WO2011091458A2 - Betriebsgerät für leuchtmittel, insbesondere led - Google Patents

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WO2011091458A2
WO2011091458A2 PCT/AT2011/000045 AT2011000045W WO2011091458A2 WO 2011091458 A2 WO2011091458 A2 WO 2011091458A2 AT 2011000045 W AT2011000045 W AT 2011000045W WO 2011091458 A2 WO2011091458 A2 WO 2011091458A2
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operating device
capacitor
monitoring
circuit
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PCT/AT2011/000045
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Reinhard BÖCKLE
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Tridonic Gmbh & Co. Kg
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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
    • H05B45/355—Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/39—Circuits containing inverter bridges

Definitions

  • the invention relates to an operating device for lighting means, in particular LED, according to the preamble of
  • Patent claim 1 and a method according to the preamble of claim 14.
  • Illuminants are used and used in lighting systems to illuminate with the help of a central
  • Control unit on and off and adjust the brightness.
  • the bulbs are driven by operating devices.
  • an emergency power supply can be applied to ensure that the lighting remains lit.
  • bulbs refers to both gas discharge lamps and halogen lamps or light emitting diodes (LED).
  • LED light emitting diodes
  • Such a light source can be arranged individually or together with other light sources in a luminaire, which may also contain the operating device.
  • Control gear is switched off.
  • the invention relates to a control gear for
  • Power supply network a subsequent line filter and a rectifier, comprising a
  • Monitoring circuit for detecting whether 'applied to the terminals for power consumption, an AC voltage or not, the monitoring circuit is a capacitive
  • Voltage divider which is arranged between one of the two inputs of the rectifier and ground and the center of the capacitive voltage divider another diode is arranged, which charges a capacitor when the voltage at the center of the capacitive voltage divider, the voltage at the monitoring capacitor exceeds, and parallel to the monitoring capacitor, an actively controlled discharge path is arranged.
  • the invention also relates to a lighting system with at least one operating device, wherein the
  • Power supply network for supplying the operating device switches on and the operating device recognizes this connection by means of the monitoring circuit.
  • the invention also relates to a method for detecting whether an AC voltage is present at the terminals for current consumption of an operating device for lamps, in particular LED, or not, wherein the terminals are coupled to the current consumption from a power supply network with a subsequent network filter and a rectifier, wherein the detection by means of a
  • Voltage divider another diode is arranged, which charges a capacitor when the voltage at
  • Monitoring capacitor is selectively discharged by an actively controlled discharge path.
  • FIG. 1 shows schematically the embodiment of an operating device according to the invention for an LED as
  • Illuminant Fig. 2 shows schematically the embodiment of a
  • Gas discharge lamp as a lighting means Fig. 3 shows a detail of an inventive
  • the invention is based on a
  • Embodiment of an operating device for an LED explained.
  • the present invention can be applied to all types of lighting apparatus.
  • Gas discharge lamps halogen lamps or inorganic or organic light-emitting diodes can be used.
  • a control circuit 2 which controls and monitors all functions of the components of the operating device 1.
  • the operation of the converter 3 is controlled and monitored, in particular also regulated.
  • the converter 3 is connected via connections to the power supply network 20 and receives the energy required to operate the lamp. Furthermore, it also controls the operation of the lamp, in particular the brightness of the lamp.
  • Illuminant is a lamp LED connected to the converter 3 of the operating device 1.
  • the converter 3 assumes both the task of correct power consumption from the
  • Power supply network 20 which may be predetermined by the provisions of the energy supplier. Above all, this task can involve a sinusoidal current consumption with as few high-frequency disturbances as possible.
  • the converter 3 can therefore be a so-called filter for
  • the converter 3 avoids high-frequency interference, which may either come from the power supply network 20 or were generated by the converter 3, and include an active power factor correction circuit.
  • the converter 3 ensures the proper operation of the lamp LED. In particular, he can adjust the current and / or the voltage through the lamp LED or regulate.
  • the converter 3 can also be designed as a multi-stage converter in order to divide the various tasks of the individual stages of the converter 3.
  • Power supply network 20 may be a low-frequency
  • the converter 3 may contain an energy store, this may be by a storage capacitor or a rechargeable
  • the operating device 1 and the control unit 10 are formed.
  • Component of a lighting system A Component of a lighting system A.
  • the control circuit 2 is further connected to the
  • Interface circuit 4 is connected to the bus line 21. Via the bus line 21, the control commands sent by the control unit 10 are transmitted. These control commands are received by the interface circuit 4 and forwarded to the control circuit 2.
  • the control circuit 2 can evaluate and store the control commands. According to the transmitted control commands, the control circuit 2 can control the operation of the lamp LED by the converter 3.
  • the control circuit 2 can also monitor the operation of the lamp LED and the converter 3 and, in the event of a fault or special event, send this detection and via the interface circuit 4 and the bus line 21 a corresponding control command to the control unit 10.
  • Bus line 21 may be connected.
  • the various controllers 10 and 11 can be any controllers 10 and 11.
  • the control circuit 2 may include a memory 8 or drive an external memory 8, which in the
  • the bus line 21 is designed as a two-wire data line, which transmits a control signal as a digital signal with a low DC voltage.
  • Bus line 21 is transmitted, for example, a data transfer according to DALI standard.
  • Interface circuit 4 and controller 10 are capable of receiving control commands in accordance with the DALI standard. It should be noted that the data transfer of the
  • Control commands via the bus line 21 does not have to be wired, but it can, for example, wirelessly via a radio link or via a power line
  • FIG. 2 shows an example in which at least one
  • Control unit 10 an operating device 1 for a
  • Gas discharge lamp LA as a light source via a
  • Bus line 21 drives. At this bus line 21, another control unit 11 is connected.
  • the operating device 1 has a rectifier 14, which is connected to the power supply network 20.
  • the energy absorbed by the rectifier 14 is transmitted to a DC link circuit 15, which includes an active power factor correction circuit (PFC) and a
  • DC link circuit 15 is followed by an inverter 16, via a load circuit 17, the gas discharge lamp LA
  • the inverter 16 can by a
  • Half bridge are formed, which feeds the load circuit 17 with a clocked DC voltage.
  • the load circuit 17 may by a series resonant circuit of a
  • the control circuit 2 is connected via the interface circuit 4 to the bus line 21 and can thus receive the control commands sent by the control unit 10.
  • the converter 3 of the operating device 1 shown in FIG. 1 may comprise the function blocks rectifier 14,
  • Load circuit 17 of the operating device 1 shown in FIG. 2 contain, in comparison to Figure 2 but these are not shown individually in Fig. 1.
  • Fig. 3 shows a part of the operating device 1 with the monitoring circuit according to the invention.
  • the operating device 1 has the connections PI and P2 for the power supply network 20.
  • the connections PI and P2 are followed by a line filter which can be formed, for example, by an LC element (C1, L3, L4).
  • a line filter which can be formed, for example, by an LC element (C1, L3, L4).
  • Line filter is followed by the rectifier 14, which is formed by a full-wave rectifier D3, D4, D5, D6.
  • the rectifier 14 feeds over the
  • the monitoring circuit has a capacitive
  • Voltage divider C6, C3 which is arranged between one of the two inputs of the rectifier 14 and ground.
  • a diode Dl to the anode be connected to ground and the center of the capacitive voltage divider C6, C3, a further diode D2 be arranged, which charges a capacitor C4 N when the voltage at the center of the capacitive
  • Voltage divider C6, C3 exceeds the voltage across the monitoring capacitor C4.
  • the voltage at the monitoring capacitor C4 can be evaluated to detect an AC voltage.
  • Control circuit 2 the voltage at the monitoring capacitor C4 and controls depending on this monitoring the operating device 1 accordingly. For example, the operating device 1 upon detection of switching from
  • a discharge path may be arranged parallel to the monitoring capacitor C4.
  • the discharge path may include a resistor R2.
  • the discharge path may additionally or alternatively comprise a switch Q8.
  • the switch Q8 can be turned on for a quick discharge of the monitoring capacitor C4 for a short time.
  • Discharge path is actively controlled by the control circuit 2 via the switch Q8.
  • the switch Q8 may preferably be in regular
  • Switching on the switch Q8 can be done for example every 10 ms, 20 ms or even 100 ms.
  • the switch Q8 is preferably externally controlled
  • control circuit 2 can be switched off
  • Switch Q8 is not activated and thus the power consumption of the operating device 1 is reduced. This can
  • Discharge paths may not have permanent
  • a further monitoring circuit may be arranged to detect whether in the absence of an AC voltage, a DC voltage or no supply voltage to the terminals PI, P2 for
  • the further monitoring circuit may be a signal from the DC link circuit 15th
  • DC link circuit 15 preferably an actively clocked power factor correction circuit to be evaluated.
  • Operating device 1 allows in which the lighting system A in case of failure of the AC mains voltage a
  • the operating device 1 may switch to a reduced-power operation upon detection of switching from AC voltage to DC voltage. This recognition takes place as already described by the
  • Fig. 4 shows the course of the voltage over the
  • Power supply network 20 is switched from a DC voltage to an AC voltage. While the
  • Alternating voltage is no longer its maximum amplitude and is again in the falling edge. With the falling amplitude of the AC voltage and the voltage at the midpoint of the capacitive voltage divider C6, C3 drops. When there is a discharge path parallel to the monitor capacitor C4, in the phase in which no recharge of the monitor capacitor C4 due to the diode D2 locked occurs, there is a discharge of the diode
  • Voltage change on the monitoring capacitor C4 can be used to detect an AC voltage on the power supply network 20.
  • Fig. 5 shows the course of the voltage over the
  • Power supply network 20 is switched from an AC voltage to a DC voltage. In this. Case is after switching to a DC voltage no change in voltage or no voltage at the monitoring Kondensators C4 recognizable.
  • AC voltage can be used to a DC voltage.
  • this overshoot by means of a
  • Thresholdswitch be detected. This increase in the voltage at the monitoring capacitor C4 can also be used as a wake-up signal for the control circuit 2. For example, the excessive voltage as
  • Starting energy for the supply of the control circuit 2 can be used.
  • the resulting excessive voltage to start the control circuit 2 can be used.
  • a method is also made possible in which a detection whether an AC voltage is present at the terminals PI, P2 for current consumption or not, by means of a capacitive voltage divider C6, C3, the between. one of the two inputs of the rectifier 14 and ground is arranged. It is parallel to the lower one
  • the voltage at the monitoring capacitor C4 is evaluated to detect an AC voltage.
  • the discharge path may include a resistor R2 and / or a switch Q8.
  • the method can be such
  • the connections PI, P2 are coupled to draw power from a power supply network 20 with a following network filter Cl, L3, L4 and a rectifier 14.
  • the detection takes place by means of a capacitive voltage divider C6, C3, which is arranged between one of the two inputs of the rectifier 14 and ground.
  • a capacitive voltage divider C6, C3 At the center of the capacitive voltage divider C6, C3, another diode D2 is arranged, which charges a monitoring capacitor C4 when the voltage at the center of the capacitive voltage divider C6, C3 exceeds the voltage across the monitoring capacitor C4.
  • the monitoring capacitor C4 is controlled by an active
  • Discharge path selectively discharged, preferably by means of a controlled by the control circuit 2 switch Q8. Also in connection with a data transmission via a bus line 21 can be a very energy efficient
  • the active low transmission causes a permanent voltage on the
  • Bus line 21 is present, is at power the
  • Control circuit 2 at least for a start-up and thus a start-up of the operating device 1 via the bus line 21, an almost total avoidance of losses in the sleep mode of the operating device 1 allows, while still the Aufscnies of a DC voltage on the
  • Power supply network 20 can be detected.

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

Abstract

Betriebsgerät (1) zum Betreiben von Leuchtmitteln, insbesondere LED, mit Anschlüssen (P1, P2) zur Stromaufnahme aus einem Stromversorgungsnetz (20), einem darauf folgendem Netzfilter (C1, L3, L4) und einem Gleichrichter (14), aufweisend eine Überwachungsschaltung zur Erkennung, ob an den Anschlüssen (P1, P2) zur Stromaufnahme eine Wechselspannung anliegt oder nicht, wobei die Überwachungsschaltung einen kapazitiven Spannungsteiler (C6, C3) aufweist, der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters (14) und Masse angeordnet ist.

Description

Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LED
Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LED, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Technisches Gebiet Derartige Betriebsgeräte werden zur Ansteuerung von
Leuchtmitteln genutzt und werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um Leuchtmittel mit Hilfe einer zentralen
Steuereinheit ein- und auszuschalten und in der Helligkeit einzustellen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert. Im Falle eines Ausfalles der Netz -Wechselspannung kann eine Notversorgungsspannung aufgeschaltet werden, damit die Beleuchtung weiterhin sichergestellt ist. Vorzugsweise wird dabei zur Schonung der speisenden Notenergiequelle die Leistung der
Beleuchtung reduziert. Mit dem Begriff Leuchtmittel werden sowohl Gasentladungslampen als auch Halogenlampen oder Leuchtdioden (LED) bezeichnet. Ein derartiges Leuchtmittel kann einzeln oder gemeinsam mit weiteren Leuchtmitteln in einer Leuchte angeordnet sein, die auch das Betriebsgerät enthalten kann.
Stand der Technik
Es ist bereits bekannt, eine Unterscheidung zwischen einer Speisung mit WechselSpannung oder Gleichspannung anhand einer ÜberwachungsSchaltung mit einem ohmschen
Spannungsteiler vor dem Netzgleichrichter im Betriebsgerät durchzuführen. Dieser ohmsche Spannungsteiler hat jedoch den Nachteil, dass er als eine Art Grundlast dauerhaft mit dem Netz verbunden ist und auch Verluste generiert, wenn das
Betriebsgerät abgeschaltet ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine
Überwachungsschaltung bereitzustellen, welche eine
Erkennung einer Speisung mit Wechselspannung 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 der Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät zum
Betreiben von Leuchtmitteln, insbesondere LED, mit
Anschlüssen zur Stromaufnahme aus einem
Stromversorgungsnetz , einem darauf folgendem Netzfilter und einem Gleichrichter, aufweisend eine
Überwachungsschaltung zur Erkennung, ob' an den Anschlüssen zur Stromaufnahme eine Wechselspannung anliegt oder nicht, wobei die Überwachungsschaltung einen kapazitiven
Spannungsteiler aufweist, der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters und Masse angeordnet ist und am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers eine weitere Diode angeordnet ist, die einen Kondensator auflädt, wenn die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers die Spannung am Überwachungs- Kondensator übersteigt, und parallel zum Überwachungs-Kondensator ein aktiv gesteuerter Entladepfad angeordnet ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungssystem mit mindestens einem Betriebsgerät, wobei das
Beleuchtungssystem bei einem Ausfall der Netz- Wechselspannung eine Gleichspannung auf das
Stromversorgungsnetz zur Speisung des Betriebsgerätes aufschaltet und das Betriebsgerät diese Aufschaltung mittels der ÜberwachungsSchaltung erkennt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Erkennung, ob an den Anschlüssen zur Stromaufnahme eines Betriebsgerätes für Leuchtmittel, insbesondere LED, eine WechselSpannung anliegt oder nicht, wobei die Anschlüsse zur Stromaufnahme aus einem Stromversorgungsnetz mit einem darauf folgendem Netzfilter und einem Gleichrichter gekoppelt sind, wobei die Erkennung mittels eines
kapazitiven Spannungsteilers erfolgt, der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters und Masse
angeordnet ist und am Mittelpunkt des kapazitiven
Spannungsteilers eine weitere Diode angeordnet ist, die einen Kondensator auflädt, wenn die Spannung am
Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers die Spannung am Überwachungs -Kondensator übersteigt, und der
Überwachungs -Kondensator durch einen aktiv gesteuerten Entladepfad selektiv entladen wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 schematisch die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes für eine LED als
Leuchtmittel Fig. 2 schematisch die Ausgestaltung einer
Beleuchtungsanlage mit einem Steuergerät und einem erfindungsgemäßen Betriebsgerät für eine
Gasentladungslampe als Leuchtmittel Fig. 3 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Betriebsgerätes
Fig. 4 und 5 zeigen den Signalverlauf beim Umschalten der Spannung am Stromversorgungsnetz
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels eines Betriebsgerätes für eine LED erläutert. Die vorliegende Erfindung kann allerdings bei sämtlichen Arten von Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt werden.
Dabei ist die Anwendung von ganz verschiedenen
Leuchtmitteln möglich, es können insbesondere
Gasentladungslampen, Halogenlampen oder auch anorganische oder organische Leuchtdioden eingesetzt werden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebsgerät 1 weist als zentrale Komponente eine Steuerschaltung 2 auf, welche alle Funktionen der Komponenten des Betriebsgerätes 1 steuert und überwacht . Insbesondere wird der Betrieb des Konverters 3 gesteuert und überwacht, insbesondere auch geregelt. Der Konverter 3 ist über Anschlüsse an das Stromversorgungsnetz 20 angeschlossen und nimmt die zum Betrieb des Leuchtmittels erforderliche Energie auf. Weiterhin steuert er auch den Betrieb des Leuchtmittels, insbesondere die Helligkeit des Leuchtmittels. Als
Leuchtmittel ist eine Lampe LED an den Konverter 3 des Betriebsgeräts 1 angeschlossen. Der Konverter 3 übernimmt sowohl die Aufgabe der korrekten Stromaufnahme aus dem
Stromversorgungsnetz 20, welche durch die Bestimmungen des Energieversorgers vorgegeben sein kann. Diese Aufgabe kann vor allem eine möglichst sinusförmige Stromaufnahme mit möglichst wenigen hochfrequenten Störungen betreffen. Der Konverter 3 kann daher ein sogenanntes Filter zum
Vermeiden von hochfrequenten Störungen, die entweder aus dem Stromversorgungsnetz 20 kommen können oder aber durch den Konverter 3 erzeugt wurden, sowie eine Schaltung zur aktiven Leistungsfaktorkorrektur enthalten. Außerdem' stellt der Konverter 3 den ordnungsgemäßen Betrieb der Lampe LED sicher. Insbesondere kann er den Strom und / oder die Spannung durch die Lampe LED einstellen oder auch regeln. In einer besonderen Ausführungsform kann der Konverter 3 auch als mehrstufiger Konverter ausgeführt werden, um die verschiedenen Aufgaben der auf die einzelnen Stufen des Konverters 3 aufzuteilen. Vorteilhafterweise wird durch eine Stufe die korrekte Stromaufnahme aus dem
Stromversorgungsnetz 20 sichergestellt, eine nachfolgende Stufe steuert den Betrieb der Lampe LED. Das
Stromversorgungsnetz 20 kann eine niederfrequente
WechselSpannung mit einer Spannung von 230V oder eine Gleichspannung von beispielsweise 230V sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Konverter 3 einen Energiespeicher enthalten, dieser kann durch einen Speicherkondensator oder auch eine wiederaufladbare
Batterie gebildet werden. Das Betriebsgerät 1 und das Steuergerät 10 sind
Bestandteil eines Beleuchtungssystems A.
Die Steuerschaltung 2 ist weiterhin mit der
Schnittstellenschaltung 4 verbunden. Die
Schnittstellenschaltung 4 ist mit der Busleitung 21 verbunden. Über die Busleitung 21 werden die von dem Steuergerät 10 gesendeten Steuerbefehle übertragen. Diese Steuerbefehle werden von der Schnittstellenschaltung 4 empfangen und an die Steuerschaltung 2 weitergeleitet. Die Steuerschaltung 2 kann die Steuerbefehle auswerten und abspeichern. Gemäß der übermittelten Steuerbefehle kann die Steuerschaltung 2 den Betrieb der Lampe LED durch den Konverter 3 steuern.
Die Steuerschaltung 2 kann auch den Betrieb der Lampe LED und des Konverters 3 überwachen und im Falle eines Fehlers oder besonderen Ereignisses dieses Erkennen'und über die Schnittstellenschaltung 4 und die Busleitung 21 einen entsprechenden Steuerbefehl an das Steuergerät 10 senden. Zusätzlich können weitere Steuergeräte 11 an die
Busleitung 21 angeschlossen sein.
Die verschiedenen Steuergeräte 10 und 11 können
verschiedene Sensoren wie beispielsweise Bewegungs- oder Helligkeitssensoren aber auch durch einen Benutzer steuerbare Aktoren wie beispielsweise Schalter, Taster oder auch berührungsempfindliche Bildschirme mit einem Benutzerinterface zur Beleuchtungssteuerung sein. Die Steuerschaltung 2 kann einen Speicher 8 enthalten oder einen externen Speicher 8 ansteuern, der in dem
Betriebsgerät 1 vorhanden ist. Die Busleitung 21 ist als zweidrahtige Datenleitung ausgebildet, die als Steuerbefehl ein Digitalsignal mit einer niedrigen Gleichspannung überträgt . Über die
Busleitung 21 wird beispielweise, eine Datenübertragung gemäß DALI Standard übertragen. Die
Schnittstellenschaltung 4 und das Steuergerät 10 sind in der Lage, Steuerbefehle gemäß dem DALI Standard zu empfangen. Anzumerken ist, dass die Datenübertragung der
Steuerbefehle über die Busleitung 21 nicht drahtgebunden erfolgen muß, sondern sie kann beispielsweise drahtlos über eine Funkverbindung oder über eine Power Line
Communication (PLC) über das Stromversorgungsnetz 20 übertragen werden.
Für die genannten Übertragungsvarianten existieren jeweils standardisierte Übertragu gsverfahren analog zu dem DALI Standard für drahtgebundene Datenübertragung, wobei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine abgeänderte
Datenübertragung über die gleiche Busleitung 21 erfolgen kann. .
Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem zumindest ein
Steuergerät 10 ein Betriebsgerät 1 für eine
Gasentladungslampe LA als Leuchtmittel über eine
Busleitung 21 ansteuert. An dieser Busleitung 21 ist ein weiteres Steuergerät 11 angeschlossen. Das Betriebsgerät 1 weist einen Gleichrichter 14 auf, der an das Stromversorgungsnetz 20 angeschlossen ist. Die vom Gleichrichter 14 aufgenommene Energie wird an eine Zwischenkreisschaltung 15 übertragen, welche eine aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC) und einen
Energiespeicher enthalten kann. Auf die
Zwischenkreisschaltung 15 folgt ein Wechselrichter 16, der über einen Lastkreis 17 die Gasentladungslampe LA
ansteuert. Der Wechselrichter 16 kann durch eine
Halbbrücke gebildet werden, welche den Lastkreis 17 mit einer getakteten Gleichspannung speist. Der Lastkreis 17 kann durch einen Serienresonanzkreis aus einer
Induktivität und einer Kapazität gebildet werden.
Die Steuerschaltung 2 ist über die Schnittstellenschaltung 4 an die Busleitung 21 angeschlossen und kann somit die von dem Steuergerät 10 gesendeten Steuerbefehle empfangen.
Der in Fig. 1 dargestellte Konverter 3 des Betriebsgerätes 1 kann die Funktionsblöcke Gleichrichter 14,
, Zwischenkreisschaltung 15, Wechselrichter 16 und
. Lastkreis 17 des in Fig. 2 dargestellten Betriebsgerätes 1 enthalten, im Vergleich zur Fig.2 sind diese aber in Fig. 1 nicht einzeln dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Teil des Betriebsgerätes 1 mit der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung .
Das Betriebsgerät 1 verfügt über die Anschlüsse PI und P2 für das Stromversorgungsnetz 20. Auf die Anschlüsse PI und P2 folgt ein Netzfilter-, welches beispielsweise durch ein LC Glied (Cl, L3 , L4 ) gebildet werden kann. Auf das
Netzfilter folgt der Gleichrichter 14, der durch einen Vollweggleichrichter D3 , D4 , D5, D6 gebildet wird. Der Gleichrichter 14 speist über die
Zwischenkreisschaltung 15 den Wechselrichter 16 mit dem Lastkreis 17 bzw. den Konverter 3. Das Betriebsgerät 1 mit den Anschlüssen PI, P2 zur
Stromaufnahme aus einem Stromversorgungsnetz 20 weist wie bereits erwähnt einen auf die Anschlüsse PI, P2 folgenden Netzfilter Cl, L3 , L4 und einem Gleichrichter 14 auf.
Zusätzlich weist es eine UberwachungsSchaltung zur
Erkennung auf, ob an den Anschlüssen PI, P2 zur
Stromaufnahme eine WechselSpannung anliegt oder nicht. Die Überwachungsschaltung weist einen kapazitiven
Spannungsteiler C6, C3 auf, der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters 14 und Masse angeordnet ist.
Parallel zu dem Unteren Kondensator C3 des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 kann eine Diode Dl mit der Anode gegen Masse verschaltet sein und am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 eine weitere Diode D2 angeordnet sein, die einen -Kondensator C4N auflädt, wenn die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven
Spannungsteilers C6, C3 die Spannung am Überwachungs- Kondensator C4 übersteigt. Die Spannung am Überwachungs- Kondensator C4 kann zur Erkennung einer Wechselspannung ausgewertet werden. Vorzugsweise wertet die
Steuerschaltung 2 die Spannung am Überwachungs-Kondensator C4 aus und steuert abhängig von dieser Überwachung das Betriebsgerät 1 entsprechend an. Beispielsweise kann das Betriebsgerät 1 bei Erkennung eines Umschaltens von
Wechselspannung auf Gleichspannung auf einen Betrieb mit reduzierter Leistung wechseln. Diese Umschaltung kann beispielsweise erfolgen, wenn das Leuchtmittel vorher nicht oder mit voller Helligkeit angesteuert wurde. Parallel zum Überwachungs-Kondensator C4 ein Entladepfad angeordnet sein. Der Entladepfad kann einen Widerstand R2 aufweisen. Der Entladepfad kann zusätzlich oder alternativ einen Schalter Q8 aufweisen. Der Schalter Q8 kann für eine schnelle Entladung des Überwachungs-Kondensator C4 kurzzeitig eingeschaltet werden. Somit wird der
Entladepfad aktiv durch die Steuerschaltung 2 über den Schalter Q8 gesteuert . Der Schalter Q8 kann vorzugsweise in regelmäßigen
Abständen oder auch nach jeweils einer gewissen Pause kurzzeitig eingeschaltet werden. Das kurzzeitige
Einschalten des Schalters Q8 kann beispielsweise aller 10ms, 20ms oder auch 100ms erfolgen.
Der Schalter Q8 wird vorzugsweise fremdgesteuert
eingeschaltet, beispielsweise durch die Steuerschaltung 2 angesteuer .
In den Phasen, in denen der Schalter Q8 nicht angesteuert wird, kann die Steuerschaltung 2 bei abgeschaltetem
Leuchtmittel in einen Ruhemodus wechseln und somit die Energieaufnahme des Betriebsgerätes 1 verringert werden. Es ist aber auch möglich, dass die Steuerschaltung 2 bei bestimmten Betriebsarten des Betriebsgerätes 1 den
Schalter Q8 nicht ansteuert und somit die Energieaufnahme des Betriebsgerätes 1 verringert wird. Dies kann
beispielsweise der Fall sein, wenn die Überwachung zur Erkennung, ob an den Anschlüssen (PI, P2) zur
Stromaufnahme eine Wechselspannung anliegt oder nicht, nicht benötigt wird. Da die Überwachungsschaltung keine resistiven Elemente außerhalb des durch den Schalter Q8 gesteuerten
Entladepfades aufweist, können keine dauerhaften
Wirkstromverluste durch die Überwachungsschaltung
auftreten, da durch die kurzzeitige und selektive
Aktivierung des Entladepfades mit dem Schalter Q8 nur kurzzeitig eine Verlustleistung auftritt. ι
Zusätzlich zur Erkennung einer WechselSpannung im
Betriebsgerät 1 kann eine weitere Überwachungsschaltung angeordnet sein, um zu erkennen, ob bei Nichtanliegen einer WechselSpannung eine Gleichspannung oder keine VersorgungsSpannung den Anschlüssen PI, P2 zur
Stromaufnahme anliegt. Die weitere Überwachungsschaltung kann ein Signal aus der Zwischenkreisschaltung 15
auswerten.
Beispielsweise kann eine Spannung an der Sekundärwicklung der Drossel einer Zwischenkreisschaltung 15, vorzugsweise einer aktiv getakteten Leistungsfaktorkorrekturschaltung, oder das Tastverhältnis eines Schalters der einer
Zwischenkreisschaltung 15, vorzugsweise einer aktiv getakteten Leistungsfaktorkorrekturschaltung, ausgewertet werden. Somit wird ein Beleuchtungssystem A mit mindestens einem
Betriebsgerät 1 ermöglicht, bei dem das Beleuchtungssystem A bei einem Ausfall der Netz -Wechselspannung eine
Gleichspannung auf das Stromversorgungsnetz 20 zur
Speisung des Betriebsgerätes 1 aufschaltet und das
Betriebsgerät 1 diese AufSchaltung mittels der
Überwachungsschaltung erkennt. Das Betriebsgerät 1 kann bei Erkennung eines Umschaltens von Wechselspannung auf Gleichspannung auf einen Betrieb mit reduzierter Leistung umschalten. Diese Erkennung findet wie bereits geschildert durch die
Überwachungsschaltung mit dem kapazitiven Spannungsteiler statt. Wird ein Umschalten der VersorgungsSpannung (auf den Stromversorgungsnetz 20 erkannt, kann auch ein
Abspeichern von Daten im Speicher 8 erfolgen. Fig. 4 zeigt den Verlauf der Spannung über dem
Überwachungs-Kondensator C4 , wenn die Spannung am
Stromversorgungsnetz 20 von einer Gleichspannung auf eine Wechselspannung umgeschaltet wird. Während die
Gleichspannung mit ihrer konstanten Amplitude zu keiner Umladung des kapazitiven Spannungsteilers C6, C3 führt, kommt es bei der AufSchaltung von einer Wechselspannung zu einer Umladung des kapazitiven Spannungsteilers C6, C3 und infolge dessen auch zu einer Nachladung des Überwachungs- Kondensators C4. Die Diode D2 sperrt, sobald die
WechselSpannung nicht mehr ihre maximale Amplitude hat und wieder in der abfallenden Flanke ist. Mit der abfallenden Amplitude der WechselSpannung fällt auch die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 ab. Wenn ein Entladepfad parallel zum Überwachungs-Kondensator C4 vorhanden ist, kommt es in der Phase, in der keine Nachladung des Überwachungs-Kondensators C4 aufgrund der · gesperrten Diode D2 erfolgt, zu einer Entladung des
Überwachungs -Kondensators C4. Erst wenn die
WechselSpannung wieder ihren Spitzenwert erreicht hat bzw. in dessen Nähe kommt , übersteigt auch die die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 wieder die Spannung des Überwachungs-Kondensators C4 , und es kommt wieder zum Durchsteuern der Diode D2 und zum Nachladen des Überwachungs -Kondensators C . Diese
Spannungsänderung am Überwachungs-Kondensator C4 kann zur Erkennung einer WechselSpannung am Stromversorgungsnetz 20 genutzt werden.
Fig. 5 zeigt den Verlauf der Spannung über dem
Überwachungs-Kondensator C4 , wenn die Spannung am
Stromversorgungsnetz 20 von einer WechselSpannung auf eine Gleichspannung umgeschaltet wird. In diesem. Fall ist nach dem Umschalten auf eine Gleichspannung keine Änderung der Spannung bzw. keine Spannung mehr am Überwachungs- Kondensätors C4 erkennbar.
Wie in Fig. 5 erkennbar ist, ergibt sich beim Umschalten von einer WechselSpannung auf eine Gleichspannung eine kurzzeitige Überhöhung der Spannung am Überwachungs- Kondensators G4. Diese Überhöhung der Spannung kann auch zur Erkennung des Umschaltens von der Speisung mit
Wechselspannung auf eine Gleichspannung genutzt werden. Insbesondere kann diese Überhöhung mittels eines
SchwellwertSchalters erkannt werden. Diese Überhöhung der Spannung am Überwachungs-Kondensator C4 kann auch als Aufwecksignal für die Steuerschaltung 2 genutzt werden. Beispielsweise kann die überhöhte Spannung als
Anlaufenergie für die Versorgung der Steuerschaltung 2 genutzt werden. Beim Umschalten von WechselSpannung auf Gleichspannung kann somit die sich ergebende überhöhte Spannung zum Anlauf der Steuerschaltung 2 genutzt werden. Somit wird auch ein Verfahren ermöglicht, bei dem eine Erkennung, ob an den Anschlüssen PI, P2 zur Stromaufnahme eine Wechselspannung anliegt oder nicht, mittels eines kapazitiven Spannungsteiler C6 , C3 erfolgt, der zwischen . einem der beiden Eingänge des Gleichrichters 14 und Masse angeordnet ist. Dabei ist parallel zu dem unteren
Kondensator C3 des kapazitiven Spannungsteilers CS, C3 eine Diode Dl mit der Anode gegen Masse verschaltet und am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6, C3 eine weitere Diode D2 angeordnet, die einen Kondensator C4 auflädt, wenn die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 die Spannung am Überwachungs- Kondensator C4 übersteigt. Parallel zum Überwachungs- Kondensator C4 ist ein Entladepfad angeordnet.
Die Spannung am Überwachungs-Kondensator C4 wird zur Erkennung einer Wechsel Spannung ausgewertet.
Der Entladepfad kann einen Widerstand R2 und / oder einen Schalter Q8 aufweisen. Das Verfahren kann derart
durchgeführt werden, dass der Schalter Q8 für eine schnelle Entladung des Überwachungs -Kondensator C4 kurzzeitig eingeschaltet wird.
Somit wird auch Verfahren zur Erkennung, ob an den
Anschlüssen PI, P2 zur Stromaufnahme eines Betriebsgerätes 1 für Leuchtmittel, insbesondere LED, eine WechselSpannung anliegt oder nicht, ermöglicht. Dabei sind die Anschlüsse PI, P2 zur Stromaufnahme aus einem Stromversorgungsnetz 20 mit einem darauf folgendem Netzfilter Cl , L3 , L4 und einem Gleichrichter 14 gekoppelt. Die Erkennung erfolgt mittels eines kapazitiven Spannungsteilers C6, C3 , der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters 14 und Masse angeordnet ist. Am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 ist eine weitere Diode D2 angeordnet, die einen Überwachungs- Kondensator C4 auflädt, wenn die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers C6 , C3 die Spannung am Überwachungs-Kondensator C4 übersteigt. Der Überwachungs- Kondensator C4 wird durch einen aktiv gesteuerten
Entladepfad selektiv entladen, vorzugsweise mittels eines durch die Steuerschaltung 2 angesteuerten Schalter Q8. Auch in Verbindung mit einer Datenübertragung über eine Busleitung 21 kann ein sehr energieeffizientes
Betriebsgerät 1 aufgebaut werden.
Bei Wahl einer Datenübertragung, bei der durch die , Active Low' Übertragung eine dauerhafte Spannung auf der
Busleitung 21 anliegt, ist bei Speisung der
Steuerschaltung 2 zumindest für einen Anlauf und somit einen Anlauf des Betriebsgerätes 1 über die Busleitung 21, ein fast gänzliche Vermeidung von Verlusten im Ruhemodus des Betriebsgerätes 1 ermöglicht, wobei immer noch die AufSchaltung einer Gleichspannung auf das
Stromversorgungsnetz 20 erkannt werden kann.
Auch bei einer Datenübertragung mit einer , Active High' Übertragung kann bei Nutzung der , Active High' Übertragung zur Speisung mit Anlaufenergie der Steuerschaltung 2 ein fast gänzliche Vermeidung von Verlusten im Ruhemodus des Betriebsgerätes 1 möglich.-

Claims

Ansprüche :
1. Betriebsgerät (1) zum Betreiben von Leuchtmitteln, insbesondere LED,
mit Anschlüssen (PI, P2) zur Stromaufnahme aus einem Stromversorgungsnetz' (20) ,
einem darauf folgendem Netzfilter (Cl, L3 , L4) und einem Gleichrichter (14) ,
aufweisend eine ÜberwachungsSchaltung zur Erkennung; ob an den Anschlüssen (PI, P2) zur Stromaufnahme eine
Wechselspannung anliegt oder nicht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungsschaltung einen kapazitiven
Spannungsteiler (C6, C3) aufweist, der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters (14) und Masse
angeordnet ist und am Mittelpunkt des kapazitiven
Spannungsteilers (C6, C3) eine weitere Diode (D2)
angeordnet ist, die einen Kondensator (C4) auflädt, wenn die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven
Spannungsteilers (C6, C3) die Spannung am Überwachungs- Kondensator (C4) übersteigt,
und parallel zum Überwachungs-Kondensator (C4) ein aktiv gesteuerter Entladepfad angeordnet Ist .
2. Betriebsgerät (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zu dem unteren Kondensator (C3) des
kapazitiven Spannungsteilers (C6, C3) eine Diode (Dl)- mit der Anode gegen Masse verschaltet ist.
3. Betriebsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Überwachungs- Kondensator (C4) zur Erkennung einer WechselSpannung ausgewertet wird.
4. Betriebsgerät (1) nach einem der Ansprüche I-JDIS 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der aktiv gesteuerte Entladepfad einen Widerstand (R2) aufweist .
5. Betriebsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der aktiv gesteuerte Entladepfad einen Schalter (Q8) aufweist.
6. Betriebsgerät (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter (Q8) für eine schnelle Entladung des Überwachungs-Kondensator (C4) kurzzeitig eingeschaltet wird. ,
7. Betriebsgerät (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter (Q8) in regelmäßigen Abständen kurzzeitig eingeschaltet wird.
8. Betriebsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zur Erkennung einer Wechselspannung im Betriebsgerät (1) eine weitere Überwachungsschaltung angeordnet ist, um zu erkennen, ob bei Nichtanliegen einer Wechselspannung eine Gleichspannung oder keine
VersorgungsSpannung den Anschlüssen (PI, P2) zur
Stromaufnahme anliegt.
9. Betriebsgerät (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Überwachungsschaltung ein Signal aus einer Zwischenkreisschaltung (15) auswertet.
10. Betriebsgerät (1) einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Umschalten von WechselSpannung auf Gleichspannung die sich ergebende überhöhte Spannung zum Anlauf einer Steuerschaltung (2) genutzt wird.
11. Betriebsgerät (1) einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Überhöhung der Spannung am Überwachungs- Kondensator (C4) als Aufwecksignal für einer
Steuerschaltung (2) genutzt wird.
12. Beleuchtungssystem (A) mit mindestens einem
Betriebsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Beleuchtungssystem (A) bei einem Ausfall der Netz- WechselSpannung eine Gleichspannung auf das
Stromversorgungsnetz (20) zur Speisung des Betriebsgerätes (1) aufschaltet und das Betriebsgerät (1) diese
AufSchaltung mittels der Überwachungsschaltung erkennt.
13. Beleuchtungssystem (A) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Betriebsgerät (1) bei Erkennung eines Umschaltens von Wechselspannung auf Gleichspannung auf einen Betrieb mit reduzierter Leistung umschaltet.
14. Verfahren zur Erkennung, ob- an den Anschlüssen (PI, P2) zur Stromaufnahme eines Betriebsgerätes (1) für Leuchtmittel, insbesondere LED, eine Wechselspannung anliegt oder nicht,
wobei die Anschlüsse (PI, P2) zur Stromaufnahme aus einem Stromversorgungsnetz (20) mit einem darauf folgendem Netzfilter (Cl, L3 , L4) und einem Gleichrichter (14) gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erkennung mittels eines kapazitiven
Spannungsteilers (G6, C3) erfolgt, der zwischen einem der beiden Eingänge des Gleichrichters (14) und Masse angeordnet ist und am Mittelpunkt des kapazitiven
Spannungsteilers (C6, C3) eine weitere Diode (D2) angeordnet ist, die einen Kondensator (C4) auflädt, wenn die Spannung am Mittelpunkt des kapazitiven
Spannungsteilers (C6, C3) die Spannung am Überwachungs- Kondensator (C4) übersteigt,
und das der Überwachungs-Kondensator (C4) durch einen aktiv gesteuerten Entladepfad selektiv entladen wird.
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