WO2011069176A1 - Treiberschaltung für eine led - Google Patents

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WO2011069176A1
WO2011069176A1 PCT/AT2010/000468 AT2010000468W WO2011069176A1 WO 2011069176 A1 WO2011069176 A1 WO 2011069176A1 AT 2010000468 W AT2010000468 W AT 2010000468W WO 2011069176 A1 WO2011069176 A1 WO 2011069176A1
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WO
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driver circuit
led
circuit
switch
capacitive coupling
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PCT/AT2010/000468
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English (en)
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Thomas Dumka
Stefan Zudrell-Koch
Horst Knödgen
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Tridonic GmbH and Co KG
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Tridonic GmbH and Co KG
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
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    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382—Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/39—Circuits containing inverter bridges

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
  • TECHNICAL FIELD Such driver circuits are used in lighting systems in order to achieve a colored or flat illumination of rooms, paths or escape routes.
  • organic or inorganic light emitting diodes LED are used as the light source.
  • light emitting diodes are increasingly being used as the light source for illumination.
  • 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.
  • Patent claim 1 Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.
  • the solution according to the invention for a device for operating LEDs is based on the idea that a driver circuit for an LED. a terminal for a mains voltage, a filter circuit and a rectifier, an inductance and a switch. The inductor is magnetized when the switch is closed and the inductor becomes
  • the solution according to the invention relates to a driver circuit for an LED, comprising a connection for a mains voltage, a rectifier and a filter circuit,
  • a buffer element an inductance and at least one switch, wherein the inductance is up-demagnetized by high-frequency clocking of the switch and the inductance feeds the LED, the switch by a
  • Control circuit is driven, wherein the control circuit is coupled to a sensor device, and the
  • Sensor device allows a non-contact control of the brightness and the color of the driver circuit.
  • the solution according to the invention also relates to a method for driving an LED, wherein the LED via a
  • a non-contact control of the brightness and the color of the LED is made possible by means of appropriate control via the driver circuit.
  • the non-contact control can be achieved by an evaluation of a capacitive
  • Coupling can change the brightness and color of the LED
  • the solution according to the invention also relates to a light source for an LED, with a base for use of the light bulb in a commercial lamp base, comprising a
  • Driver circuit according to the invention are formed. In this way, it is possible to achieve a very consistent and uniform illumination of a surface by a light source with light-emitting diodes, which is controllable in a simple manner in the brightness and color. Description of the preferred embodiments
  • the invention is based on the attached
  • 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
  • 3 and 4 show further embodiments of a
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a
  • the invention is based on a first
  • Embodiment of FIG. 1 explained with a driver circuit for an LED.
  • the driver circuit for an LED has a connection for a mains voltage, a filter circuit and a
  • Rectifier an inductor and a switch on.
  • the inductor is magnetized when the switch is closed, and the inductor is demagnetized when the switch is opened, and at least during the demagnetization phase, the current is fed through the inductor
  • the switch Sl is preferably only opened when the current through the switch Sl has reached a predetermined threshold.
  • the current through the switch Sl can be detected by means of a current detection Ip (for example, a current shunt).
  • the switch-off duration of the switch S1 may depend on the detected amplitude of the current through the LED.
  • the switch-off of the switch Sl can from the
  • the inductance (L2) can feed a smoothing circuit (C2) during its demagnetization.
  • the inductance (L2) may have a secondary winding.
  • 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.
  • the driver circuit can be used as isolated flyback converter
  • the driver circuit can also be designed as a resonant and isolated half-bridge converter having two controllable switches Sl and S2.
  • a driver circuit for an LED having a connection for a mains voltage, a
  • Rectifier GR1
  • filter circuit LI
  • Latching element an inductance (L2) and at least one switch (Sl, S2), wherein the inductance (L2) by high-frequency clocking of the switch (Sl, S2) up and
  • the control circuit (Ul) is coupled to a sensor device (SV), and the sensor device (SV) allows non-contact control of the brightness and / or the color by means of the driver circuit.
  • the contactless control of the sensor device (SV) can be done by an evaluation of a capacitive coupling and depending on the capacitive coupling the brightness of the driver circuit by changing the drive signal of the
  • Switch (Sl, S2) be adjustable by the control circuit.
  • the capacitive coupling can be done by a hand movement, preferably in the vicinity of the driver circuit or the LED light.
  • the sensor device (SV) may have a first capacity
  • Coupling (to change the brightness) can change.
  • the sensor device (SV) evaluates the capacitive coupling based on a comparison measurement between the first capacitance and a reference capacitance.
  • the sensor device (SV), the capacitive coupling depending on the comparison measurement between the first and the second
  • Capacitance and a reference capacitance output an evaluation signal, which is evaluated by the control circuit (Ul).
  • control circuit (U1) can change the frequency and / or the duty cycle when the switch (S1, S2) is actuated.
  • the sensor device (SV) can by means of the evaluation of the capacitive coupling a (detected)
  • the detected hand movement can be evaluated in terms of their duration and this period can be evaluated as information for the desired change in the brightness of the LED.
  • the detected hand movement can be evaluated in terms of its intensity (the movement) and this intensity can be evaluated as information for the desired change in the brightness of the LED.
  • the detected hand movement can alternatively or additionally be evaluated as information for the desired change in the color of the LED.
  • the change of color can also mean a change in the color temperature or the color location.
  • a light source for an LED can be constructed, with a base for the use of the light source in a
  • the non-contact control of the sensor device (SV) and thus the LED has the advantage that no contact of a control element such as a touch panel is necessary.
  • This has the advantage that, on the one hand, the user can directly drive the LED light source without running the risk of having to touch a hot light source, moreover, the integration of the sensor device (SV) into the light source eliminates the need for external controls.
  • Non-contact control can also be used to specify or change configuration settings.
  • the non-contact control can also be used for address assignment, in that the illuminant is then assigned an address in an addressing mode when a non-contact control is detected there.
  • the recorded configuration settings can be stored in a memory and thus permanently for a
  • certain scenes are set, which can then be retrieved later by a corresponding hand movement.
  • the scenes can be set in several steps and thus by relatively complicated hand movements, while the later scene call can be performed by a specific scene
  • SV sensor device
  • the non-contact control can be done by an evaluation of a capacitive coupling and depending on the
  • capacitive coupling the brightness and / or color by means of the driver circuit be adjustable.
  • the switch Sl can be controlled, for example, by an integrated circuit for a power factor correction.
  • the 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 Sl. The magnetically attached to the
  • Primary winding L2p coupled secondary winding L2s is connected to a rectifier (D2) and a smoothing circuit (C2) to which the LEDs can be connected.
  • Transformer can be formed by a diode D2 or by a full-wave rectifier.
  • Embodiments of FIG. 2, Fig. 3, Fig. 4 and Fig. 5 explained with an extended driver circuit for an LED.
  • a grid-connected control can be effected by means of a dimmer.
  • the driver circuit has a connection for one
  • Filter circuit LI and a latch element follow. This is followed by an inductance L2 and a switch S1.
  • the inductance L2 is magnetized when the switch Sl is closed, and the inductance L2 is demagnetized when the switch Sl is opened, and at least during the demagnetization phase, the current flows through the
  • 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 designed to be isolated, ie, the clocked inductance L2 of the driver circuit has a secondary winding L2s, which is magnetically coupled to the primary winding L2p of the inductance L2.
  • a current detector preferably a unidirectional one
  • Decoupling is included between the rectifier GR1 and the buffer element Cl.
  • the decoupling element can be formed as a current detector by means of a diode D1.
  • a full-wave rectifier DV1 is also possible to use as decoupling element.
  • At the output of the rectifier GR1 is a
  • 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.
  • Monitoring circuit Ul may be, for example, an integrated circuit.
  • the monitoring circuit U1 can activate or deactivate the bypass circuit (R40, Q4) as a current detector depending on the monitoring of the decoupling element.
  • the monitoring circuit Ul for example, only the voltage before the decoupling or the voltage difference across the decoupling (preferably by one each
  • 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 commercially available 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 Sl and thus to load the dimmer.
  • the cache element can be filled by a valley
  • the switch Sl can be switched on whenever a demagnetization of the inductance L2 is detected. However, switching on can only be done at
  • Degaussing time and restarting can also be a certain period of time.
  • the switch Sl can be controlled, for example, by an integrated circuit for a power factor correction.
  • the 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. It is the
  • Transformer can be formed by a diode D2 or by a full-wave rectifier.
  • the on and / or off duration of the switch Sl 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 by limiting the
  • the inductance L2 can in their demagnetization a
  • Smoothing circuit (C2) this smoothing circuit (C2) may be, for example, a capacitor C2 or an LC or CLC filter.
  • the bypass circuit (R40, Q4) can be replaced by a
  • Resistor R40 be formed in series with a switch Q4.
  • the bypass circuit can also as
  • Bridging circuit have a power source (constant current source).
  • a power source constant current source
  • Fig. 4. 4 (Constant current source) is shown in Fig. 4. 4, only a section of the driver circuit according to the invention for a light source is shown.
  • the current detector is formed here by current monitoring element R34. Depending on the current flow through the
  • the bypass circuit is deactivated.
  • the flow of current through the current monitor R34 is the current flowing across the
  • the monitoring circuit U1 is constructed discretely, but it can also be designed as an integrated circuit, as in the examples of FIGS. 2 and 3.
  • an integrated circuit When using an integrated circuit as
  • Monitoring circuit Ul further functions such as the control of the switch Sl can be integrated with.
  • the bypass circuit is shown in FIG. 4 by a
  • 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
  • the rectifier via which the bypass circuit (R40, Q4) is connected to the mains voltage connection, can either be the same rectifier, through which a current into the inductance and the switch or the
  • a method of 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 (LI) and a rectifier (GR1), and the driver circuit
  • Rectifier (GR1) present bypass circuit R40, Q4 is deactivated when a current flows through the rectifier (GR1) in driver circuit.
  • a light source for an LED can be constructed, with a base for the use of the light source in a
  • Fig. 5 is a further drive option for a
  • the driver circuit can be connected to a commercial dimmer, and the switch Sl can during the
  • the switch Sl can be turned on whenever a demagnetization of the inductance is detected. However, switching on can always take place only with demagnetized inductance, between the time of
  • Degaussing and restarting can also be a certain amount of time.
  • the inductor may be a transformer, which as
  • the predetermined threshold may depend on the current amplitude of the supply voltage. In a simple variant, for example, if the supply voltage exceeds a certain value, an increase of the threshold value can take place.
  • the inductance can in their demagnetization a
  • this smoothing circuit may be, for example, a capacitor or an LC or CLC filter.
  • an activatable bypass circuit may be present, which is activated only when sufficient current flow is detected via the current detector. In this way, the bypass circuit can be designed to produce little additional loss in its activation.
  • the embodiment of FIG. 1 can also be combined with those of FIGS. 2 to 5.
  • Inductance L2 and a switch Sl are formed, which can be transmitted through high-frequency clocking of the switch Sl energy via the inductance to the light source, and at the output of the rectifier GR1 can
  • Bridging circuit (R40, Q4) is present, which is activated when the lamp (LED) is not in operation. This may be the case, for example, when no mains voltage is applied.
  • the bridging circuit (R40, Q4) can thus be designed so that it is only deactivated when a
  • Mains isolators can be achieved.
  • bypass circuit R40, Q4
  • the bypass circuit can be deactivated during operation of the lamp only in the phases when a current flow through the current detector
  • Embodiment according to FIG. 1 are supplemented.
  • the lighting means may also be a gas discharge lamp. It can thus be formed according to the invention, 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.

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

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung einer LED, wobei die LED über eine Treiberschaltung angesteuert wird, wobei über Sensorvorrichtung eine berührungslose Steuerung der Helligkeit der Treiberschaltung ermöglicht wird. Die berührungslose Steuerung kann durch eine Auswertung einer kapazitiven Einkopplung erfolgen und abhängig von der kapazitiven Einkopplung kann die Helligkeit und der Farbe mittels der Treiberschaltung einstellbar sein.

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 17.
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 .
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. Zudem ist die Änderung der Farbe und der Helligkeit getrennt voneinander kaum möglich.
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 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. Die erfindungsgemäße Lösung betrifft eine Treiberschaltung für eine LED, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einen Gleichrichter und eine Filterschaltung,
ein Zwischenspeicherelement, eine Induktivität und zumindest einen Schalter, wobei die Induktivität durch hochfrequentes Takten des Schalters auf- und entmagnetisiert wird und die Induktivität die LED speist, der Schalter durch eine
Steuerschaltung angesteuert wird, wobei die Steuerschaltung an eine Sensorvorrichtung gekoppelt ist, und die
Sensorvorrichtung eine berührungslose Steuerung der Helligkeit und der Farbe der Treiberschaltung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lösung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED, wobei die LED über eine
Treiberschaltung angesteuert wird, wobei über
Sensorvorrichtung eine berührungslose Steuerung der Helligkeit und der Farbe der LED mittels entsprechender Ansteuerung über die Treiberschaltung ermöglicht wird. Die berührungslose Steuerung kann durch eine Auswertung einer kapazitiven
Einkopplung erfolgen und abhängig von der kapazitiven
Einkopplung kann die Helligkeit und die Farbe der LED
einstellbar 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. 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 und Farbe steuerbar ist, zu erreichen. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen 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 und 4 zeigen weitere Ausgestaltungen einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 5 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 und einen
Gleichrichter, eine Induktivität und einen Schalter 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 Sl wird vorzugsweise nur dann geöffnet, wenn der Strom durch den Schalter Sl einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat . Der Strom durch den Schalter Sl kann mittels einer Stromerfassung Ip (beispielsweise einen Stromshunt) erfasst werden. Die Ausschaltdauer des Schalters Sl kann von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig sein.
Die Ausschaltdauer des Schalters Sl kann vom
Entmagnetisierungsstrom abhängig sein.
Die Induktivität (L2) kann bei ihrer Entmagnetisierung eine Glättungsschaltung (C2) speisen. Die Induktivität (L2) kann eine Sekundärwicklung aufweisen. Die getaktete Induktivität L2 der Treiberschaltung weist eine Sekundärwicklung L2s auf, die magnetisch an die Primärwicklung L2p der Induktivität L2 gekoppelt ist.
Die kann Treiberschaltung als isolierter Sperrwandler
ausgelegt sein. Die Treiberschaltung kann aber auch als resonanter und isolierter Halbbrückenwandler ausgelegt sein, der zwei steuerbare Schalter Sl und S2 aufweist.
Es ist also eine Treiberschaltung für eine LED vorgesehen, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einen
Gleichrichter (GR1) und eine Filterschaltung (LI) , ein
Zwischenspeicherelement, eine Induktivität (L2) und zumindest einen Schalter (Sl, S2) , wobei die Induktivität (L2) durch hochfrequentes Takten des Schalters (Sl, S2) auf- und
entmagnetisiert wird und die Induktivität (L2) die LED speist, und der Schalter (Sl, S2) durch eine Steuerschaltung (Ul) angesteuert wird.
Die Steuerschaltung (Ul) ist an eine Sensorvorrichtung (SV) gekoppelt, und die Sensorvorrichtung (SV) ermöglicht eine berührungslose Steuerung der Helligkeit und / oder der Farbe mittels der Treiberschaltung. Die berührungslose Steuerung der Sensorvorrichtung (SV) kann durch eine Auswertung einer kapazitiven Einkopplung erfolgen und abhängig von der kapazitiven Einkopplung die Helligkeit der Treiberschaltung durch Änderung des Ansteuersignais des
Schalters (Sl, S2) durch die Steuerschaltung einstellbar sein. Die kapazitive Einkopplung kann durch eine Handbewegung, vorzugsweise in der Nähe der Treiberschaltung bzw. der LED Leuchte, erfolgen.
Die Sensorvorrichtung (SV) kann eine erste Kapazität
aufweisen, die ihre Ladung aufgrund einer kapazitiven
Einkopplung (zur Änderung der Helligkeit) ändern kann. Die Sensorvorrichtung (SV) die kapazitive Einkopplung anhand einer Vergleichsmessung zwischen der ersten Kapazität und einer Referenzkapazität auswertet.
Die Sensorvorrichtung (SV) kann die kapazitive Einkopplung abhängig von der Vergleichsmessung zwischen der ersten
Kapazität und einer Referenzkapazität eine Auswertesignal ausgeben, welches von der Steuerschaltung (Ul) ausgewertet wird.
Die Steuerschaltung (Ul) kann abhängig von dem überwachten AuswerteSignal der Sensorvorrichtung (SV) die Frequenz und / oder das Einschaltverhältnis bei der Ansteuerung des Schalters (Sl, S2) ändern. Die Sensorvorrichtung (SV) kann mittels der Auswertung der kapazitiven Einkopplung eine (erfasste)
Handbewegung als Steuersignal auswerten.
Die erfasste Handbewegung kann hinsichtlich ihrer Zeitdauer ausgewertet werden kann und diese Zeitdauer als Information für die gewünschte Änderung der Helligkeit der LED ausgewertet werden . Die erfasste Handbewegung hinsichtlich ihrer Intensität (der Bewegung) ausgewertet werden kann und diese Intensität als Information für die gewünschte Änderung der Helligkeit der LED ausgewertet werden kann. Die erfasste Handbewegung kann alternativ oder zusätzlich als Information für die gewünschte Änderung der Farbe der LED ausgewertet werden. Die Änderung der Farbe kann dabei auch eine Änderung der Farbtemperatur oder des Farbortes bedeuten.
Somit kann ein Leuchtmittel für eine LED aufgebaut werden, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen
handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine Treiberschaltung und eine Sensorvorrichtung (SV) gemäß der Erfindung.
Die berührungslose Steuerung der Sensorvorrichtung (SV) und somit der LED bietet den Vorteil, dass keine Berührung eines Steuerelementes wie beispielsweise eines Touchpanels notwendig ist. Dies hat den Vorteil, dass einerseits der Nutzer das LED Leuchtmittel direkt ansteuern kann, ohne Gefahr zu laufen, eine heiße Lichtquelle berühren zu müssen, zudem kann durch die Integration der Sensorvorrichtung (SV) in das Leuchtmittel auf externe Steuerelemente verzichtet werden. Außerdem besteht bei Leuchtmitteln oft das Problem, dass diese gar nicht direkt für den Nutzer zugänglich sind, da sie in einer Leuchte verbaut sind und aufgrund eine Optik oder ein Gehäuse eine direkte Berührung gar nicht möglich ist.
Die berührungslose Steuerung kann auch für eine Vorgabe oder Änderung von Konfigurationseinstellungen verwendet werden. Beispielsweise kann die berührungslose Steuerung auch zur Adressvergabe genutzt werden, indem jeweils das Leuchtmittel in einem Adressiermodus dann eine Adresse zugewiesen erhält, wenn dort eine berührungslose Steuerung erfasst wird. Die erfassten Konfigurationseinstellungen können in einem Speicher hinterlegt werden und somit dauerhaft für eine
Nutzung zur Verfügung stehen. Auf diese Weise können auch bestimmte Szenen definiert werden. Beispielsweise kann in einem Konfigurationsmodus, der durch eine bestimmte
vorgegebene Handbewegung erreicht wird, bestimmte Szenen festgelegt werden, die dann später durch eine entsprechende Handbewegung abgerufen werden können. Dabei kann während der Konfiguration die Einstellung der Szenen in mehreren Schritten und somit durch relativ komplizierte Handbewegungen erfolgen, während der spätere Szenenaufruf durch eine bestimmte
Handbewegung, die aber vergleichsweise einfach und kurz sein kann, erfolgen kann. Somit wird auch ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED ermöglicht, wobei die LED über eine Treiberschaltung
angesteuert wird, wobei über Sensorvorrichtung (SV) eine berührungslose Steuerung der Helligkeit und / oder der Farbe mittels der Ansteuerung über die Treiberschaltung ermöglicht wird.
Die berührungslose Steuerung kann durch eine Auswertung einer kapazitiven Einkopplung erfolgen und abhängig von der
kapazitiven Einkopplung die Helligkeit und / oder der Farbe mittels der Treiberschaltung einstellbar sein.
Der Schalter Sl kann beispielsweise durch einen integrierten Schaltkreis für eine Leistungsfaktorkorrektur angesteuert werden. Die Überwachungsschaltung Ul 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 Sl 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.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von erweiterten
Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 mit einer erweiterten Treiberschaltung für eine LED erklärt. Hier kann zusätzlich zur berührungslosen Ansteuerung (wie anhand der Fig. 1 erläutert) eine netzgebundene Ansteuerung mittels eines Dimmers erfolgen.
Die Treiberschaltung weist einen Anschluss für eine
Netzspannung, auf den ein Gleichrichter GR1 und eine
Filterschaltung LI sowie ein Zwischenspeicherelement folgen. Darauf folgt eine Induktivität L2 und einen Schalter Sl .
Die Induktivität L2 wird aufmagnetisiert , wenn der Schalter Sl geschlossen ist, und die Induktivität L2 entmagnetisiert wird, wenn der Schalter Sl 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 Cl enthalten. Gemäß den Beispielen der Fig. 2 und 3 kann das Entkoppelglied als Stromdetektor durch eine Diode Dl gebildet werden. Es kann aber auch ein Vollweggleichrichter DVl als Entkoppelglied dienen . 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 Sl 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 Sl 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. Aufgrund dieser Überwachung kann durch eine Überwachungsschaltung Ul erfolgen. Diese
Überwachungsschaltung Ul kann beispielsweise eine integrierte Schaltung sein. Die Überwachungsschaltung Ul kann abhängig von der Überwachung des Entkoppelgliedes als Stromdetektor die Überbrückungsschaltung (R40, Q4) aktivieren oder deaktiveren. Die Überwachungsschaltung Ul 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 Ul kann auch den Schalter Sl ansteuern.
Das Entkoppelglied als Stromdetektor kann durch eine Diode Dl 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 Sl zu führen und somit den Dimmer zu belasten.
Das Zwischenspeicherelement kann durch eine Valley Fill
Schaltung (Fig. 3) oder aber auch durch einen
Glättungskondensator Cl (Fig. 2) gebildet werden.
Der Schalter Sl 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 Sl kann beispielsweise durch einen integrierten Schaltkreis für eine Leistungsfaktorkorrektur angesteuert werden. Die Überwachungsschaltung Ul 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 Sl 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 Sl kann von der erfassten Amplitude des Stromes durch die LED abhängig sein. Vorzugsweise sinkt die Ein- und / oder Ausschaltdauer des Schalters Sl 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 Stromüberwachungsglied R34 gebildet. Abhängig vom Stromfluß durch das
Stromüberwachungsglied R34 kann die Überwachungsschaltung Ul (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 Stromüberwachungsglied R34 ist der Strom, der über den
Gleichrichter (GR1) in die Induktivität (L2) und den Schalter (Sl) oder das Zwischenspeicherelement fließt.
In dem Beispiel gemäß Fig. 4 ist die Überwachungsschaltung Ul 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 Ul können weitere Funktionen wie beispielsweise die Ansteuerung des Schalters Sl 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 (LI) und einen Gleichrichter (GR1) gespeist wird, und die Treiberschaltung ein
Zwischenspeicherelement, eine Induktivität (L2) und einen Schalter (Sl) 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 .
In Fig. 5 ist eine weitere Ansteuermöglichkeit für eine
Treiberschaltung für eine LED dargestellt.
Die Treiberschaltung kann an einen handelüblichen Dimmer angeschlossen werden, und der Schalter Sl kann während der
Phasen, in denen der Dimmer einen Teil der Phase abschneidet, geschlossen sein, um einen Restström über die Induktivität und den Schalter Sl zu führen und somit den Dimmer zu belasten. Der Schalter Sl kann immer dann eingeschaltet werden, wenn eine Entmagnetisierung der Induktivität festgestellt wird. Ein Einschalten kann aber auch immer erst bei entmagnetisierter Induktivität erfolgen, zwischen dem Zeitpunkt der
Entmagnetisierung und dem Wiedereinschalten kann auch eine gewisse Zeitspanne liegen.
Die Induktivität kann Transformator sein, der als
potentialtrennendes Glied dient.
Der vorgegebene Schwellenwert kann von der aktuellen Amplitude der Versorgungsspannung abhängen. In einer einfachen Variante kann beispielweise, wenn die Versorgungsspannung einen gewissen Wert überschreitet, eine Erhöhung des Schwellenwertes erfolgen.
Die Induktivität kann bei ihrer Entmagnetisierung eine
Glättungsschaltung speisen, diese Glättungsschaltung kann beispielsweise ein Kondensator oder ein LC oder CLC Filter sein.
Bei diesem Beispiel kann der Schalter Sl im Falle einer
Ansteuerung über einen Dimmer immer geschlossen bleiben, solange der Strom durch den Schalter Sl einen vorgegebenen Schwellenwert nicht erreicht hat, zusätzlich kann eine aktivierbare Überbrückungsschaltung vorhanden sein, die nur aktiviert wird, wenn über den Stromdetektor ein ausreichender Stromfluß detektiert wird. Auf diese Weise kann die Überbrückungsschaltung so ausgelegt werden, dass sie nur geringe zusätzliche Verluste bei ihrer Aktivierung erzeugt. Es kann auch die Ausführungsform der Fig. 1 mit denen der Fig. 2 bis 5 kombiniert werden.
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 (Cl) , eine
Induktivität L2 und einen Schalter Sl, gebildet werden, wobei durch hochfrequentes Takten des Schalters Sl Energie über die Induktivität an das Leuchtmittel übertragen werden kann, und am Ausgang des Gleichrichters GR1 kann eine
ÜberbrückungsSchaltung (R40, Q4) vorhanden sein, die aktiviert wird, wenn das Leuchtmittel (LED) nicht in Betrieb ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn keine Netzspannung anliegt. Die überbrückungsSchaltung (R40, Q4) kann also so ausgelegt sein, dass sie nur deaktiviert wird, wenn ein
Betrieb des Leuchtmittels (LED) erfolgt. Auf diese Weise kann auch eine bessere Kompatibilität zu sogenannten
Netzfreischaltern erreicht werden.
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. Die anhand der Fig. 2 bis 5 dargestellten zusätzlichen
Merkmale können auch als einzelne Erweiterungen zu dem
Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ergänzt werden.
Das Leuchtmittel kann 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 erfindungsgemäße Treiberschaltung gebildet werden.

Claims

Ansprüche :
1. Treiberschaltung für eine LED, aufweisend einen Anschluss für eine Netzspannung, einen Gleichrichter (GR1) und eine Filterschaltung (LI) ,
ein Zwischenspeicherelement, eine Induktivität (L2) und zumindest einen Schalter (Sl, S2) ,
wobei die Induktivität (L2) durch hochfrequentes Takten des Schalters (Sl, S2) auf- und entmagnetisiert wird und die Induktivität (L2) die LED speist,
der Schalter (Sl, S2) durch eine Steuerschaltung (Ul) angesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (Ul) an eine Sensorvorrichtung (SV) gekoppelt ist, und die
Sensorvorrichtung (SV) eine berührungslose Steuerung der Helligkeit und der Farbe mittels der Treiberschaltung ermöglicht.
2. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
wobei die berührungslose Steuerung der Sensorvorrichtung (SV) durch eine Auswertung einer kapazitiven Einkopplung erfolgt und abhängig von der kapazitiven Einkopplung die Helligkeit und der Farbe mittels der Treiberschaltung durch Änderung des Ansteuersignais des Schalters (Sl, S2) durch die
Steuerschaltung einstellbar ist.
3. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kapazitive Einkopplung durch eine Handbewegung, vorzugsweise in der Nähe der Treiberschaltung bzw. der LED Leuchte, erfolgen kann.
4. Treiberschaltung für eine LED, nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Sensorvorrichtung (SV) eine erste Kapazität aufweist, die ihre Ladung aufgrund einer kapazitiven Einkopplung (zur
Änderung der Helligkeit) ändern kann.
5. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass Sensorvorrichtung (SV) die kapazitive Einkopplung anhand einer Vergleichsmessung zwischen der ersten Kapazität und einer Referenzkapazität auswertet.
6. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass Sensorvorrichtung (SV) die kapazitive Einkopplung abhängig von der Vergleichsmessung zwischen der ersten
Kapazität und einer Referenzkapazität eine Auswertesignal ausgibt, welches von der Steuerschaltung (Ul) ausgewertet wird .
7. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerschaltung (Ul) abhängig von dem überwachten Auswertesignal der Sensorvorrichtung (SV) die Frequenz und / oder das Einschaltverhältnis bei der Ansteuerung des Schalters (Sl, S2) ändert.
8. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (SV) mittels der Auswertung der kapazitiven Einkopplung eine (erfasste) Handbewegung als Steuersignal auswerten kann.
9. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erfasste Handbewegung hinsichtlich ihrer Zeitdauer ausgewertet werden kann und diese Zeitdauer als Information für die gewünschte Änderung der Helligkeit und / oder der Farbe der LED ausgewertet werden kann.
10. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erfasste Handbewegung hinsichtlich ihrer Intensität (der Bewegung) ausgewertet werden kann und diese Intensität als Information für die gewünschte Änderung der Helligkeit und / oder der Farbe der LED ausgewertet werden kann.
11. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erfasste Handbewegung alternativ oder zusätzlich als Information für die gewünschte Änderung der Farbe der LED ausgewertet werden kann.
12. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Induktivität (L2) bei ihrer Entmagnetisierung eine Glättungsschaltung (C2) speist.
13. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Induktivität (L2) eine Sekundärwicklung aufweist.
14. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
die Treiberschaltung als isolierter Sperrwandler ausgelegt ist.
15. Treiberschaltung für eine LED, nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
die Treiberschaltung als resonanter und isolierter
Halbbrückenwandler ausgelegt ist.
16. Leuchtmittel für eine LED, mit einem Sockel zum Einsatz des Leuchtmittels in einen handelsüblichen Lampensockel, aufweisend eine Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
17. Verfahren zur Ansteuerung einer LED, wobei die LED über eine Treiberschaltung angesteuert wird,
wobei über eine Sensorvorrichtüng (SV) eine berührungslose Steuerung der Helligkeit und der Farbe mittels der
Treiberschaltung ermöglicht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
wobei die berührungslose Steuerung durch eine Auswertung einer kapazitiven Einkopplung erfolgt und abhängig von der
kapazitiven Einkopplung die Helligkeit und der Farbe mittels der Treiberschaltung einstellbar ist.
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