DE102012224206A1 - LED converter with frost start function - Google Patents
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Abstract
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein LED-Konverter bereit, der dazu eingerichtet ist, wenigstens eine LED-Strecke oder andere Leuchtmittel mit mindestens einer LED selektiv, insbesondere abhängig von einer Temperaturerfassung oder fest eingestellt in einer Betriebsart für tiefe Temperaturen zu betreiben, aufweisend: wenigstens einen Elektrolytkondensator in einem elektrischen Versorgungspfad, über den die LED-Strecke ausgehend von einer elektrischen Versorgung, insbesondere einer Netzspannung oder einer Gleichspannung direkt oder über wenigstens eine Konverterstufe versorgbar ist, und eine Steuerschaltung, die dazu eingerichtet ist, die LED-Strecke in der Betriebsart für tiefe Temperaturen nach jedem Einschalten der elektrischen Versorgung für eine vorbestimmte oder eine adaptive, insbesondere temperaturabhängige Zeitdauer mit einer im Vergleich der Nennleistung reduzierten Leistung, insbesondere mit einem bestimmten Dimmwert, zu betreiben, und nach Ablauf der Zeitdauer den Betrieb mit nichtreduzierter Leistung freizugeben.In a first aspect, the invention provides an LED converter adapted to selectively drive at least one LED link or other lighting means having at least one LED, in particular depending on a temperature sensing or fixed set in a low temperature operating mode at least one electrolytic capacitor in an electrical supply path, via which the LED path can be supplied from an electrical supply, in particular a mains voltage or a DC voltage directly or via at least one converter stage, and a control circuit which is adapted to the LED route in the operating mode for low temperatures after each switching on the electrical supply for a predetermined or an adaptive, especially temperature-dependent period of time with a reduced performance compared to the rated power, in particular with a certain dimming value to operate, and after the expiration of time he to release the operation with unreduced power.
Description
Die Erfindung betrifft einen LED-Konverter zum Betreiben einer LED-Strecke und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen LED-Strecke. Insbesondere betrifft das Verfahren einen LED-Konverter mit Elektrolytkondensator (ELKO, ELCAP).The invention relates to an LED converter for operating an LED track and a method for operating such a LED track. In particular, the method relates to an LED converter with electrolytic capacitor (ELKO, ELCAP).
LED-Konverter zum Betrieb von LED-Strecken sind allgemein bekannt, insbesondere auch LED-Konverter, bei denen ein ELKO, beispielsweise nach einem Netzfilter und/oder einem Gleichrichter, bzw. im Versorgungspfad der LED-Strecke vorgesehen ist.LED converters for operating LED circuits are generally known, in particular also LED converters, in which an ELKO, for example after a line filter and / or a rectifier, or in the supply path of the LED track is provided.
Bei Verwendung eines solchen LED-Konverters stellt sich jedoch das Problem, dass bei einem Einsatz bei niedrigen Temperaturen, beispielweise in Kühl/Gefrierhäusern, Kühl/Gefriertruhen oder -schränken, aber auch im Außenbereich, d. h. allgemein in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen, beispielsweise unter –30°C oder –25°C, ein Betrieb der LED-Strecke nicht gewährleistet werden kann.When using such a LED converter, however, there is the problem that when used at low temperatures, for example in refrigeration / freezing houses, refrigerators / freezers or cabinets, but also in outdoor areas, d. H. Generally in low temperature environments, for example below -30 ° C or -25 ° C, operation of the LED track can not be guaranteed.
Grund hierfür ist, dass bei solch niedrigen Temperaturen, insbesondere unter –25°C, der Elektrolytkondensator des LED-Konverters nicht genügend elektrische Leistung für den Anlauf der LED-Strecke bereitstellen kann, da ein Teil des Elektrolyts des Elektrolytkondensators eingefroren sein kann.The reason for this is that at such low temperatures, especially below -25 ° C, the electrolytic capacitor of the LED converter can not provide enough electric power for the start-up of the LED path, since a part of the electrolyte of the electrolytic capacitor may be frozen.
Andererseits steigt bei solchen niedrigen Temperaturen auch der Innenwiderstand des Elektrolytkondensators stark an. So ist, insbesondere wenn die LED-Strecke mit 100% ihrer Nennleistung betrieben werden soll, die Gefahr gegeben, dass die Aktivierung der LED-Strecke nicht erfolgen kann.On the other hand, at such low temperatures, the internal resistance of the electrolytic capacitor also increases sharply. Thus, especially if the LED track is to be operated at 100% of its rated power, there is the danger that the activation of the LED track can not take place.
Zwar ist es möglich Elektrolytkondensatoren einzusetzen, die für einen Betrieb bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise für Temperaturen unter –40°C spezifiziert sind. Diese Elektrolytkondensatoren sind jedoch im Vergleich zu den standardmäßig eingesetzten Elektrolytkondensatoren sehr viel teurer, so dass insgesamt die Kosten des LED-Konverters stark erhöhen würden. Weiter müssten solche LED-Konverter eigens gefertigt werden.Although it is possible to use electrolytic capacitors, which are specified for operation at low temperatures, for example, for temperatures below -40 ° C. However, these electrolytic capacitors are much more expensive compared to the electrolytic capacitors used as standard, so that the total cost of the LED converter would greatly increase. Furthermore, such LED converter would have to be made specifically.
Aus dem Stand der Technik ist das Dokument
Die Erfindung schlägt nunmehr einen LED-Konverter und ein Betriebsverfahren vor, um das oben genannte Problem zu lösen. Der LED-Konverter und das Verfahren sind dabei Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention now proposes an LED converter and an operating method to solve the above-mentioned problem. The LED converter and the method are the subject of the independent claims. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung einen LED-Konverter bereit, der dazu eingerichtet ist, wenigstens eine LED-Strecke oder andere Leuchtmittel mit mindestens einer LED selektiv, insbesondere abhängig von einer Temperaturerfassung, oder fest eingestellt in einer Betriebsart für tiefe Temperaturen zu betreiben. Der LED-Konverter weist auf:
- – einen Anschluss für eine Spannungsversorgung, insbesondere eine AC-Versorgung wie bspw. eine Netzspannung,
- – wenigstens einen Elektrolytkondensator in einem elektrischen Versorgungspfad, über den die LED-Strecke ausgehend von einer der anschliessbaren Spannungsversorgung direkt oder über wenigstens eine Konverterstufe versorgbar ist, und eine Steuerschaltung, die dazu eingerichtet ist, die LED-Strecke in der Betriebsart für tiefe Temperaturen nach jedem Einschalten der elektrischen Versorgung für eine vorbestimmte oder eine adaptive, insbesondere temperaturabhängige Zeitdauer mit einer im Vergleich mit der Nennleistung reduzierten Leistung, insbesondere mit einem bestimmten Dimmwert, zu betreiben, und nach Ablauf der Zeitdauer den Betrieb mit nichtreduzierter Leistung freizugeben.
- A connection for a voltage supply, in particular an AC supply such as, for example, a mains voltage,
- - At least one electrolytic capacitor in an electrical supply path, via which the LED route is supplied from one of the connectable power supply directly or via at least one converter stage, and a control circuit which is adapted to the LED track in the operating mode for low temperatures each turn on the electrical supply for a predetermined or an adaptive, especially temperature-dependent period of time with a reduced power compared to the rated power, in particular with a certain dimming value, and release after the period of time operation with unreduced power.
Der Elektrolytkondensator kann dabei ausgehend von einem Stellglied/Schaltregler, insbesondere einem DC/DC-Wandler und/oder einer Konstantstromquelle, versorgt sein. Dabei ist es lediglich wichtig, dass der Elektrolytkondensator aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften als gepolter Kondensator entsprechend seiner Polung in dem Versorgungspfad angeordnet ist und mit einer Gleichspannung betrieben wird.The electrolytic capacitor can be supplied starting from an actuator / switching regulator, in particular a DC / DC converter and / or a constant current source. It is only important that the electrolytic capacitor is arranged in the supply path according to its polarity due to its physical properties as a polarized capacitor and is operated with a DC voltage.
Der Steuerschaltung kann ein Signal zuführbar sein, insbesondere über einen damit verbundenen Bus, das zumindest einen Betrag der Leistungsreduzierung und/oder die Zeitdauer definiert. Die Steuerschaltung kann einen die Lichtleistung der LED-Strecke beeinflussenden Parameter, insbesondere einen Parameter des Schaltreglers bzw. der Konstantstromquelle vorzugsweise abhängig von dem Signal einstellen. Dabei kann der Betrag der Leistungsreduzierung als Dimmwert übertragen werden, bzw. kann das Signal der Steuerschaltung einen absoluten Wert übermitteln, auf den die Leistung zu reduzieren ist. Das Signal kann aber auch eine Leistungsänderung relativ zur aktuellen oder einer vorgegebenen Leistung signalisieren, z. B. eine prozentuale Änderung.The control circuit may be supplied with a signal, in particular via a bus connected thereto, which defines at least an amount of power reduction and / or the duration. The control circuit may set a parameter influencing the light output of the LED path, in particular a parameter of the switching regulator or of the constant current source, preferably as a function of the signal. In this case, the amount of power reduction can be transmitted as a dimming value, or the signal of the control circuit can transmit an absolute value to which the power is to be reduced. The signal can also signal a power change relative to the current or a predetermined power, z. B. a percentage change.
Die Steuerschaltung kann als IC, ASIC, und/oder Mikrokontroller ausgestaltet sein.The control circuit can be designed as an IC, ASIC, and / or microcontroller.
Die Steuerschaltung kann einen Zeitgeber/Timer aufweisen und den Betrieb mit reduzierter Leistung nach Ablauf einer durch den Zeitgeber/Timer definierten Zeitdauer beenden. Die Zeitdauer kann auch durch einen Benutzer einstellbar sein. Dazu kann es vorgesehen sein, dass der LED-Konverter beispielsweise Mittel aufweist, um eine entsprechende Zeitdauer einzustellen, beispielsweise in Form eines Drehstellers, eines DIP-Schalters, eines Schiebereglers, etc. Weiter kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer beispielsweise über eine bestimmte Einschaltfolge definiert, dass zunächst ein Betrieb mit reduzierter Leistung durchgeführt werden soll. The control circuit may include a timer / timer and terminate the reduced power operation upon elapse of a time period defined by the timer / timer. The length of time may also be adjustable by a user. For this purpose, it can be provided that the LED converter has, for example, means to set a corresponding period of time, for example in the form of a turntable, a DIP switch, a slide control, etc. It can also be provided that a user, for example, via a certain start-up sequence defines that first operation with reduced power should be performed.
Der Bus kann insbesondere ein DALI oder ein DSI-Bus sein.In particular, the bus may be a DALI or a DSI bus.
Die Steuerschaltung kann dazu eingerichtet sein, nach der Zeitdauer die Leistung, mit der die LED-Strecke betrieben wird, zu verändern, insbesondere zu erhöhen, vorzugsweise auf 100% einer Nennleistung der LED-Strecke und/oder einen vorbestimmten Dimmwert. Die Nennleistung kann insbesondere die Leistung sein, mit der das Leuchtmittel ohne Leistungsreduzierung betrieben wird. Der Dimmwert kann dabei in einem Speicher in dem LED-Konverter gespeichert sein und/oder über den Bus zu dem LED-Konverter übermittelt werden.The control circuit may be configured to vary, in particular increase, the power with which the LED route is operated after the time duration, preferably to 100% of a rated power of the LED route and / or a predetermined dimming value. The nominal power can be in particular the power with which the lamp is operated without power reduction. The dimming value can be stored in a memory in the LED converter and / or transmitted via the bus to the LED converter.
Weiter kann der LED-Konverter einen Temperatursensor aufweisen der die Temperatur in/an dem LED-Konverter, insbesondere an dem Elektrolytkondensator und/oder an dem Stellglied/Schaltregler erfasst. Insbesondere kann ein zum Schutz des Elektrolytkondensators vor einer Überhitzung vorgesehener Temperatursensor für die Temperaturerfassung verwendet werden.Furthermore, the LED converter may have a temperature sensor which detects the temperature in / at the LED converter, in particular at the electrolytic capacitor and / or at the actuator / switching regulator. In particular, a temperature sensor provided for protecting the electrolytic capacitor against overheating can be used for the temperature detection.
Die Steuerschaltung kann dazu ausgelegt sein, die Zeitdauer für den Betrieb mit reduzierter Leistung abhängig von einer früheren Einschalt-/Ausschaltdauer des LED-Konverters und/oder von einer in den LED-Konverter, z. B. an dem Elektrolytkondensator und/oder an dem Stellglied/Schaltregler erfassten Temperatur einzustellen, wobei die Steuerschaltung die Zeitdauer davon abhängig über den Speicher, insbesondere eine Look-Up Tabelle, einstellt.The control circuit may be configured to reduce the period of time for the reduced-power operation depending on an earlier turn-on / turn-off duration of the LED converter and / or from one to the LED converter, e.g. B. adjusted to the electrolytic capacitor and / or to the actuator / switching regulator detected temperature, wherein the control circuit depends on the duration thereof depends on the memory, in particular a look-up table.
Die die Lichtleistung der LED-Strecke beeinflussenden Parameter für den Betrieb der LED-Strecke mit reduzierter Leistung, insbesondere die Zeitdauer, und Parameter für den daran anschließenden Betrieb der LED-Strecke, können als ein Dimmprofil in der Steuerschaltung hinterlegt sein.The parameters influencing the light output of the LED track for the operation of the LED track with reduced power, in particular the time duration, and parameters for the subsequent operation of the LED track can be stored as a dimming profile in the control circuit.
Die Zeitdauer kann beispielsweise 5 bis 15 Sekunden, vorzugsweise 10 Sekunden betragen. Die reduzierte Leistung entspricht vorzugsweise 5 bis 15%, insbesondere 10% der Nennleistung der LED-Strecke.The duration may be, for example, 5 to 15 seconds, preferably 10 seconds. The reduced power preferably corresponds to 5 to 15%, in particular 10% of the rated power of the LED track.
Der LED-Konverter kann dazu ausgelegt sein, die LED-Strecke bei Temperaturen ab –40°C bis –20°C, vorzugsweise ab Temperaturen ab –25°C zunächst mit der reduzierten Leistung zu betreiben. Insgesamt kann der LED-Konverter vorzugsweise bei Temperaturen unter –25°C bzw. –30°C eingesetzt werden.The LED converter can be designed to operate the LED track at temperatures from -40 ° C to -20 ° C, preferably from temperatures above -25 ° C initially with the reduced power. Overall, the LED converter can be used preferably at temperatures below -25 ° C or -30 ° C.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Leuchtmittels, vorzugsweise einer LED-Strecke mit wenigstens einer LED, bereit in dem das Leuchtmittel selektiv, insbesondere abhängig von einer Temperaturerfassung oder fest eingestellt in einer Betriebsart für tiefe Temperaturen betrieben wird, mit den Schritten: elektrisches Versorgen der LED-Strecke ausgehend von einer elektrischen Versorgung, insbesondere einer Netzspannung oder einer Gleichspannung direkt oder über wenigstens eine Konverterstufe über einen Versorgungspfad mit wenigstens einem Elektrolytkondensator, Betreiben der LED-Strecke in der Betriebsart für tiefe Temperaturen nach jedem Einschalten der elektrischen Versorgung für eine vorbestimmte oder eine adaptive, insbesondere temperaturabhängige Zeitdauer mit einer im Vergleich der Nennleistung reduzierten Leistung, insbesondere mit einem bestimmten Dimmwert, und Freigeben eines Betriebs mit nichtreduzierter Leistung nach Ablauf der Zeitdauer.In a further aspect, the invention provides a method for operating a luminous means, preferably an LED strip with at least one LED, in which the luminous means is selectively operated, in particular depending on a temperature detection or permanently set in a low-temperature operating mode Steps: electrical supply of the LED route starting from an electrical supply, in particular a mains voltage or a DC voltage directly or via at least one converter stage via a supply path with at least one electrolytic capacitor, operating the LED track in the operating mode for low temperatures after each switching on the electrical Supply for a predetermined or an adaptive, in particular temperature-dependent period of time with a reduced performance compared to the rated power, in particular with a certain dimming value, and releasing an operation with unreduced power after the time has elapsed tdauer.
In noch einem Aspekt stellt die Erfindung eine Steuerschaltung, insbesondere ASIC oder Mikrokontroller, bereit, die zur Ausführung eines Verfahrens, wie es vorstehend beschrieben ist oder für einen LED-Konverter wie er vorstehend beschrieben ist, ausgelegt ist.In yet another aspect, the invention provides a control circuit, particularly an ASIC or microcontroller, configured to carry out a method as described above or for an LED converter as described above.
In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine LED-Leuchte für tiefe Umgebungstemperaturen, aufweisend eine LED-Strecke und einen LED-Konverter, wie er vorstehend beschrieben ist, bereit.In yet another aspect, the invention provides a low ambient temperature LED lamp comprising an LED track and an LED converter as described above.
Die Erfindung sowie weitere Aspekte der Erfindung werden nunmehr auch mit Blick auf die Figuren gezeigt. Dabei zeigen:The invention and other aspects of the invention will now be shown with reference to the figures. Showing:
Die Erfindung sieht nunmehr vor, dass der LED-Konverter, der für den Betrieb der LED-Strecke bei sehr niedrigen Temperaturen ausgelegt ist, eine Froststart-Funktion (Frosty Start) bereitstellt, die aktivierbar oder fix vorgegeben ist. Insbesondere betreibt der LED-Konverter eine LED-Strecke so, dass nach jedem Einschalten einer elektrischen Versorgung des LED-Konverters während einer vorgegebenen Zeit von beispielsweise 10 Sekunden, die LED-Strecke stets stark gedimmt betrieben wird, beispielsweise mit einem Dimmwert von 10% der Nennleistung der LED-Strecke. Als Froststart-Funktion ist dabei eine Betriebsart für tiefe Temperaturen bezeichnet, wobei der Ausdruck „Frost” generell das Auftreten von Temperaturen unterhalb 0°C bezeichnet.The invention now provides that the LED converter, which is designed for operation of the LED track at very low temperatures, provides a frost start function (Frosty Start), which can be activated or fixed. In particular, the LED converter operates an LED path so that after each switching on an electrical supply of the LED converter for a predetermined time of for example 10 seconds, the LED track is always operated strongly dimmed, for example, with a dimming value of 10% of Rated power of the LED track. The frost-start function is a low-temperature operating mode, where the term "frost" generally refers to the occurrence of temperatures below 0 ° C.
In
Die
In der schematischen Darstellung ist weiter ein Elektrolytkondensator
Insgesamt dient der LED-Konverter
Insbesondere kann die Steuerschaltung
In dem Froststart-Betrieb kann von dem Elektrolytkondensator
Somit erwärmt sich der Elektrolytkondensator
Die Zeitdauer, in der die LED-Strecke
Allgemein kann die Zeitdauer von der Steuerschaltung
Die Steuerschaltung
Der LED-Konverter
Kann der Steuerschaltung
In der Steuerschaltung
Weiter ist zu verstehen, dass der LED-Konverter zwar dazu ausgelegt sein kann, generell, d. h. auch nach dem Froststart, einen Dimmbetrieb LED-Strecke
Ist aus der erfassten Temperatur zu schließen, dass die Temperatur an dem Elektrolytkondensator
Die Steuerschaltung
Die Froststart-Funktion des LED-Konverters
Es ist zu bemerken, dass das genannte Verfahren beispielsweise für Gasentladungslampen nicht eingesetzt werden kann, da bei Gasentladungslampen für den Start zu viel Leistung nötig ist, so dass diese bei den niedrigen Temperaturen von dem Elektrolytkondensator
Bei der Verwendung mehrerer Elektrolytkondensatoren
Gezeigt ist in
Der Elektrolytkondensator
Zum Zeitpunkt (2), d. h. nach der Zeitdauer wird nunmehr die Leistung, mit der die LED-Strecken
Weiter ist zum Zeitpunkt (3) zu erkennen, dass sich die Temperatur des Elektrolytkondensators
Insgesamt weist die Erfindung somit die Vorteile auf, dass die reduzierte Kapazität und der hohe Ersatzwiderstand des Elektrolytkondensators
Zusätzlich ist vorteilhaft, dass LEDs bei niedrigen Temperaturen hoch effizient arbeiten und sogar längere Lebensdauer aufweisen. Neben LEDs können jedoch auch andere Leuchtmittel betrieben werden, die mit einer zunächst reduzierten Leistung gestartet werden können, insbesondere in einem stark gedimmten Betrieb.In addition, it is advantageous that LEDs operate highly efficiently at low temperatures and even have longer lifetimes. In addition to LEDs, however, other bulbs can be operated, which can be started with an initially reduced power, especially in a highly dimmed operation.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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