AT514616A2 - Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer ersten Kaskade von LEDs - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät (10) zum Betreiben mindestens einer ersten Kaskade von LEDs (0101), umfassend: einen Eingang zum Kop­ peln mit einer Versorgungswechselspannung (Ve); einen Gleichrichter (0002), der mit dem Eingang gekoppelt ist, wobei der Gleichrichter (0002) einen Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss aufweist; eine erste Einheit (EH1), die die erste Kaskade von LEDs (0101) umfasst, wobei die erste Einheit (EH1) mit dem ersten Aus­ gangsanschluss des Gleichrichters (0002) gekoppelt ist; eine Serienschaltung umfassend einen Längsregler (Q100) und einen Shunt-Widerstand (R100), wobei diese Serien­ schaltung seriell zwischen die erste Einheit (EH1) und den zweiten Ausgangsanschluss des Gleichrichters (0002) ge­ koppelt ist; eine Sollwert-Vorgabevorrichtung (16) für den Längsregler (Q100) mit einem Ausgang, der mit dem Längs­ regler (Q100) gekoppelt ist, wobei die Sollwert­ Vorgabevorrichtung (16) ausgelegt ist einen ersten Teil­ sollwert an ihrem Ausgang bereitzustellen, der mit der Spannung (V(n003)) zwischen den Ausgangsanschlüssen des Gleichrichters (0002) korreliert ist; wobei die Sollwert­ Vorgabevorrichtung (16) weiterhin ausgelegt ist, einen zweiten, dem ersten Teilsollwert überlagerten Teilsollwert an den Längsregler (Q100) bereitzustellen, wobei der zwei­ te Teilsollwert invers korreliert ist mit dem Spitzenwert des Stroms (Ict(Q100)) durch den Längsregler (Q100).

Description

Besshrmdbwng

Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben sendee sens einer ersten Kaskade von LEDs

Technisches Gohiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektroniscn.es Vorschaitgerät zum Betreiben mindestens einer ersten Kaskade von LEDs, umfassend einen Eingang mit einem ersten und: einem: zweiten Eingangsansehluss rum Koppeln mit. einer Wer sorgungsvechselSpannung, einen Gleich rieht er,- der mutt dem ersten und dem, zweiten Bingangsanscbluss, gekoppelt ist, wobei der Gleichrichter· einen Ausgang mit einem ersten und einem: zweiten Ausgangsanschluss aufwei s t, eine erste Einheit,: die dis erste Kaskade won LEDs umfasst, wobei die: erste Einheit mit dem ersten Ausgangsanschiuss des Gleichrichters gekoppelt ist, eine Seri&nsch3.1tung umfassend einen Längsregler und einen Shunt-Kidersiand,· wobei diese^ Serienschaltung seriell zwischen die erste Einheit und den zweiten Ansgangsansehlnss des Gleichrichters gekoppelt ist, sowie eine Sollwert-Vorgabevor-ziehtung für den Längsregler mit einem Ausgang, oer nt dem. Längsregler gekoppelt ist, wobei die Sollwert-Vorgabevorrichtung ausgelegt ist einen ersten Teiisoi.i™ wert an ihrem Ausgang bereit zusteilen, der mit der Spannung zwischen den Ausgangs an. Schlüssen, des Gleich;: i enters korreliert ist. Mit der Bezeichnung "Kaskade von LEDs” ist. bevorzugt eine Vielzahl von LEDs gemeint,· gedoch kann eine derartige "Kaskade" auch nur eine einzelne LED umfassen ,

Weolmik

Bei LED-Treiberkonzepteh, die den LSD"·Strom und damit den Netzstrom linear regeln and bei denen es aufgrund inner Leis t u n es a u f nähme erforderlich ist, eine vielt geh end sinusförmige Stromaufnahxae aus dem .Metz zu gewährleisten, wird bisher mittels eines an die gleichgerichtete Verson-g an g sw e cn s e 1 sp s nn un g: abgeschlossenen W i d e r s t a n d s t e i 1 e r s ein Sollwert für den Stromregler abgeleitet, Da diese Eingangsspaunnng sinusförmig ist, ist dadurch auch der Sollwert und bei geeignetem Eegelkonzept auch der Istwert des NetzStroms sinusförmige

Mileadings entsteht bei dieser Anordnung das Problem, dass Schwankungen der Eetzspannung Schwankungen des Stroms hach sich riehen, was einerseits die: Verluste in dem linearen Stromregier bei Überspannung dentlieh erhöht und andererseits bei Unterspannung zu einem zu geringen LED-Strom führt.

Bisherige Lösungen greifen in die Soilvertbiläung für den LED-ström ein, indem sie beispielsweise einen Maximalwert festlegen, den dieser Sollwert niemals überscorerten. Dies führt jedoch bei Überspannung dazu, dass die lehrst romauf nähme nicht mehr sinusförmig 1st,

Sine andere bekannte Möglichkeit besteht darin, unter Verwendung eines Multiplizierers einen Sollwert zu erzen™ gen. Der Multiplizierer 'multipliziert, dabei eine mittels des oben genannten Spannungsteilers gewonnene sinusförmige Spannung mit einem, zumindest innerhalb einiger hetz-halbwellen konstanten Wert und stellt an seinem Ausgang eine sinusförmige Spannung mit einer gegenüber der hetz-Spannung variablen Amplitude zur Verfügung, Nachteilig ist hierbei der relativ hohe schaltungstechnische Aufwand für den Multiplizierer,

Darstellung dar Erfiadtmg

Sie Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb· darin, eia eingangs genanntes elektronisches Vorsotaitqe-rät derart we its rzubi Iden, dass einerseits die gängigen Grenzwerte bezüglich der Wetzstromoberuehwingungen eingehalten werden und andererseits eine weitgehende Unabhängigkeit der Ls ist ung sauf nähme von. Ef fsktivvert. der Metz Spannung auf möglichst: kostengünstige Weise gewähr ·· leistet wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein electronis cues Vox-schaltgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1,

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen zweiten, dem ersten feil Sollwert überlagerten Teil-soliwert an den Längsregler derart bereitzustellenf dass der Maximalwert des Metzstroms unabhängig von SehwanKun-gen der effektiven Eingangsspaanung einen vorgebbaren Wert anormet» Sn diesem: Zweck ist es erfindungsgemäß vor-gesehen. dass der zweite Teilsöllwert invers korreliert ist mit dem Spitzenwert des Stroms durch den Längsregler,

Durch geeignete Einstellung des Verhältnisses aus sinusförmigem Stromanteil - repräsentiert durch den ersten Teilsollwert - und zeitlich innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums im Wesentlichen konstanten Gleichstrom - repräsentiert durch den zweiten Teiisöiiwert - zur Sollwerterzeugung kann die Kurvenform des Metzstrdms so ungenaust werden, dass einerseits die gängigen Grenzwerte foezüglion Metzstromobersehwingungen eingehaiten werden und anderer'·- salts eine weitgehende Uns ehe n g lg hei t der Leistnngsauf nähme vom. Effektivwert der Spannung gewährleistet wird*

Bevorzugt umfasst die. Soiiwert---Vorgäbe'vörricht'ang einen ersten Spanx}:ungsteiler mit einem ersten und einem zweiten ohmschen Widerstand, der zwischen den ersten und den zweiten Äusgangsanschixrss des Gleicht· renters gehoppelt Ist, wobei der erste TelIsoilwert mit der infolge des Stroms durch den ersten Widerstand am zweiten Wederstand: abfallenden Spannung korreliert ist. huf diese Weise kann bei geringem aufwand der erste Teilsollwert derart bezel tees lei 1t werden, dass er mit der Spannung zwi schen den Ausgangsansehlüssen des Gleichrichters korreliert ist,

Bevorzugt ist dem zweiten ohmschen Widerstand des ersten Spannungsteilers, der zwischen den Abgriff des ersten Spannungstellers und den zweiten Änsgargsanschluss des Gleichrichters gekoppelt ist, ein Kondensator parallel geschaltet. Dieser dient dazu, hochfrequent©: Spikes der Eingangaspannung abzufangen.

Gemäß einer bevorzug len Arsführungsform umfasst die Soll™ wert-Vorgabevorricivtung eine TeilVorrichtung zum Bereit-steilen des zweiten Teiisoliwerts, wobei die Teilvorrich-tung eingangsseitig mit dem Shunt-Mderstand gekoppelt ist und ansgangsseitig mit dem Abgriff des ersten Spar; ·· nunqsteilers, wobei die Teilvorrichtung ausgehi.ldet ist, einen mir dem Spitzenwert des Stroms durch, den Längsregier invers korrelierten Strom in den zweiten ohmschen Widerstand des ersten Spannungsteilers einzuprägen. Demnach überlagern sich im zweiten ohmschen Widerstand des ersten. Spannungsteilers ein den ersten Teilstromwert reprasen- die render,· durch den ersten ohmschen Widerstand des ersten Spannungsteilers fliehender Strom sowie der den zweiten feilsoliwert repräsentierende^ von der Teilvorrichtung bereitgestellte Sv.rcrn,

Bevorzugt umfasst die SolIwert-VorgabeVorrichtung einen ersten Operationsverstärker; dessen tUnns-Eingäng, insbesondere über einen ohmschen Widerstand, mit dem Shunt-· Widerstand gekoppelt ist und dessen Plus-Eingang: mit dem Angriff des ersten Spannungsteilers gekoppelt ist, nur diese Weise wird besonders einfach ein Regelsignal für den Längsregier bereitgestellt...

Dabei kann der erste Operationsverstärker derartig beschältet sein, dass er als P-Regiexals PI-Regler oder als I-Regler wirkt,

Es hat sich als vorteilhaft herausgesteiit, wenn die Teiivorrichtung weiterhin einen zweiten Operationsverstärker umfasst, dessen Plus-Eingang mit dem Abgriff eines mit einer Wersorgungsgleichspannung gekoppelten zweiten Spannungsteilers gekoppelt ist, dessen Minus-Eingang mit dem Shunt-Widerstand gekoppelt ist und dessen Ausgang mit dem Abgriff des ersten Spannungsteilers gekoppelt ist, Mittels des zweiten Spannungsteilers kann ein Sollwert für den Peakwert des LED-Srroms bereitgestellt werden» Durch Kopplung des Ausgangs des zweiten Operationsverstärkers ? insbesondere über einen ohmschen Widerstand; mit dem Abgriff des ersten Spannungsteilers wird der von der Teiivorrichtung erzeugte Strom dem zweiten Widerstand des ersten Spannungsteilers überlagert - zusätzlich zu dem über dem ersten Widerstand des ersten Spannungsteilers fließenden Strom,

In diesen Zusammenhang ist es bevorzugt wenn die Teil-Vorrichtung weiterhin eine Diode and einen Kondensator umfasst,, wobei die Diode seriell zwischen den Shunt-Widerstand und den Minus-Eingang des zweiten Operationsverstärkers gekoppelt ist und wobei der Kondensator zwischen den Minus-Eingang des zweiten Operationsverstärkers und ein Bezugspotential gekoppelt ist, huf diese Weise wird der Spitzenwert des LED-Stroxas in jeder Hetzhalbwelle erfasst und in den Köxxdensator gespeichert:.

Dabei wird der LED-St rer mit dem f ür die Stromregelung ohnehin verwendeten Shunt-Widerstand erfasst und in eine Spannung umgewaxxäelt, Diese Spannung wird dann in dem genannten Kondensator gespeichert. Damit die in der Kondensator gespeicherte Spannung der zeitlich veränderlichen Spitzenwert des Sparurungsabfalls: am Shunt-Widerstand found abnehmend' folgt, ist es bevorzugt, wenn dem Kondensator ein ohrscher Widerstand parallel geschaltet 1st«

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Diode als Doppeidiode ausgebildet ist, wobei der Knotenpunkt zwischen den beiden Dioden xart einer Versorgungs-gleichspannung gekoppelt ist. Bevorzugt ist zwischen der Knotenpunkt der beiden Dioden und· der Versorgungsgieich-spannung ein weiterer ohmscher Widerstand angeordnet. Durch diese vorgehensweise wird ei. ne Koxapensat ion der Temperaturabhängigkeit der Diode erzielt. Bevorzugt ist dafoei der zwischen dexa Kopplungspun'kt· der beiden Dioden und der Versorgungsgieichspannuxxg angeordnete WieersSand um mehrere Größenordnungen. großer als der Shunt-Widerstand, sodass der durch den weiteren ohmschen Widerstand fließende Strom die Spannung am. Shunt-Widerstand und. damit den Istwert des Stroms im Wesentliehen nicht bee influsst,

Durch die Dämonsioniereng dea Kondensators und des dem Kondensator parallel geschalteten obres eben Widerstands lässt sich die Mittelungszeit einsteilen,· soclass langer-frästigen Schwankungen der dersorgungswecheelspannung Rechnung getragen werden kann; kurzzeitige Schränkungen jedoch ausgeblendet werden.

Bevorzugt wird die Mittelungszeit so eingestellt,: dass der infolge des zweiten Teil stell verts hinznaddierte Offset des Stromsoilwerts über zwei bis drei Perioden der yersorgungswecnseispannnnq irr Wesentlichen konstant ist. Der zweite Operationsverstärker ist zu diesem Dweck bevorzugt derart beschältet; dass er als I-Regier wirkt.

Der zweite Spannungsteiler umfasst bevorzugt einen ersten und einen zweiten ohmschen Widerstand, wobei dem zweiten ohmschen Widerstand, der zwischen dem begriff des zweiten Spannungsteilers und einem Bezugspotential ungeordnet ist, ein Kondensator parallel geschalter ist. Dieser dient zur Unterdrückung· von Starspannungen, Durch diese Beschaltung kann der durch den zweiten Operationsverstärker gebildete I-Regier dem zweiten ohmschen Widerstand des ersten Spannungsteilers einen Ström einprägen, der additiv zu dem Strom durch den ersten ohmschen Widerstand einen Spannungsabfall am zweiten ohmschen Widerstand erzeugt, der wiederum als Sollwert für den Linearregler verwendet wird. Für eine besondere gute Regeiungsoharakteristik ist es bevorzugt, den zweiten ohmschen Widerstand des ersten Spannungsteilers so zu dimensionieren, dass ohne weitere

Stromeinprägung durch den zweiten Operationsverstärker ein tendenziell zu geringer LED-Strom fließen würde. Bevorzugt wird der zweite ohmsche Widerstand des ersten Spannungsteilers so abgestimmt» dass sich bei Hennspan-nunc etwa ein um 15 zu geringer,· an den Linearregler bereitgestellter Sollwert ergeben würde. Dadurch wird gewährleistet,. dass der zweite Operationsverstärker immer im Eingriff ist»

Ohne: die erfinänngsgemäßen Maßnahmen würde der Linearregler damp wenn er lediglich unter Verwendung des aus dem Stand der Technik bekannten ersten Spannungsteilers geregelt würde»; jede Überspannung in Wärmeenergie umsetzen» Bei IQ % mehr Oberspannung würden damit auch IQ % mehr Strom erzeugt» Da die Leistung dem Produkt aus Spannung und Strom, proportional ist», ergäben sich dadurch bei der Vergehet: suei se gerne 5 dem Stand der Technik 1,1 x 1,1 =- 1,21 und damit 21 % mehr Verlustleistung in dem elektronischen Vorschaltgerat»

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung 1st an den zweiten ohmschen Widerstand des erster Spannungsteilers sine Hilf©Vorrichtung gekoppelt, die ausgelegt ist, die Flankensteilheit und/oder den Esitpunfct des Einsetzens der über dem zweiten ohmschen Widerstand abfallenden Spannung einzustellen., hur diese Weise lässt sich das Betriehsver-halten weiter verbessern beziehungsweise die Kietzstromkurvenform optimieren, Durch die Hilfsvorrichtung kann der dem zweiten Teilstrcmwert entsprechende Teil des Sollwerts in Abhängigkeit der durch den ersten Spannungsteiler bereitgestellten Spannung reduziert .beziehungsweise zu null gesetzt werden. Durch den zweiten Teilstrom-wert kann ein im Verhältnis zur Periodendauer des Versor- gnngsnetzes über eine verge boa re Zeitdauer konstanter Anteil hinzuaddiert werden; der auch in. einer verbesserten Eutzung der LEDs resultiert. Dieser lit Wesentlichen konstante Offset würde jedoch einen Sollwert auch in dem lei t be red et bilden, in dem kein Metzstrom. fliehen kann,· was dazu führen kann,, dass der Ströraregler in Sättigung geht. Durch die Hilfsvcrrichtung kann die Steilheit des Sciiweri.unsuuegs (steigende Flanke der Versorgangsvech-seispannung}; beziehungsweise des SolIwertabfalle (fallende Flanke der Versorgungswechselspannung} sowie die Position der Flanken in Bezug zur Phaseniage der Eingangs-Spannung eingestellt werden.

Die dflfsworricbtgng umfasst bevorrügt einen elektronischen Schalter mit einer Stenerelektroae, einer Arbeitselektrode and einer Bezugseiefctrode, wobei die Steuerelektrode mit dem Abgriff eines dritten Spannungsteilers mit einem ersten und einem zweiten ohmsehen Widerstand gekoppelt 1st; der dem ersten Spannungsteiler parallel geschaltet ist. Der dritte Spannungsteiler ist dazu so dimensioniert, dass der elektronische Schalter der Milfs-vorrichtung den Sollwert dann auf null reduziert,, wenn die Eingangsspannung kleiner ist als die Vorwärtsspannung der LEDs der ersten Kaskade und damit kein Metzstrom fließen kann.

Dabei kann dem zweiten ohmschen Widerstand des dritten Spannungsteilers; der zwischen den Abgriff des dritten. Spannungsteilers und ein Bezugspotential gekoppelt ist; eine Zenerdiode und/oöer ein Kondsnsator parallel geschaltet, Durch eine geeignete Wahl der Kapazität dieses Kondensators; der dem zweiten ohmschen Widerstand des dritten Spannungsteilers parallel geschaltet 1st, kann die fj.:anfceristeilheit der Spannung über: dem zweiten ohmseben Widerstand des ersten Spannungsteilers, die dem Sollwert für den Stromregier entspricht,· während des Ein-· setmens des Netzsirons eingestellt werden. Die Denerdiode dient ledig!ich zur Begrenzung der Spannung zwischen Steuereiefctrode und Bezugselektrode des elektronischen Schalters der Hilfsvorrichtung,

Das elektronische Vor schalt get at. kann weiterhin mindestens eine zweite Einheit, bevorzugt eine Vielzahl von zweiten Einheiten, mit einer zweiten Kaskade non LEDs umfassen, die zwischen die erste Einheit und die Serien-Schaltung aus längsreg 1 er und Ehunt-Widerstand, gekoppelt ist, wobei der jeweiligen zweiten Kaskade von LEDs ein elektronischer Schalter parallel geschaltet ist. Optional kann auch der ersten Kaskade von LEDs ein eiektronischer Schalter parallel geschaltet sein. Auf diese Weise können in Abhängigkeit der momentanen Amplitude der am Ausgang des Gleichrichters bereit, gesze2.1 zen Spannung unterschiedliche Kaskaden von LEDs oder unterschiedliche Kombinationen von Kaskaden von LEDs aktiv sein, ura die Eingangsspannung optimal auszunutzen.

Bevorzugt ist der jeweiligen Kaskade von LEDs ein Pufferkondensator parallel geschaltet, um Ripple bei der doppelten Freguenz der Versor gung s ve.ohsei Spannung, zu reduzieren. Mit anderen Worten können demnach die LEDs der jeweiligen Kaskade in den Phasen, in denen die Eingangsspannung für ihren: Betrieb nicht ausreicht, aus den jeweiligen Pufferfcendensatoren versorgt werden. ln diesem Eusammenhang umfasst mindestens eine Einheit, bevorzugt jede Einheit, eine Diode, die seriell zur Pa- raiielschaitung aus jeweiliger LED-Kaskade und jeweiligen Putferkondensator gekoppelt ist. Diese verhindere ei n Entladen des einer jeweiligen. 1>1-tu stade sage ordneten. Pufferkondensators durch den parallel geschalteten elektronischen Schalter.

Schließlich ist es bevorrügt, wenn der erste und/oder der dritte Spannungsteiler mit dem Kopplungsrxunkt der ersten Einheit und der zweiten Einheit einerseits und dem. zweiten Ausgangsansob. 1 u s s des Gleichrichters andererseits gekoppelt ist. Diese Variante ist sinnvoll* wenn die erste Einheit keinen Schalter aufweist; sodas s. diese nicht ü-berbrückbar ausgebildet ist. Wird nun der erste Spannungsteiler wie erwähnt verschaltet·* wird erreicht, dass ein Sollwert gröber null nur dann gebildet wird* wenn die Eingangsspannung größer als die Vorwärtsspannung des nicht überbrückten Teils der LEDs ist.

Weitere vorteilhafte Äusführungsformen ergeben sich aus den. ünt e ratsprüohen .. kurse Beschreibung der Belehnung(an)

Im. Wachtoigenden werden nunmehr Äusfnhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg'-ten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen;

Big. 1 in schematischer Darstellung ein Aus™ f uh rungs bei. spiel eines ex f i ndu n qsg emä -Ben elektronischen Vox soha.lt gerat st

Fig, 2 bis Fig. 4 den zeitlichen Verlauf verschiedener

Größen des in Fig. 1 dargesteliten e~ iektronischen Vorschaltgeräts bei Be- trieb mit Eingangsspannungen; die sich in ihrer Amplitude unterscheiden,

Ba\?oxnsrig-ts teeftferasg der Erfindung

Fig, 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Äasfüh-ruhgsbeispiei eines eriindongsgemäßen elektronischen Vor™ schaltgerats 10, Das -er£indungsgemäße Vorschaitgerät 10 meist einen Eingang mit einem ersten El und einem zweiten Eingangs an s chi u.s-s E2 auf, zwischen denen einen dersor-gimgswechselspannung V» anliegt, die beispielsweise 230 v, 50 Hz betragen kann. Diese wird an einen Gleichrichter DO02 gelegt, der vorliegend vier Dioden aufweist. Die am Gieichfichterausgang bereitgestellte Spannung ist mit V(n003) bezeichnet, Ein optionaler Kondensator C001 dient der Eliminierung von hochfrequenten Spikes auf der VersorgungswechselSpannung V«.

Eine erste Einheit EMI umfasst eine Kaskade von LEDs, d, h. bevorzugt die Serienschaltang einer Vielzahl, von LEDs.· wobei die "Kaskade" auch nur eine LSD umfassen kann. Exemplarisch ist vorliegend lediglich die LED mit der Bezeichnung D.löl dargestslit, Der Kaskade ist ein optionaler Pufferkondensatox Ci01 parallel geschaltet. Seriell zwischen den ersten .Äusgangsainscnluss und die Parallelschaltung aus Pufferkondensator Clöl und erster Kaskade von LEDs ist eine Diode DO öl gekoppelt^ wobei dieser Serienschaltung wiederum ein elektronischer Schalter SKI parallel geschaltet ist.

Eine zweite Einheit ER2 umfasst ebenfalls eine Kaskade von LEDs, wobei liier lediglich die LED DU? exemplar!sen daroesteiit ist. Dieser Kaskade ist wiederum ein options- ler Pufferkondensator Gill parallel geschaltet. Die creite Einheit umfasst weiterhin eins Diode DG 12, die zvi-sehen die Einheit EHl und die Parallelschaltung aus LED--Kaskade sowie puf ferkondensator CI 1.1 gekoppelt ist. Parallel nur PeatenSchaltung aus Diode DO 12 und Parallelschaltung aus LED-Kaskade 0117 und Pufferkondensator €111 ist ein Schalter SW2 gekoppelt.

Die im Rachfolgenden detaillierter beschriebene Erfindung lasst sich auch mit lediglich einer Einheit EHl realisieren; wobei dann auch der Schalter SW1 wegfallen· kann. Der Kondensator Clöl ist; wie erwähnt,, optional.. Bevorzugt sind jedoch eins Vielzahl swelter Einheiten EM2 seriell nur ersten Einheit EHl angeordnet-; wobei; wenn der jeweilige Pufferkondensator: Gill entfällt, auch die jeweilige Diode DG12 weggelassen werden kann, Mittels der Schalter SW1; SW2 kann in Abhang igkei der Eingangsspannung Va. gesteuert werden, welche LED-Kaskade (:n) in Betrieb sind.

Seriell zu den Einheiten EHl, EH2 ist die Seriensohaltang eines Längsreglers QlOO sowie eines Shunt-Widerstands RIOL geschaltet.

Der In den Längsregler QlOO hinein*' ließ ende· Strom ist mit Is (Ql00} bezeichnet. Dieser Strom entspricht immer dem Letsstrong d,h. dem Strom, der dem am Eingang armesot loose sen Versorgungsnetz entnommen wird. Ohne Verwendung von Pufferkondensatoren entspricht dieser Strom dem LED-Strom., Die über dem, Shunt-Widerstand El OG abfallende Spannung ist mit V(n024) bezeichnet. In diese Spannung V(n02i) geht die Temperaturabhängigkeit sowie die Streuung hinsichtlich der vorwärtsspannung der jeweils vom LED-Strom 1^(100) durchflossenen LEDs mit ein.

Sins S ο i 1 w e r t - V org&.be v o r r i c h r u n g stir Er sen rung eines Sollwerts für den Längsregler QIGö ist mit 16 bezeichnet.

Sur Erzeugung eines ersten, bei entsprechender Eingangsspannung V6i: sinusförmigen Anteils eines an der Steuer-elektrode des Läegsreqlefs Ql00 angelegten Sollwerts ist ein Spannungsteiler vorgesehen, der zwischen die Ausgangsklemmen des Gleichrichters: D002 gekoppelt ist und die ohmschen Widerstände ROH und Eöl2 umfasste. Die über dem ohmschen Widerstand BO 12 abfallende: Spannung wird an den Plus-Eingang ernes Operationsverstärkers XC1-B gelegt, dessen Minus-Eingang über einen ohmschen Widerstand RDII mit dem Shunt-Wl der stand RICO gekoppelt ist. Die Spannung am Ausgang des Operationsver stärker a IC1-B ist mit VinOlS) bezeichnet. Die über dem ohmschen Widerstand KO 12 abfallende Spannung ist mit 7(nö2Q) bezeichnet. Ein optionaler, dem ohmschen Widerstand R0T2 parallel geschalteter Kondensator €010 dient dazu, hochfrequente Spikes der Spannung ¥{n020:} am Abgriff des ersten Spannungsteilers abzufäugen, In der 'Rückkopplung des Operationsverstärkers IC1-B ist die Serienschaltung eines ohmschen Widerstands R013 und eines Kondensators €01I gekoppelt, um diesen als PI-Regler auszubxlderm kur Erzeugung eines zweiten Teilsollwerts ist eine Teil-Vorrichtung 12 vorgesehen, die an ihrem Ausgang eine Spannung V(nOOr) bereitstenr. und über einen ohmschen Widerstand €025 einen zweiten Strom.antei.1 durch den zweiten ohmschen Widerstand RQ12 prägt. Um diesen Stromanteil zu erzeugen, wird der Epitzenwert des Stroms la(Ql'OO) durch den Länosregier Q100 mittels des Shunfc-Wiaerstands R1Q0 erfasst, und in dem Kondensator €020 gespeichert, vorliegend erfolgt eine Spitzenwertdetektion mittels einer Dop- peldiode D020, wobei der Kopplongspun Ri. der beiden Dioden über einen ohmschen Widerstand R020 mit einer 7ersor -gungsgleichspannung gekoppelt ist. Durch diese Anordnung Rann im vergleich nur 'Verwendung lediglich einer Diode dis Temperaturabhängigkeit der Diode (n] kompensiert werden.

Die am Kopplung spinnet der beiden Dioden abfallende Spannung ist mit 7(null) bezeichnet, während die über dem Kondensator C020 abfallende Spannung mit VgnülZ) bezeichnet ist. Damit die im Kondensator 0020 gespeicherte· Spannung dem seitlich veränderlichen Spitzenwert des Spannungsabfalls am Shunt-Widerstand F100 zur und abnehmend folgt i- ist parallel zum Kondensator CO20 ein Widerstand R021 geschaltet:.

Der so gespeicherte Spitzenwert des LEO™ Stroms Xö(0100} wird über einen Widerstand R022 an den Minus-Eingang eines weiteren Operationsverstärkers ICl-A gelegt, an dessen Pius-Eingang mittels eines weiteren Spannungsteilers, der die ohmschen Widerstände R023 und R024 umfasst, ein Sollwert für den Peakwert des DES—Stroms: IdCQlOO}. gelegt wird, zur Unterdrückung von St Urspannungen kann dem Widerstand Rü2i ein Kondensator (,021 parallel geschaltet werden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers ICl-A, der aufgrund des Qegenkopplungskondensators CO22 einen I-Regler bildet, wird über den ohmschen Widerstand' R025 wie bereits erwähnt an den Widerstand E012 geschaltet. Durch diese Versohaltung kann der durch den Operationsverstärker IC1-A gebildete I-Regler dem Widerstand RQ12 einen Strom einprägen, der additiv zu dem Strom durch den Widerstand ROH einen Spannungsabfall am. Widerstand E012 erzeuge, der wiederum als Sol Herr, für den eigentlichen I... in ear regier· 010(5 verwendet wird. Für eine gate Regeiungsch.arakteristik wird RD12 so dimensioniert,- dass ohne weitere Strömelnprägung durch den 0~ aerationsrexstärker ICl-Ä ein tendenziell tu geringer LED-Strom I^iylOO) fließen würde,- beispielsweise um iö bis 20%, bevorengt 15%, Dadurch wird gewährleistet, dass der Operationsverstärker· 1C1-.Ä immer im Eingriff ist.

Da der durch den Operationsverstärker IC1-A bereitge-Stellte Teilsoilwert jedoch einen Sollwert auch in dem ßeitbereich bilden würde, in dem kein Netzstrom fließen kann? weil die momentane Singangsspannung kleiner ist als die: kleinste Flnssspannrng einer LED-Kaskade, könnte dies zu einem Sättigungszustand des Linearreglers Q10Ö führen, bas heißt, wenn die Netzspannung Vs anschließend wieder zunimmt und dabei wieder über die kleinste Vor-wäresSpannung einer LED-Kaskade steigt, benötigt der Stromregler eine Einschwingzeit, in der der Netzstrom großer als der gewünschte, dem Sollwert entsprechende Wert ist. Dieser Ober scheincor des Netzstroms wirkt sich negativ auf das Verhalten der Gesamtanordnung: hinsichtlich der NetzstromoberSchwingungen und der Funkstörung aus,

Durch eine HilfsVorrichtung 14 lassen sich jedoch derartige öberschwiager des Netzstroms, d,h» des vom Netz auf-genommenen Stroms, unterbinden, indem der: am Widerstand. RÖ12 abfallende Sollwert in Abhängigkeit der durch einen Spanoangstei 1er bereitgesteIlten Spannung reouzlert beziehungsweise zu null gesetzt werden kann, Ins.oesonaere lässt sich dadurch die Steilheit des Soilwertanstiegs bei einer steigenden Flanke der Versorgungsspannung Ve beziehungsweise des Soiiwertgbfalls bei einer fallenden Flanke der VersorgungsSpannung Va sowie die Position der Flanken in berüg zur Phasen läge der Eingangsspannung Vb einslel-len,.

Dazu ist ein Spannungsteiler vorgesehen, der die ohmschen in derstände RQ13 und ROli umfasst. Der Äbgriff dieses Spannungsteilers ist mit der Stenereiektrode eines Transistors QOli gekoppelt, Die Widerstände R013f ROH dieses Spannungsteilers sind so dimensionierr,· dass der Transistor Q011 den Soileert dann auf null reduziert, nenn die Eingangsspannung Vs kleiner als die kleinste Vorvärts-Spannung einer LED-Kaskade ist, sodas s kern Petzstrom fließen kann.

Durch eine geeignete Wahl der Kapazität eines Kondensators C0.10g der dem Widerstand POlh parallel geschaltet ist,· kann die Flankensteiiheit der Spannung über dem Widerstand ECU, die dem Sollwert für den Linearregler Ql 00 entspricht, nährend des Einsetzens des Netzstroms eingestellt werden. Eine dem Kondensator Cölö parallel geschaltete Zenerdiode DOIQ dient zur Begrenzung der Basis-Emitter-Spannung des Schalters Q011, Der in den Emitter des Transistors Q.011 hineinf Heilende Strom ist mit Xe (QOll) bezeichnet.

Die Figuren 2 bis i zeigen für unterschiedliche Werte der Eingangs Spannung V<;, den zeitlichen Verlauf unterschiedlicher Großen des in FI. g < 1 schematisch dargesteilten e-iektronischen Vorschsltgeräts, So zeigt die jeweilige Darstellung a) den zeitlichen Verlauf der Spannungen

VinOifj, V (nöl'7) sowie V (;η.012:) < Die jeweilige Darstellung b}; zeigt den. zeitlichen Verlauf der Spannung VtnOüo), die jeweilige Darstellung c) den Verlauf des Stroms laCQlööj und die jeweilige Darstellung d) den Verlauf der Spannungen V{nG09), ¥inö.20>, V(n016): sowie des Stroms le(Q011j.

Wie aus dem jeweiligen Kurveuveriauf in der jeweiligen Darstellung b) zu erkennen ist, beträgt der Spitzenwert der Spannung V{n003} am Gleichrichterausgang bei der Darstellung von Frg. 2 280 v, bei der Darstellung von Fig, 3 320 V und bei der Darstellung von Fig, 4 360 V» Aus der jeweiligen Darstellung cj ist deutlich erkennbarg dass der infolge des zweiten TelIsoliwerts überlagerte Strom-anteil umso größer wird, je hieiner der Spitzenwert der Singangsspannung ist. So wird vorliegend erreicht, dass unabhängig vom Wert der EingangsSpannung vg der Spitsen-wert des Strom X.dQlOö) durch den Längsregler Qiöü immer ca, 270 mA beträgt. Entsprechend sind die Spitzenwerte der in der jeweiligen Darstellung a] gezeigten Spannungen V(n0:24), V(n01?) und V(n012) im. Wesentlichen identisch.

Wie sich, jedoch aus der jeweiligen Darstellung d) ergibt, ist der von Operationsverstärker 111-L bereitgesteilte zusätzliche TeilSollwert, erkennbar am Verlauf der Spannung vlnOOV), umso größer, je kleiner die Spitzenwerte der Singangsspannung vt ist. V(n02öd zeigt prinzipiell die Summe der beiden Teilsollwerte. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass in den Phasen, in denen die gleichgerichtete Eingangsspannung V(nQö3) eine Amplitude von 90 V unterschreitet (die Flussspannung der ersten Kaskade von LEDs wurde hier beispielhaft zu 90 V angenommen), der Transistor Q01X durch entsprechende Dimensionierung leitend geschaltet wird, wie sich aus: dem korrespondierenden

Verlauf des Strom: 1, iQOl'i} er;;nehmen lässt, Dadurch wird in den genannten Phasen der Spannung V(n003) die Spannung v ;n020) biS: auf die Spannung an Emitter-Basis-Übergang des Transistors QOl'i kurzgeschlossen, was sieh in einem entsprechenden verlauf der am Äusgang des Operationsverstärkers IC 1.-13 bereftgestellten Spannung ¥{η016ί wider-spiegelt,

Der Spttzsnwert den Spannung VinOiS) ist in den unter-schiedlieben Darstellungen der Figuren 2 bis 4 im. Wesentlichen identisch,

Claims (15)

1, Elektronisches Vorsehaltgerat (10) rum Betreiben mindestens: einer ersten Kaskade von LEDs, (DlDl) f umfassend: - einen Eingang mit einem ersten (Ely und einem zweiten Sirigangsanschiuss (S2) zum. Koppeln mit einer Kersorgungswechselspannung (¾} ; - einen Gleichrichter (Dööz), der mit dem ersten (Ei) und dem zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt ist, wobei der Qleic.hrachter (DÖ02) einen Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschiuss aufweist; eine erste Einheit (Eli),· die die erste Kaskade vcn LEDs (Dlöl) umfasst, wobei die erste Einheit; (EH1) yu.it dem ersten Ausgangsanschiuss des Gleichrichters (00:02): gekoppelt ist; - eine Serienschaltung umfassend einen Längsregler (0)100) und einen Shunt-Wider st and (R1.00) f wobei diese Serienschaitung seriell zwischen die erste Einheit (EHl) and den zweiten Ausgangsanschiass des Gleichrichters (DO02} gekoppelt ist; - eine Soilwert-Vorgabevorrichtung (16) für den Längsregler (Q100) mit einem Ausgang, der mit dem Längs-regier (QlöO) gekoppelt ist, wobei die Soliwert-Vorgaberorrichtung (16) ausgelegt ist einen ersten Teiisollwert an ihrem Ausgang bereitzustellen, der mit der Spannung (V(n003)) zwischen den Ausgangs-anschlüssen des Gleichrichters (D0Q2) korreliert dadurch gekennzeichnet, dass die Seil ) wert -V'Grgebevo.nm.chi.ung (16} weiterhin ausgelegt ist, einen: .weiten, dem ersten TerIsoiJwert überlagerten Teilsoliwert an den Längsregler CQlöö) bereitzustellen, nobel der zweite Teilsollwert inters korreliert ist mit dem Spitzennert des Stroms {(Ql00} } durch den Laagsregler (Q1.Q0) ,

2, Elektronisches VPrschaitgerai (10} nach Anspruch 1., da d ar ch gehe nnsei chn e t, dass die Soll«?ert-v'orgahermrrichbung (16) einen ersten Spannungsteiler mit einem ersten (ROH} und einem zweiten ohmschen Widerstand (R012) umfasst., der zwischen den ersten und den zweiten· Ansgangsanschluss des Gleichrichters (0002} gekoppelt ist, wobei der erste Teilsollwert mit der infolge des Stroms durch den ersten Widerstand (RGll} am zweiten Widerstand (R0I2) abfallenden Spannung korreliert ist, 3« Elektronisches Vorschaltgerät (10} nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten ohmschen Widerstand (RQ12; des ersten Spannung steilere, der zwischen den Abgriff des ersten Spanninrgsteilers and den zweiten Ausgangsanschluss des Gleichrichters ('DO 02} gekoppelt ist, ein Kondensator (COiO) parallel geschaltet ist.

4. Elektronisches Vorschaltgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soliwert-V'orgabevorrichtung '(16} eine Tsii-vorrichtung (12) zum Bereitstellen des zweiten Teil- Sollwerts umfasst; wobei die Tel 1.Vorrichtung (12) ein-cangsseit zq rat dem. Shunt-Widerstand CR100; gekoppelt ist und ausgangsseitig mit des'. Abgriff des: ersten Spannungsteilers (Böll, 2:012; ,, wobei die Teilvcarich-rung (i£) ausgebi leer, ist,, einen mit dem 2c 1 izenwerc des Stroms (IdiQlOö}} durch den Längsregler (QlQO} invers korrelierten Strom, in den zweiten ohmschen widerstand (hüll) des ersten Spannungsteilers i;R0Ilf· RQ12) einzuprggen, 5«. Elektronisches Vorsohaltgerät (IO) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die SoIIwert-Vorgabevoxrichtung ί16} einen ersten Operationsverstärker umfasst; dessen Minus- Eingang; insbesondere über einen ohmschen Widerstand (PCMl}f mit dem Shunt-Widerstand (Ri00} gekoppelt ist und dessen Plus-Eingang mit dem .Abgriff des ersten Spannungsteilers (Eöll; R012) gekoppelt ist,

6, Elektronisches Vorsohaltgerät (ICO nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet ? dass der erste Operationsverstärker (ICl-E) derart beschältet ist, dass er als P-Reglerf als PI-Regler oder als I-Regler wirkt.

7, Elektronisches Vorsohaitgerat (1.0) nach, eine® der vorhergehenden Anspruch e dadurch gekennzeichnet; dass die TeilVorrichtung (12) einen zweiten Operationsverstärker UC1--Ä} umfasst; dessen Plus-Eingang mit dem Abgriff eines mit einer Versornungsglcichspannung i'Jce) gekoppelten zweiten Spannungsteilers (EQ23, BO24} gekoppelt ist, dessen Minus“Eingang ni u dem Shunt-Widerstand (RICO): gekoppelt ist und dessen Bus·" gang, insbesondere über einen ohmschen Widerstand ;r025), mit dem Abgriff des ersten Spannungsteilers •20;1, BO12} gekoppelt ist,

8, Elektronisches Vorschaltgerät üD) nach Anspruch 7f dadurch gekennzeichnet, dass die Peilvorrichtung {12} weiterhin eine Diode (D020V und einen Kondensator {0020} umfasst, wobei die: Diode {0:020}: seriell mischen den Shuni-Midetstanä {RICO} und den Minus-Eingang des zweiten Operationsverstärkers {IC1-Ä} gekoppelt ist und wobei der Kondensator {0020} zwischen, den Minus-Eingang des zweiten Operationsverstärkers (ICI-A) und ein Bezugspotential gekoppe.lt rst,

9, Elektronisches versöhnitgerat (' 1 ö} nach Anspruch 8, d a dur eh g e keη n z e i ehnet, dass die Diode (0020} als Doppeldiode ausgebildet ist, wobei der Knotenpunkt zwischen den beiden Diode·· mit einer äersorgungsgieichspanuung (%η gekoppelt ist,

10, Elektronisches Vorschaitgerät {10} nach einem der Bespräche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem. Kondensator (Cö20}: ein ohmscher Widerstand (BO21) parallel geschaltet ist.

11. Elektronisches Vorschaltgerät (IO) nach einem der Ansprüche 8 bis 10; da dur ch ge kenn re i ebne t,< dass der zweite Operationsverstärker CECl-A) derart beschältet ist, dass: er als I-Regler wirkt.

12. Elektronisches Vorschaltgerät (10) nach einem, der Ansprüche 1 eis 11.: dadurch gekennzeichnet,, dass der zweite Spannangsteiier einen ersten (R023) und einen zweiten ohmschen Widerstand (KÖ21) umfasst; wobei dem. zweiten ohmschen Widerstand (ROSi), der zwischen dem Abgriff des zweiten Spannungsteilers und ei-nem Bezugspotential angeordnet ist; ein Kondensator (0021) parallel geschaltet ist.

13. Elektronisches Verschaltgerät (10) nach einem der .Ansprüche 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet , dass an den zweiten ohmschen Widerstand. (R012; des ersten Spannungsteilers eine Hilfsmorrichtung (11) gekoppelt ist. die ausgelegt ist. die Flankensteilheit und/oder den Zeitpunkt des Einsetzens der über dem zweiten ohmschen Widerstand (K012) abfallenden Spannung einzustellen. li. Elektronisches Vorschaltgerät (10) nach Anspruch 13,· dadurch gekennzeichnet; dass die Hilfsvorrichtung (14) einen elektronischen Schalter (0011) mit einer Steuerelektrode,· einer Arbeitselektrode und einer Bezugselektrode umfasst; wobei die Steuerelektrode mit dem. Abgriff eines dritten Spannungsteilers mit einem ersten (R013) und einem zweiten ohmschen Widerstand (RÖ14J gekoppelt ist:, der dem ersten Spannungsteiler (ROH, R01.2) parallel geschaltet ist,

15, Elektronisches Vorschaltgerät. (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet dass dem zweiten ohmschen Widerstand (R014) des dritten Spannungsteilers («013, Küli), der zwischen den Abgriff des dritten Spannungsteilers und ein Bezugspotential gekoppelt ist, eine Zenerdiode (DölO) und/oder ein Kondensator (C01D) parallel geschaltet ist,

16, Elektronisches Vorsehaitgerät (10) nach einem der vorhergehenden .Ansprüche, dadurch gekennzelehnet, dass aas elektronische vorschaltgerät (10) weiterhin mindestens eine zweite Einheit (EM2), bevorzugt eine Viel zahl von zweiten Einheiten (EH2), mit einer zweiten Kaskade von LEDs (Dill) umfasst, die: zwischen die erste Einheit (EHl) und die Serienschaitung uns Längsregier (Qlöö) und Shunt-Widerstand (RIOO) gekoppelt ist, wobei der jeweiligen zweiten Kaskade von LEDs (DIU) ein elektronischer Schalter (SW2) parallel geschaltet ist, wobei insbesondere auch der ersten Kaskade von LEDs (Dlöl) ein elektronischer Schalter (SWl) parallel geschaltet ist.,

17, Elektronisches Vorschaltgerät (10) nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet? dass der jeweiliges Kaskade (Dl01? D117) von. LEDs ein Pu fr s rko näen s a tor CClOl; CI11} . parallel geschaltet ist.

18. Elektronisches Vorschaitgerät (10) nach Anspruch 10 und 17; dadurch gekennzeichnst ,, dass mindestens: eine Einheit (EHl? EH.2} bevor engt jede Einheit; eine Diode (DO01; Die.2; ,. die seriell zur Parallelschaltung aus jeweiliger LED-Kasfcade (Dl01; Dl17} und jeweiligen Putferkondensator (ClQl; CI 1.1) gekoppelt ist, 19:. Elektronisches Cor schalt gerät (10} nach einem der Ansprüche 16 bis 18; oatcrc:h gehennsei.chnes; dass der erste and/oder der dritte Spannungsteiler (2011; KG12} mit dem Kopplungspunkt der ersten Einheit (EH!) und der zweiten Einheit (EB2i einerseits und dem zweiten Ausgsngsansch.luss des Gleichrichters (D002) andererseits gehoppelt ist.