DE212014000115U1

DE212014000115U1 - Operating circuit for light-emitting diodes with filter element

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Publication number: DE212014000115U1
Application number: DE212014000115.3U
Authority: DE
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2024-05-01
Also published as: WO2014176616A1; AT14041U1

Abstract

Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird, und die mittels einer Spule (L1) und einem durch eine Steuereinheit (SR) getakteten ersten Schalter (S1) eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem ersten Schalter (S1) in der Spule (L1) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem ersten Schalter (S1) über wenigstens eine LED entlädt, und die Steuereinheit (SR) die Zeitdauer toff zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des ersten Schalters (S1) abhängig von der Erkennung des Erreichens der Entmagnetisierung der Spule (L1) bestimmt wobei ein Kondensator (C1) parallel zu der wenigstens eine LED angeordnet ist, und der Kondensator (C1) während der Phase der Entmagnetisierung der Spule (L1) den Strom durch die LED aufrecht erhält, so dass der Strom durch die LEDs geglättet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filterspule (L3) zwischen die LED und den Kondensator (C1) geschaltet ist und die Filterspule (L3) mit dem Kondensator (C1) ein Filterglied bildet.Operating circuit for at least one LED, which is supplied with a DC voltage or rectified AC voltage, and by means of a coil (L1) and a clocked by a control unit (SR) first switch (S1) provides a supply voltage for at least one LED, wherein when the first switch (S1) an energy is stored in the coil (L1) which discharges via at least one LED when the first switch (S1) is switched off, and the control unit (SR) sets the time toff between a switch-off and a subsequent switch-on of the first switch (S1 ) depending on the detection of the achievement of the demagnetization of the coil (L1) is determined wherein a capacitor (C1) is arranged parallel to the at least one LED, and the capacitor (C1) during the phase of demagnetization of the coil (L1) the current through the LED maintains, so that the current is smoothed by the LEDs, characterized in that a filter coil (L3) is connected between the LED and the capacitor (C1) and the filter coil (L3) with the capacitor (C1) forms a filter member.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung mit Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 4.The invention relates to an operating circuit with light-emitting diodes according to the preamble of patent claims 1 and 4.

Technisches GebietTechnical area

Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden sind während der letzten Jahre für Beleuchtungsanwendungen zunehmend interessant geworden. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, dass entscheidende technische Innovationen und große Fortschritte sowohl bei der Helligkeit als auch bei der Lichteffizienz (Lichtleistung pro Watt) dieser Lichtquellen erzielt werden konnten. Nicht zuletzt durch die vergleichsweise lange Lebensdauer konnten sich Leuchtdioden zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen wie Glüh- oder Gasentladungslampen entwickeln.Semiconductor light sources such as light emitting diodes have become increasingly interesting for lighting applications in recent years. The reason for this is, among other things, that decisive technical innovations and great advances in terms of brightness as well as light efficiency (light output per watt) of these light sources could be achieved. Not least due to the comparatively long service life, LEDs have become an attractive alternative to conventional light sources such as incandescent or gas discharge lamps.

Stand der TechnikState of the art

Halbleiterlichtquellen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden im Folgenden als LED (Light Emitting Diode) abgekürzt. Dieser Begriff soll im Folgenden sowohl Leuchtdioden aus anorganischen Materialien als auch Leuchtdioden aus organischen Materialien umfassen. Es ist bekannt, dass die Lichtabstrahlung von LEDs mit dem Stromfluss durch die LEDs korreliert.Semiconductor light sources are well known in the art and are hereinafter abbreviated as LED (Light Emitting Diode). This term is intended below to include both light emitting diodes of inorganic materials and light emitting diodes of organic materials. It is known that the light emission of LEDs correlates with the current flow through the LEDs.

Zur Helligkeitsregelung werden LEDs daher grundsätzlich in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch die LED geregelt wird. In der Praxis werden zur Ansteuerung einer Anordnung von einer oder mehrerer LEDs vorzugsweise Schaltregler, beispielsweise Tiefsetzsteller (Steg-Down oder Buck Converter) verwendet. Ein solcher Schaltregler ist beispielsweise aus der DE 10 2006 034 371 A1 bekannt. Dabei steuert eine Steuereinheit einen hochfrequent getakteten Schalter (beispielsweise einen Leistungstransistor) an. Im eingeschalteten Zustand des Schalters fließt Strom über die LED Anordnung und eine Spule, die dadurch aufgeladen wird. Die zwischengespeicherte Energie der Spule entlädt sich im ausgeschalteten Zustand des Schalters über die LEDs (Freilaufphase). Der Strom durch die LED Anordnung zeigt einen zickzackförmigen zeitlichen Verlauf: bei eingeschaltetem Schalter zeigt der LED-Strom eine ansteigende Flanke, bei ausgeschaltetem Schalter ergibt sich eine abfallende Flanke. Der zeitliche Mittelwert des LED-Stroms stellt den Effektivstrom durch die LED-anordnung dar und ist ein Maß für die Helligkeit der LEDs. Durch entsprechende Taktung des Leistungsschalters kann der mittlere, effektive Strom geregelt werden.For brightness control, LEDs are therefore always operated in a mode in which the current flow through the LED is controlled. In practice, to control an arrangement of one or more LEDs preferably switching regulator, such as step-down converter (bridge-down or buck converter) is used. Such a switching regulator is for example from the DE 10 2006 034 371 A1 known. In this case, a control unit controls a high-frequency clocked switch (for example, a power transistor). When the switch is turned on, current flows through the LED assembly and a coil, which is charged by it. The cached energy of the coil discharges in the off state of the switch via the LEDs (freewheeling phase). The current through the LED arrangement shows a zigzag time course: when the switch is on, the LED current shows a rising edge, with the switch off, there is a falling edge. The time average of the LED current represents the RMS current through the LED array and is a measure of the brightness of the LEDs. By appropriate timing of the circuit breaker, the average, effective current can be controlled.

Die Funktion des Betriebsgeräts ist nun, einen gewünschten mittleren Stromfluss durch die LEDs einzustellen und die zeitliche Schwankungsbreite des Stroms, bedingt durch das hochfrequente Ein- und Abschalten des Schalters (tpyischerweise im Bereich oberhalb von 10 kHz), möglichst gering zu halten.The function of the operating device is now to set a desired average current flow through the LEDs and to minimize the temporal fluctuation of the current due to the high frequency switching on and off of the switch (typically in the range above 10 kHz).

Eine praktische Anforderung an das Betriebsgerät ist, dass es möglichst flexibel und vielseitig eingesetzt werden kann, beispielsweise unabhängig davon, wie viele LEDs als Last tatsächlich angeschlossen sind und betrieben werden sollen. Die Last kann sich zudem während des Betriebs ändern, wenn beispielsweise eine LED ausfällt. Es kann auch passieren, dass die gesamte LED-Strecke zumindest kurzzeitig von dem Betriebsgerät getrennt wird, bspw. Aufgrund von Erschütterungen oder schlechter Kontaktierung.A practical requirement of the operating device is that it can be used as flexibly and versatile as possible, for example, regardless of how many LEDs are actually connected as a load and should be operated. The load may also change during operation if, for example, an LED fails. It can also happen that the entire LED track is at least temporarily disconnected from the operating device, for example due to vibrations or poor contact.

Bei herkömmlichen Technologien werden die LEDs bspw. in einem sogenannten 'continuous conduction mode' bzw. nichtlückendem Betrieb betrieben. Dieses Verfahren sei anhand von 1a und 1b näher erläutert (Stand der Technik).In conventional technologies, the LEDs are, for example, operated in a so-called 'continuous conduction mode' or nichtlückendem operation. This procedure is based on 1a and 1b explained in more detail (prior art).

Im in 1a gezeigten Beispiel ist als Grundschaltung ein Tiefsetzsteller (Buck-Converter) für den Betrieb zumindest einer LED (oder mehrerer in Serie geschalteten LEDs) dargestellt, die einen ersten Schalter S1 aufweist. Die Betriebsschaltung wird mit einer Gleichspannung bzw einer gleichgerichteten Wechselspannung U0 versorgt.Im in 1a In the example shown, a buck converter (buck converter) for the operation of at least one LED (or a plurality of LEDs connected in series), which has a first switch S1, is shown as the basic circuit. The operating circuit is supplied with a DC voltage or a rectified AC voltage U0.

Im eingeschalteten Zustand des ersten Schalters S1 (während der Zeitdauer t_on) wird in der Spule L1 Energie aufgebaut, die sich im ausgeschalteten Zustand des ersten Schalters S1 (Zeitdauer t_off) über zumindest eine LED entlädt. Der sich ergebende zeitliche Stromverlauf ist in 1b abgebildet (Stand der Technik). Dabei sind zwei Pulspakte des PWM dargestellt. Der Stromverlauf innerhalb eines Pulspakets ist zudem vergrößert dargestellt. Aus Gründen der Farbkonstanz soll innerhalb eines Pulspakets die Amplitude des Rippels möglichst gering sein. Dies kann durch geeignete Wahl des Einschaltzeitpunkts t0 und Ausschaltzeitpunkts t1 erfolgen. So können diese Zeitpunkte beispielsweise so gewählt werden, dass der ersten Schalter S1 eingeschaltet wird, wenn der Strom einen bestimmten minimalen Referenzwert unterschreitet und der Schalter ausgeschaltet wird, wenn der Strom einen maximalen Referenzwert überschreitet. Dieses Verfahren hat aber mehrere Nachteile: Zum einen, um einen möglichst geringen Rippel zu erzielen, ist eine rasche Abfolge von Ein- und Auschaltvorgängen notwendig. Die Steigung (positive bzw negative Flanke) des Stroms ist nämlich nicht vom Betriebsgerät steuerbar und als gegeben zu betrachten, da sie u. a. durch die Induktivität der Spule L1 und durch die Leistungsaufnahme der LEDs bestimmt ist.In the switched-on state of the first switch S1 (during the time t_on) energy is built up in the coil L1, which discharges in the switched-off state of the first switch S1 (time t_off) via at least one LED. The resulting temporal current profile is in 1b shown (prior art). Two pulse trains of the PWM are shown. The current flow within a pulse packet is also shown enlarged. For reasons of color constancy, the amplitude of the ripple should be as low as possible within a pulse packet. This can be done by a suitable choice of the switch-on time t0 and switch-off time t1. For example, these times may be selected so that the first switch S1 is turned on when the current falls below a certain minimum reference value and the switch is turned off when the current exceeds a maximum reference value. However, this method has several disadvantages: First, to achieve the lowest possible ripple, a rapid sequence of switching on and Ausschaltvorgängen is necessary. The slope (positive or negative edge) of the current is namely not controlled by the operating device and considered to be given, since it is determined inter alia by the inductance of the coil L1 and by the power consumption of the LEDs.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Betriebsschaltung für wenigstens eine LED und ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer LED bereitzustellen, welche auf einfache Art und Weise einen sicheren Betrieb der LED ermöglicht.It is the object of the present invention to provide an operating circuit, which is improved over the prior art, for at least one LED and a method for operating at least one LED, which enables safe operation of the LED in a simple manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.This object is achieved by the features of the independent claims. The dependent claims further form the central idea of the invention in a particularly advantageous manner.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird der Betriebsschaltung für wenigstens eine LED eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt. Eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED wird mittels einer Spule und einem durch eine Steuer/Regeleinheit getakteten ersten Schalter bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter über eine Diode und über der wenigstens einen LED entlädt. Die Betriebsschaltung weist vorzugsweise einen Kondensator auf, der parallel zu der wenigstens eine LED angeordnet ist.According to a first aspect of the invention, the operating circuit is supplied with a DC voltage or rectified AC voltage for at least one LED. A supply voltage for at least one LED is provided by means of a coil and a clocked by a control / control unit first switch, with the first switch in the coil, an energy is temporarily stored, which is switched off with the first switch via a diode and the at least one LED discharges. The operating circuit preferably has a capacitor which is arranged parallel to the at least one LED.

Es ist gemäß der Erfindung eine Filterspule zwischen die LED und den Kondensator geschaltet. Die Filterspule bildet mit dem Kondensator ein Filterglied.It is connected according to the invention, a filter coil between the LED and the capacitor. The filter coil forms a filter element with the capacitor.

Beispielsweise ist eine Sensoreinheit vorhanden, die den Stromfluß durch die LED überwacht und ein Sensorsignal erzeugt. Das Sensorsignal wird an der Steuer/Regeleinheit zugeführt und dort bearbeitet, wobei die Steuer/Regeleinheit den Schalter entsprechend der Stromüberwachung mittels der Sensoreinheit ansteuert.For example, a sensor unit is provided which monitors the current flow through the LED and generates a sensor signal. The sensor signal is supplied to the control / regulating unit and processed there, wherein the control / regulating unit controls the switch according to the current monitoring means of the sensor unit.

Der Betriebsschaltung für wenigstens eine LED wird eine Speisespannung zugeführt. Die Betriebsschaltung weist zumindest eine Spule und zumindest einen durch eine Steuer/Regeleinheit getakteten Schalter auf, wobei die Betriebsschaltung eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem Schalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem Schalter über eine Diode entlädt, wobei eine Sensoreinheit vorhanden ist, die den Stromfluß durch die LED überwacht und abhängig von dem Stromfluß durch die LED ein Sensorsignal erzeugt, und dass das Sensorsignal der Steuer/Regeleinheit zugeführt und dort bearbeitet wird, wobei die Steuer/Regeleinheit den Schalter entsprechend des zugeführten Sensorsignals ansteuert.The operating circuit for at least one LED is supplied with a supply voltage. The operating circuit has at least one coil and at least one switch clocked by a control / regulating unit, wherein the operating circuit provides a supply voltage for at least one LED, wherein when the switch is in the coil, an energy is temporarily stored, which discharges when the switch is switched off via a diode wherein a sensor unit is provided which monitors the current flow through the LED and generates a sensor signal depending on the current flow through the LED, and that the sensor signal is supplied to the control unit and processed there, the control unit corresponding to the switch Sensor signal activates.

Die Betriebsschaltung kann eine weitere Sensoreinheit (als erste bezeichnet) aufweisen, die ein vom Stromfluss durch den ersten Schalter abhängendes weiteres (erstes) Sensorsignal erzeugt, und die zweite Sensoreinheit (als zweite bezeichnet) auf, die den Stromfluß durch die Spule, vorzugsweise das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule, detektiert und ein Sensorsignal erzeugt. Die Sensorsignale werden an die Steuer/Regeleinheit zugeführt und bearbeitet.The operating circuit may comprise a further sensor unit (referred to as first) which generates a further (first) sensor signal dependent on the current flow through the first switch, and the second sensor unit (referred to as the second) which measures the current flow through the coil, preferably the reaching the demagnetization of the coil, detected and generates a sensor signal. The sensor signals are supplied to the control unit and processed.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben von wenigstens einer LED mittels einer Schaltreglerschaltung, wobei mittels einer Spule und einem durch eine Steuer/Regeleinheit getakteten Schalter eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt wird, wobei der Stromfluß durch die LED durch eine zweite Sensoreinheit überwacht wird, diese Sensoreinheit ein Rückführsignal ausgibt und eine Steuer/Regeleinheit den Schalter abhängig von dem Rückführsignal der Sensoreinheit ansteuert. Es ist dabei eine Filterspule zwischen die LED und den Kondensator geschaltet, die mit dem Kondensator ein Filterglied bildet und die mögliche Störspitzen unterdrücken kann.The invention also relates to a method for operating at least one LED by means of a switching regulator circuit, wherein a supply voltage for at least one LED is provided by means of a coil and a clocked by a control / regulating unit switch, wherein the current flow through the LED is monitored by a second sensor unit , This sensor unit outputs a feedback signal and a control / regulating unit controls the switch depending on the feedback signal of the sensor unit. There is a filter coil between the LED and the capacitor connected, which forms a filter member with the capacitor and can suppress the possible glitches.

Vorzugsweise ändert die Steuer/Regeleinheit das Einschaltverhältnis und/oder die Ansteuerfrequenz des Schalters abhängig von dem Rückführsignal der ersten und/oder zweiten Sensoreinheit.The control unit preferably changes the switch-on ratio and / or the drive frequency of the switch as a function of the feedback signal of the first and / or second sensor unit.

Vorzugsweise verwendet die Steuereinheit ein Signal der ersten Sensoreinheit oder ein Signal der zweiten Sensoreinheit oder eine Kombination von beiden Signalen zur Festlegung des Ein- und/oder Ausschaltzeitpunkts des erstens Schalters.The control unit preferably uses a signal of the first sensor unit or a signal of the second sensor unit or a combination of both signals for determining the on and / or off time of the first switch.

Vorzugsweise schaltet die Steuer/Regeleinheit den ersten Schalter aus, wenn der Strom durch den ersten Schalter einen maximalen Referenzwert überschreitet und schaltet zu dem Zeitpunkt wieder ein, wenn der Stromfluß durch die LED einen minimalen Referenzwert unterschreitet.Preferably, the control unit turns off the first switch when the current through the first switch exceeds a maximum reference value, and turns on again at the time when the current flow through the LED falls below a minimum reference value.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Sensoreinheit ein Messwiderstand (Shunt). Die zweite Sensoreinheit kann eine Sekundärwicklung der Spule oder auch ein Hallsensor sein.In a preferred embodiment of the invention, the first sensor unit is a measuring resistor (shunt). The second sensor unit may be a secondary winding of the coil or a Hall sensor.

In einer weiteren Ausführungsform erkennt die zweite Sensoreinheit das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule, indem sie die Spannung oberhalb des ersten Schalters mittels eines (ohmschen) Spannungsteilers überwacht.In a further embodiment, the second sensor unit detects the achievement of the demagnetization of the coil by monitoring the voltage above the first switch by means of a (ohmic) voltage divider.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Further preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of further subclaims.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. The present invention will be described in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

1a zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem bekannten Stand der Technik 1a shows a circuit arrangement according to the known prior art

1b zeigt ein Diagram mit dem zeitlichen Verlauf des LEDstroms in der Schaltungsanordnung von 1a (Stand der Technik) 1b shows a diagram with the timing of the LED current in the circuit of 1a (State of the art)

2a zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung (Buck) für LEDs 2a shows a first example of an operating circuit (buck) for LEDs according to the invention

2b zeigt ein Diagram, das zeitabhängige Stromverläufe und Steuersignale in der in 2a dargestellten Schaltungsanordnung darstellt 2 B shows a diagram showing the time-dependent current waveforms and control signals in the in 2a represents a circuit arrangement shown

3 und 4 zeigen spezielle Betriebsschaltung (Buck) für LEDs 3 and 4 show special operating circuit (buck) for LEDs

5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von 2a (Buck-Boost) 5 shows a modification of the circuit of 2a (Buck-boost)

6 zeigt eine weitere spezielle Ausführungsform der Erfindung 6 shows a further specific embodiment of the invention

1a und 1b zeigen den Stand der Technik. 1a and 1b show the state of the art.

Sofern in den Figuren eine Sekundärwicklung als Abgriff an der Spule L1 dargestellt ist, ist diese Sekundärwicklung beispielhaft als zweite Sensor-Enheit SE2 dargestellt, die an die Spule L1 gekoppelt sein kann und den Strom durch die LED bzw. die davon abhängige Spannung überwachen soll.If a secondary winding is shown as a tap on the coil L1 in the figures, this secondary winding is shown by way of example as a second sensor unit SE2, which can be coupled to the coil L1 and monitor the current through the LED or the voltage dependent thereon.

Die in 2a dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Betrieb von wenigstens einer (oder mehrerer in Serie und/oder parallel geschaltenen) LED. Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise zwei LEDs in Serie geschaltet, es können natürlich auch nur eine oder mehrere LEDs sein. Die LED bzw. die seriell und/oder parallel geschaltenen LEDs werden im Folgenden auch LED-strecke genannt. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sich die Betriebsschaltung sehr flexibel an die Art und Anzahl der seriell verbundenen LEDs anpasst. Der Schaltung wird eine Gleichspannung U0 zugeführt, die natürlich auch eine gleichgerichtete Wechselspannung sein kann. Die LEDs sind in Serie mit einer Spule L1 und einem ersten Schalter S1 verbunden.In the 2a illustrated circuitry is used to operate at least one (or more in series and / or parallel connected) LED. In the example shown, for example, two LEDs are connected in series, it may of course be only one or more LEDs. The LED or the serially and / or parallel-connected LEDs are also referred to below as the LED track. An advantage of the present invention is that the operating circuit adapts very flexibly to the type and number of serially connected LEDs. The circuit is supplied with a DC voltage U0, which of course can also be a rectified AC voltage. The LEDs are connected in series with a coil L1 and a first switch S1.

Zudem weist die Schaltungsanordnung eine Diode D1 (die Diode D1 ist parallel zu den LEDs und der Spule L1 geschaltet) und einen zu den LEDs parallel geschalteten Kondensator C1 auf. Im eingeschalteten Zustand des ersten Schalters S1 fließt Strom durch die LEDs und durch die Spule L1, die dadurch magnetisiert wird. Im ausgeschaltenen Zustand des ersten Schalters S1 entlädt sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherte Energie in Form eines Stroms über die Diode D1 und die LEDs.In addition, the circuit arrangement has a diode D1 (the diode D1 is connected in parallel with the LEDs and the coil L1) and a capacitor C1 connected in parallel with the LEDs. In the switched-on state of the first switch S1, current flows through the LEDs and through the coil L1, which is thereby magnetized. In the switched-off state of the first switch S1, the energy stored in the magnetic field of the coil discharges in the form of a current via the diode D1 and the LEDs.

Parallel dazu wird am Beginn des Einschaltens des ersten Schalters S1 der Kondensator C1 geladen. Während der Ausschaltphase des ersten Schalters S1 (Freilaufphase) entlädt sich der Kondensator C1 und trägt zum Stromfluss durch die LED-Strecke bei. Bei geeigneter Dimensionierung des Kondensators C1 führt dies zu einer Glättung des Stroms durch die LEDs. Als erster Schalter S1 wird vorzugsweise ein Feldeffekttransistor oder auch Bipolartransistor verwendet. Der erste Schalter S1 wird hochfrequent geschaltet, typischerweise in einem Frequenzbereich von über 10 kHz.In parallel, at the beginning of turning on the first switch S1, the capacitor C1 is charged. During the turn-off phase of the first switch S1 (freewheeling phase), the capacitor C1 discharges and contributes to the current flow through the LED path. With suitable dimensioning of the capacitor C1, this leads to a smoothing of the current through the LEDs. As a first switch S1, a field effect transistor or bipolar transistor is preferably used. The first switch S1 is switched to high-frequency, typically in a frequency range of about 10 kHz.

Es ist weiterhin eine Filterspule L3 im Kathodenstrang der LED zwischen die LED und den Kondensator C1 geschaltet, die mögliche Störspitzen unterdrücken kann. Der Kondensator C1 ist also nicht direkt parallel zu der LED verschaltet, sondern über eine Zwischenschaltung der Filterspule L3. Die Filterspule L3 bildet mit dem Kondensator C1 ein Filterglied.It is also a filter coil L3 in the cathode strand of the LED between the LED and the capacitor C1 connected, which can suppress possible glitches. The capacitor C1 is therefore not connected directly in parallel to the LED, but via an intermediate circuit of the filter coil L3. The filter coil L3 forms a filter element with the capacitor C1.

Alternativ zu der Anordnung der LED im Kathodenstrang kann die Filterspule L3 auch im Anodenstrang der LED angeordnet werden. Der Vorteil der Anordnung im Kathodenstrang ist, dass bei einem plötzlichen Unterbruch der LED die Spannung nicht über das Busspannungsniveau U₀₁ steigen kann. Durch das Vorsehen der Filterspule L3 können mögliche Störspitzen, die beim Eintreten von Fehlerfällen wie beispielsweise einem Kurzschluss auftreten können, verringert oder vermieden werden. Die Filterspule L3 kann auch Störspitzen vermeiden, die beim Entfernen der LED während des Betriebs auftreten können.As an alternative to the arrangement of the LED in the cathode strand, the filter coil L3 can also be arranged in the anode strand of the LED. The advantage of the arrangement in the cathode string is that in the event of a sudden interruption of the LED, the voltage can not rise above the bus voltage level U ₀₁ . By providing the filter coil L3 possible glitches that can occur when errors occur, such as a short circuit, can be reduced or avoided. The filter coil L3 can also avoid glitches that can occur during LED removal during operation.

Eine mögliche Ausführungsform ist, dass der erste Schalter S1 im Betrieb geschont wird, da er, wie später ausgeführt, vorzugsweise dann eingeschaltet wird, wenn die an ihm anliegende Leistung nahezu null ist. Beim Stand der Technik dagegen, wo die Schaltvorgänge unter hoher Leistung ablaufen, muss für den ersten Schalter S1 ein hochwertiges Bauelement mit sehr kurzer Schaltdauer eingesetzt werden, um die Schaltverluste in einem tolerierbaren Rahmen zu halten. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ist, dass für den ersten Schalter S1 und die Diode D1 durchaus auch ein vergleichsweise billigeres Bauelement mit vergleichsweise etwas längerer Schaltdauer oder längerer Ausräumzeit eingesetzt werden kann.One possible embodiment is that the first switch S1 is spared in operation, since, as explained below, it is preferably switched on when the power applied to it is almost zero. In contrast, in the prior art, where the switching operations proceed under high power, a high-quality component with a very short switching duration must be used for the first switch S1 in order to keep the switching losses within a tolerable range. An advantage of the circuit according to the invention is that for the first switch S1 and the diode D1 quite a comparatively cheaper component can be used with a comparatively slightly longer switching time or longer Ausräumzeit.

In der Schaltung von 2a ist weiters eine Steuer- und/oder Regeleinheit SR vorgesehen, die zur Regelung der LED-Leistung die Taktung des ersten Schalters S1 vorgibt. Die Steuer/Regeleinheit SR verwendet zur Festlegung des genauen Einschalt- und Ausgangszeitpunkts des ersten Schalters S1 als Eingangsgrößen Signale von einer ersten Sensoreinheit SE1 und/oder Signale von einer zweiten Sensoreinheit SE2.In the circuit of 2a Furthermore, a control and / or regulating unit SR is provided, which controls the timing of the LED power to control first switch S1 pretends. The control / regulating unit SR uses as input variables signals from a first sensor unit SE1 and / or signals from a second sensor unit SE2 to determine the exact switch-on and output time of the first switch S1.

Die erste Sensoreinheit SE1 ist in Serie zum ersten Schalter S1 angeordnet und erfasst den Stromfluss durch den ersten Schalter S1. Dies dient zur Überwachung des Stromflusses durch den ersten Schalter S1. Übersteigt der Stromfluss durch den ersten Schalter S1 einen bestimmten maximalen Referenzwert, so wird der erste Schalter S1 ausgeschaltet.The first sensor unit SE1 is arranged in series with the first switch S1 and detects the current flow through the first switch S1. This serves to monitor the flow of current through the first switch S1. If the current flow through the first switch S1 exceeds a certain maximum reference value, the first switch S1 is switched off.

In einer möglichen Ausführungsform kann es sich bei der ersten Sensoreinheit SE1 beispielsweise um einen Messwiderstand (Shunt oder Strommesswiderstand) handeln.In one possible embodiment, the first sensor unit SE1 can be, for example, a measuring resistor (shunt or current measuring resistor).

Die Sensoreinheit SE2 kann auch die Funktion der Sensoreinheit SE1 übernehmen, indem ein Überschreiten oder Erreichen eines Maximalwertes für den LED Strom i_LED bzw. den Spulenstrom i_L erfasst wird und der Steuer/Regeleinheit SR signalisiert wird.The sensor unit SE2 can also take over the function of the sensor unit SE1 by detecting an exceeding or reaching a maximum value for the LED current i_LED or the coil current i_L and the control / regulating unit SR is signaled.

Zur Überwachung des Stromflusses kann nun der Spannungsabfall am Messwiderstand (Shunt) abgegriffen werden und beispielsweise mittels eines Komparators mit einem Referenzwert verglichen werden. Überschreitet der Spannungsabfall am Messwiderstand (Shunt) einen bestimmten Wert, so wird der erste Schalter S1 abgeschaltet.In order to monitor the current flow, the voltage drop at the measuring resistor (shunt) can now be tapped off and, for example, compared with a reference value by means of a comparator. If the voltage drop across the measuring resistor (shunt) exceeds a certain value, then the first switch S1 is switched off.

Die zweite Sensoreinheit SE2 ist innerhalb des Stromzweiges, der während der Freilaufphase vom Strom durchflossen wird, angeordnet, vorzugsweise in der Nähe oder an der Spule L1. Mit Hilfe der zweiten Sensoreinheit SE2 kann die Steuereinheit/Regeleinheit SR einen geeigneten Zeitpunkt für den Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1 festlegen.The second sensor unit SE2 is arranged within the current branch, which is traversed by the current during the freewheeling phase, preferably in the vicinity or on the coil L1. With the aid of the second sensor unit SE2, the control unit / control unit SR can set a suitable time for the switch-on time of the first switch S1.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird der erste Schalter S1 vorzugsweise dann eingeschaltet, wenn der Strom durch die Spule L1 einen bestimmten Wert unterschritten hat oder zum ersten Mal null ist (oder zumindest sehr gering ist).According to a possible embodiment, the first switch S1 is preferably switched on when the current through the coil L1 has fallen below a certain value or for the first time is zero (or at least very low).

In dem letzteren Fall liegt also dieser Zeitpunkt vorzugsweise in dem Zeitbereich, wenn die Diode D1 am Ende der Freilaufphase sperrt. Zum Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1 liegt ein möglichst geringer Strom am Schalter S1 an. Durch Erkennen des Stromnulldurchgangs durch die Spule L1 wird ein nahezu verlustfreies Schalten ermöglicht.In the latter case, therefore, this point in time is preferably in the time range when the diode D1 blocks at the end of the freewheeling phase. At the switch-on time of the first switch S1, the lowest possible current is applied to the switch S1. By detecting the current zero crossing through the coil L1, a nearly lossless switching is possible.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt der Strom durch die LEDs nur geringe Welligkeit und schwankt nicht stark. Dies kann dadurch erreicht werden, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Überwachung des LED Stromes durch eine zweite Sensoreinheit SE2 der LED Strom in einem vorgegebenen Bereich gehalten werden kann. Vorzugsweise schaltet die Steuer/Regeleinheit SR den ersten Schalter aus, wenn der Strom durch den ersten Schalter einen maximalen Referenzwert überschreitet und schaltet zu dem Zeitpunkt wieder ein, wenn der Stromfluß durch die LED einen minimalen Referenzwert unterschreitet. Die zweite Sensoreinheit SE2 kann wie bereits erläutert auch dazu dienen, eine Entmagnetisierung der Spule L1 festzustellen.According to an exemplary embodiment, the current through the LEDs shows only slight ripple and does not vary greatly. This can be achieved by virtue of the monitoring of the LED current according to the invention by a second sensor unit SE2 of the LED current can be maintained in a predetermined range. Preferably, the control unit SR turns off the first switch when the current through the first switch exceeds a maximum reference value and turns on again at the time when the current flow through the LED falls below a minimum reference value. As already explained, the second sensor unit SE2 can also serve to detect a demagnetization of the coil L1.

Zusätzlich kann die glättende Wirkung eines zu den LEDs parallel geschalteten Kondensators C1 genutzt werden. Während der Phase eines geringen Spulenstroms kann der Kondensator C1 die Speisung der LED übernehmen.In addition, the smoothing effect of a capacitor C1 connected in parallel with the LEDs can be used. During the phase of a low coil current, the capacitor C1 can take over the supply of the LED.

Die einzelnen Stromverläufe und der optimale Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1 sollen anhand des Diagrams in 2b näher erläutert werden.The individual current curves and the optimal switch-on time of the first switch S1 are to be determined on the basis of the diagram in FIG 2 B be explained in more detail.

Analog zu Diagram in 1b ist der zeitliche Verlauf des Stroms i_L über zwei Pulspakete dargestellt.Analogous to Diagram in 1b is the time course of the current i_L shown over two pulse packets.

Die vergrößerte Darstellung zeigt den Stromverlauf innerhalb eines PWM Pulspaketes: Es ist der zeitliche Verlaufs des Stroms i_L durch die Spule L1, der zeitliche Verlauf des Stroms i_LED durch die LEDs und der zeitliche Verlauf des Zustand des ersten Schalters S1 aufgetragen (Im Zustand 0 ist der erste Schalter S1 ausgeschaltet, im Zustand 1 ist der Schalter geschlossen; die Signale für den Zustand des Schalters S1 entsprechen dem Ansteuersignal (also am Gate) des Schalters S1). Zum Zeitpunkt t_0 wird der erste Schalter S1 geschlossen und es beginnt ein Strom durch die LED und die Spule L1 zu fließen. Der Strom i_L zeigt einen Anstieg gemäß einer Exponentialfunktion, wobei im hier interessierenden Bereich ein quasi-linearer Anstieg des Stroms i_L zu erkennen ist. i_LED unterscheidet sich von i_L dadurch, dass ein Teil des Stroms i_L zur Ladung des Kondensators C1 beiträgt.The magnified representation shows the course of the current within a PWM pulse packet: The time profile of the current i_L through the coil L1, the time profile of the current i_LED through the LEDs and the time profile of the state of the first switch S1 are plotted (in state 0, the The first switch S1 is turned off, the switch is closed in the state 1, and the signals for the state of the switch S1 correspond to the drive signal (ie at the gate) of the switch S1). At time t_0, the first switch S1 is closed and a current begins to flow through the LED and the coil L1. The current i_L shows an increase according to an exponential function, wherein a quasi-linear increase of the current i_L can be seen in the region of interest here. i_LED differs from i_L in that part of the current i_L contributes to the charge of the capacitor C1.

Das Öffnen des ersten Schalters S1 zum Zeitpunkt t_1 (beispielsweise wenn ein gewünschter maximaler Referenzwert erreicht ist) hat zur Folge, dass sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherten Energie über die Diode D1 und die LEDs bzw den Kondensator C1 entlädt. Der Strom i_L fließt in die gleiche Richtung weiter, nimmt aber kontinuierlich ab und kann sogar einen negativen Wert erreichen. Ein negativer Strom (d. h. ein Stromfluss mit umgekehrter Richtung) ist solange vorhanden, solange die Ladungsträger, die zuvor in der leitend gepolten Diode D1 angereichert wurden, aus der Sperrschicht der Diode D1 ausgeräumt sind.The opening of the first switch S1 at time t_1 (for example, when a desired maximum reference value is reached) has the consequence that the energy stored in the magnetic field of the coil is discharged via the diode D1 and the LEDs or the capacitor C1. The current i_L continues to flow in the same direction, but decreases continuously and can even reach a negative value. A negative current (ie a current flow in the opposite direction) is present as long as the charge carriers, previously in the conductively polarized diode D1 were enriched, are cleared out of the junction of the diode D1.

Der Strom i_LED hingegen nimmt nur schwach ab und wird aufrechterhalten, da der Kondensator C1 glättend wirkt. Zum Zeitpunkt t_2 sperrt die Diode. Der Strom i_L nimmt ab (ist aber weiter negativ) und geht gegen null. In dieser Phase werden parasitäre Kapazitäten an der Diode D1 und weitere parasitäre Kapazitäten in der restlichen Schaltung umgeladen.The current i_LED, on the other hand, decreases only weakly and is maintained because the capacitor C1 has a smoothing effect. At time t_2, the diode blocks. The current i_L decreases (but is still negative) and goes to zero. In this phase, parasitic capacitances at the diode D1 and other parasitic capacitances in the rest of the circuit are reloaded.

Die Spannungen am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters S1 und an der Spule L1 ändern sich in diesem Zeitraum sehr rasch. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt auf einen niedrigen Wert ab (aufgrund des Sperrens der Diode D1).The voltages at the node Ux above the first switch S1 and at the coil L1 change very rapidly in this period. The voltage at the node Ux drops to a low value (due to the diode D1 being disabled).

Ein möglicher Wiedereinschaltzeitpunkt t_3 für den ersten Schalter S1 ist nun gegeben, wenn der Strom i_L den Nulldurchgang, oder zumindest die Nähe des Nulldurchgangs, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spule L1 nicht bzw kaum magnetisiert.A possible switch-on time t_3 for the first switch S1 is now given when the current i_L reaches the zero crossing, or at least the vicinity of the zero crossing. At this time, the coil L1 is not or hardly magnetized.

Der erste Schalter S1 kann zu diesem Zeitpunkt mit sehr geringen Verlusten eingeschaltet werden, da kaum Strom durch die Spule L1 fließt. Ein Wiedereinschalten ist aber auch bereits zum Zeitpunkt t_2 oder kurz vorher möglich, da der Strom durch die Spule L1 in diesem Zeitbereich sehr niedrig ist.The first switch S1 can be turned on at this time with very low losses, since hardly any current flows through the coil L1. A reconnection is also already possible at the time t_2 or shortly before, because the current through the coil L1 is very low in this time range.

Zur Detektion des möglichen Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter S1 dient nun eine zweite Sensoreinheit SE2. In einer ersten Ausführungsform kann beispielsweise der Strom i_L durch die Spule L1 erfasst werden. Dies erfordert aber relativ aufwendige Schaltungen. Der Strom i_L durch die Spule L1 und die LED kann beispielsweise mittels eines Transformators (mittels einer Sekundärwicklung L2) oder mittels eines Hallsensors erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ können daher weitere/andere Größen herangezogen werden, die zur Detektion eines möglichen Einschaltzeitpunkts geeignet sind.For detecting the possible switch-on time for the first switch S1, a second sensor unit SE2 is now used. In a first embodiment, for example, the current i_L can be detected by the coil L1. However, this requires relatively complicated circuits. The current i_L through the coil L1 and the LED can be detected, for example, by means of a transformer (by means of a secondary winding L2) or by means of a Hall sensor. Additionally or alternatively, therefore, other / other variables can be used, which are suitable for detecting a possible switch-on time.

Wenn der Kondensator C1 nicht vorhanden ist oder nur eine sehr geringe Kapazität aufweist, entspricht der Strom i_L (der durch die Spule L1 fließt) dem Strom i_LED durch die LED, womit durch die Überwachung des Stromes i_L (der durch die Spule L1 fließt) Strom i_LED durch die LED überwacht bzw. erfasst werden kann.When the capacitor C1 is absent or has only a very small capacitance, the current i_L (which flows through the coil L1) corresponds to the current i_LED through the LED, whereby current flows through the monitoring of the current i_L (which flows through the coil L1) i_LED can be monitored or recorded by the LED.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann beispielsweise der Magnetisierungszustand der Spule L1 erfasst werden. Es kann sich bei der zweiten Sensoreinheit SE2 um eine Sekundärwicklung L2 oder auch einen Hall-Sensor handeln, der an die Spule L1 gekoppelt oder in diese integriert ist.In a further possible embodiment, for example, the magnetization state of the coil L1 can be detected. The second sensor unit SE2 may be a secondary winding L2 or else a Hall sensor which is coupled to the coil L1 or integrated therein.

Die Überwachung des Stromverlaufs an der Spule L1 (insbesondere des 'Einbruchs' kurz nach Sperren der Diode D1 nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1.The monitoring of the current profile at the coil L1 (in particular the 'break-in' shortly after the diode D1 has been blocked after the instant t_2) makes it possible to say something about the advantageous switch-on time of the first switch S1.

In einer einfachen Ausführungsvariante würde ein Komparator reichen, der das Über- bzw. Unterschreiten eines Schwellwerts für den Strom durch die LED i_LED bzw. den Spulenstrom i_L erkennen kann.In a simple embodiment variant, a comparator would suffice which can detect the exceeding or undershooting of a threshold value for the current through the LED i_LED or the coil current i_L.

Anstatt oder ergänzend zur Stromüberwachung an der Spule L1 kann beispielsweise die Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters S1 überwacht werden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifikant ab auf einen niedrigen Wert. Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten Schalters S1 kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöst werden. Die Steuer/Regeleinheit SR schaltet den ersten Schalter S1 zu dem Zeitpunkt wieder ein, wenn die Spule L1 entmagnetisiert ist und/oder die Diode D1 sperrt. Die zweite Sensoreinheit SE2 kann dabei aus einer induktiv an die Spule L1 gekoppelten Sekundärwicklung L2 oder aus einem Spannungsteiler (R1, R2) am Knotenpunkt Ux bestehen.Instead of or in addition to current monitoring on the coil L1, for example, the voltage at the node Ux above the first switch S1 can be monitored. The voltage at node Ux drops significantly from a high value to a low value when the diode is turned off. The signal for restarting the first switch S1 can therefore be triggered below the voltage Ux below a certain threshold value. The control unit SR turns on the first switch S1 again at the time when the coil L1 is demagnetized and / or the diode D1 is off. The second sensor unit SE2 can consist of a inductively coupled to the coil L1 secondary winding L2 or from a voltage divider (R1, R2) at the node Ux.

Die Steuer/Regeleinheit SR verwendet die Information von der ersten Sensoreinheit SE1 und/oder der zweiten Sensoreinheit SE2 zur Festlegung des Aus- und Einschaltzeitpunkts des ersten Schalter S1.The control unit SR uses the information from the first sensor unit SE1 and / or the second sensor unit SE2 to determine the on and off timing of the first switch S1.

Die Regelung der (zeitlich gemittelten) Stromes durch die LED und somit der LED-leistung durch die Steuer/Regeleinheit SR kann beispielsweise in Form von PWM-Signalen erfolgen. Die Frequenz des PWM Signals liegt typischerweise in der Größenordnung von über 100 Hz bis in den MHz Bereich.The regulation of the (time-averaged) current through the LED and thus the LED power through the control / regulating unit SR can be carried out, for example, in the form of PWM signals. The frequency of the PWM signal is typically on the order of more than 100 Hz up to the MHz range.

3 und 4 zeigen spezielle Ausführungsformen der Erfindung. 3 and 4 show specific embodiments of the invention.

In 3 ist eine spezielle Ausführungsform der oben beschriebenen Schaltanordnung (eines Tiefsetzstellers bzw. Buck-Converter) dargestellt. Der mögliche Ausschaltzeitpunkt wird hierbei mittels Erfassung der Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters S1 detektiert. Diese erfolgt durch den ohmschen Spannungsteiler R1 und R2. Der Knotenpunkt Ux liegt zwischen der Spule L1, der Diode D1 und dem Schalter S1.In 3 is a special embodiment of the above-described switching arrangement (a buck converter). The possible switch-off time is detected here by detecting the voltage at the node Ux above the first switch S1. This is done by the ohmic voltage divider R1 and R2. The node Ux is located between the coil L1, the diode D1 and the switch S1.

Als Spannungsteiler ist beispielsweise auch ein kapazitiver Spannungsteiler oder kombinierter Spannungsteiler, der aus Widerstand und Kapazität aufgebaut ist, möglich. Der Messwiderstand (Shunt) RS dient zur Stromerfassung durch den ersten Schalter S1.As a voltage divider, for example, a capacitive voltage divider or combined voltage divider, which is composed of resistance and capacity, possible. The measuring resistor (shunt) RS is used for current detection by the first switch S1.

Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs am Knotenpunkt Ux (insbesondere des 'Einbruchs' kurz nach Sperren der Diode D1 in der Nähe des Zeitpunkts t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1. The monitoring of the temporal voltage profile at the node Ux (in particular of the 'break-in' shortly after the diode D1 is blocked near the instant t_2) makes it possible to say something about the advantageous switch-on time of the first switch S1.

Anstatt oder ergänzend zu einer Stromüberwachung an der Spule L1 kann beispielsweise die Spannung am Knotenpunktes Ux oberhalb des ersten Schalters S1 überwacht werden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifikant ab auf einen niedrigen Wert. Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten Schalters S1 kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöst werden.Instead of or in addition to a current monitoring on the coil L1, for example, the voltage at the node Ux above the first switch S1 can be monitored. The voltage at node Ux drops significantly from a high value to a low value when the diode is turned off. The signal for restarting the first switch S1 can therefore be triggered below the voltage Ux below a certain threshold value.

In Schaltungsanordnung von 3 ist zusätzlich ein zweiter Schalter S2 parallel zu den LEDs und dem Kondensator C1 angeordnet. Der zweite Schalter S2 ist selektiv/unabhängig ansteuerbar und kann beispielsweise ein Transistor (MOSFET oder Bipolartransistor) sein. Wird der zweite Schalter S2 geschlossen, so wird der Entladevorgang des Kondensators C1 beschleunigt. Durch die beschleunigte Entladung des Kondensators C1 wird erreicht, dass der Stromfluss durch die LED möglichst schnell gegen null geht. Dies ist beispielsweise am Ende eines PWM-Pakets erwünscht, wo der Stromfluss durch die LED möglichst schnell abfallen soll d. h. die abfallende Flanke des Stromsverlaufs möglichst steil sein soll (aus Gründen der Farbkonstanz).In circuit arrangement of 3 In addition, a second switch S2 is arranged parallel to the LEDs and the capacitor C1. The second switch S2 is selectively / independently controllable and may for example be a transistor (MOSFET or bipolar transistor). If the second switch S2 is closed, the discharge process of the capacitor C1 is accelerated. Due to the accelerated discharge of the capacitor C1 is achieved that the current flow through the LED goes to zero as quickly as possible. This is desirable, for example, at the end of a PWM packet, where the current flow through the LED should drop as quickly as possible, ie the falling edge of the current profile should be as steep as possible (for reasons of color constancy).

Vorzugsweise kann der zweite Schalter S2 bei niedrigem Dimmlevel aktiviert und angesteuert werden, wo die PWM-Pakete sehr kurz sind und es wichtig ist, dass der Strom durch die LED am Ende eines Pulspakets rasch gegen null geht. Beispielsweise kann durch geeignete Ansteuerung des zweiten Schalters S2 ein noch niedrigeres Dimmlevel erreicht werden.Preferably, the second switch S2 can be activated and driven at a low dimming level, where the PWM packets are very short and it is important that the current through the LED rapidly approaches zero at the end of a pulse packet. For example, an even lower dimming level can be achieved by suitable activation of the second switch S2.

Eine weitere Funktion dieses zweiten Schalters S2 ist, dass er im eingeschalteten Zustand die LEDs überbrückt. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn die LEDs ausgeschaltet werden sollen, d. h. kein Licht emittieren sollen, aber die Versorgungsspannung U0 noch anliegt. Ohne die Überbrückung durch den zweiten Schalter S2 würde ein (zwar kleiner) Strom über die LEDs und die Widerstände R1 und R2 fließen und die LEDs (geringfügig) leuchten.Another function of this second switch S2 is that it bridges the LEDs when switched on. This is required, for example, when the LEDs are to be turned off, i. H. should not emit light, but the supply voltage U0 is still present. Without bridging by the second switch S2, a (smaller) current would flow across the LEDs and resistors R1 and R2, and the LEDs would (slightly) light up.

Es sei angemerkt, dass die Anordnung eines zweiten Schalters S2 parallel zu den LEDs und dem Kondensator C1 zur beschleunigten Entladung des Kondensators C1 bzw. zur Überbrückung der LED nicht nur auf die spezielle Ausführungsform der Schaltungsanordnung von 3 beschränkt ist, sondern bei allen Ausführungsformen der Erfindung angewandt werden kann. Weiters enthält die Schaltungsanordnung eine Filterspule L3, die sich im Anodenstrang der LED befindet. Die Filterspule L3 bildet mit dem Kondensator C1 ein Filterglied. Die Filterspule L3 als Teil des Filtergliedes kann mögliche Störspitzen, die beim Eintreten von Fehlerfällen wie beispielsweise einem Kurzschluss auftreten können, verringern oder vermeiden. Die Filterspule L3 kann auch Störspitzen vermeiden, die beim Entfernen der LED während des Betriebs auftreten können.It should be noted that the arrangement of a second switch S2 in parallel with the LEDs and the capacitor C1 for accelerated discharging of the capacitor C1 or for bridging the LED is not limited to the specific embodiment of the circuit arrangement of FIG 3 is limited, but can be applied to all embodiments of the invention. Furthermore, the circuit arrangement includes a filter coil L3, which is located in the anode strand of the LED. The filter coil L3 forms a filter element with the capacitor C1. The filter coil L3 as part of the filter element can reduce or avoid possible glitches that can occur when faults such as a short circuit occur. The filter coil L3 can also avoid glitches that can occur during LED removal during operation.

4 zeigt eine Modifikation von der Schaltung in 3 dahingehend, dass eine Stromüberwachung an der Spule L1 erfolgt. Der Strom an der Spule L1 kann beispielsweise mittels einer Sekundärwicklung L2 oder auch eines Hall-Sensors, der an die Spule S1 gekoppelt ist, erfasst werden. 4 shows a modification of the circuit in FIG 3 in that a current monitoring takes place at the coil L1. The current at the coil L1 can be detected, for example, by means of a secondary winding L2 or else a Hall sensor, which is coupled to the coil S1.

Zur Detektion des vorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter S1 dient nun die Sekundärwicklung L2 oder der Hall-Sensor als Sensoreinheit SE2.To detect the advantageous switch-on time for the first switch S1, the secondary winding L2 or the Hall sensor now serves as the sensor unit SE2.

Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule L1 (insbesondere des 'Einbruchs' in der Nähe des Sperrens der Diode D1 nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters S1. Diese Überwachung kann wie bereits erwähnt anhand einer Sekundärwicklung L2 als Sensoreinheit SE2 erfolgen.The monitoring of the temporal voltage profile at the coil L1 (in particular the 'break-in' in the vicinity of the blocking of the diode D1 after the time t_2) makes it possible to say something about the advantageous switch-on time of the first switch S1. As already mentioned, this monitoring can take place on the basis of a secondary winding L2 as sensor unit SE2.

Die Bestimmung des Zeitpunkts für das Wiedereinschalten des Schalters S1 kann wie bereits erwähnt auch mittels einer Schwellwertüberwachung erfolgen (auf das Unter- oder Überschreiten eines Schwellwerts, bei einer Überwachung mittels Hall-Sensors).As already mentioned, the determination of the time for switching the switch S1 on again can also take place by means of a threshold value monitoring (on the undershooting or exceeding of a threshold value, in the case of monitoring by means of a Hall sensor).

Es sei bemerkt, dass das Verfahren zur Detektion eines möglichen Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter S1 mittels einer Sekundärwicklung L2 natürlich auf andere Schaltungstopologien angewandt werden kann, so beispielsweise für einen sogenannten Sperrwandler bzw. Buck-Boost Converter oder einen sogenannten Durchflusswandler bzw. Forward Converter.It should be noted that the method for detecting a possible switch-on instant for the first switch S1 by means of a secondary winding L2 can of course be applied to other circuit topologies, for example for a so-called flyback converter or a so-called forward converter.

Die 5 zeigt eine Modifikation der Schaltung von 2a dahingehend, dass die Anordnung der Spule L1, der Diode D1 sowie der Orientierung der LED-strecke modifiziert ist (bildet einen Sperrwandler bzw. Buck-Boost Konverter). Weiters enthält die Schaltungsanordnung eine Filterspule L3, die sich im Kathodenstrang der LED befindet. Die Filterspule L3 kann mögliche Störspitzen, die beim Eintreten von Fehlerfällen wie beispielsweise einem Kurzschluss auftreten können, verringern oder vermeiden. Die Filterspule L3 kann auch Störspitzen vermeiden, die beim Entfernen der LED während des Betriebs auftreten können.The 5 shows a modification of the circuit of 2a in that the arrangement of the coil L1, the diode D1 and the orientation of the LED track is modified (forms a flyback converter or buck-boost converter). Furthermore, the circuit arrangement includes a filter coil L3, which is located in the cathode strand of the LED. The filter coil L3 can reduce or avoid possible glitches that can occur when errors occur, such as a short circuit. The filter coil L3 can also avoid glitches that when removing the LED during operation may occur.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist in 6 dargestellt. Die Erkennung des Erreichens der Entmagnetisierung der Spule L1 anhand Überwachung der Wicklung L2 kann durch einen standardmäßig verfügbaren Steuerschaltkreis IC durchgeführt werden.A development of the invention is in 6 shown. The detection of the achievement of the demagnetization of the coil L1 by monitoring the winding L2 can be performed by a standard available control circuit IC.

Dieser Steuerschaltkreis IC (integrierter Schaltkreis), als eine spezielle Ausführungsform der Steuer-/Regeleinheit SR gemäß 2 bis 5, verfügt über einen Eingang zur Erkennung des Erreichens der Entmagnetisierung einer Spule L1 anhand Überwachung an die Spule L1 gekoppelten Hall-Sensors. Weiterhin verfügt der Steuerschaltkreis IC über einen Ausgang zur Ansteuerung eines Schalters und über weitere Überwachungseingänge. Ein erster dieser Überwachungseingänge kann für die Vorgabe eines Referenzwertes wie bspw. einer Referenzspannung genutzt werden. Ein zweiter Überwachungseingang kann für die Überwachung des Erreichens einer maximalen Spannung oder auch anhand einer Spannungsmessung an einem Widerstand zur Überwachung des Erreichens eines maximalen Stromes genutzt werden. Ein dritter Überwachungseingang kann für die Überwachung einer weiteren Spannung oder auch zur Aktivierung und Deaktivierung des Steuerschaltkreis IC oder der Ansteuerung den Steuerschaltkreis IC angesteuerten Schalters genutzt werden.This control circuit IC (integrated circuit), as a specific embodiment of the control unit SR according to 2 to 5 , Has an input for detecting the achievement of the demagnetization of a coil L1 by monitoring to the coil L1 coupled Hall sensor. Furthermore, the control circuit IC has an output for driving a switch and other monitoring inputs. A first of these monitoring inputs can be used for specifying a reference value, such as a reference voltage. A second monitoring input can be used for monitoring the achievement of a maximum voltage or even using a voltage measurement on a resistor for monitoring the achievement of a maximum current. A third monitoring input can be used for the monitoring of another voltage or also for the activation and deactivation of the control circuit IC or the control of the control circuit IC controlled switch.

Weiters enthält die Schaltungsanordnung eine Filterspule L3, die sich im Anodenstrang der LED befindet. Die Filterspule L3 kann mögliche Störspitzen, die beim Eintreten von Fehlerfällen wie beispielsweise einem Kurzschluss auftreten können, verringern oder vermeiden. Die Filterspule L3 kann auch Störspitzen vermeiden, die beim Entfernen der LED während des Betriebs auftreten können.Furthermore, the circuit arrangement includes a filter coil L3, which is located in the anode strand of the LED. The filter coil L3 can reduce or avoid possible glitches that can occur when errors occur, such as a short circuit. The filter coil L3 can also avoid glitches that can occur during LED removal during operation.

Gemäß der 6 überwacht der Steuerschaltkreis IC den Strom durch den ersten Schalter S1 während der Einschaltphase des ersten Schalters S1 über den Meßwiderstand (Shunt) Rs und den Eingang 4 am Steuerschaltkreis IC. Sobald die Spannung, die über dem Meßwiderstand (Shunt) Rs abgegriffen wird, einen bestimmten Maximalwert erreicht, wird der ersten Schalter S1 geöffnet.According to the 6 The control circuit IC monitors the current through the first switch S1 during the switch-on phase of the first switch S1 via the measuring resistor (shunt) Rs and the input 4 on the control circuit IC. As soon as the voltage which is tapped across the measuring resistor (shunt) Rs reaches a certain maximum value, the first switch S1 is opened.

Die Vorgabe der zum öffnen des ersten Schalters S1 erforderlichen Höhe der Spannung kann durch die Vorgabe eines Referenzwertes (d. h. einer Referenzspannung) am Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC angepasst werden. Beispielsweise kann von einem Microcontroller eine Referenzspannung vorgegeben werden, die die Höhe der maximal über dem Meßwiderstand (Shunt) Rs zulässigen Spannung und damit den maximal durch den ersten Schalter S1 zulässigen Strom vorgibt.The specification of the amount of voltage required to open the first switch S1 can be adjusted by presetting a reference value (i.e., a reference voltage) at the input 3 of the control circuit IC. For example, by a microcontroller, a reference voltage can be specified, which determines the height of the maximum voltage across the measuring resistor (shunt) Rs permissible voltage and thus the maximum permissible by the first switch S1 current.

Beispielweise kann der Microcontroller ein PWM-Signal ausgeben, dass dann durch ein Filter 10 geglättet wird (beispielsweise ein RC-Glied) und somit als Gleichspannungssignal mit einer bestimmten Amplitude an dem Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC anliegt. Durch Änderung des Tastverhältnisses des PWM-Signales des Microcontrollers kann die Amplitude des Signales am Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC angepasst werden.For example, the microcontroller can output a PWM signal, which is then smoothed by a filter 10 (for example an RC element) and thus applied as a DC signal with a specific amplitude to the input 3 of the control circuit IC. By changing the duty cycle of the PWM signal of the microcontroller, the amplitude of the signal at the input 3 of the control circuit IC can be adjusted.

Der Steuerschaltkreis IC kann über den Eingang 5 anhand der Überwachung des Stromes an einer mit der Spule L1 gekoppelten Sekundärwicklung L2 (Signal ZX) das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule L1 erkennen. Diese Erkennung kann als Wiedereinschaltsignal genutzt werden. Sobald die Entmagnetisierung der Spule L1 durch den Steuerschaltkreis IC erkannt wurde, kann der Steuerschaltkreis IC den ersten Schalter S1 durch eine Ansteuerung über den Ausgang 7 einschalten.The control circuit IC can detect the achievement of the demagnetization of the coil L1 via the input 5 based on the monitoring of the current at a coupled to the coil L1 secondary winding L2 (signal ZX). This detection can be used as a reclosing signal. Once the demagnetization of the coil L1 has been detected by the control circuit IC, the control circuit IC, the first switch S1 by a control via the output 7 turn on.

Der Steuerschaltkreis IC kann durch Anlegen einer Spannung am Eingang 1 aktiviert und/oder auch deaktiviert werden. Diese Spannung zum Aktivieren am Eingang 1 kann auch zwischen einem Hoch- und einem Tiefpegel wechseln, wobei bei Hochpegel der Steuerschaltkreis IC aktiviert wird und bei Tiefpegel zumindest die Ansteuerung des ersten Schalters S1 unterbricht. Diese Ansteuerung des Eingangs 1 kann durch einen Microcontroller erfolgen. Beispielsweise kann auf diese Weise eine niederfrequente Aktivierung und Deaktivierung des Steuerschaltkreis IC und somit der Ansteuerung des ersten Schalters S1 erreicht werden und somit die niederfrequente Ansteuerung des Betriebsschaltung zum Dimmen der LED.The control circuit IC can be activated and / or deactivated by applying a voltage at the input 1. This voltage for activating at the input 1 can also change between a high and a low level, wherein at high level, the control circuit IC is activated and at low level, at least the activation of the first switch S1 interrupts. This control of the input 1 can be done by a microcontroller. For example, in this way a low-frequency activation and deactivation of the control circuit IC and thus the activation of the first switch S1 can be achieved and thus the low-frequency control of the operating circuit for dimming the LED.

Über den Eingang 1 kann über die Amplitude des an diesem Eingang anliegenden Signales weiterhin auch eine weitere Referenzspannung für den Steuerschaltkreis IC vorgegeben werden. Diese Spannung kann beispielsweise auch die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den Schalter beeinflussen oder aber auch die zulässige Einschaltdauer des ersten Schalters S1. Der Steuerschaltkreis IC und/oder der Steuerschaltkreis IC kombiniert mit dem Microcontroller können gemeinsam die Steuereinheit SR bilden.Via the input 1, a further reference voltage for the control circuit IC can also be preset via the amplitude of the signal present at this input. This voltage can, for example, also influence the height of the maximum permissible current through the switch or also the permissible duty cycle of the first switch S1. The control circuit IC and / or the control circuit IC combined with the microcontroller can together form the control unit SR.

Die Einschaltdauer des ersten Schalters S1 kann auch von einer weiteren Spannungsmessung innerhalb der Betriebsschaltung abhängig sein. Beispielweise kann dem Steuerschaltkreis IC auch eine Spannungsmessung Vsense zugeführt werden.The switch-on duration of the first switch S1 can also be dependent on a further voltage measurement within the operating circuit. For example, the control circuit IC can also be supplied with a voltage measurement Vsense.

Über diese Spannungsmessung kann über einen Spannungsteiler R40/R47 beispielweise eine Überwachung oder auch Messung der Spannung am Knotenpunkt zwischen Spule L1 und LED erfolgen. Diese Spannungsmessung Vsense kann entweder einem weiteren Eingang des Steuerschaltkreises IC, als zusätzliche Größe additiv einem bereits belegten Eingang des Steuerschaltkreis IC oder auch einen Eingang des Microcontrollers zugeführt werden.About this voltage measurement can be a voltage divider R40 / R47, for example, a Monitoring or measuring the voltage at the junction between coil L1 and LED done. This voltage measurement Vsense can either be supplied to an additional input of the control circuit IC, as an additional variable additively to an already occupied input of the control circuit IC or else to an input of the microcontroller.

Somit kann ein System aufgebaut werden, bei dem zum einen eine einfache Ansteuerung zum Dimmen von LED durch niederfrequente PWM ermöglicht wird, zum anderen ein möglichst verlustarmer hochfrequenter Betrieb des Betriebsgerätes kombiniert mit einem möglichst konstanten Strom durch die LED. Es kann durch einen Microcontroller sowohl die Frequenz als auch das Tastverhältnis eines PWM-Singales zum Dimmen von LED vorgegeben werden, daneben kann auch die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den ersten Schalter S1 vorgegeben werden.Thus, a system can be constructed in which on the one hand a simple control for dimming of LED by low-frequency PWM is made possible, on the other hand low-loss as possible high-frequency operation of the operating device combined with a constant current as possible through the LED. It can be specified by a microcontroller, both the frequency and the duty cycle of a PWM signal for dimming LED, in addition, the height of the maximum allowable current can be specified by the first switch S1.

Der Microcontroller kann über ein Signal, welches an den Eingang 1 des Steuerschaltkreis IC geführt wird, das Dimmen der LED durch niederfrequente PWM steuern. Weiterhin kann der Microcontroller über ein Signal, welches an den Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC geführt wird, die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den ersten Schalter S1 oder auch die notwendige Einschaltdauer des ersten Schalters S1 vorgegeben.The microcontroller can control the dimming of the LED by low-frequency PWM via a signal which is fed to the input 1 of the control circuit IC. Furthermore, the microcontroller via a signal which is fed to the input 3 of the control circuit IC, the height of the maximum allowable current through the first switch S1 or the required duty cycle of the first switch S1 specified.

Die Betriebsschaltung kann weiterhin einen weiteren Schalter S2 enthalten, der so angeordnet ist, dass dieser zweiten Schalter S2 die LED überbrücken kann.The operating circuit may further include a further switch S2, which is arranged so that this second switch S2 can bridge the LED.

Der zweite Schalter S2 kann weiterhin so angeordnet sein, dass er den Strom durch einen vorhandenen hochohmigen Spannungsmesspfad oder eine ähnliche vorhandene hochohmige Schaltungsanordnung von der LED übernehmen oder diesen unterbrechen kann.The second switch S2 may further be arranged so that it can take over the current through an existing high-impedance voltage measuring path or a similar existing high-resistance circuit arrangement of the LED or interrupt it.

Durch Parallelschaltung des zweiten Schalters S2 zu den LED kann dieser die LED überbrücken und somit deaktivieren. Dieses Verfahren kann zum Einstellen der Helligkeit (Dimmen) der LED genutzt werden. Eine mögliche Variante wäre, dass das Dimmen über den zweiten Schalter S2 erfolgt, während über die Ansteuerung des ersten Schalters S1 nur der Strom durch die LED eingestellt und geregelt wird.By connecting the second switch S2 in parallel to the LED, the latter can bridge the LED and thus deactivate it. This method can be used to adjust the brightness (dimming) of the LED. A possible variant would be that the dimming takes place via the second switch S2, while only the current through the LED is set and regulated via the activation of the first switch S1.

Es kann aber die Ansteuerung der beiden Schalter S1 und S2 für eine optimierte Dimmansteuerung kombiniert genutzt werden. So kann beispielsweise der zweite Schalter S2 nur für das Dimmen auf niedrige Dimmlevel zusätzlich genutzt werden. Die Betriebsschaltung ist aufgrund der vorhandenen Topologie und der Regelschaltung so ausgelegt, dass die Ausgangsspannung der Betriebsschaltung (d. h. die Spannung über der LED) auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt wird. Wird durch Schließen des zweiten Schalters S2 die LED überbrückt, dann begrenzt die Betriebsschaltung die Ausgangsspannung derart, dass kein überhöhter Strom fließen kann, der zu einer möglichen Zerstörung führen kann. Diese Ansteuerung des zweiten Schalters S2 kann beispielsweise nur für das Dimmen auf niedrige Dimmlevel genutzt werden.However, the control of the two switches S1 and S2 can be used in combination for optimized dimming control. For example, the second switch S2 can be additionally used only for dimming to a low dimming level. Due to the existing topology and the control circuit, the operating circuit is designed such that the output voltage of the operating circuit (that is to say the voltage across the LED) is limited to a maximum permissible value. If the LED is bridged by closing the second switch S2, then the operating circuit limits the output voltage such that no excessive current can flow, which can lead to possible destruction. This activation of the second switch S2 can be used, for example, only for dimming to a low dimming level.

Wenn beispielsweise der Tiefsetzsteller (Buck-Converter) fix auf Stromquellenbetrieb (im sogenannten Hysteritischen Modus wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben) arbeitet und effizient läuft, können die LED einzig mit zweiten Schalter S2, der sehr niederohmig sein sollte, gedimmt werden, und die Verluste sind trotzdem gering.For example, if the buck converter operates fixedly on current source operation (in the so-called hysteretic mode as described in the embodiments) and operates efficiently, the LEDs can only be dimmed with second switch S2, which should be very low impedance, and the losses are still low.

Zusätzlich kann der zweite Schalter S2 so angesteuert werden, dass er den Strom durch einen vorhandenen hochohmigen Spannungsmesspfad oder eine ähnliche vorhandene hochohmige Schaltungsanordnung von der LED übernehmen kann.In addition, the second switch S2 can be controlled so that it can take over the current through an existing high-impedance voltage measuring path or a similar existing high-resistance circuit arrangement of the LED.

Wenn beispielsweise gemäß 6 der erste Schalter S1 nicht getaktet wird, sollte kein Strom durch die LED fließen. Aufgrund des vorhandenen Spannungsteilers R40/R47 kann jedoch ein geringer Strom durch die LED fließen.If, for example, according to 6 the first switch S1 is not clocked, no current should flow through the LED. However, due to the existing voltage divider R40 / R47, a small current can flow through the LED.

In diesem Fall kann bei einer gewünschten Deaktivierung der LED (beispielsweise wenn kein Licht abgegeben werden soll) der zweite Schalter S2 geschlossen werden, damit der Stromfluß durch die LED unterbrochen oder vermieden wird.In this case, with a desired deactivation of the LED (for example, when no light is to be delivered), the second switch S2 can be closed, so that the current flow through the LED is interrupted or avoided.

Der zweite Schalter S2 kann zumindest immer im Anschluss an ein niederfrequentes PWM-Paket angesteuert werden, um die LED zu überbrücken bzw. zu deaktivieren (während der letzten Entladeflanke, das heißt am Ende eines PWM Pulspaketes).The second switch S2 can at least always be triggered following a low-frequency PWM packet in order to bridge or deactivate the LED (during the last discharge edge, ie at the end of a PWM pulse packet).

Eine Unterbrechung des Stromes durch die LED kann auch durch Anordnung des zweiten Schalters S2 in Serie mit den LED erfolgen.An interruption of the current through the LED can also be done by arranging the second switch S2 in series with the LED.

Das Beispiel der 6 (und die anderen natürlich auch) kann dahingehend erweitert werden, dass mehrere Betriebsschaltungen gemäß 6 vorhanden sind. Die Steuerschaltkreise IC bzw. die Steuereinheiten SR der einzelnen Betriebsschaltungen werden von einem gemeinsamen Microcontroller aus angesteuert. Die einzelnen Betriebsschaltungen können beispielsweise LED-stränge unterschiedlicher Wellenlänge oder Farbe ansteuern. Die Ansteuerung des Microcontrollers kann über eine Schnittstelle (drahtlos oder leitungsgebunden) erfolgen. Dabei können Steuersignale zum Einstellen der Helligkeit oder Farbe oder auch Statusinformationen über die Schnittstelle übertragen werden.The example of 6 (and the others, of course) can be extended to include multiple operational circuits according to 6 available. The control circuits IC and the control units SR of the individual operating circuits are controlled by a common microcontroller. The individual operating circuits can drive, for example, LED strands of different wavelength or color. The microcontroller can be controlled via an interface (wireless or wired). In this case, control signals for setting the Brightness or color or status information can be transmitted via the interface.

Die Spule L1 kann auch ein Transformator sein, der eine Potentialtrennung der LED gegenüber der speisenden Versorgung (Speisespannung) ermöglicht. Beispielsweise kann die die LED versorgende Schaltreglerschaltung auch als isolierter Sperrwandler (Flyback-Konverter) oder Halbbrückenwandler mit Transformator ausgeführt sein.The coil L1 may also be a transformer, which enables a potential separation of the LED relative to the supplying supply (supply voltage). For example, the LED switching power regulator circuit can also be designed as isolated flyback converter (flyback converter) or half-bridge converter with transformer.

Somit wird gemäß der Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben von wenigstens einer LED mittels einer Schaltreglerschaltung vorgeschlagen, wobei mittels einer Spule L1 und einem durch eine Steuer/Regeleinheit SR getakteten Schalter S1 eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt wird. Der Stromfluß durch die LED wird durch einen Sekundärwicklung L2 oder einen Hall-Sensor als zweite Sensoreinheit SE2 überwacht. Diese zweite Sensoreinheit SE2 gibt ein Rückführsignal aus und eine Steuer/Regeleinheit SR steuert abhängig von dem Rückführsignal der zweiten Sensoreinheit SE2 den Schalter S1 an. Vorzugsweise wird dabei von der Steuer/Regeleinheit SR das Einschaltverhältnis und/oder die Ansteuerfrequenz des Schalters S1 abhängig von dem Rückführsignal der Sensoreinheit SE2 geändert.Thus, according to the invention, a method is also proposed for operating at least one LED by means of a switching regulator circuit, wherein a supply voltage for at least one LED is provided by means of a coil L1 and a switch S1 clocked by a control / regulating unit SR. The current flow through the LED is monitored by a secondary winding L2 or a Hall sensor as the second sensor unit SE2. This second sensor unit SE2 outputs a feedback signal and a control / regulation unit SR controls the switch S1 depending on the feedback signal of the second sensor unit SE2. Preferably, the duty ratio and / or the drive frequency of the switch S1 is changed depending on the feedback signal of the sensor unit SE2 by the control / regulating unit SR.

Vorzugsweise ist die Sensoreinheit SE2 an die Spule L1 gekoppelt. Die Sensoreinheit SE2 kann beispielsweise in die Spule L1 integriert sein. Auf diese Weise kann eine gute Kopplung der Sekundärwicklung L2 und somit eine sichere Stromüberwachung des LED-Stromes (der dem Spulenstrom entspricht) erreicht werden.Preferably, the sensor unit SE2 is coupled to the coil L1. The sensor unit SE2 can be integrated, for example, in the coil L1. In this way, a good coupling of the secondary winding L2 and thus a safe current monitoring of the LED current (corresponding to the coil current) can be achieved.

Beispielsweise kann während der Fertigung oder Inbetriebnahme der Betriebsschaltung ein vorgegebener Strom in die Spule L1 eingeprägt werden und das sich ergebende Sensorsignal SES2 entsprechend abgeglichen werden. Dabei kann beispielsweise die Steuer/Regeleinheit SR in einer Tabelle für verschiedene Stromwerte (entweder durch die Spule L1 oder die LED, je nach Platzierung der Sensoreinheit SE2) verschiedene Werte des Sensorsignals SES2 zuordnen. Es kann auch eine Nullpunkt-Justierung erfolgen.For example, during manufacture or start-up of the operating circuit, a predetermined current can be impressed into the coil L1 and the resulting sensor signal SES2 can be adjusted accordingly. In this case, for example, the control unit SR in a table for different current values (either by the coil L1 or the LED, depending on the placement of the sensor unit SE2) assign different values of the sensor signal SES2. It can also be done a zero point adjustment.

Es kann beispielsweise auch ein Temperatursensor in der Sensoreinheit SE2 vorhanden sein, der eine Kompensation von Temperaturänderungen ermöglicht.For example, there may also be a temperature sensor in the sensor unit SE2, which enables a compensation of temperature changes.

Die Sensoreinheit SE2 kann auch Schutzschaltungen, beispielsweise gegen Überspannung, enthalten. Es kann auf eine Kompensation für Verschiebungen bei Massepotential des Sensors zum Massepotential der Auswerteschaltung oder der Betriebsschaltung enthalten.The sensor unit SE2 may also contain protection circuits, for example against overvoltage. It can contain compensation for shifts at ground potential of the sensor to the ground potential of the evaluation circuit or the operating circuit.

In einer besonderen Ausführungsform kann die Auswerteschaltung als Sensoreinheit SE2 Daten über Funk oder eine andere drahtlose Verbindung (wie beispielsweise über eine Luftspule) an die Steuer/Regeleinheit SR übertragen.In a particular embodiment, the evaluation circuit can transmit data as a sensor unit SE2 data via radio or another wireless connection (such as via an air coil) to the control / regulation unit SR.

Es kann also die Zuführung der Sensorsignale SES2 an die Steuer/Regeleinheit SR über Funk oder eine andere drahtlose Verbindung erfolgen.It can therefore be the supply of the sensor signals SES2 to the control / regulation unit SR via radio or another wireless connection.

Es kann insbesondere bei Nutzung einer drahtlosen Verbindung zwischen der Sensoreinheit SE2 eine Verbindungserkennung mit der Steuer/Regeleinheit SR erfolgen. Insbesondere kann eine Verbindungserkennung bei Inbetriebnahme oder Zuschalten der Speisespannung der Betriebsschaltung erfolgen. Bei der Verbindungserkennung kann die Verbindung zwischen Sensoreinheit SE2 und der Steuer/Regeleinheit SR geprüft bzw. initialisiert werden.In particular, when using a wireless connection between the sensor unit SE2, connection recognition with the control / regulation unit SR can take place. In particular, a connection detection during commissioning or connection of the supply voltage of the operating circuit can take place. In connection detection, the connection between sensor unit SE2 and the control / regulation unit SR can be checked or initialized.

Beispielsweise kann diese Verbindungserkennung anhand einer Aufnahme der Kommunikation zwischen der Sensoreinheit SE2 und der Steuer/Regeleinheit SR erfolgen, wobei die Steuer/Regeleinheit SR beispielsweise eine Abfrage an die Sensoreinheit SE2 schickt und auf eine entsprechende Antwort durch die Sensoreinheit SE2 wartet. Zusätzlich oder alternativ kann eine Testmessung durch die Sensoreinheit SE2 erfolgen, wobei zum Zwecke einer Plausibilisierung des Messergebnisses das Messergebnis von der Sensoreinheit SE2 an die Steuer/Regeleinheit SR übertragen wird.By way of example, this connection detection can take place on the basis of a recording of the communication between the sensor unit SE2 and the control / regulating unit SR, wherein the control / regulation unit SR, for example, sends a query to the sensor unit SE2 and waits for a corresponding response by the sensor unit SE2. Additionally or alternatively, a test measurement can be performed by the sensor unit SE2, wherein for the purpose of plausibility of the measurement result, the measurement result is transmitted from the sensor unit SE2 to the control / regulation unit SR.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006034371 A1 [0004]

Claims

Operating circuit for at least one LED, which is supplied with a DC voltage or rectified AC voltage, and by means of a coil (L1) and a clocked by a control unit (SR) first switch (S1) provides a supply voltage for at least one LED, wherein when the first switch (S1) an energy is stored in the coil (L1) which discharges via at least one LED when the first switch (S1) is switched off, and the control unit (SR) sets the time toff between a switch-off and a subsequent switch-on of the first switch (S1 ) depending on the detection of the achievement of the demagnetization of the coil (L1) is determined wherein a capacitor (C1) is arranged parallel to the at least one LED, and the capacitor (C1) during the phase of demagnetization of the coil (L1) the current through the LED maintains, so that the current is smoothed by the LEDs, characterized in that a filter coil (L3) is connected between the LED and the capacitor (C1) and the filter coil (L3) with the capacitor (C1) forms a filter member.

Operating circuit according to claim 1, characterized in that the sensor unit (SE2) is coupled to the coil (L1).

Operating circuit according to claim 2, characterized in that the sensor unit (SE2) is integrated in the coil (L1).

Operating circuit for at least one LED, which is supplied with a supply voltage having at least one coil (L1) and at least one clocked by a control unit (SR) switch (S1), wherein the operating circuit provides a supply voltage for at least one LED, wherein when switched Switch (S1) in the coil (L1) an energy is stored temporarily, which discharges when the switch (S1) via a diode (D1), wherein a sensor unit (SE2) is present, which monitors the current flow through the LED and depending on the current flow through the LED generates a sensor signal (SES2), and that the sensor signal (SES2) of the control / regulating unit (SR) is fed and processed there, wherein the control unit (SR) the switch (S1) according to the supplied sensor signal ( SES2), characterized in that a filter coil (L3) is connected between the LED and the capacitor (C1) and the filter coil (L3) is connected to the capacitor tor (C1) forms a filter member.

Operating circuit according to claim 4, characterized in that the sensor unit (SE2) is coupled to the coil (L1).

Operating circuit according to claim 5, characterized in that the sensor unit (SE2) is integrated in the coil (L1).

Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that in addition a further (first) sensor unit (SE1), preferably a measuring resistor (shunt, RS), for monitoring the current through the clocked switch (S1) is present.

Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the second sensor unit (SE2) detects the achievement of the demagnetization of the coil (L1).

Operating circuit according to one of the preceding claims, wherein the control unit (SR) by a control circuit (IC) is formed, which has an input for detecting the achievement of the demagnetization of a coil (L1) and a first switch (S1) drives.

Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (SE2) via a wireless connection, in particular radio link, with the control / regulation unit (SR) is connected.