EP1603368A2 - Circuit for operating a lighting device - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement for operating a lighting device, in particular an LED signal generator, according to the preamble of claim 1.
- the following description refers by way of example in the Essentially on LED signalers, which instead of incandescent signalers in many areas, especially in railway signaling, increasingly be applied.
- the invention also encompasses safety-relevant lighting devices for a wide variety of applications and based on a variety of light sources, such as Fluorescent tubes or OLED.
- LEDs are comparatively inexpensive, durable and bright. When replacing incandescent bulbs by LEDs is cost reasons sought for the control and monitoring the incandescent lamps to use existing facilities. There are significant problems, because the electrical behavior of LEDs is fundamentally different from that of incandescent lamps.
- For monitoring the correct functions of the Beacons are in the parent facility supervisor, usually based on supervisor relay provided. These relays require a safe suit higher current than in normal operation.
- the pull-in current can also above the pickup value of a circuit used in the circuit Fuse, allowing a continuous operation of the monitoring relay with this pull-in current is not possible.
- the invention is based on the object, a circuit arrangement of the generic type which makes it possible modern bulbs with conventional parent facilities, In particular, monitoring devices to use.
- the object by the characterizing Characteristics of claim 1 solved. After that contains the circuit arrangement a circuit part having an inrush current sufficient to the response of the monitoring device sure. Due to the additional circuit part is the current consumption for a short time directly or shortly after switching on until above a threshold the monitoring device increases. The raised Power is maintained as long as it is from the monitoring circuit is needed.
- the time duration for the current increase according to claim 2 so short that the maximum continuous current of the parent Institution is not exceeded, so that Do not address any fuses that may be present.
- an R / C element for current-time characteristic simulation be formed of an incandescent lamp.
- the behavior of a light bulb will be complete simulated.
- the circuit part according to claim 5 also part of a for example, from DE 101 02 352 A1 known current-voltage characteristic simulation or one for example DE 102 21 573 A1 known light intensity-voltage characteristic simulation to be a light bulb.
- FIGS. 1 to 3 illustrate current I-time t characteristics for the switch-on phases of incandescent lamps 1 and LED signal transmitters 2 and 3. Shown also are the attraction threshold 4 and the holding threshold 5 of a monitoring relay and an upper current limit 6 of a superordinate device, for example is predetermined by a fuse. It can be seen that in the incandescent lamp variant - Figure 1 - immediately after switching on the bulb during a period .DELTA.t G flows a current that exceeds the threshold 4 of the supervisory relay. Consequently, it is ensured that the monitor relay attracts. Only after tightening the monitoring relay reaches the, z. B. melt fuse due, upper current limit 6 a value below the threshold threshold 4. Since the incandescent current does not fall below the holding threshold 5 of the monitor relay, the relay remains in the attracted state.
- the It characteristic curve 2 shown in FIG. 2 for an LED signal generator has no increased inrush current, so that the starting threshold 4 for the monitoring relay is not exceeded. There remains a current difference ⁇ I L , so that the monitor relay can not respond. Consequently, a simple replacement of incandescent lamps by LEDs leads to a failure of the monitoring circuit, which can not be tolerated.
- This problem is solved by a circuit part which is connected in parallel with the LED signal generator and generates an additional current flow during a time period ⁇ t L.
- the period of time .DELTA.t L of this current peak 7 is dimensioned such that the upper current limit 6, the z. B. is specified by a fuse, is not exceeded.
- FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a circuit arrangement with a circuit part 8.1 to increase the current during the switch-on phase.
- the circuit part 8.1 is to the LED signal generator 9 connected in parallel and includes a series circuit from a resistor R and a capacitor C. This R / C combination allows a relatively accurate cold-thread replica a filament lamp. In this way it is achieved the I-t curve is approximately that shown in FIG Inrush current 1 corresponds to an incandescent lamp.
- Figure 6 shows a variant in which an already existing Wiring of the LED signal generator 9 with a resistor R " analogous to the circuit parts 8.1 and 8.2 of Figure 4 or
- the invention is not limited to the above Embodiments. Rather, a number of Variants conceivable, which are also different in principle Execution of the features of the invention make use.
- the circuits are not on DC limited.
- the basic principle is of course also on alternating current applicable.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben
einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eines LED-Signalgebers,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for operating
a lighting device, in particular an LED signal generator,
according to the preamble of
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich beispielhaft im Wesentlichen auf LED-Signalgeber, die anstelle von Glühlampen-Signalgebern in vielen Bereichen, insbesondere in der Eisenbahn-Signaltechnik, zunehmend angewendet werden. Von der Erfindung umfasst sind jedoch auch sicherheitsrelevante Beleuchtungseinrichtungen für unterschiedlichste Anwendungen und auf der Basis unterschiedlichster Leuchtmittel, wie beispielsweise Leuchtstoffröhren oder OLED.The following description refers by way of example in the Essentially on LED signalers, which instead of incandescent signalers in many areas, especially in railway signaling, increasingly be applied. Of the However, the invention also encompasses safety-relevant lighting devices for a wide variety of applications and based on a variety of light sources, such as Fluorescent tubes or OLED.
LEDs sind vergleichsweise preiswert, langlebig und lichtstark. Beim Ersatz von Glühlampen durch LEDs wird aus Kostengründen angestrebt, die für die Ansteuerung und Überwachung der Glühlampen vorhandenen Einrichtungen weiter zu verwenden. Dabei treten erhebliche Probleme auf, da das elektrische Verhalten von LEDs sich grundlegend von dem der Glühlampen unterscheidet. Für die Überwachung der korrekten Funktionen der Signalgeber sind in der übergeordneten Einrichtung Überwacher, in der Regel auf der Basis von Überwacherrelais, vorgesehen. Diese Relais benötigen für den sicheren Anzug einen höheren Strom als im Normalbetrieb. Der Anzugsstrom kann auch oberhalb des Ansprechwertes einer im Stromkreis eingesetzten Schmelzsicherung liegen, so dass ein Dauerbetrieb der Überwacherrelais mit diesem Anzugsstrom nicht möglich ist. Bei Einsatz von Glühlampen war dieser Umstand kein Problem, da Glühlampen in der Einschaltphase aufgrund des geringen Widerstandes der Glühwendel einen sehr hohen Einschaltstrom, der bis zum zehnfachen des Nennstromes betragen kann, aufnehmen. Dieser hohe Einschaltstrom erfüllt die Bedingungen der übergeordneten Einrichtung. Insbesondere bringt der hohe Einschaltstrom das Überwacherrelais sicher zum Anzug, ist jedoch von derart kurzer Dauer, dass das Auslösen einer Sicherung verhindert wird. Demgegenüber haben LED-Signalgeber derzeit kein ausgeprägte Einschaltstromverhalten. Der Stromimpuls, der beim Einschalten von Glühlampen zu einem Anzug der Überwacherrelais führt, fehlt. Das Überwacherrelais kann somit nicht sicher zum Anzug gebracht werden, wodurch der Lichtstromkreis als gestört gemeldet wird. Letztlich ist der Einsatz der bisherigen LED-Signalgeber bei einer solchen Überwachungseinrichtung unmöglich. Diese Problematik ist nicht auf das Gebiet der Eisenbahnsicherungstechnik beschränkt. Grundsätzlich kann bei Ersatz von Glühlampen durch alternative Leuchtmittel das Problem des fehlenden Kaltfadenverhaltens beispielsweise auch in der Luftfahrt und im Automobilbereich auftreten, die eventuell dadurch nicht auf LED-Technik oder andere alternative Leuchtmittel umgestellt werden können.LEDs are comparatively inexpensive, durable and bright. When replacing incandescent bulbs by LEDs is cost reasons sought for the control and monitoring the incandescent lamps to use existing facilities. There are significant problems, because the electrical behavior of LEDs is fundamentally different from that of incandescent lamps. For monitoring the correct functions of the Beacons are in the parent facility supervisor, usually based on supervisor relay provided. These relays require a safe suit higher current than in normal operation. The pull-in current can also above the pickup value of a circuit used in the circuit Fuse, allowing a continuous operation of the monitoring relay with this pull-in current is not possible. When used from incandescent this circumstance was not a problem as incandescent in the switch-on phase due to the low resistance the filament has a very high inrush current, the up to can amount to ten times the rated current record. This high inrush current meets the conditions of the parent Facility. In particular, the high inrush current brings the supervisor relay safe to wear, however, is of such a short duration that prevents the triggering of a fuse becomes. In contrast, LED signal transmitters currently have no pronounced inrush current behavior. The current pulse, the when switching on incandescent lamps to a suit of the supervisor relay leads, missing. The monitor relay can thus not be brought to the suit safely, causing the lighting circuit is reported as disturbed. Ultimately, the use the previous LED signal generator in such a monitoring device impossible. This problem is not on limited the field of railway safety technology. in principle can replace alternative incandescent bulbs Bulbs the problem of missing cold thread behavior For example, in the aviation and automotive sectors that may not be due to LED technology or other alternative bulbs can be switched.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die es ermöglicht, moderne Leuchtmittel mit herkömmlichen übergeordneten Einrichtungen, insbesondere Überwachungseinrichtungen, zu verwenden.The invention is based on the object, a circuit arrangement of the generic type which makes it possible modern bulbs with conventional parent facilities, In particular, monitoring devices to use.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach enthält die Schaltungsanordnung
einen Schaltungsteil, der einen Einschaltstrom
erzeugt, der ausreicht, um das Ansprechen der Überwachungseinrichtung
sicherzustellen. Durch den zusätzlichen Schaltungsteil
wird die Stromaufnahme kurzzeitig unmittelbar bzw.
kurzfristig nach dem Einschalten bis oberhalb einer Ansprechschwelle
der Überwachungseinrichtung erhöht. Der erhöhte
Strom wird solange aufrechterhalten, wie er von der Überwachungsschaltung
benötigt wird.According to the invention, the object by the characterizing
Characteristics of
Dabei ist die Zeitdauer für die Stromerhöhung gemäß Anspruch
2 derart kurz bemessen, dass der maximale Dauerstrom der übergeordneten
Einrichtung nicht überschritten wird, so dass
gegebenenfalls vorhandene Sicherungen nicht ansprechen.In this case, the time duration for the current increase according to
Gemäß Anspruch 3 kann die erhöhte Stromaufnahme durch Parallelschaltung
eines R/C-Gliedes zur Strom-Zeit-Kennliniennachbildung
einer Glühlampe ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform
wird das Verhalten einer Glühlampe vollständig
nachgebildet.According to
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 4 wird anstelle eines
glühlampenspezifischen Einschaltstromes mittels eines kurzzeitig
zuschaltbaren Widerstandes nur ein Strompeak erzeugt.
Bei dieser einfachen Variante wird die Tatsache ausgenutzt,
dass es nur darauf ankommt, einen Einschaltstrom zu erzeugen,
der hoch genug ist, um die Überwachungseinrichtung anzusprechen.In the embodiment according to
Der Schaltungsteil kann gemäß Anspruch 5 auch Bestandteil einer
beispielsweise aus der DE 101 02 352 A1 bekannten Strom-Spannungs-Kennliniennachbildung
oder einer beispielsweise aus
der DE 102 21 573 A1 bekannten Lichtstärke-Spannungs-Kennliniennachbildung
einer Glühlampe sein.The circuit part according to
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1- den zeitlichen Stromverlauf in der Einschaltphase bei einer Glühlampe,
Figur 2- den zeitlichen Stromverlauf in der Einschaltphase bei einem LED-Signalgeber,
Figur 3- den zeitlichen Stromverlauf in der Einschaltphase bei einem LED-Signalgeber mit dem erfindungsgemäßen Schaltungsteil und
Figuren 4bis 6- Ausführungsvarianten für den Schaltungsteil.
- FIG. 1
- the time course of the current in the switch-on phase with an incandescent lamp,
- FIG. 2
- the temporal current course in the switch-on phase with an LED signal generator,
- FIG. 3
- the temporal current course in the switch-on in an LED signal generator with the circuit part of the invention and
- FIGS. 4 to 6
- Embodiment variants for the circuit part.
Die Figuren 1 bis 3 veranschaulichen Strom I-Zeit t-Kennlinien
für die Einschaltphasen von Glühlampen 1 und LED-Signalgebern
2 und 3. Dargestellt sind außerdem die Anzugsschwelle
4 und die Halteschwelle 5 eines Überwacherrelais sowie
eine obere Stromgrenze 6 einer übergeordneten Einrichtung,
die beispielsweise durch eine Schmelzsicherung vorgegeben
ist. Es ist ersichtlich, dass bei der Glühlampenvariante
- Figur 1 - unmittelbar nach dem Einschalten der Glühlampe
während eines Zeitraumes ΔtG ein Strom fließt, der die Anzugsschwelle
4 des Überwacherrelais übersteigt. Folglich ist
sichergestellt, dass das Überwacherrelais anzieht. Erst nach
dem Anziehen des Überwacherrelais erreicht die, z. B.
schmelzsicherungsbedingte, oberer Stromgrenze 6 einen Wert
unterhalb der Anzugsschwelle 4. Da der Glühlampenstrom die
Halteschwelle 5 des Überwacherrelais nicht unterschreitet,
bleibt das Relais in angezogenem Zustand.FIGS. 1 to 3 illustrate current I-time t characteristics for the switch-on phases of
Die in Figur 2 dargestellte I-t-Kennlinie 2 für einen LED-Signalgeber
weist keinen erhöhten Einschaltstrom auf, so dass
die Anzugsschwelle 4 für das Überwacherrelais nicht überschritten
wird. Es verbleibt eine Stromdifferenz ΔIL, so dass
das Überwacherrelais nicht ansprechen kann. Folglich führt
ein einfacher Ersatz von Glühlampen durch LEDs zu einem Ausfall
der Überwachungsschaltung, der nicht hingenommen werden
kann.The It
Diese Problem wird durch einen Schaltungsteil gelöst, der zu
dem LED-Signalgeber parallel geschaltet ist und während einer
Zeitdauer ΔtL einen zusätzlichen Stromfluss erzeugt. Die
Zeitdauer ΔtL dieses Strompeaks 7 ist derart bemessen, dass
die obere Stromgrenze 6, die z. B. durch eine Schmelzsicherung
vorgegeben ist, nicht überschritten wird.This problem is solved by a circuit part which is connected in parallel with the LED signal generator and generates an additional current flow during a time period Δt L. The period of time .DELTA.t L of this current peak 7 is dimensioned such that the upper
Figur 4 zeigt ein erste Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung mit einem Schaltungsteil 8.1 zur Stromerhöhung während der Einschaltphase. Der Schaltungsteil 8.1 ist zu dem LED-Signalgeber 9 parallel geschaltet und enthält eine Serienschaltung aus einem Widerstand R und einem Kondensator C. Diese R/C-Kombination ermöglicht eine relativ genaue Kaltfadennachbildung einer Glühfadenlampe. Auf diese Weise wird erreicht, dass der I-t-Verlauf ungefähr dem in Figur 1 dargestellten Einschaltstromverlauf 1 für eine Glühlampe entspricht.FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a circuit arrangement with a circuit part 8.1 to increase the current during the switch-on phase. The circuit part 8.1 is to the LED signal generator 9 connected in parallel and includes a series circuit from a resistor R and a capacitor C. This R / C combination allows a relatively accurate cold-thread replica a filament lamp. In this way it is achieved the I-t curve is approximately that shown in FIG Inrush current 1 corresponds to an incandescent lamp.
Es genügt jedoch, einen Strompeak 7 gemäß Figur 3 zu erzeugen, um die für eine Glühlampe konzipierte Überwachungseinrichtung mit einem LED-Signalgeber 9 weiterverwenden zu können. Dieser Strompeak 7 wird durch einen zu dem LED-Signalgeber 9 parallelgeschalteten Schaltungsteil 8.2 erzeugt. Dazu ist ein Widerstand R' vorgesehen, der während der Zeitdauer ΔtL mittels eines Schalters S quasi eine Bypassleitung zu dem LED-Signalgeber 9 bestromt.However, it is sufficient to produce a current peak 7 according to FIG. 3 in order to be able to reuse the monitoring device designed for an incandescent lamp with an LED signal generator 9. This current peak 7 is generated by a parallel to the LED signal generator 9 circuit part 8.2. For this purpose, a resistor R 'is provided, which during the time period .DELTA.t L by means of a switch S virtually energized a bypass line to the LED signal generator 9.
Figur 6 zeigt eine Variante, bei der eine ohnehin vorhandene Beschaltung des LED-Signalgebers 9 mit einem Widerstand R'' analog zu den Schaltungsteilen 8.1 bzw. 8.2 aus Figur 4 bzw. Figure 6 shows a variant in which an already existing Wiring of the LED signal generator 9 with a resistor R " analogous to the circuit parts 8.1 and 8.2 of Figure 4 or
Figur 5 oder auch mit einem anders aufgebauten, aber funktionsgleichen Schaltungsteil beschaltet wird. Die vorhandene Beschaltung des LED-Signalgebers 9 bezieht sich beispielsweise auf eine Kennlinienanpassung des LED-Signals an die Glühlampe.Figure 5 or with a different structure, but functionally identical Circuit part is connected. The existing one Wiring of the LED signal generator 9 refers for example on a characteristic adaptation of the LED signal to the light bulb.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen. Insbesondere sind die Schaltungen nicht auf Gleichstrom begrenzt. Das Grundprinzip ist natürlich auch auf Wechselstrom anwendbar.The invention is not limited to the above Embodiments. Rather, a number of Variants conceivable, which are also different in principle Execution of the features of the invention make use. In particular, the circuits are not on DC limited. The basic principle is of course also on alternating current applicable.
Claims (5)
gekennzeichnet durch
einen Schaltungsteil (8.1, 8.2) zur Einstellung des Einschaltstromes bis oberhalb einer Ansprechschwelle der übergeordneten Einrichtung während einer Zeitdauer (ΔtL).Schaltungsnordung for operating a lighting device, in particular an LED signal generator (9), in cooperation with a higher-level device, in particular a monitoring device that provides an inrush current,
marked by
a circuit portion (8.1, 8.2) for adjusting the inrush current to above a threshold of the superordinate device during a period of time (Δt L ).
dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (ΔtL) für den Einschaltstrom derart kurz bemessen ist, dass der maximale Dauerstrom der übergeordneten Einrichtung nicht überschritten wird und gegebenenfalls eine stromüberwachende Einrichtung, insbesondere eine Stromsicherung, nicht anspricht.Circuit arrangement according to Claim 1,
characterized in that the period of time (Δt L ) for the inrush current is so short that the maximum continuous current of the superordinate device is not exceeded and optionally a current-monitoring device, in particular a current fuse, does not respond.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil (8.1) als Parallelschaltung zu der Beleuchtungseinrichtung mit einem R/C-Glied zur Strom-Zeit-Kennliniennachbildung (1) einer Glühlampe ausgebildet ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
characterized in that the circuit part (8.1) is designed as a parallel connection to the illumination device with an R / C element for current-time characteristic simulation (1) of an incandescent lamp.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil (8.1) als Parallelschaltung zu der Beleuchtungseinrichtung mit einem während der Zeitdauer (ΔtL) zuschaltbaren Wiederstand (R') ausgebildet ist. Circuit arrangement according to Claim 1 or 2,
characterized in that the circuit part (8.1) is designed as a parallel connection to the illumination device with a switchable during the period (.DELTA.t L ) resistance (R ').
dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil (8.1, 8.2) in eine Schaltung zur Strom-Spannungs-Kennliniennachbildung oder zur Lichtstärke-Spannungs-Kennliniennachbildung einer Glühlampe eingebunden ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
characterized in that the circuit part (8.1, 8.2) is incorporated in a circuit for current-voltage characteristic simulation or light intensity-voltage characteristic simulation of a light bulb.
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