WO2012045475A1 - Betriebsschaltung für leuchtdioden - Google Patents

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WO2012045475A1
WO2012045475A1 PCT/EP2011/005047 EP2011005047W WO2012045475A1 WO 2012045475 A1 WO2012045475 A1 WO 2012045475A1 EP 2011005047 W EP2011005047 W EP 2011005047W WO 2012045475 A1 WO2012045475 A1 WO 2012045475A1
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WO
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switch
led
signal
voltage
current
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PCT/EP2011/005047
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ueli Keller
Michael Zimmermann
Original Assignee
Tridonic Ag
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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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    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/392—Switched mode power supply [SMPS] wherein the LEDs are placed as freewheeling diodes at the secondary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the invention relates to an operating circuit with
  • Semiconductor light sources such as light emitting diodes have become increasingly interesting for lighting applications in recent years. The reason for this is, among other things, that crucial technical
  • Brightness as well as the light efficiency (light output per watt) of these light sources could be achieved.
  • LEDs have become an attractive alternative to conventional light sources such as incandescent or
  • Light emission from LEDs correlates with the current flow through the LEDs.
  • LEDs are therefore always operated in a mode in which the current flow through the LED is controlled.
  • switching regulator such as step-down converter or buck
  • Such a switching regulator is
  • a control unit controls a high-frequency clocked switch (for example, a
  • the LED current shows a
  • the time average of the LED current represents the RMS current through the LED arrangement and is a measure of the brightness of the LEDs.
  • the function of the operating device is now to set a desired mean current flow through the LEDs and the temporal fluctuation of the current, due to the high-frequency switching on and off of the switch
  • the LEDs are supplied by the operating device with low-frequency (typically with a frequency in the range of 100-1000 Hz) pulse packets with (in the time average) constant current amplitude.
  • the current within a pulse packet is superimposed on the above-mentioned high-frequency ripple.
  • the brightness of the LEDs can now be adjusted by the frequency of the
  • Pulse packets are controlled; the LEDs can
  • a practical requirement of the operating device is that it can be used as flexibly and versatile as possible, for example, regardless of how many LEDs are actually connected and operated as a load.
  • the load may also change during operation if, for example, an LED fails.
  • a buck converter for the operation of at least one LED (or a plurality of LEDs connected in series), which has a first switch S1, is shown as a basic circuit.
  • the operating circuit is supplied with a DC voltage or a rectified AC voltage U0.
  • timings may be selected such that the first switch Sl is turned on when the current falls below a certain minimum reference value and the switch is turned off when the current exceeds a maximum reference value.
  • this method has several disadvantages: First, to achieve the lowest possible ripple, a rapid sequence of switching on and Ausschaltvor réellen is necessary. The slope
  • a supply voltage for at least one LED is by means of a coil and a by a
  • Clock unit provides the first switch, wherein when the first switch in the coil, an energy is temporarily stored, which discharges when switched off the first switch via a diode and the at least one LED.
  • the control unit controls the first switch with a dimming signal, wherein the dimming signal by a
  • Linkage of a low-frequency signal and a high-frequency signal is generated and this linkage is arranged externally to the control unit.
  • the operating circuit has a first sensor unit which generates a first sensor signal dependent on the current flow through the first switch, and / or a second sensor
  • Sensor unit which detects the achievement of the demagnetization of the coil and generates a sensor signal.
  • the sensor signals are supplied to the control unit and processed.
  • the control unit uses a signal of the first sensor unit or a signal of the second
  • Sensor unit or a combination of both signals to determine the on and / or off timing of the first switch.
  • control unit turns off the first switch when the current through the first switch exceeds a maximum reference value and turns on again at the time when the current through the LED falls below a minimum reference value
  • the first sensor unit is a measuring resistor (shunt).
  • the second sensor unit is an inductively to the coil
  • the invention also relates to a method for controlling at least one LED.
  • Figure la shows a circuit arrangement according to the
  • FIG. 1b shows a diagram with the time profile of the LED current in the circuit arrangement of FIG. 1a (prior art).
  • FIG. 2a shows a first example of an operating circuit (Buck) for LEDs
  • FIG. 2b shows a diagram which is time-dependent
  • FIG. 3 and Figure 4 show specific embodiments of an operating circuit
  • FIG. 5 shows a modification of the circuit of FIG. 2a (Buck Boost).
  • FIG. 6 shows a further specific embodiment of an operating circuit
  • FIG. 7 shows a first example of an inventive control of an operating circuit for LEDs
  • FIG. 8 shows an example of a device according to the invention
  • Figure la and Figure lb show the state of the art.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 2a serves for the operation of at least one (or a plurality of LEDs connected in series and / or in parallel).
  • two LEDs are connected in series, it may of course be only one or more LEDs.
  • the LED or the serially and / or parallel-connected LEDs are also referred to below as the LED track.
  • An advantage of the present invention is that the operating circuit adapts very flexibly to the type and number of serially connected LEDs.
  • the circuit is supplied with a DC voltage U0, which of course can also be a rectified AC voltage.
  • the LEDs are connected in series with a coil LI and a first switch Sl.
  • the Seensan extract a diode Dl (the diode Dl is connected in parallel to the LEDs and the coil LI) and optionally a parallel to the LEDs connected in parallel capacitor Cl.
  • State of the first switch Sl flows current through the LEDs and through the coil LI, which is thereby magnetized.
  • the energy stored in the magnetic field of the coil discharges in the form of a current via the diode D1 and the LEDs.
  • the capacitor C1 is charged.
  • Freewheeling phase discharges the capacitor Cl and contributes to the flow of current through the LED track at. With suitable dimensioning of the capacitor Cl, this leads to a smoothing of the current through the LEDs.
  • the first switch Sl is preferably a
  • the first switch Sl is switched to high-frequency, typically in a frequency range of about 10 kHz, preferably about 50 kHz.
  • Switch Sl is spared in operation, if it is, as explained later, preferably turned on when the power applied to it is close to zero. In the prior art, however, where the switching operations under high
  • Run power must be used for the first switch Sl a high-quality device with a very short switching time to the switching losses in one
  • Control unit SR is provided which specifies the timing of the first switch Sl to control the LED power.
  • the control unit SR uses as input variables signals from a first sensor unit SEI and / or signals from a second sensor unit SE2 to determine the exact switch-on and output time of the first switch Sl.
  • the first sensor unit SEI is in series with the first
  • the first sensor unit SEI can be, for example, a
  • the second sensor unit SE2 is within the
  • the control unit SR can set a suitable time for the switch-on time of the first switch S1.
  • Switch S1 is preferably turned on when the current through the coil LI is zero for the first time or at least very low, that is preferably in the time range, when the diode Dl blocks at the end of the freewheeling phase.
  • the turn-on time of the first switch Sl is the smallest possible current on
  • the current through the LEDs shows only slight ripple and does not vary greatly. This is due to the smoothing effect of the parallel to the LED capacitor C1. During the phase of a low coil current, the capacitor Cl takes over the supply of the LED.
  • the time profile of the current i_L is shown over two pulse packets.
  • the magnified representation shows the course of the current within a PW pulse packet:
  • the time profile of the current i_L through the coil LI, the time profile of the current i_LED by the LEDs and the time profile of the state of the first switch S1 are plotted (in the 0 state, the In the state 1, the switch is closed, the signals for the state of the switch Sl correspond to the
  • the first switch S1 is closed and a current begins to flow through the LED and the coil LI.
  • the current i_L shows an increase according to an exponential function, with the one of interest here
  • i_LED differs from i_L in that part of the current i_L contributes to the charge of the capacitor Cl.
  • the opening of the first switch Sl at time t_l (for example, when a desired maximum
  • the current i_LED decreases only weakly and is maintained, since the capacitor Cl has a smoothing effect.
  • the diode blocks.
  • the current i_L decreases (but is still negative) and goes to zero.
  • parasitic capacitances at the diode Dl and other parasitic capacitances in the rest of the circuit are reloaded.
  • the coil LI is not or hardly magnetized.
  • the first switch Sl can be turned on at this time with very low losses, since hardly any current flows through the coil LI. A reconnection is also already possible at the time t_2 or shortly before, because the current through the coil LI is very low in this time range.
  • a second sensor unit SE2 For detecting the advantageous switch-on time for the first switch Sl, a second sensor unit SE2 is now used.
  • the current i_L can be detected by the coil LI.
  • the current i_L through the coil LI can be detected, for example, by means of a Hall sensor. Additionally or alternatively, therefore, other / other variables can be used which are suitable for detecting an advantageous switch-on time.
  • the magnetization state of the coil LI can be detected.
  • the second sensor unit SE2 may be a secondary winding L2 on the coil LI, which taps the voltage across the coil LI. The monitoring of the temporal voltage curve at the coil LI (in particular of the 1 break 1 shortly after blocking the diode Dl after the time t_2) makes it possible to make a statement about the
  • Demagnetization (and thus the zero crossing) can be detected by exceeding or falling below a threshold value.
  • the voltage at the node Ux above the first switch Sl can be monitored.
  • the voltage at node Ux drops significantly from a high value to a low value when the diode is turned off.
  • Switch Sl can therefore be triggered below the voltage Ux below a certain threshold.
  • the control unit SR turns on the first switch Sl again at the time when the coil LI is demagnetized and / or the diode Dl blocks.
  • the second sensor unit SE2 can be made of an inductively connected to the coil LI
  • the control unit SR uses the information from the first sensor unit SEI and / or the second
  • the adjustment of the brightness can be done by adjusting the time-averaged LED power by the control unit SR, preferably in the form of low-frequency PWM signals.
  • FIG. 7 shows the invention
  • the control unit SR controls the first switch Sl with a dimming signal, wherein the dimming signal by a
  • the low-frequency signal can be at a first output (PWM_LF) and the high-frequency signal at a second
  • the first output (PWM_LF) and the second output (PWM_HF) can be linked via a coupling element.
  • Coupling link can by an ohmic resistance
  • the second output (PW _HF) can be used as an open collector
  • Output be formed within the control unit SR.
  • the low-frequency signal is a pulsed, in particular PWM signal, in particular in the range of about 100 Hz.
  • the high-frequency signal is a pulsed, in particular PWM signal, for example in the range of about 50 kHz or above.
  • the dimming signal via which the brightness of the LED is set, is thus formed from pulse packets, preferably as a resulting PWM signal, the pulse packets being interrupted by longer pauses.
  • the dimming signal can be dependent on a brightness preset from outside, for example by a user. This brightness specification can be influenced by the supplied low-frequency signal.
  • the low-frequency signal may be dependent on the desired dimming level of the LED.
  • the low-frequency signal may also be from another integrated control circuit such as a microcontroller, which is considered central
  • Controller is arranged to be specified (HL) and looped through only by the control unit SR.
  • the low-frequency signal can also be specified by a further microcontroller, which is arranged as a central controller, and does not necessarily have to be output or looped through by the control unit SR.
  • the high-frequency signal may be dependent on the current and / or the voltage through the LED.
  • the high-frequency signal is dependent on a control loop, wherein
  • Operating circuit and the comparison with an actual value at least the first switch Sl is clocked by a high-frequency control.
  • the first switch Sl is clocked by a high-frequency control.
  • the invention provides the advantage that the control loop for the regulation of the current through the LED can be decoupled from the specification of the brightness and still a control of the switch via a single drive signal is possible (the
  • Linking the high-frequency signal of the control loop with the low-frequency signal for the brightness is externally linked to the control unit SR.
  • the control unit SR can be controlled by a microcontroller, FPGA, PAL or even an application specific one
  • control according to the invention is not on the
  • FIG. 8 The topology or circuit arrangement of FIG. 8 is limited, implementations according to the circuits of FIGS. 1 to 6 are also possible.
  • this invention in a buck converter, boost converter, inverter
  • the invention relates generally to operating circuits for at least one LED, which are supplied by means of a switching regulator via a clocked first switch Sl, wherein the frequency and / or the duty cycle of the clocked switch Sl, the current is influenced by the LED, and the frequency and / or the
  • Control signal is predetermined, wherein the dimming signal is generated by a combination of a low-frequency signal and a high-frequency signal.
  • Low-frequency signal (LF) and the high-frequency signal (HF) are preferably linked via a coupling element.
  • the control unit SR can output both the low-frequency signal at a first output (PWM_LF) and the high-frequency signal at a second output (PWM_HF).
  • FIGS. 7 or 8 may be extended to include a plurality of operating circuits according to FIGS. 7 or 8.
  • the control units SR of the individual operating circuits can be from a common microcontroller
  • Operating circuits can drive, for example, LED strands of different wavelength or color.
  • the control of the microcontroller can via a
  • the invention thus also enables a method for. Driving at least one LED, wherein the control unit SR controls the switch Sl with a dimming signal, and wherein the dimming signal is generated by an external combination of a low-frequency signal and a high-frequency signal.
  • FIG. 3 shows a special embodiment of the above-described switching arrangement (a Buck converter).
  • the advantageous switch-off time is detected by detecting the voltage at the node Ux above the first switch Sl. This is done by the ohmic voltage divider Rl and R2.
  • the node Ux is located between the coil LI, the diode Dl and the switch Sl.
  • a voltage divider is, for example, a
  • the measuring resistor (shunt) RS is used for current detection by the first switch Sl.
  • Node Ux (in particular of the 'break-in' shortly after the diode Dl is blocked near the instant t_2) makes it possible to say something about the advantageous one
  • Reclosing time of the first switch Sl instead of or in addition to a voltage monitoring on the coil LI, for example, the voltage at the node Ux above the first switch Sl can be monitored. The voltage at node Ux drops significantly from a high value to a low value when the diode is turned off. The signal to turn on the first
  • Switch Sl can therefore be triggered below the voltage Ux below a certain threshold.
  • a second switch S2 is parallel to the LEDs and the
  • Capacitor Cl is arranged.
  • the second switch S2 is selectively / independently controllable and may for example be a transistor (MOSFET or bipolar transistor). If the second switch S2 is closed, the
  • Discharge process of the capacitor Cl accelerates. Due to the accelerated discharge of the capacitor Cl is achieved that the current flow through the LED goes to zero as quickly as possible. This is desirable, for example, at the end of a PWM packet, where the current flow through the LED
  • the second switch S2 may be activated and driven at a low dimming level where the PW packets are very short and it is important that the current through the LED rapidly approaches zero at the end of a pulse packet. For example, an even lower dimming level can be achieved by suitable activation of the second switch S2.
  • Another function of this second switch S2 is that it is switched on
  • Switch S2 parallel to the LEDs and the capacitor Cl for accelerated discharge of the capacitor Cl or for bridging the LED not only on the specific
  • Embodiment of the circuit arrangement of Figure 3 is limited, but at different
  • Figure 4 shows a modification of the circuit in Figure 3 in that the voltage monitoring takes place on the coil LI.
  • the voltage on the coil Sl can be applied.
  • a secondary winding L2 which is coupled to the coil Sl, (or an additional coil L2, which inductively couples to the coil LI) are detected.
  • a secondary winding L2 is now used. The monitoring of the temporal voltage profile at the coil LI (in particular the 'break-in' in the vicinity of the blocking of the diode Dl after the time t_2) makes it possible to say something about the advantageous one
  • the determination of the time point of the zero crossing or the demagnetization can also take place by means of a threshold value monitoring (on exceeding or exceeding a threshold value, in the case of monitoring by means of a secondary winding L2, the polarity of the voltage depends on the winding sense of the secondary winding L2 to the coil LI off).
  • Figure 5 shows a modification of the circuit of Figure 2a in that the arrangement of the inductor LI, the diode Dl and the orientation of the LED track is modified (forms flyback converter or buck-boost converter).
  • This control circuit IC monitors the voltage across the winding L2 by a standard available control circuit IC.
  • This control circuit IC This control circuit IC
  • integrated circuit corresponds to or contains the control unit SR of FIG. 2 to 5, has an input for detecting the arrival of the
  • control circuit IC has an output for driving a switch and other monitoring inputs.
  • a first of these monitoring inputs may be for the
  • Reference voltage can be used.
  • a second monitoring input can be used for monitoring the achievement of a maximum voltage or even using a voltage measurement on a resistor for monitoring the achievement of a maximum current.
  • a third monitoring input can be used to monitor another voltage or to activate and
  • the control circuit IC monitors the current through the first switch S1 during the first time
  • the first switch Sl is opened. The default of opening the first
  • Switch's Sl required level of voltage can be determined by the specification of a reference value (i.e.
  • Reference voltage at the input 3 of the control circuit IC. For example, from a
  • a reference voltage can be specified, which determines the height of the maximum across the measuring resistor (shunt) Rs permissible voltage and thus the maximum permissible by the first switch Sl current.
  • the microcontroller may output a PWM signal that is then smoothed by a filter 10 (eg, an RC element) and thus as
  • Microcontroller can control the amplitude of the signal at
  • Input 3 of the control circuit IC can be adjusted.
  • the control circuit IC can through the input 5 based on the monitoring of the voltage across a coil LI applied to the secondary winding L2 reaching the
  • Control circuit IC turn on the first switch Sl by a control via the output 7.
  • the control circuit IC can be activated and / or deactivated by applying a voltage at the input 1.
  • This voltage for activating at input 1 can also change between a high and a low level, wherein at high level, the control circuit IC is activated and at low level, at least the activation of the first
  • This control of the input 1 can be done by a microcontroller. For example, in this way a low-frequency activation and deactivation of the control circuit IC and thus the
  • Control of the first switch Sl can be achieved and thus the low-frequency control of the
  • a further reference voltage for the control circuit IC can also be preset via the amplitude of the signal present at this input.
  • This voltage can, for example, the height of the maximum allowable current through the switch
  • Microcontrollers can together form the control unit SR.
  • the signal PWM which the
  • Input 1 of the control circuit IC is supplied, according to the invention via a.
  • Coupling link for example by an ohmic resistance, with the drive signal, which is output at the output 7, are linked.
  • the signal PWM can also be linked only to the signal of the output 7 and not supplied to the input 1.
  • the duty cycle of the first switch Sl can also be determined by another voltage measurement within the
  • control circuit IC can also be supplied with a voltage measurement Vsense.
  • Voltage divider R40 / R47 for example, a monitoring or measurement of the voltage at the junction between coil LI and LED done. This voltage measurement Vsense can either be another input of the
  • Control circuit IC as an additional variable additively fed to an already occupied input of the control circuit IC or an input of the microcontroller.
  • Operating device combined with a constant current through the LED. It can be specified by a microcontroller, both the frequency and the duty cycle of a PWM signal for dimming LED, next to the height of the maximum allowable current can be specified by the first switch Sl.
  • the microcontroller can via a
  • the operating circuit may further include another
  • Switch S2 included which is arranged so that this second switch S2 can bridge the LED.
  • the second switch S2 may further be arranged so that it can take over the current through an existing high-impedance voltage measuring path or a similar existing high-resistance circuit arrangement of the LED or interrupt it.
  • This method can be used to adjust the brightness (dimming) of the LED.
  • a possible alternative variant would be that the dimming takes place via the second switch S2, while only the current through the LED is set and regulated via the activation of the first switch S1.
  • the second switch S2 can be additionally used only for dimming to a low dimming level.
  • the operating circuit is designed due to the existing topology and the control circuit so that the output voltage of the operating circuit (ie, the voltage across the LED) is limited to a maximum allowable value. If the LED is bridged by closing the second switch S2, then the operating circuit limits the output voltage such that no excessive current can flow, which can lead to possible destruction.
  • the second switch S2 can be controlled so that the current through an existing
  • the existing high-impedance circuit arrangement can take over from the LED. For example, if the first switch S1 is not clocked according to FIG. 6, no current should flow through the LED. However, due to the existing voltage divider R40 / R47, a small current can flow through the LED. In this case, with a desired deactivation of the LED (for example, when no light is to be delivered), the second switch S2 can be closed, so that the flow of current through the LED is interrupted or avoided.
  • the second switch S2 can at least always be triggered following a low-frequency PWM packet in order to bridge or deactivate the LED (during the last discharge edge, that is to say at the end of a PWM
  • An interruption of the current through the LED can also be done by arranging the second switch S2 in series with the LED.
  • the example of Figure 6 (and the others, of course) may be extended to include several
  • control circuits IC and the control units SR of the individual operating circuits are controlled by a common microcontroller.
  • Operating circuits can drive, for example, LED strands of different wavelength or color.
  • the control of the microcontroller can via a

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (L1) und einem durch eine Steuereinheit (SR) getakteten ersten Schalter (S1) eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter S1 in der Spule (L1) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (S1) über eine Diode (D1) und über wenigstens eine LED entlädt, wobei die Steuereinheit (SR) den ersten Schalter (S1) mit einem Dimm-Signal ansteuert, wobei das Dimm-Signal durch eine Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird und diese Verknüpfung extern zu der Steuereinheit (SR) angeordnet ist.

Description

Betriebsschaltung für Leuchtdioden
Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung mit
Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 11.
Technisches Gebiet
Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden sind während der letzten Jahre für Beleuchtungsanwendungen zunehmend interessant geworden. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, dass entscheidende technische
Innovationen und große Fortschritte sowohl bei der
Helligkeit als auch bei der Lichteffizienz (Lichtleistung pro Watt) dieser Lichtquellen erzielt werden konnten.
Nicht zuletzt durch die vergleichsweise lange Lebensdauer konnten sich Leuchtdioden zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen wie Glüh- oder
Gasentladungslampen entwickeln.
Stand der Technik Halbleiterlichtquellen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden im Folgenden als LED
(light-emitting-diode) abgekürzt. Dieser Begriff soll im Folgenden sowohl Leuchtdioden aus anorganischen
Materialien als auch Leuchtdioden aus organischen
Materialien umfassen. Es ist bekannt, dass die
Lichtabstrahlung von LEDs mit dem Stromfluss durch die LEDs korreliert.
BESTÄTSGUNGSKOPIE Zur Helligkeitsregelung werden LEDs daher grundsätzlich in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch die LED geregelt wird. In der Praxis werden zur Ansteuerung einer Anordnung von einer oder mehrerer LEDs vorzugsweise Schaltregler, beispielsweise Tiefsetzsteller (Step-Down oder Buck
Converter) verwendet. Ein solcher Schaltregler ist
beispielsweise aus der DE 10 2006 034 371 AI bekannt.
Dabei steuert eine Steuereinheit einen hochfrequent getakteten Schalter (beispielsweise einen
Leistungstransistor) an. Im eingeschalteten Zustand des Schalters fließt Strom über die LED Anordnung und eine Spule, die dadurch aufgeladen wird. Die
zwischengespeicherte Energie der Spule entlädt sich im ausgeschalteten Zustand des Schalters über die LEDs
(Freilaufphase) . Der Strom durch die LED Anordnung zeigt einen zickzackförmigen zeitlichen Verlauf: bei
eingeschaltetem Schalter zeigt der LED-Strom eine
ansteigende Flanke, bei ausgeschaltetem Schalter ergibt sich eine abfallende Flanke. Der zeitliche Mittelwert des LED-stroms stellt den Effektivstrom durch die LED- anordnung dar und ist ein Maß für die Helligkeit der LEDs. Durch entsprechende Taktung des Leistungsschalters kann der mittlere, effektive Strom geregelt werden.
Die Funktion des Betriebsgeräts ist nun, einen gewünschten mittleren Stromfluss durch die LEDs einzustellen und die zeitliche Schwankungsbreite des Stroms, bedingt durch das hochfrequente Ein- und Abschalten des Schalters
( tpyischerweise im Bereich oberhalb von 10 kHz) , möglichst gering zu halten. Eine große Schwankungsbreite des Stroms (Welligkeit oder Rippel) wirkt sich besonders bei LEDs nachteilig aus, da mit Veränderung der Stromamplitude sich das Spektrum des emittierten Lichts verändern kann.
Um das emittierte Lichtspektrum während des Betriebs möglichst konstant zu halten, ist es bekannt, bei LEDs für Helligkeitsregelungen nicht die Stromamplitude zu
variieren, sondern ein sogenanntes PW (pulse-width- modulation) - Verfahren anzuwenden. Dabei werden den LEDs durch das Betriebsgerät niederfrequente (typischerweise mit einer Frequenz im Bereich von 100-1000 Hz) Pulspakete mit (im zeitlichen Mittel) konstanter Stromamplitude zugeführt. Dem Strom innerhalb eines Pulspakets ist der oben angeführter hochfrequente Rippel überlagert . Die Helligkeit der LEDs kann nun durch die Frequenz der
Pulspakete gesteuert werden; die LEDs können
beispielsweise gedimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwischen den Pulspaketen vergrößert wird.
Eine praktische Anforderung, an das Betriebsgerät ist, dass es möglichst flexibel und vielseitig eingesetzt werden kann, beispielsweise unabhängig davon, wie viele LEDs als Last tatsächlich angeschlossen sind und betrieben werden sollen. Die Last kann sich zudem während des Betriebs ändern, wenn beispielsweise eine LED ausfällt.
Bei herkömmlichen Technologien werden die LEDs in einem sogenannten 'continuous conduction mode ' bzw.
nichtlückendem Betrieb betrieben. Dieses Verfahren sei anhand von Figur la und Figur lb näher erläutert (Stand der Technik) . Im in Figur la gezeigten Beispiel ist als Grundschaltung ein Tiefsetzsteller (Buck-Converter) für den Betrieb zumindest einer LED (oder mehrerer in Serie geschalteten LEDs) dargestellt, die einen ersten Schalter Sl aufweist. Die Betriebsschaltung wird mit einer Gleichspannung bzw. einer gleichgerichteten WechselSpannung U0 versorgt.
Im eingeschalteten Zustand des ersten Schalters Sl
(während der Zeitdauer t_on) wird in der Spule LI Energie aufgebaut, die sich im ausgeschalteten Zustand des ersten Schalters Sl (Zeitdauer t_off) über zumindest eine LED entlädt. Der sich ergebende zeitliche Stromverlauf ist in Figur lb abgebildet (Stand der Technik) . Dabei sind zwei Pulspakte des PWM dargestellt. Der Stromverlauf innerhalb eines Pulspakets ist zudem vergrößert dargestellt. Aus Gründen der Farbkonstanz soll innerhalb eines Pulspakets · die Amplitude des Rippeis möglichst gering sein. Dies kann durch geeignete Wahl des Einschaltzeitpunkts tO und
AusschaltZeitpunkts tl erfolgen. So können diese
Zeitpunkte beispielsweise so gewählt werden, dass der ersten Schalter Sl eingeschaltet wird, wenn der Strom einen bestimmten minimalen Referenzwert unterschreitet und der Schalter ausgeschaltet wird, wenn der Strom einen maximalen Referenzwert überschreitet. Dieses Verfahren hat aber mehrere Nachteile: Zum einen, um einen möglichst geringen Rippel zu erzielen, ist eine rasche Abfolge von Ein- und Auschaltvorgängen notwendig. Die Steigung
(positive bzw. negative Flanke) des Stroms ist nämlich nicht vom Betriebsgerät steuerbar und als gegeben zu betrachten, da sie u.a. durch die Induktivität der Spule LI und durch die Leistungsaufnahme der LEDs bestimmt ist. Um die Welligkeit (Rippel) zu reduzieren, müssten
innerhalb eines Zeitabschnitts mehr SchaltVorgänge
stattfinden, was naturgemäß Schaltverluste mit sich zieht. Zum anderen sind diese Schaltverluste im continuous conduction mode besonders hoch.
Ein realer Halbleiterschalter schaltet zwar sehr rasch, er schaltet aber nicht unendlich schnell. Die beim
Schaltvorgang dissipierte Energie ist umso größer, je länger der Schaltvorgang dauert und je höher die Leistung ist, die während dem Schaltvorgang am Schalter anliegt. Im nichtlückenden Betrieb sind nun die Schaltverluste
besonders hoch, da die Schaltvorgänge stattfinden, während hohe Ströme anliegen.
Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte
Betriebsschaltung für wenigstens eine LED und ein
Verfahren zum Betrieb wenigstens einer LED
bereitzustellen, welche auf einfache Art und Weise die Konstanthaltung des Stroms und somit der LED-leistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst . Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird der
Betriebsschaltung für wenigstens eine LED eine
Gleichspannung oder gleichgerichtete WechselSpannung zugeführt. Eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED wird mittels einer Spule und einem durch eine
Steuereinheit getakteten ersten Schalter bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter über eine Diode und über der wenigstens einen LED entlädt.
Die Steuereinheit steuert den ersten Schalter mit einem Dimm-Signal an, wobei das Dimm-Signal durch eine
Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird und diese Verknüpfung extern zu der Steuereinheit angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wählt die
Steuereinheit den Ausschaltzeitpunkt des ersten Schalters so, dass möglichst geringe Schaltverluste auftreten und trotzdem der Stromfluss durch die wenigstens eine LED einen möglichst geringen Rippel aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Betriebsschaltung eine erste Sensoreinheit, die ein vom Stromfluss durch den ersten Schalter abhängendes erstes Sensorsignal erzeugt, und/oder eine zweite
Sensoreinheit auf, die das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule detektiert und ein Sensorsignal erzeugt.
Die Sensorsignale werden an die Steuereinheit zugeführt und bearbeitet. Erfindungsgemäß verwendet die Steuereinheit ein Signal der ersten Sensoreinheit oder ein Signal der zweiten
Sensoreinheit oder eine Kombination von beiden Signalen zur Festlegung des Ein- und / oder Ausschaltzeitpunkts des erstens Schalters.
Erfindungsgemäß schaltet das Steuereinheit den ersten Schalter aus, wenn der Strom durch den ersten Schalter einen maximalen Referenzwert überschreitet und schaltet zu dem Zeitpunkt wieder ein, wenn der Strom durch die LED einen minimalen Referenzwert unterschreitet,
beispielsweise wenn die Spule entmagnetisiert ist und/oder die Diode sperrt .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Sensoreinheit ein Messwiderstand (Shunt) .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Sensoreinheit eine induktiv an die Spule
gekoppelten Sekundärwicklung oder ein Hallsensor oder die zweite Sensoreinheit erkennt das Erreichen der
Entmagnetisierung der Spule, indem sie die Spannung oberhalb des ersten Schalters mittels eines (ohmschen) Spannungsteilers überwacht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung wenigstens einer LED.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Figur la zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem
bekannten Stand der Technik
Figur lb zeigt ein Diagram mit dem zeitlichen Verlauf des LEDstroms in der Schaltungsanordnung von Figur la (Stand der Technik)
Figur 2a zeigt ein erstes Beispiel einer Betriebsschaltung (Buck) für LEDs
Figur 2b zeigt ein Diagram, das zeitabhängige
Stromverläufe und Steuersignale in der in Fig 2a
dargestellten Schaltungsanordnung darstellt
Figur 3 und Figur 4 zeigen spezielle Ausführungsformen einer Betriebsschaltung
Figur 5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von Figur 2a (Buck-Boost)
Figur 6 zeigt eine weitere spezielle Ausführungsform einer Betriebsschaltung
Figur 7 zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerung einer Betriebsschaltung für LEDs
Figur 8 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen
Ansteuerung einer Betriebsschaltung für LEDs
Figur la und Figur lb zeigen den Stand der Technik.
Die in Figur 2a dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Betrieb von wenigstens einer (oder mehrerer in Serie und / oder parallel geschaltenen) LED. Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise zwei LEDs in Serie geschaltet, es können natürlich auch nur eine oder mehrere LEDs sein. Die LED bzw. die seriell und / oder parallel geschaltenen LEDs werden im Folgenden auch LED-strecke genannt. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sich die Betriebsschaltung sehr flexibel an die Art und Anzahl der seriell verbundenen LEDs anpasst. Der Schaltung wird eine Gleichspannung U0 zugeführt, die natürlich auch eine gleichgerichtete WechselSpannung sein kann. Die LEDs sind in Serie mit einer Spule LI und einem ersten Schalter Sl verbunden .
Zudem weist die Sehaltungsanordnung eine Diode Dl (die Diode Dl ist parallel zu den LEDs und der Spule LI geschaltet) und optional einen zu den LEDs parallel geschalteten Kondensator Cl auf . Im eingeschalteten
Zustand des ersten Schalters Sl fließt Strom durch die LEDs und durch die Spule LI, die dadurch magnetisiert wird. Im ausgeschaltenen Zustand des ersten Schalters Sl entlädt sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherte Energie in Form eines Stroms über die Diode Dl und die LEDs. Parallel dazu wird am Beginn des Einschaltens des ersten Schalters Sl der Kondensator Cl geladen.
Während der Ausschaltphase des ersten Schalters Sl
(Freilaufphase) entlädt sich der Kondensator Cl und trägt zum Stromfluss durch die LED-strecke bei. Bei geeigneter Dimensionierung des Kondensators Cl führt dies zu einer Glättung des Stroms durch die LEDs.
Als erster Schalter Sl wird vorzugsweise ein
Feldeffekttransistor oder auch Bipolartransistor
verwendet . Der erste Schalter Sl wird hochfrequent geschaltet, typischerweise in einem Frequenzbereich von über 10 kHz, vorzugsweise über 50kHz. Ein Vorteil dieser Betriebsart ist, dass der erste
Schalter Sl im Betrieb geschont wird, wenn er, wie später ausgeführt, vorzugsweise dann eingeschaltet wird, wenn di an ihm anliegende Leistung nahezu null ist. Beim Stand de Technik dagegen, wo die Schaltvorgänge unter hoher
Leistung ablaufen, muss für den ersten Schalter Sl ein hochwertiges Bauelement mit sehr kurzer Schaltdauer eingesetzt werden, um die Schaltverluste in einem
tolerierbaren Rahmen zu halten. Ein Vorteil dieser
Betriebsart ist, dass für den ersten Schalter Sl und die Diode Dl durchaus auch ein vergleichsweise billigeres Bauelement mit vergleichsweise etwas längerer Schaltdauer oder längerer Ausräumzeit eingesetzt werden kann. In der Schaltung von Figur 2a ist weiters eine
Steuereinheit SR vorgesehen, die zur Regelung der LED- leistung die Taktung des ersten Schalters Sl vorgibt.
Die Steuereinheit SR verwendet zur Festlegung des genauen Einschalt- und Ausgangszeitpunkts des ersten Schalters Sl als Eingangsgrößen Signale von einer ersten Sensoreinheit SEI und/oder Signale von einer zweiten Sensoreinheit SE2.
Die erste Sensoreinheit SEI ist in Serie zum ersten
Schalter Sl angeordnet und erfasst den Stromfluss durch den ersten Schalter Sl. Dies dient zur Überwachung des Stromflusses durch den ersten Schalter Sl . Übersteigt der Stromfluss durch den ersten Schalter Sl einen bestimmten maximalen Referenzwert, so wird der erste Schalter Sl ausgeschaltet . In einer vorteilhaften Ausführungsform kann, es sich bei der ersten Sensoreinheit SEI beispielsweise um einen
Messwiderstand (Shunt oder Strommesswiderstand) handeln. Zur Überwachung des Stromflusses kann nun der
Spannungsabfall am Messwiderstand (Shunt) abgegriffen werden und beispielsweise mittels eines Komparators mit einem Referenzwert verglichen werden. Überschreitet der Spannungsabfall am Messwiderstand
(Shunt) einen bestimmten Wert, so wird der erste Schalter Sl abgeschaltet.
Die zweite Sensoreinheit SE2 ist innerhalb des
Stromzweiges, der während der Freilaufphase vom Strom durchflössen wird, angeordnet, vorzugsweise in der Nähe oder an der Spule LI oder auch in Serie oder parallel zu der LED (beispielsweise als Stromspiegel) . Mit Hilfe der zweiten Sensoreinheit SE2 kann die Steuereinheiteinheit SR einen geeigneten Zeitpunkt für den Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl festlegen.
In einer bevorzugten Betriebsweise wird der ersten
Schalter Sl vorzugsweise dann eingeschaltet, wenn der Strom durch die Spule LI zum ersten Mal null ist oder zumindest sehr gering ist, dass heißt vorzugsweise in dem Zeitbereich, wenn die Diode Dl am Ende der Freilaufphase sperrt. In diesem Fall liegt zum Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl ein möglichst geringer Strom am
Schalter Sl an.
Durch Erkennen des Stromnulldurchgangs durch die Spule LI wird ein nahezu verlustfreies Schalten ermöglicht. Vorzugsweise zeigt der Strom durch die LEDs nur geringe Welligkeit und schwankt nicht stark. Dies ist auf die glättende Wirkung des zu den LEDs parallel geschalteten Kondensators Cl zurückzuführen. Während der Phase eines geringen Spulenstroms übernimmt der Kondensator Cl die Speisung der LED.
Die einzelnen Stromverläufe und der optimale
Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl sollen anhand des Diagrams in Figur 2b näher erläutert werden.
Analog zu Diagram in Figur lb ist der zeitliche Verlauf des Stroms i_L über zwei Pulspakete dargestellt. Die vergrößerte Darstellung zeigt den Stromverlauf innerhalb eines PW Pulspaketes: Es ist der zeitliche Verlaufs des Stroms i_L durch die Spule LI, der zeitliche Verlauf des Stroms i_LED durch die LEDs und der zeitliche Verlauf des Zustand des ersten Schalters Sl aufgetragen (Im Zustand 0 ist der erste Schalter Sl ausgeschaltet, im Zustand 1 ist der Schalter geschlossen; die Signale für den Zustand des Schalters Sl entsprechen dem
Ansteuersignal (also am Gate) des Schalters Sl) . Zum Zeitpunkt t_0 wird der erste Schalter Sl geschlossen und es beginnt ein Strom durch die LED und die Spule LI zu fließen. Der Strom i_L zeigt einen Anstieg gemäß einer Exponentialfunktion, wobei im hier interessierenden
Bereich ein quasi-linearer Anstieg des Stroms i_L zu erkennen ist. i_LED unterscheidet sich von i_L dadurch, dass ein Teil des Stroms i_L zur Ladung des Kondensators Cl beiträgt . Das Öffnen des ersten Schalters Sl zum Zeitpunkt t_l (beispielsweise wenn ein gewünschter maximaler
Referenzwert erreicht ist) hat zur Folge, dass sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherten Energie über die Diode Dl und die LEDs bzw. den Kondensator Cl entlädt. Der Strom i_L fließt in die gleiche Richtung weiter, nimmt aber kontinuierlich ab und kann sogar einen negativen Wert erreichen. Ein negativer Strom (d.h. ein Stromfluss mit umgekehrter Richtung) ist solange vorhanden, solange die Ladungsträger, die zuvor in der leitend gepolten Diode Dl angereichert wurden, aus der Sperrschicht der Diode Dl ausgeräumt sind.
Der Strom i_LED hingegen nimmt nur schwach ab und wird aufrechterhalten, da der Kondensator Cl glättend wirkt.
Zum Zeitpunkt t_2 sperrt die Diode. Der Strom i_L nimmt ab (ist aber weiter negativ) und geht gegen null. In dieser Phase werden parasitäre Kapazitäten an der Diode Dl und weitere parasitäre Kapazitäten in der restlichen Schaltung umgeladen.
Die Spannungen am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten
Schalters Sl und an der Spule LI ändern sich in diesem Zeitraum sehr rasch. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt auf einen niedrigen Wert ab (aufgrund des Sperrens der
Diode Dl) . Ein vorteilhafter WiedereinschaltZeitpunkt t_3 für den ersten Schalter Sl ist nun gegeben, wenn der Strom i_L den Nulldurchgang, oder zumindest die Nähe des
Nulldurchgangs, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spule LI nicht bzw. kaum magnetisiert . Der ersten Schalter Sl kann zu diesem Zeitpunkt mit sehr geringen Verlusten eingeschaltet werden, da kaum Strom durch die Spule LI fließt. Ein Wiedereinschalten ist aber auch bereits zum Zeitpunkt t_2 oder kurz vorher möglich, da der Strom durch die Spule LI in diesem Zeitbereich sehr niedrig ist.
Zur Detektion des vorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter Sl dient nun eine zweite Sensoreinheit SE2. In einer ersten Ausführungsform kann beispielsweise der Strom i_L durch die Spule LI erfasst werden. Dies erfordert aber relativ aufwendige Schaltungen. Der Strom i_L durch die Spule LI kann beispielsweise mittels eines Hallsensors erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ können daher weitere/andere Größen herangezogen werden, die zur Detektion eines vorteilhaften Einschaltzeitpunkts geeignet sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise der Magnetisierungszustand der Spule LI erfasst werden. Es kann sich bei der zweiten Sensoreinheit SE2 beispielsweise um eine Sekundärwicklung L2 an der Spule LI handeln, die die Spannung an der Spule LI abgreift. Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule LI (insbesondere des 1 Einbruchs 1 kurz nach Sperren der Diode Dl nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage über den
vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkts des ersten
Schalters Sl . In einer einfachen Ausführungsvariante würde ein Komparator reichen, der das Erreichen der
Entmagnetisierung (und somit den Nulldurchgang) anhand des Über- bzw. Unterschreitens eines Schwellwerts erkennen kann . Anstatt oder ergänzend zur Spannungsüberwachung an der Spule LI kann beispielsweise die Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters Sl überwacht werden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifikant ab auf einen niedrigen Wert. Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten
Schalters Sl kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöst werden. Die Steuereinheit SR schaltet den ersten Schalter Sl zu dem Zeitpunkt wieder ein, wenn die Spule LI entmagnetisiert ist und/oder die Diode Dl sperrt. Die zweite Sensoreinheit SE2 kann dabei aus einer induktiv an die Spule LI
gekoppelten Sekundärwicklung L2 oder aus einem
Spannungsteiler (Rl, R2) am Knotenpunkt Ux bestehen.
Für den Betrieb der Betriebsschaltung und die Einstellung des Stromes durch die LED sind aber auch andere
Regelmechanismen denkbar, so kann beipielsweise das
Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes für den LED Strom eine Bedingung für das Wiedereinschalten sein. Es wäre auch eine Regelung nur aufgrund des während der Einschaltphase des Schalters Sl erfassten Stromes durch den Messwiderstand (Shunt) RS möglich, wobei in diesem Fall beispielsweise die Einschaltzeit des Schalters Sl bei fixer Taktfrequenz verändert werden kann oder es kann der LED Strom anhand des über die Zeit gemittelten Stromes geregelt werden. Die Steuereinheit SR verwendet die Information von der ersten Sensoreinheit SEI und/oder der zweiten
Sensoreinheit SE2 zur Festlegung des Aus- und
Einschaltzeitpunkts des ersten Schalter Sl und generiert somit ein hochfrequentes Signal zur direkten oder
indirekten Regelung des LED Stromes. Es ist auch eine Leistungsregelung mittels der Auswertung der der
Betriebsschaltung zugeführten Leistung denkbar. Die Einstellung der Helligkeit kann durch Einstellung der zeitlich gemittelten LEDleistung durch die Steuereinheit SR erfolgen, vorzugsweise in Form von niederfrequenten PWM-Signalen . Die Frequenz des niederfrequenten PWM
Signals zur Einstellung der Helligkeit liegt
typischerweise in der Größenordnung von 100 - 1000 Hz.
Das Beispiel der Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße
Ansteuerung des Schalter Sl durch die Steuereinheit SR, wie es beispielsweise auf die Schaltung nach dem Beispiel der Fig. 2 anwendbar ist. In der Fig. 7 sind das
niederfrequente Signal (LF) und das hochfrequente Signal (HF) sowie das sich ergebende Dimm-signal (FET) in ihrem beispielhaften zeitlichen Verlauf dargestellt, die genaue Funktionsweise wird im Folgenden anhand des Beispiels der Fig. 8 erläutert.
Eine mögliche Implementierung der Erfindung innerhalb einer Betriebsschaltung ist in Fig. 8 dargestellt. Die Steuereinheit SR steuert den ersten Schalter Sl mit einem Dimm-Signal an, wobei das Dimm-Signal durch eine
Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird. Das niederfreqeunte Signal kann an einem ersten Ausgang (PWM_LF) und das hochfrequente Signal an einem zweiten
Ausgang (PWM_HF) der Steuereinheit SR ausgegeben werden.
Der erste Ausgang (PWM_LF) und der zweite Ausgang (PWM_HF) können über ein Koppelglied verknüpft sein. Das
Koppelglied kann durch einen ohmschen Widerstand
(Resistor) gebildet wird.
Der zweite Ausgang (PW _HF) kann als Open Kollektor
Ausgang innerhalb der Steuereinheit SR ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist das niederfrequente Signal ein gepulstes, insbesondere PWM-Signal , insbesondere im Bereich von etwa 100Hz. Vorzugsweise ist das hochfrequente Signal ein gepulstes, insbesondere PWM-Signal, beispielsweise im Bereich von etwa 50 kHz oder darüber.
Das Dimm-Signal, über welches die Helligkeit der LED eingestellt wird, wird also aus Pulspaketen gebildet, vorzugsweise als ein resultierendes PWM-Signal, wobei die Pulspakete durch längere Pausen unterbrochen sind. Das Dimm-signal kann von einer von außen, beispielsweise durch einen Nutzer, vorgegebenen Helligkeitsvorgabe abhängig sein. Diese Helligkeitsvorgabe kann durch das zugeführte niederfrequente Signal beeinflusst werden.
Das niederfrequente Signal kann vom angestrebten Dimmlevel der LED abhängig sein. Das niederfrequente Signal kann auch von einem weiteren integrierten Steuerschaltkreis wie beispielsweise einem Microcontroller, der als zentraler
Controller angeordnet ist, vorgegeben werden (HL) und nur von der Steuereinheit SR durchgeschleift werden. Das niederfrequente Signal kann auch von einem weiteren Microcontroller, der als zentraler Controller angeordnet ist, vorgegeben werden und muß nicht zwangsläufig von der Steuereinheit SR ausgegeben oder durchgeschleift werden.
Das hochfrequente Signal kann vom Strom und / oder der Spannung durch die LED abhängig sein. Das hochfrequente Signal ist von einer Regelschleife abhängig, wobei
abhängig von zumindest einem vorgegebenen Sollwert für einen Strom und / oder eine Spannung innerhalb der
Betriebsschaltung und dem Vergleich mit einem Istwert zumindest der erste Schalter Sl durch eine hochfrequente Ansteuerung getaktet wird. Beispielsweise kann die
Betriebsschaltung im Hysteritischen Modus betrieben werden, wobei der Schalter Sl abhängig vom Erreichen von Schwellwerten ein- und ausgeschaltet wird. Gemäß der
Erfindung muß bei dieser Regelschleife keine Rücksicht auf die aktuelle Helligkeit der LED genommen werden. Somit ergibt sich durch die Erfindung der Vorteil, dass die Regelschleife für die Regelung des Stromes durch die LED von der Vorgabe der Helligkeit entkoppelt werden kann und trotzdem eine Ansteuerung des Schalters über ein einzelnes Ansteuersignal möglich ist (wobei die
Verknüpfung vom hochfrequenten Signal der Regelschleife mit dem niederfrequenten Signal für die Helligkeit extern der Steuereinheit SR verknüpft wird.
Die Steuereinheit SR kann durch einen Microcontroller, FPGA, PAL oder auch einen anwendungsspezifischen
integrierten Schaltkreis gebildet werden. Die erfindungsgemäße Ansteuerung ist nicht auf die
Topologie oder Schaltungsanordnung der Fig. 8 begrenzt, es sind genauso Implementierungen nach den Schaltungen der Fig. 1 bis 6 möglich. Beispielsweise kann diese Erfindung bei einem Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller, Inverter
(Buck-Boost-Konverter) , isolierten Sperrwandler (Flayback- Konverter) , Sepie-Wandler oder auch anderen Topologien und Schaltungsanordnungen angewendet werden. Die Erfindung betrifft grundsätzlich Betriebsschaltungen für wenigstens eine LED, die mittels eines Schaltreglers über einen getakteten ersten Schalter Sl versorgt werden, wobei über die Frequenz und / oder das Einschaltverhältnis des getakteten Schalters Sl der Strom durch die LED beeinflusst wird, und die Frequenz und / oder das
Einschaltverhältnis des getakteten Schalters Sl durch eine Steuereinheit SR mittels eines Dimm-Signal als
Ansteuersignal vorgegeben wird, wobei das Dimm-Signal durch eine Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird. Das
niederfrequente Signal (LF) und das hochfrequente Signal (HF) werden vorzugsweise über ein Koppelglied verknüpft. Die Steuereinheit SR kann dabei sowohl das niederfrequente Signal an einem ersten Ausgang (PWM_LF) als auch das hochfrequente Signal an einem zweiten Ausgang (PWM_HF) ausgeben .
Die Beispiele der Fig. 7 oder 8 (und die anderen natürlich auch) kann dahingehend erweitert werden, dass mehrere Betriebsschaltungen gemäß der Figuren 7 oder 8 vorhanden sind . Die Steuereinheiten SR der einzelnen Betriebsschaltungen können von einem gemeinsamen Microcontroller aus
angesteuert werden. Es wäre aber auch möglich, die
Funktion der zentralen Ansteuerung der einzelnen
Betriebsschaltungen durch einen zentralen Controller und die Regelung des Betriebs der Betriebsschaltungen durch die Steuereinheiten SR in einem gemeinsamen
Microcontroller anzuordnen. Die einzelnen
Betriebsschaltungen können beispielsweise LED-stränge unterschiedlicher Wellenlänge oder Farbe ansteuern. Die Ansteuerung des Microcontrollers kann über eine
Schnittstelle (drahtlos oder leitungsgebunden) erfolgen. Dabei können Steuersignale zum Einstellen der Helligkeit oder Farbe oder auch Statusinformationen über die
Schnittstelle übertragen werden.
Die Erfindung ermöglicht somit auch ein Verfahren zur . Ansteuerung wenigstens einer LED, wobei die Steuereinheit SR den Schalter Sl mit einem Dimm-Signal ansteuert, und wobei das Dimm-Signal durch eine externe Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird.
Figur 3 und Figur 4 zeigen spezielle weitere
Ausführungsformen der Erfindung.
In Figur 3 ist eine spezielle Ausführungsform der oben beschriebenen Schaltanordnung (eines Tiefsetzstellers bzw. Buck-Converter) dargestellt. Der vorteilhafte Ausschaltzeitpunkt wird hierbei mittels Erfassung der Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters Sl detektiert. Diese erfolgt durch den ohmschen Spannungsteiler Rl und R2. Der Knotenpunkt Ux liegt zwischen der Spule LI, der Diode Dl und dem Schalter Sl .
Als Spannungsteiler ist beispielsweise auch ein
kapazitiver Spannungsteiler oder kombinierter
Spannungsteiler, der aus Widerstand und Kapazität
aufgebaut ist, möglich. Der Messwiderstand (Shunt) RS dient zur Stromerfassung durch den ersten Schalter Sl. Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs am
Knotenpunkt Ux (insbesondere des 'Einbruchs' kurz nach Sperren der Diode Dl in der Nähe des Zeitpunkts t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften
Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl . Anstatt oder ergänzend zu einer Spannungsüberwachung an der Spule LI kann beispielsweise die Spannung am Knotenpunktes Ux oberhalb des ersten Schalters Sl überwacht werden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifikant ab auf einen niedrigen Wert . Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten
Schalters Sl kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöst werden.
In Schaltungsanordnung von Figur 3 ist zusätzlich ein zweiter Schalter S2 parallel zu den LEDs und dem
Kondensator Cl angeordnet. Der zweite Schalter S2 ist selektiv/unabhängig ansteuerbar und kann beispielsweise ein Transistor (MOSFET oder Bipolartransistor) sein. Wird der zweite Schalter S2 geschlossen, so wird der
Entladevorgang des Kondensators Cl beschleunigt. Durch die beschleunigte Entladung des Kondensators Cl wird erreicht, dass der Stromfluss durch die LED möglichst schnell gegen null geht. Dies ist beispielsweise am Ende eines PWM- Pakets erwünscht, wo der Stromfluss durch die LED
möglichst schnell abfallen soll d.h. die abfallende Flanke des Stromsverlaufs möglichst steil sein soll (aus Gründen der Farbkonstanz) . Vorzugsweise kann der zweite Schalter S2 bei niedrigem Dimmlevel aktiviert und angesteuert werden, wo die PW -Pakete sehr kurz sind und es wichtig ist, dass der Strom durch die LED am Ende eines Pulspakets rasch gegen null geht. Beispielsweise kann durch geeignete Ansteuerung des zweiten Schalters S2 ein noch niedrigeres Dimmlevel erreicht werden. Eine weitere Funktion dieses zweiten Schalters S2 ist, dass er im eingeschalteten
Zustand die LEDs überbrückt. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn die LEDs ausgeschaltet werden sollen, d.h. kein Licht emittieren sollen, aber die
Versorgungsspannung U0 noch anliegt. Ohne die Überbrückung durch den zweiten Schalter S2 würde ein (zwar kleiner) Strom über die LEDs und die Widerstände Rl und R2 fließen und die LEDs (geringfügig) leuchten. Es sei angemerkt, dass die Anordnung eines zweiten
Schalters S2 parallel zu den LEDs und dem Kondensator Cl zur beschleunigten Entladung des Kondensators Cl bzw. zur Überbrückung der LED nicht nur auf die spezielle
Ausführungsform der Schaltungsanordnung von Figur 3 beschränkt ist, sondern bei verschiedenen
Ausführungsformen der Erfindung als zusätzliche
Verbesserung angewandt werden kann. Figur 4 zeigt eine Modifikation von der Schaltung in Figur 3 dahingehend, dass die Spannungsüberwachung an der Spule LI erfolgt. Die Spannung an der Spule Sl kann
beispielsweise mittels einer Sekundärwicklung L2 , die an die Spule Sl gekoppelt ist, (bzw. eine zusätzliche Spule L2 , die induktiv an die Spule LI koppelt) erfasst werden. Zur Detektion des vorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter Sl dient nun eine Sekundärwicklung L2. Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule LI (insbesondere des 'Einbruchs' in der Nähe des Sperrens der Diode Dl nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften
Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl . Diese Überwachung kann wie bereits erwähnt auch anhand einer Sekundärwicklung L2 erfolgen.
Die Bestimmung des Zeitpunkts des Nulldurchgangs bzw. der Entmagnetisierung kann wie bereits erwähnt auch mittels einer Schwellwertüberwachung erfolgen (auf das Unter- oder Überschreiten eines Schwellwerts, bei einer Überwachung mittels einer Sekundärwicklung L2 hängt die Polarität der Spannung von dem Wicklungssinn der Sekundärwicklung L2 zu der Spule LI ab) .
Es sei bemerkt, dass das Verfahren zur Detektion eines vorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter Sl natürlich auf andere Schaltungstopologien angewandt werden kann, so beispielsweise für einen sogenannten
Sperrwandler bzw. Buck-Boost Converter oder einen
sogenannten Durchflusswandler bzw. Forward Converter. Figur 5 zeigt eine Modifikation der Schaltung von Figur 2a dahingehend, dass die Anordnung der Drossel LI, der Diode Dl sowie der Orientierung der LED-strecke modifiziert ist (bildet Sperrwandler bzw. Buck-Boost Converter) .
Eine mögliche Weiterbildung einer Betriebsschaltung für LED ist in Fig. 6 dargestellt. Die Erkennung des
Erreichens der Entmagnetisierung der Spule LI anhand
Überwachung der Spannung an der Wicklung L2 kann durch einen standardmäßig verfügbaren Steuerschaltkreis IC durchgeführt werden. Dieser Steuerschaltkreis IC
(integrierter Schaltkreis) , entspricht der bzw. enthält die Steuereinheit SR gemäß Fig. 2 bis 5, verfügt über einen Eingang zur Erkennung des Erreichens der
Entmagnetisierung einer Spule anhand Überwachung der
Spannung an einer auf der Spule aufgebrachten
Sekundärwicklung. Weiterhin verfügt der Steuerschaltkreis IC über einen Ausgang zur Ansteuerung eines Schalters und über weitere Überwachungseingänge.
Ein erster dieser Überwachungseingänge kann für die
Vorgabe eines Referenzwertes wie bspw. einer
Referenzspannung genutzt werden.
Ein zweiter Überwachungseingang kann für die Überwachung des Erreichens einer maximalen Spannung oder auch anhand einer Spannungsmessung an einem Widerstand zur Überwachung des Erreichens eines maximalen Stromes genutzt werden. Ein dritter Überwachungseingang kann für die Überwachung einer weiteren Spannung oder auch zur Aktivierung und
Deaktivierung des Steuerschaltkreis IC oder der
Ansteuerung den Steuerschaltkreis IC angesteuerten
Schalters genutzt werden. Gemäß der Fig. 6 überwacht der Steuerschaltkreis IC den Strom durch den ersten Schalter Sl während der
Einschaltphase des ersten Schalters Sl über den
Meßwiderstand (Shunt) Rs und den Eingang 4 am
Steuerschaltkreis IC. Sobald die Spannung, die über dem Meßwiderstand (Shunt) Rs abgegriffen wird, einen
bestimmten Maximalwert erreicht, wird der ersten Schalter Sl geöffnet. Die Vorgabe der zum Öffnen des ersten
Schalters Sl erforderlichen Höhe der Spannung kann durch die Vorgabe eines Referenzwertes (d.h. einer
Referenzspannung) am Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC angepasst werden. Beispielsweise kann von einem
Microcontroller eine Referenzspannung vorgegeben werden, die die Höhe der maximal über dem Meßwiderstand (Shunt) Rs zulässigen Spannung und damit den maximal durch den ersten Schalter Sl zulässigen Strom vorgibt.
Beispielweise kann der Microcontroller ein PWM-Signal ausgeben, dass dann durch ein Filter 10 geglättet wird (beispielsweise ein RC-Glied) und somit als
Gleichspannungssignal mit einer bestimmten Amplitude an dem Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC anliegt. Durch Änderung des Tastverhältnisses des PWM-Signales des
Microcontrollers kann die Amplitude des Signales am
Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC angepasst werden.
Der Steuerschaltkreis IC kann über den Eingang 5 anhand der Überwachung der Spannung an einer auf der Spule LI aufgebrachten Sekundärwicklung L2 das Erreichen der
Entmagnetisierung der Spule LI erkennen. Diese Erkennung kann als Wiedereinschaltsignal genutzt werden. Sobald die Entmagnetisierung der Spule LI durch den
Steuerschaltkreis IC erkannt wurde, kann der
Steuerschaltkreis IC den ersten Schalter Sl durch eine Ansteuerung über den Ausgang 7 einschalten.
Der Steuerschaltkreis IC kann durch Anlegen einer Spannung am Eingang 1 aktiviert und / oder auch deaktiviert werden. Diese Spannung zum Aktivieren am Eingang 1 kann auch zwischen einem Hoch- und einem Tiefpegel wechseln, wobei bei Hochpegel der Steuerschaltkreis IC aktiviert wird und bei Tiefpegel zumindest die Ansteuerung des ersten
Schalters Sl unterbricht. Diese Ansteuerung des Eingangs 1 kann durch einen Microcontroller erfolgen. Beispielsweise kann auf diese Weise eine niederfrequente Aktivierung und Deaktivierung des Steuerschaltkreis IC und somit der
Ansteuerung des ersten Schalters Sl erreicht werden und somit die niederfrequente Ansteuerung des
Betriebsschaltung zum Dimmen der LED.
Über den Eingang 1 kann über die Amplitude des an diesem Eingang anliegenden Signales weiterhin auch eine weitere Referenzspannung für den Steuerschaltkreis IC vorgegeben werden. Diese Spannung kann beispielsweise auch die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den Schalter
beeinflussen oder aber auch die zulässige Einschaltdauer des ersten Schalters Sl. Der Steuerschaltkreis IC und/oder der Steuerschaltkreis IC kombiniert mit dem
Microcontroller können gemeinsam die Steuereinheit SR bilden. Gemäß der Erfindung kann das Signal PWM, welches dem
Eingang 1 des Steuerschaltkreis IC zugeführt wird, gemäß der Erfindung über ein. Koppelglied, beispielsweis durch einen ohmschen Widerstand, mit dem Ansteuersignal , welches an dem Ausgang 7 ausgegeben wird, verknüpft werden.
Optional kann das Signal PWM auch nur mit dem Signal des Ausgangs 7 verknüpft werden und nicht dem Eingang 1 zugeführt werden. Die Einschaltdauer des ersten Schalters Sl kann auch von einer weiteren Spannungsmessung innerhalb der
Betriebsschaltung abhängig sein.
Beispielweise kann dem Steuerschaltkreis IC auch eine Spannungsmessung Vsense zugeführt werden.
Über diese Spannungsmessung kann über einen
Spannungsteiler R40/ R47 beispielweise eine Überwachung oder auch Messung der Spannung am Knotenpunkt zwischen Spule LI und LED erfolgen. Diese Spannungsmessung Vsense kann entweder einem weiteren Eingang des
Steuerschaltkreises IC, als zusätzliche Größe additiv einem bereits belegten Eingang des Steuerschaltkreis IC oder auch einen Eingang des Microcontrollers zugeführt werden . Somit kann ein System aufgebaut werden, bei dem zum einen eine einfache Ansteuerung zum Dimmen von LED durch
niederfrequente PWM ermöglicht wird, zum anderen ein möglichst verlustarmer hochfrequenter Betrieb des
Betriebsgerätes kombiniert mit einem möglichst konstanten Strom durch die LED. Es kann durch einen Microcontroller sowohl die Frequenz als auch das Tastverhältnis eines PWM-Singales zum Dimmen von LED vorgegeben werden, daneben kann auch die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den ersten Schalter Sl vorgegeben werden. Der Microcontroller kann über ein
Signal, welches an den Eingang 1 des Steuerschaltkreis IC geführt wird, das Dimmen der LED durch niederfrequente P M steuern. Weiterhin kann der Microcontroller über ein
Signal, welches an den Eingang 3 des Steuerschaltkreis IC geführt wird, die Höhe des maximal zulässigen Stromes durch den ersten Schalter Sl oder auch die notwendige Einschaltdauer des ersten Schalters Sl vorgegeben.
Die Betriebsschaltung kann weiterhin einen weiteren
Schalter S2 enthalten, der so angeordnet ist, dass dieser zweiten Schalter S2 die LED überbrücken kann.
Der zweite Schalter S2 kann weiterhin so angeordnet sein, dass er den Strom durch einen vorhandenen hochohmigen Spannungsmesspfad oder eine ähnliche vorhandene hochohmige Schaltungsanordnung von der LED übernehmen oder diesen unterbrechen kann .
Durch Parallelschaltung des zweiten Schalters S2 zu den LED kann dieser die LED überbrücken und somit
deaktivieren. Dieses Verfahren kann zum Einstellen der Helligkeit (Dimmen) der LED genutzt werden. Eine mögliche alternative Variante wäre, dass das Dimmen über den zweiten Schalter S2 erfolgt, während über die Ansteuerung des ersten Schalters Sl nur der Strom durch die LED eingestellt und geregelt wird. Es kann aber die Ansteuerung der beiden Schalter Sl und S2 für eine optimierte Dimmansteuerung kombiniert genutzt werden. So kann beispielsweise der zweite Schalter S2 nur für das Dimmen auf niedrige Dimmlevel zusätzlich genutzt werden. Die Betriebsschaltung ist aufgrund der vorhandenen Topologie und der Regelschaltung so ausgelegt, dass die AusgangsSpannung der Betriebsschaltung (d.h. die Spannung über der LED) auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt wird. Wird durch Schließen des zweiten Schalters S2 die LED überbrückt, dann begrenzt die Betriebsschaltung die AusgangsSpannung derart, dass kein überhöhter Strom fließen kann, der zu einer möglichen Zerstörung führen kann .
Diese Ansteuerung des zweiten Schalters S2 kann
beispielsweise nur für das Dimmen auf niedrige Dimmlevel genutzt werden.
Wenn der Tiefsetzsteller (Buck-Converter) fix auf
Stromquellenbetrieb (im sogenannten Hysteritischen Modus wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben) arbeitet und effizient läuft, können die LED bei bestimmten
Helligkeitsbereichen oder Betriebsmodi auch einzig mit zweiten Schalter S2, der sehr niederohmig sein sollte, gedimmt werden, und die Verluste sind trotzdem gering.
Zusätzlich kann der zweite Schalter S2 so angesteuert werden, dass er den Strom durch einen vorhandenen
hochohmigen Spannungsmesspfad oder eine ähnliche
vorhandene hochohmige Schaltungsanordnung von der LED übernehmen kann . Wenn beispielsweise gemäß Fig. 6 der erste Schalter Sl nicht getaktet wird, sollte kein Strom durch die LED fließen. Aufgrund des vorhandenen Spannungsteilers R40/ R47 kann jedoch ein geringer Strom durch die LED fließen. In diesem Fall kann bei einer gewünschten Deaktivierung der LED (beispielsweise wenn kein Licht abgegeben werden soll) der zweite Schalter S2 geschlossen werden, damit der Stromfluß durch die LED unterbrochen oder vermieden wird. Der zweite Schalter S2 kann zumindest immer im Anschluss an ein niederfrequentes PWM-Paket angesteuert werden, um die LED zu überbrücken bzw. zu deaktivieren (während der letzten Entladeflanke , das heißt am Ende eines PWM
Pulspaketes) .
Eine Unterbrechung des Stromes durch die LED kann auch durch Anordnung des zweiten Schalters S2 in Serie mit den LED erfolgen. Das Beispiel der Fig. 6 (und die anderen natürlich auch) kann dahingehend erweitert werden, dass mehrere
Betriebsschaltungen gemäß Figur 6 vorhanden sind. Die Steuerschaltkreise IC bzw. die Steuereinheiten SR der einzelnen Betriebsschaltungen werden von einem gemeinsamen Microcontroller aus angesteuert. Die einzelnen
Betriebsschaltungen können beispielsweise LED-stränge unterschiedlicher Wellenlänge oder Farbe ansteuern. Die Ansteuerung des Microcontrollers kann über eine
Schnittstelle (drahtlos oder leitungsgebunden) erfolgen. Dabei können Steuersignale zum Einstellen der Helligkeit oder Farbe oder auch Statusinformationen über die
Schnittstelle übertragen werden.

Claims

Ansprüche
Betriebsschaltung für wenigstens eine LED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (LI) und einem durch eine Steuereinheit (SR) getakteten ersten Schalter (Sl) eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei
eingeschaltetem erstem Schalter Sl in der Spule (LI) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (Sl) über eine Diode (Dl) und über wenigstens eine LED entlädt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SR) den ersten Schalter (Sl) mit einem Dimm-Signal ansteuert, wobei das Dimm-Signal durch eine
Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird und diese
Verknüpfung extern zu der Steuereinheit (SR)
angeordnet ist.
Betriebsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass Steuereinheit (SR) das niederfreqeunte Signal an einem ersten Ausgang (PWM_LF) und das hochfrequente Signal an einem zweiten Ausgang
(PWM_HF) ausgibt.
Betriebsschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass der erste Ausgang (PWM_LF) und der zweite Ausgang (PW _HF) über ein Koppelglied
verknüpft sind. Betriebsschaltung nach Anspruch 3 , gekennzeichnet dadurch, dass das Koppelglied durch einen ohmschen Widerstand (Resistor) gebildet wird.
Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der zweite Ausgang (PWM HF) als Open Kollektor Ausgang ausgebildet ist
Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das
niederfrequente Signal ein PWM-Signal ist,
vorzugsweise im Bereich von 100Hz.
Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das
hochfrequente Signal ein gepulstes Signal,
insbesondere ein PWM-Signal ist, vorzugsweise
Bereich von 50 kHz.
Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Dimm- Signal ein resultierendes PWM-Signal gebildet aus Pulspaketen ist, wobei die Pulspakete durch längere Pausen unterbrochen sind.
Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dass das niederfrequente Signal vom Dimmlevel der LED abhängig ist und / oder das hochfrequente Signal vom Strom und / oder der
Spannung durch die LED abhängig ist. Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die
Steuereinheit (SR) durch einen Microcontroller gebildet wird.
Verfahren zur Ansteuerung wenigstens einer LED, der eine Gleichspannung oder gleichgerichtete
WechselSpannung zugeführt wird und der mittels einer Spule (LI) und einem durch eine Steuer/Regeleinheit
(SR) getakteten ersten Schalter (Sl) eine
VersorgungsSpannung für wenigstens eine LED
bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem
Schalter Sl in der Spule (LI) eine Energie
zwischengespeichert wird, die sich bei
ausgeschaltetem erstem Schalter (Sl) über eine Diode
(Dl) und über wenigstens eine LED entlädt,
wobei die Steuereinheit (SR) den ersten Schalter
(Sl) mit einem Dimm-Signal ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Dimm-Signal durch eine externe Verknüpfung eines niederfrequenten Signals und eines hochfrequenten Signals erzeugt wird.
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