EP3711457A1 - Betriebsschaltung für ein led-leuchtmittel - Google Patents

Betriebsschaltung für ein led-leuchtmittel

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Publication number
EP3711457A1
EP3711457A1 EP18803354.2A EP18803354A EP3711457A1 EP 3711457 A1 EP3711457 A1 EP 3711457A1 EP 18803354 A EP18803354 A EP 18803354A EP 3711457 A1 EP3711457 A1 EP 3711457A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
operating
speed
voltage level
threshold
Prior art date
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Pending
Application number
EP18803354.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel EGLE
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.)
Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonic GmbH and Co KG filed Critical Tridonic GmbH and Co KG
Publication of EP3711457A1 publication Critical patent/EP3711457A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375—Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/38—Switched mode power supply [SMPS] using boost topology

Definitions

  • the present invention relates to an operating circuit for an LED lamp.
  • LED light-emitting diodes
  • operating circuits are typically used, which act from a country-typical mains voltage, such as an AC voltage of 230V or 120V, a suitable for the operation of the LEDs operating signal.
  • a country-typical mains voltage such as an AC voltage of 230V or 120V
  • a suitable for the operation of the LEDs operating signal With this operating signal, it is possible, for example, to generate a constant current level.
  • the operating signal can also be generated with a constant voltage level.
  • the generation of the operating signal can be carried out in a two-stage manner, by first using a boost converter, a DC voltage is generated, which is then in turn converted by means of a down converter into the operating signal. In this way, the operating signal can be generated in an efficient manner and with a low interference signal component.
  • a power factor correction can be implemented by means of the boost converter.
  • the DC voltage generated by the boost converter may break. This may be due in particular to a relatively sluggish reaction behavior of the boost converter. Such a break in the DC voltage can in turn affect the operation of the Abissuewand lers to which it is supplied. For example, this can lead to undesirably high current peaks of the operating signal, which can damage the LED resource. Furthermore, it can lead to a failure of the LED equipment.
  • responsiveness of the boost converter to avoid such problems is often barely possible without compromising the efficiency of the boost converter and thus the overall operating circuitry.
  • an operation circuit for an LED luminaire according to claim 1 and a method according to claim 8 are provided.
  • the dependent claims define further forms of execution.
  • an LED lighting operation circuit thus comprises an input stage for generating a DC voltage from a mains voltage supplied to the operating circuit, e.g. by means of an up-converter. Furthermore, the operating circuit comprises a step-down converter for converting the DC voltage into an operating signal for the LED illuminant. Furthermore, the operating circuit comprises a controller. The controller is configured to monitor a voltage level of the DC voltage and a voltage level of the operating signal. Furthermore, the controller is configured to control a speed of an adjustment operation of the operating signal depending on the monitored voltage levels. In this way, excessive load changes at the output of the input stage and thereby caused dips in the DC voltage and instabilities of the buck converter can be avoided.
  • the controller is configured to monitor a difference between the voltage level of the DC voltage and the voltage level of the operating signal. In this way, in particular it can be determined whether there is a risk that the voltage level of the DC voltage drops below the voltage level of the operating signal, which in turn could affect the operation of the buck converter.
  • the controller may in particular be designed to increase the speed of the adaptation process reduce if the difference falls below a first threshold. By means of this threshold value, it can be ensured that the speed of the adaptation process is reduced before the voltage level of the DC voltage drops below the voltage level of the operating signal.
  • the controller may be configured to increase the speed of the adjustment process when the difference exceeds a second threshold.
  • the second threshold value may be higher than the first threshold value, so that a hysteresis behavior with respect to changing speeds of the adaptation process is achieved and an excessive change of the speeds in the vicinity of the threshold values is avoided.
  • the adaptation process may in particular comprise a dimming of the LED lighting means.
  • the controlled speed may include a speed of dimming. Instabilities caused by fast dimming processes in the generation of the operating signal for the LED lamp can thus be efficiently avoided.
  • a difference between the voltage level of the DC voltage and the voltage level of the operating signal can be monitored.
  • the speed of the adjustment process can be reduced if the diff falls below a first threshold, and / or the speed of the foundedsvo gangs gang be increased if the difference exceeds a second threshold.
  • the second threshold is preferably higher than the first threshold.
  • FIG. 1 schematically illustrates an operating circuit according to an embodiment
  • FIG. 2A shows exemplary signal curves during a dimming process.
  • FIG. 2B shows exemplary signal curves during a dimming process with monitoring of voltage levels and speed control according to an export example.
  • FIG. 3 shows a flow chart for illustrating a method for operating an LED lighting device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows an operating circuit 100 which supplies an LED lighting means 200.
  • the LED illuminant 200 may include one or more LEDs, e.g. can be connected in series in a string.
  • more complex circuit arrangements are possible with one or more light-emitting diodes.
  • the operating circuit 100 has inputs 1 1 1, 1 12 for receiving a line voltage Vn.
  • the line voltage Vn is an AC voltage, e.g. with a typical RMS value of 230V or 120V.
  • the operating circuit 100 has an input stage 120.
  • the input stage generates a direct voltage Vdc from the mains voltage Vn.
  • the input stage 120 includes an up-converter that generates the DC voltage Vdc provided by the input stage 120 at a voltage level that is above the effective value of the line voltage Vn.
  • a target value of the voltage level of the DC voltage Vdc may be about 400V.
  • the boost converter 125 may be implemented as a boost converter, for example.
  • the input stage 120 may, for example, comprise a rectifier, e.g. a bridge rectifier.
  • the operating circuit 100 further has a step-down converter 140, which generates an operating signal S for the LED illuminant 200 from the DC voltage Vdc.
  • the operating signal S is supplied to the LED illuminant 200 via outputs 13, 14.
  • the down converter 140 may be implemented as a buck converter, for example.
  • the operating circuit 100 supports a dimming function for the LED lighting means.
  • the dimming function enables adjustment of the brightness of light generated by the LED illuminant 200. This setting can be carried out via the control 150 supplied control inputs, which are illustrated in Figure 1 by a dimming control signal DIM.
  • the dimming function can, for example, on a Current control of the operating signal S, a pulse width modulation of the operating signal S or a pulse-frequency modulation of the operating signal S based.
  • the controller In order to implement the dimming function, the controller generates control signals which are fed to the down converter 140 (illustrated by dashed arrows in FIG. 1). These control signals cause the down-converter 140 to adjust the operating signal S accordingly, this adjustment process being substantially uniform over a certain period of time.
  • a dimming operation may involve raising the voltage level of the operating signal S uniformly from a first value to a second value over the period of time.
  • a dimming operation may include reducing the voltage level of the operating signal S smoothly over a period of time from a first value to a second value.
  • a dimming process may include that a current I I generated by the operating signal S is uniformly raised from a first value to a second value over the period of time by the LED illuminant. Furthermore, a dimming process may include that a current I I generated by the operating signal S is uniformly reduced by the LED lighting means over a period of time from a first value to a second value.
  • the dimming process can be configured via parameters stored in the controller 150.
  • a speed of the dimming process can be controlled. In the present case it is assumed that the dimming process can take place either at a higher first speed or at a lower second speed, and that it is also possible to switch between these speeds during the dimming process. It is understood, however, that more than two speeds of the dimming process could be provided.
  • the controller 150 corresponding parameters can be stored. In particular, these parameters may include control parameters for regulating the voltage level of the operating signal S and / or the current I L generated by the operating signal S.
  • the parameters may be configurable via a configuration interface of the operating circuit 100.
  • the controller 150 further includes a voltage monitoring function 155.
  • the voltage monitoring function 155 monitors the voltage level of the DC voltage Vdc and the voltage level of the operating signal S.
  • the Voltage level of the DC voltage Vdc is hereinafter referred to as VI
  • the clamping voltage level of the operating signal S is hereinafter referred to as V2.
  • the voltage monitoring function 155 forms a difference between the voltage level VI of the DC voltage Vdc and the voltage level V2 of the operating signal S, ie, determines a voltage difference according to FIG. 1
  • the voltage difference ⁇ V is then subjected to a threshold comparison.
  • the speed of the dimming process is controlled.
  • the speed of the dimming process is reduced when the threshold comparison shows that the voltage difference AV falls below a first threshold value Tl.
  • the speed of the dimming operation is in turn increased when the threshold comparison reveals that the voltage difference AV exceeds a second threshold T2.
  • the increase and decrease in the speed of the dimming operation can be realized by starting the dimming operation initially at the above higher first speed and changing the controller 150 to the above-mentioned lower second speed when the voltage difference ⁇ V falls below the first threshold Tl , Then, when the voltage difference AV rises again and exceeds the second threshold T2, the controller 150 changes back to the higher first speed.
  • the speed of the dimming process can thus be dynamically adjusted in the course of the dimming process if the threshold comparison indicates that the risk exists that the voltage level VI of the DC voltage Vdc drops below the voltage level of the operating signal S.
  • FIGS. 2A and 2B show exemplary signal profiles for illustrating the above-described control of the speed of the dimming process.
  • FIG. 2B shows a comparison of signal curves for a corresponding dimming process with the control of the speed of the dimming process.
  • FIG. 2B shows
  • FIG. 2A and 2B respectively show the voltage level VI of the DC voltage Vdc, the voltage level V2 of the operating signal S, the voltage difference AV and the current II as a function of the time t.
  • FIG. 2B shows the course of a control signal CTRL for selecting between the first speed and the second speed.
  • a low level of the control signal CTRL corresponds to the use of the higher first speed
  • a high level of the control signal CTRL corresponds to the use of the lower n second speed.
  • the first speed corresponds to a change of the current IL with approximately 1 OmA / ms.
  • the second speed corresponds to a change in the current IL at about 5mA / ms, ie about half of the first speed.
  • the beginning and the end of the dimming process are indicated by vertical dashed lines.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary method according to which an LED illuminant 1 may be operated using the operating circuit 100 described above.
  • the LED illuminant may correspond, for example, to the LED illuminant 200 described above.
  • step S20 the DC voltage is converted into an operation signal for the LED bulb. This can be done by means of a down converter. As described in connection with the operating circuit 100, the buck converter may be part of a two-stage operation circuit for the LED light source and an input stage of the operating circuit arranged to be stored.
  • a voltage level of the DC voltage generated at step S10 and a voltage level of the operation signal generated at step S20 are monitored. As explained in conjunction with the operating circuit 100, this can be done by means of a control of an operating circuit for the LED lighting means. In this case, in particular a difference of the voltage level of the DC voltage to the voltage level of the operating signal can be monitored.
  • a speed of an adjustment operation of the operation signal is controlled depending on the voltage levels monitored at step S30. This may in particular include a choice between two or more speeds.
  • the adaptation process can be a dimming process. In this case, the speed of dimming may be controlled depending on the monitored voltage levels, eg, as described above, by selecting the higher first speed or lower second speed.
  • the speed of the adaptation process can be reduced if the difference in the voltage level falls below a first threshold value.
  • the speed of the adjustment process may be increased if the difference in voltage levels exceeds a second threshold.
  • the first voltage level is preferably lower than the second voltage level.
  • an operating circuit based on the concepts described above could be implemented with various types of input stages or buck converters, without limitation to the above examples of an input stage comprising a rectifier and an aux converter and a downstream stage having a buck converter implemented downconverters.
  • the illustrated concepts are not limited to dimming operations, but rather may be used in a variety of adjustment operations of the operating signal at which the speed of the adjustment operation can be controlled.
  • the two-stage controllability of the speed of the adjustment process used in the illustrated examples is only an example, and that multi-level or quasi-continuous control of the speed could also be used.
  • the operating circuit can be at least partially inte grated into the LED illuminant to be supplied.

Landscapes

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

Abstract

Eine Betriebsschaltung (100) für ein LED-Leuchtmittel (200) verfügt über eine Eingangsstufe (120) zur Erzeugung einer Gleichspannung (Vdc) aus einer der Betriebsschaltung (100) zugeführten Netzsspannung (Vn), z.B. mittels eines Aufwärtswandlers (125). Weiterhin umfasst die Betriebsschaltung (100) einen Abwärtswandler (140) zur Konvertierung der Gleichspannung (Vdc) in ein Betriebssignal (S) für das LED-Leuchtmittel (200). Weiterhin umfasst die Betriebsschaltung (100) eine Steuerung (150). Die Steuerung (150) ist dazu ausgestaltet ist einen Spannungspegel (V1) der Gleichspannung und einen Spannungspegel (V2) des Betriebssignals (S) zu überwachen. Weiterhin ist die Steuerung (150) dazu ausgestaltet, abhängig von den überwachten Spannungspegeln (V1, V2) eine Geschwindigkeit eines Anpassungsvorgangs des Betriebssignals (S) zu steuern.

Description

Betriebsschaltung ftir ein LED-Leuchtmittel
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für ein LED- Leuchtmittel.
HINTERGRUND
Zum Betrieb von auf Leuchtdioden (LED) basierenden Leuchtmitteln, nachfolgend als LED- Leuchtmittel bezeichnet, werden typischerweise Betriebsschaltungen verwendet, welche aus einer landestypischen Netzspannung, beispielweise eine Wechselspannung von 230V oder 120V, ein für den Betrieb der Leuchtdioden geeignetes Betriebssignal handeln. Bei diesem Be- triebssignal kann beispielsweise mit einem konstanten Strompegel erzeugt werden. Alternativ kann das Betriebssignal auch mit einem konstanten Spannungspegel erzeugt werden. Die Erzeugung des Betriebssignals kann dabei auf eine zweistufige Weise erfolgen, indem zunächst mittels eines Aufwärtswandlers eine Gleichspannung erzeugt wird, welche dann wiederum mit tels eines Abwärtswandlers in das Betriebssignal konvertiert wird. Auf diese Weise kann das Betriebssignal auf effiziente Weise und mit einem geringen Störsignalanteil erzeugt werden. Mittels des Aufwärtswandlers kann insbesondere eine Leistungsfaktorkorrektur implementiert werden.
Bei relativ schnellen Laständerungen, z.B. während eines Dimmvorgangs, kann es jedoch zu einem Einbruch der von dem Aufwärtswandler erzeugten Gleichspannung kommen. Dies kann insbesondere auf ein relativ träges Reaktionsverhalten des Aufwärtswandlers zurückzuführen sein. Ein solcher Einbruch der Gleichspannung kann wiederum den Betrieb des Abwärtswand lers beeinträchtigen, dem diese zugeführt ist. Beispielsweise kann es so zu unerwünscht hohen Stromspitzen des Betriebssignals kommen, die das LED-Betriebsmittel beschädigen können. Weiterhin kann es zu einem Ausfell des LED-Betriebsmittels kommen. Eine Verbesserung des Reaktionsverhaltens des Aufwärtswandlers, um solche Probleme zu vermeiden, ist jedoch häufig kaum möglich, ohne die Effizienz des Aufwärts Wandlers und somit der gesamten Betrieb s- schaltung zu beeinträchtigen.
Es besteht somit ein Bedarf für Technologien, durch welche ein effizienter und zuverläss iger auf flexible Art und Weise verschiedene Arten von Mehrkanal- LED- Leuchtmitte ln und An wendungsszenarien solcher Mehrkanal-LED-Leuchtmittel unterstützt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Betriebsschaltung für ein LED- Leuchtmitte l gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 8 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungs formen.
Gemäß einem Auslührungsbeispiel umfasst eine Betriebsschaltung für ein LED- Leuchtmitte l somit eine Eingangsstufe zur Erzeugung einer Gleichspannung aus einer der Betriebsschaltung zugefuhrten Netzsspannung, z.B. mittels eines Aufwärtswandlers. Weiterhin umfasst die Be- triebsschaltung einen Abwärtswandler zur Konvertierung der Gleichspannung in ein Betrieb s- signal für das LED- Leuchtmittel. Weiterhin umfasst die Betriebsschaltung eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu ausgestaltet ist einen Spannungspegei der Gleichspannung und einen Span nungspegel des Betriebssignals zu überwachen. Weiterhin ist die Steuerung dazu ausgestaltet, abhängig von den überwachten Spannungspegeln eine Geschwindigkeit eines Anpassungsvorgangs des Betriebssignals zu steuern. Auf diese Weise können übermäßige Laständerungen am Ausgang der Eingangsstufe und dadurch hervorgerufene Einbrüche der Gleichspannung und Instabilitäten des Abwärtswandlers vermieden werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung dazu ausgestaltet, eine Differenz zwische n dem Spannungspegel der Gleichspannung und dem Spannungspegel des Betriebssignals zu überwachen. Auf diese Weise kann insbesondere festgestellt werden, ob die Gefahr besteht, dass der Spannungspegel der Gleichspannung unter den Spannungspegel des Betriebssigna ls abfallt, was wiederum den Betrieb des Abwärtswandlers beeinträchtigen könnte. Die Steuerung kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, die Geschwindigkeit des Anpassungsvorgangs zu verringern, wenn die Differenz einen ersten Schwellenwert unterschreitet. Mittels dieses Schwellenwertes kann sichergestellt werden, dass die Geschwindigkeit des Anpassungsvo r- gangs verringert wird, bevor der der Spannungspegel der Gleichspannung unter den Span nungspegel des Betriebssignals abfallt. Weiterhin kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, die Geschwindigkeit des Anpassungsvorgangs zu erhöhen, wenn die Differenz einen zweiten Schwellenwert überschreitet. Hierdurch kann ermöglicht werden, zu der ursprünglich vorgese- henen Geschwindigkeit des Anpassungs Vorgangs zurückzukehren, wenn keine Gefahr mehr besteht, dass der Spannungspegel der Gleichspannung unter den Spannungspegel des Betrieb s- signals abfällt. Hierbei kann der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert sein, so dass ein Hystereseverhalten bezüglich Wechsels von Geschwindigkeiten des Anpassungs vorgangs erreicht wird und ein übermäßig häufiges Wechseln der Geschwindigkeiten in der Nähe der Schwellenwerte vermieden wird.
Der Anpassungs Vorgang kann insbesondere ein Dimmen des LED- Leuchtmittels umfassen. In diesem Fall kann die gesteuerte Geschwindigkeit eine Geschwindigkeit des Dimmens umfas sen. Durch schnelle Dimmvorgänge verursachte Instabilitäten bei der Erzeugung des Betrieb s- signals für das LED-Leuchtmittel können somit effizient vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Betreiben eines LED- Leuchtmittels bereitgestellt. Das Verfahren kann mittels der oben dargestellten Betriebsscha l tung implementiert werden. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen einer Gleichspannung aus einer Netzsspannung, z.B. mittels der oben genannten Eingangsstufe der Betriebsschaltung. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Konvertieren der Gleichspannung in ein Betriebssignal für das LED-Leuchtmittel, z.B. mittels des oben genannten Abwärtswandlers der Betriebsscha l tung. Weitering umfasst das Verfahren ein Überwachen eines Spannungspegels der Gleichspannung und eines Spannungspegels des Betriebssignals sowie ein Steuern einer Geschwindigkeit eines Anpassungs Vorgangs des Betriebssignals abhängig von den überwachten Span nungspegeln. Der Anpassungsvorgang kann beispielsweise ein Dimmen des LED-Leuchtm it- tels umfassen.
Bei dem Verfahren kann insbesondere eine Differenz zwischen dem Spannungspegel der Gleichspannung und dem Spannungspegel des Betriebssignals überwacht werden. In diesem Fall kann die Geschwindigkeit des Anpassungsvorgangs verringert werden, wenn die Differe nz einen ersten Schwellenwert unterschreitet, und/oder die Geschwindigkeit des Anpassungsvo r- gangs erhöht werden, wenn die Differenz einen zweiten Schwellenwert überschreitet. Der zweite Schwellenwert ist hierbei vorzugsweise höher als der erste Schwellenwert.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfiihrungsb eispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Figur 1 veranschaulicht schematisch eine Betriebsschaltung gemäß einem Ausführungsbe i- spieL
Figur 2A zeigt beispielhafte Signalverläufe während eines Dimmvorgangs.
Figur 2B zeigt beispielhafte Signalverläufe während eines Dimmvorgangs mit einer Überwachung von Spannungspegeln und Geschwindigkeitssteuerung gemäß einem Ausfuhr ungsbe i- spiel.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betrieb eines LED-Leuchtmittels gemäß einem Ausfiihrungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die nachfolgend erläuterten Ausfuhrungsbeispiele beziehen sich auf Betriebsschaltungen für LED- Le uchtmitte 1.
Figur 1 zeigt eine Betriebsschaltung 100, welche ein LED-Leuchtmittel 200 versorgt. Das LED- Leuchtmittel 200 kann beispielsweise eine oder mehrere LEDs umlassen, die z.B. in einem Strang in Serie geschaltet sein können. Es sind jedoch auch komplexere Schaltungsanordnun- gen mit einer oder mehreren Leuchtdioden möglich.
Die Betriebsschaltung 100 verfugt über Eingänge 1 1 1 , 1 12 zur Aufiiahme einer Netzspannung Vn. Bei der Netzspannung Vn handelt es sich um eine Wechselspannung, z.B. mit einem lan- destypischen Effektivwert von 230V oder 120V. Weiterhin verfugt die Betriebsschaltung 100 über eine Eingangsstufe 120. Die Eingangs stufe erzeugt aus der Netzspannung Vn eine Gleich- spannung Vdc. Bei dem dargestellten Beispiel beinhaltet die Eingangsstufe 120 einen Auf- wärtswandler, der die von der Eingangsstufe 120 bereitgestellte Gleichspannung Vdc mit einem Spannungspegel erzeugt, der über dem Elfektivwert der Netzspannung Vn liegt. Beispielswe ise kann ein Sollwert des Spannungspegels der Gleichspannung Vdc bei etwa 400V liegen. Der Aufwärtswandler 125 kann beispielsweise als Boost-Konverter implementiert sein. Weiterhin kann die Eingangsstufe 120 beispielsweise einen Gleichrichter aulweisen, z.B. einen Brückengleichrichter.
Die Betriebsschaltung 100 verfugt weiterhin über einen Abwärtswandler 140, welcher aus der Gleichspannung Vdc ein Betriebssignal S für das LED-Leuchtmittel 200 erzeugt. Das Betrieb s- signal S wird über Ausgänge 1 13, 1 14 dem LED-Leuchtmittel 200 zugeführt. Der Abwärtswandler 140 kann beispielsweise als Buck-Konverter implementiert sein. Mittels der Kombi nation des Aufwärtswandlers 125 der Eingangsstufe 120 mit dem Abwärtswandler 140 kann in der Betriebsschaltung 100 eine Leistungsfaktorkorrektur implementiert werden, und Störsignalanteile in dem erzeugten Betriebssignal S können reduziert werden.
Weiterhin unterstützt bei dem dargestellten Beispiel die Betriebsschaltung 100 eine Dimmfunk- tion für das LED-Leuchtmittel. Die Dimmfunktion ermöglicht eine Einstellung der Helligke it von Licht, welches von dem LED-Leuchtmittel 200 erzeugt wird. Diese Einstellung kann über der Steuerung 150 zugeführte Steuereingaben erfolgen, welche in Figur 1 durch ein Dimm- Steuersignal DIM veranschaulicht sind. Die Dimmfunktion kann beispielsweise auf einer Stromregelung des Betriebssignals S, einer Pulsweitenmodulation des Betriebssignals S oder einer Puls-Frequenz-Modulation des Betriebssignals S basieren.
Zur lmplementierung der Dimmfunktion erzeugt die Steuerung Steuersignale, welche dem Ab- wärtswandler 140 zugeführt sind (in Figur 1 durch gestrichelte Pfeile veranschaulicht). Durch diese Steuersignale wird veranlasst, dass der Abwärtswandler 140 das Betriebssignal S entsprechend anpasst, wobei dieser Anpassungsvorgang im Wesentlichen gleichmäßig über eine be- stimmte Zeitspanne erfolgt. So kann ein Dimmvorgang beispielsweise beinhalten, dass der Spannungspegel des Betriebssignals S über die Zeitspanne gleichmäßig von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert angehoben wird. Ebenso kann ein Dimmvorgang beinhalten, dass der Spannungspegel des Betriebssignals S über die Zeitspanne gleichmäßig von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert verringert wird. Weiterhin kann ein Dimmvorgang beinhalten, dass ein durch das Betriebssignals S erzeugter Strom II durch das LED-Leuchtmittel über die Zeit- spanne gleichmäßig von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert angehoben wird. Weiterhin kann ein Dimmvorgang beinhalten, dass ein durch das Betriebssignals S erzeugter Strom II durch das LED-Leuchtmittel über die Zeitspanne gleichmäßig von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert verringert wird.
Der Dimmvorgang kann über in der Steuerung 150 hinterlegte Parameter konfiguriert werden. Insbesondere kann eine Geschwindigkeit des Dimmvorgangs gesteuert werden. Im vorliegenden Fall wird davon ausgegangen, dass der Dimmvorgang entweder mit einer höheren ersten Geschwindigkeit oder mit einer niedrigeren zweiten Geschwindigkeit erfolgen kann, und dass auch während des Dimmvorgangs zwischen diesen Geschwindigkeiten gewechselt werden kann. Es versteht sich jedoch, dass auch mehr als zwei Geschwindigkeiten des Dimmvorgangs vorgesehen sein könnten. Für jede der Geschwindigkeiten können der Steuerung 150 entsprechende Parameter hinterlegt sein. Diese Parameter können insbesondere Regelparameter zur Regelung des Spannungspegels des Betriebssignals S und/oder des durch das Betriebssignal S erzeugten Stroms 1L beinhalten. Die Parameter können über eine Konfigurationsschnittste lle der Betriebsschaltung 100 konfigurierbar sein.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel weist die Steuerung 150 weiterhin eine Spannungs überwachungsfunktion 155 auf Die Spannungsüberwachungsfunktion 155 überwacht den Spannungspegel der Gleichspannung Vdc und den Spannungspegel des Betriebssignals S. Der Spannungspegel der Gleichspannung Vdc wird nachfolgend mit VI bezeichnet, und der Span nungspegel des Betriebssignals S wird nachfolgend mit V2 bezeichnet. Insbesondere bildet die Spannungsüberwachungsfunktion 155 eine Differenz des Spannungspegels VI der Gleichspa n- nung Vdc zu dem Spannungspegel V2 des Betriebssignals S, d.h. bestimmt eine Spannungsd if- ferenz gemäß
AV = V1 - V2. (1 )
Die Spannungsdifferenz AV wird dann einem Schwellenwertvergleich unterzogen. Abhängig von dem Schwellenwertvergleich wird die Geschwindigkeit des Dimmvorgangs gesteuert. Ins- besondere wird die Geschwindigkeit des Dimmvorgangs verringert, wenn der Schwellenwertvergleich ergibt, dass die Spannungsdifferenz AV einen ersten Schwellenwert Tl unterschreitet. Die Geschwindigkeit des Dimmvorgangs wird wiederum erhöht, wenn der Schwellenwertvergleich ergibt, dass die Spannungsdifferenz AV einen zweiten Schwellenwert T2 überschreitet. Um ein häufiges Wechseln der Geschwindigkeit gemäß einem Pingpong- Effekt zu vermeiden, ist es hierbei vorteilhaft, den zweiten Schwellenwert T2 höher als den ersten Schwellenwert Tl zu wählen. Um zuverlässig zu vermeiden, dass der Spannungspegel VI der Gleichspannung V DC unter den Spannungspegel V2 des Betriebssignals S abfallt, ist es weiterhin vorteilhaft, den ersten Schwellenwert Tl und den zweiten Schwellenwert T2 als von null verschiedene endliche Werte zu wählen.
Die Erhöhung und Verringerung der Geschwindigkeit des Dimmvorgangs kann realisiert werden, indem der Dimmvor gang zunächst mit der oben genannten höheren ersten Geschwind ig keit eingeleitet wird und die Steuerung 150 auf die oben genannte niedrigere zweite Geschwindigkeit wechselt, wenn die Spannungsdifferenz AV den ersten Schwellenwert Tl unterschreitet. Wenn dann die Spannungsdifferenz AV wieder ansteigt und den zweiten Schwellenwert T2 überschreitet, wechselt die Steuerung 150 zurück auf die höhere erste Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit des Dimmvorgangs kann somit im Verlauf des Dimmvorgangs dynamisch angepasst werden, wenn der Schwellenwertvergleich anzeigt, dass die Gefahr besteht, dass der Spannungspegel VI der Gleichspannung Vdc unter den Spannungspegel des Betriebssignals S abfällt. Durch die Verringerung der Geschwindigkeit des Dimmvorgangs wird wiederum er reicht, dass eine langsamere Laständerung am Ausgang der Eingangsstufe 120 erfolgt, so das ein weiterer Abfall der von der Eingangsstufe 120 erzeugten Gleichspannung Vdc unterbunden wird.
Figur 2A und 2B zeigen beispielhafte Signalverläufe zur Veranschaulichung der oben beschrie- benen Steuerung der Geschwindigkeit des Dimmvorgangs. Insbesondere zeigt Figur 2A Sig- nalverläufe für ein Beispiel, bei welchem ohne die Steuerung der Geschwindigkeit des Dimm- vorgangs ein Dimmvorgang von ein 1% Leistung des LED-Leuchtmittels (entsprechend lL=5mA) auf 100% Leistung des LED-Leuchtmittels (entsprechend lL=500mA) in einer Zeit- spanne von At=200ms durchgeführt wurde. Figur 2B zeigt im Vergleich Signalverläufe für ei- nen entsprechenden Dimmvorgang mit der Steuerung der Geschwindigkeit des Dimmvorgangs . Speziell zeigen Figur 2A und 2B jeweils den Spannungspegel VI der Gleichspannung Vdc, den Spannungspegel V2 des Betriebssignals S, die Spannungsdifferenz AV und den Strom II in Abhängigkeit der Zeit t. Weiterhin zeigt Figur 2B die Lage des ersten Schwellenwerts TI und des zweiten Schwellenwerts T2. Bei dem dargestellten Beispiel wurde T1 =50V und T2=60V angenommen. Darüber hinaus zeigt Figur 2B den Verlauf eines Steuersignals CTRL zur Aus- wahl zwischen der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit. Hierbei ent- spricht ein niedriger Pegel des Steuersignals CTRL der Verwendung der höheren ersten Ge- schwindigkeit, und ein hoher Pegel des Steuersignals CTRL der Verwendung der niedrigere n zweiten Geschwindigkeit. Die erste Geschwindigkeit entspricht einer Änderung des Stroms IL mit etwa l OmA/ms. Die zweite Geschwindigkeit entspricht einer Änderung des Stroms IL mit etwa 5mA/ms, d.h. ungefähr der Hälfte der ersten Geschwindigkeit. In Figur 2A und 2B sind der Beginn und das Ende des Dimmvorgangs durch vertikale gestrichelte Linien gekermzeich- net.
Wie in Figur 2A zu erkennen, wird bei Einleitung des Dimmvorgangs eine Laständerung her vorgerufen, die Schwingungen in der Spannungspegel VI und V2 bewirkt. Hierdurch fällt der Spannungspegel VI der Gleichspannung Vdc bei der Position des vertikalen Pfeils unter den Spannungspegel V2 des Betriebssignals S. In Folge ergibt sich eine Instabilität im Betrieb des Abwärtswandlers 140, welche zu einer hohen Spitze des Stroms II führt.
Bei dem Beispiel von Figur 2B erfolgen Wechsel auf die niedrigere zweite Geschwindigke it bei durch vertikale Pfeile bezeichneten Zeitpositionen. Diese Wechsel sind vorübergehend und erfolgen lediglich so lange, bis die Spannungsdifferenz wieder über den zweiten Schwellenwert T2 ansteigt. Durch die vorübergehende Verringerung der Geschwindigkeit des Dimm Vorgangs kann jedoch vermieden werden, dass wie bei Figur 2A der Spannungspegel VI der Gleichspan nung Vdc unter den Spannungspegel V2 des Betriebssignals S abfällt. Entsprechend werden auch keine unerwünschten Spitzen des Stroms II beobachtet. Durch die vorübergehenden Wechsel auf die niedrigere zweite Geschwindigkeit ist bei dem Beispiel von Figur 2B der Dimmvorgang um ungefähr 10% auf At=220ms verlängert. Nichtsdestotrotz ist der Dimmvo r- gang deutlich kürzer, als wenn er ausschließlich unter Verwendung der niedrigeren zweiten Geschwindigkeit durchgeführt würde.
Figur 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren, gemäß welchem ein LED-Leuchtmitte l unter Verwendung der oben beschriebenen Betriebsschaltung 100 betrieben werden kann. Das LED-Leuchtmittel kann beispielsweise wie dem oben beschriebenen LED-Leuchtmittel 200 entsprechen.
Bei Schritt S l O wird eine Gleichspannung aus einer Netzspannung erzeugt. Dies kann beinhal ten, dass die Gleichspannung mit einem Spannungspegel erzeigt wird, welcher über einen Effektivwert der Netzspannung liegt. Die Gleichspannung kann insbesondere mittels eines Aufwärtswandlers aus der Netzspannung erzeugt werden. Wie im Zusammenhang mit der Betriebsschaltung 100 beschrieben, kann der Aufwärtswandler Teil einer Eingangsstufe einer zweistu figen Betriebsschaltung für das LED-Leuchtmittel sein.
Bei Schritt S20 wird die Gleichspannung in ein Betriebssignal für das LED-Leuchtmittel konvertiert. Dies kann mittels eines Abwärtswandlers geschehen. Wie im Zusammenhang mit der Betriebsschaltung 100 beschrieben, kann der Abwärtswandler Teil einer zweistufigen Betriebs schaltung für das LED-Leuchtmittel sein und einer Eingangsstufe der Betriebsschaltung nach gelagert angeordnet sein.
Bei Schritt S30 wird ein Spannungspegel der bei Schritt S 10 erzeugten Gleichspannung und ein Spannungspegel des bei Schritt S20 erzeugten Betriebssignals überwacht. Wie im Zusamme n hang mit der Betriebsschaltung 100 erläutert, kann dies mittels einer Steuerung einer Betriebsschaltung für das LED-Leuchtmittel erfolgen. Hierbei kann insbesondere eine Differenz des Spannungspegels der Gleichspannung zu dem Spannungspegel des Betriebssignals überwacht werden. Bei Schritt S40 wird eine Geschwindigkeit eines Anpassungs Vorgangs des Betriebssignals abhängig von den bei Schritt S30 überwachten Spannungspegel gesteuert. Dies kann insbesondere eine Auswahl zwischen zwei oder mehr Geschwindigkeiten beinhalten. Bei dem Anpassung s- vorgang kann es sich um einen Dimmvorgang handeln. In diesem Fall kann die Geschwind ig keit des Dimmens abhängig von den überwachten Spannungspegel gesteuert werden, z.B. wie oben beschrieben durch Auswahl der höheren ersten Geschwindigkeit oder niedrigere n zweiten Geschwindigkeit. Insbesondere kann die Geschwindigkeit des Anpassungs Vorgangs verringert werden, wenn die Differenz der Spannungspegel einen ersten Schwellenwert unterschreitet. Weiterhin kann die Geschwindigkeit des Anpassungsvorgangs erhöht werden, wenn die Differenz der Spannungspegel einen zweiten Schwellenwert überschreitet. Um eine Hysterese bereitzustellen, ist der erste Spannungspegel vorzugsweise niedriger als der zweite Spannungspe gel.
Es versteht sich, dass bei den im Vorangegangenen dargestellten Beispielen vielfältige Modifikationen möglich sind. So könnte eine auf den im vorangegangenen beschriebenen Konzepten basierende Betriebsschaltung mit verschiedenen Arten von Eingangs stufen oder Abwärtswand- lem implementiert sein, ohne Beschränkung auf die oben genannten Beispiele einer Eingangs stufe mit einem Gleichrichter und einem Auiwärtswandler und einer nachgelagerten Stufe mit einem als Buck- Konverter implementierten Abwärtswandler. Auch sind die dargestellten Konzepte nicht auf Dimmvorgänge beschränkt, sondern können vielmehr bei einer Vielfalt von Anpassungsvorgängen des Betriebssignals verwendet werden, bei welchem die Geschwindigke it des Anpassungsvorgangs gesteuert werden kann. Weiterhin versteht es sich, dass die in den dargestellten Beispielen verwendete zweistufige Steuerbarkeit der Geschwindigkeit des Anpas sungsvorgangs lediglich ein Beispiel ist, und dass auch eine mehrstufige oder quasi-kontinuierliche Steuerung der Geschwindigkeit genutzt werden könnte. Darüber hinaus versteht es sich, dass die Betriebsschaltung zumindest teilweise in das zu versorgende LED-Leuchtmittel inte griert sein kann.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Betriebsschaltung (100) ihr ein LED- Leuchtmittel (200), umfassend:
eine Eingangsstufe (120) zur Erzeugung einer Gleichspannung (Vdc) aus einer der Betriebsschaltung (100) zugeführten Netzssparmung (Vn);
einen Abwärtswandler (140) zur Konvertierung der Gleichspannung (Vdc) in ein Betriebssignal (S) für das LED- Leuchtmittel (200); und
eine Steuerung (150), welche dazu ausgestaltet ist:
- einen Spannungspegel (VI) der Gleichspannung (Vdc) und einen Spannungspegel (V2) des Betriebssignals (S) zu überwachen und abhängig von den überwachten Spannungspegeln (VI, V2) eine Geschwindigkeit eines Anpassungsvorgangs des Betriebssignals (S) zu steuern.
2. Betriebsschaltung (100) nach Anspruch 1,
wobei die Steuerung (150) dazu ausgestaltet ist, eine Differenz zwischen dem Span nungspegel (VI) der Gleichspannung (Vdc) und dem Spannungspegel (V2) des Be triebssignals (S) zu überwachen.
3. Betriebsschaltung (100) nach Anspruch 2,
wobei die Steuerung (150) dazu ausgestaltet ist, die Geschwindigkeit des Anpas sungsvorgangs zu verringern, wenn die Differenz einen ersten Schwellenwert (Tl) unterschreitet.
4. Betriebsschaltung (100) nach Anspruch 2 oder 3,
wobei die Steuerung (150) dazu ausgestaltet ist, die Geschwindigkeit des Anpas sungsvorgangs zu erhöhen, wenn die Differenz einen zweiten Schwellenwert (T2) überschreitet.
5. Betriebsschaltung (100) nach Anspruch 3 und 4,
wobei der zweite Schwellenwert (T2) höher als der erste Schwellenwert (Tl) ist.
6. Betriebsschaltung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Anpassungsvorgang ein Dimmen des LED-Leuchtmittels (200) umfasst.
7. Betriebsschaltung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Eingangsstufe einen Aufwärtswandler (155) umfasst.
8. Verfahren zum Betreiben eines LED-Leuchtmittels (200), wobei das Verfahren umfasst:
Erzeugen einer Gleichspannung (Vdc) aus einer Netzssparmung (Vn); Konvertieren der Gleichspannung (Vdc) in ein Betriebssignal (S) für das LED- Leuchtmittel (200); und
Überwachen eines Spannungspegels (VI) der Gleichspannung (Vdc) und eines Spannungspegels (V2)) des Betriebssignals (S); und
abhängig von den überwachten Spannungspegeln (VI, V2), Steuern einer Ge- schwindigkeit eines Anpassungsvorgangs des Betriebssignals (S).
9. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend:
- Überwachen einer Differenz zwischen dem Spannungspegel (VI) der Gleichspan nung (Vdc) und dem Spannungspegel (V2) des Betriebssignals (S).
10. Verfahren nach Anspruch 9, umfassend:
Verringern der Geschwindigkeit des Anpassungsvorgangs, wenn die Differenz ei- nen ersten Schwellenwert (Tl) unterschreitet.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, umfassend:
Erhöhen der Geschwindigkeit des Anpassungsvorgangs, wenn die Differenz einen zweiten Schwellenwert (T2) überschreitet.
12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11 ,
wobei der zweite Schwellenwert (T2) höher als der erste Schwellenwert (Tl) ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
wobei der Anpassungsvorgang ein Dimmen des LED-Leuchtmittels (200) umfasst.
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