DE102008004791A1 - Charge detection circuit for LED, has signal tapping circuit connected to electronic circuit to detect opening and closing of signal tapping circuit, and evaluation circuit comprising input connected to electronic circuit by tapping circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lasterkennungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, mit unterschiedlichen LED-Lasten betrieben zu werden.The The invention relates to a load detection circuit adapted to is to be operated with different LED loads.
LED-Technik dringt zunehmend in das Gebiet der Raumbeleuchtung vor. Die LEDs (Licht aussendende Dioden) verdrängen dabei allmählich herkömmliche Beleuchtungssysteme, wie Glühlampen aber auch Leuchtstofflampen. LEDs haben grundsätzlich andere elektrische Eigenschaften als Glühlampen oder Leuchtstofflampen. Ihre Brennspannung liegt im Bereich weniger Volt, wobei jedoch zumindest bei voller Leistung erhebliche Ströme im Bereich einiger hundert Milliampere oder auch zumindest bei Parallelschaltung auch im Bereich von einem oder einigen wenigen Ampere auftreten.LED technology is increasingly penetrating the field of room lighting. The LEDs Displace light emitting diodes gradually conventional Lighting systems, such as incandescent but also fluorescent lamps. LEDs basically have different electrical properties as light bulbs or fluorescent lamps. Their burning voltage is in the range less Volt, but at least at full power considerable currents in the range a few hundred milliamperes or at least when connected in parallel also occur in the range of one or a few amps.
Leuchtdioden sind problemlos dimmbar. Meist wird dies schlicht durch Taktung des Betriebsstroms erreicht. Durch Einstellung des Taktverhältnisses kann die Helligkeit reguliert werden. Weil das menschliche Auge eine logarithmische Empfindlichkeit hat ist es wünschenswert, LEDs zu sehr niedrigen Strömen hin dimmen zu können. So kann es erforderlich werden, den Betriebsstrom der LED z. B. um den Faktor 1:1000 zu verstellen. Während dies technisch ohne Weiteres zu erzielen ist, wird dadurch ein Problem bei der Be triebsüberwachung der LED hervorgerufen. Der Hersteller eines LED-Betriebsgeräts, das dazu eingerichtet ist, die LED mit dem jeweils gewünschten Betriebsstrom zu versorgen, möchte gerne fehlerlosen Betrieb entsprechender Beleuchtungseinrichtungen sicherstellen. Er möchte vor allem vermeiden, dass Fehler durch Kurzschluss entstehen oder auch, dass nicht mit LED bestückte Brennstellen mit Spannung versorgt werden. Somit müssen mindestens zwei Extremfälle bewältigt werden, nämlich:
- – minimale Helligkeit bei minimaler Last und
- – maximale Helligkeit bei maximaler Last.
- - minimum brightness at minimum load and
- - maximum brightness at maximum load.
In beiden Fällen müssen die Fehlerfälle „fehlende Last" und „Überlast" erkannt werden.In both cases have to the error cases "missing Load "and" overload "are detected.
Im Betriebszustand „minimale Helligkeit bei minimaler Last" ist es schwierig, diesen vom Fehlerfall „keine Last" zu unterscheiden. Der Betriebszustand „maximale Helligkeit bei maximaler Last" ist nur schwer von dem Fehlerfall „Überlast" zu unterscheiden.in the Operating state "minimum Brightness at minimum load "is it is difficult to distinguish this from the error case "no load". The operating state "maximum Brightness at maximum load "is difficult to distinguish from the error case "overload".
Es kann hinzu kommen, dass LED-Betriebsgeräte hinsichtlich der anzuschließenden Last variabel gestaltet sein müssen. Sie müssen gleichermaßen geeignet sein, große Lasten wie auch kleine Lasten anzusteuern, d. h. sowohl leistungsstarke wie auch leistungsschwache LED-Module. In diesem Fall ist die Fehlererkennung in den oben genannten Extremfällen besonders schwierig.It may be added that LED control gear with regard to the load to be connected must be designed variably. You need to equally be suitable, great To control loads as well as small loads, d. H. both powerful as well as low-power LED modules. In this case, the error detection in the extreme cases mentioned above especially difficult.
Daraus leitet sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ab, eine Lasterkennungsschaltung für LED zu schaffen, die trotz variabler Last eine sichere Erkennung der Fehlerfälle „keine Last" und „Überlast" gestattet.from that derives from the object underlying the invention, a Load detection circuit for LED, despite a variable load reliable detection the error cases "no Load and overload.
Diese
Aufgabe wird mit der Lasterkennungsschaltung für LEDs nach Anspruch 1 gelöst:
Die
erfindungsgemäße Lasterkennungsschaltung
ist darauf eingerichtet, variable LED-Lasten hinsichtlich fehlender
Last zu überwachen.
Die variable Last kann darin gesehen werden, dass eine fest vorgegebene
LED-Lichtquelle mit verschiedenen Lastströmen betrieben wird, die beispielsweise
durch eine Pulsbreitenmodulation eingestellt werden. Die variable
Last kann sich aber auch dadurch ergeben, dass unterschiedliche
LED-Module an das Betriebsgerät angeschlossen
werden.This object is achieved with the load detection circuit for LEDs according to claim 1:
The load detection circuit according to the invention is adapted to monitor variable LED loads with respect to missing load. The variable load can be seen in that a fixed predetermined LED light source is operated with different load currents, which are adjusted for example by a pulse width modulation. The variable load can also result from the fact that different LED modules are connected to the operating device.
Zur Erfassung kleiner Lasten ist ein Schalter vorgesehen, der mit dem Shunt in Reihe geschaltet ist. Über dem Schalter wird von einer Signalabgriffsschaltung eine Spannung abgegriffen, um zu detektieren, ob eine Last angeschlossen ist oder nicht. Dazu nutzt die Signalabgriffsschaltung Impulsflanken, die entstehen, wenn der elektronische Schalter öffnet (nicht leitend wird) und somit eine vorhandene Last das Potential an dem lastzugewandten Anschluss des elektronischen Schalters auf Betriebsspannung springen lässt.to Detecting small loads is a switch provided with the Shunt is connected in series. about the switch becomes a voltage from a signal tapping circuit tapped to detect if a load is connected or Not. For this purpose, the signal tapping circuit uses pulse edges, the arise when the electronic switch opens (does not become conductive) and thus an existing load the potential at the load facing Connection of the electronic switch to operating voltage jump leaves.
Die erfindungsgemäße Lasterkennungsschaltung nutzt die Betriebsstromerfassung über einen optional vorzusehenden Shunt oder ein sonstiges Stromerfassungselement, wie z. B. einen Stromwandler o. ä. Die über dem Shunt abgegriffene Spannung oder das sonstige von dem Stromerfassungselement erzeugte Signal wird zu einer Auswerteschaltung geführt, die anhand dessen hohe Lasten und Überlast erfassen und unterscheiden kann.The Load detection circuit according to the invention Uses the operating current detection via an optional Shunt or other current sensing element, such. B. one Current transformer o. Ä. The above the shunt tapped voltage or the other of the current detection element signal generated is passed to an evaluation circuit, the based on its high loads and overload capture and distinguish.
Die Lasterkennungsschaltung steuert den elektronischen Schalter so an, dass dieser unabhängig vom Dimmzustand der Last jedenfalls gelegentlich, vorzugsweise periodisch in kürzeren Zeitabständen von beispielsweise wenigen Millisekunden oder Bruchteilen einer Millisekunde öffnet, um den Betriebsstrom willkürlich zu unterbrechen. Selbst bei Helligkeit „100%" werden kurze Laststromunterbrechungen vorgenommen. Diese senken den Effektivwert des Betriebsstroms um einen geringen Betrag von beispielsweise 1% oder 0,5% oder weniger. Eine solche Betriebsstromreduktion wird vom Auge wegen der logarithmischen Empfindlichkeit nicht als Helligkeitsverlust wahrgenommen. Insofern ist die Betriebsstromunterbrechung „willkürlich", weil sie nicht zwangsläufig durch den Dimmzustand der LED verursacht oder bedingt ist. Befindet sich die LED hingegen im gedimmten Betriebszustand, werden zur Lasterkennung und somit als willkürliche Betriebsstromunterbrechung die ohnehin vorhandenen Pausen des getakteten Betriebsstromsignals genutzt.The load detection circuit controls the electronic switch so that it opens regardless of the dimming state of the load at least occasionally, preferably periodically at shorter intervals of, for example, a few milliseconds or fractions of a millisecond, to interrupt the operating current arbitrarily. Even at brightness "100%" short load current interruptions are made, which reduce the effective value of the operating current by a small amount of, for example, 1% or 0.5% or less Such an operating current reduction is not perceived by the eye due to the logarithmic sensitivity as a loss of brightness is the power interruption "arbitrary", because it is not necessarily caused by the dimming state of the LED or conditional. If the LED is on conditions in the dimmed operating state, the already existing pauses of the pulsed operating current signal are used for load detection and thus as an arbitrary operating current interruption.
Der elektronische Schaltender Lasterkennungsschaltung kann zugleich der zum Dimmen verwendete Transistor sein. Der Transistor wird dann mit variablem Tastverhältnis betrieben.Of the electronic switching load detection circuit can at the same time be the transistor used for dimming. The transistor then becomes with variable duty cycle operated.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder Ansprüchen. In der Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Beschreibung beschränkt sich dabei auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:Further advantageous features of the invention will become apparent from the description, the drawing or claims. In the description is an embodiment of the invention illustrated. The description is limited while on essential aspects of the invention and other conditions. The The drawing discloses further details and is to be consulted. Show it:
In
Das
LED-Modul
Der
Transistor
Zwischen
dem Eingang U2 der Auswerteschaltung
Die
insoweit beschriebene Lasterkennungsschaltung
In Betrieb liegt an dem Anschluss
In operation lies at the connection
Es
wird nun angenommen, dass die Lasterkennungsschaltung eine minimale
LED-Last erfassen soll. Das LED-Modul
Im
Ergebnis ist die Auswerteschaltung
Ist kein
LED-Modul
Is not an LED module
Liegt
hingegen ein Kurzschluss vor oder eine Überlast, d. h. übersteigt
der Betriebsstrom die zulässigen
Grenzen, wird die Spannung an dem Shunt
Das
LED-Modul
Enthält ein Modul
Zur
Lösung
des Problems der sicheren Lasterfassung und Überlasterkennung bei LED-Modulen mit
stark schwankender Last werden ein Shunt
- 11
- LasterkennungsschaltungCharge detection system
- 2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
- LED-ModulLED module
- 3, 43, 4
- LEDLED
- 55
- Vorwiderstanddropping resistor
- 6, 76 7
- Anschlüsse des LED-ModulsConnections of the LED module
- 88th
- Transistortransistor
- 99
- Shuntshunt
- 10, 1110 11
- EndeThe End
- 1212
- Steuerelektrodecontrol electrode
- 1313
- Leitungmanagement
- 1414
- Auswerteschaltungevaluation
- U1, U2U1, U2
- Eingängeinputs
- 1515
- Tiefpasslowpass
- 1616
- SignalabgriffschaltungSignalabgriffschaltung
- 1717
- Widerstandresistance
- 1818
- Z-DiodeZener diode
- 1919
- Diodediode
- 2020
- Kondensatorcapacitor
- 2121
- Z-DiodeZener diode
- 2222
- Entladewiderstanddischarge
- 2323
- Ausgangoutput
- 2424
- induktives Elementinductive element
- 2525
- Diodediode
- 2626
- Widerstandresistance
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