DE102010060437B4 - Vorrichtung zum Betreiben eines Leuchtmoduls mit Überspannungsschutz - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Leuchtmoduls. Das Leuchtmodul weist eine Reihenschaltung von mehreren Leuchtmitteln auf. Als Leuchtmittel dienen insbesondere Halbleiterleuchtmittel wie etwa Leuchtdioden (LEDs) oder Superlumineszenzdioden (SLDs).
- Bei einer solchen Reihenschaltung besteht das Problem, dass der Ausfall eines einzelnen Leuchtmittels zum Ausfall des gesamten Leuchtmoduls führt.
- Um dies zu vermeiden schlägt beispielsweise die
DE 10 2004 007 278 A1 vor, eine erste Schaltung mit einem Überbrückungszweig parallel zum Leuchtmittel zu schalten. Dort wird parallel zu einer Leuchtdiode ein Thyristor geschaltet, dessen Steueranschluss über eine Steuerschaltung angesteuert wird. Am Steueranschluss des Thyristors wird ein Zündimpuls angelegt, wenn die Spannung an der Leuchtdiode einen Schwellenwert überschreitet. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die LED ausfällt. Das Zünden des Thyristors führt anschließend dazu, dass die Reihenschaltung der Leuchtdioden nicht unterbrochen wird, sondern der Strom über den parallel geschalteten Thyristor fließen kann. - Eine ähnliche Schaltung ist auch aus
DE 10 2008 031 029 A1 bekannt. - Die
DE 20 2009 009 254 U1 beschreibt einen Adapter für Kompaktleuchtstofflampen oder Leuchtdiodenlampen mit integriertem Vorschaltgerät. Über den Adapter soll eine Entstörung erfolgen. Hierfür weist der Adapter eingangsseitig und ausgangsseitig jeweils einen zwischen die Anschlussleitung geschalteten Kondensator auf. Zwischen diesen beiden Kondensatoren ist in den Anschlussleitungen jeweils eine Drossel angeordnet. Ausgangsseitig ist ferner parallel zum Kondensator ein spannungsabhängiger Widerstand vorgesehen, dessen Widerstand oberhalb einer Schwellenspannung abrupt kleiner wird, um die an den Adapter angeschlossene Lampe vor netzseitigen Überspannungen zu schützen. - In
WO 2010/051832 A1 - Eine aus
DE 103 58 447 B3 bekannte Bleuchtungseinrichtung weist eine Leuchtdiode und einen gesteuerten Schalter (Transistor) auf, der durch das Ausgangssignal einer Ansteuerschaltung, beispielsweise eines Operationsverstärkers, angesteuert wird. In Reihe zum Kondensator ist eine Diode geschaltet, über die bei einem Defekt der Leuchtdiode und offenem Überbrückungszweig (Transistor sperrt) der Kondensator geladen wird. Steigt die Kondensatorspannung an, wird bei Überschreiten eines durch die Ansteuerschaltung – z. B. mithilfe einer Zenerdiode – vorgegebenen Spannungsschwellenwertes der Überbrückungszweig geschlossen (Transistor leitet). Die Diode verhindert das Entladen des Kondensators über den Überbrückungszweig, denn die Energie wird zur Ansteuerung des gesteuerten Schalters benötigt. - Aus
US 2010/0194274 A1 - Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, die bekannten Schaltungen zur Verhinderung des Totalausfalls eines Leuchtmoduls mit in Reihe geschalteten Leuchtmitteln beim Auftreten eines Defekts an einem Leuchtmittel zu verbessern. Insbesondere soll sowohl ein zur Überbrückung eines Leuchtmittels dienender gesteuerter Schalter als auch das Leuchtmittel selbst vor zu großen Strömen geschützt werden.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist parallel zu einem oder mehreren Leuchtmitteln der Reihenschaltung eine erste Schaltung sowie eine zweite Schaltung angeordnet. Die erste Schaltung weist einen Überbrückungszweig auf, der parallel zu dem wenigstens einen Leuchtmittel angeordnet ist. Dieser Überbrückungszweig wird durch einen gesteuerten Schalter geschlossen, wenn die an dem wenigstens einen Leuchtmittel abfallende Leuchtmittelspannung einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert überschreitet.
- Als gesteuerter Schalter wird vorzugsweise ein Thyristor verwendet. Dieser kann durch einen Stromimpuls an seinem Steueranschluss (Gate) gezündet werden, so dass die Verbindung zwischen Anode und Kathode des Thyristors leitend wird und den Überbrückungszweig schließt.
- Typischerweise ist der Überbrückungszweig so dimensioniert, dass der gesteuerte Schalter durchschaltet, wenn der Stromfluss durch die Leuchtmittel unterbrochen ist. Das passiert beispielsweise dann, wenn LEDs als Leuchtmittel verwendet werden und ein Bond-Draht reißt oder eine andere elektrische Verbindung defekt ist. Der gesteuerte Schalter kann aber ebenso durch anderweitig auftretende Störimpulse durchgeschaltet werden, ohne dass ein Defekt der Leuchtmittel vorliegt. Üblicherweise kann dann durch komplettes Abschalten der Leistungsversorgung ein Reset des Überbrückungszweiges herbeigeführt werden, so dass nach erneutem Einschalten der Leistungsversorgung der gesteuerte Schalter wieder geöffnet ist.
- Außerdem ist eine zweite Schaltung parallel zu einem oder mehreren der Leuchtmittel geschaltet, die wenigstens einen Schutzkondensator aufweist. Der Schutzkondensator dient zur Entstörung der Leuchtmittel in Bezug auf hochfrequente Spannungsänderungen in den Versorgungsleitungen. Der Schutzkondensator dient auch zur Begrenzung von Überspannungs- bzw. Überstromimpulsen auf den Versorgungsleitungen und Gehäuse- oder Kühlkörperanschlüssen. Falls solche Störungen auftreten, werden sie durch den Schutzkondensator abgefangen, indem er sich dabei selbst auflädt. Im normalen Betrieb entlädt sich der Kondensator über die LED.
- Der Überbrückungszweig schaltet durch bei Ausfall der LED oder auch beim Auftreten eines hinreichend hohen Störimpulses und intakter LED. Gerade in letzterem Fall kann ein solcher Störimpuls aufgrund der stark ansteigenden Strom-Spannungs-Kennlinie der LED zu einer sehr hohen Spannung am Schutzkondensator führen, der sich daraufhin besonders stark auflädt. Gleichzeitig würde die auftretende Überspannung auch ein Durchschalten des Überbrückungszweiges verursachen, so dass sich der Schutzkondensator anschließend über den nun geschlossenen Überbrückungszweig entladen würde. Dies kann dann zu Stromspitzen durch alle Bauteile des Überbrückungszweiges führen. Es hat sich gezeigt, dass diese Stromspitzen den gesteuerten Schalter zerstören oder beschädigen können, so dass der Überbrückungszweig seine vorgesehene Funktion nicht erfüllen kann. Somit kann es zu einem Totalausfall des Leuchtmoduls kommen, obwohl die erste Schaltung mit ihrem Überbrückungszweig genau dies verhindern soll.
- Es ist deswegen vorgesehen, in der zweiten Schaltung in Reihe zum Schutzkondensator und optional zusätzlich in der ersten Schaltung in Reihe zum gesteuerten Schalter ein Strombegrenzungselement anzuordnen. Es ist grundsätzlich auch möglich, eine Strombegrenzung seriell in die Reihenschaltung der LEDs einzufügen oder eine oder mehrere LEDs mit hohem differentiellen Widerstand zu nutzen. Als Strombegrenzungselement wird ein Widerstand und insbesondere ein spannungsabhängiger Widerstand verwendet. Beim Schaltvorgang zum Schließen des Überbrückungszweiges wird die Stromspitze des sich entladenden Schutzkondensators reduziert und der gesteuerte Schalter vor Beschädigungen geschützt. Ein Totalausfall des Leuchtmoduls wird daher sicher vermieden. Gleichzeitig ist eine Entstörung gegenüber hochfrequenten Spannungsänderungen auf den Versorgungsleitungen gewährleistet und es wird eine Kopplung oder Beeinflussung des Schaltvorgangs auf weitere Schaltungen reduziert.
- Vorzugsweise weist die erste Schaltung eine Überspannungserfassungseinrichtung auf, die das Überschreiten des Spannungsschwellenwertes erkennt. Die Überspannungserfassungseinrichtung kann beispielsweise aus einer Reihenschaltung einer Zenerdiode mit einem ersten ohmschen Widerstand gebildet sein. Die Überspannungserfassungseinrichtung und beispielsweise der Mittenabgriff der Reihenschaltung sind mit dem Steueranschluss des gesteuerten Schalters verbunden. Dadurch ist ein einfacher Aufbau zur Erkennung von Überschreiten des Spannungsschwellenwerts. Außerdem geht die Zenerdiode nach dem Umschalten des gesteuerten Schalters wieder in ihren Sperrzustand über, so dass durch die Reihenschaltung aus Zehnerdiode und Widerstand bei leitendem Überbrückungszweig kein Strom fließt und dort keine Verlustleistung erzeugt wird.
- Bei der Verwendung von Leuchtmitteln mit hoher Leistung, wie etwa Hochleistungsleuchtdioden, ist vorzugsweise eine Kühlung dadurch gewährleistet, dass das Leuchtmodul eine Metallkernleiterplatte aufweist, auf der die Leuchtmittel angeordnet sind. Diese weist gegenüber Leiterplatten aus nicht leitfähigem Kunststoff eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit auf. Allerdings entstehen dadurch parasitäre Kapazitäten zwischen dem leitfähigen Metallkern der Leiterplatte und den darauf angeordneten Leuchtmitteln sowie deren Verbindungsleitungen bzw. Leiterbahnen. Diese Leitebahnen sind zur besseren Kühlung sehr großflächig ausgeführt und bilden sehr große parasitäre Kapazitäten. Der Schutzkondensator stellt eine einfache Möglichkeit dar, das Leuchtmittel vor hochfrequenten Spannungsänderungen bzw. vor Überspannungs- und/oder Übertstromimpulsen zu schützen, die durch die parasitären Kapazitäten verstärkt werden. Aufgrund der zweiten Schaltung mit dem Schutzkondensator parallel zum wenigstens einem Leuchtmittel fließt ein Stromimpuls nicht durch das Leuchtmittel, sondern über den Schutzkondensator ab. Im Unterschied zu vorgeschalteten dreipoligen Netzfiltern an der Eingangsseite, z. B. an der Primärseite eines zugeordneten Konverters, ist ein parallel geschalteter Schutzkondensator deutlich billiger und benötigt wenig Platz. Vorzugsweise können preiswerte SMD-Schutzkondensatoren verwendet werden. Im Vergleich zu Spannungsabhängigen Widerständen, wie z. B. Varistoren, hat der Schutzkondensator ein deutlich schnelleres Verhalten. Halbleiterbauelemente anstelle des Schutzkondensators sind zu teuer und für hohe Leistungen nicht immer geeignet. Da die Durchflussspannung durch das Leuchtmittel variieren kann, zum Beispiel beim Dimmen des Leuchtmoduls, eignet sich die Verwendung einer Zenerdiode parallel zum Leuchtmittel ebenfalls nicht. Ein separater weiterer Kondensator zwischen Leuchtmodul und Schutzleiter wird nicht zwingend benötigt.
- Zur weiteren Verbesserung der Kühlung kann die Metallkernleiterplatte an einem elektrisch leitfähigen Körper befestigt sein, insbesondere einem Körper aus Metall. Beispielsweise kann die Metallkernleiterplatte am Gehäuse des Leuchtmoduls angebracht oder mit einem Kühlkörper verbunden sein. Hier kann eine direkte Kopplung zur Erde bzw. zum entsprechenden Schutzleiter hergestellt werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Leuchtmodul mit mehreren in Reihe geschalteten Leuchtdioden, -
2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, -
3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der ersten Schaltung sowie eines Ausführungsbeispiels der zweiten Schaltung, die parallel wenigstens zu einer Leuchtdiode geschaltet sind. -
4 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung einer Leuchtdiode eines Leuchtmoduls, die über eine Leiterplatte mit einem Kühlköper verbunden ist und -
5 ein Blockschaltbild, das die parasitären Kapazitäten bei einem Leuchtmodul gemäß4 veranschaulicht. - In
1 ist das Blockschalbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung10 zum Betreiben eines Leuchtmoduls11 dargestellt. Das Leuchtmodul11 weist eine Reihenschaltung mehrerer Leuchtmittel12 auf. Beim Ausführungsbeispiel sind die Leuchtmittel12 durch Halbleiterleuchtmittel und insbesondere Leuchtdioden13 gebildet. Die Anzahl der in Reihe geschalteten Leuchtmittel12 bzw. Leuchtdioden13 hängt vom Typ des Leuchtmoduls11 ab und kann prinzipiell beliebig gewählt werden. Die Vorrichtung10 und das Leuchtmodul11 sind beim Ausführungsbeispiel für den Einsatz in einer Außenleuchte vorgesehen. Grundsätzlich kann die Vorrichtung10 mit dem Leuchtmittel11 auch für jede andere Beleuchtungseinrichtung verwendet werden. - Die Reihenschaltung der Leuchtdioden
13 des Leuchtmoduls11 ist zum Anschluss an eine gesteuerte Stromquelle14 vorgesehen. Die Stromquelle14 kann zur Einstellung der Helligkeit der Leuchtmittel12 bzw. Leuchtdioden13 dienen und einen entsprechenden Gleichstrom I0 einstellen. Beispielsweise kann eine gechopperte oder PWM gesteuerte Stromquelle14 eingesetzt werden. - Die Leuchtdioden
13 des Leuchtmoduls11 sind beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel auf einer Leiterplatte18 des Leuchtmoduls11 angebracht, wie dies schematisch für eine Leuchtdiode13 in4 veranschaulicht ist. Die Leuchtdiode13 weist einen Kathodenanschluss19 und einen Anodenanschluss20 auf. Die beiden Anschlüsse19 ,20 sind als Kupferflächen auf die Leiterplatte18 aufgebracht. Die Leiterplatte18 weist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel einen elektrisch leitfähigen Kern21 und vorzugsweise einen Metallkern auf. Der Kern21 ist sandwichartig zwischen zwei nicht leitenden Schichten22 ,23 angeordnet. Der Kern21 verbessert die Wärmeableitung der Leuchtdioden13 des Leuchtmoduls11 . Der Einsatz einer solchen Metallkernleiterplatte ist daher insbesondere in den Fällen zweckmäßig, in denen Leuchtdioden13 mit hoher Leistung eingesetzt werden. - Beim Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte
18 zusätzlich mit einem Kühlkörper24 verbunden, um die Wärmeabgabe an die Umgebung weiter zu verbessern. Der Kühlkörper24 besteht in der Regel aus Metall. Beim Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper24 mit dem Schutzleiter PE verbunden und somit geerdet. - Aufgrund des metallischen Kerns
21 und des geerdeten Kühlkörpers24 bilden sich parasitäre Kapazitäten CP, wie dies schematisch in5 veranschaulicht ist. Durch Schwankungen der Spannung sowie Spannungsspitzen oder Störspannungen in den Versorgungsleitungen von der gesteuerten Stromquelle14 können sich Stromspitzen von bis zu einigen Ampère bilden, die die Leuchtdiode13 beschädigen können. Dieser Effekt wird durch die parasitären Kapaziäten CP verstärkt. - Beim Ausführungsbeispiel ist zum Schutz der Leuchtmittel
12 bzw. der Leuchtdioden13 parallel zu jeweils wenigstens einem Leuchtmittel12 bzw. einer Leuchtdiode13 eine Schaltungsanordnung30 vorgesehen. Beim ersten Ausführungsbeispiel nach1 ist zu jeder Leuchtdiode13 jeweils eine Schaltungsanordnung30 parallel geschaltet. In Abwandlung hierzu sind beim zweiten Ausführungsbeispiel nach2 jeweils zwei oder mehr in Reihe geschaltete Leuchtdioden13 parallel zu einer Schaltungsanordnung30 geschaltet. Dies kann aus Kosten- und Platzgründen vorteilhaft sein. - Jede Schaltungsanordnung
30 weist eine erste Schaltung31 und eine zweite Schaltung32 auf. Die erste Schaltung31 und die zweite Schaltung32 sind parallel zueinander geschaltet. - Die zweite Schaltung
32 weist einen Schutzkondensator CS auf, der die wenigstens eine Leuchtdiode13 , die parallel zur Schaltungsanordnung30 geschaltet ist, vor Stromspitzen durch Spannungsschwankungen auf den Versorgungsleitungen L von der Stromquelle14 zum Leuchtmodul11 schützt. Bei schnellen Spannungsänderungen ist die Spannung UP an den parasitären Kapazitäten CP und die Spannung UD and der Leuchtdiode13 abhängig von der jeweiligen Kapazität CP bzw. CS. Ist die Kapazität des Schutzkondensators CS um eine oder mehrere Größenordnungen größer als die der parasitären Kapazität CP, fließen durch Spannungsschwankungen verursachte Stromspitzen durch den Schutzkondensator CS und nicht durch die Leuchtdiode13 . Die Kapazität des Schutzkondensators CS kann vorzugsweise zehn bis hundert mal größer sein als die Kapazität der parasitären Kapazität CP, die bei einigen Ausführungsbeispielen zwischen 50 und 500 pF liegen kann. - Die erste Schaltung
31 dient zur Aufrechterhaltung des Betriebs des Leuchtmoduls11 , wenn die wenigstens eine parallel geschaltete Leuchtdiode13 ausfällt. Hierzu weist die erste Schaltung31 einen Überbrückungszweig33 auf. Der Überbrückungszweig33 kann über einen gesteuerten Schalter34 geschlossen werden. Als gesteuerter Schalter34 dient beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Thyristor35 . Mit seinem Anoden- und seinem Kathodenanschluss ist der Thyristor35 in den Überbrückungszweig33 eingesetzt. Der Steueranschluss G (Gate) des Thyristors35 ist über eine Steuerleitung36 mit einer Überspannungserfassungseinrichtung37 der ersten Schaltung31 verbunden. Die Überspannungserfassungseinrichtung37 besteht beispielsgemäß aus einer Reihenschaltung einer Zenerdiode38 und eines ersten Widerstands39 . Die Überspannungserfassungseinrichtung37 ist parallel zu der wenigstens einen Leuchtdiode13 geschaltet, so dass an der Überspannungserfassungseinrichtung37 die Diodenspannung UD anliegt. Der Mittenabgriff zwischen der Zenerdiode38 und dem ersten Widerstand39 ist mit der Steuerleitung36 verbunden. In die Steuerleitung36 ist ein zweiter Widerstand40 eingesetzt, welcher den Strom in das Gate begrenzt. Die Schaltungsanordnung39 der Vorrichtung10 weist ferner ein Strombegrenzungselement41 auf. Bei dem in3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Strombegrenzungselement41 von einem Widerstand oder spannungsabhängigen Widerstand42 gebildet. Das Strombegrenzungselement41 kann auch als Heißleiter ausgeführt werden. Das Strombegrenzungselement kann auch als veränderlicher steuerbarer Widerstand ausgeführt sein, z. B. durch als Stromquelle beschalteter Transistor. Das Strombegrenzungselement41 kann bei einer Ausführungsform in der ersten Schaltung31 im Überbrückungszweig33 in Reihe zum gesteuerten Schalter34 angeordnet sein. Dies ist in3 gestrichelt dargestellt. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung ist das Strombegrenzungselement41 in Reihe zum Schutzkondensator CS in der zweiten Schaltung32 vorgesehen, wie dies durch durchgezogene Linien beim Ausführungsbeispiel in3 dargestellt ist. Es versteht sich, dass auch mehrere Strombegrenzungselemente41 in Reihe mit dem Schutzkondensator CS und dem Überbrückungszweig33 geschaltet werden können. - Die Schaltungsanordnung
30 mit den beiden Schaltungen31 ,32 arbeitet wie folgt:
Im Normalbetrieb, wenn alle Leuchtmittel12 bzw. Leuchtdioden13 des Leuchtmoduls11 funktionieren, fließt der Strom aus der Stromquelle14 durch die Reihenschaltung der Leuchtmittel12 bzw. Leuchtdioden13 . Bei einem Defekt eines Leuchtmittels12 bzw. einer Leuchtdiode13 wird die Reihenschaltung unterbrochen. Dies führt dazu, dass die Diodenspannung UD an der defekten Leuchtdiode13 ansteigt. Da die Diodenspannung UD auch an der Überspannungserfassungseinrichtung37 anliegt wird beim Überschreiten eines Spannungsschwellenwertes die Zenerdiode38 leitend, so dass in der Steuerleitung36 ein Zündstrom fließt, der den Thyristor35 zündet. Der bisher gesperrte Überbrückungszweig33 wird dadurch leitfähig und überbrückt die defekte Leuchtdiode13 . Dadurch wird ein Totalausfall des Leuchtmoduls11 vermieden und die anderen Leuchtdioden13 oder Leuchtmittel12 der Reihenschaltung können weiter betrieben werden. - Beim Durchschalten des Thyristors
35 verringert sich die Diodenspannung UD schlagartig. Die Zenerdiode38 geht in ihren Sperrzustand über, so dass kein Zündstrom mehr in der Steuerleitung36 fließt. Dennoch bleibt der Thyristor35 in seinem leitenden Zustand. - Wenn eine Diode
13 ausgefallen ist und der Thyristor darauf hin durchgeschaltet hat oder wenn der Thyristor bei intakter Diode aufgrund anderer Ursachen durchgeschaltet hat, wird sich der Schutzkondensator CS vornehmlich über den Überbrückungszweig33 entladen. Da die Kapazität des Schutzkondensators CS im Verhältnis zur parasitären Kapazität CP groß ist, können dabei Stromspitzen entstehen, die dann durch den Thyristor35 fließen. Zusätzlich fließen durch die Reihenschaltung der LED auch von der Stromquelle Schaltströme. Es hat sich gezeigt, dass dabei Stromspitzen von mehreren Ampère erreicht werden können, die den Thyristor35 beschädigen oder zerstören können. Dann wäre die Aufrechterhaltung des Betriebs des Leuchtmoduls11 durch die erste Schaltung31 nicht mehr gewährleistet und es würde zum Totalausfall des Leuchtmoduls11 kommen. Durch das Strombegrenzungselement41 , beispielsgemäß den spannungsabhängigen Widerstand42 , wird der Strom beim Entladen des Schutzkondensators CS durch den Thyristor35 begrenzt und der Thyristor35 vor zu großen Strömen geschützt. Auf diese Weise gewährleistet die Vorrichtung10 durch die Schaltungsanordnung30 zwei Dinge: Zum einen wird die Leuchtdiode13 durch die zweite Schaltung32 vor Beschädigungen durch Spannungsschwankungen auf den Versorgungsleitungen L geschützt. Zum anderen stellt die erste Schaltung31 den Betrieb des Leuchtmoduls11 auch bei Ausfall eines der Leuchtmittel12 bzw. einer der Leuchtdioden13 sicher. Außerdem wird die erste Schaltung31 und insbesondere deren gesteuerte Schalter34 vor Stromspitzen durch Entladungen des Schutzkondensators CS der zweiten Schaltung32 geschützt. - Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
10 zum Betreiben eines Leuchtmoduls11 mit mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmitteln12 , vorzugsweise Leuchtdioden13 . Parallel zu einer oder mehrerer dieser Leuchtdioden13 ist eine Schaltungsanordnung30 geschaltet. Diese weist eine erste Schaltung31 und eine zweite Schaltung32 auf. Die zweite Schaltung32 schützt die wenigstens eine Leuchtdiode13 vor Spannungsschwankungen auf den Versorgungsleitungen L zwischen dem Leuchtmodul11 und einer Stromquelle14 . Hierfür weist sie einen Schutzkondensator CS auf. Die erste Schaltung31 überbrückt die wenigstens eine Leuchtdiode13 , wenn deren Defekt erkannt wird. Dies stellt sicher, dass beim Ausfall einer Leuchtdiode13 , nicht das gesamte Leuchtmodul11 ausfällt. Beim Überbrücken einer defekten Leuchtdiode13 durch einen Überbrückungszweig33 der ersten Schaltung31 kann es aufgrund der Entladung und des Schutzkondensators CS der zweiten Schaltung32 zu Stromspitzen kommen, die den gesteuerten Schalter34 der ersten Schaltung31 beschädigen können. Diese Stromspitzen werden durch das Strombegrenzungselement41 begrenzt. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Leuchtmodul
- 12
- Leuchtmittel
- 13
- Leuchtdiode
- 14
- Stromquelle
- 18
- Leiterplatte
- 19
- Kathodenanschluss
- 20
- Anodenanschluss
- 21
- Kern
- 22
- Schicht
- 23
- Schicht
- 24
- Kühlkörper
- 30
- Schaltungsanordnung
- 31
- erste Schaltung
- 32
- zweite Schaltung
- 33
- Überbrückungszweig
- 34
- gesteuerter Schalter
- 35
- Thyristor
- 36
- Steuerleitung
- 37
- Überspannungserfassungseinrichtung
- 38
- Zenerdiode
- 39
- erster Widerstand
- 40
- zweiter Widerstand
- 41
- Strombegrenzungselement
- 42
- spannungsabhängiger Widerstand
- CP
- parasitäre Kapazität
- CS
- Schutzkondensator
- G
- Steueranschluss
- L
- Versorgungsleitung
Claims (10)
- Vorrichtung zum Betreiben eines Leuchtmoduls (
11 ), das eine Reihenschaltung mehrerer Leuchtmittel (12 ) aufweist, mit einer ersten Schaltung (31 ), die parallel zu wenigstens einem der Leuchtmittel (12 ) geschaltet ist und einen gesteuerten Schalter (34 ) aufweist, der bei Überschreiten eines Spannungsschwellenwertes der an dem wenigstens einen Leuchtmittel (12 ) anliegenden Leuchtmittelspannung (UD) einen Überbrückungszweig (33 ) schließt, der parallel zu dem wenigstens einen der Leuchtmittel (12 ) geschaltet ist, mit einer einen Schutzkondensator (CS) aufweisenden zweiten Schaltung (32 ), die parallel zu dem wenigstens einen der Leuchtmittel (12 ) geschaltet ist und mit einem durch einen Widerstand gebildeten Strombegrenzungselement (41 ), das in Reihe mit dem Schutzkondensator (CS) in die zweite Schaltung (32 ) geschaltet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strombegrenzungselement (
41 ) ein spannungsabhängiger Widerstand (42 ) dient. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als gesteuerter Schalter (
34 ) ein Thyristor (35 ) verwendet wird. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltung (
31 ) eine Überspannungserfassungseinrichtung (37 ) aufweist, die das Überschreiten des Spannungsschwellenwertes der Leuchtmittelspannung (UD) erfasst und die mit einem Steueranschluss (G) des gesteuerten Schalters (34 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungserfassungseinrichtung (
37 ) eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode (38 ) und einem ersten Widerstand (39 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmodul (
11 ) eine insbesondere einen metallischen Kern oder anderen metallischen Aufbau (21 ) aufweisende Leiterplatte (18 ) enthält, auf der die Leuchtmittel (12 ) angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (
18 ) an einem elektrisch leitfähigen Körper (24 ) befestigt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper von dem Gehäuse des Leuchtmoduls (
11 ) oder einem Kühlkörper (24 ) gebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Leuchtmittel (
12 ) ein Halbleiterleuchtmittel (13 ) dient. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Überbrückungszweig (
33 ) ein weiteres Strombegrenzungselement (41 ,42 ) vorgesehen ist.
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