EP2282608A2 - Elektronische Zusatzschaltung - Google Patents

Elektronische Zusatzschaltung Download PDF

Info

Publication number
EP2282608A2
EP2282608A2 EP10161850A EP10161850A EP2282608A2 EP 2282608 A2 EP2282608 A2 EP 2282608A2 EP 10161850 A EP10161850 A EP 10161850A EP 10161850 A EP10161850 A EP 10161850A EP 2282608 A2 EP2282608 A2 EP 2282608A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
additional circuit
circuit according
electronic
load
directly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10161850A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Herzog
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Insta Elektro GmbH and Co KG
Original Assignee
Insta Elektro GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Insta Elektro GmbH and Co KG filed Critical Insta Elektro GmbH and Co KG
Publication of EP2282608A2 publication Critical patent/EP2282608A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]

Definitions

  • the present invention is based on a designed according to the preamble of the main claim electronic additional circuit for without ballasts directly to AC voltages of 110V - 240V connected LED bulbs.
  • Such additional electronic circuits are usually intended to realize a functional operation of LED lamps having lights that are connected without ballasts directly to AC voltages of 110V - 240V.
  • Such directly connected to AC voltage LED bulbs are characterized by certain properties that simplify their use. Above all, this includes the fact that they can be operated directly on grid voltage. This eliminates problems caused by an otherwise required switching power supply or ballast. There are no significant radio frequency disturbances to be expected. There is no need to provide additional space for ballasts or switching power supplies. All components for such LED bulbs are readily available as SMD components, so that the use of wired components is not required, which is a significant simplification for the production.
  • Such LED bulbs become conductive only at significant mains voltage amplitude. This leads to a not inconsiderable current flow gap in a wide range around the net zero crossing. The current for such LED bulbs begins to flow only about 2ms after the zero crossing, which corresponds to a delay of 10% of the total period duration.
  • such LED bulbs can be dimmed by means of phase or section dimmers. However, this option does not work satisfactorily without further measures because the dimming range is severely limited and there is a sudden dimming behavior. The reason for this is that, depending on the dimmer, e.g. the holding currents of triacs are not cleanly reached, the network zero crossing detection required for control is disturbed or the dimmer can no longer be adequately supplied with energy in certain dimming positions.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide an additional electronic circuit through which in a cost effective manner a flawless control of directly to AC voltages of 110V - 240V connected LED bulbs while maintaining the appropriate standards even when using lights with greater power consumption ( ⁇ 25W) is realized without a significant deterioration of the efficiency is to be accepted.
  • the additional circuit switches starting in the phase zero crossings and a defined ohmic additional load to the LED bulbs, and at the same time the current consumption of the entire arrangement is measured and the current consumption of the LED bulbs has reached a predetermined value, the parallel connected ohmic additional load switched off again to reduce the total power loss.
  • the current flow gap in the zero crossings is thereby avoided and the waveform generated by the LED bulbs approaches when using the electronic additional circuit according to the invention of the advantageous sinusoidal shape.
  • the electronic additional circuit according to the invention when using the electronic additional circuit according to the invention no high-frequency switching operations (use of ballasts) are triggered, so that additional high-frequency noise are effectively avoided. Furthermore, it is particularly advantageous that the integration of the additional circuit according to the invention can easily be done on one and the same circuit board on which the LED bulbs of the lamp in question are arranged, because the complete assembly can be done with SMD components.
  • Such electronic additional circuit for without ballasts directly to AC voltages of 110V - 240V connected LED bulbs 1 essentially from a current sensor 2, at least one load control unit 3 and at least one additional ohmic load 4.
  • the electronic additional circuit is connected to a supply network 5, which provides a mains voltage of 230V in the present case.
  • the electronic additional circuit switches quasi starting in the phase zero crossings.
  • the current sensor 2 detects the total current flowing through the LED lamps 1, which are designed for operation on a supply network supplying 230V.
  • the load control unit 3 switches the ohmic additional load 4 for a period in which the current does not yet flow in sufficient strength (current gap) through the LED lighting means 1.
  • the current sensor 2 consists of the measuring resistors R1-R3 which detect the total current flowing through the LED lighting means 1. Parallel to this, an optocoupler OK is activated via a series resistor R4, which activates its output when the predetermined current intensity (acceptance limit) is reached. Parallel to the current sensor 2, a protective diode D6 is present to protect the circuit against high-energy interference voltages (surge). This ensures the standard-compliant "EMC compatibility". By the optocoupler OK measured in the sensor 2 shutdown threshold potential is passed separately to the load control unit 3.
  • the load control unit 3 consists of a rectifier D3, a series resistor R5 with Zener diode D1 and the gate resistor R6.
  • the ohmic additional load 4 is a combination of the resistors R7, R8, R9 and the ohmic portion of the drain-source path (RDS) of the first transistor T1.
  • the generated power dissipation is correspondingly distributed over all the components involved so as not to concentrate the resulting heat development on one point. By rectification of the load control unit 3 by the rectifier D3 this is used for both half-waves of the mains voltage.
  • the voltage across the series resistor R5 at the Zener diode D1 increases, whereby a voltage builds up on this Zener diode D1.
  • This voltage is applied at the same time via the resistor R6 to the gate terminal of the first transistor T1 and controls this, so that the ohmic additional load 4 is connected in parallel to the payload generated by the LED light source 1.
  • the resistor R9 causes a negative feedback of the first transistor T1 to suppress a tendency to oscillate.
  • the resistor R8 is designed as a thermistor (PTC) in order to limit the load current of the ohmic additional load 4 in the event of a fault of the first transistor T1 (eg permanent short-circuit) and thus prevent overheating of the resistors R7 and R9.
  • PTC thermistor
  • LED lamps 1 are in the first and second embodiments, as in particular FIG. 2 and FIG. 4 emerges, combined to form an LED illuminant module 6.
  • LED illuminant module 6 In this case, only three LED lighting means 1 are shown by way of example.
  • the number of summarized in an LED lamp module 6 LED light source 1 is virtually arbitrary and can be adjusted from case to case depending on the design of the lamp or the requirements imposed on the lamp.
  • the current consumption of an LED illuminant module 6 or an LED luminaire, with at least one LED illuminant 1 with a total power consumption of> 25W is thus influenced so that approximates the waveform of the total current of a sine wave and thus the requirements for current harmonics according to standard EN61000 -3-2, Table C is followed.
  • Another advantage is the fact that the electronic additional circuit affects the power consumption in such a way that the current flow in the region of the zero crossing is sufficiently present in order to be able to supply commercial dimmers as well. H. It allows a linear dimming range from the smallest to the largest dimming level.
  • the approximate sinusoidal shape of the total current makes it possible to use commercially available phase gating dimmers and phase dimmers of suitable power without any limitations for the invention entire dimming range allows.
  • This electronic additional circuit is thus readily able to operate standard LED lights or LED lighting modules 6 even with a power consumption> 25W in all operating ranges.
  • the efficiency of the combination of the electronic additional circuit with at least one LED lamp 1 to be operated is readily better than to use a permanently connected in parallel ohmic load, since the used ohmic additional load 4 is active only in the areas of zero crossings. As a result, the total power consumption is only increased by a proportion of less than 10% with regard to the power consumption caused by the at least one LED illuminant 1.
  • FIG. 3 and 4 shows, according to a second embodiment, it is possible to have the control of the load control unit 3 by a timer 7 done.
  • the current is then not measured to influence the ohmic additional load 4, but there are set in advance times in which the ohmic additional load 4 is connected to the LED lamps 1 to be operated or switched off.
  • the timer 7 consists of the resistors R1 and R2 and the second transistor T2.
  • About the ratio of the base voltage divider R1, R2 is determined from which mains voltage level and thus also after what time (this is a 100 Hz pulsating sinusoidal voltage) of the second transistor T2 switches.
  • the Lastanberichtiser 3 consists of a rectifier D3, resistor R5 with zener diode D1 and the gate resistor R6.
  • the ohmic additional load 4 is a combination of the resistor R7, R8, R9 and the ohmic portion of the drain-source path (RDS) of the first transistor T1.
  • the generated power dissipation is correspondingly distributed over all the components involved so as not to concentrate the resulting heat development on one point.
  • rectification of the load control unit 3 by the rectifier D3 this is used for both half-waves of the mains voltage.
  • the voltage across the series resistor R5 at the Zener diode D1 increases, whereby a voltage builds up on this Zener diode D1.
  • This voltage is applied at the same time via the resistor R6 to the gate terminal of the first transistor T1 and controls this, so that the ohmic additional load 4 is connected in parallel to the payload generated by the LED light source 1.
  • the current through the resistor R9 causes a negative feedback of the first transistor T1 to suppress a tendency to oscillate.
  • the resistor R8 is designed as a thermistor (PTC) in order to limit the load current of the additional ohmic load 4 in the event of a fault of the first transistor T1 (eg permanent short-circuit) and thus prevent overheating of the resistors R7 and R8.
  • PTC thermistor
  • the second transistor T2 When the mains voltage has reached the fixed value of the timer 7, the second transistor T2 is turned on and thus the voltage across the Zener diode D1 is shorted. Thus, the first transistor T1 is blocked and the ohmic additional load 4 is turned off. From now on, only the current consumption of the LED light 1 is effective.
  • the second transistor T2 When the mains voltage drops below the set value (in the vicinity of the zero crossing) of the timer 7, the second transistor T2 is again turned off and the voltage across the Zener diode D1 turns on the first transistor T1 again. Thus, the ohmic additional load 4 becomes active again.
  • the electronic additional circuit is present as a module 8 on a first circuit board L1, which is equipped at least with one, directly connected to AC voltages of 230V LED lighting 1.
  • three LED bulbs 1 are provided on the first circuit board L1.
  • the electronic additional circuit is present as an external module 8 on a second circuit board L2, which is arranged directly in the housing 9 of a lamp X, which has at least one, directly connected to AC voltage of 230V LED lighting means 1.
  • three LED lighting means 1 are provided on the first printed circuit board L1 arranged in the housing 9 of the luminaire X.
  • the electronic additional circuit is present as an external module 8 on a third circuit board L3, which is arranged within its own further housing 10 and to which at least one provided with housing 9 lamp X is connected, at least one, directly connected to AC voltage of 230V LED illuminant 1 has.
  • the structure of the lamp X is not shown in detail.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Es wird eine elektronische Zusatzschaltung für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel vorgeschlagen, welche im Wesentlichen aus einem Stromsensor oder einem Zeitglied zumindest einer Laststeuereinheit und zumindest einer ohmschen Zusatzlast besteht. Zu dem Zweck, eine elektronische Zusatzschaltung zu schaffen, durch welche bei Einhaltung der entsprechenden Normen auch bei Verwendung von Leuchten mit größerer Leistungsaufnahme (<25W) realisiert ist, dass eine wesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrades nicht in Kauf zu nehmen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektronischen Zusatzschaltung für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel aus.
  • Derartige elektronische Zusatzschaltungen sind in der Regel dafür vorgesehen, um ein funktionsgerechtes Betreiben von LED-Leuchtmittel aufweisenden Leuchten zu realisieren, die ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossen sind. Solche direkt an Wechselspannung angeschlossene LED-Leuchtmittel zeichnen sich durch bestimmte Eigenschaften aus, die ihren Einsatz vereinfachen. Hierzu gehört vor allem die Tatsache, dass sie unmittelbar an Netzspannung betrieben werden können. Damit entfallen Probleme, die durch ein anderenfalls erforderliches Schaltnetzteil bzw. Vorschaltgerät verursacht werden. Es sind keine nennenswerten Hochfrequenzstörungen zu erwarten. Es muss kein zusätzlicher Bauraum für Vorschaltgeräte bzw. Schaltnetzteile vorgesehen werden. Alle Bauteile für solche LED-Leuchtmittel sind ohne weiteres als SMD-Bauteile erhältlich, so dass der Einsatz von bedrahteten Bauteilen nicht erforderlich ist, was eine deutliche Vereinfachung für die Fertigung darstellt. Während die Toleranzen solcher LED-Leuchtmittel, sowie die unmittelbare Abhängigkeit der Leistungsaufnahme von der Netzspannung durch eine einfach aufgebaute elektronische Schaltung kompensiert werden kann, weisen solche LED-Leuchtmittel zwei entscheidende Nachteile gegenüber Lösungen auf, welche die Verwendung von Schaltnetzteilen bzw. Vorschaltgeräten vorsehen. Bedingt durch die Strom-/ Spannungscharakteristik solcher LED-Leuchtmittel ist die Stromaufnahme nicht sinusförmig. Hierdurch ist es ohne weitere Maßnahmen nicht möglich, die Grenzwerte bezüglich der Stromoberwellen einzuhalten, weshalb die maximal zulässige Leistungsaufnahme pro Leuchte auf <25W (Norm EN 6100-3-2, Tabelle C) begrenzt ist.
  • Solche LED-Leuchtmittel werden erst bei nennenswerter Netzspannungsamplitude leitend. Dies führt zu einer nicht unerheblichen Stromflusslücke in einem weiten Bereich um den Netznulldurchgang. Der Strom für solche LED-Leuchtmittel beginnt erst ca. 2ms nach dem Nulldurchgang zu fließen, welches einer Verzögerung von 10% der gesamten Periodendauer entspricht. Im Prinzip können solche LED-Leuchtmittel mit Hilfe von Phasenan- oder Abschnittdimmern gedimmt werden. Allerdings funktioniert diese Option ohne weitere Maßnahmen nicht zufriedenstellend, weil der Dimmbereich stark eingeschränkt ist und ein sprunghaftes Dimmverhalten vorliegt. Die Ursache dafür liegt darin begründet, dass je nach Dimmer z.B. die Halteströme von Triacs nicht sauber erreicht werden, die zur Steuerung erforderliche Netznulldurchgangserkennung gestört wird oder der Dimmer in bestimmten Dimmstellungen nicht mehr ausreichend mit Energie versorgt werden kann.
  • Zur Verhinderung des letztgenannten Effektes könnte ein parallel zur Lampe angeschlossener Hilfswiderstand (Grundlast) zugefügt werden. Dieser weist allerdings den Nachteil auf, dass er vor allem verstärkt in Phasen, in denen ein hinreichender Stromfluss in solchen LED-Leuchtmitteln stattfindet, elektrische Energie in Wärme umsetzt und damit der Wirkungsgrad bzw. die Effizienz der Gesamtapplikation deutlich reduziert wird, was nicht wünschenswert ist. Nur so ist die Einhaltung der entsprechenden Norm bei Leuchten mit größerer Leistungsaufnahme möglich. Eine solche Anordnung ist durch die Spezifikation AX32X0, Seiten 17 und 18 der Firma Seoul Semiconductor vom Januar 2009 bekannt geworden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Zusatzschaltung zu schaffen, durch welche auf kostengünstige Art und Weise eine einwandfreie Ansteuerung von direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel bei Einhaltung der entsprechenden Normen auch bei Verwendung von Leuchten mit größerer Leistungsaufnahme (<25W) realisiert ist, ohne dass eine wesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrades in Kauf zu nehmen ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den beiden Hauptansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Zusatzschaltung beginnend in den Phasennulldurchgängen schaltet und eine definierte ohmsche Zusatzlast zu den LED-Leuchtmitteln liegt, sowie zeitgleich die Stromaufnahme der gesamten Anordnung gemessen wird und hat die Stromaufnahme der LED-Leuchtmittel einen vorgegebenen Wert erreicht, wird die parallel angeschlossene ohmsche Zusatzlast wieder abgeschaltet, um die Gesamtverlustleistung zu reduzieren. Die Stromflusslücke in den Nulldurchgängen wird dadurch vermieden und die von den LED-Leuchtmitteln erzeugte Kurvenform nähert sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen elektronischen Zusatzschaltung der vorteilhaften Sinusform an.
  • Weiterhin ist besonders vorteilhaft, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen elektronischen Zusatzschaltung keine hochfrequenten Schaltvorgänge (Verwendung von Vorschaltgeräten) ausgelöst werden, so dass zusätzliche Hochfrequenzstörungen wirkungsvoll vermieden sind. Des weiteren ist besonders vorteilhaft, dass die Integration der erfindungsgemäßen Zusatzschaltung ohne weiteres auf ein und derselben Leiterplatte erfolgen kann, auf welcher auch die LED-Leuchtmittel der betreffenden Leuchte angeordnet sind, weil die komplette Bestückung mit SMD-Bauteilen erfolgen kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand von 5 Ausführungsbeispielen sei der erfindungsgemäße Gegenstand näher beschrieben, dabei zeigen:
    • Fig. 1: prinziphaft ein Blockschaltbild einer elektronischen Zusatzschaltung für für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel gemäß erstem Ausführungsbeispiel mit Stromsensor;
    • Fig. 2: prinziphaft einen Schaltplan einer elektronischen Zusatzschaltung für für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel gemäß erstem Ausführungsbeispiel mit Stromsensor;
    • Fig. 3: prinziphaft ein Blockschaltbild einer elektronischen Zusatzschaltung für für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel gemäß zweitem Ausführungsbeispiel mit Zeitglied;
    • Fig. 4: prinziphaft einen Schaltplan einer elektronischen Zusatzschaltung für für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel gemäß zweitem Ausführungsbeispiel mit Zeitglied;
    • Fig. 5: prinziphaft ein Blockschaltbild gemäß drittem Ausführungsbeispiel, bei dem die Zusatzschaltung als Baugruppe auf einer ersten Leiterplatte vorhanden ist, welche zumindest auch mit einem LED-Leuchtmittel bestückt ist;
    • Fig. 6: prinziphaft ein Blockschaltbild gemäß viertem Ausführungsbeispiel, bei dem die Zusatzschaltung als externe Baugruppe auf einer zweiten Leiterplatte vorhanden ist, welche direkt im Gehäuse einer Leuchte angeordnet ist, welche zumindest ein LED-Leuchtmittel aufweist;
    • Fig. 7: prinziphaft ein Blockschaltbild gemäß füngtem Ausführungsbeispiel, bei dem die Zusatzschaltung als externe Baugruppe auf einer dritten Leiterplatte vorhanden ist, welche innerhalb eines eigenen Gehäuses angeordnet ist und an welche zumindest eine Leuchte angeschlossen ist, die zumindest ein LED-Leuchtmittel (1) aufweist.
  • Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, besteht eine solche elektronische Zusatzschaltung für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel 1 im Wesentlichen aus einem Stromsensor 2, zumindest einer Laststeuereinheit 3 und zumindest einer ohmschen Zusatzlast 4. Die elektronische Zusatzschaltung ist an ein Versorgungsnetz 5 angeschlossen, welches im vorliegenden Fall eine Netzspannung von 230V zur Verfügung stellt. Die elektronische Zusatzschaltung schaltet quasi beginnend in den Phasennulldurchgängen. Der Stromsensor 2 erfasst den Gesamtstrom der durch die LED-Leuchtmittel 1 fließt, welche für den Betrieb an einem 230V liefernden Versorgungsnetz ausgelegt sind. Die Laststeuereinheit 3 schaltet die ohmsche Zusatzlast 4 für einen Zeitraum hinzu in dem der Strom noch nicht in ausreichender Stärke (Stromlücke) durch die LED-Leuchtmittel 1 fließt.
  • Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, besteht der Stromsensor 2 aus den Messwiderständen R1-R3, die den durch die LED-Leuchtmittel 1 fließenden Gesamtstrom erfassen. Parallel dazu wird über einen Vorwiderstand R4 ein Optokoppler OK angesteuert, der beim Erreichen der vorgegebenen Stromstärke (Übernahmegrenze) seinen Ausgang aktiviert. Parallel zum Stromsensor 2 ist eine Schutzdiode D6 vorhanden um die Schaltung gegen hochenergetische Störspannungen (Surge) zu schützen. Damit wird die normgerechte "EMV-Verträglichkeit" sichergestellt. Durch den Optokoppler OK wird die im Sensor 2 gemessene Abschaltschwelle potential getrennt an die Laststeuereinheit 3 weitergegeben.
  • Die Laststeuereinheit 3 besteht aus einem Gleichrichter D3, einem Vorwiderstand R5 mit Zener-Diode D1 und dem Gatevorwiderstand R6. Die ohmsche Zusatzlast 4 ist eine Kombination aus den Widerständen R7, R8, R9 und des ohmschen Anteils der Drain-Source-Strecke (RDS) des ersten Transistors T1. Die erzeugte Verlustleistung verteilt sich entsprechend über alle beteiligten Bauteile, um damit die entstehende Wärmeentwicklung nicht auf einen Punkt zu konzentrieren. Durch Gleichrichtung der Laststeuereinheit 3 durch den Gleichrichter D3 findet diese für beide Halbwellen der Netzspannung Verwendung.
  • Beginnend im Nulldurchgang steigt die Spannung über den Vorwiderstand R5 an der Zener-Diode D1 an, wodurch sich eine Spannung an dieser Zener-Diode D1 aufbaut. Diese Spannung liegt gleichzeitig über den Widerstand R6 am Gateanschluß des ersten Transistors T1 an und steuert diesen durch, so dass die ohmsche Zusatzlast 4 parallel zu der durch die LED-Leuchtmittel 1 erzeugten Nutzlast geschaltet wird. Der Strom durch den Widerstand R9 bewirkt eine Gegenkopplung des ersten Transistors T1, um eine Schwingneigung zu unterdrücken. Der Widerstand R8 ist als Thermistor (PTC) ausgelegt, um bei einem Fehler des ersten Transistors T1 (z.B. ständiger Kurzschluss) den Laststrom der ohmschen Zusatzlast 4 zu begrenzen und damit ein Überhitzen der Widerstände R7 und R9 zu verhindern. Beim Erreichen der vorgegebene Übernahmegrenze des Stromsensors 2 wird der Optokoppler OK aktiviert und schaltet die Zener-Diode D1 kurz. Ab jetzt ist nur noch der durch die LED-Leuchtmittel 1 verursachte Strom wirksam. Beim Absinken des Gesamtstromes unter die Übernahmegrenze wird der Optokoppler OK wieder abgeschaltet und die Spannung über der Zener-Diode D1 schaltet den ersten Transistor T1 erneut ein. Damit wird die ohmsche Zusatzlast 4 wieder aktiv.
  • Mehrere LED-Leuchtmittel 1 sind beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wie insbesondere aus Figur 2 und Figur 4 hervorgeht, zu einem LED-Leuchtmittelmodul 6 zusammengefasst. Dabei sind lediglich beispielhaft drei LED-Leuchtmittel 1 dargestellt. Die Anzahl der in einem LED-Leuchtmittelmodul 6 zusammengefassten LED-Leuchtmittel 1 ist jedoch quasi beliebig und kann je nach Ausführung der Leuchte bzw. der an die Leuchte gestellten Anforderungen von Fall zu Fall angepasst werden.
  • Die Stromaufnahme eines LED-Leuchtmittelmoduls 6 bzw. einer LED-Leuchte, mit zumindest einem LED-Leuchtmittel 1 mit einer Gesamtleistungsaufnahme von >25W wird somit derart beeinflusst, dass sich die Kurvenform des Gesamtstromes einer Sinusform annähert und damit die Anforderungen an Stromoberwellen gemäß Norm EN61000-3-2, Tabelle C eingehalten wird. Vorteilhaft ist dabei auch die Tatsache, dass die elektronische Zusatzschaltung die Stromaufnahme derart beeinflusst, dass der Stromfluss im Bereich des Nulldurchganges ausreichend vorhanden ist, um damit auch handelsübliche Dimmer versorgen zu können, d. h. es wird ein linearer Dimmbereich von der kleinsten bis zur größten Dimmstufe ermöglicht.
  • Durch die angenäherte Sinusform des Gesamtstromes wird, wie bereits erwähnt, die Verwendung von handelsüblichen Phasenanschnittdimmern und Phasenabschnittdimmern geeigneter Leistung ohne Einschränkungen für den gesamten Dimmbereich ermöglicht. Diese elektronische Zusatzschaltung ist somit ohne weiteres in der Lage LED-Leuchten bzw. LED-Leuchtmittelmodule 6 auch bei einer Leistungsaufnahme > 25W in allen Betriebsbereichen normgerecht zu betreiben.
  • Der Wirkungsgrad aus der Kombination der elektronischen Zusatzschaltung mit zumindest einem zu betreibenden LED-Leuchtmittel 1 ist ohne weiteres besser, als eine permanent parallel geschaltete ohmsche Last zu verwenden, da die verwendete ohmsche Zusatzlast 4 nur in den Bereichen der Nulldurchgänge aktiv ist. Dadurch wird die Gesamtleistungsaufnahme nur um einen Anteil von unter 10% im Hinblick auf die durch das zumindest eine LED-Leuchtmittel 1 verursachte Leistungsaufnahme vergrößert.
  • Wie insbesondere aus Figur 3 und 4 hervorgeht, besteht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel die Möglichkeit die Ansteuerung der Laststeuereinheit 3 durch ein Zeitglied 7 erfolgen zu lassen. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird dann nicht zur Beeinflussung der ohmschen Zusatzlast 4 der Strom gemessen, sondern es werden vorab Zeitpunkte festgelegt, bei denen die ohmsche Zusatzlast 4 zu den zu betreibenden LED-Leuchtmitteln 1 hinzugeschaltet bzw. abgeschaltet wird.
  • Wie insbesondere aus Figur 4 hervorgeht, besteht das Zeitglied 7 aus den Widerständen R1 und R2 sowie dem zweiten Transistor T2. Über das Verhältnis des Basisspannungsteilers R1, R2 wird festgelegt, ab welcher Netzspannungshöhe und damit auch nach welcher Zeit (es handelt sich hier um eine mit 100Hz pulsierende sinusförmige Spannung) der zweite Transistor T2 schaltet.
  • Die Lastansteuereinheit 3 besteht aus einem Gleichrichter D3, Vorwiderstand R5 mit Zener-Diode D1 und dem Gatevorwiderstand R6. Die ohmsche Zusatzlast 4 ist eine Kombination aus den Widerstand R7, R8, R9 und des ohmschen Anteils der Drain-Source-Strecke (RDS) des ersten Transistors T1. Die erzeugte Verlustleistung verteilt sich entsprechend über alle beteiligten Bauteile, um damit die entstehende Wärmeentwicklung nicht auf einen Punkt zu konzentrieren. Durch Gleichrichtung der Laststeuereinheit 3 durch den Gleichrichter D3 findet diese für beide Halbwellen der Netzspannung Verwendung.
  • Beginnend im Nulldurchgang steigt die Spannung über den Vorwiderstand R5 an der Zener-Diode D1 an, wodurch sich eine Spannung an dieser Zener-Diode D1 aufbaut. Diese Spannung liegt gleichzeitig über den Widerstand R6 am Gateanschluß des ersten Transistors T1 an und steuert diesen durch, so dass die ohmsche Zusatzlast 4 parallel zu der durch die LED-Leuchtmittel 1 erzeugten Nutzlast geschaltet wird. Der Strom durch den Widerstand R9 bewirkt eine Gegenkopplung des ersten Transistors T1, um eine Schwingneigung zu unterdrücken. Der Widerstand R8 ist als Thermistor (PTC) ausgelegt, um bei einem Fehler des ersten Transistors T1 (z. B. ständiger Kurzschluss) den Laststrom der ohmschen Zusatzlast 4 zu begrenzen und damit ein Überhitzen der Widerstände R7 und R8 zu verhindern.
  • Wenn die Netzspannung den festgelegten Wert des Zeitgliedes 7 erreicht hat, wird der zweite Transistor T2 durchgesteuert und damit wird die Spannung über der Zener-Diode D1 kurzgeschlossen. Damit wird der erste Transistor T1 gesperrt und die ohmsche Zusatzlast 4 abgeschaltet. Ab jetzt ist nur noch die Stromaufnahme der LED-Leuchtmittel 1 wirksam. Beim Absinken der Netzspannung unter den festgelegten Wert (in der Nähe des Nulldurchgangs) des Zeitgliedes 7 wird der zweite Transistor T2 wieder sperrend und die Spannung über der Zener-Diode D1 schaltet den ersten Transistor T1 erneut ein. Damit wird die ohmsche Zusatzlast 4 wieder aktiv.
  • Wie insbesondere aus Figur 5 hervorgeht, ist die elektronische Zusatzschaltung als Baugruppe 8 auf einer ersten Leiterplatte L1 vorhanden, welche zumindest auch mit einem, direkt an Wechselspannungen von 230V angeschlossenen LED-Leuchtmittel 1 bestückt ist. Im vorliegenden Fall sind auf der ersten Leiterplatte L1 drei LED-Leuchtmittel 1 vorgesehen.
  • Wie insbesondere aus Figur 6 hervorgeht, ist die elektronische Zusatzschaltung als externe Baugruppe 8 auf einer zweiten Leiterplatte L2 vorhanden, welche direkt im Gehäuse 9 einer Leuchte X angeordnet ist, welche zumindest ein, direkt an Wechselspannung von 230V angeschlossenes LED-Leuchtmittel 1 aufweist. Im vorliegenden Fall sind auf der im Gehäuse 9 der Leuchte X angeordneten ersten Leiterplatte L1 drei LED-Leuchtmittel 1 vorhanden.
  • Wie insbesondere aus Figur 7 hervorgeht, ist die elektronische Zusatzschaltung als externe Baugruppe 8 auf einer dritten Leiterplatte L3 vorhanden, welche innerhalb eines eigenen weiteren Gehäuses 10 angeordnet ist und an welche zumindest eine mit Gehäuse 9 versehene Leuchte X angeschlossen ist, die zumindest ein, direkt an Wechselspannung von 230V angeschlossenes LED-Leuchtmittel 1 aufweist. Der Einfachheit halber ist der Aufbau der Leuchte X nicht näher dargestellt.

Claims (13)

  1. Elektronische Zusatzschaltung für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel, dadurch gekennzeichnet, dass diese beginnend in den Phasennulldurchgängen schaltende elektronische Zusatzschaltung zumindest einen Stromsensor (2), zumindest eine Laststeuereinheit (3) und zumindest eine ohmsche Zusatzlast (4) aufweist.
  2. Elektronische Zusatzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Stromsensor (2) gemessene Abschaltschwelle potentialgetrennt an die Laststeuereinheit (3) weitergegeben wird.
  3. Elektronische Zusatzschaltung für ohne Vorschaltgeräte direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossene LED-Leuchtmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Laststeuereinheit (3) durch ein Zeitglied (7) erfolgt.
  4. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Baugruppe (8) auf einer ersten Leiterplatte (L1) vorhanden ist, welche zumindest auch mit einem, direkt an Wechselspannungen von 110V - 240V angeschlossenen LED-Leuchtmittel (1) bestückt ist.
  5. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese als externe Baugruppe (8) auf einer zweiten Leiterplatte (L2) vorhanden ist, welche direkt im Gehäuse (9) einer Leuchte angeordnet ist, welche zumindest ein, direkt an Wechselspannung von 110V - 240V angeschlossenes LED-Leuchtmittel (1) aufweist.
  6. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese als externe Baugruppe (8) auf einer dritten Leiterplatte (L3) vorhanden ist, welche innerhalb eines eigenen weiteren Gehäuses (10) angeordnet ist und an welche zumindest eine Leuchte (X) angeschlossen ist, die zumindest ein, direkt an Wechselspannung von 110V - 240V angeschlossenes LED-Leuchtmittel (1) aufweist.
  7. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gleichrichtung der Laststeuereinheit (3) diese für beide Halbwellen der Netzspannung Verwendung findet.
  8. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei antiparallel geschaltete Laststeuereinheiten (3) für je eine der beiden Halbwellen der Netzspannung vorgesehen sind.
  9. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine ohmsche Zusatzlast (4) parallel zu jedem direkt an Wechselspannung von 110V - 240V angeschlossenen LED-Leuchtmittel (1) geschaltet ist, um eine Stromflusserhöhung auch in den Bereichen der Nulldurchgänge zu realisieren.
  10. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine ohmsche Zusatzlast (4) parallel zu einer Gesamtanordnung mehrerer, direkt an Wechselspannung von 110V - 240V angeschlossener LED-Leuchtmittel (1) aufweisende Leuchte geschaltet ist.
  11. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine ohmsche Zusatzlast (4) aus einer Kombination von zumindest einem Widerstand (R7, R8, R9) und zumindest einem Halbleiterelement besteht.
  12. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbleiterelement als ansteuerbarer erster Transistor (T1) ausgebildet ist.
  13. Elektronische Zusatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung der ohmschen Zusatzlast (4) ein Mikrocontroller vorgesehen ist.
EP10161850A 2009-08-06 2010-05-04 Elektronische Zusatzschaltung Withdrawn EP2282608A2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009036351 2009-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2282608A2 true EP2282608A2 (de) 2011-02-09

Family

ID=43216753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10161850A Withdrawn EP2282608A2 (de) 2009-08-06 2010-05-04 Elektronische Zusatzschaltung

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP2282608A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013114255A1 (en) 2012-02-01 2013-08-08 Koninklijke Philips N.V. Driver device and driving method for driving a load, in particular a led unit
WO2013120893A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-22 Osram Gmbh Load driving circuit having current sensor with protecting diode

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013114255A1 (en) 2012-02-01 2013-08-08 Koninklijke Philips N.V. Driver device and driving method for driving a load, in particular a led unit
US9544966B2 (en) 2012-02-01 2017-01-10 Philips Lighting Holding B.V. Driver device and driving method for driving a load, in particular a LED unit
RU2618697C2 (ru) * 2012-02-01 2017-05-11 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Устройство возбуждения и способ возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности сд (светодиодного ) блока
WO2013120893A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-22 Osram Gmbh Load driving circuit having current sensor with protecting diode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202014100858U1 (de) Leuchtdiodenantriebsschaltung mit einer steuerbaren Stromquelle zur Erzeugung eines Haltestroms für den Triac
DE102013222226B3 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs
US10602580B2 (en) Constant voltage dimming power supply and dimming system for lighting device
US20070126366A1 (en) Power supply for 2-line dimmer
DE112015000754T5 (de) Dimmeinrichtung
DE29904988U1 (de) Einrichtung zur Steuerung und zum Betreiben von Leuchtdioden zu Beleuchtungszwecken
EP2282608A2 (de) Elektronische Zusatzschaltung
EP2615711B1 (de) Schaltung für ein Haushaltsgerät
EP2564673B1 (de) Schaltungsanordnung zum betreiben von leds
DE202009018041U1 (de) Elektronische Zusatzschaltung
DE102014104365B4 (de) Beleuchtungsvorrichtung
DE102009050203B4 (de) Vorrichtung mit einer Unterdrückungsschaltung eines Restlichts
DE102014114851A1 (de) Schaltung zum netzkonformen Betreiben von Leuchtdioden sowie Leuchtmittel und Leuchte
WO2008104431A1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zur leistungsanpassung von hochdruck-entladungslampen
DE10148644B4 (de) Elektrische Schaltung zum Dimmen der beiden Halbwellen einer Wechselspannung
DE102021109457B3 (de) Elektrischer Dimmer und Verfahren zum Betrieb elektrischer Lasten
DE102005011580A1 (de) Elektronischer Leistungssteller
DE2936891C2 (de) Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes eines elektrischen Gerätes, insbesondere eines elektrischen Hausgerätes
EP2420108A1 (de) Treiberschaltung für eine led
AT15264U1 (de) Betriebsgerät zur Versorgung eines Leuchtmittels mit einem einstellbaren mittleren Strom
DE19912185A1 (de) Einrichtung zur Steuerung und zum Betreiben von Leuchtdioden zu Beleuchtungszwecken
DE102016106474B3 (de) Nebenschlussmodul sowie Verfahren zum Bereitstellen des notwendigen Betriebsstromes für einen Dimmer
EP3206290A1 (de) Transformatorloses netzteil, insbesondere für led-beleuchtungssysteme
DE202021106005U1 (de) Nebenschlussmodul
DE102011008508B4 (de) Elektrisches Unterputz-Installationsgerät zur Helligkeitssteuerung einer Beleuchtungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME RS

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: INSTA ELEKTRO GMBH

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: INSTA ELEKTRO GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20131203