WO2015103659A2 - Treiberschaltung für leuchtmittel, insbesondere leds - Google Patents

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Andre Mitterbacher
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Martin Mohr
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Tridonic Gmbh & Co Kg
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Definitions

  • the present invention relates in particular to a
  • Converter for the operation of at least one light source e.g. a driver circuit for the operation of at least one LED, and a corresponding method for
  • Driver circuits for operating LEDs are generally known from the prior art. Such a driver circuit is powered by an electrical
  • Resonant circuit such as an LLC converter, which is responsible, power over a galvanic barrier or galvanic barrier from a primary side to a
  • Driver circuit is called a constant current converter
  • Control circuit or to a primary-side control circuit are returned to control the driver circuit accordingly.
  • a disadvantage of this embodiment is the fact that the feedback of the actual value of the LED current back to the primary-side control circuit requires a potential separation and thus an optocoupler.
  • a predetermined target value for the LED current can be guaranteed purely by measuring a primary-side current of the driver circuit.
  • a current of the resonant circuit can then be measured on the primary side in accordance with the
  • Control resonant circuit In this regulation, a nominal value for the primary-side current is stored for each setpoint value to be set for the current through the LED route.
  • the invention is based on the technical problem of providing a driver circuit for operating an LED track and a corresponding operating method, in which the primary-side control can be improved and
  • a driver circuit for lighting means, in particular for one or more LEDs.
  • the driver circuit comprises a voltage-supplyable and clocked by at least one switch circuit which feeds a resonant circuit.
  • the driver circuit includes one on the
  • Resonant circuit following transformer for transmitting electrical energy from a primary winding to a secondary winding.
  • the resonant circuit is with the
  • Primary winding coupled. The light source or the
  • Illuminant is / are starting supplied from the secondary winding with power.
  • the driver circuit comprises a control unit, which is a current through the resonant circuit reproducing current-current signal and at the
  • the control unit is designed to determine an indirect reproduction of the secondary-side current on the basis of the primary-side current-actual signal and actual voltage signal.
  • a clocked by at least one switch circuit is supplied with voltage and feeds a resonant circuit.
  • a transformer following the resonant circuit transmits electrical energy from one
  • Resonant circuit is coupled to the primary winding.
  • the bulbs are powered starting from the secondary winding with power.
  • a control unit is a current-actual signal reproducing the current through the resonant circuit and a voltage-actual signal reproducing the voltage applied to the primary winding are fed back.
  • the control unit determines an indirect reproduction of the secondary-side current on the basis of the primary-side obtained actual current signal and actual voltage signal.
  • Computing device is running.
  • a control unit in particular ASIC or microcontroller or hybrid version thereof, is provided for controlling a
  • the driver circuit for lamps, in particular for one or more LEDs.
  • the driver circuit comprises a voltage-supplyable and by means of at least one
  • the driver circuit also includes a transformer following the resonant circuit for transmitting electrical energy from a primary winding to a secondary winding.
  • the resonant circuit is with the
  • the control unit is designed to at least one Control switch of the clocked circuit.
  • Control unit are a current through the resonant circuit reproducing current-current signal and the at the
  • the control unit is designed to start from the primary side
  • an integrated circuit in particular ASIC or
  • a luminaire comprising an LED track and a driver circuit described above for supplying the LED track with power.
  • the control unit may be designed to control at least one of the currents through the lighting means
  • the manipulated variable for the control is e.g. the frequency and / or the duty cycle of the control of the at least one switch of the clocked circuit.
  • the control unit may be designed to determine a fault condition on the secondary side based on the determined indirect reproduction of the secondary-side current
  • control unit can Change control of the clocked circuit and / or output an error signal.
  • Secondary current can be measured by a measurement
  • Processing preferably by a continuous measurement and processing, which is applied to the primary winding voltage.
  • the voltage applied to the primary winding can be used to determine the current flowing on the primary side of the transformer magnetizing current.
  • the driver circuit may comprise means, in particular an integrator and a multiplier, for determining the current flowing on the primary side of the transformer
  • the means may be designed to integrate and calibrate the voltage actual signal or the voltage applied to the primary winding. Integrating may take place before calibration or vice versa.
  • the calibration by, in particular, the multiplier may consist of the optionally integrated
  • the driver circuit may include a subtractor for detecting the current flowing through the primary winding as an indirect reproduction of the secondary side current. The determination can be done by subtracting the Magnetizing current from the current through the resonant circuit.
  • the driver circuit may include a rectifier and a low-pass filter for rectifying and
  • the driver circuit may comprise means for
  • the primary winding can be part of the primary side
  • the resonant circuit may be configured as an LLC resonant circuit.
  • the clocked circuit can be powered by a DC voltage
  • the clocked circuit may be an inverter, and e.g. be configured in the form of a half-bridge circuit.
  • the invention particularly relates to an LLC topology for operating LED modules.
  • a half-bridge circuit feeds a resonant circuit, which then transmits the energy via a transformer to the secondary side, which typically has an energy storage element, such as e.g. a capacitor, which in turn represents the power supply for the LED route.
  • an energy storage element such as e.g. a capacitor
  • the goal is now to operate the half-bridge in such a way that the current through the LED route is constant.
  • the operation of the half bridge is preferably via a Frequency change of the half-bridge or over a
  • Half-bridge Alternatively, a change in the duty cycle may also be considered.
  • the invention now provides that, in addition to the current measurement with respect to the current through the primary-side inductance, the voltage across the primary-side winding, that is to say at the output of the resonant circuit, is also detected.
  • the voltage signal is preferably integrated and then calibrated to account for electrical characteristics of the inductance - coupling and inductance value. This voltage signal processed in this way is then subtracted from the current signal, with the resulting difference variable representing an indirect reproduction of the current signal
  • the quantity to be subtracted from the voltage to be subtracted from the voltage measurement and the subsequent processing thus reflects the magnetizing current which is to be subtracted
  • the manipulated variable is the timing, in particular the frequency of the half-bridge.
  • ASIC integrated circuit
  • Fig. 1 shows schematically the structure of a
  • Fig. 2 shows an embodiment of a
  • Fig. 1 shows in schematic form the structure of a
  • this driver circuit is a circuit for operating an LED track
  • the LEDs of the LED track can be arranged in series, in parallel or in a series / parallel circuit.
  • the driver circuit 1 is preferably of a
  • Input voltage Vin e.g. fed in the form of an AC voltage or mains voltage.
  • the input voltage Vin is on the input side preferably a rectifier 3 and a filter or EMI filter 4 (electromagnetic
  • Input voltage is preferably one
  • This supply voltage Vdc is preferably a DC voltage or an approximately constant bus voltage
  • the supply voltage Vdc may be a 400 V DC voltage.
  • the supply voltage Vdc may also be a DC voltage, such as a constant voltage, e.g. be a battery voltage, in which case on the
  • Rectifier 3 the filter 4 and / or the
  • Power factor correction circuit 5 preferably
  • the supply voltage Vdc supplies a converter 6 in the form preferably of a DC / DC converter.
  • the preferably clocked converter 6 comprises a resonant circuit, e.g. an LLC converter, which is responsible for transmitting power via a galvanic barrier or barrier 7 from a primary side to a secondary side of the galvanic barrier.
  • the transducer 6 is arranged on the primary side and the load 2 on the
  • the driver circuit 1 is used to supply the switched on the secondary side load 2 or LED track with power.
  • the transducer 6 is on the output side with the galvanic barrier 7, such. a SELV lock
  • This galvanic barrier 7 is e.g. formed by a transformer.
  • the transformer can be designed in the form of a transformer.
  • the transformer may be connected to the converter 6, or may be part of the converter 6.
  • Transformer is transferred power from the primary side of the galvanic barrier to the secondary side of the galvanic barrier.
  • the transmission of electricity or electrical energy from the primary side to the secondary side of the galvanic barrier 7 is controlled or regulated by a control unit 9.
  • the control unit 9 is arranged on the primary side of the galvanic barrier 7. To set a desired current through the LEDs are on the
  • Control unit 9 returned. Based on this
  • control unit 9 controls the converter 6 in such a way that the desired current flows through the LEDs.
  • the control unit ensures that the load 2 is supplied with the desired current in the form of a light source, in particular in the form of an LED track.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a
  • FIG. 2 shows in particular an exemplary embodiment of the embodiment of the converter 6 and the control unit 9 in FIG. 1.
  • the supply voltage Vdc supplies the converter 6 of the driver circuit 1.
  • a switching regulator is provided in the converter 6, the
  • Inverter can be configured.
  • Fig. 2 e.g. an inverter in the form of a half-bridge circuit 20 is shown.
  • the half-bridge circuit 20 is of the
  • Supply voltage Vdc supplies and has a
  • the inverter 2 has at least one switch.
  • a flyback converter (not shown) may be provided.
  • the two switches LS, HS of the half-bridge circuit 20 can be used as transistors, eg FET or MOSFET,
  • the switches LS, HS are from
  • the potential-lower switch LS is connected to a primary-side ground. At the potential higher switch HS of the half-bridge circuit 20 is the
  • a resonant circuit 21 in the form of e.g. connected to a series resonant circuit.
  • a parallel resonant circuit may also be connected at the midpoint of the half-bridge circuit 20.
  • the resonant circuit 21 shown in FIG. 2 is designed as a series resonant circuit and comprises inductance and capacitance elements. In particular, between the primary-side mass and the center of the
  • Half-bridge circuit 20 a series circuit comprising a capacitor or resonance capacitor Cr, a first coil or resonance coil Lr, and another coil LI.
  • the resonant circuit 21 is referred to in this case as the LLC resonant circuit.
  • the capacitor Cr and the coil Lr preferably form an LC resonant circuit.
  • the coil LI is preferably the primary winding of a transformer in the form of e.g. of a transformer 22.
  • the transformer 22 is an example of a galvanic
  • the transformer 22 shown in FIG. 2 comprises the primary windings LI and a secondary winding L2 coupled to this primary winding LI.
  • the transformer 22 also has at least one leakage inductance and a main inductance.
  • the leakage inductance (not shown) may be provided in series with the primary winding LI.
  • Magnetizing current i m is preferably located parallel to the primary winding LI.
  • the transformer 22 forms a total of a galvanic barrier 7 between a primary side having the
  • Transformers 22 The converter 6 and the resonant circuit 21 are arranged on this primary side.
  • the load 2 or the LED track is arranged on the secondary side.
  • the voltage at the secondary winding L2 is supplied to a rectifier 23 for rectification.
  • the secondary winding L2 of the transformer 22 has a tapping, in particular a
  • This center tap forms a potential of the rectifier 23 or a potential of the voltage applied to the LED track VLED, this potential in particular the secondary side ground
  • One terminal of the secondary winding L2 is connected to the anode of a first diode Dl, and the other terminal of the secondary winding L2 is connected to the anode of a second diode D2.
  • the respective cathodes of the diodes D1, D2 are merged and form an output potential of the rectifier 23.
  • the rectifier 23 can output a
  • Supply storage capacitor C2 As storage capacitor C2, an electrolytic capacitor can preferably be used because of its comparatively high capacity.
  • the lighting means preferably LEDs or an LED track, are connected.
  • the illustrated LED should be representative of one or more LEDs.
  • the operated by the driver circuit 1 LED route a
  • the means 25 for measuring the current iLLC through the resonant circuit 21 as a measuring resistor (not shown) configured.
  • Measuring resistor can in a known manner in series with
  • the measuring resistor is in series with
  • Control unit 9 capable of a primary-side
  • Winding LI According to a simple embodiment, two measuring lines, each connected to the two terminals of the primary winding LI, can be fed back to the control unit 9.
  • the control unit 9 thus receives a direct information regarding the at the
  • a voltage divider (not shown) may be provided, in which case the control unit 9 is a partial voltage of the
  • the control unit 9 comprises for this purpose first a
  • Integrator 26 As an integrator, e.g. an active circuit can be used which has a
  • Operational amplifier may include.
  • the structure of an integrator is known per se.
  • An integrator may still be used in addition to a possible operational amplifier, e.g. one or more resistors and one or more
  • the integrated signal is then supplied to a multiplier 27 for calibration purposes.
  • the signal integrated by the integrator 26 is multiplied by a factor K.
  • Lm is known per se. For example, this value Lm of
  • Main inductance for the transformer 22 can be calculated and / or measured in a known manner.
  • the factor k is the magnetic coupling of the primary winding LI or of the transformer.
  • the factor k can be the
  • Main inductance are detectable.
  • the signal of the voltage across the primary winding is also first calibrated, i. can be multiplied by the factor K and then integrated in a next step.
  • Editing the signal is not critical.
  • Resonant circuit 21 is reproduced, then a subtractor 28 is supplied.
  • the subtracter 28 forms the difference between the current iLLC through the resonant circuit 21 and the
  • Subtracters 28 may be designed analogously. That is,
  • the multiplier is thus a circuit that forms the product of two analog signals.
  • Subtractor is a circuit that forms the difference between two analog signals.
  • the integrator 26, the multiplier 27, and the subtractor 28 may also be configured digitally by operating on digital values.
  • This unit is then circuits which, starting from digital numbers, perform the respective mathematical operation.
  • digital-to-analog converters and optionally analog-to-digital converters can be used to convert the measured analog signals into digital values and vice versa.
  • analog-digital can be used to convert the measured analog signals into digital values and vice versa.
  • a mixed operation analog-digital possible, for example, some of the units are analog and some digitally executed.
  • the value of the current iLl flowing through the primary winding L I can be supplied to a control unit 29.
  • This control unit 29 can preferably receive a desired value iL1 / soll for this current iL1 through the primary winding L1.
  • the control unit 29 then regulates the current iLl to the desired value iLl / soll, and controls the switches HS, LS accordingly.
  • the primary-side control unit 9 thus controls the switches HS, LS of the clocked
  • Circuit in particular the switching frequency and / or the duty cycle of these switches HS, LS, on the basis of the detected current iLl through the primary winding L I.
  • control unit 29 may receive a set value for the LED current ILED.
  • This unit 29 is designed to form from the setpoint value for the current ILED by the LEDs a corresponding desired value iL1 / setpoint for the current through the primary winding.
  • the current iLl can be further processed by the primary winding L I.
  • the current iLl can be rectified. This is done in Fig. 2 by the diodes D5, D6. In series with the diode D5 is a
  • Resistance Rsnsl provided. Parallel to this resistor Rsnsl is an RC element consisting of a resistor R3 and a capacitor C4 connected.
  • the RC element is designed as a low pass.
  • This signal V4 can be from a
  • Control unit (not shown) of the control unit are controlled to a desired value.
  • the current can be indirectly controlled by the LEDs again.
  • This regulation of the signal V4 takes place alternatively to the regulation of the current iLl by the primary winding.
  • the signal V4 additionally with the
  • Ratio of the number of turns nl, n2 of the primary winding LI and the secondary winding L2 are multiplied to more accurately determine the value of the current through the LEDs.

Abstract

Die Erfindung schlägt vor eine Treiberschaltung (1) für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend: eine mit Spannung (Vdc) versorgbare und mittels wenigstens eines Schalters (LS, HS) getaktete Schaltung (20), die einen Resonanzkreis (21) speist, einen auf den Resonanzkreis (21) folgenden Übertrager (22) zum Übertragen von elektrischen Energie von einer Primärwicklung (L1) zu einer Sekundärwicklung (L2), wobei der Resonanzkreis (21) mit der Primärwicklung (L1) gekoppelt ist, und die Leuchtmittel ausgehend von der Sekundärwicklung (L2) mit Strom versorgbar sind, eine Steuereinheit (9), der ein den Strom (iLLC) durch den Resonanzkreis (21) wiedergebendes Strom-Ist-Signal (S_iLLC) und ein die an der Primärwicklung (L1) anliegende Spannung wiedergebendes Spannungs-Ist-Signal (VL1) zurückgeführt sind, wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, ausgehend von den primärseitig gewonnenen Strom-Ist-Signal (S_iLLC) und Spannungs-Ist-Signal (VL1) eine indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu ermitteln.

Description

Treiberschaltung für Leuchtmittel, insbesondere LEDs
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen
Konverter für den Betrieb wenigstens eines Leuchtmittels , z.B. eine Treiberschaltung für den Betrieb wenigstens einer LED, sowie ein entsprechendes Verfahren zum
Betreiben eines Leuchtmittels.
Aus dem Stand der Technik sind Treiberschaltungen zum Betreiben von LEDs grundsätzlich bekannt. Eine solche Treiberschaltung wird von einer elektrischen
Versorgungsquelle versorgt, und umfasst einen
Resonanzkreis, wie z.B. einen LLC-Konverter, der dafür zuständig ist, Strom über eine galvanische Sperre bzw. galvanische Barriere von einer Primärseite auf eine
Sekundärseite der galvanischen Sperre zu übertragen. Zweck dieser Übertragung von elektrischer Energie ist die
Versorgung einer auf der Sekundärseite geschalteten LED- Strecke mit Strom.
Ein solcher Resonanzkreis bzw. eine solche
Treiberschaltung wird als Konstantstrom-Konverter
betrieben. Hierzu kann ein Regelkreis zur Regelung des LED-Stroms vorgesehen sein, wobei nach dem Stand der
Technik ein Istwert des LED-Stroms auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre gemessen wird. Diese Istwert- Messung muss allerdings an einen primärseitigen
Steuerkreis bzw. an eine primärseitige Steuerschaltung zurückgeführt werden, um die Treiberschaltung entsprechend zu steuern. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass die Rückführung des Istwerts des LED-Stroms zurück zur primärseitigen Steuerschaltung eine Potentialtrennung und somit einen Optokoppler erfordert.
Es besteht indessen das Bestreben, dass ein vorgegebener Soll-Wert für den LED-Strom rein durch Messen eines primärseitigen Stromes der Treiberschaltung garantiert werden kann. Um eine sekundärseitige Messung des LED- Stroms zu vermeiden, kann dann primärseitig ein Strom des Resonanzkreises gemessen werden, um entsprechend den
Resonanzkreis zu steuern. Bei dieser Regelung wird für jeden einzustellenden Soll-Wert für den Strom durch die LED-Strecke ein Soll-Wert für den primärseitigen Strom abgelegt .
Indessen lässt dieser Ansatz unberücksichtigt, dass es keinen strengen Zusammenhang zwischen dem primärseitigen Strom und dem LED-Strom gibt, sondern dass vielmehr dieser Zusammenhang eine weitere Einflussgröße hat, nämlich die LED-Spannung. Veränderungen der LED-Spannung können sich ergeben, beispielsweise durch starke
Temperaturveränderungen, aber auch durch eine Veränderung der LED-Strecke und insbesondere durch eine Veränderung der Anzahl und/oder der Art der angeschlossenen LEDs.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Treiberschaltung zum betreiben einer LED-Strecke und ein entsprechendes Betriebsverfahren anzugeben, bei denen die primärseitige Regelung verbessert werden kann und
insbesondere die oben genannten Nachteile beseitigt werden können . Dieses Problem wird nunmehr durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung vorteilhaft weiter.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Treiberschaltung für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs. Die Treiberschaltung umfasst eine mit Spannung versorgbare und mittels wenigstens eines Schalters getaktete Schaltung, die einen Resonanzkreis speist. Die Treiberschaltung umfasst einen auf den
Resonanzkreis folgenden Übertrager zum Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärwicklung zu einer Sekundärwicklung. Der Resonanzkreis ist mit der
Primärwicklung gekoppelt. Das Leuchtmittel bzw. die
Leuchtmittel ist/sind ausgehend von der Sekundärwicklung mit Strom versorgbar. Die Treiberschaltung umfasst eine Steuereinheit, der ein den Strom durch den Resonanzkreis wiedergebendes Strom-Ist-Signal und ein die an der
Primärwicklung anliegende Spannung wiedergebendes
Spannungs-Ist-Signal zurückgeführt sind.
Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, ausgehend von den primärseitig gewonnenen Strom-Ist-Signal und Spannungs- Ist-Signal eine indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu ermitteln.
Alternativ wird eine Korrektur des zurückgeführten
primärseitigen Stroms um den Magnetisierungsstrom, der durch Verarbeitung der zurückgeführten primärseitigen Spannung erfasst wird, durchgeführt.
Gemäß einem iteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen ein Verfahre zum Betreiben von Leuchtmitteln, insbesondere LEDs. Eine mittels wenigstens eines Schalters getaktete Schaltung wird mit Spannung versorgt und speist einen Resonanzkreis. Ein auf den Resonanzkreis folgender Übertrager überträgt elektrische Energie von einer
Primärwicklung zu einer Sekundärwicklung. Der
Resonanzkreis ist mit der Primärwicklung gekoppelt. Die Leuchtmittel werden ausgehend von der Sekundärwicklung mit Strom versorgt. Einer Steuereinheit werden ein den Strom durch den Resonanzkreis wiedergebendes Strom-Ist-Signal und ein die an der Primärwicklung anliegende Spannung wiedergebendes Spannungs-Ist-Signal zurückgeführt. Die Steuereinheit ermittelt eine indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms ausgehend von den primärseitig gewonnenen Strom-Ist-Signal und Spannungs-Ist-Signal.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen ein Computersoftware-Programmprodukt, das ein derartiges Verfahren implementiert, wenn es in einer
Recheneinrichtung läuft.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Steuereinheit, insbesondere ASIC oder Mikrokontroller oder Hybridversion davon, zur Steuerung einer
Treiberschaltung für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs. Die Treiberschaltung umfasst eine mit Spannung versorgbare—und mittels wenigstens eines
Schalters getaktete Schaltung, die einen Resonanzkreis speist. Die Treiberschaltung umfasst auch einen auf den Resonanzkreis folgenden Übertrager zum Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärwicklung zu einer Sekundärwicklung. Der Resonanzkreis ist mit der
Primärwicklung gekoppelt ist, und die Leuchtmittel sind ausgehend von der Sekundärwicklung mit Strom versorgbar. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Schalter der getakteten Schaltung zu steuern. Der
Steuereinheit sind ein den Strom durch den Resonanzkreis wiedergebendes Strom-Ist-Signal und ein die an der
Primärwicklung anliegende Spannung wiedergebendes
Spannungs-Ist-Signal zurückführbar. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, ausgehend von den primärseitig
gewonnenen Strom-Ist-Signal und Spannungs-Ist-Signal eine indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu ermitteln .
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorge eine integrierte Schaltung, insbesondere ASIC oder
Microcontroller oder eine Hybridversion davon, die
Implementierung des obigen Verfahrens ausgebildet i
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Leuchte, aufweisend eine LED-Strecke und eine oben- beschriebene Treiberschaltung zur Versorgung der LED- Strecke mit Strom.
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, zur Regelung des Stroms durch die Leuchtmittel wenigstens einen
Schalter der getakteten Schaltung abhängig von der
ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu takten. Die Stellgröße für die Regelung ist z.B. die Frequenz und/oder das Tastverhältnis der Steuerung des wenigstens einen Schalters der getakteten Schaltung.
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, anhand der ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms einen Fehlerzustand auf der Sekundärseite,
insbesondere einen Fehlerzustand der Leuchtmittel, zu erfassen. Davon abhängig kann die Steuereinheit die Ansteuerung der getakteten Schaltung verändern und/oder ein Fehler-Signal ausgeben.
Die Ermittlung der indirekten Wiedergabe des
sekundärseitigen Stroms kann durch eine Messung und
Verarbeitung, vorzugsweise durch eine kontinuierliche Messung und Verarbeitung, der an der Primärwicklung anliegende Spannung erfolgt.
Die an der Primärwicklung anliegende Spannung kann zur Ermittlung des auf der Primärseite des Übertragers fließenden Magnetisierungsstroms dienen.
Die Treiberschaltung kann Mittel aufweisen, insbesondere einen Integrierer und einen Multiplizierer, zum Ermitteln des auf der Primärseite des Übertragers fließenden
Magnetisierungsstroms ausgehend vom Spannungs-Ist-Signal bzw. von der an der Primärwicklung anliegenden Spannung.
Die Mittel können dazu ausgelegt sein, das Spannungs-Ist- Signal bzw. die an der Primärwicklung anliegende Spannung zu integrieren und zu kalibrieren. Das Integrieren kann vor dem Kalibrieren stattfinden oder umgekehrt.
Die Kalibrierung durch insbesondere den Multiplizierer kann darin bestehen, das gegebenenfalls integrierte
Spannungs-Ist-Signal durch den Wert der Hauptinduktivität zum Führen des Magnetisierungsstroms zu teilen.
Die Treiberschaltung kann aufweisen einen Subtrahierer zum Ermitteln des durch die Primärwicklung fließenden Stroms als indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms. Das Ermitteln kann durch Subtrahieren des Magnetisierungsstroms von dem Strom durch den Resonanzkreis erfolgen.
Die Treiberschaltung kann aufweisen einen Gleichrichter und einen Tiefpassfilter zum Gleichrichten und
Tiefpassfiltern der ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms.
Die Treiberschaltung kann aufweisen Mittel zum
Multiplizieren der gegebenenfalls gleichgerichteten und tiefpassgefilterten ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms mit dem Verhältnis der
Windungszahlen von Primär- und Sekundärseite. Die Primärwicklung kann Bestandteil des primärseitigen
Resonanzkreises sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Resonanzkreis als LLC-Resonanzkreis ausgestaltet sein.
Die getaktete Schaltung kann von einer DC-Spannung
versorgbar sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die getaktete Schaltung ein Wechselrichter sein, und z.B. in Form einer Halbbrückenschaltung ausgestaltet sein.
Die Erfindung bezieht sich auf insbesondere eine LLC- Topologie zum Betrieb von LED Modulen. Dabei speist eine Halbbrückenschaltung einen Resonanzkreis, der dann die Energie über einen Transformator auf die Sekundärseite überträgt, die typischerweise einen Energiespeicherelement wie z.B. einen Kondensator aufweist, der wiederrum die Spannungsversorgung für die LED Strecke darstellt.
Ziel ist es nunmehr die Halbbrücke derart zu betreiben, dass der Strom durch die LED Strecke konstant ist. Der Betrieb der Halbbrücke erfolgt vorzugsweise über eine Frequenzveränderung der Halbbrücke bzw. über eine
Veränderung der Schaltfrequenz der Schalter der
Halbbrücke. Alternativ kann auch eine Veränderung des Tastverhältnisses in Betracht kommen.
Gleichzeitig soll vermieden werden, dass Messsignale von der Sekundärseite über die SELV-Barriere
( Sicherheitskleinspannungssperre ) hinweg zur Primärseite und dem dort vorgesehenen Steuerelement übertragen werden müssen .
Die Erfindung sieht nunmehr vor, dass zusätzlich zu der Strommessung bzgl. des Stroms durch die primärseitige Induktivität auch die Spannung über die primärseitige Wicklung, also am Ausgang des Resonanzkreises, erfasst wird .
Das Spannungssignal wird vorzugsweise integriert und dann kalibriert, um elektrische Kennparameter der Induktivität - Kopplung und Induktivitätswert - zu berücksichtigen. Dieses derart verarbeitete Spannungssignal wird dann von dem Stromsignal subtrahiert, wobei die dadurch entstehende Differenzgröße eine indirekte Wiedergabe des
sekundärseitigen Stroms darstellt.
Die über die ausgehend von der Spannungsmessung und der folgenden Verarbeitung entstehende zu subtrahierende Größe gibt also den Magnetisierungsstrom wieder, der zur
korrekten indirekten Bestimmung des sekundärseitigen
Stroms von den primärseitigen Strom subtrahiert wird.
Es liegt also eine Regelschleife vor, wobei als Ist- Größe ein um den Magnetisierungsstrom korrigierter
primärseitiger Strom verwendet wird und dieser eben als Ist-Größe einem Regelalgorithmus zugeführt wird. Die
Stellgröße ist die Taktung, insbesondere die Frequenz der Halbbrücke . Die Korrektur des primärseitigen Stroms um den
Magnetisierungsstrom, die durch Verarbeitung der
primärseitigen Spannung erfasst wird, kann vorzugsweise innerhalb der integrierten Schaltung (ASIC,
Mikrokontroller, etc.) erfolgen, die auch den
Regelalgorithmus implementiert und ein Ansteuersignal für die Taktung der Halbbrücke ausgibt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es indessen wichtig, dass nicht nur ein Messwert berücksichtigt wird, sondern dass durchgehend die Ausgangsspannung gesampled wird, um beispielsweise das beschriebene Integrieren und dann
Kalibieren, hinsichtlich der Spulenparameter
durchzuführen. Durchgehend bedeutet hier für eine gewisse Zeitperiode, vorzugsweise für die gesamte Zeit des
Betriebs der Leuchtmittel bzw. der LEDs.
Ein Vorteil der Erfindung ist es also, dass keine
sekundärseitigen Messwerte zur Primärseite zurückgeführt werden müssen. Somit kann auf eine aufwendige Rückkopplung über die galvanische Sperre mittels z.B. eines
Optokopplers verzichtet werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass bei der Erfassung der über den Übertrager übertragenen
elektrischen Leistung etwaige variable
Magnetisierungseffekte ziemlich genau berücksichtigt werden können. Nachfolgend wird die Erfindung außerdem im Hinblick auf die Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer
erfindungsgemäßen Treiberschaltung Schaltung zur
Versorgung von Leuchtmitteln, insbesondere zur Versorgung von LEDs bzw. einer LED-Strecke,
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1 zeigt in schematischer Form den Aufbau einer
Treiberschaltung 1 zum Betreiben einer Last 2.
Insbesondere handelt es sich bei dieser Treiberschaltung um eine Schaltung zum Betreiben einer LED-Strecke
aufweisend eine oder mehrere LEDs. Die LEDs der LED- Strecke können in Serie, in parallel oder gemäß einer Serien/parallel-Schaltung angeordnet sein. Die Treiberschaltung 1 wird vorzugsweise von einer
Eingangsspannung Vin z.B. in Form einer Wechselspannung bzw. Netzspannung gespeist. Die Eingangsspannung Vin wird eingangsseitig vorzugsweise einem Gleichrichter 3 und einem Filter bzw. EMI-Filter 4 ( electromagnetic
interference ) zum Filtern von elektromagnetischen
Störungen zugeführt.
Die gleichgerichtete und gegebenenfalls gefilterte
Eingangsspannung wird vorzugsweise einer
Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung (PFC) 5 zugeführt, die ausgangsseitig eine Versorgungsspannung Vdc erzeugt. Diese Versorgungsspannung Vdc ist vorzugsweise eine DC-Spannung bzw. eine näherungsweise konstante Busspannung
gegebenenfalls aufweisend eine Restwelligkeit . Beispielsweise kann die Versorgungsspannung Vdc eine 400 V DC-Spannung sein.
Alternativ kann die Versorgungsspannung Vdc auch eine Gleichspannung bzw. eine konstante Spannung wie z.B. eine Batteriespannung sein, wobei in diesem Fall auf den
Gleichrichter 3, den Filter 4 und/oder die
Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 5 vorzugsweise
verzichtet werden kann.
Die Versorgungsspannung Vdc versorgt einen Wandler 6 in Form vorzugsweise eines DC/DC-Konverters . Der vorzugsweise getaktete Wandler 6 umfasst einen Resonanzkreis, wie z.B. einen LLC-Konverter, der dafür zuständig ist, Strom über eine galvanische Sperre bzw. galvanische Barriere 7 von einer Primärseite auf eine Sekundärseite der galvanischen Sperre zu übertragen. Der Wandler 6 ist dabei auf der Primärseite angeordnet und die Last 2 auf der
Sekundärseite. Die Treiberschaltung 1 dient zur Versorgung der auf der Sekundärseite geschalteten Last 2 bzw. LED- Strecke mit Strom.
Der Wandler 6 ist ausgangsseitig mit der galvanischen Sperre 7, wie z.B. einer SELV Sperre
( Sicherheitskleinspannungssperre ) , verbunden. Diese galvanische Sperre 7 wird z.B. durch einen Übertrager gebildet. Der Übertrager kann in Form eines Transformators ausgestaltet sein. Der Transformator kann an den Wandler 6 angeschlossen sein, oder kann ein Teil des Wandlers 6 sein. Über diese galvanische Sperre 7 bzw. über den
Übertrager wird Strom von der Primärseite der galvanischen Sperre auf die Sekundärseite der galvanischen Sperre übertragen . Die Übertragung von Strom bzw. von elektrischer Energie von der Primärseite zur Sekundärseite der galvanischen Sperre 7 wird durch eine Steuereinheit 9 gesteuert bzw. geregelt. Die Steuereinheit 9 ist auf der Primärseite der galvanischen Sperre 7 angeordnet. Zur Einstellung eines gewünschten Stroms durch die LEDs werden auf der
Primärseite elektrische Größen gemessen und der
Steuereinheit 9 zurückgeführt. Auf Basis dieser
zurückgeführten Messwerte steuert die Steuereinheit 9 den Wandler 6 derart, dass der gewünschte Strom durch die LEDs fließt. Die Steuereinheit sorgt dafür, dass die Last 2 in Form einer Lichtquelle insbesondere in Form einer LED- Strecke mit dem gewünschten Strom versorgt wird. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
Treiberschaltung 1 zur Versorgung von Leuchtmitteln, insbesondere zur Versorgung von LEDs bzw. einer LED- Strecke. Fig. 2 zeigt insbesondere ein Ausführungsbeispiel für die Ausgestaltung des in Fig. 1 Wandlers 6 und der Steuereinheit 9.
Wie in Fig. 1 gezeigt, versorgt die Versorgungsspannung Vdc den Wandler 6 der Treiberschaltung 1. Eingangsseitig ist im Wandler 6 ein Schaltregler vorgesehen, der
insbesondere als eine getaktete Schaltung bzw. einen
Wechselrichter ausgestaltet sein kann. In Fig. 2 ist z.B. ein Wechselrichter in Form einer Halbbrückenschaltung 20 gezeigt. Die Halbbrückenschaltung 20 ist von der
Versorgungsspannung Vdc versorgt und weist einen
potentialniedrigeren Schalter LS und einen
potentialhöheren Schalter HS auf. Erfindungsgemäß weist der Wechselrichter 2 zumindest einen Schalter auf. Als Wechselrichter mit einem Schalter kann z.B. ein Flyback- Konverter (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Die beiden Schalter LS, HS der Halbbrückenschaltung 20 können als Transistoren, z.B. FET oder MOSFET,
ausgestaltet sein. Die Schalter LS, HS werden von
jeweiligen Steuersignalen ausgehend von der Steuereinheit 9 gesteuert. Der potentialniedrigere Schalter LS ist mit einer primärseitigen Masse verbunden. Am potentialhöheren Schalter HS der Halbbrückenschaltung 20 liegt die
Eingangsspannung Vdc an.
Am Mittelpunkt der Halbbrückenschaltung 20, d.h. zwischen beiden Schaltern LS, HS, ist ein Resonanzkreis 21 in Form z.B. eines Serienresonanzkreis angeschlossen. Alternativ kann erfindungsgemäß auch ein Parallelresonanzkreis am Mittelpunkt der Halbbrückenschaltung 20 angeschlossen sein. Der in Fig. 2 gezeigte Resonanzkreis 21 ist als Serienresonanzkreis ausgestaltet und umfasst Induktanz- und Kapazitätselemente. Insbesondere ist zwischen der primärseitiger Masse und dem Mittelpunkt der
Halbbrückenschaltung 20 eine Serienschaltung aufweisend einen Kondensator bzw. Resonanzkondensator Cr, eine erste Spule bzw. Resonanzspule Lr, und eine weitere Spule LI. Der Resonanzkreis 21 wird in diesem Fall als LLC- Resonanzkreis bezeichnet. Der Kondensator Cr und die Spule Lr bilden vorzugsweise einen LC-Resonanzkreis .
Die Spule LI ist vorzugsweise die Primärwicklung eines Übertragers in Form z.B. eines Transformators 22. Der Transformator 22 ist ein Beispiel einer galvanischen
Sperre 7. Der in Fig. 2 gezeigte Transformator 22 umfasst die Primärwicklungen LI und eine mit dieser Primärwicklung LI gekoppelten Sekundärwicklung L2. Durch diese
transformatorische Kopplung ergibt sich eine galvanische Sperre zwischen den Wicklungen LI, L2. Der Transformator 22 weist zusätzlich auch mindestens eine Streuinduktivität und eine Hauptinduktivität auf. Die Streuinduktivität (nicht gezeigt) kann in Serie zur Primärwicklung LI vorgesehen sein. Die in Fig. 2 mit dem Referenzzeichen Lm gekennzeichnete Hauptinduktivität zum Führen des
Magnetisierungsstroms im befindet sich vorzugsweise parallel zur Primärwicklung LI.
Der Transformator 22 bildet insgesamt eine galvanische Sperre 7 zwischen einer Primärseite aufweisend die
Primärwicklung LI des Transformators 22 und einer
Sekundärseite aufweisend die Sekundärwicklung L2 des
Transformators 22. Der Wandler 6 sowie der Resonanzkreis 21 sind auf dieser Primärseite angeordnet. Die Last 2 bzw. die LED-Strecke ist auf der Sekundärseite angeordnet.
Durch die Sekundärwicklung L2 des Transformators 22 fließt im Betrieb vorzugsweise ein AC-Strom d.h. ein
Wechselstrom. Die Spannung an der Sekundärwicklung L2 wird zwecks Gleichrichtung einem Gleichrichter 23 zugeführt.
Die Sekundärwicklung L2 des Transformators 22 weist eine Anzapfung bzw. Abzapfung, insbesondere eine
Mittelpunktanzapfung. Diese Mittelpunktanzapfung bildet ein Potential des Gleichrichters 23 bzw. ein Potential der an der LED-Strecke anliegenden Spannung VLED, wobei dieses Potential insbesondere die sekundärseitige Masse
darstellt .
Eine Klemme der Sekundärwicklung L2 ist mit der Anode einer ersten Diode Dl verbunden, und die andere Klemme der Sekundärwicklung L2 ist mit der Anode einer zweiten Diode D2 verbunden. Die jeweiligen Kathoden der Dioden Dl, D2 sind zusammengeführt und bilden ein Ausgangspotential des Gleichrichters 23.
Der Gleichrichter 23 kann ausgangsseitig einen
Speicherkondensator C2 speisen. Als Speicherkondensator C2 kann aufgrund seiner vergleichsweise hohen Kapazität vorzugsweise ein Elektrolytkondensator eingesetzt werden.
Parallel zum Speicherkondensator C2 sind die Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs bzw. eine LED-Strecke, geschaltet. In Fig. 2 soll die dargestellte LED für eine oder mehrere LEDs repräsentativ sein. Vorzugsweise kann die von der Treiberschaltung 1 betriebene LED-Strecke eine
Reihenschaltung von mehreren LEDs aufweisen. Alternativ können auch parallel angeordnete LEDs oder eine
Kombination aus parallel und in Serie geschalteten LEDs versorgt werden.
Auf der Primärseite sind Mittel 25 zum Messen des
primärseitigen Stroms bzw. des Stroms durch den
Resonanzkreis 21. Vorzugsweise sind die Mittel 25 zum Messen des Stroms iLLC durch den Resonanzkreis 21 als ein Messwiderstand (nicht gezeigt) ausgestaltet. Der
Messwiderstand kann in bekannter Weise in Serie zur
Primärwicklung LI des Transformators geschaltet sein.
Vorzugsweise ist der Messwiderstand in Serie zur
Parallelschaltung bestehend aus der Primärwicklung LI und der Hauptinduktivität des Transformators geschaltet sein. Wenn nunmehr die an dem Messwiderstand anliegende Spannung der Steuereinheit 9 zurückgeführt wird, ist die
Steuereinheit 9 in der Lage, eine primärseitige
elektrische Kenngröße in Form des Stroms iLLC durch den Resonanzkreis 21 zu erfassen. Erfindungsgemäß sind auf der Primärseite auch Mittel 24 zum Messen der Spannung VLl über die primärseitige
Wicklung LI. Gemäß einer einfachen Aus führungs form können zwei jeweils an den zwei Klemmen der Primärwicklung LI angeschlossenen Messe-Leitungen der Steuereinheit 9 zurückgeführt werden. Die Steuereinheit 9 erhält somit eine direkte Information bezüglich der an der
Primärwicklung LI anliegenden Spannung VLl. Alternativ kann zwischen den zwei Klemmen der Primärwicklung LI ein Spannungsteiler (nicht gezeigt) vorgesehen sein, wobei dann der Steuereinheit 9 eine Teilspannung des
Spannungsteilers zurückgeführt wird, welche also ein die an der Primärwicklung LI anliegende Spannung VLl
wiedergebendes Ist-Signal darstellt.
Durch die Information VLl über die Spannung über die Primärwicklung LI wird nunmehr erfindungsgemäß
vorgeschlagen, indirekt den sekundärseitigen Strom bzw. den Strom ILED durch die LEDs zu ermitteln.
Die Steuereinheit 9 umfasst hierzu zunächst einen
Integrierer 26. Als Integrierer kann z.B. eine aktive Schaltung eingesetzt werden, die einen
Operationsverstärker umfassen kann. Der Aufbau eines Integrierers ist an sich bekannt. Ein Integrierer kann neben einem möglichen Operationsverstärker noch z.B. einen oder mehrere Widerstände und einen oder mehrere
Kondensatoren aufweisen. Das integrierte Signal wird zu Kalibrierungszwecken anschließend einem Multiplizierer 27 zugeführt. Das vom Integrierer 26 integrierte Signal wird mit einem Faktor K multipliziert. Dieser Faktor ist vorzugsweise K = 1 / Lm, wobei Lm die Hauptinduktivität, die den Magnetisierungsstrom führt, darstellt. Der Wert Lm ist an sich bekannt. Z.B. kann dieser Wert Lm der
Hauptinduktivität für den Transformator 22 in bekannter Weise berechnet und/oder gemessen werden.
Wenn die Streuinduktivität des Transformators 22
vernachlässigt werden kann, kann die Hauptinduktivität Lm sich aus folgender Gleichung ergeben: L = Lm * k, wobei LI der Wert der Induktivität der Primärwicklung LI ist. Der Faktor k ist die magnetische Kopplung der Primärwicklung LI bzw. des Transformators. Der Faktor k kann den
magnetischen Kopplungsfaktor zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung darstellen. Vorzugsweise erfolgt in der Produktion der Treiberschaltung eine Messung der
Hauptinduktivität Lm bzw. des Kopplungsfaktors k. Dadurch kann eine noch genauere Erfassung des Stroms durch die Primärwicklung erzielt werden, da von Transformator zu Transformator durchaus Unterschiede betreffend die
Hauptinduktivität feststellbar sind.
Zu beachten ist, dass das Signal der Spannung durch die Primärwicklung auch zuerst kalibriert, d.h. mit dem Faktor K multipliziert werden kann, und dann in einem nächsten Schritt integriert werden kann. Die Reihenfolge der
Bearbeitung des Signals ist nicht entscheidend.
Das Ergebnis dieser Bearbeitung des Signals der Spannung durch die Primärwicklung gibt den Magnetisierungsstrom i, wieder : im = J (VL1) / Lm Der Wert des Stroms iLLC durch den Resonanzkreis 21 bzw. das gemessene Signal, das den Strom iLLC durch den
Resonanzkreis 21 wiedergibt, wird dann einem Subtrahierer 28 zugeführt. Einem zweiten Eingang des Subtrahierers 28 wird der Wert des Magnetisierungsstroms im zugeführt. Der Subtrahierer 28 bildet die Differenz zwischen dem Strom iLLC durch den Resonanzkreis 21 und dem
Magnetisierungsstroms im. Dadurch kann der Wert des
Stroms, der durch die Primärwicklung LI fließt, ermittelt werden. Dieser Strom iLl wird von der Primärwicklung LI zu der Sekundärwicklung L2 übertragen. Durch Regelung dieses Stroms iLl kann somit mit gegenüber dem Stand der Technik erhöhter Genauigkeit der Strom durch die LEDs geregelt werden .
Der Integrierer 26, der Multiplizierer 27 und der
Subtrahierer 28 können analog ausgestaltet sein. D.h.
diese drei Einheiten arbeiten in diesem Fall mit analogen, elektrischen Größen wie beispielsweise elektrischen
Spannungen. Der Multiplizierer ist also eine Schaltung, die das Produkt zweier analoger Signale bildet. Der
Subtrahierer ist eine Schaltung, die die Differenz zweier analoger Signale bildet. Alternativ können der Integrierer 26, der Multiplizierer 27 und der Subtrahierer 28 auch digital ausgestaltet sein, in dem sie mit digitalen Werten arbeiten. Diese Einheit sind dann Schaltungen, die ausgehend von digitalen Zahlen die jeweilige mathematische Operation durchführt. In diesem Fall können vorzugsweise Digital-Analog-Umsetzer und gegebenenfalls Analog-Digital-Umsetzer eingesetzt werden, um die gemessenen analogen Signalen in digitale Werte wandeln zu können und umgekehrt. Auch natürlich ist ein Mischbetrieb analog-digital möglich, wobei z.B. manche der Einheiten analog und manche digital ausgeführt sind.
Der Wert des Stroms iLl, der durch die Primärwicklung L I fließt, kann einem Regelungseinheit 29 zugeführt werden. Diese Regelungseinheit 29 kann vorzugsweise einem Sollwert iLl/soll für diesen Strom iLl durch die Primärwicklung L I erhalten. Die Regelungseinheit 29 regelt dann den Strom iLl auf den Sollwert iLl/soll, und steuert die Schalter HS, LS entsprechend. Die primärseitige Steuereinheit 9 steuert somit die Schalter HS, LS der getakteten
Schaltung, insbesondere die Schaltfrequenz und/oder das Tastverhältnis dieser Schalter HS, LS, auf der Grundlage des ermittelten Stroms iLl durch die Primärwicklung L I .
Alternativ kann die Regelungseinheit 29 einen Sollwert für den LED-Strom ILED erhalten. Diese Einheit 29 ist dazu ausgebildet, aus dem Sollwert für den Strom ILED durch die LEDs einen entsprechenden Sollwert iLl/soll für den Strom durch die Primärwicklung zu bilden.
Alternativ und optional kann der Stroms iLl durch die Primärwicklung L I weiter bearbeitet werden. Z.B. kann der Strom iLl gleichgerichtet werden. Dies erfolgt in Fig. 2 durch die Dioden D5, D6. In Serie zur Diode D5 ist ein
Widerstand Rsnsl vorgesehen. Parallel zu diesem Widerstand Rsnsl ist ein RC-Glied bestehend aus einem Widerstand R3 und einem Kondensator C4 geschaltet. Das RC-Glied ist als Tiefpass ausgestaltet. Diese Funktionen Gleichrichten und Tiefpassfilter können alternativ digital ausgeführt werden, wie bereits im Zusammenhang mit den Einheiten Integrierer 26, Multiplizierer 27 und Subtrahierer 28 erläutert wurde. Daraus ergibt sich ein gleichgerichtetes,
tiefpassgefiltertes Signal V4, das den Strom durch die LEDs wiedergibt. Dieses Signal V4 kann von einer
Regelungseinheit (nicht gezeigt) der Steuereinheit auf einen Sollwert geregelt werden. Dadurch kann wiederum indirekt der Strom durch die LEDs geregelt werden. Diese Regelung des Signals V4 erfolgt alternativ zur Regelung des Stroms iLl durch die Primärwicklung. Optional kann das Signal V4 zusätzlich noch mit dem
Verhältnis der Windungszahlen nl, n2 der Primärwicklung LI und der Sekundärwicklung L2 multipliziert werden, um den Wert des Stroms durch die LEDs genauer zu ermitteln.
Dieses Verhältnis der Windungszahlen kann aber auch direkt von der Regelungseinheit berücksichtigt werden.

Claims

Ansprüche
1. Treiberschaltung (1) für Leuchtmittel , insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend:
- eine mit Spannung (Vdc) versorgbare und mittels
wenigstens eines Schalters (LS, HS) getaktete Schaltung (20), die einen Resonanzkreis (21) speist,
- einen auf den Resonanzkreis (21) folgenden Übertrager (22) zum Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärwicklung (LI) zu einer Sekundärwicklung (L2), wobei der Resonanzkreis (21) mit der Primärwicklung (LI) gekoppelt ist, und die Leuchtmittel ausgehend von der Sekundärwicklung (L2) mit Strom versorgbar sind,
- eine Steuereinheit (9), der ein den Strom (iLLC) durch den Resonanzkreis (21) wiedergebendes Strom-Ist-Signal (S_iLLC) und ein die an der Primärwicklung (LI) anliegende Spannung wiedergebendes Spannungs-Ist-Signal (VL1) zurückgeführt sind,
wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist,
ausgehend von den primärseitig gewonnenen Strom-Ist-Signal (S_iLLC) und Spannungs-Ist-Signal (VL1) eine indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu ermitteln.
2. Treiberschaltung (1) gemäß Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, zur Regelung des Stroms durch die Leuchtmittel wenigstens einen Schalter (LS, HS) der getakteten Schaltung (20) abhängig von der ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu takten, wobei die Stellgröße für die Regelung z.B. die Frequenz und/oder das
Tastverhältnis ist.
3. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, anhand der ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms einen Fehlerzustand auf der Sekundärseite,
insbesondere einen Fehlerzustand der Leuchtmittel, zu erfassen und davon abhängig die Ansteuerung der getakteten Schaltung (20) zu verändern und/oder ein Fehler-Signal auszugeben .
4. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die Ermittlung der indirekten Wiedergabe des
sekundärseitigen Stroms durch eine Messung und
Verarbeitung, vorzugsweise durch eine kontinuierliche Messung und Verarbeitung, der an der Primärwicklung (LI) anliegende Spannung erfolgt.
5. Treiberschaltung (1) gemäß Anspruch 4,
wobei die an der Primärwicklung (LI) anliegende Spannung zur Ermittlung (S4) des auf der Primärseite des
Übertragers (22) fließenden Magnetisierungsstroms (im) dient .
6. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, aufweisend Mittel, insbesondere einen Integrierer (26) und einen Multiplizierer (27), zum Ermitteln (S4) des auf der Primärseite des Übertragers (22) fließenden
Magnetisierungsstroms (im) ausgehend vom Spannungs-Ist- Signal (VL1) bzw. von der an der Primärwicklung (LI) anliegenden Spannung.
7. Treiberschaltung (1) gemäß Anspruch 6,
wobei die Mittel dazu ausgelegt sind, das Spannungs-Ist- Signal (VL1) bzw. die an der Primärwicklung (LI) anliegende Spannung zu integrieren (S2) und zu kalibrieren (S3), wobei das Integrieren vor dem Kalibrieren
stattfindet oder umgekehrt.
8. Treiberschaltung (1) gemäß Anspruch 7,
wobei die Kalibrierung durch insbesondere den
Multiplizierer (27) darin besteht, das gegebenenfalls integrierte Spannungs-Ist-Signal (VL1) durch den Wert der Hauptinduktivität (Lm) zum Führen des
Magnetisierungsstroms (im) .
9. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche 4 bis 8,
aufweisend einen Subtrahierer (28) zum Ermitteln (S6) , durch Subtrahieren (S6) des Magnetisierungsstroms (im) von dem Strom (iLLC) durch den Resonanzkreis (21), des durch die Primärwicklung (LI) fließenden Stroms (iLl) als indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms.
10. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen
Ansprüche,
aufweisend einen Gleichrichter (D5, D6) und vorzugsweise einen Tiefpassfilter (R3, C4) zum Gleichrichten (S7) und vorzugsweise Tiefpassfiltern (S8) der ermittelten
indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms.
11. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen
Ansprüche,
aufweisend Mittel zum Multiplizieren (S9) der
gegebenenfalls gleichgerichteten und tiefpassgefilterten ermittelten indirekten Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms mit dem Verhältnis der Windungszahlen (nl, n2 ) von Primär- und Sekundärseite (LI, L2) .
12. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen
Ansprüche,
wobei die Primärwicklung (LI) Bestandteil des
primärseitigen Resonanzkreises (21) ist, und/oder
wobei der Resonanzkreis (21) als LLC-Resonanzkreis
ausgestaltet ist.
13. Treiberschaltung (1) gemäß einem der vorigen
Ansprüche,
wobei die getaktete Schaltung (20) von einer DC-Spannung versorgbar ist, und/oder
wobei die getaktete Schaltung (20) ein Wechselrichter ist, und z.B. in Form einer Halbbrückenschaltung ausgestaltet ist .
14. Verfahren zum Betreiben von Leuchtmitteln,
insbesondere LEDs, aufweisend folgende Schritte:
- eine mittels wenigstens eines Schalters (LS, HS)
getaktete Schaltung (20) wird mit Spannung (Vdc) versorgt und speist einen Resonanzkreis (21),
- ein auf den Resonanzkreis (21) folgender Übertrager (22) überträgt elektrische Energie von einer Primärwicklung (LI) zu einer Sekundärwicklung (L2),
wobei der Resonanzkreis (21) mit der Primärwicklung (LI) gekoppelt ist, und die Leuchtmittel ausgehend von der Sekundärwicklung (L2) mit Strom versorgt werden,
- einer Steuereinheit (9) werden ein den Strom (iLLC) durch den Resonanzkreis (21) wiedergebendes Strom-Ist- Signal (S_iLLC) und ein die an der Primärwicklung (LI) anliegende Spannung wiedergebendes Spannungs-Ist-Signal (VL1) zurückgeführt,
wobei die Steuereinheit (9) ausgehend von den primärseitig gewonnenen Strom-Ist-Signal (S_iLLC) und Spannungs-Ist- Signal (VL1) eine indirekte Wiedergabe des
sekundärseitigen Stroms ermittelt.
15. Computersoftware-Programmprodukt, das ein Verfahren nach Anspruch 14 implementiert, wenn es in einer
Recheneinrichtung läuft.
16. Steuereinheit (9), insbesondere ASIC oder
Mikrokontroller oder Hybridversion davon, zur Steuerung einer Treiberschaltung (1) für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, wobei die Treiberschaltung (1) umfasst :
- eine mit Spannung (Vdc) versorgbare—und mittels
wenigstens eines Schalters (LS, HS) getaktete Schaltung (20), die einen Resonanzkreis (21) speist,
- einen auf den Resonanzkreis (21) folgenden Übertrager (22) zum Übertragen von elektrischen Energie von einer Primärwicklung (LI) zu einer Sekundärwicklung (L2), wobei der Resonanzkreis (21) mit der Primärwicklung (LI) gekoppelt ist, und die Leuchtmittel ausgehend von der Sekundärwicklung (L2) mit Strom versorgbar sind,
wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist,
wenigstens einen Schalter (LS, HS) der getakteten
Schaltung (20) zu steuern,
wobei der Steuereinheit (9) ein den Strom (iLLC) durch den Resonanzkreis (21) wiedergebendes Strom-Ist-Signal
(S_iLLC) und ein die an der Primärwicklung (LI) anliegende Spannung wiedergebendes Spannungs-Ist-Signal (VL1)
zurückführbar sind,
wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist,
ausgehend von den primärseitig gewonnenen Strom-Ist-Signal (S_iLLC) und Spannungs-Ist-Signal (VL1) eine indirekte Wiedergabe des sekundärseitigen Stroms zu ermitteln.
17. Integrierte Schaltung, insbesondere ASIC oder
Microcontroller oder eine Hybridversion davon, die zur Implementierung eines Verfahrens nach dem Anspruch 14 ausgebildet ist.
18. Leuchte, aufweisend eine LED-Strecke und eine
Treiberschaltung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Versorgung der LED-Strecke mit Strom.
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