WO2010112237A1 - Treiberschaltung für eine led - Google Patents

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WO2010112237A1
WO2010112237A1 PCT/EP2010/002133 EP2010002133W WO2010112237A1 WO 2010112237 A1 WO2010112237 A1 WO 2010112237A1 EP 2010002133 W EP2010002133 W EP 2010002133W WO 2010112237 A1 WO2010112237 A1 WO 2010112237A1
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WO
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switch
led
driver circuit
current
circuit
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PCT/EP2010/002133
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Zimmermann
Eduardo Pereira
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co Kg
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Publication date
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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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • 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
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    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382—Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output

Definitions

  • the invention relates to a driver circuit for an LED according to the preamble of patent claim 1 and a method for driving an LED according to the preamble of patent claim 21.
  • Such driver circuits are used in lighting systems to achieve a colored or flat lighting of rooms, paths or escape routes.
  • the bulbs are driven by operating devices and activated as needed.
  • organic or inorganic light emitting diodes LED are used as the light source.
  • light-emitting diodes are also increasingly being used as the light source.
  • the efficiency and luminous efficacy of light-emitting diodes is being increased more and more so that they are already being used in various general lighting applications.
  • light emitting diodes are point sources of light and emit highly concentrated light.
  • a driver circuit for an LED has a connection for a mains voltage, a filter circuit and a rectifier, an inductance and a switch.
  • the inductor has a primary winding and a secondary winding coupled thereto. The inductor is magnetized when the switch is closed, and the inductor is demagnetized when the switch is open, and at least during the demagnetization phase, the current through the inductor feeds the LED.
  • the switch is always opened only when the current through the switch has reached a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold may depend on the current amplitude of the supply voltage.
  • the switch-off duration of the switch may depend on the detected amplitude of the current through the LED.
  • the switch-off duration of the switch may additionally or alternatively be dependent on the degaussing current.
  • the invention also proposes a method for driving an LED via a dimmer, the LED being driven by a driver circuit, the driver circuit being fed from a terminal for a mains voltage via a filter circuit and a rectifier, and the driver circuit having an inductor and a switch a buffer element, wherein energy is transmitted via the inductance to the lamp by high-frequency clocking of the switch, wherein the switch is kept closed in phases when the dimmer cuts off the phase and is always opened only when the current through the switch a has reached the predetermined threshold.
  • a bridging circuit which is connected to the mains voltage connection via a rectifier and which is deactivated when a current flows via the rectifier into the inductance and the switch or the intermediate storage element.
  • a bypass circuit is disabled whenever a current flows into the driver circuit for an LED.
  • a current flows into the driver circuit for an LED whenever a current flows through the inductor and the switch or into the buffer element via the rectifier.
  • a decoupling element or a current monitoring element can serve as a current detector.
  • the rectifier via which the bypass circuit is connected to the connection for a mains voltage, can either be the same rectifier, via which a current flows into the inductance and the switch or the buffer element, or there can be another rectifier in parallel to this first rectifier be.
  • the solution according to the invention also relates to a luminous means for an LED, with a base for the use of the luminous means in a commercial lamp base, comprising a driver circuit according to the invention are formed.
  • the invention also relates to a method for driving an LED, wherein the LED is driven via a driver circuit, and the driver circuit is fed from a terminal for a mains voltage via a filter circuit and a rectifier, and the driver circuit comprises a latching element, an inductance and a switch wherein a bypass circuit provided at the output of the rectifier is deactivated when a current flows through the rectifier in driver circuit.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a device according to the invention The invention will be explained with reference to a first embodiment of FIG. 1 with a driver circuit for an LED.
  • the driver circuit for an LED has a terminal for a mains voltage, a filter circuit (L1) and a rectifier (GR1), an inductance (L2) and a switch (S1).
  • the rectifier (GR1) is followed by a buffer element (C1), which preferably serves only to filter out high-frequency voltage changes and does not greatly smooth the voltage at the output of the rectifier (GR1).
  • the buffer element (C1) may be a capacitor, preferably a filter capacitor.
  • the inductance (L2) preferably has a primary winding (L2p) and a secondary winding (L2s) coupled thereto.
  • the inductance (L2) is magnetized when the switch is closed, and the inductance (L2) is demagnetized when the switch S1 is opened, and at least during the demagnetization phase, the current through the inductance (L2) feeds the LED.
  • the switch S1 is always opened only when the current through the switch S1 has reached a predetermined threshold.
  • the current through the switch S1 can be detected by means of a current detection Ip (for example, a current shunt).
  • the current detection Ip can also be done directly at the switch S1 (for example, in a so-called. SENSE FET, which contains an integrated monitoring of the current).
  • no time limit of the switch-on time duration is predetermined, but an infinite switch-on time of the switch S1 is also possible.
  • the turn-off duration of the switch S1 may be dependent on the detected amplitude of the current through the LED.
  • the feedback of the detection of the amplitude of the current through the LED is carried out electrically isolated (ie, the control loop for the dependence of the switch-off of the switch S1).
  • the switch-off duration can, however, also be fixed, for example (fixed).
  • the switch-off duration of the switch S1 can, for example, also be directly or indirectly dependent on the degaussing current.
  • the switch S1 can be turned on whenever a
  • Demagnetization of the inductance (L2) is detected.
  • a switch-on can always take place only when the inductance (L2) is de-magnetized, and a certain period of time can also be between the time of demagnetization and the restart.
  • the driver circuit may be connected to a commercially available dimmer, and the switch S1 may be closed during the phases in which the dimmer cuts off a portion of the phase to pass a residual current across the inductor and the switch S1 and thus load the dimmer ,
  • this residual current through the switch S1 is limited by the predetermined threshold in order to avoid overloading of the switch S1.
  • the inductance (L2) may be transformer (L2p, L2s), which serves as a potential-separating member.
  • the driver circuit can be transmitted by high-frequency clocking of the switch (S1) energy via the inductance (L2) to the light source (LED).
  • the switch (S1) may be, for example, a field-effect transistor, such as a MOSFET, or a bipolar transistor.
  • the predetermined threshold value may depend on the current amplitude of the supply voltage Vin. In a simple variant, for example, if the supply voltage Vin exceeds a certain value, an increase of the threshold value can take place. But it can also be a multi-level increase in the threshold.
  • the predetermined threshold value may depend on the current amplitude value of the rectified sine half-cycle of the AC alternating voltage when the supply voltage is an AC alternating voltage with typically 50 Hz or 60 Hz frequency.
  • the current amplitude value is preferably monitored by means of a high-frequency sampling or continuous monitoring, that is to say that it is preferably not the value of the supply voltage which is averaged over one or more periods.
  • This monitoring of the current amplitude of the supply voltage Vin can be done by a monitoring circuit U1.
  • the monitoring circuit U1 can be, for example, an integrated circuit (for example an ASIC, microcontroller or DSP). Depending on the monitoring of the current amplitude of the supply voltage Vin, the monitoring circuit U1 can specify the threshold value for the opening of the switch S1.
  • the monitoring circuit U1 can detect, for example, over the buffer element C1 or at the (positive) output of the rectifier GR1 or else, if present, before the decoupling element or the voltage difference across the decoupling element (preferably by a voltage measurement in front of and behind the decoupling element).
  • the voltage is measured by means of a voltage divider which picks up the voltage across the buffer element C1 or at the (positive) output of the rectifier GR1 and reduces it to a potential which can be evaluated by the monitoring circuit U1.
  • the monitoring circuit U1 can also be designed (for example in high-voltage technology) so that it can directly detect the voltage across the buffer element C1 or at the (positive) output of the rectifier GR1.
  • the monitoring circuit U1 can also control the switch S1.
  • the monitoring circuit U1 can, on the one hand, monitor the current through the switch S1 by means of a current detection Ip (for example a current shunt) and, in addition, monitor the current amplitude of the supply voltage Vin.
  • a current detection Ip for example a current shunt
  • the monitoring circuit U1 can trigger the opening of the switch S1 whenever the predetermined threshold for the current through the switch S1 is reached.
  • the threshold value is preferably specified as already mentioned on the basis of the monitoring of the current amplitude of the supply voltage Vin.
  • only two values can be preset as a threshold value, the lower threshold value being given below a specific value when a supply voltage Vin is present, and the upper threshold value being predetermined when the supply voltage Vin is exceeded.
  • a plurality of threshold values are stored in a kind of table and these are specified according to the specifications of the table for different voltage ranges of the supply voltage Vin.
  • the monitoring circuit U1 can also be designed in two parts (for example in the form of two integrated circuits that are linked to one another). On the one hand, there may be a first monitoring circuit U1 a, which sets a threshold value as a function of a monitoring of the current amplitude of the supply voltage Vin. The first monitoring circuit U1a can apply this threshold to a second
  • the second monitoring circuit U1b can perform the control of the switch S1.
  • the monitoring circuit U1 b can monitor the current through the switch S1 and depending on the switch S1 to control. This activation may be dependent on the threshold value predetermined by the first monitoring circuit U1a.
  • control can be dependent on further monitoring, for example, by monitoring the demagnetization of the inductance L2, the detected voltage of the LED or the detected amplitude of the current through the LED.
  • all feedbacks or monitors on the secondary side are electrically isolated, i. the feedback of the detected on the output side (secondary side) signals to the monitoring circuit U1 via a potential separation (for example by means of opto-coupler or transformer).
  • the switch-off duration of the switch S1 depends on the detected amplitude of the current through the LED.
  • the inductance L2 may be a transformer L2p, L2s, which serves as a potential-separating member.
  • the primary winding L2p of the transformer is connected in series with the switch S1.
  • the magnetically coupled to the primary winding L2p secondary winding L2s is with a
  • the rectifier (D2) on the secondary winding L2s of the transformer can be formed by a diode D2 or by a full-wave rectifier.
  • the inductance L2 can feed a smoothing circuit during its demagnetization, this smoothing circuit can be for example a capacitor C2 or an LC (capacitor inductance C2-L3) or CLC (capacitor inductance capacitor C2-L3-C3) filter.
  • the secondary side with the smoothing circuit (C2) is preferably designed so that a constant current supply of the LED is made possible.
  • It is a method for driving an LED allows a dimmer, wherein the LED is driven via the driver circuit, and wherein high-frequency clocking of the switch S1 energy is transmitted via the inductance L2 to the light emitting diode LED.
  • the switch S1 is also kept closed in phases when the dimmer cuts off the phase and is always opened only when the current through the switch S1 has reached a predetermined threshold. This means that even in the phases where the dimmer cuts off the phase (ie no mains voltage is passed), the switch S1 is kept closed as long as the current through the switch S1 has not reached a predetermined threshold. Only then is the switch S1 kept open for a certain time (depending on the particular condition for determining the switch-off time as already mentioned) and switched on again. In the phases in which the dimmer cuts off the phase, it can thus be longer in comparison to the phase with applied mains voltage
  • the driver circuit with the monitoring circuit U1 can also be designed so that the switch (S1) is also kept closed when the light-emitting means (LED) is not in operation or is only supplied with a supply voltage Vin which is far below the nominal supply voltage Vin is, and always opened only when the current through the switch (S1) has reached a predetermined threshold.
  • the switch (S1) can be kept in the closed state, unless it is turned off by a corresponding active control.
  • the active drive to turn off (open) the switch (S1) by bridging the hold circuit or by lowering the drive level for the control terminal of the switch (S1).
  • the holding circuit can also be designed such that, as soon as a low voltage is present at the input of the driver circuit, it already keeps the switch (S1) closed, while the driver circuit does not yet start up.
  • a light source for an LED can be formed, with a base for use of the light source in a commercially available lamp base, comprising a driver circuit according to the invention.
  • the driver circuit has a connection for a mains voltage, which is followed by a rectifier GR1 and a filter circuit L1 and a buffer element. This is followed by an inductance L2 and a switch S1.
  • the inductance l_2 is magnetized when the switch S1 is closed, and the inductance L2 is demagnetized when the switch S1 is opened, and at least during the demagnetization phase, the current through the inductance L2 feeds the LED.
  • the driver circuit can be constructed as a boost converter circuit or as a flyback converter circuit.
  • the flyback converter circuit or the boost converter circuit is electrically isolated, i. the clocked inductor L2 of the driver circuit has a secondary winding L2s which is magnetically coupled to the primary winding L2p of the inductor L2.
  • a current detector preferably a unidirectional decoupling element, is included between the rectifier GR1 and the latching element C1.
  • the decoupling can be formed as a current detector by a diode D1.
  • a full-wave rectifier DV1 as decoupling element.
  • bypass circuit R40, Q4 which is deactivated when the current detector (for example the decoupling element) passes a current.
  • a bypass circuit (R40, Q4) is always activated when a current flows into the driver circuit for an LED.
  • a current in the driver circuit for an LED always flows when a current flows through the rectifier GR1 via the inductance L2 and the switch S1 or into the intermediate storage element.
  • the decoupling member thus acts as a current detector. As soon as a current flows via the rectifier GR1 via the inductance L2 and the switch S1 or into the intermediate storage element, a voltage drops across the decoupling element which is only slightly higher than the voltage across the intermediate storage element (ie the voltage behind the decoupling element). , This voltage across the decoupling element can be monitored. This monitoring can be done by a monitoring circuit U1.
  • the monitoring circuit U1 may be, for example, an integrated circuit.
  • the monitoring circuit U1 may activate or deactivate the bypass circuit (R40, Q4) depending on the monitoring of the decoupling element as a current detector.
  • the monitoring circuit U1 can detect, for example, only the voltage before the decoupling element or the voltage difference across the decoupling element (preferably by a respective voltage measurement in front of and behind the decoupling element).
  • the monitoring circuit U1 can also control the switch S1.
  • the decoupling element as a current detector can be formed by a diode D1.
  • a diode D1 a full-wave rectifier DV1 as decoupling element.
  • the driver circuit may be connected to a commercial dimmer, and the bypass circuit (R40, Q4) may be activated during phases in which the dimmer cuts off a portion of the phase to provide residual current through the bypass circuit (R40, Q4) and the inductor L2 and to guide the switch S1 and thus to load the dimmer.
  • the buffer element can be formed for example by a valley FiII circuit (FIG. 3) or else by a capacitor as a buffer element C1 (FIG. 2).
  • the switch S1 can be switched on whenever a demagnetization of the inductance L2 is detected.
  • a switch-on can always take place only when the inductance L2 is de-magnetized, and a certain period of time can also be between the time of demagnetization and the restarting.
  • the switch S1 can be driven, for example, by an integrated circuit for a power factor correction.
  • Monitoring circuit U1 may include a power factor correction control circuit.
  • the inductance L2 may be a transformer L2p, L2s, which serves as a potential-separating member.
  • the primary winding L2p of the transformer is connected in series with the switch S1.
  • the secondary winding L2s magnetically coupled to the primary winding L2p is connected to a rectifier (D2) and a smoothing circuit (C2) to which the LED can be connected.
  • the rectifier (D2) on the secondary winding L2s of the transformer can be formed by a diode D2 or by a full-wave rectifier.
  • the on and / or off duration of the switch S1 may be dependent on the detected amplitude of the current through the LED. Preferably, however, the switch-on and / or switch-off duration of the switch S1 does not decrease to zero or close to zero. In a simple variant, for example, a limitation of the current through the LED can be done by limiting the duty cycle.
  • the inductance L2 can feed a smoothing circuit (C2) during its demagnetization, this smoothing circuit (C2) can be, for example, a capacitor C2 or an LC or CLC filter.
  • the bypass circuit (R40, Q4) may be formed by a resistor R40 in series with a switch Q4.
  • the bypass circuit can also have a current source (constant current source) as a bridging circuit.
  • a current source constant current source
  • FIG. 1 An example of a current source (constant current source) is shown in FIG.
  • the current detector is formed here by current monitoring element R34.
  • the monitoring circuit U1 formed by a transistor Q5 and a resistor R30 connected to an internal power supply Vcc
  • the bypass circuit is deactivated.
  • the current flow through the current monitoring element R34 is the current which flows via the rectifier (GR1) into the inductance (L2) and the switch (S1) or the buffer element.
  • the monitoring circuit U1 is constructed discretely, but it can also be embodied as an integrated circuit, as in the examples of FIGS. 2 and 3.
  • an integrated circuit as a monitoring circuit U1 further functions such as the control of the switch S1 can be integrated with.
  • the bypass circuit is formed as shown in FIG. 4 by a current source (constant current source).
  • the current source (constant current source) is formed in detail by the transistors Q4 and Q6 and the resistors R40, R27 and R29.
  • the bypass circuit can be connected via a full-wave rectifier D3 via the filter circuit L2 to the connection for a mains voltage, parallel to the rectifier GR1.
  • the rectifier via which the bypass circuit (R40, Q4) is connected to the connection for a mains voltage, can either be the same rectifier, via which a current flows into the inductance and the switch or the buffer element (ie the rectifier GR1, see FIG 2 and 3), or another rectifier D3 may be present in parallel with this first rectifier GR1 (see Fig. 4).
  • a method for driving an LED is enabled, wherein the LED is driven via a driver circuit, and the driver circuit is fed from a terminal for a mains voltage via a filter circuit (L1) and a rectifier (GR1), and the driver circuit a latch element, a Inductance (L2) and a switch (S1), and wherein a bypass circuit (R40, Q4) provided at the output of the rectifier (GR1) is deactivated when a current flows through the rectifier (GR1) in driving circuit.
  • a light source for an LED can be constructed, with a base for the use of the light source in a commercially available lamp base, comprising a driver circuit according to the invention.
  • FIG. 1 can also be combined with that of FIGS. 2 to 4.
  • the switch S1 can always remain closed as long as the current through the switch S1 has not reached a predetermined threshold value, in addition an activatable bridging circuit (R40, Q4) can be present, which is activated only if a sufficient current flow is detected by the current detector has been.
  • an activatable bridging circuit R40, Q4
  • the bypass circuit R40, Q4
  • a driver circuit for a luminous means comprising a connection for a mains voltage, a rectifier GR1 and a filter circuit, a buffer element (C1), an inductance L2 and a switch S1 can also be formed, wherein the high-frequency clocking of the Switch S1 energy can be transmitted via the inductance to the lamp, and at the output of the rectifier GR1, a bypass circuit (R40, Q4) may be arranged such that it is activated when the light-emitting device (LED) is not in operation. This can be the case, for example, if no mains voltage or only a low voltage is applied far below the mains voltage.
  • the bridging circuit (R40, Q4) can thus be designed so that it is only deactivated when the light source (LED) is operated.
  • the bridging circuit (R40, Q4) may be connected, for example, so that without activation (activation) of this bypass circuit (R40, Q4), a current flow through them, as soon as a voltage across the bypass circuit (R40, Q4) is applied.
  • the bridging circuit (R40, Q4) can also be embodied such that, as soon as a low voltage is present at the input of the driver circuit, it already keeps the switch (S1) closed while the driver circuit per se does not yet start up.
  • bypass circuit (R40, Q4) may be activated during the
  • Operation of the bulb can be deactivated only in the phases when a current flow through the current detector is detected.
  • the bypass circuit (R40, Q4) has a switchable element, such as a transistor (Q4), which can be driven and thus disable the bypass circuit (R40, Q4).
  • the deactivation of the bypass circuit (R40, Q4) can be done by the monitoring circuit U1.
  • the lamp (LED) is to understand that the driver circuit for driving and powering the LED is not in operation. In this state, it is possible that a low supply voltage Vin is present, but that is not sufficient that the driver circuit starts to power the LED, and in particular no high-frequency clocking of the switch (S1) takes place in this state by the driver circuit.
  • the switch (S1) can be switched on by the driver circuit, but there is no fast (high-frequency) change between switching the switch (S1) on and off.)
  • the applied supply voltage Vin may be sufficient to drive certain parts of the driver circuit as the bypass circuit or the hold circuit to activate.
  • the lighting means may, for example, also be a gas discharge lamp
  • a light source for an LED with a base for use of the light source in a commercial lamp base, comprising a driver circuit according to the invention.

Abstract

Treiberschaltung für eine LED, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einer Gleichrichter (GR1) und eine Filterschaltung (L1), eine Induktivität (L2) und einen Schalter (S1), wobei die Induktivität (L2) aufmagnetisiert wird, wenn der Schalter (S1 ) geschlossen ist, und die Induktivität (L2) entmagnetisiert wird, wenn der Schalter (S1) geöffnet ist, und zumindest während der Phase der Entmagnetisierung der Strom durch die Induktivität (L2) die LED speist, wobei der Schalter (S1) stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter (S1) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat und der vorgegebene Schwellenwert von der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin abhängt..

Description

Treiberschaltung für eine LED
Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für eine LED gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 21.
Technisches Gebiet
Derartige Treiberschaltungen werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um eine farbige oder flächige Beleuchtung von Räumen, Wegen oder auch Fluchtwegen zu erreichen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert und bei Bedarf aktiviert. Für eine derartige Beleuchtung werden organische oder anorganische Leuchtdioden (LED) als Lichtquelle genutzt.
Stand der Technik
Zur Beleuchtung werden anstelle von Gasentladungslampen und Glühlampen immer häufiger auch Leuchtdioden als Lichtquelle eingesetzt. Die Effizienz und Lichtausbeute von Leuchtdioden wird immer stärker erhöht, so dass sie bei verschiedenen Anwendungen der Allgemeinbeleuchtung bereits zum Einsatz kommen. Allerdings sind Leuchtdioden Punktlichtquellen und strahlen stark gebündeltes Licht aus.
Heutige LED Beleuchtungssystem haben oft jedoch den Nachteil, dass aufgrund von Alterung oder durch Austausch einzelner LEDs oder LED Module sich die Farbabgabe oder die Helligkeit verändern kann. Zudem hat die Sekundäroptik einen Einfluss auf das Thermomanagement, da die Wärmeabstrahlung behindert wird. Zudem kann es aufgrund von Alterung und Wärmeeinwirkung zu einer Veränderung des Phosphors der LED kommen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Eine Helligkeitsänderung ist oft nur mit einer aufwändigen Steuerschaltung möglich, eine einfache Anschlußmöglichkeit an handelsübliche Dimmer ist nicht gegeben, da es in Zusammenwirkung mit den meisten Dimmern zu einem Flackern des Lichtes kommt, oder die Dimmer gar nicht funktionieren.
Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Leuchtmittel und ein Verfahren bereitzustellen, welches das einen störungsfreien und energiesparenden Betrieb durch ein Leuchtmittel mit Leuchtdioden ohne die oben genannten Nachteile bzw. unter einer deutlichen Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Lösung für eine Vorrichtung zum Betreiben von LEDs (organische oder anorganische Leuchtdioden) beruht auf dem Gedanken, dass eine Treiberschaltung für eine LED einen Anschluss für eine Netzspannung, eine Filterschaltung und einen Gleichrichter, eine Induktivität und einen Schalter aufweist. Die Induktivität weist eine Primärwicklung und eine daran gekoppelte Sekundärwicklung auf. Die Induktivität wird aufmagnetisiert, wenn der Schalter geschlossen ist, und die Induktivität wird entmagnetisiert, wenn der Schalter geöffnet ist, und zumindest während der Phase der Entmagnetisierung speist der Strom durch die Induktivität die LED.
Der Schalter wird stets nur dann geöffnet, wenn der Strom durch den Schalter einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat. Der vorgegebene Schwellenwert kann von der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung abhängen. Die Ausschaltdauer des Schalters kann von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig sein. Die Ausschaltdauer des Schalters kann zusätzlich oder alternativ vom Entmagnetisierungsstrom abhängig sein.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED über einen Dimmer vorgeschlagen, wobei die LED über eine Treiberschaltung angesteuert wird, und die Treiberschaltung aus einem Anschluss für eine Netzspannung über eine Filterschaltung und einen Gleichrichter gespeist wird, und die Treiberschaltung eine Induktivität und einen Schalter sowie ein Zwischenspeicherelement aufweist, wobei durch hochfrequentes Takten des Schalters Energie über die Induktivität an das Leuchtmittel übertragen wird, wobei der Schalter auch in Phasen geschlossen gehalten wird, wenn der Dimmer die Phase abschneidet und stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat.
Erfindungsgemäß kann auch eine Überbrückungsschaltung vorhanden sein, die über einen Gleichrichter mit dem Anschluss für eine Netzspannung verbunden ist und die deaktiviert wird, wenn ein Strom über den Gleichrichter in die Induktivität und den Schalter oder das Zwischenspeicherelement fließt.
Es wird immer dann eine Überbrückungsschaltung deaktiviert, wenn ein Strom in die Treiberschaltung für eine LED fließt. Ein Strom in die Treiberschaltung für eine LED fließt immer dann, wenn über den Gleichrichter ein Strom über die Induktivität und den Schalter oder in das Zwischenspeicherelement fließt. Als Stromdetektor kann ein Entkoppelglied oder ein Stromüberwachungsglied dienen.
Der Gleichrichter, über den die Überbrückungsschaltung mit dem Anschluss für eine Netzspannung verbunden ist, kann entweder der gleiche Gleichrichter sein, über den ein Strom in die Induktivität und den Schalter oder das Zwischenspeicherelement fließt, oder es kann ein weiterer Gleichrichter parallel zu diesem ersten Gleichrichter vorhanden sein. Die erfindungsgemäße Lösung betrifft auch ein Leuchtmittel für eine LED, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine erfindungsgemäße Treiberschaltung gebildet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED, wobei die LED über eine Treiberschaltung angesteuert wird, und die Treiberschaltung aus einem Anschluss für eine Netzspannung über eine Filterschaltung und einen Gleichrichter gespeist wird, und die Treiberschaltung ein Zwischenspeicherelement, eine Induktivität und einen Schalter aufweist, wobei eine am Ausgang des Gleichrichters vorhandene Überbrückungsschaltung deaktiviert wird, wenn ein Strom über den Gleichrichter in Treiberschaltung fließt.
Auf diese Weise ist es möglich, eine sehr gleichbleibende und gleichmäßige Ausleuchtung einer Fläche durch ein Leuchtmittel mit Leuchtdioden, die auf einfache Weise in der Helligkeit steuerbar ist, zu erreichen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 mit einer Treiberschaltung für eine LED erklärt.
Die Treiberschaltung für eine LED weist einen Anschluss für eine Netzspannung, eine Filterschaltung (L1 ) und einen Gleichrichter (GR1 ), eine Induktivität (L2) und einen Schalter (S1 ) auf. Auf den Gleichrichter (GR1 ) folgt ein Zwischenspeicherelement (C1), wobei dieses vorzugsweise nur zum Herausfiltern von hochfrequenten Spannungsänderungen dient und nicht eine starke Glättung der Spannung am Ausgang des Gleichrichters (GR1) vornimmt. Es kann sich bei dem Zwischenspeicherelement (C1 ) beispielsweise um einen Kondensator, vorzugsweise einen Filterkondensator, handeln. Die Induktivität (L2) weist vorzugsweise eine Primärwicklung (L2p) und eine daran gekoppelte Sekundärwicklung (L2s) auf.
Die Induktivität (L2) wird aufmagnetisiert, wenn der Schalter geschlossen ist, und die Induktivität (L2) wird entmagnetisiert, wenn der Schalter S1 geöffnet ist, und zumindest während der Phase der Entmagnetisierung speist der Strom durch die Induktivität (L2) die LED.
Der Schalter S1 wird stets nur dann geöffnet, wenn der Strom durch den Schalter S1 einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat.
Der Strom durch den Schalter S1 kann mittels einer Stromerfassung Ip (beispielsweise einen Stromshunt) erfasst werden. Die Stromerfassung Ip kann aber auch direkt am Schalter S1 erfolgen (beispielsweise bei einem sog. SENSE FET, der eine integrierte Überwachung des Stromes enthält). Insbesondere ist keine zeitliche Begrenzung der Einschaltzeitdauer vorgegeben, sondern es ist auch eine unendliche Einschaltzeit des Schalters S1 möglich. Die Ausschaltdauer des Schalters S1 kann von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig sein. Vorzugsweise ist die Rückführung der Erfassung der Amplitude des Stromes durch die LED potentialgetrennt ausgeführt (d.h. die Regelschleife für die Abhängigkeit der Ausschaltdauer des Schalters S1 ). Die Ausschaltdauer kann aber beispielsweise auch festgelegt sein (fix eingestellt).
Die Ausschaltdauer des Schalters S1 kann beispielsweise auch vom Entmagnetisierungsstrom direkt oder indirekt abhängig sein. Der Schalter S1 kann immer dann eingeschaltet werden, wenn eine
Entmagnetisierung der Induktivität (L2) festgestellt wird. Ein Einschalten kann aber auch immer erst bei entmagnetisierter Induktivität (L2) erfolgen, zwischen dem Zeitpunkt der Entmagnetisierung und dem Wiedereinschalten kann auch eine gewisse Zeitspanne liegen.
Die Treiberschaltung kann an einen handelüblichen Dimmer angeschlossen werden, und der Schalter S1 kann während der Phasen, in denen der Dimmer einen Teil der Phase abschneidet, geschlossen sein, um einen Reststrom über die Induktivität und den Schalter S1 zu führen und somit den Dimmer zu belasten. Dieser Reststrom durch den Schalter S1 wird aber durch den vorgegebenen Schwellenwert begrenzt, um eine Überlastung des Schalters S1 zu vermeiden.
Die Induktivität (L2) kann Transformator (L2p, L2s) sein, der als potentialtrennendes Glied dient.
Es kann also die Treiberschaltung durch hochfrequentes Takten des Schalters (S1) Energie über die Induktivität (L2) an das Leuchtmittel (LED) übertragen werden. Der Schalter (S1 ) kann beispielsweise ein Feldeffekttransistor, wie beispielsweise ein MOSFET, oder ein Bipolartransistor sein. Der vorgegebene Schwellenwert kann von der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin abhängen. In einer einfachen Variante kann beispielweise, wenn die Versorgungsspannung Vin einen gewissen Wert überschreitet, eine Erhöhung des Schwellenwertes erfolgen. Es kann aber auch eine mehrstufige Erhöhung des Schwellenwertes erfolgen.
Insbesondere kann der vorgegebene Schwellenwert kann von dem aktuellen Amplitudenwert der gleichgerichteten Sinushalbwelle der AC- Wechselspannung abhängen, wenn als Versorgungsspannung eine AC- Wechselspannung mit typischerweise 50 Hz oder 60 Hz Frequenz anliegt. Der aktuelle Amplitudenwert wird vorzugsweise mit einer hochfrequenten Abtastung oder ständigen Überwachung überwacht, es wird also vorzugsweise nicht der über eine oder mehrere Perioden gemittelte Wert der Versorgungsspannung erfasst.
Diese Überwachung der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin kann durch eine Überwachungsschaltung U1 erfolgen. Die Überwachungsschaltung U1 kann beispielsweise eine integrierte Schaltung (beispielsweise ein ASIC, Microcontroller oder DSP) sein. Die Überwachungsschaltung U1 kann abhängig von der Überwachung der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin den Schwellenwert für das Öffnen des Schalters S1 vorgeben.
Die Überwachungsschaltung U1 kann beispielsweise über dem Zwischenspeicherelement C1 bzw. am (positiven) Ausgang des Gleichrichters GR1 erfassen oder auch, sofern vorhanden, vor dem Entkoppelglied oder den Spannungsunterschied über dem Entkoppelglied (vorzugsweise durch je eine Spannungsmessung vor und hinter dem Entkoppelglied) erfassen. In einer einfachen Variante erfolgt die Spannungsmessung mittels eines Spannungsteilers, der die Spannung über dem Zwischenspeicherelement C1 bzw. am (positiven) Ausgang des Gleichrichters GR1 abgreift und auf ein Potential herabsetzt, welches durch die Überwachungsschaltung U1 ausgewertet werden kann. Die Überwachungsschaltung U1 kann aber auch so ausgelegt sein (beispielsweise in Hochvolttechnologie), dass sie direkt die Spannung über dem Zwischenspeicherelement C1 bzw. am (positiven) Ausgang des Gleichrichters GR1 erfassen kann.
Die Überwachungsschaltung U1 kann auch den Schalter S1 ansteuern. In diesem Fall kann die Überwachungsschaltung U1 einerseits den Strom durch den Schalter S1 kann mittels einer Stromerfassung Ip (beispielsweise einen Stromshunt) überwachen und zusätzlich die aktuelle Amplitude der Versorgungsspannung Vin überwachen.
Die Überwachungsschaltung U1 kann das Öffnen des Schalters S1 immer dann auslösen, wenn der vorgegebene Schwellenwert für den Strom durch den Schalter S1 erreicht wird. Der Schwellenwert wird vorzugsweise wie bereits erwähnt aufgrund der Überwachung der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin vorgegeben. Als Schwellenwert können beispielsweise nur zwei Werte vorgegeben werden, wobei bei Anliegen einer Versorgungsspanπung Vin unterhalb eines bestimmten Wertes der untere Schwellenwert vorgegeben wird und bei Überschreiten eines bestimmten Wertes für die Versorgungsspannung Vin der obere Schwellenwert vorgegeben wird. Es ist aber auch möglich, dass mehrere Schwellenwerte in einer Art Tabelle abgelegt sind und diese entsprechend den Vorgaben der Tabelle für verschiedene Spannungsbereiche der Versorgungsspannung Vin vorgegeben werden.
Die Überwachungsschaltung U1 kann auch zweiteilig ausgeführt sein (beispielsweise in Form zweier integrierter Schaltkreise, die miteinander verknüpft sind). Es kann zum einen eine erste Überwachungsschaltung U1 a vorhanden sein, die abhängig von einer Überwachung der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin einen Schwellenwert vorgibt. Die erste Überwachungsschaltung U1a kann diesen Schwellenwert an eine zweite
Überwachungsschaltung U1b weiterleiten. Die zweite Überwachungsschaltung U1b kann die Ansteuerung des Schalters S1 durchführen. Die Überwachungsschaltung U1 b kann den Strom durch den Schalter S1 überwachen und davon abhängig den Schalter S1 ansteuern. Diese Ansteuerung kann abhängig von dem durch die erste Überwachungsschaltung U1a vorgegebenen Schwellenwert sein.
Zusätzlich kann die Ansteuerung von weiteren Überwachungen abhängig sein, beispielsweise von einer Überwachung der Entmagnetisierung der Induktivität L2, der erfassteπ Spannung der LED oder der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED. Vorzugsweise sind alle Rückführungen oder Überwachungen auf der Sekundärseite potentialgetrennt ausgeführt, d.h. die Rückkopplung der auf der Ausgangsseite (Sekundärseite) erfassten Signale zur Überwachungsschaltung U1 erfolgt über eine Potentialtrennung (beispielsweise mittels Optokoppler oder Transformator). Vorzugsweise ist wie bereits erläutert die Ausschaltdauer des Schalters S1 von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig.
Die Induktivität L2 kann ein Transformator L2p, L2s sein, der als potentialtrennendes Glied dient. Dabei ist die Primärwicklung L2p des Transformators in Serie mit dem Schalter S1 verbunden. Die magnetisch an die Primärwicklung L2p gekoppelte Sekundärwicklung L2s ist mit einem
Gleichrichter (D2) und einer Glättungsschaltung (C2) verbunden, an welche die LED angeschlossen werden können. Der Gleichrichter (D2) an der Sekundärwicklung L2s des Transformators kann durch eine Diode D2 oder auch durch einen Vollweggleichrichter gebildet werden. Die Induktivität L2 kann bei ihrer Entmagnetisierung eine Glättungsschaltung speisen, diese Glättungsschaltung kann beispielsweise ein Kondensator C2 oder ein LC (Kondensator-Induktivität C2-L3) oder CLC (Kondensator- Induktivität -Kondensator C2-L3-C3) Filter sein. Die Sekundärseite mit der Glättungsschaltung (C2) ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine Konstantstromspeisung der LED ermöglicht wird. Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED über einen Dimmer ermöglicht, wobei die LED über die Treiberschaltung angesteuert wird, und wobei durch hochfrequentes Takten des Schalters S1 Energie über die Induktivität L2 an das Leuchtmittel LED übertragen wird. Der Schalter S1 wird auch in Phasen geschlossen gehalten, wenn der Dimmer die Phase abschneidet und stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter S1 einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat. Das bedeutet, dass auch in den Phasen, wo der Dimmer die Phase abschneidet (d.h. es wird keine Netzspannung durchgelassen), der Schalter S1 geschlossen gehalten wird, solange der Strom durch den Schalter S1 nicht einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat. Erst dann wird der Schalter S1 für eine gewisse Zeit offen gehalten (abhängig von der jeweiligen Bedingung für die Festlegung der Ausschaltzeit wie bereits erwähnt) und wieder eingeschaltet. In den Phasen, in denen der Dimmer die Phase abschneidet, kann es somit im Vergleich zu der Phase mit anliegender Netzspannung, zu längeren
Einschaltzeiten des Schalters S1 kommen, da aufgrund der nicht anliegenden Netzspannung der Strom durch die Induktivität L2 und den Schalter S1 langsamer ansteigt.
Es kann die Treiberschaltung mit der Überwachungsschaltung U1 auch so ausgelegt sein, dass der Schalter (S1) auch geschlossen gehalten wird, wenn das Leuchtmittel (LED) nicht in Betrieb ist oder nur mit einer Versorgungsspannung Vin gespeist wird, die weit unterhalb der nominalen Versorgungsspannung Vin liegt, und stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter (S1) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat. Beispielsweise durch eine Halteschaltung kann der Schalter (S1 ) im geschlossenen Zustand gehalten werden, sofern er nicht durch eine entsprechende aktive Ansteuerung ausgeschaltet wird. Beispielsweise kann die aktive Ansteuerung zum Ausschalten (Öffnen) des Schalters (S1 ) durch Überbrücken der Halteschaltung oder durch ein Herabziehen des Ansteuerpegels für den Steueranschluß des Schalters (S1 ) erfolgen. Die Halteschaltung kann auch derart ausgeführt sein, dass sie, sobald eine geringe Spannung am Eingang der Treiberschaltung anliegt, bereits den Schalter (S1 ) geschlossen hält, während die Treiberschaltung an sich noch nicht anläuft.
Somit kann ein Leuchtmittel für eine LED gebildet werden, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine erfindungsgemäße Treiberschaltung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 mit einer Treiberschaltung für eine LED erklärt.
Die Treiberschaltung weist einen Anschluss für eine Netzspannung, auf den ein Gleichrichter GR1 und eine Filterschaltung L1 sowie ein Zwischenspeicherelement folgen. Darauf folgt eine Induktivität L2 und einen Schalter S1.
Die Induktivität l_2 wird aufmagnetisiert, wenn der Schalter S1 geschlossen ist, und die Induktivität L2 entmagnetisiert wird, wenn der Schalter S1 geöffnet ist, und zumindest während der Phase der Entmagnetisierung speist der Strom durch die Induktivität L2 die LED.
Die Treiberschaltung kann als Hochsetzsteller-Schaltung oder auch als Sperrwandler-Schaltung aufgebaut sein. Vorteilhafterweise ist die Sperrwandler-Schaltung oder die Hochsetzsteller-Schaltung potentialgetrennt ausgeführt, d.h. die getaktete Induktivität L2 der Treiberschaltung weist eine Sekundärwicklung L2s auf, die magnetisch an die Primärwicklung L2p der Induktivität L2 gekoppelt ist.
Ein Stromdetektor, vorzugsweise ein unidirektionales Entkoppelglied, ist zwischen dem Gleichrichter GR1 und dem Zwischenspeicherelement C1 enthalten. Gemäß den Beispielen der Fig. 2 und 3 kann das Entkoppelglied als Strom detektor durch eine Diode D1 gebildet werden. Es kann aber auch ein Vollweggleichrichter DV1 als Entkoppelglied dienen. Mittels des Stromdetektors kann der Stromfluß über den Gleichrichter (GR1 ) in die Induktivität (L2) und den Schalter (S1 ) und / oder den Filterkondensator (C1 ) überwacht werden.
Am Ausgang des Gleichrichters GR1 ist eine Überbrückungsschaltung (R40, Q4) vorhanden, die deaktiviert wird, wenn der Stromdetektor (beispielsweise das Entkoppelglied) einen Strom durchlässt.
Es wird also immer dann eine Überbrückungsschaltung (R40, Q4) aktiviert wird, wenn ein Strom in die Treiberschaltung für eine LED fließt. Ein Strom in die Treiberschaltung für eine LED fließt immer dann, wenn über den Gleichrichter GR1 ein Strom über die Induktivität L2 und den Schalter S1 oder in das Zwischenspeicherelement fließt.
Das Entkoppelglied wirkt somit als Stromdetektor. Sobald ein Strom über den Gleichrichter GR1 ein Strom über die Induktivität L2 und den Schalter S1 oder in das Zwischenspeicherelement fließt, fällt über dem Entkoppelglied eine Spannung ab, die nur geringfügig höher als die Spannung über dem Zwischenspeicherelement ist (also die Spannung hinter dem Entkoppelglied). Diese Spannung über dem Entkoppelglied kann überwacht werden. Diese Überwachung kann durch eine Überwachungsschaltung U1 erfolgen. Die Überwachungsschaltung U1 kann beispielsweise eine integrierte Schaltung sein.
Die Überwachungsschaltung U1 kann abhängig von der Überwachung des Entkoppelgliedes als Stromdetektor die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) aktivieren oder deaktiveren. Die Überwachungsschaltung U1 kann beispielsweise nur die Spannung vor dem Entkoppelglied oder den Spannungsunterschied über dem Entkoppelglied (vorzugsweise durch je eine Spannungsmessung vor und hinter dem Entkoppelglied) erfassen. Die Überwachungsschaltung U1 kann auch den Schalter S1 ansteuern.
Das Entkoppelglied als Stromdetektor kann durch eine Diode D1 gebildet werden. Es kann aber auch ein Vollweggleichrichter DV1 als Entkoppelglied dienen.
Die Treiberschaltung kann an einen handelüblichen Dimmer angeschlossen werden, und die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) kann während der Phasen aktiviert sein, in denen der Dimmer einen Teil der Phase abschneidet, um einen Reststrom über die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) sowie die Induktivität L2 und den Schalter S1 zu führen und somit den Dimmer zu belasten.
Das Zwischenspeicherelement kann beispielsweise durch eine Valley FiII Schaltung (Fig. 3) oder aber auch durch einen Kondensator als Zwischenspeicherelement C1 (Fig. 2) gebildet werden.
Der Schalter S1 kann immer dann eingeschaltet werden, wenn eine Entmagnetisierung der Induktivität L2 festgestellt wird.
Ein Einschalten kann aber auch immer erst bei entmagnetisierter Induktivität L2 erfolgen, zwischen dem Zeitpunkt der Entmagnetisierung und dem Wiedereinschalten kann auch eine gewisse Zeitspanne liegen.
Der Schalter S1 kann beispielsweise durch einen integrierten Schaltkreis für eine Leistungsfaktorkorrektur angesteuert werden. Die
Überwachungsschaltung U1 kann eine Steuerschaltung für eine Leistungsfaktorkorrektur enthalten. Die Induktivität L2 kann ein Transformator L2p, L2s sein, der als potentialtrennendes Glied dient. Dabei ist die Primärwicklung L2p des Transformators in Serie mit dem Schalter S1 verbunden. Die magnetisch an die Primärwicklung L2p gekoppelte Sekundärwicklung L2s ist mit einem Gleichrichter (D2) und einer Glättungsschaltung (C2) verbunden, an welche die LED angeschlossen werden können. Der Gleichrichter (D2) an der Sekundärwicklung L2s des Transformators kann durch eine Diode D2 oder auch durch einen Vollweggleichrichter gebildet werden.
Die Ein- und / oder Ausschaltdauer des Schalters S1 kann von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig sein. Vorzugsweise sinkt die Ein- und / oder Ausschaltdauer des Schalters S1 aber nicht auf Null oder nahe Null ab. In einer einfachen Variante kann beispielweise eine Begrenzung des Stromes durch die LED durch eine Begrenzung der Einschaltdauer erfolgen.
Die Induktivität L2 kann bei ihrer Entmagnetisierung eine Glättungsschaltung (C2) speisen, diese Glättungsschaltung (C2) kann beispielsweise ein Kondensator C2 oder ein LC oder CLC Filter sein. Die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) kann durch einen Widerstand R40 in Serie mit einem Schalter Q4 gebildet werden.
Die Überbrückungsschaltung kann aber auch als Überbrückungsschaltung eine Stromquelle (Konstantstromquelle) aufweisen. Ein Beispiel für eine Stromquelle (Konstantstromquelle) ist in Fig. 4 dargestellt.
In Fig. 4 ist nur ein Ausschnitt der erfindungsgemäßen Treiberschaltung für ein Leuchtmittel dargestellt.
Der Stromdetektor wird hier durch Strom Überwachungsglied R34 gebildet. Abhängig vom Stromfluß durch das Stromüberwachungsglied R34 kann die Überwachungsschaltung U1 (gebildet durch einen Transistor Q5 und einen Widerstand R30, der mit einer internen Spannungsversorgung Vcc verbunden ist) die Überbrückungsschaltung aktivieren oder deaktivieren. Sobald ein ausreichender Stromfluß durch den Stromdetektor (also das Stromüberwachungsglied R34) festgestellt wird, wird die Überbrückungsschaltung deaktiviert. Der Stromfluß durch das Strom Überwachungsglied R34 (Stromdetektor) ist der Strom, der über den Gleichrichter (GR1 ) in die Induktivität (L2) und den Schalter (S1 ) oder das Zwischenspeicherelement fließt.
In dem Beispiel gemäß Fig. 4 ist die Überwachungsschaltung U1 diskret aufgebaut, sie kann aber auch wie bei den Beispielen der Fig. 2 und 3 als integrierte Schaltung ausgeführt sein. Bei dem Einsatz einer integrierten Schaltung als Überwachungsschaltung U1 können weitere Funktionen wie beispielsweise die Ansteuerung des Schalters S1 mit integriert werden.
Die Überbrückungsschaltung wird gemäß Fig. 4 durch eine Stromquelle (Konstantstromquelle) gebildet. Die Stromquelle (Konstantstromquelle) wird im Einzelnen durch die Transistoren Q4 und Q6 sowie die Widerstände R40, R27 und R29 gebildet.
Die Überbrückungsschaltung kann wie in Fig. 4 dargestellt über einen Vollweggleichrichter D3 über die Filterschaltung L2 mit dem Anschluss für eine Netzspannung, parallel zu dem Gleichrichter GR1 , verbunden sein.
Der Gleichrichter, über den die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) mit dem Anschluss für eine Netzspannung verbunden ist, kann entweder der gleiche Gleichrichter sein, über den ein Strom in die Induktivität und den Schalter oder das Zwischenspeicherelement fließt (also der Gleichrichter GR1 , siehe Fig. 2 und 3), oder es kann ein weiterer Gleichrichter D3 parallel zu diesem ersten Gleichrichter GR1 (siehe Fig. 4) vorhanden sein. Somit wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED ermöglicht, wobei die LED über eine Treiberschaltung angesteuert wird, und die Treiberschaltung aus einem Anschluss für eine Netzspannung über eine Filterschaltung (L1 ) und einen Gleichrichter (GR1) gespeist wird, und die Treiberschaltung ein Zwischenspeicherelement, eine Induktivität (L2) und einen Schalter (S1) aufweist, und wobei eine am Ausgang des Gleichrichters (GR1) vorhandene Überbrückungsschaltung (R40, Q4) deaktiviert wird, wenn ein Strom über den Gleichrichter (GR1 ) in Treiberschaltung fließt.
Somit kann ein Leuchtmittel für eine LED aufgebaut werden, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine erfindungsgemäße Treiberschaltung.
Es kann auch die Ausführungsform der Fig. 1 mit der der Fig. 2 bis 4 kombiniert werden. Zum einen kann der Schalter S1 immer geschlossen bleiben, solange der Strom durch den Schalter S1 einen vorgegebenen Schwellenwert nicht erreicht hat, zusätzlich kann eine aktivierbare Überbrückungsschaltung (R40, Q4) vorhanden sein, die nur aktiviert wird, wenn durch den Stromdetektor ein ausreichender Stromfluß detektiert wurde. Auf diese Weise werden zwei Strompfade gebildet, über die ein Strom fließen kann, und somit kann die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) so ausgelegt werden, dass sie nur geringe zusätzliche Verluste bei ihrer Aktivierung erzeugt (im Vergleich zu einer Lösung ohne zweiten Strompfad durch den Schalter (S1)).
Es kann auch eine Treiberschaltung für ein Leuchtmittel, vorzugsweise für eine LED, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einen Gleichrichter GR1 und eine Filterschaltung, ein Zwischenspeicherelement (C1 ), eine Induktivität L2 und einen Schalter S1 , gebildet werden, wobei durch hochfrequentes Takten des Schalters S1 Energie über die Induktivität an das Leuchtmittel übertragen werden kann, und am Ausgang des Gleichrichters GR1 kann eine Überbrückungsschaltung (R40, Q4) derart angeordnet sein, dass diese aktiviert ist, wenn das Leuchtmittel (LED) nicht in Betrieb ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn keine Netzspannung oder nur eine geringe Spannung weit unterhalb der Netzspannung anliegt. Die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) kann also so ausgelegt sein, dass sie nur deaktiviert wird, wenn ein Betrieb des Leuchtmittels (LED) erfolgt. Die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) kann beispielsweise so verschaltet sein, dass ohne Ansteuerung (Aktivierung) dieser Überbrückungsschaltung (R40, Q4) ein Stromfluß durch diese erfolgt, sobald eine Spannung über der Überbrückungsschaltung (R40, Q4) anliegt. Die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) kann beispielsweise auch derart ausgeführt sein, dass sie, sobald eine geringe Spannung am Eingang der Treiberschaltung anliegt, bereits den Schalter (S1 ) geschlossen hält, während die Treiberschaltung an sich noch nicht anläuft.
Auf diese Weise kann auch eine bessere Kompatibilität zu sogenannten Netzfreischaltern erreicht werden. Netzfreischalter erkennen, wenn keine Last eingeschaltet ist (also kein nennenswerter Strom durch eine Last fließt), und trennen für diesen Fall den entsprechenden Stromkreis vom Netz. Um ein Wiedereinschalten einer Last (d.h. eines Verbrauchers) zu erkennen, schalten sie üblicherweise eine Spannung mit einem geringen Pegel von beispielsweise 20V auf. Die Überbrückungsschaltung (R40, Q4), die ja aktiviert wäre (da das Leuchtmittel abgeschaltet wurde), würde beim Zuschalten des Leuchtmittels eine Last darstellen, die ausreicht, um den Netzfreischalter auf eine Netzspeisung durchzuschalten.
Zusätzlich kann die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) während des
Betriebes des Leuchtmittels nur in den Phasen deaktiviert werden, wenn ein Stromfluß durch den Stromdetektor festgestellt wird.
Vorzugsweise weist die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) ein schaltbares Element wie beispielsweise einen Transistor (Q4) auf, der angesteuert werden kann und somit die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) deaktivieren kann. Die Deaktivierung der Überbrückungsschaltung (R40, Q4) kann durch die Überwachungsschaltung U1 erfolgen. Unter dem ein Betrieb des Leuchtmittels (LED) ist zu verstehen, dass die Treiberschaltung zur Ansteuerung und Energiespeisung der LED nicht in Betreib ist. In diesem Zustand ist es aber möglich, dass eine geringe Versorgungsspannung Vin anliegt, die aber nicht ausreicht, dass die Treiberschaltung zur Speisung der LED anläuft, und insbesondere findet in diesem Zustand keine hochfrequente Taktung des Schalters (S1) durch die Treiberschaltung statt. (Wobei der Schalter (S1) durch die Treiberschaltung eingeschaltet werden kann, es findet aber kein schneller (hochfrequenter) Wechsel zwischen Ein - und Ausschalten des Schalters (S1) statt.) Die anliegende Versorgungsspannung Vin kann allerdings ausreichend sein, um bestimmte Teile der Treiberschaltung wie die Überbrückungsschaltung oder die Halteschaltung zu aktivieren.
Das Leuchtmittel kann beispielsweise aber auch eine Gasentladungslampe sein
Es kann somit gemäß der Erfindung ein Leuchtmittel für eine LED, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine erfindungsgemaße Treiberschaltung gebildet werden.

Claims

Ansprüche
1. Treiberschaltung für eine LED, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einer Gleichrichter (GR1) und eine Filterschaltung (L1 ), eine Induktivität (L2)mit einer Primärwicklung (L2p) und einer daran gekoppelten Sekundärwicklung (L2s) und einen Schalter (S1), wobei die Induktivität (L2) aufmagnetisiert wird, wenn der Schalter (S1) geschlossen ist, und die Induktivität (L2) entmagnetisiert wird, wenn der Schalter (S1 ) geöffnet ist, und zumindest während der Phase der Entmagnetisierung der Strom durch die Induktivität (L2) die LED speist, wobei der Schalter (S1 ) stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter (S1 ) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert von der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin abhängt.
2. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschaltdauer des Schalters (S1 ) von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig ist.
3. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschaltdauer des Schalters (S1) vom Entmagnetisierungsstrom abhängig ist.
4. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung an einen handelüblichen Dimmer angeschlossen werden kann, und der Schalter (S1) während der Phasen, in denen der Dimmer einen Teil der Phase abschneidet, geschlossen ist, um einen Reststrom über die Induktivität (L2) und den Schalter (S1 ) zu führen und somit den Dimmer zu belasten.
5. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (S1 ) immer dann eingeschaltet wird, wenn eine Entmagnetisierung der Induktivität (L2) festgestellt wird.
6. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einschalten des Schalters (S1 ) immer erst bei entmagnetisierter Induktivität (L2) erfolgt.
7. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (L2) als potentialtrennendes Glied dient.
8. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert von der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung Vin abhängt.
9. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (L2) bei ihrer Entmagnetisierung eine Glättungsschaltung (C2) speist.
10. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Gleichrichters (GR1) eine Überbrückungsschaltung (R40, Q4) vorhanden ist, die deaktiviert wird, wenn ein Strom über den Gleichrichter (GR1) in die Induktivität (L2) und den Schalter (S1 ) fließt.
11. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, wobei ein Stromdetektor zwischen dem Gleichrichter (GR1) und dem Zwischenspeicherelement (C1 ) enthalten ist, und mittels des Stromdetektors der Stromfluß über den Gleichrichter (GR1) in die Induktivität (L2) und den Schalter (S1 ) und / oder das Zwischenspeicherelement (C1) überwacht werden kann.
12. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das der Stromdetektor durch ein Entkoppelglied (D1 ) gebildet wird.
13. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, das der Stromdetektor durch ein Stromüberwachungsglied (R34) gebildet wird.
14. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung an einen handelüblichen Dimmer angeschlossen werden kann, und die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) während der Phasen aktiviert ist, in denen der Dimmer einen Teil der Phase abschneidet, um einen Reststrom über die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) zu führen und somit den Dimmer zu belasten.
15. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und / oder Ausschaltdauer des Schalters (S1) von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig ist.
16. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Uberbruckungsschaltung (R40, Q4) durch einen Widerstand (R40) in Serie mit einem Schalter (Q4) gebildet wird
17 Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Uberbruckungsschaltung (R40, Q4) eine Stromquelle aufweist
18 Leuchtmittel für eine LED, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
19 Treiberschaltung für ein Leuchtmittel, vorzugsweise für eine LED, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einen Gleichrichter (GR1 ) und eine Filterschaltung (L1 ), ein Zwischenspeicherelement (C2), eine
Induktivität (L2) und einen Schalter (S1), wobei durch hochfrequentes Takten des Schalters (S1) Energie über die Induktivität (L2) an das Leuchtmittel (LED) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (S1 ) auch geschlossen gehalten wird, wenn das Leuchtmittel (LED) nicht in Betrieb ist und stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter (S1 ) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat
20 Leuchtmittel für eine LED, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine Treiberschaltung nach der Anspruch 19
21. Verfahren zur Ansteuerung einer LED über einen Dimmer, wobei die LED über eine Treiberschaltung angesteuert wird, und die Treiberschaltung aus einem Anschluss für eine Netzspannung über eine Filterschaltung (L1 ) und einen Gleichrichter (GR1 ) gespeist wird, und die Treiberschaltung eine Induktivität (L2) und einen Schalter (S1 ) sowie ein Zwischenspeicherelement (C2) aufweist, wobei durch hochfrequentes Takten des Schalters (S1) Energie über die Induktivität (L2) an das Leuchtmittel (LED) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (S1) auch in Phasen geschlossen gehalten wird, wenn der Dimmer die Phase abschneidet und stets nur dann geöffnet wird, wenn der Strom durch den Schalter (S1) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat.
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