EP3064037A1 - Circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of leds - Google Patents

Circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of leds

Info

Publication number
EP3064037A1
EP3064037A1 EP14792400.5A EP14792400A EP3064037A1 EP 3064037 A1 EP3064037 A1 EP 3064037A1 EP 14792400 A EP14792400 A EP 14792400A EP 3064037 A1 EP3064037 A1 EP 3064037A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
led
node
coupled
voltage
leds
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Withdrawn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
EP14792400.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Seider
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.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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 Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP3064037A1 publication Critical patent/EP3064037A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10Controlling the intensity of the light
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/395Linear regulators
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • H05B45/44Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/56Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving measures to prevent abnormal temperature of the LEDs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
  • the present invention relates to a circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs comprising an input ei ⁇ nem first and a second input terminal for Kop ⁇ PelN with a rectified AC supply voltage, a linear regulator having an input and a first higher up and a second lower LED unit, wherein the first LED unit comprises the first cascade of LEDs and the second LED unit comprises the second cascade of LEDs.
  • a generic circuit arrangement is known from DE 29 25 692 AI. It is known to feed cascades of LEDs, each comprising a plurality of LEDs, via a rectifier from an AC voltage network. However, this leads to a strong light modulation, a so-called “flicker”, and an energy-inefficient use of the LEDs For higher performance classes, this approach continues to lead to problems with normative specifications in terms of power factor and harmonics.
  • the object of the present invention is to develop a generic circuit arrangement for operating at least one first and one second cascade of LEDs such that a more efficient operation of the LEDs is made possible. This object is achieved by a circuit arrangement having the features of patent claim 1.
  • the present invention is based on the realization that the efficiency and thus the efficiency of a genus processing circuit arrangement according increased as well as the requirements can be met with regard to the power factor when a voltage divider is provided, which is between the first and the second input terminal gekop ⁇ pelt, wherein the tap of the voltage divider is coupled to the input of a linear regulator coupled serially to the LED cascades.
  • a current consumption of the circuit arrangement can be made dependent on the respective phase position of the rectified AC supply voltage.
  • Each LED unit comprises a first diode serially coupled to the respective LED cascade, this first diode serving as a blocking diode.
  • the coupling point of the first diode and the respective LED cascade represents a first node, wherein the not coupled to the first diode terminal of the LED cascade represents a second node, wherein the not coupled to the LED cascade terminal of the first diode has a third Represents node.
  • Each LED unit further has the Se ⁇ riensc Francisco a first capacitor and a second diode which is coupled between the third and the second node, wherein the coupling point of the first Kon ⁇ capacitor with the second diode is a fourth node.
  • Each LED unit also has a first and a second electronic switch each having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, wherein the control electrode of the first electronic switch is coupled to a fifth node, wherein the reference electrode of the first electronic switch is coupled to the fourth node, wherein the working electrode of the first electronic switch is coupled to the control electrode of the second electronic ⁇ rule switch, wherein the reference electrode of the second electronic switch is coupled to the third node, wherein the working electrode of the second electronic switch is coupled to the second node.
  • the prerequisite can be created in this way to turn the different LED cascades depending on the instantaneous value of the rectified supply change ⁇ voltage on or off.
  • the third node of the highest LED-unit is coupled to the first input terminal, said second bone ⁇ th the lowermost LED unit is so coupled to the linear regulator, the linear regulator serially connected between the second node of the lowermost LED Unit and the second input terminal is coupled.
  • the third node of each LED unit, which is not the highest LED unit, is coupled to the second node of the next higher LED unit.
  • the respective first electronic switch is switched by Vari ⁇ ation of the potential at the reference electrode, a suitably chosen direct voltage to be applied to their control electrode. Therefore, according to the invention the fifth node of all LED units coupled to a DC power source.
  • the highest LED cascade is associated with at least a switching device, which is designed to switch in a first state, all the LEDs of the LED cascade in series and in a second state a first Hälf ⁇ te of LEDs of the LED cascade of a second half LEDs of the LED cascade to be switched in parallel.
  • This measure takes into account the fact that when a generic circuit arrangement, which is designed, for example, for an AC supply voltage of 200 V, is operated on an AC supply voltage of 100 V, the luminous flux drops to a very small value without further measures. This can occur, for example when a designed for the European market circuit arrangement with an example as ⁇ as usual in Japan mains operated. As a result, the LEDs of the various LED cascades partially no longer light up. This results in an unacceptable inhomogeneity of the luminance.
  • the voltage drop across an LED cascade can be adapted to the actual alternating voltage present. This can be reliably avoided an undesirable inhomogeneity in luminance, poor efficiency and a destruction or premature Old ⁇ tion of components of the circuit.
  • the lower end of the first half of LEDs of at least the highest LED cascade represents a sixth node
  • the higher end of the second half of LEDs of the highest LED cascade represents a seventh node
  • the switching device comprising first, second, and second LEDs a third switch, wherein the first switch is coupled between the sixth and seventh nodes, the second switch coupled between the first and seventh nodes, and wherein the third switch is coupled between the sixth and second nodes.
  • the voltage divider preferably comprises a switch and at least one first and one second ohmic resistance, the switch being designed and arranged to separate the second ohmic resistance from the first ohmic resistance in a first state and the first and the second ohmic resistance in a second state To connect the resistor in parallel.
  • This switch is used to adjust the current value accordingly, so that at half the AC supply voltage of twice the current through the LED cascade (s) flows to achieve a constant light ⁇ performance.
  • the circuit arrangement further comprises a control device which is designed and arranged to detect the amplitude of the voltage applied to the input, wherein the control device is further designed, the at least one switch device and the switch of the voltage divider in dependence of the detected amplitude of the An ⁇ gear applied voltage to control.
  • the control device includes an input voltage detection ⁇ with a corresponding automatic switching. This is preferably realized using a Schmitt trigger and a MOSFET circuit.
  • control device is preferably designed in a first state, which is correlated to a voltage at the input in a first voltage range, to control at least one switching device such that the corresponding LEDs are connected in series and the switch of the voltage divider of the ⁇ art to control that the second ohmic resistance is to ⁇ separates, and in a second state, which is correlated with a voltage at the input in a second voltage range, wherein the second voltage range klei ⁇ nere voltages are assigned as the first voltage ⁇ range , the at least to drive a switching device such that the first half of the LEDs of the second half is connected in parallel, and to control the switch of the voltage divider such that the second ohm ⁇ cal resistance is connected in parallel with the first ohmic resistance.
  • the turn-on durations of the respective LED cascades during operation of the circuit arrangement in the second state are reduced in order to provide a total LED power of the circuit arrangement which substantially corresponds to that in the first state. In this way, an overload of LEDs can be prevented, as will be explained in more detail below.
  • each LED unit comprises a different number of LEDs.
  • the possibility is basically created to make an adjustment of the LED string voltage to the instantaneous value of the rectified supply AC voltage.
  • each higher LED unit comprises twice the number of LEDs as the next lower LED unit. In this way, a particularly uniform adaptation to the rectified AC supply voltage can be made.
  • the first LED unit may comprise, for example, LEDs 26, the second LED unit and the eight drit ⁇ te LED unit four.
  • the switch-on durations of the LEDs located below the highest-lying LED cascade are preferably periodically reduced. In this way, an overload of these lower-lying LED cascades can be reliably avoided.
  • the first half of LEDs is preferably a first capacitor and the second half of LEDs a second capacitor connected in parallel.
  • This be ⁇ then meets at least the LED unit with the highest-lying LED cascade according to the invention. In this way, even with serial operation light modulations and Flicker phenomena are reduced.
  • each further LED unit also comprises at least one second capacitor, which is connected in parallel to the respective LED cascade.
  • the LEDs of the further LED cascades from the respective second capacitor can be supplied in the phases in which the LEDs of the respective cascade are not supplied directly from the rectified AC supply voltage, either because the rectified supply AC voltage is less than the sum of the flux voltages of the respective LED cascade is, or it is, because another LED cascade is active and the respective LED cascade is just shorted.
  • the DC voltage source is realized in that the AC voltage occurring during operation of the circuit arrangement at the second node of the lowest-lying LED unit is used to generate a DC voltage.
  • no separate auxiliary voltage for the generation ⁇ supply the potential at the fifth node must be provided, for example, using a coupled with the rectifier output buck converter; Rather, a particularly sent selected exchange clamping ⁇ voltage signal is utilized within the circuit arrangement in the present case.
  • the alternating voltage occurring at the second node of the lowest-lying LED unit is particularly suitable.
  • auxiliary voltage present has produced single ⁇ Lich a low ripple, and therefore very small capacities can be used compared to other auxiliary power supplies. It is very simple and compact. Moreover, it is also inexpensive for this reason. Particularly advantageous is the fact that a power is taken for the auxiliary voltage supply, which would otherwise have been converted into power loss in the linear regulator. Thus, no additional power dissipation is created by the auxiliary voltage supply, whereby the efficiency of the circuit arrangement is optimized.
  • each LED unit further comprises a third diode coupled between the fifth node and the control electrode of the respective first electronic switch.
  • This third diode serves to protect the control ⁇ electrode of the respective first electronic switch. In accordance with voltage-resistant design of the first electronic switch, these third diodes can be omitted.
  • the DC voltage source ei ⁇ ne charge pump whose input is coupled to the second node of the lowest-lying LED unit and their output ⁇ coupled to the fifth node of all LED units is.
  • a charge pump By using a charge pump, a DC voltage for supplying the fifth node of all LED units can be obtained particularly easily from the alternating voltage occurring at the second node of the lowest-lying LED unit.
  • the charge pump preferably comprises the series connection of a half-wave rectifier and a voltage limiting device. This makes it possible to provide a voltage supply for the fifth node which reliably lies below a predefinable threshold value. By this measure, a particularly low ripple of the auxiliary voltage can be provided.
  • the DC voltage source comprises the series connection of a resistor and a fourth diode, which is coupled between the second node of the lowest LED unit and the fifth node of all LED units, and the parallel connection of a third capacitor and a Zener diode, the zwi ⁇ the fifth node of all LED units and the second input terminal is coupled.
  • the resistor which is connected in series with the fourth diode may be designed as a fixed ohmic resistor. This is preferred if the circuit arrangement does not have to be dimmable. However, if a dimming option is to be provided, the resistor which is connected in series with the fourth diode is designed as a variable resistor for realizing a regulating device of the charge pump. It is preferable if this control device is adapted to the charge pump to control the voltage at the fifth bone ⁇ ten to a predeterminable value.
  • the voltage drop across the linear regulator chip ⁇ voltage that is, in the present case the voltage at the second node of the lowermost LED unit in Phase or Phasenabroughdimmung corresponds to an asymmetrical sawtooth signal having dropout.
  • the third Kon ⁇ capacitor With sufficient current to provide a substantially con- stant predetermined voltage at five ⁇ th node of all the LED units is ensured.
  • the control device of the charge pump is designed as an inverting voltage regulator.
  • the voltage regulator has a third and a fourth electronic switch, each having a control electrode, a working electrode and a reference electrode, wherein the control electrode of the third electronic switch is coupled to the anode of the zener diode, with its reference electrode to the second input terminal and its working electrode the control electrode of the fourth electronic switch, wherein the Steuerelekt ⁇ rode of the fourth electronic switch is further ge ⁇ coupled through a resistor with its working electrode, which in turn is coupled to the cathode of the fourth diode, wherein the reference electrode of the fourth electronic switch having is coupled to the fifth node of all LED units.
  • the third electronic switch measures the current through the zener diode. If no current flow through the Zener diode can be detected, then the voltage at the third capacitor is too low. In the absence of current flow through the zener diode, the third electronic switch becomes non-conductive and in turn as a result of acting as a pull-up resistor ohmic resistance between the working electrode and the control electrode of the fourth electronic switch turned on. In this way, a flow of current from the second node of the lowest LED unit to the third capacitor and thus the fifth node of all LED units is made possible.
  • a Kondensa ⁇ gate coupled between the control electrodes of the third and fourth electronic switch on the one hand and the second input terminal. This serves to filter out cracks, tines and the like, and therefore makes the arrangement less susceptible to interference.
  • a regulating device for regulating the current through the linear regulator can be provided, the input of the regulating device being coupled to the fifth node and the output of the regulating device to the input of the linear regulator.
  • Such crizvorrich ⁇ tion allows, for example, a regulation of the current through the at least one LED unit as a function of temperature.
  • Particularly preferred such crizvorrich ⁇ tung comprises a fifth electronic switch having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, and a voltage divider having at least ei ⁇ nem ohmic resistor and a NTC-resistor, the voltage divider between the fifth node and the second input terminal is coupled, wherein the Ab ⁇ handle of the voltage divider is coupled to the control electrode of the fifth electronic switch, wherein the Reference electrode of the fifth electronic switch is coupled to the second input terminal, wherein the working electrode of the fifth electronic switch is coupled to the input of the linear regulator.
  • the voltage causing it to become increasingly conductive ge ⁇ turns increases on the control electrode of the third electronic switch.
  • this measure also provides a Temperaturabschal ⁇ tion when a predetermined maximum temperature is exceeded.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a circuit ⁇ arrangement according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention ⁇ ;
  • Figure 3 shows the time profile of the voltages at various nodes of the circuit arrangement of Figure 2 in operation with a first supply ⁇ AC voltage..;
  • Fig. 4 shows the time course of the voltages at different nodes of the circuit arrangement of Fig. 2 when operating with a second supply ⁇ AC voltage, which is half as large as the AC supply voltage used in Fig. 3.
  • 5 is a schematic representation of an alternative to a partial region of the circuit arrangement shown schematically in FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a further alternative to a partial region of the circuit arrangement shown schematically in FIG.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive Heidelbergungsanord ⁇ tion.
  • An AC line voltage 701 is connected through a rectifier 702 to two nodes 703 and 704.
  • the node 703 is connected to a node 759 via the ohmic resistor Rl.
  • the node 759 is coupled via the series circuit of two diodes D5, D6 and a resistor R3 to the node 704, the Ka ⁇ Thode of the diodes D5, D6 points in the direction of the node 704th
  • the ohmic resistors Rl, R2, the diodes D5, D6 and the ohmic resistor R3 form apulsstei ⁇ ler, whose tap represents the node 759.
  • the ohm see resistor R3 is a switch S4 a resistor R2 parallel switchable.
  • the circuit arrangement further comprises a linear regulator 12, which includes two NPN transistors Ql, Q2 in a Darlington arrangement, and a resistor R5 which is serially referred to the Darlington stage Ql, Q2 ge ⁇ is coupled.
  • the base of transistor Q2 represents the control terminal of linear regulator 12 and is coupled to node 759.
  • a series circuit of present three LED units LEI LE2, LE3 and egg ⁇ nem linear regulator 12 is coupled.
  • the structure of an LED unit is shown below using the example of the LED unit LE3, wherein the structure of the LED units LEI and LE2 is substantially identical, differs only by the number of the respective LEDs and the resulting dimensioning of the components.
  • the LED unit LE3 comprises the LEDs LED43 to LED48, thus 6 LEDs, which are connected in series with one another and form an LED cascade.
  • Serial to the LED diode D33 is coupled to cascade a, wherein the coupling point of the diode D33 and the LED cascade a node N31 Represents ⁇ .
  • the terminal of the LED cascade not coupled to the diode D33 represents a node N32.
  • the terminal of the diode D33 not coupled to the LED cascade represents a third node N33.
  • An optional capacitor C33 may be coupled in parallel with the LED cascade. Between the node N33 and the node N32 is the series connection of a capacitor C32 and a diode D32 coupled, wherein the coupling point of the capacitor C32 with the diode D32 is a node N34.
  • the LED unit LE3 further comprises two electronic switches Q31 and B31, wherein the control electrode of the switch Q31 is coupled to a node N5 via the series connection of a diode D31 and an ohmic resistor R31.
  • the reference electrode of the switch Q31 is coupled to the node N34, while its Anlagenselekt ⁇ rode via a resistor R32 to the control electrode of the switch B31 is coupled.
  • the reference ⁇ electrode of the switch B31 is gekop ⁇ pelt to the node N32, whereas its working electrode is coupled to node N33.
  • the switch B31 is implemented as a Darlington stage and includes the Transis ⁇ factors Q32, Q33 and the ohmic resistors R33 and R34.
  • the Darlington stage instead of the Darlington stage, a single transistor could also be provided.
  • the LED units LE2, LEI have a comparable structure, but each have a different number of LEDs.
  • the LED unit LE2 comprises the LEDs LED29 to LED42, ie 14 LEDs.
  • the LED unit LEI comprises the LEDs LED1 to LED28, which means 28 LEDs.
  • the LEDs are before Trains t ⁇ as dual-core LEDs each having two PN junctions executed.
  • the second node of the lowest LED unit here the node N32, is coupled to the working electrode of the linear regulator 12, while the third node N13 of the highest LED unit LEI is coupled to the node 703.
  • node N5 and the linear regulator ler 12 is coupled to an auxiliary voltage source 14, which will be discussed in more detail below.
  • circuit shown in Figure 1 ⁇ arrangement the following components and dimensions on.
  • C12 470 nf
  • C22 2 yf
  • C32 4 yf
  • C23 100 yf
  • C33 220 yf
  • R4 3 kQ
  • C2 10 yf.
  • the capacitors C13, C14, C23 and C33 are comparatively large dimensioned ⁇ and serve as a buffer capacitor for the LEDs of the respective LED cascade. In this case, it is advantageous that these capacitors only have to be designed for the voltage drop across the corresponding LED cascade and thus not for the full magnitude of the mains AC voltage VI. Accordingly, these con ⁇ capacitors can be made smaller and thus space-saving.
  • the diodes Dil, D21, D32, are optional and can be ⁇ saves, if the transistors QU, Q21 and Q31 are designed to be resistant to voltage.
  • the diodes D5 and D6 serve to compensate for the base-emitter voltage of the transistors Q1 and Q2.
  • the across ohmic resistor R3 from ⁇ falling voltage is therefore substantially equal to the voltage dropped across the ohmic resistor R5.
  • the current through the resistor R5 is therefore semi-sinusoidal ⁇ shaped. It follows that the current through the circuit follows the input voltage, resulting in a good power factor and low EMC interference.
  • the transistor Bll is operated at a switching frequency of about 100 Hz. A possibly due to this switching frequency perceptible flicker is prevented by the associated buffer capacitors C13 and C14.
  • the transistor B21 operates with a switching frequency of about 200 Hz and the switch B31 with a switching frequency of about 400 Hz.
  • the combination of the capacitor C12 and the diode D12 constitutes a peak detector for the LED unit LEI. Accordingly, the capacitor C22 and the diode D22 provide a peak detector for the LED unit LE2 and the capacitor C32 and the diode D32 a peak value detector for the LED unit LE3.
  • the transistors QU, Q21 and Q31 act as Komparato- ren. The operation will be described by way of example to the hand ⁇ lowermost LED unit LE3.
  • the resistor R32 is designed in combination with the capacitor C32 so that the capacitor C32 is only slightly discharged during the longest expected switch-on of the switch B31.
  • the voltage source 14 provides a voltage offset as a minimum voltage, for example in the amount of 6 V, which should not be undershot in the case of the switch Q1, Q2 of the linear regulator 12.
  • the transistor Q31 compares the voltage 6 V with the voltage at the node N34. If the switch B31 turns on, the LEDs LED43 to LED48 are bypassed, that is short-circuited. This also shifts the working points the remaining control units for the LEDs of the LE2 and LEI LED units.
  • the instantaneous output voltage of the rectifier 702 at the node 703 is also present at the point N32.
  • the nodes N32 and N33 are at the same potential, since the switches Q32 and B31 were lei ⁇ tend assumed.
  • the voltage provided by the auxiliary voltage source 14 to the node N5 is assumed to be 6 V in the exemplary embodiment.
  • the capacitor C32 is charged at the beginning of the half cycle from the previous cycle to +18 volts. These 21 V result from 6 times the forward voltage of diodes LED43 to LED48, with each forward voltage, as mentioned above, of 3V Is accepted. This results in a potential of -18V at node N34.
  • the node N5 is charged by the auxiliary power source 14 to 6V. This results in a current flow through the diode D31, the resistor R31 and the transistor Q31.
  • the transistor Q31 is conductive, since at its base a potential of about 6 V is applied, at its emitter, a potential of about minus 18 V.
  • the fact that the Transis ⁇ gate Q31 is conductive, and the switch B31 is conductive. Accordingly, the current flows past the LED of the LED unit LE3 cascade, that is, the LED cascade is shorted ⁇ closed and not supplied with current.
  • the switches B21 and Bll are conductive, so that the LED cascades of the LED units LEI and LE2 are not energized. This situation represents the starting point of a half-wave of the rectified mains AC voltage VI.
  • linear regulator 12 begins to become gradually conductive.
  • the potential at node N33 is equal to the potential at node N32.
  • the potential at node N33 increases until the potential at node N34 is about 5.3 V (potential at node N5 minus the forward voltage of diode D31).
  • the base-emitter voltage of the transistor Q31 becomes 0V.
  • the scarf ⁇ ter Q31 and B31 in the off state that is, the potentials at the nodes N33 and N32 are decoupled.
  • the potential at the node N33 remains at 26.3 V.
  • the linear regulator 12 Since the linear regulator 12 wants to maintain the current flow through the ohmic resistor R5 in accordance with the specification of the voltage divider due to a corresponding control by the voltage divider, the linear regulator 12 is switched to an increasingly conductive state Potential at node N32 decreases until the setpoint current is set. This is the case when the voltage at node N32 has dropped to 4.6V. This value follows from the potential at node N33, which, as shown above, after switching off the switches Q31 and B31, is 26.3 V minus 7 times the diode forward voltage of 3 V, minus 0.7 V for the forward voltage the diode D33. This creates the condition that the current flows through the LED cascade of the LED unit LE3, which is why this cascade lights up from this time (if the optional capacitor C33 is missing, if it is available, its charge must be considered).
  • the half wave continues to increase, where ⁇ continues to increase due to the potential at the node N33.
  • the potential at the node N32 thus also increases.
  • a buck converter is used for the provision of an auxiliary ⁇ voltage, which is coupled to the output of the rectifier.
  • the voltage drop at the linear regulator 12 that is to say the voltage at the node N32, is used to generate an auxiliary voltage for the node N5. Due to the binary According to the LED cascades, the linear regulator 12 can pick up a sawtooth-like voltage that fluctuates between 0 and 26.7 V until all LED cascades are switched on. If all LED cascades are activated, the linear regulator drops a voltage resulting from the difference between the input voltage and the sum of the voltages dropping across the LED cascade.
  • this sawtooth voltage may be used to generate an auxiliary voltage ⁇ by means of an RC element R4, C2 and the rectifier and Zener diode D3, D2.
  • This auxiliary voltage has only a small ripple, so compared to at ⁇ their auxiliary power supplies very small capacity can be used. It is very simple and compact. Moreover, it is also inexpensive for this reason. Particularly advantageous is the fact that for the auxiliary voltage supply a current is taken, which would otherwise have been converted in the linear regulator 12 in power loss. Consequently, according to the invention, a parasitic power is used to generate the auxiliary voltage at the node N5. Thus, by the auxiliary voltage supply no additional loss ⁇ performance, the efficiency of the circuit is optimized.
  • the controller 20 is coupled between the terminals 703 and 704 and configured to detect the amplitude of the rectified AC supply voltage.
  • the STEU ⁇ ervoruze 20 controls the switches Sil, S12, S13, S21, S22, S23, S31, S32 and S33.
  • the control device detects a voltage of 200 V at the input, it controls the switches as follows: S12, S13, S22, S23, S32, S33 nonconductive and Sil, S21, S31 conducting.
  • the control device 20 controls the switch S4, so that it is non-conductive at the specified voltage range. All LEDs of the LED unit are LEI would take through the described Heidelbergsdorf- ge ⁇ switches in series. The same applies to the LEDs of the LED unit LE2 and the LED unit LE3.
  • control device 20 determines that the voltage at the output of the rectifier is in the range in a second voltage that is lower than the first voltage ⁇ area, that is the voltage, for example 100 V be ⁇ wears, it controls the switches as follows : S12, S13, S22, S23, S32, S33 conductive and Sil, S21 and S31 non-conductive. Moreover, the switch S4 is turned on.
  • a first half of the LED unit LEI comprising the LEDs LED1 to LED14 is now connected in parallel to a second half of the LED unit which comprises the LEDs LED15 to LED28.
  • the LEDs LED28 to LED35 are the LEDs LED36 to LED42 connected in parallel by the said switch position.
  • the series connection of the LEDs LED43 to LED 45 of the series connection of the LEDs LED46 to LED 48 is connected in parallel.
  • the LED unit LEI has a switching device SV1.
  • the numbers of LEDs in the respective LED units are changed.
  • the LED unit LEI comprises the LEDs LED1 to LED26, that is to say 26 LEDs, the LED unit LE2 the LEDs LED27 to LED34, ie eight LEDs, and the LED unit LE3 the LEDs LED35 to LED38, ie four LEDs.
  • the illustrated, non-binary fitting of the LED units LEI, LE2 and LE3 with LEDs makes it possible, even if, as shown, only the LED unit LEI comprises a switching device SV1, to realize an adequate electrical performance characteristic.
  • FIG. 3 shows in this context the time course of the voltages at the nodes 703, N12, N22 and N32 when operating with a comessvorsorgungs batschreib of 200 V.
  • the LEDs of the LED unit LEI by appropriate control of the switching device SV1 connected in series.
  • Fig. 3 is entered into the respective closed areas, which LED unit is responsible for the respective voltage drop, that is turned on.
  • Fig. 4 shows the time course of the corresponding quantities, however, during operation of the circuit arrangement of Figure 2 with an AC supply voltage of 100 V.
  • LED Unit LEI has 52 serial PN junctions operating at 200V and two parallel strings of 26 serial PN junctions operating at 100V; Strand 2 has 16 serially connected PN junctions; and strand 3, eight serially connected PN junctions.
  • the position of the switch S4 causes the linear regulator 12 to be switched to double current, so that the appropriate rated current for the double parallel connection of 26 LEDs of the string 1 is set.
  • this could overload strands 2 and 3. Therefore it can be provided to reduce their periodically recurring on-duration accordingly.
  • the overall LED power remains constant even in 100 V mode, as measured by the 200 V mode.
  • the flux voltages of the strands 1 and 2 are deliberately chosen by the corresponding number of LEDs so that the third strand in the mains voltage maximum (90 °) is no longer switched on. State 8 and 9 from the above table is not achieved. This prevents overloading of the LEDs in the third strand.
  • a shortening of the on-duration of the string 2 can be achieved by releasing the string 1 earlier in the 100 V mode and remaining active for longer than in the 200 V mode, and by setting the phase-in phase of the string 2 significantly shorter than the mains voltage maximum in 200V mode. Both are achieved in that the resulting flux voltage of the strand 1 is selected by ent ⁇ appropriate insertion with LEDs less than twice the forward voltage of strand 2.
  • Fig. 5 shows an alternative embodiment of the auxiliary voltage supply 14.
  • the input of the regulating device 16 is coupled to the node N5, the output to the control electrode of the switch Q2.
  • the control device 16 comprises a transistor Q3 and a voltage divider, the ohmic resistors R7 and R9 and a NTC resistor to ⁇ sums.
  • the tap of the voltage divider is coupled to the STEU ⁇ erelektrode of the transistor Q3.
  • the collector of transistor Q3 is coupled to the control electrode of the switching ⁇ ters Q2.
  • the transistor Q3 is turned increasingly conductive which ⁇ increasingly passes through the switch Ql in the blocking state. As a result, the current through the resistor R5 decreases, whereby the power converted in the LEDs is reduced. If the temperature is so high that the switch Q3 is fully turned on, a Tempe ⁇ raturabsciens the circuit arrangement is realized.
  • the control device 16 is operated by means of the auxiliary voltage at the node N5.
  • an inrush current delay is shown, which comprises the diode D8 and the parallel circuit of the capacitor C7 and the ohmic resistor R6. This will cause the voltage at the base of transistor Q2 to increase slowly until capacitor C7 has charged to its peak value. This results in the advantage that no inadmissibly high power dissipation in the transistor Ql occurs at the moment of switch-on. Likewise, it makes it possible to operate several modules on a home fuse without them tripping on switch-on.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a further alternative of a subregion of the circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 1.
  • the ohmic resistor R4 see FIG. 1, is designed as a variable resistor, whereby a regulation of the voltage at the node N5 is provided.
  • the circuit arrangement for dimmer operation can be used. In the case of phase-angle and phase-section dimmers, there is in part no longer sufficient voltage available at the linear regulator 12 in order to maintain the auxiliary voltage at the node N5.
  • the voltage regulator comprises two electronic switches Q4, Q5, each having a control electrode, a Häelekt ⁇ rode and a reference electrode.
  • the control electrode of the switch Q4 is gekop ⁇ pelt to the anode of Zener diode D2, its reference electrode to the reference potential, lying upstream the second input terminal 704, and its Ar ⁇ beitselektrode to the control electrode of the switch Q5.
  • the control electrode of the switch Q5 is coupled via a pull-up resistor RIO to its working electrode, which in turn is coupled to the cathode of the diode D3. His reference electrode is gekop pelt ⁇ to the node N5.
  • a capacitor Cl is provided, which is coupled between the control electrodes of the switches Q4 and Q5 and the reference potential. How it works: The switch Q4 measures the current through the Zener diode D2, and then, when the Zener diode D2 does not conduct, the voltage across the capacitor C2 is too small. Because no current flows through the zener diode D2, the switch Q4 becomes nonconductive.
  • the switch Q5 when the voltage at its collector is higher than at the emitter as a result of the pull-up resistor R4 Maschinenbau ⁇ tet and thus supplies the capacitor C2 with Ladsträ ⁇ like. Accordingly, the switch Q5 turns on when the circuit on the series regulator 12 is greater than the sum of the forward voltage of the diode D3, the base-emitter Voltage of the switch Q5 and the voltage at the capacitor C2.
  • RIO is 1kQ and Cl is 200nF.
  • the invention can also be implemented with a different number of LED units, with different numbers of LEDs, or other AC supply voltages ⁇ .

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of LEDs. The LED cascades have a different number of LEDs. The LED cascades are operated in alternation by means of a suitable control logic, the operation being adapted to the instantaneous value of the rectified alternating supply voltage. The LED cascades are associated with LED units (LE1, LE2, LE3), wherein each LED unit (LE1, LE2, LE3) comprises a control device for controlling the particular LED cascade. The LED units (LE1, LE2, LE3) are coupled in series between the two input connections (703, 704), wherein the input connections (703, 704) are formed by the output of a rectifier (702). A linear controller (12) is provided in series with the LED cascades, which linear controller is controlled via a voltage divider (R1, R2, R3, D5, D6), which is coupled between the two input connections (703, 704). For adaptation to different alternating supply voltages, a switching device is associated with at least the highest LED cascade (LE1), which switching device is designed to connect all LEDs (LED1 to LED 28) of the LED cascade (LE1) in series in a first state and to connect a first half of LEDs (LED1 to LED14) of the LED cascade (LE1) in parallel with a second half of LEDs (LED15 to LED28) of the LED cascade (LE1) in a second state.

Description

Beschreibung  description
Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanord¬ nung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs umfassend einen Eingang mit ei¬ nem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Kop¬ peln mit einer gleichgerichteten Versorgungswechselspannung, einen Linearregler mit einem Eingang, sowie eine erste höhergelegene und eine zweite tiefergelegene LED- Einheit, wobei die erste LED-Einheit die erste Kaskade von LEDs und die zweite LED-Einheit die zweite Kaskade von LEDs umfasst. The present invention relates to a circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs comprising an input ei ¬ nem first and a second input terminal for Kop ¬ PelN with a rectified AC supply voltage, a linear regulator having an input and a first higher up and a second lower LED unit, wherein the first LED unit comprises the first cascade of LEDs and the second LED unit comprises the second cascade of LEDs.
Stand der Technik State of the art
Eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung ist bekannt aus der DE 29 25 692 AI. Dabei ist bekannt, Kaskaden von LEDs, die jeweils eine Vielzahl von LEDs umfassen, über einen Gleichrichter aus einem Wechselspannungsnetz zu speisen. Dies führt jedoch zu einer starken Lichtmodulation, einem so genannten „Flickern", und einer energie- ineffizienten Nutzung der LEDs. Für höhere Leistungsklas- sen führt dieser Ansatz weiterhin zu Problemen mit normativen Vorgaben in Bezug auf Powerfaktor und Oberwellen. A generic circuit arrangement is known from DE 29 25 692 AI. It is known to feed cascades of LEDs, each comprising a plurality of LEDs, via a rectifier from an AC voltage network. However, this leads to a strong light modulation, a so-called "flicker", and an energy-inefficient use of the LEDs For higher performance classes, this approach continues to lead to problems with normative specifications in terms of power factor and harmonics.
Aus der DE 20 2013 000 064 Ul ist die sukzessive Überbrü¬ ckung der LED-Kaskaden der Spannung der Halbwelle folgend bekannt, wobei in Reihe zu den LED-Kaskaden ein Linear- regier mit sinusförmiger Stromregelung geschaltet ist. Aus der EP 2 519 080 A2 (Fig. 4) ist die Reihenschaltung mehrerer LED-Kaskaden mit einer Stromquelle bekannt, wo¬ bei die LEDs innerhalb jeder LED-Kaskade mit einer Schaltvorrichtung in Reihe oder parallel geschaltet wer- den, abhängig von der Spannung der Halbwelle. From DE 20 2013 000 064 Ul, the successive Überbrü ¬ ckung the LED cascade the voltage of the half-wave of the following are known, and is connected in series to the LED cascade a linear regier with sinusoidal current control. From EP 2519080 A2 (Fig. 4), the series connection of several LED cascades known to a power source, where ¬ advertising at the LEDs within each LED cascade with a switching device in series or in parallel to, dependent on the voltage the half-wave.
Aus der DE 10 2012 006 315 AI (Fig. 4) ist die Reihenschaltung mehrerer LED-Kaskaden mit einer Stromquelle bekannt, wobei die LED-Kaskaden mit einer Schaltvorrichtung in Reihe oder parallel geschaltet und überbrückt werden, abhängig von der Spannung der Halbwelle. From DE 10 2012 006 315 AI (Fig. 4), the series connection of several LED cascades with a current source is known, wherein the LED cascades are connected and bridged with a switching device in series or in parallel, depending on the voltage of the half-wave.
Aus der US 2010/0134018 AI (Fig. 4-5B) ist die sukzessive Überbrückung der LEDs der Spannung der Halbwelle folgend bekannt, wobei in Reihe zu den LED-Kaskaden ein Linearregler mit sinusförmiger Stromregelung geschaltet ist, dessen Steuereingang über einen Spannungsteiler mit der gleichgerichteten Wechselspannung gekoppelt ist. From US 2010/0134018 AI (Fig. 4-5B), the successive bridging of the LEDs following the voltage of the half-wave is known, wherein in series with the LED cascades a linear regulator with sinusoidal current control is connected, the control input via a voltage divider with the rectified AC voltage is coupled.
Aus der EP 2 645 816 AI (Fig. 6) ist die sukzessive Über¬ brückung der LED-Kaskaden der Spannung der Halbwelle folgend bekannt, wobei in Reihe zu den LED-Kaskaden ein Li- nearregler geschaltet ist, wobei den LEDs Kondensatoren parallel geschaltet sind und wobei Entkoppeldioden in Reihe zu den LEDs vorgesehen sind, so dass die Kondensa¬ toren beim Überbrücken der LEDs nicht entladen werden. From EP 2645816 Al (Fig. 6), the successive transfer ¬ bridging the LED cascade the voltage of the half-wave following known, in series with the LED cascade a Li is connected near regulator, wherein the LEDs capacitors connected in parallel are and wherein decoupling diodes are provided in series with the LEDs, so that the capaci ¬ tors when discharging the LEDs are not discharged.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ei- ne gattungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs derart weiterzubilden, dass ein effizienterer Betrieb der LEDs ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. The object of the present invention is to develop a generic circuit arrangement for operating at least one first and one second cascade of LEDs such that a more efficient operation of the LEDs is made possible. This object is achieved by a circuit arrangement having the features of patent claim 1.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Effizienz und damit der Wirkungsgrad einer gat- tungsgemäßen Schaltungsanordnung gesteigert sowie die Vorgaben hinsichtlich des Powerfaktors erfüllt werden können, wenn ein Spannungsteiler vorgesehen ist, der zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss gekop¬ pelt ist, wobei der Abgriff des Spannungsteilers mit dem Eingang eines seriell zu den LED-Kaskaden gekoppelten Linearreglers gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme kann eine Stromaufnahme der Schaltungsanordnung von der jeweiligen Phasenlage der gleichgerichteten Versorgungswechselspannung abhängig gemacht werden. Jede LED-Einheit umfasst eine erste Diode, die seriell zu der jeweiligen LED-Kaskade gekoppelt ist, wobei diese erste Diode als Sperrdiode dient. Der Kopplungspunkt der ersten Diode und der jeweiligen LED-Kaskade stellt einen ersten Knoten dar, wobei der nicht mit der ersten Diode gekoppelte Anschluss der LED-Kaskade einen zweiten Knoten darstellt, wobei der nicht mit der LED-Kaskade gekoppelte Anschluss der ersten Diode einen dritten Knoten darstellt. Jede LED-Einheit verfügt weiterhin über die Se¬ rienschaltung eines ersten Kondensators und einer zweiten Diode, die zwischen den dritten und den zweiten Knoten gekoppelt ist, wobei der Kopplungspunkt des ersten Kon¬ densators mit der zweiten Diode einen vierten Knoten darstellt. Jede LED-Einheit verfügt weiterhin über einen ersten und einen zweiten elektronischen Schalter mit je- weils einer Steuerelektrode, einer Bezugselektrode und einer Arbeitselektrode, wobei die Steuerelektrode des ersten elektronischen Schalters mit einem fünften Knoten gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des ersten elektronischen Schalters mit dem vierten Knoten gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des ersten elektronischen Schalters mit der Steuerelektrode des zweiten elektroni¬ schen Schalters gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des zweiten elektronischen Schalters mit dem dritten Knoten gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des zweiten elektronischen Schalters mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist. Wie weiter unten noch detaillierter ausgeführt, kann auf diese Weise die Voraussetzung geschaffen werden, um die unterschiedlichen LED-Kaskaden in Abhängigkeit des Momentanwerts der gleichgerichteten Versorgungswechsel¬ spannung ein- oder auszuschalten. Dabei können nur ein- zelne der LED-Kaskaden oder auch mehrere LED-Kaskaden gleichzeitig in Betrieb sein. Zu diesem Zweck ist der dritte Knoten der höchstgelegenen LED-Einheit mit dem ersten Eingangsanschluss gekoppelt, wobei der zweite Kno¬ ten der tiefstgelegenen LED-Einheit derart mit dem Line- arregler gekoppelt ist, dass der Linearregler seriell zwischen den zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED- Einheit und dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Der dritte Knoten einer jeweiligen LED-Einheit, die nicht die höchstgelegene LED-Einheit darstellt, ist mit dem zweiten Knoten der nächst höhergelegenen LED-Einheit gekoppelt . The present invention is based on the realization that the efficiency and thus the efficiency of a genus processing circuit arrangement according increased as well as the requirements can be met with regard to the power factor when a voltage divider is provided, which is between the first and the second input terminal gekop ¬ pelt, wherein the tap of the voltage divider is coupled to the input of a linear regulator coupled serially to the LED cascades. By this measure, a current consumption of the circuit arrangement can be made dependent on the respective phase position of the rectified AC supply voltage. Each LED unit comprises a first diode serially coupled to the respective LED cascade, this first diode serving as a blocking diode. The coupling point of the first diode and the respective LED cascade represents a first node, wherein the not coupled to the first diode terminal of the LED cascade represents a second node, wherein the not coupled to the LED cascade terminal of the first diode has a third Represents node. Each LED unit further has the Se ¬ rienschaltung a first capacitor and a second diode which is coupled between the third and the second node, wherein the coupling point of the first Kon ¬ capacitor with the second diode is a fourth node. Each LED unit also has a first and a second electronic switch each having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, wherein the control electrode of the first electronic switch is coupled to a fifth node, wherein the reference electrode of the first electronic switch is coupled to the fourth node, wherein the working electrode of the first electronic switch is coupled to the control electrode of the second electronic ¬ rule switch, wherein the reference electrode of the second electronic switch is coupled to the third node, wherein the working electrode of the second electronic switch is coupled to the second node. As explained in more detail below, the prerequisite can be created in this way to turn the different LED cascades depending on the instantaneous value of the rectified supply change ¬ voltage on or off. In this case, only individual ones of the LED cascades or even several LED cascades can be in operation simultaneously. For this purpose, the third node of the highest LED-unit is coupled to the first input terminal, said second bone ¬ th the lowermost LED unit is so coupled to the linear regulator, the linear regulator serially connected between the second node of the lowermost LED Unit and the second input terminal is coupled. The third node of each LED unit, which is not the highest LED unit, is coupled to the second node of the next higher LED unit.
Da der jeweilige erste elektronische Schalter durch Vari¬ ation des Potenzials an der Bezugselektrode geschaltet wird, ist an deren Steuerelektrode eine geeignet gewählte Gleichspannung anzulegen. Erfindungsgemäß sind deshalb die fünften Knoten aller LED-Einheiten mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt. Since the respective first electronic switch is switched by Vari ¬ ation of the potential at the reference electrode, a suitably chosen direct voltage to be applied to their control electrode. Therefore, according to the invention the fifth node of all LED units coupled to a DC power source.
Weiterhin ist zumindest der höchstgelegenen LED-Kaskade eine Schaltvorrichtung zugeordnet, die ausgelegt ist, in einem ersten Zustand alle LEDs der LED-Kaskade in Serie zu schalten und in einem zweiten Zustand eine erste Hälf¬ te von LEDs der LED-Kaskade einer zweiten Hälfte von LEDs der LED-Kaskade parallel zu schalten. Diese Maßnahme trägt dem Umstand Rechnung, dass, wenn eine gattungsgemä- ße Schaltungsanordnung, die beispielsweise ausgelegt ist auf eine Versorgungswechselspannung von 200 V, an einer Versorgungswechselspannung von 100 V betrieben wird, ohne weiteren Maßnahmen der Lichtstrom auf einen sehr kleinen Wert absinkt. Dies kann dann beispielsweise auftreten, wenn eine für den europäischen Markt konzipierte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer wie beispiels¬ weise in Japan üblichen Netzspannung betrieben wird. Dies führt dazu, dass die LEDs der verschiedenen LED-Kaskaden teilweise nicht mehr leuchten. Daraus resultiert eine nicht akzeptable Inhomogenität der Leuchtdichte. Furthermore, the highest LED cascade is associated with at least a switching device, which is designed to switch in a first state, all the LEDs of the LED cascade in series and in a second state a first Hälf ¬ te of LEDs of the LED cascade of a second half LEDs of the LED cascade to be switched in parallel. This measure takes into account the fact that when a generic circuit arrangement, which is designed, for example, for an AC supply voltage of 200 V, is operated on an AC supply voltage of 100 V, the luminous flux drops to a very small value without further measures. This can occur, for example when a designed for the European market circuit arrangement with an example as ¬ as usual in Japan mains operated. As a result, the LEDs of the various LED cascades partially no longer light up. This results in an unacceptable inhomogeneity of the luminance.
Umgekehrt kann eine auf eine Versorgung aus einem 100 V- Netz ausgelegte Schaltungsanordnung nicht an einem 200 V- Netz betrieben werden, da sich die Eingangsleistung dadurch sehr stark erhöht. Der Wirkungsgrad (lm/W) des Ge- samtsystems wäre sehr schlecht. Weiterhin besteht die Ge¬ fahr, dass die elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung, hier sind insbesondere die LEDs zu erwähnen, in¬ nerhalb kürzester Zeit zerstört werden. Um diesem Problem zu begegnen, wurden bisher gattungsgemäße Schaltungsanordnungen zwingend mit einem externen elektronischen Vorschaltgerät mit einem Weitbereichseingang betrieben. Diese sind jedoch einerseits teuer und schränken andererseits das Leuchtendesign stark ein. Conversely, a circuit arrangement designed for a supply from a 100 V network can not be operated on a 200 V network, since the input power thereby increases very greatly. The efficiency (lm / W) of the whole system would be very poor. Furthermore, it is Ge driving ¬ that the electronic components of the circuit arrangement, here, the LEDs are, in particular to be mentioned to be destroyed in the shortest time ¬ nerhalb. To address this problem, previously generic circuit arrangements have been operated necessarily with an external electronic ballast with a wide-range input. On the one hand, however, these are expensive and, on the other hand, severely limit the luminaire design.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann die über einer LED-Kaskade abfallende Spannung, die so genannte Strang¬ spannung, an die tatsächlich vorhandene Versorgungswechselspannung angepasst werden. Dadurch können eine uner- wünschte Inhomogenität der Leuchtdichte, ein schlechter Wirkungsgrad sowie eine Zerstörung oder vorzeitige Alte¬ rung von Bauelementen der Schaltungsanordnung zuverlässig vermieden werden. By the measure according to the invention, the voltage drop across an LED cascade, the so-called strand voltage, can be adapted to the actual alternating voltage present. This can be reliably avoided an undesirable inhomogeneity in luminance, poor efficiency and a destruction or premature Old ¬ tion of components of the circuit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt das tiefergelegene Ende der ersten Hälfte von LEDs zumindest der höchstgelegenen LED-Kaskade einen sechsten Knoten dar und das höhergelegene Ende der zweiten Hälfte von LEDs der höchstgelegenen LED-Kaskade einen siebten Knoten, wobei die Schaltvorrichtung einen ersten, einen zweiten und einen dritten Schalter umfasst, wobei der erste Schalter zwischen den sechsten und den siebten Knoten gekoppelt ist, wobei der zweite Schalter zwischen den ersten und den siebten Knoten gekoppelt ist und wobei der dritte Schalter zwischen den sechsten und den zweiten Knoten ge- koppelt ist. Dies ermöglicht besonders einfach, bei einer Halbierung der Eingangsspannung auch entsprechend die Strangspannungen zu halbieren. Die beiden Teilstränge der höchstgelegenen LED-Kaskade werden mittels der Schaltvorrichtung bei der höheren Eingangsspannung in Reihe und bei der niedrigeren Eingangsspannung parallel geschaltet. Es kann vorgesehen sein, dass lediglich der höchstgelegenen LED-Kaskade eine Schaltvorrichtung zugeordnet ist, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest einer weiteren LED-Kaskade, bevorzugt einer jeden LED-Kaskade, eine entsprechende Schaltvorrichtung zugeordnet ist. In a preferred embodiment, the lower end of the first half of LEDs of at least the highest LED cascade represents a sixth node, and the higher end of the second half of LEDs of the highest LED cascade represents a seventh node, the switching device comprising first, second, and second LEDs a third switch, wherein the first switch is coupled between the sixth and seventh nodes, the second switch coupled between the first and seventh nodes, and wherein the third switch is coupled between the sixth and second nodes. This makes it particularly easy to halve the strand voltages according to a halving of the input voltage. The two sub-strings of the highest LED cascade are connected in parallel by the switching device at the higher input voltage in series and at the lower input voltage. It may be provided that only the highest located LED cascade is associated with a switching device, but it may also be provided that at least one further LED cascade, preferably of each LED cascade, a corresponding switching device is assigned.
Der Spannungsteiler umfasst bevorzugt einen Schalter sowie zumindest einen ersten und einen zweiten ohmschen Widerstand, wobei der Schalter ausgelegt und angeordnet ist, in einem ersten Zustand den zweiten ohmschen Wider- stand vom ersten ohmschen Widerstand abzutrennen und in einem zweiten Zustand den ersten und den zweiten ohmschen Widerstand parallel zu schalten. Dieser Schalter dient dazu, den Stromwert entsprechend anzupassen, sodass bei halbierter Versorgungswechselspannung der doppelte Strom durch die LED-Kaskade (n) fließt, um eine konstante Licht¬ leistung zu erreichen. The voltage divider preferably comprises a switch and at least one first and one second ohmic resistance, the switch being designed and arranged to separate the second ohmic resistance from the first ohmic resistance in a first state and the first and the second ohmic resistance in a second state To connect the resistor in parallel. This switch is used to adjust the current value accordingly, so that at half the AC supply voltage of twice the current through the LED cascade (s) flows to achieve a constant light ¬ performance.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung weiterhin eine Steuervorrichtung, die ausgelegt und angeordnet ist, die Amplitude der am Eingang anliegenden Spannung zu erfassen, wobei die Steuervorrichtung weiterhin ausgelegt ist, die mindestens eine Schaltervorrichtung sowie den Schalter des Spannungsteilers in Abhängigkeit der erfassten Amplitude der am Ein¬ gang anliegenden Spannung anzusteuern. Auf diese Weise muss die Umschaltung der Stränge beziehungsweise des Stromsollwerts nicht manuell durchgeführt werden. Die Steuervorrichtung umfasst demnach eine Eingangsspannungs¬ erkennung mit einer entsprechenden Umschaltautomatik. Bevorzugt wird diese realisiert unter Verwendung eines Schmitt-Triggers sowie einer MOSFET-Schaltung . In diesem Zusammenhang ist die Steuervorrichtung bevorzugt ausgelegt, bei einem ersten Zustand, der mit einer Spannung am Eingang in einem ersten Spannungsbereich korreliert ist, die mindestens eine Schaltvorrichtung derart anzusteuern, dass die entsprechenden LEDs in Serie geschaltet sind und den Schalter des Spannungsteilers der¬ art anzusteuern, dass der zweite ohmsche Widerstand abge¬ trennt ist, und in einem zweiten Zustand, der mit einer Spannung am Eingang in einem zweiten Spannungsbereich korreliert ist, wobei dem zweiten Spannungsbereich klei¬ nere Spannungen zugeordnet sind als dem ersten Spannungs¬ bereich, die mindestens eine Schaltvorrichtung derart anzusteuern, dass die erste Hälfte der LEDs der zweiten Hälfte parallel geschaltet ist, und den Schalter des Spannungsteilers derart anzusteuern, dass der zweite ohm¬ sche Widerstand dem ersten ohmschen Widerstand parallel geschaltet ist. In a preferred embodiment, the circuit arrangement further comprises a control device which is designed and arranged to detect the amplitude of the voltage applied to the input, wherein the control device is further designed, the at least one switch device and the switch of the voltage divider in dependence of the detected amplitude of the An ¬ gear applied voltage to control. In this way, the switching of the strings or the current setpoint does not have to be performed manually. Accordingly, the control device includes an input voltage detection ¬ with a corresponding automatic switching. This is preferably realized using a Schmitt trigger and a MOSFET circuit. In this connection, the control device is preferably designed in a first state, which is correlated to a voltage at the input in a first voltage range, to control at least one switching device such that the corresponding LEDs are connected in series and the switch of the voltage divider of the ¬ art to control that the second ohmic resistance is abge ¬ separates, and in a second state, which is correlated with a voltage at the input in a second voltage range, wherein the second voltage range klei ¬ nere voltages are assigned as the first voltage ¬ range , the at least to drive a switching device such that the first half of the LEDs of the second half is connected in parallel, and to control the switch of the voltage divider such that the second ohm ¬ cal resistance is connected in parallel with the first ohmic resistance.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einschaltdauern der jeweiligen LED-Kaskaden bei Betrieb der Schal- tungsanordnung im zweiten Zustand reduziert, um eine LED- Gesamtleistung der Schaltungsanordnung bereitzustellen, die im Wesentlichen derjenigen im ersten Zustand entspricht. Auf diese Weise kann eine Überlastung von LEDs verhindert werden, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. In a preferred embodiment, the turn-on durations of the respective LED cascades during operation of the circuit arrangement in the second state are reduced in order to provide a total LED power of the circuit arrangement which substantially corresponds to that in the first state. In this way, an overload of LEDs can be prevented, as will be explained in more detail below.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die LED- Einheiten jeweils eine unterschiedliche Anzahl an LEDs umfassen. Auf diese Weise wird grundsätzlich die Möglichkeit geschaffen, eine Anpassung der LED-Stringspannung an den Momentanwert der gleichgerichteten Versorgungswechselspannung vorzunehmen. Dabei kann vorgesehen sein, dass jede höhergelegene LED- Einheit die doppelte Anzahl an LEDs umfasst wie die nächst niedriger gelegene LED-Einheit. Auf diese Weise kann eine besonders gleichmäßige Anpassung an die gleich- gerichtete Versorgungswechselspannung vorgenommen werden. It has proved to be advantageous if the LED units each comprise a different number of LEDs. In this way, the possibility is basically created to make an adjustment of the LED string voltage to the instantaneous value of the rectified supply AC voltage. It can be provided that each higher LED unit comprises twice the number of LEDs as the next lower LED unit. In this way, a particularly uniform adaptation to the rectified AC supply voltage can be made.
Insbesondere bei einer Variante, bei der lediglich der höchstgelegenen LED-Kaskade eine Schaltvorrichtung zugeordnet ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anzahl der LED-Einheiten nicht binär aufgebaut ist. Auf diese Weise kann dennoch eine angemessene elektrische Leistungscharakteristik realisiert werden, wobei jedoch der Kosten- und Montageaufwand für die niedriger als die höchstgelegene LED-Kaskade liegenden LED-Kaskaden infolge des Einsparens der entsprechenden Schaltvorrichtungen re- duziert ist. In einem Ausführungsbeispiel mit drei LED- Einheiten kann die erste LED-Einheit beispielsweise 26 LEDs aufweisen, die zweite LED-Einheit acht und die drit¬ te LED-Einheit vier. In particular, in a variant in which only the highest-level LED cascade is associated with a switching device, it has proved to be advantageous if the number of LED units is not constructed binary. In this way, however, an adequate electrical performance can be realized, but the cost and assembly costs for the lower than the highest LED cascade LED cascades due to the saving of the corresponding switching devices is reduced. In one embodiment, three LED units, the first LED unit may comprise, for example, LEDs 26, the second LED unit and the eight drit ¬ te LED unit four.
Bevorzugt werden in diesem Zusammenhang die Einschaltdau- ern der unterhalb der höchstgelegenen LED-Kaskade liegenden LEDs periodisch reduziert. Auf diese Weise kann eine Überlastung dieser niedriger liegenden LED-Kaskaden zuverlässig vermieden werden. In this context, the switch-on durations of the LEDs located below the highest-lying LED cascade are preferably periodically reduced. In this way, an overload of these lower-lying LED cascades can be reliably avoided.
Bei den LED-Einheiten, bei denen eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, ist bevorzugt der ersten Hälfte von LEDs ein erster Kondensator und der zweiten Hälfte von LEDs ein zweiter Kondensator parallel geschaltet. Dies be¬ trifft dann erfindungsgemäß zumindest die LED-Einheit mit der höchstliegenden LED-Kaskade. Auf diese Weise können auch bei seriellem Betrieb Lichtmodulationen und Flickererscheinungen reduziert werden. Besonders bevorzugt umfasst jede weitere LED-Einheit ebenfalls zumindest einen zweiten Kondensator, der der jeweiligen LED-Kaskade parallel geschaltet ist. Auf diese Weise können auch die LEDs der weiteren LED-Kaskaden aus dem jeweiligen zweiten Kondensator versorgt werden in den Phasen, in denen die LEDs der jeweiligen Kaskade nicht unmittelbar aus der gleichgerichteten Versorgungswechselspannung versorgt werden, sei es, weil die gleichgerichtete Versorgungs- wechselspannung kleiner als die Summe der Flussspannungen der jeweiligen LED-Kaskade ist, oder sei es, weil eine andere LED-Kaskade aktiv ist und die betreffende LED- Kaskade gerade kurzgeschlossen ist. Dies resultiert in einer weiteren Reduktion der Lichtmodulation, sodass Flickererscheinungen mit dem menschlichen Auge kaum mehr wahrgenommen werden können. In the case of the LED units in which a switching device is provided, the first half of LEDs is preferably a first capacitor and the second half of LEDs a second capacitor connected in parallel. This be ¬ then meets at least the LED unit with the highest-lying LED cascade according to the invention. In this way, even with serial operation light modulations and Flicker phenomena are reduced. Particularly preferably, each further LED unit also comprises at least one second capacitor, which is connected in parallel to the respective LED cascade. In this way, the LEDs of the further LED cascades from the respective second capacitor can be supplied in the phases in which the LEDs of the respective cascade are not supplied directly from the rectified AC supply voltage, either because the rectified supply AC voltage is less than the sum of the flux voltages of the respective LED cascade is, or it is, because another LED cascade is active and the respective LED cascade is just shorted. This results in a further reduction of the light modulation, so that flicker phenomena can hardly be perceived by the human eye.
Um einen besonders hohen Wirkungsgrad einer erfindungsge¬ mäßen Schaltungsanordnung zu ermöglichen, ist die Gleichspannungsquelle dadurch realisiert, dass die im Betrieb der Schaltungsanordnung am zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit auftretende Wechselspannung zur Erzeugung einer Gleichspannung verwendet wird. Auf diese Weise muss keine separate Hilfsspannung zur Erzeu¬ gung des Potenzials am fünften Knoten vorgesehen werden, beispielsweise unter Verwendung eines mit dem Gleichrichterausgang gekoppelten Buck-Konverters ; vielmehr wird vorliegend ein besonders geschickt gewähltes Wechselspan¬ nungssignal innerhalb der Schaltungsanordnung verwertet. Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt ha- ben, ist nämlich besonders geeignet die am zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit auftretende Wechselspan- nung, da diese unabhängig vom Momentanwert der Versorgungswechselspannung quasi fortwährend am zweiten Knoten vorhanden ist und damit dauerhaft, das heißt ebenfalls unabhängig vom Momentanwert der Versorgungswechselspan- nung, zur Versorgung des fünften Knotens zur Verfügung steht. Die vorliegend erzeugte Hilfsspannung hat ledig¬ lich eine geringe Restwelligkeit, weshalb im Vergleich zu anderen Hilfsspannungsversorgungen sehr kleine Kapazitäten verwendet werden können. Sie ist sehr einfach aufge- baut und kompakt zu realisieren. Überdies ist sie aus diesem Grunde auch kostengünstig. Besonders von Vorteil ist der Umstand, dass für die Hilfsspannungsversorgung ein Strom entnommen wird, der sonst im Linearregler in Verlustleistung umgewandelt worden wäre. Somit entsteht durch die Hilfsspannungsversorgung keine zusätzliche Verlustleistung, wodurch der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung optimiert wird. Dies resultiert nicht nur in ge¬ ringen Kosten einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, sondern auch in einer geringen Baugröße. Bevorzugt umfasst jede LED-Einheit weiterhin eine dritte Diode, die zwischen den fünften Knoten und die Steuerelektrode des jeweiligen ersten elektronischen Schalters gekoppelt ist. Diese dritte Diode dient dazu, die Steuer¬ elektrode des jeweiligen ersten elektronischen Schalters zu schützen. Bei entsprechend spannungsfester Auslegung des ersten elektronischen Schalters können diese dritten Dioden entfallen. In order to enable a particularly high efficiency of a erfindungsge ¬ MAESSEN circuit arrangement, the DC voltage source is realized in that the AC voltage occurring during operation of the circuit arrangement at the second node of the lowest-lying LED unit is used to generate a DC voltage. In this way, no separate auxiliary voltage for the generation ¬ supply the potential at the fifth node must be provided, for example, using a coupled with the rectifier output buck converter; Rather, a particularly sent selected exchange clamping ¬ voltage signal is utilized within the circuit arrangement in the present case. As the inventors of the present invention have recognized, the alternating voltage occurring at the second node of the lowest-lying LED unit is particularly suitable. Since this is virtually continuously present at the second node regardless of the instantaneous value of the AC supply voltage, it is permanently available, ie also independent of the instantaneous value of the AC supply voltage, for supplying the fifth node. The auxiliary voltage present has produced single ¬ Lich a low ripple, and therefore very small capacities can be used compared to other auxiliary power supplies. It is very simple and compact. Moreover, it is also inexpensive for this reason. Particularly advantageous is the fact that a power is taken for the auxiliary voltage supply, which would otherwise have been converted into power loss in the linear regulator. Thus, no additional power dissipation is created by the auxiliary voltage supply, whereby the efficiency of the circuit arrangement is optimized. This not only results in low cost of a circuit arrangement according to the invention, but also in a small size. Preferably, each LED unit further comprises a third diode coupled between the fifth node and the control electrode of the respective first electronic switch. This third diode serves to protect the control ¬ electrode of the respective first electronic switch. In accordance with voltage-resistant design of the first electronic switch, these third diodes can be omitted.
Besonders bevorzugt umfasst die Gleichspannungsquelle ei¬ ne Ladungspumpe, deren Eingang mit dem zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit gekoppelt ist und deren Aus¬ gang mit dem fünften Knoten aller LED-Einheiten gekoppelt ist. Durch die Verwendung einer Ladungspumpe kann besonders einfach aus der am zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit auftretenden Wechselspannung eine Gleichspannung zur Versorgung des fünften Knotens aller LED-Einheiten gewonnen werden. Die Ladungspumpe umfasst bevorzugt die Serienschaltung eines Einweggleichrichters und einer Spannungsbegrenzungsvorrichtung . Dies ermöglicht die Bereitstellung einer Spannungsversorgung für den fünften Knoten, die zuverlässig unter einem vorgebbaren Schwellwert liegt. Durch diese Maßnahme lässt sich eine besonders geringe Welligkeit der Hilfsspannung bereitstellen . Particularly preferably, the DC voltage source ei ¬ ne charge pump whose input is coupled to the second node of the lowest-lying LED unit and their output ¬ coupled to the fifth node of all LED units is. By using a charge pump, a DC voltage for supplying the fifth node of all LED units can be obtained particularly easily from the alternating voltage occurring at the second node of the lowest-lying LED unit. The charge pump preferably comprises the series connection of a half-wave rectifier and a voltage limiting device. This makes it possible to provide a voltage supply for the fifth node which reliably lies below a predefinable threshold value. By this measure, a particularly low ripple of the auxiliary voltage can be provided.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gleichspannungsquelle die Serienschaltung eines Widerstands und einer vierten Diode, die zwischen den zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit und die fünften Knoten aller LED-Einheiten gekoppelt ist, sowie die Parallelschaltung eines dritten Kondensators und einer Zenerdiode, die zwi¬ schen die fünften Knoten aller LED-Einheiten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist. In a preferred embodiment, the DC voltage source comprises the series connection of a resistor and a fourth diode, which is coupled between the second node of the lowest LED unit and the fifth node of all LED units, and the parallel connection of a third capacitor and a Zener diode, the zwi ¬ the fifth node of all LED units and the second input terminal is coupled.
In diesem Zusammenhang kann der Widerstand, der der vierten Diode in Serie geschaltet ist, als fester ohmscher Widerstand ausgebildet sein. Dies ist dann bevorzugt, wenn die Schaltungsanordnung nicht dimmbar ausgebildet sein muss. Soll jedoch eine Dimmmöglichkeit vorgesehen sein, ist der Widerstand, der der vierten Diode in Serie geschaltet ist, zur Realisierung einer Regelvorrichtung der Ladungspumpe als variabler Widerstand ausgebildet. Dabei ist es bevorzugt, wenn diese Regelvorrichtung der Ladungspumpe ausgelegt ist, die Spannung am fünften Kno¬ ten auf einen vorgebbaren Wert zu regeln. Dies berück- sichtigt, dass die über dem Längsregler abfallende Span¬ nung, das heißt vorliegend die Spannung am zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit, bei Phasenanschnitt- oder Phasenabschnittdimmung einem asymmetrischen Säge- zahnsignal entspricht, das Aussetzer aufweist. Durch das Vorsehen einer Regelvorrichtung in der Ladungspumpe wird sichergestellt, dass auch in diesem Fall der dritte Kon¬ densator mit ausreichend Strom versorgt wird, um am fünf¬ ten Knoten aller LED-Einheiten eine im Wesentlichen kon- stante vorgebbare Spannung bereitzustellen. In this connection, the resistor which is connected in series with the fourth diode may be designed as a fixed ohmic resistor. This is preferred if the circuit arrangement does not have to be dimmable. However, if a dimming option is to be provided, the resistor which is connected in series with the fourth diode is designed as a variable resistor for realizing a regulating device of the charge pump. It is preferable if this control device is adapted to the charge pump to control the voltage at the fifth bone ¬ ten to a predeterminable value. Take this into account into account that the voltage drop across the linear regulator chip ¬ voltage, that is, in the present case the voltage at the second node of the lowermost LED unit in Phase or Phasenabschnittdimmung corresponds to an asymmetrical sawtooth signal having dropout. By providing a control apparatus in the charge pump that is also supplied in this case the third Kon ¬ capacitor with sufficient current to provide a substantially con- stant predetermined voltage at five ¬ th node of all the LED units is ensured.
Bevorzugt ist die Regelvorrichtung der Ladungspumpe als invertierender Spannungsregler ausgebildet. Dabei weist der Spannungsregler einen dritten und einen vierten elektronischen Schalter mit jeweils einer Steuerelektro- de, einer Arbeitselektrode und einer Bezugselektrode auf, wobei die Steuerelektrode des dritten elektronischen Schalters mit der Anode der Zenerdiode gekoppelt ist, seine Bezugselektrode mit dem zweiten Eingangsanschluss und seine Arbeitselektrode mit der Steuerelektrode des vierten elektronischen Schalters, wobei die Steuerelekt¬ rode des vierten elektronischen Schalters weiterhin über einen ohmschen Widerstand mit seiner Arbeitselektrode ge¬ koppelt ist, die ihrerseits mit der Kathode der vierten Diode gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des vier- ten elektronischen Schalters mit dem fünften Knoten aller LED-Einheiten gekoppelt ist. In dieser Konstellation misst der dritte elektronische Schalter den Strom durch die Zenerdiode. Kann kein Stromfluss durch die Zenerdiode festgestellt werden, ist demnach die Spannung am dritten Kondensator zu gering. Mangels eines Stromflusses durch die Zenerdiode wird der dritte elektronische Schalter nicht-leitend und im Gegenzug infolge des als Pull-up- Widerstand wirkenden ohmschen Widerstands zwischen der Arbeitselektrode und der Steuerelektrode des vierten elektronischen Schalters dieser leitend geschaltet. Auf diese Weise wird ein Stromfluss vom zweiten Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit zum dritten Kondensator und damit zum fünften Knoten aller LED-Einheiten ermöglicht. Preferably, the control device of the charge pump is designed as an inverting voltage regulator. In this case, the voltage regulator has a third and a fourth electronic switch, each having a control electrode, a working electrode and a reference electrode, wherein the control electrode of the third electronic switch is coupled to the anode of the zener diode, with its reference electrode to the second input terminal and its working electrode the control electrode of the fourth electronic switch, wherein the Steuerelekt ¬ rode of the fourth electronic switch is further ge ¬ coupled through a resistor with its working electrode, which in turn is coupled to the cathode of the fourth diode, wherein the reference electrode of the fourth electronic switch having is coupled to the fifth node of all LED units. In this constellation, the third electronic switch measures the current through the zener diode. If no current flow through the Zener diode can be detected, then the voltage at the third capacitor is too low. In the absence of current flow through the zener diode, the third electronic switch becomes non-conductive and in turn as a result of acting as a pull-up resistor ohmic resistance between the working electrode and the control electrode of the fourth electronic switch turned on. In this way, a flow of current from the second node of the lowest LED unit to the third capacitor and thus the fifth node of all LED units is made possible.
Bevorzugt ist zwischen die Steuerelektroden des dritten und des vierten elektronischen Schalters einerseits und den zweiten Eingangsanschluss andererseits ein Kondensa¬ tor gekoppelt. Dieser dient dazu, Sprünge, Zacken und dergleichen auszufiltern, und macht daher die Anordnung weniger störempfindlich. Preference is given to the other, a Kondensa ¬ gate coupled between the control electrodes of the third and fourth electronic switch on the one hand and the second input terminal. This serves to filter out cracks, tines and the like, and therefore makes the arrangement less susceptible to interference.
Es kann weiterhin eine Regelvorrichtung zur Regelung des Stroms durch den Linearregler vorgesehen sein, wobei der Eingang der Regelvorrichtung mit dem fünften Knoten gekoppelt ist und der Ausgang der Regelvorrichtung mit dem Eingang des Linearreglers. Eine derartige Regelvorrich¬ tung ermöglicht beispielsweise eine Regelung des Stroms durch die mindestens eine LED-Einheit in Abhängigkeit der Temperatur . Furthermore, a regulating device for regulating the current through the linear regulator can be provided, the input of the regulating device being coupled to the fifth node and the output of the regulating device to the input of the linear regulator. Such Regelvorrich ¬ tion allows, for example, a regulation of the current through the at least one LED unit as a function of temperature.
Besonders bevorzugt umfasst eine derartige Regelvorrich¬ tung einen fünften elektronischen Schalter mit einer Steuerelektrode, einer Bezugselektrode und einer Arbeits- elektrode sowie einen Spannungsteiler mit mindestens ei¬ nem ohmschen Widerstand und einem NTC-Widerstand, wobei der Spannungsteiler zwischen den fünften Knoten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, wobei der Ab¬ griff des Spannungsteilers mit der Steuerelektrode des fünften elektronischen Schalters gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des fünften elektronischen Schalters mit dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des fünften elektronischen Schalters mit dem Eingang des Linearreglers gekoppelt ist. Bei Erwär- mung der Schaltungsanordnung erhöht sich demnach die Spannung an der Steuerelektrode des dritten elektronischen Schalters, wodurch dieser zunehmend leitend ge¬ schaltet wird. Dies führt dazu, dass sich im Gegenzug die Spannung am Eingang des Linearreglers entsprechend redu- ziert. Auf diese Weise wird der Strom durch den Linear¬ regler ebenfalls reduziert und damit die von den LED- Einheiten umgesetzte Leistung. Neben einer Temperaturregelung stellt diese Maßnahme auch eine Temperaturabschal¬ tung bereit, wenn eine vorgebbare Maximaltemperatur über- schritten wird. Particularly preferred such Regelvorrich ¬ tung comprises a fifth electronic switch having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, and a voltage divider having at least ei ¬ nem ohmic resistor and a NTC-resistor, the voltage divider between the fifth node and the second input terminal is coupled, wherein the Ab ¬ handle of the voltage divider is coupled to the control electrode of the fifth electronic switch, wherein the Reference electrode of the fifth electronic switch is coupled to the second input terminal, wherein the working electrode of the fifth electronic switch is coupled to the input of the linear regulator. When heating of the circuit arrangement, therefore, the voltage causing it to become increasingly conductive ge ¬ turns increases on the control electrode of the third electronic switch. As a result, the voltage at the input of the linear regulator is correspondingly reduced. In this way, the current through the linear ¬ regulator is also reduced and thus the converted by the LED units power. In addition to a temperature control, this measure also provides a Temperaturabschal ¬ tion when a predetermined maximum temperature is exceeded.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen . Further preferred embodiments emerge from the subclaims.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en) Short description of the drawing (s)
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg- ten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungs¬ anordnung; 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a circuit ¬ arrangement according to the invention;
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungs¬ anordnung; Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an unterschiedlichen Knoten der Schaltungsanordnung von Fig. 2 bei Betrieb mit einer ersten Versorgungs¬ wechselspannung; und Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an unterschiedlichen Knoten der Schaltungsanordnung von Fig. 2 bei Betrieb mit einer zweiten Versorgungs¬ wechselspannung, die halb so groß ist wie die bei Fig. 3 verwendete Versorgungswechselspannung. Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Alternative zu einem Teilbereich der in Fig. 1 schematisch dargestellten Schaltungsanordnung; Fig. 2 is a schematic representation of a second exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention ¬; Figure 3 shows the time profile of the voltages at various nodes of the circuit arrangement of Figure 2 in operation with a first supply ¬ AC voltage..; and Fig. 4 shows the time course of the voltages at different nodes of the circuit arrangement of Fig. 2 when operating with a second supply ¬ AC voltage, which is half as large as the AC supply voltage used in Fig. 3. 5 is a schematic representation of an alternative to a partial region of the circuit arrangement shown schematically in FIG. 1;
Fig. 6 in schematischer Darstellung eine weitere Alternative zu einem Teilbereich der in Fig. 1 schematisch dargestellten Schaltungsanordnung. 6 shows a schematic representation of a further alternative to a partial region of the circuit arrangement shown schematically in FIG.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord¬ nung. Eine Netzwechselspannung 701 ist über einen Gleichrichter 702 mit zwei Knoten 703 und 704 verbunden. Der Knoten 703 ist über die ein ohmscher Widerstand Rl mit einem Knoten 759 verbunden. Der Knoten 759 ist über die Serienschaltung zweier Dioden D5, D6 und einen ohmschen Widerstand R3 mit dem Knoten 704 gekoppelt, wobei die Ka¬ thode der Dioden D5, D6 in Richtung des Knotens 704 zeigt. Die ohmschen Widerstände Rl, R2, die Dioden D5, D6 und der ohmsche Widerstand R3 bilden einen Spannungstei¬ ler, dessen Abgriff der Knoten 759 darstellt. Dem ohm- sehen Widerstand R3 ist über einen Schalter S4 ein ohmscher Widerstand R2 parallel schaltbar. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive Schaltungsanord ¬ tion. An AC line voltage 701 is connected through a rectifier 702 to two nodes 703 and 704. The node 703 is connected to a node 759 via the ohmic resistor Rl. The node 759 is coupled via the series circuit of two diodes D5, D6 and a resistor R3 to the node 704, the Ka ¬ Thode of the diodes D5, D6 points in the direction of the node 704th The ohmic resistors Rl, R2, the diodes D5, D6 and the ohmic resistor R3 form a Spannungsstei ¬ ler, whose tap represents the node 759. The ohm see resistor R3 is a switch S4 a resistor R2 parallel switchable.
Die Schaltungsanordnung umfasst weiterhin einen Linearregler 12, der zwei NPN-Transistoren Ql, Q2 in Darling- ton-Anordnung sowie einen ohmschen Widerstand R5 umfasst, der seriell zu der genannten Darlington-Stufe Ql, Q2 ge¬ koppelt ist. Die Basis des Transistors Q2 stellt den Steueranschluss des Linearreglers 12 dar und ist mit dem Knoten 759 gekoppelt. Zwischen die Knoten 703 und 704 ist eine Serienschaltung von vorliegend drei LED-Einheiten LEI LE2, LE3 sowie ei¬ nem Linearregler 12 gekoppelt. Der Aufbau einer LED- Einheit wird nachfolgend am Beispiel der LED-Einheit LE3 dargestellt, wobei der Aufbau der LED-Einheiten LEI und LE2 im Wesentlichen identisch ist, sich lediglich durch die Anzahl der jeweiligen LEDs und der sich daraus ergebenden Dimensionierung der Bauelemente unterscheidet. The circuit arrangement further comprises a linear regulator 12, which includes two NPN transistors Ql, Q2 in a Darlington arrangement, and a resistor R5 which is serially referred to the Darlington stage Ql, Q2 ge ¬ is coupled. The base of transistor Q2 represents the control terminal of linear regulator 12 and is coupled to node 759. Between the nodes 703 and 704, a series circuit of present three LED units LEI LE2, LE3 and egg ¬ nem linear regulator 12 is coupled. The structure of an LED unit is shown below using the example of the LED unit LE3, wherein the structure of the LED units LEI and LE2 is substantially identical, differs only by the number of the respective LEDs and the resulting dimensioning of the components.
Die LED-Einheit LE3 umfasst die LEDs LED43 bis LED48, demnach 6 LEDs, die seriell zueinander geschaltet sind und eine LED-Kaskade bilden. Seriell zu der LED-Kaskade ist eine Diode D33 gekoppelt, wobei der Kopplungspunkt der Diode D33 und der LED-Kaskade einen Knoten N31 dar¬ stellt. Der nicht mit der Diode D33 gekoppelte Anschluss der LED-Kaskade stellt einen Knoten N32 dar. Der nicht mit der LED-Kaskade gekoppelte Anschluss der Diode D33 stellt einen dritten Knoten N33 dar. Parallel zur LED- Kaskade kann ein optionaler Kondensator C33 gekoppelt sein. Zwischen den Knoten N33 und den Knoten N32 ist die Serienschaltung eines Kondensators C32 und einer Diode D32 gekoppelt, wobei der Kopplungspunkt des Kondensators C32 mit der Diode D32 einen Knoten N34 darstellt. The LED unit LE3 comprises the LEDs LED43 to LED48, thus 6 LEDs, which are connected in series with one another and form an LED cascade. Serial to the LED diode D33 is coupled to cascade a, wherein the coupling point of the diode D33 and the LED cascade a node N31 Represents ¬. The terminal of the LED cascade not coupled to the diode D33 represents a node N32. The terminal of the diode D33 not coupled to the LED cascade represents a third node N33. An optional capacitor C33 may be coupled in parallel with the LED cascade. Between the node N33 and the node N32 is the series connection of a capacitor C32 and a diode D32 coupled, wherein the coupling point of the capacitor C32 with the diode D32 is a node N34.
Die LED-Einheit LE3 umfasst weiterhin zwei elektronische Schalter Q31 und B31, wobei die Steuerelektrode des Schalters Q31 über die Serienschaltung einer Diode D31 und eines ohmschen Widerstands R31 mit einem Knoten N5 gekoppelt ist. Die Bezugselektrode des Schalters Q31 ist mit dem Knoten N34 gekoppelt, während seine Arbeitselekt¬ rode über einen ohmschen Widerstand R32 mit der Steuer- elektrode des Schalters B31 gekoppelt ist. Die Bezugs¬ elektrode des Schalters B31 ist mit dem Knoten N32 gekop¬ pelt, während seine Arbeitselektrode mit dem Knoten N33 gekoppelt ist. The LED unit LE3 further comprises two electronic switches Q31 and B31, wherein the control electrode of the switch Q31 is coupled to a node N5 via the series connection of a diode D31 and an ohmic resistor R31. The reference electrode of the switch Q31 is coupled to the node N34, while its Arbeitsselekt ¬ rode via a resistor R32 to the control electrode of the switch B31 is coupled. The reference ¬ electrode of the switch B31 is gekop ¬ pelt to the node N32, whereas its working electrode is coupled to node N33.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schalter B31 als Darlington-Stufe realisiert und umfasst die Transis¬ toren Q32, Q33 sowie die ohmschen Widerstände R33 und R34. Anstelle der Darlington-Stufe könnte jedoch auch ein einzelner Transistor vorgesehen sein. In the present embodiment, the switch B31 is implemented as a Darlington stage and includes the Transis ¬ factors Q32, Q33 and the ohmic resistors R33 and R34. However, instead of the Darlington stage, a single transistor could also be provided.
Die LED-Einheiten LE2, LEI sind vergleichbar aufgebaut, umfassen jedoch jeweils eine unterschiedliche Anzahl an LEDs. So umfasst die LED-Einheit LE2 die LEDs LED29 bis LED42, also 14 LEDs. Die LED-Einheit LEI umfasst die LEDs LED1 bis LED28, das heißt 28 LEDs. Die LEDs sind bevor¬ zugt als Doppelkern-LEDs mit jeweils zwei PN-Übergängen ausgeführt. The LED units LE2, LEI have a comparable structure, but each have a different number of LEDs. Thus, the LED unit LE2 comprises the LEDs LED29 to LED42, ie 14 LEDs. The LED unit LEI comprises the LEDs LED1 to LED28, which means 28 LEDs. The LEDs are before Trains t ¬ as dual-core LEDs each having two PN junctions executed.
Der zweite Knoten der tiefstgelegenen LED-Einheit, vorliegend der Knoten N32, ist mit der Arbeitselektrode des Linearreglers 12 gekoppelt, während der dritte Knoten N13 der höchstgelegenen LED-Einheit LEI mit dem Knoten 703 gekoppelt ist. Zwischen den Knoten N5 und den Linearreg- ler 12 ist eine Hilfsspannungsquelle 14 gekoppelt, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird. The second node of the lowest LED unit, here the node N32, is coupled to the working electrode of the linear regulator 12, while the third node N13 of the highest LED unit LEI is coupled to the node 703. Between node N5 and the linear regulator ler 12 is coupled to an auxiliary voltage source 14, which will be discussed in more detail below.
Beispielhaft weist die in Fig. 1 dargestellt Schaltungs¬ anordnung die folgenden Bauteile bzw. Dimensionierungen auf: Rl 200 kQ, R2 1,5 kQ, R3 1,5 kQ, R5 10 Ω, RH 100 kQ, R21 500 kQ, R31 10 kQ, R12 500 kQ, R22 20 kQ, R32 10 kQ. R13 = R23 = R33 = R43 10 kQ, R14 = R24 = R34 = R44 1 kQ, C12 = 470 nf, C13 = C14 = 47 nf, C22 = 2 yf, C32 = 4 yf, C23 = 100 yf, C33 = 220 yf, R4 = 3 kQ, C2 = 10 yf. By way of example, the circuit shown in Figure 1 ¬ arrangement, the following components and dimensions on. Rl 200 kQ, R2 1.5 kQ, R3 1.5 kQ, R5 10 Ω, RH 100 kQ, R21 500 kQ, R31 10 kQ , R12 500 kQ, R22 20 kQ, R32 10 kQ. R13 = R23 = R33 = R43 10 kQ, R14 = R24 = R34 = R44 1 kQ, C12 = 470 nf, C13 = C14 = 47 nf, C22 = 2 yf, C32 = 4 yf, C23 = 100 yf, C33 = 220 yf, R4 = 3 kQ, C2 = 10 yf.
Die Kondensatoren C13, C14, C23 und C33 sind vergleichs¬ weise groß dimensioniert und dienen als Pufferkondensator für die LEDs der jeweiligen LED-Kaskade. Hierbei ist es von Vorteil, dass diese Kondensatoren lediglich für die an der entsprechenden LED-Kaskade abfallende Spannung und damit nicht für die volle Höhe der Netzwechselspannung VI ausgelegt werden müssen. Entsprechend können diese Kon¬ densatoren kleiner und damit platzsparender ausgeführt sein . Die Dioden Dil, D21, D32, sind optional und können einge¬ spart werden, wenn die Transistoren QU, Q21 und Q31 entsprechend spannungsfest ausgelegt sind. The capacitors C13, C14, C23 and C33 are comparatively large dimensioned ¬ and serve as a buffer capacitor for the LEDs of the respective LED cascade. In this case, it is advantageous that these capacitors only have to be designed for the voltage drop across the corresponding LED cascade and thus not for the full magnitude of the mains AC voltage VI. Accordingly, these con ¬ capacitors can be made smaller and thus space-saving. The diodes Dil, D21, D32, are optional and can be ¬ saves, if the transistors QU, Q21 and Q31 are designed to be resistant to voltage.
Innerhalb des Spannungsteilers dienen die Dioden D5 und D6 dazu die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren Ql und Q2 zu kompensieren. Die am ohmschen Widerstand R3 ab¬ fallende Spannung entspricht daher im Wesentlichen der Spannung, die über dem ohmschen Widerstand R5 abfällt. Der Strom durch den Widerstand R5 ist demnach halbsinus¬ förmig. Daraus folgt, dass der Strom durch die Schal- tungsanordnung der Eingangsspannung folgt, wodurch sich ein guter Powerfaktor ergibt sowie geringe EMV-Störungen . Within the voltage divider, the diodes D5 and D6 serve to compensate for the base-emitter voltage of the transistors Q1 and Q2. The across ohmic resistor R3 from ¬ falling voltage is therefore substantially equal to the voltage dropped across the ohmic resistor R5. The current through the resistor R5 is therefore semi-sinusoidal ¬ shaped. It follows that the current through the circuit follows the input voltage, resulting in a good power factor and low EMC interference.
Durch die Dimensionierung der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung kann erreicht werden, dass der Transistor Bll mit einer Schaltfrequenz von ca. 100 Hz betrieben wird. Ein aufgrund dieser Schaltfrequenz unter Umständen wahrnehmbares Flickern wird durch die zugeordneten Pufferkondensatoren C13 und C14 verhindert. Der Transistor B21 arbeitet mit einer Schaltfrequenz von ca. 200 Hz und der Schalter B31 mit einer Schaltfrequenz von ca. 400 Hz. By dimensioning the circuit arrangement shown in Fig. 1 can be achieved that the transistor Bll is operated at a switching frequency of about 100 Hz. A possibly due to this switching frequency perceptible flicker is prevented by the associated buffer capacitors C13 and C14. The transistor B21 operates with a switching frequency of about 200 Hz and the switch B31 with a switching frequency of about 400 Hz.
Die Kombination aus dem Kondensator C12 und der Diode D12 stellt einen Spitzenwertdetektor für die LED-Einheit LEI dar. Entsprechend stellen der Kondensator C22 und die Diode D22 einen Spitzenwertdetektor für die LED-Einheit LE2 und der Kondensator C32 und die Diode D32 einen Spitzen- wertdetektor für die LED-Einheit LE3 dar. The combination of the capacitor C12 and the diode D12 constitutes a peak detector for the LED unit LEI. Accordingly, the capacitor C22 and the diode D22 provide a peak detector for the LED unit LE2 and the capacitor C32 and the diode D32 a peak value detector for the LED unit LE3.
Die Transistoren QU, Q21 und Q31 agieren als Komparato- ren. Die Funktionsweise wird nachfolgend beispielhaft an¬ hand der tiefstgelegenen LED-Einheit LE3 beschrieben. Der Widerstand R32 ist in Kombination mit dem Kondensator C32 so ausgelegt, dass der Kondensator C32 auch während der längsten zu erwartenden Einschaltphase des Schalters B31 nur gering entladen wird. Die Spannungsquelle 14 gibt einen Spannungsoffset als minimale Spannung, beispiels- weise in Höhe von 6 V, vor, die bei dem Schalter Ql, Q2 des Linearreglers 12 nicht unterschritten werden soll. Der Transistor Q31 vergleicht die Spannung 6 V mit der Spannung am Knoten N34. Schaltet der Schalter B31 durch, so werden die LEDs LED43 bis LED48 überbrückt, das heißt kurzgeschlossen. Dies verschiebt auch die Arbeitspunkte der verbleibenden AnSteuereinheiten für die LEDs der LED- Einheit LE2 und LEI. The transistors QU, Q21 and Q31 act as Komparato- ren. The operation will be described by way of example to the hand ¬ lowermost LED unit LE3. The resistor R32 is designed in combination with the capacitor C32 so that the capacitor C32 is only slightly discharged during the longest expected switch-on of the switch B31. The voltage source 14 provides a voltage offset as a minimum voltage, for example in the amount of 6 V, which should not be undershot in the case of the switch Q1, Q2 of the linear regulator 12. The transistor Q31 compares the voltage 6 V with the voltage at the node N34. If the switch B31 turns on, the LEDs LED43 to LED48 are bypassed, that is short-circuited. This also shifts the working points the remaining control units for the LEDs of the LE2 and LEI LED units.
Zur Funktionsweise wird zunächst die in Fig. 1 darge¬ stellte Schaltungsanordnung in einem Zustand betrachtet, in dem die Schalter S12, S13, S22, S23, S32, S33 nichtleitend, während die Schalter Sil, S21 und S31 leitend geschaltet sind. Die Schalter Sil, S12 und S13 bilden ei¬ ne Schaltvorrichtung SV1, die Schalter S21, S22 und S23 eine Schaltvorrichtung SV2 und die Schalter S31, S32 und S33 eine Schaltvorrichtung SV3. Eine Steuervorrichtung 20 bleibt zunächst unberücksichtigt. About how the Darge ¬ presented in Fig. 1 circuit arrangement will first be considered in a state in which the switches S12, S13, S22, S23, S32, S33 non-conductive while the switches Sil, are turned S21 and S31. The switches Sil, S12 and S13 form ei ¬ ne switching device SV1, the switches S21, S22 and S23, a switching device SV2 and switches S31, S32 and S33, a switching device SV3. A control device 20 initially remains unconsidered.
Als EinschaltZeitpunkt wird im Nachfolgenden der Beginn einer Halbwelle der Wechselspannungsquelle 701 angenom¬ men. Weiterhin wird angenommen, dass alle Schalter der LED-Einheiten, d.h. die Schalter QU, Bll, Q21, B21, Q31, B31, leitend sind und alle Kondensatoren geladen (einge¬ schwungener Zustand) . Die Flussspannung einer LED wird zu 3V angenommen, die einer Diode zu 0,7V. As a switch-hereinafter the beginning of a half cycle of the AC voltage source 701 angenom ¬ men. It is further assumed that all switches of the LED units, ie, the switch QU, Bll, Q21, B21, Q31, B31, are conductive and all capacitors loaded (inserted ¬ schwungener state). The forward voltage of an LED is assumed to be 3V, that of a diode to 0.7V.
Infolge der leitend geschalteten Schalter liegt die mo- mentane Ausgangsspannung des Gleichrichters 702 am Knoten 703 auch am Punkt N32 an. Die Knoten N32 und N33 liegen auf demselben Potenzial, da die Schalter Q32 und B31 lei¬ tend angenommen wurden. Die von der Hilfsspannungsquelle 14 an den Knoten N5 bereitgestellte Spannung werde im Ausführungsbeispiel zu 6 V angenommen. As a result of the switched-on switches, the instantaneous output voltage of the rectifier 702 at the node 703 is also present at the point N32. The nodes N32 and N33 are at the same potential, since the switches Q32 and B31 were lei ¬ tend assumed. The voltage provided by the auxiliary voltage source 14 to the node N5 is assumed to be 6 V in the exemplary embodiment.
Der Kondensator C32 sei zu Beginn der Halbwelle aus dem vorherigen Zyklus auf +18 V aufgeladen. Diese 21 V ergeben sich aus 6 mal die Flussspannung der Dioden LED43 bis LED48, wobei jede Flussspannung, wie oben erwähnt, zu 3 V angenommen wird. Somit ergibt sich am Knoten N34 ein Potential von -18V. The capacitor C32 is charged at the beginning of the half cycle from the previous cycle to +18 volts. These 21 V result from 6 times the forward voltage of diodes LED43 to LED48, with each forward voltage, as mentioned above, of 3V Is accepted. This results in a potential of -18V at node N34.
Der Knoten N5 ist durch die Hilfsspannungsquelle 14 auf 6 V aufgeladen. Dadurch ergibt sich ein Stromfluss durch die Diode D31, den Widerstand R31 sowie den Transistor Q31. Der Transistor Q31 ist leitend, da an seiner Basis ein Potenzial von ca. 6 V anliegt, an seinem Emitter ein Potenzial von etwa minus 18 V. Dadurch, dass der Transis¬ tor Q31 leitend ist, ist auch der Schalter B31 leitend. Der Strom fließt demnach an der LED-Kaskade der LED- Einheit LE3 vorbei, das heißt die LED-Kaskade ist kurzge¬ schlossen und nicht bestromt. Vereinbarungsgemäß sind auch die Schalter B21 und Bll leitend, sodass auch die LED-Kaskaden der LED-Einheiten LEI und LE2 nicht bestromt sind. Diese Situation stellt den Ausgangspunkt einer Halbwelle der gleichgerichteten Netzwechselspannung VI dar . The node N5 is charged by the auxiliary power source 14 to 6V. This results in a current flow through the diode D31, the resistor R31 and the transistor Q31. The transistor Q31 is conductive, since at its base a potential of about 6 V is applied, at its emitter, a potential of about minus 18 V. The fact that the Transis ¬ gate Q31 is conductive, and the switch B31 is conductive. Accordingly, the current flows past the LED of the LED unit LE3 cascade, that is, the LED cascade is shorted ¬ closed and not supplied with current. By convention, the switches B21 and Bll are conductive, so that the LED cascades of the LED units LEI and LE2 are not energized. This situation represents the starting point of a half-wave of the rectified mains AC voltage VI.
Im weiteren Verlauf der Halbwelle steigt das Potenzial der Halbwelle an. Aufgrund des damit anwachsenden Poten- zials am Knoten 759 beginnt der Linearregler 12 allmählich leitend zu werden. As the half-wave progresses, the potential of the half-wave increases. Due to the increasing potential at node 759, linear regulator 12 begins to become gradually conductive.
Solange die Schalter Q31 und B31 leitend sind, ist das Potenzial am Knoten N33 gleich dem Potenzial am Knoten N32. Im weiteren Verlauf der Halbwelle steigt das Poten- zial am Knoten N33 solange bis das Potenzial am Knoten N34 etwa 5,3 V beträgt (Potenzial am Knoten N5 minus der Flussspannung der Diode D31) . Zu diesem Zeitpunkt wird die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q31 zu 0 V. Dadurch, dass über dem Kondensator C32 18 V abfallen, ist dies demnach dann der Fall, wenn das Potenzial am Knoten N32 26,3 V beträgt. Zu diesem Zeitpunkt gehen die Schal¬ ter Q31 und B31 in den sperrenden Zustand, das heißt die Potenziale an den Knoten N33 und N32 sind entkoppelt. Das Potenzial am Knoten N33 bleibt bei 26,3 V. Da der Linearregler 12 aufgrund einer entsprechenden An- steuerung durch den Spannungsteiler den Stromfluss durch den ohmschen Widerstand R5 entsprechend der Vorgabe des Spannungsteilers aufrechterhalten will, wird der Linearregler 12 zunehmend leitend geschaltet, wodurch das Po- tenzial am Knoten N32 solange sinkt, bis der Sollstrom eingestellt ist. Dies ist der Fall, wenn die Spannung am Knoten N32 bis 4,6 V abgesunken ist. Dieser Wert folgt aus dem Potenzial am Knoten N33, das, siehe oben, nach dem Sperrend-Schalten der Schalter Q31 und B31 26,3 V be- trägt, minus 7 mal die Diodenflussspannung von 3 V, minus 0,7 V für die Flussspannung der Diode D33. Damit ist die Voraussetzung geschaffen, dass der Strom über die LED- Kaskade der LED-Einheit LE3 fließt, weshalb ab diesem Zeitpunkt diese Kaskade leuchtet (sofern der optionale Kondensator C33 fehlt; ist er vorhanden, ist dessen Laden zu berücksichtigen) . As long as switches Q31 and B31 are conductive, the potential at node N33 is equal to the potential at node N32. As the half-wave continues, the potential at node N33 increases until the potential at node N34 is about 5.3 V (potential at node N5 minus the forward voltage of diode D31). At this time, the base-emitter voltage of the transistor Q31 becomes 0V. By dropping 18V across the capacitor C32, this is the case when the potential at the node N32 is 26.3V. Go to this point, the scarf ¬ ter Q31 and B31 in the off state, that is, the potentials at the nodes N33 and N32 are decoupled. The potential at the node N33 remains at 26.3 V. Since the linear regulator 12 wants to maintain the current flow through the ohmic resistor R5 in accordance with the specification of the voltage divider due to a corresponding control by the voltage divider, the linear regulator 12 is switched to an increasingly conductive state Potential at node N32 decreases until the setpoint current is set. This is the case when the voltage at node N32 has dropped to 4.6V. This value follows from the potential at node N33, which, as shown above, after switching off the switches Q31 and B31, is 26.3 V minus 7 times the diode forward voltage of 3 V, minus 0.7 V for the forward voltage the diode D33. This creates the condition that the current flows through the LED cascade of the LED unit LE3, which is why this cascade lights up from this time (if the optional capacitor C33 is missing, if it is available, its charge must be considered).
Im weiteren Verlauf steigt die Halbwelle weiter an, wo¬ durch das Potenzial am Knoten N33 weiter anwächst. Über die leitenden LEDs LED43 bis LED48 steigt damit auch das Potenzial am Knoten N32 an. Die Spannungsdifferenz zwischen dem Potenzial am Knoten N33 und am Knoten N32 beträgt 26,3 V - 4,6 V = 21,7 V. Der Kondensator C22 ist auf 14 x 3 V = 42 V aufgeladen (14 mal die Flussspannung der Dioden LED29 bis LED42) . Steigt die Halbwelle auf 26,7 V, liegen diese 26,7 V am Knoten N23 an, da alle darüberliegenden Schalter QU und Bll leitend geschaltet sind. Die Spannung am Knoten N24 beträgt daher 26,7 V - 42 V = -15,3 V. Da die Spannung am Knoten N5 nach wie vor 6 V beträgt, sind die Schalter Q21 sowie B21 leitend. Bei weiter steigender Halbwelle erhöht sich das Potenzial am Knoten N23 und damit das Potenzial am Knoten N24. Wenn das Potenzial am Knoten N24 5,3 V erreicht hat (Potenzial am Knoten N5 von 6 V minus Basis- Emitter-Spannung des Schalters Q21) geht der Schalter Q21 und damit der Schalter B21 in den sperrenden Zustand über. Bei weiter steigender Eingangsspannung steigt das Potenzial am Knoten N23 weiter an bis 47,3 V erreicht sind (5,3 V am Knoten N24 plus 14 mal 3 V) . Dies ist der Zeitpunkt, ab dem der Strom über die LED-Kaskade LED29 bis LED42 der LED-Einheit LE2 zu fließen beginnt. Bei ei¬ ner Eingangsspannung von 47,3 V fallen damit 14 mal 3 V plus 0,7 V (14 mal die Flussspannung der LEDs LED29 bis LED42 sowie die Flussspannung der Diode D23) ab, sodass das Potenzial am Knoten N22 nur mehr 4,6 V beträgt. Da der Knoten N22 dem Knoten N23 entspricht, beträgt damit auch das Potenzial am Knoten N23 lediglich noch 4,6 V. Das Potenzial am Knoten N24 beträgt demnach 4,6 V minus 21,0 V (entsprechend dem Potenzial am Knoten N23 abzüg- lieh der über dem Kondensator C22 abfallenden Spannung) gleich minus 16,4 V. Damit beträgt die Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten N5 und dem Knoten N24 -22, 4 V, wodurch der Transistor Q21 und damit der Schalter B21 wieder leitend wird. Auf diese Weise wird die LED-Kaskade LED43 bis LED48 der LED-Einheit LE3 wieder kurzgeschlos¬ sen, das heißt sie wird nicht mehr bestromt. In entsprechender Weise werden die LED-Kaskaden der LED- Einheit LEI bestromt. In the further course, the half wave continues to increase, where ¬ continues to increase due to the potential at the node N33. Via the conductive LEDs LED43 to LED48, the potential at the node N32 thus also increases. The voltage difference between the potential at node N33 and node N32 is 26.3V - 4.6V = 21.7V. Capacitor C22 is charged to 14 x 3V = 42V (14 times the forward voltage of diodes LED29 to LED42). If the half-wave rises to 26.7 V, these 26.7 V are present at the node N23, since all overlying switches QU and Bll are turned on. The voltage at node N24 is therefore 26.7V - 42V = -15.3V. Since the voltage at node N5 is still 6V, switches Q21 and B21 are conductive. As the half-wave continues to increase, the potential at node N23 and thus the potential at node N24 increases. When the potential at node N24 has reached 5.3V (potential at node N5 of 6V minus base-emitter voltage of switch Q21), switch Q21, and thus switch B21, goes to the off-state. As the input voltage continues to increase, the potential at node N23 continues to increase until 47.3V is reached (5.3V at node N24 plus 14 by 3V). This is the time from which the current begins to flow via the LED cascade LED29 to LED42 of the LED unit LE2. With ei ¬ ner input voltage of 47.3 V thus fall 14 times 3 V plus 0.7 V (14 times the forward voltage of the LEDs LED29 to LED42 and the forward voltage of the diode D23), so that the potential at the node N22 only 4, 6V is. Since node N22 corresponds to node N23, the potential at node N23 is only 4.6 V. The potential at node N24 is therefore 4.6 V minus 21.0 V (corresponding to the potential at node N23) the voltage across capacitor C22 drops equal to minus 16.4 V. Thus, the voltage difference between node N5 and node N24 -22 is 4V, causing transistor Q21, and thus switch B21, to turn on again. In this way, the LED cascade LED43 to LED48 of the LED unit LE3 again short-circuit ¬ sen, that is, it is no longer energized. In the same way, the LED cascades of the LED unit LEI are energized.
Wenn die Halbwelle ihr Maximum überschritten hat, setzt der umgekehrte Effekt ein, das heißt es werden nacheinan¬ der die LED-Kaskaden der LED-Einheiten LEI, LE2 und LE3 entsprechend der obigen Reihenfolge geschalten bis bei einem Phasenwinkel von 180° wieder alle LED-Kaskaden überbrückt sind (Bll bis B31 leitend) und eine neue Halb¬ welle beginnt. When the half-wave has exceeded its maximum, sets the reverse effect, that is nacheinan ¬ the LED cascades of the LED units LEI, LE2 and LE3 switched according to the above order until at a phase angle of 180 ° again all LED Cascades are bridged (Bll to B31 conductive) and a new half ¬ wave begins.
Die nachfolgenden Ausführungen betreffen eine besonders vorteilhafte Realisierung zur Bereitstellung des Potenzials am Knoten N5. The following statements relate to a particularly advantageous realization for providing the potential at the node N5.
Üblicherweise wird für die Bereitstellung einer Hilfs¬ spannung ein Buckkonverter verwendet, der mit dem Ausgang des Gleichrichters gekoppelt ist. Erfindungsgemäß wird jedoch zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Knoten N5 der Spannungsabfall am Linearregler 12, das heißt die Spannung am Knoten N32 genutzt. Aufgrund der binären Aus- legung der LED-Kaskaden wird am Linearregler 12 eine sä- gezahnähnliche Spannung abgreifbar, die zwischen 0 und 26,7 V schwankt bis alle LED-Kaskaden zugeschaltet sind. Sind alle LED-Kaskaden aktiviert, fällt am Linearregler eine Spannung ab, die sich aus der Differenz der Eingangsspannung und der Summe der über den LED-Kaskaden abfallenden Spannungen ergibt. Da die Spannungsspitzen dieser sägezahnähnlichen Spannung innerhalb einer Halbwelle zeitlich gut verteilt sind, kann diese sägezahnähnliche Spannung verwendet werden, um mittels eines RC-Glieds R4, C2 sowie Gleichrichter- und Zenerdiode D3, D2 eine Hilfs¬ spannung zu erzeugen. Diese Hilfsspannung hat lediglich eine geringe Restwelligkeit , weshalb im Vergleich zu an¬ deren Hilfsspannungsversorgungen sehr kleine Kapazitäten verwendet werden können. Sie ist sehr einfach aufgebaut und kompakt zu realisieren. Überdies ist sie aus diesem Grunde auch kostengünstig. Besonders von Vorteil ist der Umstand, dass für die Hilfsspannungsversorgung ein Strom entnommen wird, der sonst im Linearregler 12 in Verlust- leistung umgewandelt worden wäre. Folglich wird erfindungsgemäß eine parasitäre Leistung zur Erzeugung der Hilfsspannung am Knoten N5 genutzt. Somit entsteht durch die Hilfsspannungsversorgung keine zusätzliche Verlust¬ leistung, der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung wird optimiert. Usually, a buck converter is used for the provision of an auxiliary ¬ voltage, which is coupled to the output of the rectifier. According to the invention, however, the voltage drop at the linear regulator 12, that is to say the voltage at the node N32, is used to generate an auxiliary voltage for the node N5. Due to the binary According to the LED cascades, the linear regulator 12 can pick up a sawtooth-like voltage that fluctuates between 0 and 26.7 V until all LED cascades are switched on. If all LED cascades are activated, the linear regulator drops a voltage resulting from the difference between the input voltage and the sum of the voltages dropping across the LED cascade. Since the voltage peaks of this sawtooth voltage are temporally well distributed within a half-wave, this sawtooth voltage may be used to generate an auxiliary voltage ¬ by means of an RC element R4, C2 and the rectifier and Zener diode D3, D2. This auxiliary voltage has only a small ripple, so compared to at ¬ their auxiliary power supplies very small capacity can be used. It is very simple and compact. Moreover, it is also inexpensive for this reason. Particularly advantageous is the fact that for the auxiliary voltage supply a current is taken, which would otherwise have been converted in the linear regulator 12 in power loss. Consequently, according to the invention, a parasitic power is used to generate the auxiliary voltage at the node N5. Thus, by the auxiliary voltage supply no additional loss ¬ performance, the efficiency of the circuit is optimized.
Zur weiteren Funktionsweise der Schaltungordnung unter Berücksichtigung der Schaltvorrichtungen SVl, SV2 und SV3 sowie der Steuervorrichtung 20: For the further mode of operation of the circuit arrangement taking into account the switching devices SV1, SV2 and SV3 as well as the control device 20:
Die Steuervorrichtung 20 ist zwischen die Anschlüsse 703 und 704 gekoppelt und ausgelegt, die Amplitude der gleichgerichteten Versorgungswechselspannung zu erfassen. In Abhängigkeit der erfassten Spannung steuert die Steu¬ ervorrichtung 20 die Schalter Sil, S12, S13, S21, S22, S23, S31, S32 und S33. Stellt die Steuervorrichtung am Eingang beispielsweise eine Spannung von 200 V fest, steuert sie die Schalter wie folgt an: S12, S13, S22, S23, S32, S33 nicht-leitend und Sil, S21, S31 leitend. Überdies steuert die Steuervorrichtung 20 den Schalter S4 an, sodass dieser bei dem angegebenen Spannungsbereich nicht-leitend ist. Durch die geschilderte Schaltungsmaß- nähme sind alle LEDs der LED-Einheit LEI in Serie ge¬ schaltet. Gleiches gilt für die LEDs der LED-Einheit LE2 und der LED-Einheit LE3. The controller 20 is coupled between the terminals 703 and 704 and configured to detect the amplitude of the rectified AC supply voltage. In dependence of the detected voltage, the STEU ¬ ervorrichtung 20 controls the switches Sil, S12, S13, S21, S22, S23, S31, S32 and S33. For example, if the control device detects a voltage of 200 V at the input, it controls the switches as follows: S12, S13, S22, S23, S32, S33 nonconductive and Sil, S21, S31 conducting. Moreover, the control device 20 controls the switch S4, so that it is non-conductive at the specified voltage range. All LEDs of the LED unit are LEI would take through the described Schaltungsmaß- ge ¬ switches in series. The same applies to the LEDs of the LED unit LE2 and the LED unit LE3.
Stellt die Steuervorrichtung 20 fest, dass die Spannung am Ausgang des Gleichrichters in einem zweiten Spannungs- bereich liegt, der niedriger ist als der erste Spannungs¬ bereich, das heißt die Spannung beispielsweise 100 V be¬ trägt, so steuert sie die Schalter wie folgt an: S12, S13, S22, S23, S32, S33 leitend sowie Sil, S21 und S31 nicht-leitend. Überdies wird der Schalter S4 leitend ge- schaltet. If the control device 20 determines that the voltage at the output of the rectifier is in the range in a second voltage that is lower than the first voltage ¬ area, that is the voltage, for example 100 V be ¬ wears, it controls the switches as follows : S12, S13, S22, S23, S32, S33 conductive and Sil, S21 and S31 non-conductive. Moreover, the switch S4 is turned on.
Durch diese Maßnahme ist nun eine erste Hälfte der LED- Einheit LEI, die die LEDs LED1 bis LED14 umfasst, einer zweiten Hälfte der LED-Einheit, die die LEDs LED15 bis LED28 umfasst, parallel geschaltet. Entsprechendes gilt für die LED-Einheit LE2 : Hier sind durch die genannte Schalterstellung die LEDs LED28 bis LED35 den LEDs LED36 bis LED42 parallel geschaltet. Bei der LED-Einheit LE3 ist die Serienschaltung der LEDs LED43 bis LED 45 der Serienschaltung der LEDs LED46 bis LED 48 parallel geschal- tet. Dadurch, dass der Schalter S4 leitend geschaltet ist, kann nunmehr der doppelte Strom durch die jeweils aktiven LED-Einheiten LEI, LE2 und/oder LE3 fließen (verglichen mit dem Zustand, in dem der Schalter S4 nicht-leitend ge- schaltet ist) . By virtue of this measure, a first half of the LED unit LEI comprising the LEDs LED1 to LED14 is now connected in parallel to a second half of the LED unit which comprises the LEDs LED15 to LED28. The same applies to the LED unit LE2: Here, the LEDs LED28 to LED35 are the LEDs LED36 to LED42 connected in parallel by the said switch position. In the case of the LED unit LE3, the series connection of the LEDs LED43 to LED 45 of the series connection of the LEDs LED46 to LED 48 is connected in parallel. As a result of the fact that the switch S4 is turned on, twice the current can flow through the respectively active LED units LE1, LE2 and / or LE3 (as compared with the state in which the switch S4 is switched nonconductive).
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weist lediglich die LED-Einheit LEI eine Schaltvorrichtung SV1 auf. Im Unterschied zur Fig. 1 sind weiterhin die Anzahlen der LEDs in den jeweiligen LED-Einheiten geändert. So umfasst die LED-Einheit LEI die LEDs LED1 bis LED26, das heißt 26 LEDs, die LED-Einheit LE2 die LEDs LED27 bis LED34, also acht LEDs, und die LED-Einheit LE3 die LEDs LED35 bis LED38, also vier LEDs. Die dargestellte, nicht binäre Be- stückung der LED-Einheiten LEI, LE2 und LE3 mit LEDs ermöglicht auch dann, wenn wie dargestellt, lediglich die LED-Einheit LEI eine Schaltvorrichtung SV1 umfasst, die Realisierung einer angemessenen elektrischen Leistungscharakteristik. Fig. 3 zeigt in diesem Zusammenhang den zeitlichen Verlauf der Spannungen an den Knoten 703, N12, N22 und N32 bei Betrieb mit einer Eingangsvorsorgungswechselspannung von 200 V. Wie bereits erwähnt, sind hier die LEDs der LED-Einheit LEI durch entsprechende Ansteuerung der Schaltvorrichtung SV1 in Reihe geschaltet. In die Fig. 3 ist in die jeweils geschlossenen Flächen eingetragen, welche LED-Einheit für den jeweiligen Spannungsabfall verantwortlich ist, also eingeschaltet ist. Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der entsprechenden Größen jedoch bei Betrieb der Schaltungsanordnung von Fig. 2 mit einer Versorgungswechselspannung von 100 V. Bei Realisierung der LEDs durch Doppelkern-LEDs ergibt sich demnach für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungs¬ beispiel folgende Situation: In the embodiment of a circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 2, only the LED unit LEI has a switching device SV1. In contrast to FIG. 1, furthermore, the numbers of LEDs in the respective LED units are changed. For example, the LED unit LEI comprises the LEDs LED1 to LED26, that is to say 26 LEDs, the LED unit LE2 the LEDs LED27 to LED34, ie eight LEDs, and the LED unit LE3 the LEDs LED35 to LED38, ie four LEDs. The illustrated, non-binary fitting of the LED units LEI, LE2 and LE3 with LEDs makes it possible, even if, as shown, only the LED unit LEI comprises a switching device SV1, to realize an adequate electrical performance characteristic. Fig. 3 shows in this context the time course of the voltages at the nodes 703, N12, N22 and N32 when operating with a Eingangsvorsorgungswechselspannung of 200 V. As already mentioned, here are the LEDs of the LED unit LEI by appropriate control of the switching device SV1 connected in series. In the Fig. 3 is entered into the respective closed areas, which LED unit is responsible for the respective voltage drop, that is turned on. Fig. 4 shows the time course of the corresponding quantities, however, during operation of the circuit arrangement of Figure 2 with an AC supply voltage of 100 V. In the case of realization of the LEDs by double-core LEDs results thus for the example illustrated in Figure 2 execution ¬ example the following situation..:
LED-Einheit LEI weist 52 seriell geschaltete PN-Übergänge auf bei Betrieb an 200 V sowie zwei parallel geschaltete Stränge von jeweils 26 seriellen PN-Übergängen bei Betrieb an 100 V; Strang 2 weist 16 seriell geschaltete PN- Übergänge auf; und Strang 3 acht seriell geschaltete PN- Übergänge . LED Unit LEI has 52 serial PN junctions operating at 200V and two parallel strings of 26 serial PN junctions operating at 100V; Strand 2 has 16 serially connected PN junctions; and strand 3, eight serially connected PN junctions.
Im 100 V-Modus ist durch entsprechende Stellung des Schalters S4 der Linearregler 12 auf doppelten Strom umgeschaltet, dass der passende Nennstrom für die Zweifach- Parallelschaltung von je 26 LEDs des Strangs 1 einge- stellt ist. Dadurch könnten jedoch die Stränge 2 und 3 überlastet werden. Deshalb kann vorgesehen sein, deren periodisch wiederkehrende Einschaltdauern entsprechend zu reduzieren . In the 100 V mode, the position of the switch S4 causes the linear regulator 12 to be switched to double current, so that the appropriate rated current for the double parallel connection of 26 LEDs of the string 1 is set. However, this could overload strands 2 and 3. Therefore it can be provided to reduce their periodically recurring on-duration accordingly.
Dadurch bleibt, gemessen am 200 V-Modus, die LED- Gesamtleistung auch im 100 V-Modus konstant. As a result, the overall LED power remains constant even in 100 V mode, as measured by the 200 V mode.
Die Flussspannungen der Stränge 1 und 2 sind durch die entsprechende Anzahl an LEDs bewusst so gewählt, dass der 3. Strang im Netzspannungsmaximum (90°) nicht mehr zugeschaltet wird. Zustand 8 und 9 aus der obigen Tabelle wird nicht erreicht. Dies verhindert eine Überlastung der LEDs im 3. Strang. Eine Verkürzung der Einschaltdauer des Strangs 2 kann erreicht werden, indem im 100 V-Modus der Strang 1 früher freigegeben wird und länger aktiv bleibt als im 200 V- Modus, und indem die Einschaltphase des Strangs 2 um das Netzspannungsmaximum herum deutlich kürzer gewählt wird als im 200 V-Modus. Beides wird dadurch erreicht, dass die resultierende Flussspannung des Strangs 1 durch ent¬ sprechende Bestückung mit LEDs geringer gewählt ist als das Doppelte der Flussspannung von Strang 2. Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Hilfs- spannungsversorgung 14. Diese umfasst weiterhin eine Regelvorrichtung 16 zur Regelung des Stroms durch den Linearregler 12. Der Eingang der Regelvorrichtung 16 ist mit dem Knoten N5 gekoppelt, der Ausgang mit der Steuerelekt- rode des Schalters Q2. Die Regelvorrichtung 16 umfasst einen Transistor Q3 sowie einen Spannungsteiler, der ohm- sche Widerstände R7 und R9 sowie einen NTC-Widerstand um¬ fasst. Der Abgriff des Spannungsteilers ist mit der Steu¬ erelektrode des Transistors Q3 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors Q3 ist mit der Steuerelektrode des Schal¬ ters Q2 gekoppelt. The flux voltages of the strands 1 and 2 are deliberately chosen by the corresponding number of LEDs so that the third strand in the mains voltage maximum (90 °) is no longer switched on. State 8 and 9 from the above table is not achieved. This prevents overloading of the LEDs in the third strand. A shortening of the on-duration of the string 2 can be achieved by releasing the string 1 earlier in the 100 V mode and remaining active for longer than in the 200 V mode, and by setting the phase-in phase of the string 2 significantly shorter than the mains voltage maximum in 200V mode. Both are achieved in that the resulting flux voltage of the strand 1 is selected by ent ¬ appropriate insertion with LEDs less than twice the forward voltage of strand 2. Fig. 5 shows an alternative embodiment of the auxiliary voltage supply 14. This further comprises a control device 16th for regulating the current through the linear regulator 12. The input of the regulating device 16 is coupled to the node N5, the output to the control electrode of the switch Q2. The control device 16 comprises a transistor Q3 and a voltage divider, the ohmic resistors R7 and R9 and a NTC resistor to ¬ sums. The tap of the voltage divider is coupled to the STEU ¬ erelektrode of the transistor Q3. The collector of transistor Q3 is coupled to the control electrode of the switching ¬ ters Q2.
Sobald die Temperatur der Schaltungsanordnung steigt, wird der Transistor Q3 zunehmend leitend geschaltet, wo¬ durch der Schalter Ql zunehmend in den sperrenden Zustand übergeht. Dadurch sinkt der Strom durch den Widerstand R5, wodurch die in den LEDs umgesetzte Leistung verringert wird. Wenn die Temperatur so hoch wird, dass der Schalter Q3 voll leitend geschaltet ist, wird eine Tempe¬ raturabschaltung der Schaltungsanordnung realisiert. Die Regelvorrichtung 16 wird mittels der Hilfsspannung am Knoten N5 betrieben. In Fig. 5 ist überdies eine Einschaltstromverzögerung gezeigt, die die Diode D8 sowie die Parallelschaltung des Kondensators C7 und des ohmschen Widerstands R6 umfasst. Dadurch wird erreicht, dass sich die Spannung an der Ba- sis des Transistors Q2 erst langsam erhöht, bis sich der Kondensator C7 auf seinen Spitzenwert aufgeladen hat. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass im Einschaltmoment keine unzulässig hohe Verlustleistung im Transistor Ql auftritt. Ebenso ermöglicht es ein Betreiben von mehreren Modulen an einer Haussicherung, ohne dass diese beim Einschalten auslöst. Once the temperature of the circuit rises, the transistor Q3 is turned increasingly conductive which ¬ increasingly passes through the switch Ql in the blocking state. As a result, the current through the resistor R5 decreases, whereby the power converted in the LEDs is reduced. If the temperature is so high that the switch Q3 is fully turned on, a Tempe ¬ raturabschaltung the circuit arrangement is realized. The control device 16 is operated by means of the auxiliary voltage at the node N5. In Fig. 5, moreover, an inrush current delay is shown, which comprises the diode D8 and the parallel circuit of the capacitor C7 and the ohmic resistor R6. This will cause the voltage at the base of transistor Q2 to increase slowly until capacitor C7 has charged to its peak value. This results in the advantage that no inadmissibly high power dissipation in the transistor Ql occurs at the moment of switch-on. Likewise, it makes it possible to operate several modules on a home fuse without them tripping on switch-on.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt R9 500 Ω, der NTC-Widerstand 47 kQ, R7 500 Ω, R4 10 kQ, C2 10 yf, C7 10 yf und R6 200 kQ . Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Alternative eines Teilbereichs der in Fig. 1 dargestell¬ ten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der ohmsche Widerstand R4, siehe Fig. 1, als variabler Widerstand ausgebildet, wodurch ei- ne Regelung der Spannung am Knoten N5 bereitgestellt wird. Dadurch wird die Schaltungsanordnung für Dimmerbetrieb einsetzbar. Bei Phasenanschnitts- und Pha- senabschnittsdimmern steht nämlich am Linearregler 12 teilweise nicht mehr genügend Spannung zur Verfügung, um die Hilfsspannung am Knoten N5 aufrechtzuerhalten. Um dies auszuschließen, müsste der ohmsche Widerstand R4 für die Hilfsspannungsversorgung relativ klein gewählt werden. Dies hätte negative Auswirkungen auf die Schaltungs¬ effizienz und die EMV-Performance . Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist deshalb in der Ladungspumpe 14 ein invertierender Spannungsregler realisiert, der neben der Dimmbarkeit eine höhere Effizienz der Schaltungsanordnung ermöglicht. Der Spannungsregler umfasst zwei elektronische Schalter Q4, Q5 mit jeweils einer Steuerelektrode, einer Arbeitselekt¬ rode und einer Bezugelektrode. Die Steuerelektrode des Schalters Q4 ist mit der Anode der Zenerdiode D2 gekop¬ pelt, seine Bezugselektrode mit dem Bezugspotential, vor- liegend dem zweiten Eingangsanschluss 704, und seine Ar¬ beitselektrode mit der Steuerelektrode des Schalters Q5. Die Steuerelektrode des Schalters Q5 ist über einen Pull- up-Widerstand RIO mit seiner Arbeitselektrode gekoppelt, die ihrerseits mit der Kathode der Diode D3 gekoppelt ist. Seine Bezugselektrode ist mit dem Knoten N5 gekop¬ pelt. Zur Verbesserung der Störempfindlichkeit der Schal¬ tungsanordnung ist ein Kondensator Cl vorgesehen, der zwischen die Steuerelektroden der Schalter Q4 und Q5 und das Bezugspotential gekoppelt ist. Zur Funktionsweise: Der Schalter Q4 misst den Strom durch die Zenerdiode D2, wobei dann, wenn die Zenerdiode D2 nicht leitet, die Spannung am Kondensator C2 zu klein ist. Dadurch, dass kein Strom durch die Zenerdiode D2 fließt, wird der Schalter Q4 nicht-leitend. Q5 wird dann, wenn die Spannung an seinem Kollektor höher ist als am Emitter infolge des Pull-up-Widerstands R4 durchgeschal¬ tet und versorgt damit den Kondensator C2 mit Ladungsträ¬ gern. Der Schalter Q5 schaltet demnach ein, wenn die Schaltung am Längsregler 12 größer ist als die Summe aus der Flussspannung der Diode D3, der Basis-Emitter- Spannung des Schalters Q5 und der Spannung am Kondensator C2. In a preferred embodiment, R9 is 500 Ω, the NTC resistor is 47kΩ, R7 is 500Ω, R4 is 10kQ, C2 is 10f, C7 is 10f and R6 is 200kQ. FIG. 6 shows a schematic representation of a further alternative of a subregion of the circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 1. In this embodiment, the ohmic resistor R4, see FIG. 1, is designed as a variable resistor, whereby a regulation of the voltage at the node N5 is provided. As a result, the circuit arrangement for dimmer operation can be used. In the case of phase-angle and phase-section dimmers, there is in part no longer sufficient voltage available at the linear regulator 12 in order to maintain the auxiliary voltage at the node N5. To exclude this, the ohmic resistance R4 would have to be chosen relatively small for the auxiliary voltage supply. This would have negative effects on the circuit ¬ efficiency and EMC performance. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, therefore, an inverting voltage regulator is realized in the charge pump 14, which, in addition to the dimmability, makes possible a higher efficiency of the circuit arrangement. The voltage regulator comprises two electronic switches Q4, Q5, each having a control electrode, a Arbeitselekt ¬ rode and a reference electrode. The control electrode of the switch Q4 is gekop ¬ pelt to the anode of Zener diode D2, its reference electrode to the reference potential, lying upstream the second input terminal 704, and its Ar ¬ beitselektrode to the control electrode of the switch Q5. The control electrode of the switch Q5 is coupled via a pull-up resistor RIO to its working electrode, which in turn is coupled to the cathode of the diode D3. His reference electrode is gekop pelt ¬ to the node N5. To improve the susceptibility of the scarf ¬ tion arrangement, a capacitor Cl is provided, which is coupled between the control electrodes of the switches Q4 and Q5 and the reference potential. How it works: The switch Q4 measures the current through the Zener diode D2, and then, when the Zener diode D2 does not conduct, the voltage across the capacitor C2 is too small. Because no current flows through the zener diode D2, the switch Q4 becomes nonconductive. Q5, when the voltage at its collector is higher than at the emitter as a result of the pull-up resistor R4 durchgeschal ¬ tet and thus supplies the capacitor C2 with Ladsträ ¬ like. Accordingly, the switch Q5 turns on when the circuit on the series regulator 12 is greater than the sum of the forward voltage of the diode D3, the base-emitter Voltage of the switch Q5 and the voltage at the capacitor C2.
Ist die Spannung am Kondensator C2 ausreichend groß, wird Q4 leitfähig und zieht damit Ladungsträger von der Basis des Schalters Q5 weg. If the voltage across the capacitor C2 is sufficiently large, Q4 becomes conductive and thus pulls charge carriers away from the base of the switch Q5.
Auf diese Weise wird auch bei einer asymmetrischen, säge- zahnförmigen Spannung am Längsregler 12, wie dies bei Phasenanschnitt- und Phasenabschnittdimmung der Fall ist, eine konstante Spannung am Knoten N5 bereitgestellt. In this way, even with an asymmetrical, sawtooth-shaped voltage at the series regulator 12, as is the case with phase-angle and phase-segment dimming, a constant voltage is provided at the node N5.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt RIO 1 kQ und Cl 200 nF. In a preferred embodiment, RIO is 1kQ and Cl is 200nF.
Wie für den Fachmann offensichtlich, kann die Erfindung auch mit einer anderen Anzahl an LED-Einheiten, mit anderen Anzahlen von LEDs oder für andere Versorgungswechsel¬ spannungen ausgeführt werden. As is obvious to the skilled person, the invention can also be implemented with a different number of LED units, with different numbers of LEDs, or other AC supply voltages ¬.

Claims

Ansprüche claims
Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs umfassend: einen Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss (703, 704) zum Koppeln mit einer gleichgerichteten VersorgungsWechselSpannung; A circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs, comprising: an input having a first and a second input terminal (703, 704) for coupling to a rectified supply alternating voltage;
einen Linearregler (12) mit einem Eingang; sowie zumindest eine erste höhergelegene (LE2) und eine zweite tiefergelegene LED-Einheit (LE3) , wobei die erste LED-Einheit (LE2) die erste Kaskade von LEDs (LED29 bis LED42) und die zweite LED-Einheit (LE3) die zweite Kaskade von LEDs (LED43 bis LED48) um- fasst ;  a linear regulator (12) having an input; and at least a first higher level (LE2) and a second lower level LED unit (LE3), wherein the first LED unit (LE2) the first cascade of LEDs (LED29 to LED42) and the second LED unit (LE3) the second cascade from LEDs (LED43 to LED48);
einen Spannungsteiler (Rl, R2, R3, D5, D6) , der zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss (703, 703) gekoppelt ist, wobei der Abgriff (759) des Spannungsteilers (Rl, R2, R3, D5, D6) mit dem Eingang des Linearreglers (12) gekoppelt ist; wobei jede LED-Einheit (LE3, LE2) weiterhin umfasst:  a voltage divider (Rl, R2, R3, D5, D6) coupled between the first and second input terminals (703, 703), the tap (759) of the voltage divider (R1, R2, R3, D5, D6) having coupled to the input of the linear regulator (12); wherein each LED unit (LE3, LE2) further comprises:
-- eine erste Diode (D33, D23) , die seriell zu der jeweiligen LED-Kaskade (LED29 bis LED42, LED43 bis LED48) gekoppelt ist, wobei der Kopplungs¬ punkt der ersten Diode (D33, D23) und der je¬ weiligen LED-Kaskade (LED28 bis LED42, LED43 bis LED48) einen ersten Knoten (N31, N21) darstellt, wobei der nicht mit der ersten Diode (D33, D23) gekoppelte Anschluss der LED-Kaskade (LED29 bis LED42, LED43 bis LED48) einen zweiten Knoten (N32, N22) darstellt, wobei der nicht mit der LED-Kaskade (LED29 bis LED42, LED43 bis LED48) gekoppelte Anschluss der ersten Diode (D33, D23) einen dritten Knoten (N33, N23) darstellt; - A first diode (D33, D23), which is serially coupled to the respective LED cascade (LED29 to LED42, LED43 to LED48), wherein the coupling ¬ point of the first diode (D33, D23) and the ¬ respective LED Cascade (LED28 to LED42, LED43 to LED48) represents a first node (N31, N21), wherein the not coupled to the first diode (D33, D23) terminal of the LED cascade (LED29 to LED42, LED43 to LED48) has a second Node (N32, N22), which does not match the LED cascade (LED29 to LED42, LED43 to LED48) coupled connection of the first diode (D33, D23) represents a third node (N33, N23);
-- die Serienschaltung eines ersten Kondensators (C32, C22) und einer zweiten Diode (D32, D22) , die zwischen den dritten (N33, N23) und den zweiten Knoten (N32, N22) gekoppelt ist, wobei der Kopplungspunkt des ersten Kondensators (C32, C22) mit der zweiten Diode (D32, D22) einen vierten Knoten (N34, N24) darstellt; und  the series connection of a first capacitor (C32, C22) and a second diode (D32, D22), which is coupled between the third (N33, N23) and the second node (N32, N22), wherein the coupling point of the first capacitor ( C32, C22) with the second diode (D32, D22) represents a fourth node (N34, N24); and
-- einen ersten (Q31, Q21) und einen zweiten elektronischen Schalter (B31, B21) mit jeweils einer Steuerelektrode, einer Bezugselektrode und einer Arbeitselektrode, wobei die Steuerelektrode des ersten elektronischen Schalters (Q31, Q21) mit einem fünften Knoten (N5) gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des ersten elektronischen Schalters (Q31, Q21) mit dem vierten Knoten (N34, N24) gekoppelt ist, wobei die Arbeitselek¬ trode des ersten elektronischen Schalters (Q31, Q21) mit der Steuerelektrode des zweiten elekt¬ ronischen Schalters (B31, B21) gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des zweiten elektroni¬ schen Schalters (B31, B21) mit dem dritten Kno¬ ten (N33, N23) gekoppelt ist, wobei die Arbeits¬ elektrode des zweiten elektronischen Schalters (B31, B21) mit dem zweiten Knoten (N32, N22) gekoppelt ist; - A first (Q31, Q21) and a second electronic switch (B31, B21) each having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, wherein the control electrode of the first electronic switch (Q31, Q21) coupled to a fifth node (N5) , wherein the reference electrode of the first electronic switch (Q31, Q21) to the fourth node (N34, N24) is coupled, wherein the Arbeitselek ¬ trode of the first electronic switch (Q31, Q21) (the control electrode of the second elekt ¬ tronic switch B31, B21) is coupled, wherein the reference electrode of the second electronic ¬ rule switch (B31, B21) is coupled to the third bone ¬ th (N33, N23), said working ¬ electrode of the second electronic switch (B31, B21) with the second node (N32, N22) is coupled;
wobei der dritte Knoten (N23) der höchstgelegenen LED-Einheit (LE2) mit dem ersten Eingangsanschluss (703) gekoppelt ist, wobei der zweite Knoten (N32) der tiefstgelegenen LED-Einheit (LE3) derart mit dem Linearregler (12) gekoppelt ist, dass der Line- arregler (12) seriell zwischen den zweiten Knoten (N32) der tiefstgelegenen LED-Einheit (LE3) und den zweiten Eingangsanschluss (704) gekoppelt ist; wherein the third node (N23) of the highest LED unit (LE2) is coupled to the first input terminal (703), the second node (N32) of the lowest LED unit (LE3) being coupled to the linear regulator (12), that the line arcontroller (12) serially coupled between the second node (N32) of the lowest LED unit (LE3) and the second input terminal (704);
wobei der dritte Knoten (N33) einer jeweiligen LED- Einheit (LE3) , die nicht die höchstgelegene LED- Einheit darstellt, mit dem zweiten Knoten der nächst höher gelegenen LED-Einheit gekoppelt ist; wobei die fünften Knoten (N5) aller LED-Einheiten (LE3, LE2) mit einer Gleichspannungsquelle (14) ge¬ koppelt sind; wherein the third node (N33) of a respective LED unit (LE3), which is not the highest LED unit, is coupled to the second node of the next higher LED unit; wherein the fifth node (N5) of all the LED units (LE3, LE2) to a DC voltage source (14) are coupled ¬ ge;
wobei zumindest der höchstgelegenen LED-Kaskade eine Schaltvorrichtung (SV2) zugeordnet ist, die ausgelegt ist, in einem ersten Zustand alle LEDs der LED-Kaskade in Serie zu schalten und in einem zweiten Zustand eine erste Hälfte von LEDs der LED- Kaskade einer zweiten Hälfte von LEDs der LED- Kaskade parallel zu schalten.  wherein at least the highest-level LED cascade is associated with a switching device (SV2) which is designed to switch in series in a first state all LEDs of the LED cascade in series and in a second state a first half of LEDs of the LED cascade of a second half of LEDs of the LED cascade in parallel.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, Circuit arrangement according to Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das tiefergelegene Ende der ersten Hälfte von LEDs zumindest der höchstgelegenen LED-Kaskade (LE2) einen sechsten Knoten (N26) darstellt und das höhergelegene Ende der zweiten Hälfte von LEDs der höchstgelegenen LED-Kaskade einen siebten Knoten (N27) , the lower end of the first half of LEDs of at least the highest LED cascade (LE2) represents a sixth node (N26) and the higher end of the second half of LEDs of the highest LED cascade represents a seventh node (N27),
wobei die Schaltvorrichtung (SV2) einen ersten (S21), einen zweiten (S22) und einen dritten Schalter (S23) umfasst, wherein the switching device (SV2) comprises a first (S21), a second (S22) and a third switch (S23),
wobei der erste Schalter (S21) zwischen den sechsten (N26) und den siebten Knoten (N27) gekoppelt ist, wo¬ bei der zweite Schalter (S22) zwischen den ersten (N21) und den siebten Knoten (N27) gekoppelt ist, und wobei der dritte Schalter (S23) zwischen den sechsten (N66) und den zweiten Knoten (N22) gekoppelt ist. wherein the first switch (S21) is coupled between the sixth (N26) and the seventh node (N27), where ¬ in the second switch (S22) between the first (N21) and the seventh node (N27), and wherein the third switch (S23) is coupled between the sixth (N66) and the second node (N22).
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, Circuit arrangement according to one of Claims 1 or 2, characterized
dass zumindest einer weiteren LED-Kaskade (LE2, LE3) , bevorzugt einer jeden LED-Kaskade (LE2, LE3) , eine entsprechende Schaltvorrichtung (SV1, SV3) zugeordnet ist .  in that at least one further LED cascade (LE2, LE3), preferably each LED cascade (LE2, LE3), is associated with a corresponding switching device (SV1, SV3).
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Spannungsteiler (Rl, R2, R3, D5, D6) einen Schalter (S4) sowie zumindest einen ersten (R3) und einen zweiten ohmschen Widerstand (R2) umfasst, wobei der Schalter ausgelegt und angeordnet ist, in einem ersten Zustand den zweiten ohmschen Widerstand vom ersten ohmschen Widerstand abzutrennen und in einem zweiten Zustand den ersten und den zweiten ohmschen Widerstand parallel zu schalten.  in that the voltage divider (R1, R2, R3, D5, D6) comprises a switch (S4) and at least a first (R3) and a second ohmic resistance (R2), the switch being designed and arranged, in a first state the second ohmic resistor from the first ohmic resistance separate and in a second state, the first and the second ohmic resistance in parallel.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass sie weiterhin eine Steuervorrichtung (20) um- fasst, die ausgelegt und angeordnet ist, die Amplitude der am Eingang anliegenden Spannung zu erfassen, wobei die Steuervorrichtung (20) weiterhin ausgelegt ist, die mindestens eine Schaltvorrichtung sowie den Schal¬ ter des Spannungsteilers (Rl, R2, R3, D5, D6) in Ab- hängigkeit der erfassten Amplitude der am Eingang anliegenden Spannung anzusteuern. in that it further comprises a control device (20) which is designed and arranged to detect the amplitude of the voltage present at the input, wherein the control device (20) is furthermore designed to operate the at least one switching device and the switch of the voltage divider ( R1, R2, R3, D5, D6) in Ab- dependence of the detected amplitude of the voltage applied to the input.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, 6. Circuit arrangement according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuervorrichtung (20) ausgelegt ist,  that the control device (20) is designed
bei einem ersten Zustand, der mit einer Spannung am Eingang in einem ersten Spannungsbereich korreliert ist, die mindestens eine Schaltvorrichtung derart an¬ zusteuern, dass die entsprechenden LEDs in Serie geschaltet sind, und den Schalter des Spannungsteilers (Rl, R2, R3, D5, D6) derart anzusteuern, dass der zweite ohmsche Widerstand abgetrennt ist, in a first state, which is correlated with a voltage at the input in a first voltage range, the at least one switching device so on ¬ zusteuern that the corresponding LEDs are connected in series, and the switch of the voltage divider (Rl, R2, R3, D5, D6) in such a way that the second ohmic resistor is disconnected,
und einem zweiten Zustand, der mit einer Spannung am Eingang in einem zweiten Spannungsbereich korreliert ist, wobei dem zweiten Spannungsbereich kleinere Spannungen zugeordnet sind als dem ersten Spannungsbe¬ reich, die mindestens eine Schaltvorrichtung derart anzusteuern, dass die erste Hälfte der LEDs der zwei¬ ten Hälfte parallel geschaltet ist, und den Schalter des Spannungsteilers (Rl, R2, R3, D5, D6) derart anzu¬ steuern, dass der zweite ohmsche Widerstand dem ersten ohmschen Widerstand parallel geschaltet ist. and a second state, which is correlated to a voltage at the input in a second voltage range, wherein the second voltage range smaller voltages are assigned as the first Spannungsbe ¬ rich, the driving at least one switching device such that the first half of the LEDs of the two ¬ th Half is connected in parallel, and the switch of the voltage divider (Rl, R2, R3, D5, D6) such ¬ control that the second ohmic resistance is connected in parallel with the first ohmic resistance.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7. Circuit arrangement according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Einschaltdauern der jeweiligen LED-Kaskaden bei Betrieb der Schaltungsanordnung im zweiten Zustand reduziert sind, um eine LED-Gesamtleistung der Schal¬ tungsanordnung bereitzustellen, die im Wesentlichen derjenigen im ersten Zustand entspricht. that the duty cycles of the respective LED cascades are reduced during operation of the circuit arrangement in the second state, to provide a LED total power of the sound ¬ processing arrangement, which substantially corresponds to that in the first state.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die LED-Einheiten (LE3, LE2) jeweils eine unter- schiedliche Anzahl an LEDs (LED43 bis LED48, LED28 bis that the LED units (LE3, LE2) each have a different number of LEDs (LED43 to LED48, LED28 to
LED42) umfassen. LED42).
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, 9. Circuit arrangement according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass jede höher gelegene LED-Einheit (LE2) die doppel- te Anzahl an LEDs (LED28 bis LED42) umfasst wie die nächst niedriger gelegene LED-Einheit (LE3) .  that each higher LED unit (LE2) contains twice the number of LEDs (LED28 to LED42) as the next lower LED unit (LE3).
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 in Rückbezug auf einen der Ansprüche 1 oder 2 sowie 4 bis 7, 10. Circuit arrangement according to claim 8 with reference to one of claims 1 or 2 and 4 to 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass lediglich der höchstgelegenen LED-Kaskade (LEI) eine Schaltvorrichtung (SV1) zugeordnet ist, wobei die Anzahl der LEDs der LED-Einheiten (LEI, LE2, LE3) nicht binär aufgebaut ist.  that only the highest LED cascade (LEI) is associated with a switching device (SV1), wherein the number of LEDs of the LED units (LEI, LE2, LE3) is not constructed binary.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, 11. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Gleichspannungsquelle (14) dadurch realisiert ist, dass die im Betrieb der Schaltungsanordnung am zweiten Knoten (N32) der tiefstgelegenen LED-Einheit (LE3) auftretende Wechselspannung zur Erzeugung einer in that the DC voltage source (14) is realized in that the alternating voltage occurring during operation of the circuit arrangement at the second node (N32) of the lowest-lying LED unit (LE3) generates a voltage
Gleichspannung verwendet wird. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, DC voltage is used. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der ersten Hälfte von LEDs zumindest der höchst liegenden LED-Kaskade ein erster Kondensator (C13) un der zweiten Hälfte von LEDs zumindest der höchstlie genden LED-Kaskade ein zweiter Kondensator (C14) pa rallel geschaltet ist.  in that the first half of LEDs of at least the highest-lying LED cascade, a first capacitor (C13) and the second half of LEDs of at least the highest-lying LED cascade, a second capacitor (C14) are connected in parallel.
13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, 13. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass jede LED-Einheit (LE3, LE2) weiterhin eine dritte Diode (D31, D21) umfasst, die zwischen den fünften Knoten (N5) und die Steuerelektrode des jeweiligen ersten elektronischen Schalters (Q31, Q21) gekoppelt ist .  in that each LED unit (LE3, LE2) further comprises a third diode (D31, D21) coupled between the fifth node (N5) and the control electrode of the respective first electronic switch (Q31, Q21).
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Gleichspannungsquelle (14) eine Ladungspumpe umfasst, deren Eingang mit dem zweiten Knoten (N32) der tiefstgelegenen LED-Einheit (LE3) gekoppelt ist und deren Ausgang mit den fünften Knoten (N5) aller LED-Einheiten (LE3, LE2) gekoppelt ist.  in that the DC voltage source (14) comprises a charge pump whose input is coupled to the second node (N32) of the lowest-lying LED unit (LE3) and whose output is coupled to the fifth node (N5) of all LED units (LE3, LE2) ,
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, Circuit arrangement according to Claim 14,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Ladungspumpe die Serienschaltung eines Ein¬ weggleichrichters (D3) und einer Spannungsbegrenzungs- vorrichtung (D2) umfasst. - l - that the charge pump device, the series connection of an A ¬ weggleichrichters (D3) and a voltage limiting comprises (D2). - l -
16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 16. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Gleichspannungsquelle (14) die Serienschal- tung eines ohmschen Widerstands (R4) und einer vierten in that the DC voltage source (14) is connected in series with an ohmic resistor (R4) and a fourth resistor
Diode (D3) umfasst, die zwischen den zweiten KnotenDiode (D3) that covers between the second node
(N32) der tiefstgelegenen LED-Einheit (LE3) und die fünften Knoten (N5) aller LED-Einheiten (LE3, LE2) gekoppelt ist, sowie die Parallelschaltung eines dritten Kondensators (C2) und einer Zenerdiode (D2), die zwi¬ schen die fünften Knoten (N5) aller LED-Einheiten(N32) of the lowest-lying LED unit (LE3) and the fifth node (N5) of all LED units (LE3, LE2) is coupled, and the parallel connection of a third capacitor (C2) and a Zener diode (D2), the between ¬ rule the fifth node (N5) of all LED units
(LE3, LE2) und den zweiten Eingangsanschluss (704) ge¬ koppelt ist. (LE3, LE2) and the second input terminal (704) is ge ¬ coupled.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, 17. Circuit arrangement according to claim 16,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Widerstand, der der vierten Diode (D3) in Se¬ rie geschaltet ist, als fester ohmscher Widerstand (R4) ausgebildet ist. that the resistance which is connected in Se rie ¬ the fourth diode (D3) is formed as a fixed ohmic resistor (R4).
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, 18. Circuit arrangement according to claim 16,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Realisierung einer Regelvorrichtung der Ladungspumpe der Widerstand, der der vierten Diode (D3) in Serie geschaltet ist, als variabler Widerstand aus¬ gebildet ist. 19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, that is formed as a variable resistor from ¬ for realizing a control apparatus of the charge pump of the resistor which is connected in series with the fourth diode (D3). 19. Circuit arrangement according to claim 18,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Regelvorrichtung der Ladungspumpe ausgelegt ist, die Spannung am fünften Knoten (N5) auf einen vorgebbaren Wert zu regeln. in that the regulating device of the charge pump is designed to regulate the voltage at the fifth node (N5) to a predeterminable value.
20. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, 20. Circuit arrangement according to one of claims 18 or 19,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Regelvorrichtung der Ladungspumpe als inver- tierender Spannungsregler ausgebildet ist.  the regulating device of the charge pump is designed as an inverting voltage regulator.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, Circuit arrangement according to one of Claims 18 to 20,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Regelvorrichtung der Ladungspumpe einen drit¬ ten (Q4) und einen vierten elektronischen Schalter (Q5) mit jeweils einer Steuerelektrode, einer Arbeits¬ elektrode und einer Bezugselektrode umfasst, wobei die Steuerelektrode des dritten elektronischen Schalters (Q4) mit der Anode der Zenerdiode (D2) gekoppelt ist, seine Bezugselektrode mit dem zweiten Eingangsan- schluss (704) und seine Arbeitselektrode mit der Steu¬ erelektrode des vierten elektronischen Schalters (Q5) , wobei die Steuerelektrode des vierten elektronischen Schalters (Q5) weiterhin über einen ohmschen Widerstand (RIO) mit seiner Arbeitselektrode gekoppelt ist, die ihrerseits mit der Kathode der vierten Diode (D3) gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode des vierten elektronischen Schalters (Q5) mit dem fünften Knoten (N5) aller LED-Einheiten (LE3, LE2) gekoppelt ist. 22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21, that the regulating device of the charge pump comprises a drit ¬ th (Q4) and a fourth electronic switch (Q5) each having a control electrode, a working ¬ electrode and a reference electrode, the control electrode of the third electronic switch (Q4) connected to the anode of the Zener diode ( D2) is coupled, its reference electrode with the second inlet connection (704) and its working electrode with the STEU ¬ erelektrode of the fourth electronic switch (Q5), wherein the control electrode of the fourth electronic switch (Q5) further includes a resistor (RIO) is coupled to its working electrode, which is in turn coupled to the cathode of the fourth diode (D3), wherein the reference electrode of the fourth electronic switch (Q5) to the fifth node (N5) of all LED units (LE3, LE2) is coupled. 22. Circuit arrangement according to claim 21,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwischen die Steuerelektroden des dritten (Q4) und des vierten elektronischen Schalters (Q5) einerseits und den zweiten Eingangsanschluss (704) ande- rerseits ein Kondensator (Cl) gekoppelt ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in that a capacitor (Cl) is coupled between the control electrodes of the third (Q4) and the fourth electronic switch (Q5) on the one hand and the second input terminal (704) on the other hand. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass weiterhin eine Regelvorrichtung (16) zur Regelung des Stroms durch den Linearregler (12) vorgesehen ist, wobei der Eingang der Regelvorrichtung (16) mit dem fünften Knoten (N5) gekoppelt ist und der Ausgang der Regelvorrichtung (16) mit dem Eingang des Linearreglers (12) . 24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 23,  in that a regulating device (16) for regulating the current through the linear regulator (12) is provided, wherein the input of the regulating device (16) is coupled to the fifth node (N5) and the output of the regulating device (16) to the input of the linear regulator (12). 24. Circuit arrangement according to claim 23,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Regelvorrichtung (16) umfasst:  in that the regulating device (16) comprises:
einen fünften elektronischen Schalter (Q3) mit einer Steuerelektrode, einer Bezugselektrode und ei¬ ner Arbeitselektrode; und a fifth electronic switch (Q3) having a control electrode, a reference electrode and ei ¬ ner working electrode; and
einen Spannungsteiler (Rl, R2, R3, D5, D6) mit mindestens einem ohmschen Widerstand (R7, R9) und ei¬ nem NTC-Widerstand (NTC) , wobei der Spannungsteiler (Rl, R2, R3, D5, D6) zwischen den fünften Knoten (N5) und den zweiten Eingangsanschluss (704) gekop¬ pelt ist; a voltage divider (Rl, R2, R3, D5, D6) with at least one ohmic resistor (R7, R9) and egg ¬ nem NTC resistor (NTC), wherein the voltage divider (Rl, R2, R3, D5, D6) between the fifth node (N5) and the second input terminal (704) gekop ¬ pelt;
wobei der Abgriff des Spannungsteilers (Rl, R2, R3, D5, D6) mit der Steuerelektrode des fünften elektroni¬ schen Schalters (Q3) gekoppelt ist, wobei die Bezugs¬ elektrode des fünften elektronischen Schalters (Q3) mit dem zweiten Eingangsanschluss (704) gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des fünften elektronischen Schalters (Q3) mit dem Eingang des Linearreglers (12) gekoppelt ist. wherein the tap of the voltage divider (Rl, R2, R3, D5, D6) is coupled to the control electrode of the fifth electronic ¬ rule switch (Q3), wherein the reference ¬ electrode of the fifth electronic switch (Q3) to the second input terminal (704) is coupled, wherein the working electrode of the fifth electronic switch (Q3) is coupled to the input of the linear regulator (12).
EP14792400.5A 2013-10-31 2014-09-24 Circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of leds Withdrawn EP3064037A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310222226 DE102013222226B3 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
PCT/EP2014/070417 WO2015062790A1 (en) 2013-10-31 2014-09-24 Circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of leds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3064037A1 true EP3064037A1 (en) 2016-09-07

Family

ID=51844671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP14792400.5A Withdrawn EP3064037A1 (en) 2013-10-31 2014-09-24 Circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of leds

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160262234A1 (en)
EP (1) EP3064037A1 (en)
JP (1) JP2016535406A (en)
KR (1) KR20160079075A (en)
CN (1) CN105684553A (en)
DE (1) DE102013222226B3 (en)
WO (1) WO2015062790A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015210510A1 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating at least a first and a second LED string at an AC or a DC voltage source
DE102016120100A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Circuit arrangement of a lighting device of a motor vehicle and signal converter and method for driving a switching element
DE102018201365A1 (en) 2018-01-30 2019-08-01 Osram Gmbh CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING AT LEAST TWO LED STRINGS ON ONE VOLTAGE
DE102018201366A1 (en) 2018-01-30 2019-08-01 Osram Gmbh CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING AT LEAST ONE STRING OF LIGHT SOURCES ON A VOLTAGE
DE102018201367A1 (en) 2018-01-30 2019-08-01 Osram Gmbh CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING AT LEAST ONE LED STRING TO A CHANGE OR DC VOLTAGE SOURCE
DE102018201364A1 (en) 2018-01-30 2019-08-01 Osram Gmbh CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING AT LEAST ONE FIRST AND ONE SECOND LED STRING ON A CHANGE OR A DC VOLTAGE SOURCE
CN108650750B (en) * 2018-07-19 2024-01-30 深圳市明微电子股份有限公司 LED linear full-voltage driving circuit
US10932342B2 (en) * 2019-07-11 2021-02-23 Goodrich Corporation Performance of LED drive using energy storage with segment control

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS556687A (en) * 1978-06-29 1980-01-18 Handotai Kenkyu Shinkokai Traffic use display
TWI580305B (en) * 2008-09-05 2017-04-21 艾杜雷控股有限公司 Led based lighting application
JP2010083235A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Koito Mfg Co Ltd Vehicular lamp
US8174212B2 (en) * 2008-11-30 2012-05-08 Microsemi Corp.—Analog Mixed Signal Group Ltd. LED string driver with light intensity responsive to input voltage
JP2010287601A (en) * 2009-06-09 2010-12-24 Panasonic Corp Light emitting element drive unit
CN102652461B (en) * 2009-12-11 2015-06-10 皇家飞利浦电子股份有限公司 Driving modes for light circuits
US8456095B2 (en) * 2010-03-19 2013-06-04 Active-Semi, Inc. Reduced flicker AC LED lamp with separately shortable sections of an LED string
TWI442824B (en) * 2011-04-29 2014-06-21 Paragon Sc Lighting Tech Co Illuminating apparatus and method thereof
US8482013B2 (en) * 2011-10-05 2013-07-09 Bridgelux, Inc. Reconfigurable multi-LED light source
DE102012000605B4 (en) * 2011-10-27 2016-01-07 Diehl Aerospace Gmbh Lighting device for an AC power supply
JP5576892B2 (en) * 2012-03-13 2014-08-20 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 LED lighting and disconnection detection control device
DE102012006315B4 (en) * 2012-03-28 2014-02-13 Diehl Aerospace Gmbh An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device
EP2645816A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-02 Nxp B.V. An LED driver and a method of driving LEDs
DE102013201439A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
DE202013000064U1 (en) * 2013-01-04 2013-01-18 Osram Gmbh LED array

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2015062790A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016535406A (en) 2016-11-10
KR20160079075A (en) 2016-07-05
US20160262234A1 (en) 2016-09-08
DE102013222226B3 (en) 2015-04-16
CN105684553A (en) 2016-06-15
WO2015062790A1 (en) 2015-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013222226B3 (en) Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
EP2668822B1 (en) Actuating a plurality of series-connected luminous elements
EP2792213B1 (en) Circuit and method for the operation of an led string supplied with alternating voltage
EP2683221A1 (en) Assembly and method for controlling light emitting diodes dependent on supply voltage amplitude, using capacitor and switch
DE102013201439A1 (en) Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
DE102007041131A1 (en) Arrangement, use and method for driving light-emitting components
EP2564673B1 (en) Circuit arrangement for operating leds
EP3195697B1 (en) Circuit assembly for operating at least a first and a second cascade of leds
DE102018107500A1 (en) Lamp driver for a LED lamp and LED lamp for insertion into a fluorescent lamp
DE102014106778A1 (en) Light source driving device and light source system
DE102016206772A1 (en) Clocked converter for dimmable bulbs with dynamically adjustable filter
AT12495U1 (en) ERROR DETECTION FOR LUMINAIRE DIODES
DE202013000880U1 (en) Circuit arrangement for operating at least one LED and system of a ballast and a retrofit lamp
DE102014104365B4 (en) lighting device
DE102018123965B4 (en) Electronic driver for an LED lighting module and LED lamp
DE102010037225A1 (en) Light module operating device, has protective device switched between deactivate idle state and activated protection state and switching output and limiting output voltage at output in activated protection state
DE102009050203B4 (en) Device with a suppression circuit of a residual light
DE102011003937A1 (en) Control circuit for controlling lamps switched into series, has electronic switches arranged parallel to lamps and short circuited during activation of lamps that are switched into series and comprise common reference potential
DE102014114851A1 (en) Circuit for network-compliant operation of light-emitting diodes as well as illuminant and luminaire
DE102018123969A1 (en) Driver for a LED lamp
WO2015007713A1 (en) Device and method for directly operating a plurality of light-emitting diodes on a pulsating dc voltage
DE102010060437B4 (en) Device for operating a lighting module with overvoltage protection
EP2187707A1 (en) Switching device for controlling organic LEDs
DE102017104290A1 (en) Light-emitting diode circuit and light
DE102015112928B3 (en) Dimmable lighting device with variable color temperature and method for dimming a lighting device

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

17P Request for examination filed

Effective date: 20160531

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

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 RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SEIDER, ANDREAS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20170721

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: 20171201