED-Anordnung des Abwärtswandlers 154 von dieser Batterie 290 versorgt werden wenn die Netzspannungsversorgung Vn ausfällt und eine für den Notlichtbetrieb erforderliche Farbcharakteristik aufweisen. Alternativ kann auch der Abwärtswandler 153 einen Anschluss der Batterie 290 ermöglichen und die LED-Anordnungen der Abwärtswandler 151, 152 und 153 von dieser Batterie 290 versorgt werden. Der zweite Betriebsmodus kann automatisch bei Ausfall der Netzversorgungsspannung Vn aktiviert werden. Welcher Abwärtswandler bei Ausfall der Netzversorgungsspannung Vn über die Batterie 290 versorgt wird, kann vorab über die Steuerung 140 festgelegt werden. Wenn die Netzversorgungsspannung Vn nicht ausgefallen ist, kann einer der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 im zweiten Betriebsmodus eine Ladeschaltung für die Ladung der Batterie 290 darstellen. Welcher Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 die Ladeschaltung darstellt, kann ebenfalls über die Steuerung 140 festgelegt werden.
Die Netzversorgungsspannung Vn kann an der Eingangsstufe 120 überwacht werden und bei einem zeitlich definierten Unterschreiten einer Schwelle kann die Steuerung 140 die Ladeschaltung deaktivieren und eine Versorgung einer oder allen LED-Anordnungen durch die Batterie 290 gewährleisten. Alternativ kann einer der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 die Spannung Vdc überwachen, um den Ausfall der Netzversorgungsspannung Vn zu ermitteln, beispielsweise über einen nicht dargestellten Spannungsteiler am Eingang des Abwärtswandlers.According to the possible different types of LED assemblies used 210 . 220 . 230 . 240 , There are also different requirements with respect to the operating signals used S1 . S2 . S3 . S4 , So could for example for the LED arrangements 210 and 220 an operation may be provided with a constant current level while for the LED arrays 230 and 240 an operation with a constant voltage level is provided. To these different requirements with respect to the operating signals S1 . S2 . S3 . S4 to support are the down-converters 151 . 152 . 153 . 154 configurable by selecting either a first mode of operation or a second mode of operation. In the first mode of operation, the buck converter controls 151 . 152 . 153 . 154 the current level of the operating signal generated by it S1 . S2 . S3 . S4 , eg to a value in the range of 1 mA to 20 mA or the voltage level of the operating signal generated by it S1 . S2 . S3 . S4 , eg to a value in the range of 10V to 30V. The first operating mode is therefore also referred to below as constant current mode or constant voltage mode. In the second mode of operation, one or all of the downconverters will perform 151 . 152 . 153 . 154 an emergency light functionality. The emergency light functionality may be a charging circuit for charging a battery 290 or a connection option for a battery 290 to supply the associated or entire LED array in case of failure of the mains supply voltage.
The selection of the operating mode can be made via the controller 140 individually for the respective buck converter 151 . 152 . 153 . 154 respectively. Corresponding control signals are in 1A illustrated by dashed lines. The configuration of the operating modes of the buck converters 151 . 152 . 153 . 154 can be over the control 140 supplied configuration inputs, which in 1A by a configuration signal C1 are illustrated. According to the above example regarding the requirements of the LED arrangements 210 . 220 . 230 . 240 to their respective operating signal S1 . S2 . S3 . S4 . could in the application scenario of 1A for the down-converters 151 and 152 the first operating mode can be selected while for the down converter 153 and 154 the second operating mode is selected. This could be the buck converter 153 a connection of the battery 290 enable and the down-converter LED array 154 from this battery 290 be supplied if the mains voltage supply Vn fails and have a required for emergency lighting color characteristics. Alternatively, the buck converter can also be used 153 a connection of the battery 290 enable and the buck converter LED assemblies 151 . 152 and 153 from this battery 290 be supplied. The second operating mode can be automatic in case of mains supply voltage failure Vn to be activated. Which buck converter in case of failure of the power supply voltage Vn across the battery 290 can be supplied in advance via the controller 140 be determined. If the mains supply voltage Vn has not failed, one of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 in the second mode of operation, a charging circuit for charging the battery 290 represent. Which down converter 151 . 152 . 153 . 154 the charging circuit is also possible via the controller 140 be determined.
The mains supply voltage Vn can at the entrance level 120 be monitored and at a time below a threshold, the controller 140 Disable the charging circuit and a supply of one or all LED assemblies by the battery 290 guarantee. Alternatively, one of the down-converters 151 . 152 . 153 . 154 monitor the voltage Vdc to detect the failure of the mains supply voltage Vn determine, for example via a voltage divider, not shown, at the input of the buck converter.
Weiterhin unterstützt die Betriebsschaltung 100 eine individuelle Dimmfunktion für jedes der Betriebssignale S1, S2, S3, S4. Mittels der Dimmfunktionen kann der Beitrag der einzelnen LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240 zu dem von dem LED-Leuchtmittel 200 erzeugten Licht eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine Farbcharakteristik des erzeugten Lichts zwischen den Farbcharakteristiken der verschiedenen LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240 variiert werden, z.B. zwischen Kaltweiß und Warmweiß. Diese Einstellung kann über der Steuerung 140 zugeführte Steuereingaben erfolgen, welche in 1A durch ein Steuersignal C2 veranschaulicht sind.It also supports the operating circuit 100 an individual dimming function for each of the operating signals S1 . S2 . S3 . S4 , By means of the dimming functions, the contribution of the individual LED arrangements 210 . 220 . 230 . 240 to that of the LED bulb 200 generated light can be adjusted. In this way, a color characteristic of the generated light between the color characteristics of the various LED arrangements 210 . 220 . 230 . 240 can be varied, eg between cold white and warm white. This setting can be over the controller 140 supplied control inputs, which in 1A by a control signal C2 are illustrated.
1 B veranschaulicht die Anschlussmöglichkeit einer Batterie 290. 1 B illustrates the possibility of connecting a battery 290 ,
Auch bei dem Anwendungsszenario von 1B können die LED-Anordnungen 260, 270, 280 jeweils aus unterschiedlichen Anzahlen von Leuchtdioden aufgebaut sein, welche z.B. in einem Strang in Serie geschaltet sein können oder auch in komplexeren Schaltungsanordnungen verschaltet sein können. In manchen Fällen kann eine LED-Anordnung 260, 270, 280 auch auf lediglich einer einzigen Leuchtdiode basieren. Bei dem in 1B dargestellten Anwendungsszenario kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die LED-Anordnungen 260, 270, 280 mit einem konstanten Strompegel oder Spannungspegel betrieben werden. Dementsprechend könnte bei dem Anwendungsszenario von 1B für die Abwärtswandler 151, 152 und 153 der erste Betriebsmodus gewählt werden, während für den Abwärtswandler 154 der zweite Betriebsmodus gewählt wird und eine Ladeschaltung für die Batterie 290 darstellt und bei Ausfall der Netzversorgungsspannung Vn eine Anschlussmöglichkeit der Batterie 290 darstellt und eine oder alle LED-Anordnungen 260, 270, 280 mit Strom versorgt. Das bedeutet, dass bei Ausfall der Netzversorgungsspannung Vn der Abwärtswandler 154 keine Ladeschaltung mehr darstellt und überbrückt wird, um eine oder alle LED-Anordnungen 260, 270, 280 mit Strom zu versorgen. Die LED-Anordnungen können dann eine Farbcharakteristik aufweisen die für den Notlichtbetrieb notwendig ist. Diese Farbcharakteristik kann eine andere Charakteristik aufweisen als die Farbcharakteristik im ersten Betriebsmodus. Insbesondere kann die Lichtstärke geringer sein, um die Batterie 290 zu schonen.Also in the application scenario of 1B can the LED arrangements 260 . 270 . 280 can be constructed in each case from different numbers of light-emitting diodes, which can be connected in series in a string, for example, or can also be connected in more complex circuit arrangements. In some cases, an LED arrangement 260 . 270 . 280 also based on only a single light emitting diode. At the in 1B illustrated application scenario can be provided, for example, that the LED assemblies 260 . 270 . 280 be operated at a constant current level or voltage level. Accordingly, in the application scenario of 1B for the down-converters 151 . 152 and 153 the first operating mode can be selected while for the down converter 154 the second operating mode is selected and a charging circuit for the battery 290 represents and in case of failure of the power supply voltage Vn connectivity of the battery 290 represents and one or all LED arrangements 260 . 270 . 280 powered. This means that if the mains supply voltage fails Vn the down converter 154 no charging circuit is more and bridged to one or all LED arrangements 260 . 270 . 280 to supply electricity. The LED arrays can then have a color characteristic which is necessary for emergency lighting operation. This color characteristic may have a different characteristic than the color characteristic in the first operating mode. In particular, the light intensity may be lower to the battery 290 to protect.
Bei dem Anwendungsszenario von 1B kann über die individuelle Dimmfunktion für die Betriebssignale S1, S2, S3 der Beitrag der einzelnen LED-Anordnungen 260, 270, 280 zu dem von dem LED-Leuchtmittel 250 erzeugten Licht eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine Farbcharakteristik des erzeugten Lichts im RGB-Farbraum variiert werden.In the application scenario of 1B can via the individual dimming function for the operating signals S1 . S2 . S3 the contribution of each LED arrangement 260 . 270 . 280 to that of the LED bulb 250 generated light can be adjusted. In this way, a color characteristic of the generated light in the RGB color space can be varied.
Es versteht sich, dass über die in 1A und 1B dargestellten Anwendungsszenarien hinaus vielfältige weitere Anwendungsszenarien möglich sind. So könnte beispielsweise bei Modifikationen des Anwendungsszenarios von 1A für alle LED-Anordnungen 210, 220, 230, 240 ein Betrieb mit konstantem Strompegel oder aber ein Betrieb mit konstantem Spannungspegel vorgesehen sein. Weiterhin könnte bei einer Modifikation des Anwendungsszenarios von 1B anstelle der Batterie 290 ein Lüfter oder ein Elektromotor zur Bewegung des Leuchtmittels oder eines Teils des Leuchtmittels vorgesehen sein, beispielsweise zur Erzeugung von Beleuchtungseffekten. Bei einer weiteren Modifikation des Anwendungsszenarios von 1B könnte für wenigstens eine der LED-Anordnungen 260, 270, 280 auf ein Betrieb mit konstantem Spannungspegel vorgesehen sein.It is understood that about the in 1A and 1B presented application scenarios beyond a variety of other application scenarios are possible. For example, modifications to the application scenario of 1A for all LED arrangements 210 . 220 . 230 . 240 a constant current level operation or a constant voltage level operation. Furthermore, in a modification of the application scenario of 1B instead of the battery 290 a fan or an electric motor for moving the illuminant or a part of the luminous means may be provided, for example for generating lighting effects. In another modification of the application scenario of 1B could for at least one of the LED arrangements 260 . 270 . 280 be provided for a constant voltage level operation.
2A zeigt eine beispielhafte Implementierung eines der Abwärtswandler 151 der Betriebsschaltung 100. Auch wenn 2A sich auf den Abwärtswandler 151 bezieht, versteht es sich, dass die Abwärtswandler 152, 153, 154 auf dieselbe Weise implementiert sein können. Bei der in 2A gezeigten Implementierung basiert der Abwärtswandler 151 auf einem synchronen Buck-Konverter. In 2A dargestellte Komponenten des synchronen Buck-Konverters umfassen einen ersten Schalter s1, einen zweiten Schalter s2, eine Spule L1, und einen Kondensator C1. Weiterhin kann der Buck-Konverter ausgangsseitig Spulen L2a und L2b aufweisen, welche gemeinsam mit dem Kondensator C1 eine Filterung des erzeugten Betriebssignals bewerkstelligen. Die Schalter s1, s2 können beispielsweise durch MOS-Transistoren implementiert sein. 2A shows an exemplary implementation of one of the downconverters 151 the operating circuit 100 , Even if 2A on the down converter 151 It is understood that the down-converters 152 . 153 . 154 can be implemented in the same way. At the in 2A The implementation shown is based on the buck converter 151 on a synchronous buck converter. In 2A Components of the synchronous buck converter shown comprise a first switch s1 , a second switch s2 , a coil L1 , and a capacitor C1 , Furthermore, the buck converter output coils L2a and L2b which, together with the capacitor C1 accomplish a filtering of the generated operating signal. The switches s1 . s2 may be implemented by MOS transistors, for example.
Die Spule L1 und der Kondensator C1 bilden einen Energiespeicher, welcher durch Öffnen und Schließen der Schalter s1, s2 geladen wird, so dass am Ausgang des synchronen Buck-Konverters das gewünschte Betriebssignal bereitgestellt wird. Die Steuerung der Schalter s1 und s2 erfolgt über eine Wandlersteuerung 155, z.B. in Form eines Mikrocontrollers. Eine von dem Buck-Konverter erzeugte Spannung U bzw. ein von dem Buck-Konverter erzeugter Strom I wird über die Ausgänge 161, 162 der zu versorgenden elektrischen Last, in diesem Fall die LED-Anordnung 210, zugeführt.The sink L1 and the capacitor C1 form an energy storage, which by opening and closing the switch s1 . s2 is loaded so that the desired operating signal is provided at the output of the synchronous buck converter. The control of the switches s1 and s2 via a converter control 155 , eg in the form of a microcontroller. A voltage generated by the Buck converter U or a current generated by the Buck converter I will be over the outputs 161 . 162 the electrical load to be supplied, in this case the LED arrangement 210 , fed.
In dem ersten Betriebsmodus regelt der Buck-Konverter den erzeugten Strom I oder Spannung U.
Der Strom I wird über einen Shunt-Widerstand R1 gemessen. Eine an dem Shunt-Widerstand R1 abgegriffene Messspannung VI , welche den gemessenen Wert des Stromes I repräsentiert, ist der Wandlersteuerung 155 zugeführt und dient als Eingangsgröße zur Regelung des Stromes I auf einen Sollwert. Hierbei wird abhängig von der Abweichung des Stromes I von dem Sollwert die Zeitdauer und/oder Frequenz des Öffnens und Schließens der Schalter s1 und s2 gesteuert.
Die Spannung U wird über einen durch Widerstände R2 und R3 gebildeten Spannungsteiler gemessen. Eine an dem Spannungsteiler abgegriffene Messspannung Vs, welche den gemessenen Wert der Spannung U repräsentiert, ist der Wandlersteuerung 155 zugeführt und dient als Eingangsgröße zur Regelung der Spannung auf einen Sollwert. Hierbei wird abhängig von der Abweichung der Spannung U von dem Sollwert die Zeitdauer und/oder Frequenz des Öffnens und Schließens der Schalter s1 und s2 gesteuert.In the first mode of operation, the buck converter controls the generated current I or tension U.
The current I gets over a shunt resistor R1 measured. One at the shunt resistor R1 tapped measuring voltage V I indicating the measured value of the current I is the converter control 155 supplied and serves as an input to control the flow I to a setpoint. This depends on the deviation of the current I from the setpoint the time duration and / or frequency of opening and closing the switch s1 and s2 controlled.
The voltage U gets over one through resistors R2 and R3 measured voltage divider measured. A tapped at the voltage divider measurement voltage Vs, which is the measured value of the voltage U is the converter control 155 supplied and serves as an input to regulate the voltage to a setpoint. This depends on the deviation of the voltage U from the setpoint the time duration and / or frequency of opening and closing the switch s1 and s2 controlled.
Die Art der Steuerung der Schalter s1, s2 kann in beiden Betriebsmodi auf verschiedene Weise erfolgen. So kann der Buck-Konverter beispielsweise in einem mit CCM („Continuous Conduction Mode“) bezeichneten Modus betrieben werden, in welchem der über die Schalter s1, s2 gesteuerte Buck-Strom Ib zwischen zwei positiven Werten wechselt. Weiterhin kann der Buck-Konverter in einem mit DCM („Discontinuous Conduction Mode“) bezeichneten Modus betrieben werden, in welchem der über die Schalter s1, s2 gesteuerte Buck-Strom Ib zwischen Null und einem positiven Wert wechselt und für eine gewisse Totzeit auf Null gehalten wird. Weiterhin kann der Buck-Konverter in einem mit BCM („Boundary Conduction Mode“) bezeichneten Modus betrieben werden, in welchem der über die Schalter s1, s2 gesteuerte Buck-Strom Ib ohne eine solche Totzeit zwischen Null und einem positiven Wert wechselt.The type of control of the switches s1 . s2 can be done in different ways in both operating modes. For example, the Buck converter can be operated in a mode designated CCM ("Continuous Conduction Mode"), in which the one via the switches s1 . s2 controlled buck current ib between two positive values. Furthermore, the buck converter can be operated in a mode designated DCM ("Discontinuous Conduction Mode"), in which the one via the switches s1 . s2 controlled buck current ib between zero and a positive value and kept for a certain dead time to zero. Furthermore, the buck converter can be operated in a mode designated BCM (Boundary Conduction Mode), in which the switch via the s1 . s2 controlled buck current ib without such a dead time changes between zero and a positive value.
2B zeigt eine weitere beispielhafte Implementierung eines der Abwärtswandler 151 der Betriebsschaltung 100. Auch wenn 2B sich wiederum auf den Abwärtswandler 151 bezieht, versteht es sich, dass die Abwärtswandler 152, 153, 154 auf dieselbe Weise implementiert sein können. Bei der in 2B gezeigten Implementierung basiert der Abwärtswandler 151 auf einem einfachen Buck-Konverter. In 2B dargestellte Komponenten des einfachen Buck-Konverters umfassen einen Schalter s1, eine Spule L1, eine Diode D1 und einen Kondensator C1. Weiterhin kann der bei dem Beispiel von 2B Buck-Konverter ausgangsseitig Spulen L2a und L2b aufweisen, welche gemeinsam mit dem Kondensator C1 eine Filterung des erzeugten Betriebssignals bewerkstelligen. Der Schalter s1 kann beispielsweise durch einen MOS-Transistor implementiert sein. Auch bei dem Beispiel von 2B bilden die Spule L1 und der Kondensator C1 einen Energiespeicher. Dieser wird durch Schließen des Schalters s1 geladen und im geöffneten Zustand des Schalters s1 entladen, wobei im geöffneten Zustand des Schalters s1 der Strom I durch die Last über die Diode D1 weiter fließt. Die Steuerung des Schalters s1 erfolgt über eine Wandlersteuerung 155', z.B. in Form eines Mikrocontrollers. Eine von dem Buck-Konverter erzeugte Spannung U bzw. ein von dem Buck-Konverter erzeugter Strom I wird über die Ausgänge 161, 162 der zu versorgenden elektrischen Last, in diesem Fall die LED-Anordnung 210, zugeführt. Der wesentliche Unterschied zu dem in 2A dargestellten synchronen Buck-Konverter besteht darin, dass bei dem einfachen Buck-Konverter von 2B die Diode D1 vorgesehen ist, welche im geschlossenen Zustand des Schalters s1 gewährleistet, dass der durch die Spule L1 und den Kondensator C1 gebildete Energiespeicher geladen wird, und kein Strom in Richtung Masse abfließt. 2 B FIG. 12 shows another example implementation of one of the downconverters. FIG 151 the operating circuit 100 , Even if 2 B turn on the down converter 151 It is understood that the down-converters 152 . 153 . 154 can be implemented in the same way. At the in 2 B The implementation shown is based on the buck converter 151 on a simple buck converter. In 2 B illustrated components of the simple buck converter include a switch s1 , a coil L1 , a diode D1 and a capacitor C1 , Furthermore, in the example of 2 B Buck converter output side coils L2a and L2b which, together with the capacitor C1 accomplish a filtering of the generated operating signal. The desk s1 may be implemented by a MOS transistor, for example. Also in the example of 2 B form the coil L1 and the capacitor C1 an energy store. This is done by closing the switch s1 loaded and in the open state of the switch s1 discharged, with the switch in the open state s1 The current I through the load across the diode D1 continues to flow. The control of the switch s1 via a converter control 155 ' , eg in the form of a microcontroller. A voltage generated by the Buck converter U or a current generated by the Buck converter I will be over the outputs 161 . 162 the electrical load to be supplied, in this case the LED arrangement 210 , fed. The main difference to that in 2A shown synchronous buck converter is that in the simple buck converter of 2 B the diode D1 is provided, which in the closed state of the switch s1 Ensures that through the coil L1 and the capacitor C1 formed energy storage is charged, and no current flows towards mass.
Auch bei dem Beispiel von 2B regelt der Buck-Konverter in dem ersten Betriebsmodus den erzeugten Strom I oder die Spannung U.
Zur Regelung des Stroms I wird dieser I über einen Shunt-Widerstand R1 gemessen. Eine an dem Shunt-Widerstand R1 abgegriffene Messspannung VI , welche den gemessenen Wert des Stromes I repräsentiert, ist der Wandlersteuerung 155' zugeführt und dient als Eingangsgröße zur Regelung des Stromes I auf einen Sollwert. Hierbei wird abhängig von der Abweichung des Stromes I von dem Sollwert die Zeitdauer und/oder Frequenz des Öffnens und Schließens des Schalters s1 gesteuert. Zur Regelung der Spannung U wird diese über einen durch Widerstände R2 und R3 gebildeten Spannungsteiler gemessen. Eine an dem Spannungsteiler abgegriffene Messspannung Vs, welche den gemessenen Wert der Spannung U repräsentiert, ist der Wandlersteuerung 155' zugeführt und dient als Eingangsgröße zur Regelung der Spannung auf einen Sollwert. Hierbei wird abhängig von der Abweichung der Spannung U von dem Sollwert die Zeitdauer und/oder Frequenz des Öffnens und Schließens des Schalter s1 gesteuert.Also in the example of 2 B In the first operating mode, the buck converter regulates the generated current I or the tension U ,
For controlling the current I will this I over a shunt resistor R1 measured. One at the shunt resistor R1 tapped measuring voltage V I indicating the measured value of the current I is the converter control 155 ' fed and serves as input for controlling the current I to a setpoint. This depends on the deviation of the current I from the setpoint the duration and / or frequency of opening and closing the switch s1 controlled. For controlling the voltage U this is about a through resistors R2 and R3 measured voltage divider measured. A measured voltage tapped at the voltage divider vs indicating the measured value of the voltage U is the converter control 155 ' supplied and serves as an input to regulate the voltage to a setpoint. This depends on the deviation of the voltage U from the setpoint, the time duration and / or frequency of opening and closing the switch s1 controlled.
Auch der einfache Buck-Konverter von 2B kann in einem CCM-Modus, einem DCM-Modus, oder einem BCM-Modus betrieben werden. In dem DCM-Modus wechselt der über den Schalter s1 gesteuerte Buck-Strom Ib zwischen zwei positiven Werten. In dem DCM-Modus wechselt der über den Schalter s1 gesteuerte Buck-Strom Ib zwischen Null und einem positiven Wert und wird für eine gewisse Totzeit auf Null gehalten. In dem BCM-Modus wechselt der über den Schalter s1 gesteuerte Buck-Strom Ib ohne eine solche Totzeit zwischen Null und einem positiven Wert.Also the simple buck converter of 2 B can be operated in a CCM mode, a DCM mode, or a BCM mode. In the DCM mode, it changes over the switch s1 controlled buck current ib between two positive values. In the DCM mode, it changes over the switch s1 controlled buck current Ib between zero and a positive value and is kept at zero for a certain dead time. In BCM mode, it changes over the switch s1 controlled buck current Ib without such a dead time between zero and a positive value.
Wie dargestellt, kann auch bei dem Beispiel von 2B ein zweiter Schalter s2 vorgesehen sein. Dieser wird jedoch nicht zur Steuerung des Buck-Stroms Ib genutzt, sondern kann bei der Steuerung eines Einschalt- und/ oder Abschaltvorgangs des Buck-Konverters genutzt werden. Insbesondere kann beim Einschalten des Buck-Konverters der Schalter s2 vorübergehend geschlossen werden, so dass ein Kondensator C2 über eine Diode D2 durch eine Versorgungsspannung Vdd der Wandlersteuerung 155' geladen wird, z.B. auf 12V, z.B. um eine Gate-Treiberschaltung für den Schalter s1 zu starten. Weiterhin kann der Schalter s2 genutzt werden, um beim Ausschalten des Buck-Konverters den Kondensator C1 zu entladen.As shown, can also in the example of 2 B a second switch s2 be provided. However, this is not used to control the buck current ib but can be used in the control of a switch-on and / or switch-off of the buck converter. In particular, when switching on the Buck converter, the switch s2 be temporarily closed, leaving a capacitor C2 over a diode D2 by a supply voltage Vdd of the converter control 155 ' is charged, for example to 12V, for example, a gate driver circuit for the switch s1 to start. Furthermore, the switch s2 be used to turn off the buck converter the capacitor C1 to unload.
Zur Implementierung der Dimmfunktion kann in dem ersten Betriebsmodus, in welchem der Strompegel des Betriebssignals geregelt wird, eine Anpassung des Sollwertes für die Regelung des Strompegels vorgenommen werden.In order to implement the dimming function, in the first operating mode, in which the current level of the operating signal is regulated, an adaptation of the setpoint value for the regulation of the current level can be carried out.
Bei der Regelung des Spannungspegels kann die Dimmfunktion über eine Pulsweitenmodulation des erzeugten Betriebssignals implementiert werden. Hierbei kann die Pulsweitenmodulation auf Basis einer Frequenz erfolgen, welche niedriger gewählt ist als eine Schaltfrequenz des Abwärtswandlers 151, 152, 153, 154, d.h. eine Frequenz, mit welcher der Schalter s1 bzw. die Schalter s1, s2 des Buck-Konverters geöffnet und geschlossen werden. Die Frequenz der Pulsweitenmodulation liegt hierbei vorzugsweise um einen Faktor von etwa 5-10 oder mehr unter der Schaltfrequenz des Abwärtswandlers 151, 152, 153, 154. somit kann die Pulsweitenmodulation bei Schaltfrequenzen des Abwärtswandlers im Bereich von 100 kHz und mehr mit ausreichend hoher Frequenz erfolgen, so dass eine Wahrnehmbarkeit durch das menschliche Auge vermieden wird.In the regulation of the voltage level, the dimming function can be implemented via a pulse width modulation of the generated operating signal. Here, the pulse width modulation may be based on a frequency which is lower than a switching frequency of the buck converter 151 . 152 . 153 . 154 ie a frequency at which the switch s1 or the switches s1 . s2 of the buck converter can be opened and closed. The frequency of the pulse width modulation is in this case preferably by a factor of about 5-10 or more below the switching frequency of the buck converter 151 . 152 . 153 . 154 , thus pulse width modulation at switching frequencies of the buck converter can be in the range of 100 kHz and more at a sufficiently high frequency so as to avoid perceptibility by the human eye.
Es sei ein Betrieb des Buck-Konverters im BCM-Modus angenommen. Der Betrieb des Buck-Konverters kann in Niederfrequenz-Perioden TNF unterteilt werden, welche die Frequenz der Pulsweitenmodulation bestimmen. Jede Niederfrequenz-Periode TNF ist wiederum in eine An-Zeit tON und eine Aus-Zeit tOFF unterteilt. Während der An-Zeit tON arbeitet der Buck-Konverter auf die oben beschriebene Weise und regelt den Spannungspegel U des Betriebssignals durch Steuerung der Schalter s1, s2 auf den vorgegebenen Sollwert. Die für die Regelung des Spannungspegels U erforderliche Erfassung der Messspannung Vs kann hierbei derart gesteuert werden, dass sie ausschließlich während der An-Zeit tON erfolgt. Während der Aus-Zeit tOFF wird der Buck-Konverter deaktiviert. Hierzu können beispielsweise die Schalter s1, s2 des Buck-Konverters von 2A bzw. 2B im geöffneten Zustand gehalten werden.Let us assume an operation of the buck converter in BCM mode. The operation of the buck converter can be in low frequency periods T NF are divided, which determine the frequency of the pulse width modulation. Every low frequency period T NF is again in a on-time t ON and an off-time t OFF divided. During the on-time t ON The buck converter operates in the manner described above and regulates the voltage level U the operating signal by controlling the switch s1 . s2 to the specified setpoint. The for the regulation of the voltage level U required detection of the measuring voltage vs This can be controlled in such a way that it only during the on-time t ON he follows. During the off-time t OFF the buck converter is deactivated. For this example, the switches s1 . s2 the buck converter of 2A or. 2 B be kept in the open state.
Abhängig von einer Zeitkonstante des durch den Kondensator C1 und optional die Spulen L2a und/oder L2b ausgangsseitigen Filters des Buck-Konverters, kann ein Abklingen des Spannungspegels U des Betriebssignals jedoch relativ langsam erfolgen. Um eine effektivere Pulsweitenmodulation zu ermöglichen, kann das Abklingen des Spannungspegels U des Betriebssignals beschleunigt werden, indem während der Auszeit Aus-Zeit tOFF der Schalter s2 geschlossen wird, so dass der Kondensator C1 gegen Masse entladen werden kann. Weiterhin kann auch das ausgangsseitige Filter des Buck-Konverters auf solche Weise dimensioniert werden, dass es eine hinreichend kurze Zeitkonstante aufweist, die vorzugsweise um einen Faktor von wenigstens zehn kürzer ist als die Niederfrequenz-Periode TNF der Pulsweitenmodulation.Depending on a time constant of the capacitor through the C1 and optionally the coils L2a and or L2b output filter of the buck converter, can be a decay of the voltage level U however, the operating signal is relatively slow. To allow for more effective pulse width modulation, the decay of the voltage level can U of the operating signal can be accelerated by the switch during the off time off time t OFF s2 is closed, so that the capacitor C1 can be discharged to ground. Furthermore, the output-side filter of the buck converter can also be dimensioned in such a way that it has a sufficiently short time constant, which is preferably shorter by a factor of at least ten than the low-frequency period T NF the pulse width modulation.
Es versteht sich, das auch andere getaktete Wandlertypen wie Sperrwandler, Boost-PFC usw. angewendet werden können.It is understood that other clocked converter types such as flyback converters, boost PFC, etc. can be used.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren, gemäß welchem ein LED-Leuchtmittel unter Verwendung der oben beschriebenen Betriebsschaltung 100 betrieben werden kann. Das LED-Leuchtmittel kann beispielsweise wie die oben beschriebenen LED-Leuchtmittel 200, 250 ausgestaltet sein. 3 FIG. 12 illustrates an example method according to which an LED lighting device using the operating circuit described above 100 can be operated. The LED illuminant may, for example, like the LED bulbs described above 200 . 250 be designed.
Bei Schritt S10 werden die Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 der Betriebsschaltung 100 konfiguriert. Insbesondere kann für jeden der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 individuell konfiguriert werden, ob der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 in dem ersten Betriebsmodus arbeitet, in welchem der Strompegel oder der Spannungspegel des von ihm erzeugten Betriebssignals S1, S2, S3, S4 geregelt wird, oder ob der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 eine Notlichtfunktionalität erfüllt. Diese Konfiguration kann auch die Vorgabe eines Sollwerts für die Regelung des Strompegels bzw. eine Vorgabe eines Sollwerts für die Regelung des Spannungspegels beinhalten. Die Konfiguration kann über eine entsprechende Konfigurationsschnittstelle der Betriebsschaltung 100 erfolgen, z.B. wie in 1A und 1B durch das Konfigurationssignal C1 veranschaulicht.At step S10 become the down-converters 151 . 152 . 153 . 154 the operating circuit 100 configured. In particular, for each of the down-converters 151 . 152 . 153 . 154 individually configured, whether the down-converter 151 . 152 . 153 . 154 operates in the first operating mode, in which the current level or the voltage level of the operating signal generated by it S1 . S2 . S3 . S4 is regulated, or whether the down-converter 151 . 152 . 153 . 154 an emergency light functionality fulfilled. This configuration may also include the specification of a set value for the regulation of the current level or a specification of a setpoint for the regulation of the voltage level. The configuration can be made via a corresponding configuration interface of the operating circuit 100 take place, eg as in 1A and 1B through the configuration signal C1 illustrated.
Bei Schritt S20 wird wenigstens einer der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 in dem ersten Betriebsmodus betrieben, d.h. im Konstantstrommodus oder Konstantspannungsmodus. Das von diesem wenigstens einen Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 erzeugte Betriebssignal kann beispielsweise zur Versorgung einer LED-Anordnung des LED-Leuchtmittels verwendet werden.At step S20 becomes at least one of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 operated in the first operating mode, ie in the constant current mode or constant voltage mode. That of this at least one buck converter 151 . 152 . 153 . 154 generated operating signal can be used for example to supply an LED arrangement of the LED light source.
Bei Schritt S30 wird wenigstens einer der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben. Das von diesem wenigstens einen Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 erzeugte Betriebssignal kann beispielsweise zur Ladung einer Batterie 290 verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Anschlussmöglichkeit für eine Batterie 290 bereitzustellen, um bei Ausfall der Netzversorgungsspannung eine Versorgung einer oder alle LED-Anordnungen mittels der Batterie 290 zu ermöglichen.At step S30 becomes at least one of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 operated in the second operating mode. That of this at least one buck converter 151 . 152 . 153 . 154 generated operating signal, for example, to charge a battery 290 be used. However, it is also possible to connect a battery 290 to provide a supply of one or all LED arrays by means of the battery in the event of failure of the mains supply voltage 290 to enable.
Die Schritte S20 und S30 können zeitgleich ausgeführt werden. Somit kann während wenigstens einer der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 in dem ersten Betriebsmodus arbeitet, wenigstens ein anderer der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154 in dem zweiten Betriebsmodus arbeiten. Auf diese Weise werden flexibel definierbare Mischkonfigurationen der Betriebsschaltung 100 ermöglicht. Es ist jedoch auch möglich, die Schritte S20, S30 nacheinander auszuführen. Insbesondere können in diesem Fall einer oder mehrere der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154, welche im Schritt S20 in dem ersten Betriebsmodus betrieben wurden, nach einer entsprechenden Umkonfiguration gemäß dem Schritt S10, anschließend gemäß dem Schritt S30 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Ebenso können einer oder mehrere der Abwärtswandler 151, 152, 153, 154, welche im Schritt S30 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wurden, nach einer entsprechenden Umkonfiguration gemäß dem Schritt S10, anschließend gemäß dem Schritt S20 in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden.The steps S20 and S30 can be executed at the same time. Thus, during at least one of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 in the first mode of operation, at least one other of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 working in the second mode of operation. In this way, flexibly definable mixing configurations of the operating circuit 100 allows. However, it is also possible to follow the steps S20 . S30 run one after the other. In particular, in this case, one or more of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 which in the step S20 were operated in the first operating mode, after a corresponding reconfiguration according to the step S10 , then according to the step S30 be operated in the second operating mode. Similarly, one or more of the downconverters 151 . 152 . 153 . 154 which in the step S30 were operated in the second operating mode, after a corresponding reconfiguration according to the step S10 , then according to the step S20 be operated in the first operating mode.
Bei Schritt S40 wird wenigstens ein Ausgangskanal der Betriebsschaltung 100 gedimmt. Durch das Dimmen kann eine Farbcharakteristik des von dem LED-Leuchtmittel erzeugten Lichtes variiert werden. So können beispielsweise über die den verschiedenen Ausgangskanälen der Betriebsschaltung 100 entsprechenden Betriebssignale LED-Anordnungen mit unterschiedlichen Farbcharakteristiken versorgt werden, deren Beitrag im erzeugten Licht durch das individuelle Dimmen eines oder mehrerer Ausgangskanäle eingestellt werden kann. So kann bei manchen Anwendungsszenarien eine Variation zwischen einer Kaltweiß-Farbcharakteristik und einer Warmweiß-Farbcharakteristik erzielt werden. Bei anderen Anwendungsszenarien kann eine Einstellung der Farbe des erzeugten Lichtes im RGB-Farbraum erzielt werden. Falls über den Ausgangskanal der Betriebsschaltung 100 eine andere elektrische Last als eine LED-Anordnung versorgt wird, kann das Dimmen des Ausgangskanals auch auf andere Weise genutzt werden. Wenn die andere elektrische Last beispielsweise eine Batterie oder einen Lüfter oder einen Elektromotor umfasst, kann durch das Dimmen eine Drehzahl des Elektromotors variiert werden. Wenn der Elektromotor Teil eines Lüfters ist, wie im Zusammenhang mit 1B erläutert, kann durch das Dimmen die Lüfterdrehzahl reguliert werden.At step S40 becomes at least one output channel of the operating circuit 100 dimmed. By dimming, a color characteristic of the light generated by the LED bulb can be varied. For example, via the various output channels of the operating circuit 100 corresponding operating signals LED arrangements are supplied with different color characteristics, the contribution can be adjusted in the generated light by the individual dimming of one or more output channels. Thus, in some application scenarios, a variation between a cold white color characteristic and a warm white color characteristic can be achieved. In other application scenarios, an adjustment of the color of the generated light in the RGB color space can be achieved. If via the output channel of the operating circuit 100 a different electrical load than an LED array is supplied, the dimming of the output channel can also be used in other ways. If the other electrical load comprises, for example, a battery or a fan or an electric motor, a speed of the electric motor can be varied by dimming. If the electric motor is part of a fan, as related to 1B is explained by dimming the fan speed can be regulated.
Es versteht sich, dass bei den im vorangegangenen dargestellten Beispielen vielfältige Modifikationen möglich sind. So könnte eine auf den im vorangegangenen beschriebenen Konzepten basierende Betriebsschaltung auch lediglich zwei oder drei Ausgangskanäle oder mehr als vier Ausgangskanäle aufweisen. Weiterhin könnte den im vorangegangenen beschriebenen Konzepten basierende Betriebsschaltung auch zur Versorgung wenigstens einer LED-Anordnung in Kombination mit mehreren verschiedenen Arten anderer elektrischer Lasten genutzt werden, z.B. eine Batterie oder ein Lüfter und ein Elektromotor zur Bewegung des LED-Leuchtmittels oder von Teilen des LED-Leuchtmittels. Weiterhin könnte die Betriebsschaltung neben einem oder mehreren wie oben beschrieben konfigurierbaren Abwärtswandlern auch einen oder mehrere nicht konfigurierbare Abwärtswandler beinhalten. Darüber hinaus versteht es sich, dass die anhand von 2A und 2B erläuterte Implementierung eines Abwärtswandlers aus Gründen der Veranschaulichung vereinfachend dargestellt ist und in praktischen Implementierungen auf vielfältige Weise ergänzt oder modifiziert werden könnte. Weiterhin versteht es sich, dass die Betriebsschaltung zumindest teilweise in das zu versorgende LED-Leuchtmittel integriert sein kann.It is understood that in the examples presented above various modifications are possible. Thus, an operating circuit based on the concepts described above could also have only two or three output channels or more than four output channels. Furthermore, the operating circuit based on the concepts described above could also be used for supplying at least one LED arrangement in combination with several different types of other electrical loads, eg a battery or a fan and an electric motor for moving the LED illuminant or parts of the LED illuminator. illuminant. Further, in addition to one or more downconverters configured as described above, the operational circuitry could also include one or more non-configurable downconverters. In addition, it is understood that the basis of 2A and 2 B For simplicity's sake, the illustrative implementation of a buck converter is simplified and could be supplemented or modified in many ways in practical implementations. Furthermore, it is understood that the operating circuit can be at least partially integrated into the LED illuminant to be supplied.
