EP4362609A1 - Anti-glimm-schaltung für led-modul - Google Patents

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Publication number
EP4362609A1
EP4362609A1 EP22203334.2A EP22203334A EP4362609A1 EP 4362609 A1 EP4362609 A1 EP 4362609A1 EP 22203334 A EP22203334 A EP 22203334A EP 4362609 A1 EP4362609 A1 EP 4362609A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
led
supply voltage
led driver
led module
switches
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.)
Pending
Application number
EP22203334.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Hofinger
Mathias Loipfinger
Gotthard Schleicher
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.)
Siteco GmbH
Original Assignee
Siteco 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 Siteco GmbH filed Critical Siteco GmbH
Priority to EP22203334.2A priority Critical patent/EP4362609A1/de
Publication of EP4362609A1 publication Critical patent/EP4362609A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/59—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits for reducing or suppressing flicker or glow effects

Definitions

  • the present invention relates to a luminaire with an LED module and in particular to a circuit which prevents the glow of LEDs in the LED module when the luminaire is switched off.
  • LED light emitting diode
  • organic semiconductor light sources Small unwanted currents in luminaires with LEDs as light sources
  • LED stands for light emitting diode, which in the context of this application means any form of semiconductor light source including organic semiconductor light sources
  • This effect is perceived as disturbing, especially if the luminaire is used in an area where absolute darkness is desired for certain applications.
  • the glow of the luminaires when switched off or in standby mode often leads to complaints from customers, who criticize the disadvantage of increased power consumption when switched off or in standby mode.
  • the object of the present invention is therefore to provide an LED luminaire in which the effect of the glow of LEDs in the switched off state can be prevented, as well as to provide a method to solve the problem in existing luminaires.
  • the object is achieved by a luminaire according to claim 1 and by a method for retrofitting a luminaire according to claim 9.
  • a special feature of the invention is the way in which the glow of the LEDs is prevented.
  • the LED module In order to avoid a parasitic current by the LED module when the luminaire is switched off or in standby mode, the LED module is completely disconnected at both supply connections from the LED driver to the LED module. Alternatively or additionally, it can also be provided to completely disconnect the LED driver from the mains supply voltage, i.e. to disconnect both the phase and the neutral conductor from the supply network.
  • the parasitic current which can flow to the luminaire housing via a parasitic capacitance can be prevented or at least reduced to a level which does not produce any significant light in the LEDs of the LED module.
  • the switches in the connection circuit and/or the switches on the mains supply voltage are controlled by a control unit which is connected to the at least one control line and is arranged in the luminaire separately from the LED driver.
  • a control unit which is connected to the at least one control line and is arranged in the luminaire separately from the LED driver.
  • the connection circuit has a short-circuit switch which is designed to short-circuit the two power supply terminals of the LED module when the two power supply terminals of the LED module are separated from the two poles of the supply voltage of the LED driver and/or the neutral conductor and the phase of the mains supply voltage are separated from the LED driver.
  • a short-circuit switch which is designed to short-circuit the two power supply terminals of the LED module when the two power supply terminals of the LED module are separated from the two poles of the supply voltage of the LED driver and/or the neutral conductor and the phase of the mains supply voltage are separated from the LED driver.
  • the short-circuit switch is controlled by a control unit which is connected to the at least one control line and is arranged in the lamp separately from the LED driver.
  • a further control unit for the short-circuit switch is not necessary because the short-circuit switch can be operated synchronously with the two switches for decoupling the LED module or for disconnecting the LED driver from the mains voltage.
  • the at least two switches in the connection circuit which separate the power supply connections of the LED module from the two poles of the supply voltage of the LED driver, are controlled by a logic which is connected to the two poles of the supply voltage of the LED module and determines on the basis of the voltage applied to it whether the LED module should be operated or switched off.
  • a logic which is connected to the two poles of the supply voltage of the LED module and determines on the basis of the voltage applied to it whether the LED module should be operated or switched off.
  • no separate control device is necessary which is connected to the control line, because the logic can determine whether the LED module should be switched off completely solely from the level of the supply voltage of the LED module.
  • the logic only has to check on the basis of a threshold value whether the supply voltage from the LED driver is intended to light up the LEDs (possibly also in a dimmed state).
  • This embodiment is advantageous because the logic can be inserted into a luminaire independently of the control line. It is therefore not necessary to adapt the logic to the specific type of signals in the control line. These can differ significantly depending on the type of control line (e.g. from a DALI bus system or another known bus system). This embodiment is therefore particularly suitable for retrofitting existing luminaires.
  • the luminaire has a connection for a protective earth of the mains supply voltage and the two switches in the connection circuit connect the two power supply connections of the LED module to the protective earth in the state in which the power supply connections of the LED module are separated from the two poles of the supply voltage of the LED driver.
  • the luminaire has a connection for a protective earth and the two switches in the luminaire for disconnecting the LED driver from the neutral conductor and the phase of the mains supply voltage are designed to connect the two connections of the LED driver for the mains supply voltage to the protective earth when disconnected. Induction currents can thus be effectively prevented within the LED driver, which could potentially lead to a supply current being delivered to the LED module, which could lead to the LEDs glowing when the luminaire is switched off or in standby mode.
  • the LED driver has no internal switch for disconnecting the connections for the mains supply voltage and/or no internal switches for disconnecting the two poles of the supply voltage for the LED driver.
  • This type of LED driver is common in the prior art and is available inexpensively. However, these inexpensive drivers have the disadvantage that they easily lead to the previously described glow effect of the LEDs in the switched off lamp.
  • the design of the lamp according to the invention makes it possible to eliminate the problem of LED glow even with such LED drivers.
  • the circuit according to the invention is therefore also suitable for retrofitting lamps in which such LED drivers are already used.
  • a method which serves to retrofit existing lights in order to convert the lights into a light according to the previous embodiments. It is particularly advantageous that no intervention is required in the LED driver itself. This means that lights with existing LED drivers can be easily converted. In the latter embodiment of the light, it is not even necessary to adapt the retrofitting of the existing light to the type of signal on the control line, because the control of the switches to be inserted is determined solely from the level of the supply voltage from the LED driver with a logic that functions independently of the signal on the control line.
  • a lamp which contains several components which are arranged in a common housing 1, which is preferably made at least partially of metal.
  • the components comprise an LED driver 2 and an LED module 3.
  • the LED module 3 comprises one or more light-emitting diodes which can be connected in parallel or in series in the module and serve as the light source of the lamp.
  • the LED module 3 has two connections LED+ and LED-, which serve to supply power to the LED module.
  • the LED module is preferably supplied with direct current.
  • the LED driver 2 serves to provide the supply current for the LED module 3. This has On the input side, there are connections for the mains supply, in particular at least one phase L and one neutral conductor N.
  • a protective earth PE and at least one control line Contr are also provided.
  • the protective conductor PE is connected to the metal housing, as is common practice with electronic devices.
  • the 230V alternating voltage applied to the phase L and the neutral conductor N is rectified in the LED module and converted to a direct current output voltage, for example to 400 VDC.
  • a step-down conversion to the operating voltage of the LED module is then carried out and provided at the two poles Out+ and Out- to supply power to the LED module.
  • the LED module is supplied with a constant current, which is specified depending on the desired dimming level of the LEDs in the LED module.
  • At least one control input Contr is provided for this purpose.
  • the desired dimming level of the LEDs or the complete switching off of the LEDs can be specified via this control input.
  • the LED module is usually connected directly to the LED driver.
  • the following problem arises. Even if the LEDs are completely switched off via the control line Contr, a leakage current through the LED module 3 cannot be avoided.
  • a beat is still present on an internal ground due to the rectifier in the LED driver.
  • This alternating current can flow away via a parasitic capacitance C P,LM , which is formed in particular between the LED module 3 and the housing 1. This results in the effect that even in the standby state, ie when the LED driver is switched off, the LEDs in the LED module 3 still glow.
  • the control unit 4 causes the switches S1 and S2 to interrupt the connections between Out- and LED- or Out+ and LED+.
  • the LED input is also connected to the protective earth PE by the switch S1 via a connection to the housing 1.
  • the LED module 3 is not only completely decoupled from the power supply at Out- and Out+, but both inputs are also connected to the protective earth potential. In this case, any currents that could still be transmitted to the LED module by induction are suppressed to such an extent that no leakage current 5 can flow through the parasitic capacitance C P,LM that would be large enough to cause the LEDs in the LED module 3 to glow.
  • a particular advantage of the circuit described above is that a conventional LED driver 2 can be used, which is not internally designed to provide a complete separation of the input side for the supply voltage of the LED module. This means that the solution can also be easily implemented with existing LED modules 2. Furthermore, it is even possible to retrofit a lamp, because the control unit 4 and the corresponding switches S1 and S2 can be installed separately from the LED driver 2.
  • the switches S1 and S2 can be implemented, for example, by relay switches. However, it is also possible to implement the switches by electronic semiconductor components. This applies to the switches S1 and S2 in the embodiment according to Figure 1 as well as for all other switches in the following designs.
  • FIG 2 is a variant of the lamp according to Figure 1 shown.
  • a short-circuit switch S3 is also provided, which is also driven by the control unit 4.
  • the short-circuit switch S3 is closed as soon as the switches S1 and S2 interrupt the power supply Out+ and Out- to the LED module.
  • This directly short-circuits the connections LED+ and LED- to the LED module 3 when the light is switched off.
  • the short-circuiting very efficiently prevents any current through the LEDs in the LED module 3, so that the LEDs can be effectively prevented from glowing.
  • the Figure 3 shows another variant of the lamp from the Figure 2 .
  • the switch S2 is connected to the protective earth in the position in which the connection between Out+ and LED+ is interrupted. This means that both connections LED+ and LED- of the LED module 3 are connected to earth when the LEDs are switched off in order to further prevent induced currents in the LED module.
  • the short-circuit switch S3 can also be omitted because in this embodiment the two connections LED+ and LED- are connected to the protective earth anyway when the lamp is switched off via the control line Contr.
  • FIG 4 shows an alternative embodiment in which interrupt switches S4 and S5 for the two-pole interruption are not arranged between the LED module 3 and the LED driver 2, but separate the mains voltage N and L from the LED driver 2 on the input side.
  • the switches S4 and S5 are driven in the same way as previously described in connection with the switches S1 and S2.
  • FIG. 5 shows a variant of the lamp according to Figure 4 , in which the switches S4 and S5 are connected to the protective earth PE in the state in which the mains voltage is disconnected. This can prevent currents from being induced via the input of the LED driver 2, even if it is disconnected from the mains voltage, which in turn could cause an output voltage at Out+ and Out-, which leads to a parasitic current through the LED module 3.
  • FIG 6 shows another variant of the lamp after Figure 4
  • a short-circuit switch S3 is provided, which short-circuits the LED- and LED+ inputs of the LED module 3 when the light is switched off.
  • the short-circuit switch 3 has the same advantages as in connection with the Figure 2 was explained.
  • FIG. 7 another variant of the lamp is shown, in which the LED+ and LED- inputs of the LED module 3 are separated from the power supply of the LED driver at the Out+ and Out- poles.
  • no control device 4 is required that is connected to the control line Contr.
  • a control is provided in an intermediate module 6, which detects directly from the supply voltage applied to the Out+ and Out- poles whether the LED driver 2 of the lamp has been set to the off or standby mode. If the supply voltage at the Out+ and Out- poles falls below a predetermined threshold value, a logic 4' in the intermediate module 6 detects that the LEDs in the LED module 3 should apparently no longer light up.
  • the intermediate module 6 uses switches S6 and S7 to completely separate the LED+ and LED- inputs from the Out+ and Out- outputs, so that, as in the lamp according to Figure 1 , the LED module 3 is disconnected on two poles.
  • a threshold value of the supply voltage at the outputs Out+ and Out- is exceeded, the intermediate module 6 can recognize that the lamp should be put back into an operating state with illuminated LEDs.
  • the LED module 3 is therefore connected again on two poles to the LED driver 2 using the switches S6 and S7.
  • This embodiment is particularly advantageous when it comes to retrofitting existing lamps, because the intermediate module 6 only has to be inserted into the two-wire connection between the LED driver 2 and the LED module 3.
  • control input Contr Further wiring, in particular wiring to the control input Contr, is no longer necessary.
  • the intermediate module 6 can also be used universally for any type of control input Contr. This is advantageous because Depending on the type of control input, e.g. via a DALI or DMX control, the level and type of control signals can vary.
  • the various embodiments with the interruption on the input side or the output side of the LED driver 2 are possible in combination.
  • the short-circuit switch 3 can be provided in addition to the interruption switches.
  • the intermediate module 6 according to Figure 7 have such a short-circuit switch S3.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft Leuchte aufweisend: ein LED-Modul mit einer oder mehreren LEDs und mit zwei Stromversorgungsanschlüssen für die eine oder mehrere LEDs, und einen LED-Treiber, wobei der LED-Treiber eingangsseitig zwei Anschlüsse für eine Netzversorgungsspannung zum Anschluss eines Nullleiters und einer Phase und wenigstens einen Anschluss für eine Steuerleitung zur Steuerung des LED-Treibers aufweist, und ausgangsseitig an zwei Polen eine Versorgungsspannung für das LED-Modul bereitstellt; wobei die zwei Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls über eine Verbindungsschaltung mit den zwei Polen der Versorgungsspannung des LED-Treibers verbunden sind; wobei mittels wenigstens zweier Schalter in der Verbindungsschaltung die Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls von den zwei Polen der Versorgungsspannung des LED-Treibers trennbar sind und/oder die beiden Anschlüsse für die Netzversorgungsspannung des LED-Moduls mit zwei Schaltern in der Leuchte zum Abtrennen des Nullleiters und der Phase der Netzversorgungsspannung trennbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte mit einem LED-Modul und insbesondere eine Schaltung, welche das Glimmen von LEDs in dem LED-Modul bei abgeschalteter Leuchte verhindert.
  • Kleine unerwünschte Ströme in Leuchten mit LEDs als Leuchtmittel (LED steht für Light Emitting Diode, worin im Rahmen dieser Anmeldung jede Form von Halbleiterlichtquellen einschließlich organischer Halbleiterlichtquellen verstanden werden) können zu einem Glimmen der LEDs in der Leuchte führen, obwohl die Leuchte seitens des Treibers für die LED-Lichtquellen abgeschaltet ist. Dieser Effekt wird als störend wahrgenommen, insbesondere wenn die Leuchte in einem Bereich eingesetzt wird, wo absolute Dunkelheit für bestimmte Anwendungen gewünscht ist. Ferner führt das Glimmen der Leuchten im ausgeschalteten bzw. im Stand-by-Betrieb häufig zu Beschwerden von Kunden, welche den Nachteil eines erhöhten Stromverbrauchs im ausgeschalteten bzw. Stand-by-Betrieb bemängeln.
  • Dieses Problem tritt überhaupt erst mit sehr effizienten LEDs auf, weil diese LEDs bereits bei sehr geringen Strömen ein sichtbares Glimmen erzeugen. Das Problem wurde im Stand der Technik bislang einfach hingenommen oder mit Schaltungen zum Überbrücken von geringen unerwünschten Strömen unterdrückt. Ein einfaches Abschalten der LEDs oder des Treibers für die LEDs reicht häufig nicht aus, um das Problem zu lösen, weil im Stand-by-Betrieb im Vorschaltgerät (auch als LED-Treiber bezeichnet) durch einen Gleichrichter eine Schwebung auf einer internen Masse entsteht. Dieser Wechselstrom kann über eine parasitäre Kapazität, welche zwischen dem LED-Modul und dem Leuchtengehäuse gebildet wird, durch die LEDs abfließen. Durch kontinuierliche Verbesserung im Bereich der LED-Effizienz ist dieser Effekt durch ein Glimmen der LEDs sichtbar. Mit diesen Leuchten lässt sich daher keine absolute Dunkelheit erzeugen, was störend im Bereich von Veranstaltungstechnik oder Bühnentechnik ist, da hier bestimmte optische Wirkungen durch Hell- und Dunkeleffekte erzielt werden sollen. Außerdem wird durch das Glimmen dem Anlagenbetreiber auch ein erhöhter Stromverbrauch vorgetäuscht, der zwar objektiv sehr gering ist, aber subjektiv als störend wahrgenommen wird.
  • Der beschriebene Effekt kann auch bei gut isolierten Treibern auftreten, da über diese Isolation immer noch eine parasitäre (unerwünschte) Kapazität zu einem umgebenden Gehäuse gebildet wird.
  • Ferner tritt dieses Problem bei Bestandsleuchten auf, welche mit hocheffizienten LEDs ausgerüstet sind und es besteht ein Wunsch darin, auch für solche Leuchten das Problem der glimmenden LEDs zu lösen, ohne die vollständige Leuchte austauschen zu müssen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine LED-Leuchte bereitzustellen, bei welcher der Effekt des Glimmens von LEDs im ausgeschalteten Zustand verhindert werden kann, sowie ein Verfahren bereitzustellen, um bei bestehenden Leuchten das Problem zu lösen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Leuchte gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Nachrüsten einer Leuchte nach Anspruch 9.
  • Eine Besonderheit der Erfindung besteht in der Art, wie das Glimmen der LEDs verhindert wird. Um einen parasitären Strom durch das LED-Modul im ausgeschalteten oder Stand-by-Betrieb der Leuchte zu ermöglichen, wird das LED-Modul vollständig an beiden Versorgungsanschlüssen von dem LED-Treiber zu dem LED-Modul getrennt. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, den LED-Treiber vollständig von der Netzversorgungsspannung zu trennen, d.h. sowohl die Phase als auch den Nullleiter von dem Versorgungsnetz zu trennen. Durch die zweipolige Abtrennung vom Versorgungsnetz bzw. durch das zweipolige Abtrennen des LED-Moduls von dem LED-Treiber kann der parasitäre Strom, welcher über eine parasitäre Kapazität zu dem Leuchtengehäuse abfließen kann, verhindert werden oder wenigstens auf ein Maß reduziert werden, welches keine signifikante Lichterzeugung in den LEDs des LED-Moduls hervorbringt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schalter in der Verbindungsschaltung und/oder die Schalter an der Netzversorgungsspannung durch eine Steuereinheit angesteuert, welche mit der wenigstens einen Steuerleitung verbunden ist und in der Leuchte separat von dem LED-Treiber angeordnet ist. Ein besonderer Vorteil liegt in der Verwendung einer separaten Steuereinheit zum Ansteuern der Schalter, weil diese zusätzlich zu einem bereits vorhandenen oder im Stand der Technik üblichen LED-Treiber eingebaut werden kann. Dadurch ist auch das Nachrüsten einer Leuchte oder die Verwendung eines kostengünstigen herkömmlichen LED-Treibers bei der erfindungsgemäßen Leuchte möglich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungsschaltung einen Kurzschluss-Schalter auf, welcher dazu eingerichtet ist, die zwei Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls kurzzuschließen, wenn die beiden Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls von den zwei Polen der Versorgungsspannung des LED-Treibers getrennt sind und/oder der Nullleiter und die Phase der Netzversorgungsspannung von dem LED-Treiber abgetrennt ist. Durch den Kurzschluss der Eingänge des LED-Moduls werden Ströme innerhalb des LED-Moduls, welche durch Induktion anderer Bauteile in dem LED-Modul erzeugt werden können, verhindert. Dadurch wird die Gefahr eines Glimmens der LEDs weiter reduziert.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform wird der Kurzschluss-Schalter durch eine Steuereinheit angesteuert, welche mit der wenigstens einen Steuerleitung verbunden ist und in der Leuchte separat von dem LED-Treiber angeordnet ist. Eine weitere Steuereinheit für den Kurzschluss-Schalter ist nicht notwendig, weil der Kurzschluss-Schalter synchron mit den zwei Schaltern zum Abkoppeln des LED-Moduls bzw. zum Abtrennen des LED-Treibers von der Netzspannung betrieben werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die wenigstens zwei Schalter in der Verbindungsschaltung, welche die Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls von den zwei Polen der Versorgungsspannung des LED-Treibers trennen, von einer Logik angesteuert, welche mit den zwei Polen der Versorgungsspannung des LED-Moduls verbunden ist und auf Grund der daran anliegenden Spannung ermittelt, ob das LED-Modul betrieben werden soll oder abgeschaltet werden soll. In dieser Ausführungsform ist keine separate Steuereinrichtung notwendig, welche mit der Steuerleitung verbunden ist, weil die Logik allein aus der Höhe der Versorgungsspannung des LED-Moduls ermitteln kann, ob das LED-Modul vollständig ausgeschaltet werden soll. Dazu muss die Logik lediglich anhand eines Schwellenwerts überprüfen, ob die Versorgungsspannung aus dem LED-Treiber dazu bestimmt ist, ein Leuchten (ggf. auch in einem gedimmten Zustand) der LEDs zu bewirken. Von Vorteil ist diese Ausführungsform, weil die Logik unabhängig von der Steuerleitung in eine Leuchte eingefügt werden kann. Daher ist es auch nicht notwendig, die Logik auf die konkrete Art der Signale in der Steuerleitung abzustimmen. Diese können sich nämlich abhängig von der Art der Steuerleitung (z.B. von einem DALI-Bussystem oder einem anderen bekannten Bussystem) signifikant unterscheiden. Daher eignet sich diese Ausführungsform besonders für das Nachrüsten von Bestandsleuchten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte einen Anschluss für eine Schutzerde der Netzversorgungsspannung auf und die zwei Schalter in der Verbindungsschaltung verbinden in dem Zustand, in welchem die Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls von den zwei Polen der Versorgungsspannung des LED-Treibers getrennt sind, die beiden Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls mit der Schutzerde. Durch das Erden beider Versorgungsanschlüsse des LED-Moduls können parasitäre Ströme im LED-Modul besonders wirksam unterdrückt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte einen Anschluss für eine Schutzerde auf und die zwei Schalter in der Leuchte zum Abtrennen des LED-Treibers von dem Nullleiter und der Phase der Netzversorgungsspannung sind dazu eingerichtet, im getrennten Zustand die beiden Anschlüsse des LED-Treibers für die Netzversorgungsspannung mit der Schutzerde zu verbinden. Dadurch können Induktionsströme bereits innerhalb des LED-Treibers wirksam unterbunden werden, die möglicherweise dazu führen, dass ein Versorgungsstrom an das LED-Modul abgegeben wird, welcher zu Glimmen der LEDs im ausgeschalteten bzw. im Stand-by-Betrieb der Leuchte führen könnte.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der LED-Treiber keinen internen Schalter zum Abtrennen der Anschlüsse für die Netzversorgungsspannung und/oder keine internen Schalter zum Abtrennen der zwei Pole der Versorgungsspannung für den LED-Treiber auf. Diese Art von LED-Treiber ist im Stand der Technik geläufig und kostengünstig erhältlich. Allerdings weisen diese kostengünstigen Treiber den Nachteil auf, dass sie leicht zu dem vorhergehend beschriebenen Glimm-Effekt der LEDs in der ausgeschalteten Leuchte führen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Leuchte ist es möglich, auch bei derartigen LED-Treibern das Problem des LED-Glimmens zu eliminieren. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Schaltung auch für das Nachrüsten von Leuchten, in welchen bereits derartige LED-Treiber eingesetzt sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt in der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren bereitgestellt, welches zum Nachrüsten von Bestandsleuchten dient, um die Leuchten zu einer Leuchte gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen umzubauen. Dabei ist von besonderem Vorteil, dass in dem LED-Treiber selbst nicht eingegriffen werden muss. Dadurch können Leuchten mit vorhandenen LED-Treiber leicht umgerüstet werden. Bei der letztgenannten Ausführungsform der Leuchte ist es nicht einmal notwendig, die Nachrüstung der Bestandsleuchte auf die Art des Signals auf der Steuerleitung abzustimmen, weil die Ansteuerung der einzufügenden Schalter allein aus der Höhe der Versorgungsspannung aus dem LED-Treiber mit einer Logik, die unabhängig von dem Signal auf der Steuerleitung funktioniert, ermittelt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren gegeben wird. In den Figuren ist Folgendes dargestellt.
    • Figur 1
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer ersten Ausführungsform.
    Figur 2
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    Figur 3
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer dritten Ausführungsform.
    Figur 4
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer vierten Ausführungsform.
    Figur 5
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer fünften Ausführungsform.
    Figur 6
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer sechsten Ausführungsform.
    Figur 7
    zeigt ein Blockschaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer siebten Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf die Figur 1 wird eine Leuchte beschrieben, welche mehrere Komponenten enthält, die in einem gemeinsamen Gehäuse 1, welches vorzugsweise wenigstens teilweise aus Metall hergestellt ist, angeordnet sind. Insbesondere umfassen die Komponenten einen LED-Treiber 2 und ein LED-Modul 3. Das LED-Modul 3 umfasst eine oder mehrere Leuchtdioden, welche in dem Modul parallel oder in Reihe verschaltet sein können und als Lichtquelle der Leuchte dienen. Das LED-Modul 3 weist zwei Anschlüsse LED+ und LED- auf, welche zur Stromversorgung des LED-Moduls dienen. Vorzugsweise wird das LED-Modul mit Gleichstrom versorgt. Zum Bereitstellen des Versorgungsstroms für das LED-Modul 3 dient der LED-Treiber 2. Dieser weist eingangsseitig Anschlüsse für die Netzversorgung auf, insbesondere wenigstens eine Phase L und einen Nullleiter N. Ferner sind eine Schutzerde PE sowie wenigstens eine Steuerleitung Contr vorgesehen. Der Schutzleiter PE ist wie bei elektronischen Geräten allgemein üblich mit dem metallischen Gehäuse verbunden. Die an der Phase L und dem Nullleiter N anliegende 230V-Wechselspannung wird in dem LED-Modul gleichgerichtet und auf eine Gleichstromausgangsspannung umgewandelt, beispielsweise auf 400 VDC. Anschließend wird eine Abwärtswandlung auf die Betriebsspannung des LED-Moduls durchgeführt und an den zwei Polen Out+ und Out- zur Stromversorgung des LED-Moduls bereitgestellt. In der Regel ist vorgesehen, dass das LED-Modul mit einem konstanten Strom versorgt wird, welcher abhängig von dem gewünschten Dimmgrad der LEDs im LED-Modul vorgegeben wird. Dazu ist der wenigstens eine Steuereingang Contr vorgesehen. Über diesen Steuereingang kann der gewünschte Dimmgrad der LEDs oder auch das vollständige Abschalten der LEDs (auch als Stand-by-Betrieb bezeichnet) vorgegeben werden. In einer Leuchte aus dem Stand der Technik wird üblicherweise das LED-Modul direkt an den LED-Treiber angeschlossen. Dabei stellt sich jedoch folgendes Problem. Selbst wenn über die Steuerleitung Contr die LEDs vollständig abgeschaltet werden, ist ein Leckstrom durch das LED-Modul 3 nicht zu vermeiden. Im Fall eines Stand-by des LED-Treibers liegt durch den Gleichrichter im LED-Treiber trotzdem eine Schwebung auf einer internen Masse an. Dieser Wechselstrom kann über eine parasitäre Kapazität CP,LM, welche insbesondere zwischen dem LED-Modul 3 und dem Gehäuse 1 gebildet ist, abfließen. Dadurch kommt es zu dem Effekt, dass selbst im Stand-by-Zustand, d.h. im ausgeschalteten Zustand des LED-Treibers, die LEDs im LED-Modul 3 dennoch glimmen. Dieser Effekt wird bei der Leuchte gemäß Figur 1 dadurch verhindert, dass das LED-Modul 3 (oder in anderen Ausführungsformen der LED-Treiber 2) zweipolig von der Versorgungsspannung (bzw. der Netzspannung) abgeklemmt wird. Dazu sind in der Ausführungsform nach Figur 1 zwei Schalter S1 und S2 vorgesehen, welche die Verbindung zwischen Out- und LED- bzw. zwischen Out+ und LED+ unterbrechen, wenn über die Steuerleitung Contr der LED-Treiber in den Stand-by-Betrieb bzw. ausgeschalteten Betrieb versetzt wird. Um diesen Zustand zu erfassen, ist in der dargestellten Leuchte eine Steuereinheit 4 vorgesehen, welche einen Eingang für das Steuersignal Contr aufweist und mit einem Ausgang die Schalter S1 und S2 betätigt. Wenn über die Steuerleitung Contr ermittelt wird, dass der LED-Treiber zum Ausschalten der LEDs in den Stand-by-Betrieb versetzt werden soll, bewirkt die Steuereinheit 4, dass die Schalter S1 und S2 die Verbindungen zwischen Out- und LED- bzw. Out+ und LED+ unterbrechen. Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird ferner der Eingang LEDdurch den Schalter S1 über eine Verbindung zu dem Gehäuse 1 mit der Schutzerde PE verbunden. Dadurch ist das LED-Modul 3 nicht nur vollständig von der Stromversorgung an Out- und Out+ abgekoppelt, sondern beide Eingänge sind außerdem auf dem Potential der Schutzerde verbunden. In diesem Fall werden jegliche Ströme, welche durch Induktion auf das LED-Modul noch übertragen werden könnten, soweit unterdrückt, dass über die parasitäre Kapazität CP,LM kein Leckstrom 5 mehr abfließen kann, der groß genug wäre, um ein Aufglimmen der LEDs im LED-Modul 3 zu bewirken.
  • Von besonderem Vorteil in der vorhergehend beschriebenen Schaltung ist, dass ein herkömmlicher LED-Treiber 2 verwendet werden kann, welcher intern überhaupt nicht dafür vorgesehen ist, eine vollständige Trennung der Eingangsseite für die Versorgungsspannung des LED-Moduls vorzusehen. Dadurch lässt sich die Lösung auch einfach mit bereits vorhandenen LED-Modulen 2 realisieren. Ferner ist sogar ein Nachrüsten einer Leuchte möglich, weil die Steuereinheit 4 und die entsprechenden Schaltern S1 und S2 separat von dem LED-Treiber 2 eingebaut werden können.
  • Die Schalter S1 und S2 können beispielsweise durch Relaisschalter realisiert werden. Es ist aber auch möglich, die Schalter durch elektronische Halbleiterbauelemente zu realisieren. Dies gilt für die Schalter S1 und S2 in der Ausführungsform nach Figur 1 sowie für alle weiteren Schalter in den folgenden Ausführungsformen.
  • In der Figur 2 ist eine Variante der Leuchte nach Figur 1 dargestellt. Zusätzlich zu den Schaltern S1 und S2 ist noch ein Kurzschluss-Schalter S3 vorgesehen, welcher auch von der Steuereinheit 4 angetrieben wird. Der Kurzschluss-Schalter S3 wird geschlossen, sobald die Schalter S1 und S2 die Spannungsversorgung Out+ und Out- zu dem LED-Modul unterbrechen. Dadurch werden direkt die Anschlüsse LED+ und LED- an den LED-Modul 3 kurzgeschlossen, wenn sich die Leuchte im ausgeschalteten Zustand befindet. Durch das Kurzschließen wird in sehr effizienter Weise jeglicher Strom durch die LEDs im LED-Modul 3 unterbunden, so dass ein Glimmen der LEDs in effizienter Weise verhindert werden kann.
  • Die Figur 3 zeigt eine weiter Variante der Leuchte aus der Figur 2. Hier wird zusätzlich der Schalter S2 in der Stellung, in welcher die Verbindung zwischen Out+ und LED+ unterbrochen ist, auf die Schutzerde gelegt. Dadurch liegen beide Anschlüsse LED+ und LED- des LED-Moduls 3 auf Erde, wenn die LEDs ausgeschaltet sind, um induzierte Ströme in dem LED-Modul weiter zu verhindern. In einer Variante der Ausführungsform nach Figur 3 kann auch der Kurzschluss-Schalter S3 entfallen, weil in dieser Ausführungsform die beiden Anschlüsse LED+ und LED- ohnehin mit der Schutzerde verbunden sind, wenn die Leuchte über die Steuerleitung Contr ausgeschaltet wird.
  • Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher Unterbrechungsschalter S4 und S5 für die zweipolige Unterbrechung nicht zwischen dem LED-Modul 3 und dem LED-Treiber 2 angeordnet sind, sondern eingangsseitig die Netzspannung N und L von dem LED-Treiber 2 trennen. Die Schalter S4 und S5 werden genauso angetrieben, wie im Zusammenhang mit den Schaltern S1 und S2 vorhergehend beschrieben. Durch das vollständige (d.h. zweipolige) Abkoppeln des LED-Treibers von der Netzversorgung ist die gesamte Leuchte stromlos, so dass sich in dem LED-Treiber 2 keine parasitären Ladungen bilden können, die über das LED-Modul 3 und die parasitäre Kapazität CP,LM abfließen können. Auch dadurch lässt sich effizient das Glimmen der LEDs im ausgeschalteten bzw. Stand-by-Betriebsstand der Leuchte verhindern.
  • Figur 5 zeigt eine Variante der Leuchte nach Figur 4, bei welcher die Schalter S4 und S5 in dem Zustand, in welchem die Netzspannung abgeklemmt ist, mit der Schutzerde PE verbunden sind. Dadurch kann verhindert werden, dass über den Eingang des LED-Treibers 2, auch wenn dieser von der Netzspannung abgeklemmt ist, Ströme induziert werden, welche wiederum eine Ausgangsspannung an Out+ und Out- hervorrufen könnten, die zu einem parasitären Strom durch das LED-Modul 3 führen.
  • Figur 6 zeigt eine weitere Variante der Leuchte nach Figur 4. In diesem Fall ist zusätzlich zu den Schaltern S4 und S5 auf der Eingangsseite des LED-Treibers 2 noch ein Kurzschlussschalter S3 vorgesehen, welcher im ausgeschalteten Zustand der Leuchte die Eingänge LED- und LED+ des LED-Moduls 3 kurzschließt. Der Kurzschluss-Schalter 3 weist die gleichen Vorteile auf, wie im Zusammenhang mit der Figur 2 erläutert wurde.
  • In der Figur 7 ist eine weiter Varianten der Leuchte dargestellt, bei welcher die Eingänge LED+ und LED- des LED-Moduls 3 von der Spannungsversorgung des LED-Treibers an den Polen Out+ und Out- getrennt werden. Im Unterschied zu den vorhergehenden Varianten der Leuchte wird jedoch keine Steuereinrichtung 4 benötigt, die mit der Steuerleitung Contr verbunden ist. An deren Stelle ist eine Steuerung in einem Zwischenmodul 6 vorgesehen, welche direkt aus der an den Polen Out+ und Out- anliegenden Versorgungsspannung erkennt, ob der LED-Treiber 2 der Leuchte in dem ausgeschalteten bzw. Stand-by-Betrieb gesetzt worden ist. Wenn die Versorgungsspannung an den Polen Out+ und Out- unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt, erkennt eine Logik 4' im Zwischenmodul 6, dass die LEDs in dem LED-Modul 3 offenbar nicht mehr leuchten sollen. In diesem Fall trennt das Zwischenmodul 6 mit den Schaltern S6 und S7 die Eingänge LED+ und LED- vollständig von den Ausgängen Out+ und Out-, so dass, wie in der Leuchte gemäß Figur 1, das LED-Modul 3 zweipolig abgeklemmt wird. Beim Überschreiten eines Schwellenwerts der Versorgungsspannung an den Ausgängen Out+ und Out- kann das Zwischenmodul 6 erkennen, dass die Leuchte wieder in einen Betriebszustand mit leuchtenden LEDs versetzt werden soll. Beim Überschreiten des Schwellenwerts der Versorgungsspannung wird daher das LED-Modul 3 mittels der Schalter S6 und S7 wieder zweipolig an den LED-Treiber 2 angeschlossen. Diese Ausführungsform hat insbesondere Vorteile, wenn es um das Nachrüsten von vorhandenen Leuchten geht, weil lediglich in die zweiadrige Verbindung zwischen dem LED-Treiber 2 und dem LED-Modul 3 das Zwischenmodul 6 eingeführt werden muss. Eine weitere Verkabelung, insbesondere eine Verkabelung zu dem Steuereingang Contr ist nicht mehr notwendig. Dadurch ist das Zwischenmodul 6 auch universell für jede Art von Steuereingängen Contr möglich. Dies ist von Vorteil, weil je nach Art des Steuereingangs, z.B. über eine Steuerung DALI oder DMX, die Höhe und Art der Steuersignale variieren kann.
  • Zahlreiche Modifikationen an den vorhergehend dargestellten Beispielen sind möglich, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sind die verschiedenen Ausführungsformen mit der Unterbrechung an der Eingangsseite oder der Ausgangsseite des LED-Treibers 2 in Kombination möglich. Ferner kann der Kurzschluss-Schalter 3 zusätzlich zu den Unterbrechungs-Schaltern vorgesehen sein. Beispielsweise kann auch das Zwischenmodul 6 gemäß Figur 7 einen solchen Kurzschluss-Schalter S3 aufweisen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Gehäuse mit metallischen Bauteilen
    2
    LED-Treiber
    3
    LED-Modul
    4
    Steuereinheit
    4`
    Logik
    5
    Parasitärer Leckstrom
    6
    Zwischenmodul
    S1, S2, S4, S5, S6, S7
    Schalter zum Unterbrechen
    S3
    Kurzschluss-Schalter
    L
    Phase
    N
    Nullleiter
    PE
    Schutzerde
    Contr
    Steuerleitung
    Out+, Out-
    Pole der bereitgestellten Versorgungsspannung des LED-Treibers
    LED+, LED-
    Eingänge der Stromversorgung des LED-Moduls

Claims (9)

  1. Leuchte aufweisend:
    ein LED-Modul (3) mit einer oder mehreren LEDs und mit zwei Stromversorgungsanschlüssen für die eine oder mehrere LEDs, und
    einen LED-Treiber (2), wobei der LED-Treiber (2) eingangsseitig zwei Anschlüsse für eine Netzversorgungsspannung zum Anschluss eines Nullleiters und einer Phase und wenigstens einen Anschluss für eine Steuerleitung zur Steuerung des LED-Treibers (2) aufweist, und ausgangsseitig an zwei Polen (Out+, Out-) eine Versorgungsspannung für das LED-Modul (3) bereitstellt; wobei die zwei Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls (3) über eine Verbindungsschaltung mit den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2) verbunden sind;
    dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens zweier Schalter (S1, S2; S6, S7) in der Verbindungsschaltung die Stromversorgungsanschlüsse (LED+, LED-) des LED-Moduls (3) von den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2) trennbar sind und/oder die beiden Anschlüsse (N, L) für die Netzversorgungsspannung des LED-Moduls (3) mit zwei Schaltern (S4, S5) in der Leuchte zum Abtrennen des Nullleiters und der Phase der Netzversorgungsspannung trennbar sind.
  2. Leuchte nach Anspruch 1, wobei die Schalter (S1, S2; S6, S7) in der Verbindungsschaltung und/oder die Schalter (S4, S5) an der Netzversorgungsspannung durch eine Steuereinheit (4) angesteuert werden, welche mit der wenigstens einen Steuerleitung verbunden ist und in der Leuchte separat von dem LED-Treiber (2) angeordnet ist.
  3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungsschaltung einen Kurzschluss-Schalter aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, die zwei Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls kurzzuschließen, wenn die beiden Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls (3) von den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2) getrennt sind und/oder der Nullleiter und die Phase der Netzversorgungsspannung von dem LED-Treiber abgetrennt ist.
  4. Leuchte nach Anspruch 3, wobei der Kurzschluss-Schalter durch eine Steuereinheit angesteuert wird, welche mit der wenigstens einen Steuerleitung verbunden ist und in der Leuchte separat von dem LED-Treiber (3) angeordnet ist.
  5. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Schalter (S6, S7) in der Verbindungsschaltung, welche die Stromversorgungs-anschlüsse (LED+, LED-) des LED-Moduls (3) von den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2) trennen, von einer Logik (4') angesteuert werden, welche mit den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Moduls (3) verbunden ist und auf Grund der daran anliegenden Spannung ermittelt, ob das LED-Modul (3) abgeschaltet werden soll.
  6. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte einen Anschluss für eine Schutzerde (PE) der Netzversorgungsspannung aufweist und die zwei Schalter (S1, S2) in der Verbindungsschaltung in dem Zustand, in welchem die Stromversorgungsanschlüsse des LED-Moduls (3) von den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2) getrennt sind, die beiden Stromversorgungsanschlüsse (LED+, LED-) des LED-Moduls (3) mit der Schutzerde (PE) verbinden.
  7. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte einen Anschluss für eine Schutzerde aufweist und die zwei Schalter in der Leuchte zum Abtrennen des LED-Treibers (2) von dem Nullleiter (N) und der Phase (L) der Netzversorgungsspannung dazu eingerichtet sind, im getrennten Zustand die beiden Stromversorgungsanschlüsse (LED+, LED-) des LED-Treibers (2) für die Netzversorgungsspannung mit der Schutzerde zu verbinden.
  8. Leuchte, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der LED-Treiber (2) keinen internen Schalter zum Abtrennen der Anschlüsse für die Netzversorgungsspannung (L, P) und/oder keine internen Schalter zum Abtrennen der zwei Pole (Out+, Out-) der Versorgungsspannung für den LED-Treiber (2) aufweist.
  9. Verfahren zum Nachrüsten einer Leuchte zur Herstellung einer Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren vorsieht:
    Anordnen einer Steuereinheit (4) oder einer Logik (4') innerhalb der Leuchte und Verbinden der Steuereinheit mit der wenigstens einen Steuerleitung (Contr) zur Steuerung des LED-Treibers (2) oder mit den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2), und Einfügen der Verbindungsschaltung mit den wenigstens zwei Schaltern zwischen den Stromversorgungsanschlüssen des LED-Moduls (3) und den zwei Polen (Out+, Out-) der Versorgungsspannung des LED-Treibers (2), und/oder Einfügen der zwei Schalter zum Abtrennen des Nullleiters und der Phase der Netzversorgungsspannung von dem LED-Treiber (2),
    wobei die Schalter (S1, S2; S6, S7) in der Verbindungsschaltung und/oder die Schalter (S4, S5) zum Abtrennen des Nullleiters (N) und der Phase (L) der Netzversorgungsspannung mit der nachträglich eingefügten Steuereinheit (4) oder der Logik (4') verbunden werden.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20140125242A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Illumination system
DE102015106268A1 (de) * 2015-04-23 2016-10-27 Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh Schaltung und Verfahren zum Ansteuern eines geerdeten LED-Moduls

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