DE102014215835A1 - Primary-side controlled constant current converter for lighting equipment - Google Patents

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Abstract

Unter einem ersten Aspekt stellt die Erfindung einen LED Konverter zum Versorgen mindestens einer LED mit Strom, mit: – einem Schaltregler, der als Resonanzwandler ausgebildet ist, vorzugsweise als Halbbrücken-Wandler mit einer getakteten Halbbrücke, – einer galvanischen Sperre, deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt wird und deren Sekundärseite so angeordnet ist, dass sie dem LED Strang direkt oder indirekt Strom zuführt, – einem Steuerkreis auf der Primärseite der galvanischen Sperre, der in der Lage ist, mittels einer Erfassungsschaltung einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe zu erfassen, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, und wobei der Steuerkreis (PCC2) ausgelegt ist, eine Schaltfrequenz der Taktung von Schaltreglerschaltern, insbesondere Schaltern der getakteten Halbbrücke, auf der Basis des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe zu steuern, um den dem LED Strang zugeführten Strom zu steuern, wobei der Steuerkreis zusätzlich dazu ausgelegt ist, dass die Taktung der Schaltreglerschalter nur innerhalb eines änderbaren Zeitfensters erfolgt, wobei der Steuerkreis (PCC2) vorzugsweise kein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre empfängt, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes auf der Primärseite nur während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter erfolgt.In a first aspect, the invention provides an LED converter for powering at least one LED, comprising: a switching regulator configured as a resonant converter, preferably a half-bridge converter with a clocked half-bridge, a galvanic barrier, its primary side from the switching regulator is supplied and whose secondary side is arranged so that it directly or indirectly supplies power to the LED strand, - a control circuit on the primary side of the galvanic barrier, which is able to detect by means of a detection circuit, an average value of a primary-side electrical variable, the indicates the current supplied to the LED string on the secondary side of the galvanic barrier, and wherein the control circuit (PCC2) is adapted to control a switching frequency of switching regulator switching circuits, in particular switched half-bridge switches, on the basis of the detected mean value of the primary side electrical quantity In order to control the current supplied to the LED string, the control circuit is additionally designed such that the clocking of the switching regulator switches takes place only within a changeable time window, wherein the control circuit (PCC2) preferably does not receive a feedback signal from the secondary side of the galvanic barrier the detection of the average value on the primary side takes place only during the changeable time window of the timing of the switching controller switch.

Description

Die Erfindung betrifft einen LED Konverter sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Konverters. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Betätigungsvorrichtung mit einem LED Konverter sowie eine Leuchte mit dem LED Konverter.The invention relates to an LED converter and a method for operating this converter. The invention further relates to an actuator with an LED converter and a lamp with the LED converter.

LED Konverter unter Verwendung von Resonanzwandlern wie z. B. LLC Konvertern, sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in großem Umfang beispielsweise für kostengünstige LED Konverter eingesetzt. Insbesondere kann ein LED Konverter von einer elektrischen Versorgungsquelle versorgt werden, welche den LED Konverter mit Gleichstrom oder Wechselstrom beliefert. Falls ein Wechselstrom zugeführt wird, kann der LED Konverter einen Gleichrichter aufweisen, der aus dem Eingangswechselstrom einen Gleichstrom herstellt.LED converter using resonance converters such. B. LLC converters, are known in the art and are widely used, for example, for low-cost LED converter. In particular, an LED converter can be powered by an electrical supply source which supplies the LED converter with DC or AC power. If an alternating current is supplied, the LED converter may include a rectifier that produces a direct current from the input alternating current.

Der Gleichstrom wird daraufhin beispielsweise einer Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung zugeführt, die daraufhin einen Resonanzwandler versorgt, beispielsweise einen Reihen-Resonanzwandler, insbesondere einen LLC Konverter. Ein Transformator, der an den Resonanzwandler angeschlossen oder ein Teil dessen ist, überträgt dann Strom über einen galvanische Sperre, z. B. eine SELV Sperre (Sicherheitskleinspannungssperre), von einer Primärseite der galvanischen Sperre auf eine Sekundärseite der galvanischen Sperre zur Versorgung einer Lichtquelle, insbesondere eines LED-Strang mit mindestens einer LED, mit einem Strom ILED.The DC current is then supplied, for example, to a power factor correction circuit, which then supplies a resonant converter, for example a series resonant converter, in particular an LLC converter. A transformer connected to or part of the resonant converter then transmits power via a galvanic barrier, e.g. B. a SELV lock (safety extra-low voltage lock), from a primary side of the galvanic barrier to a secondary side of the galvanic barrier for supplying a light source, in particular an LED strand with at least one LED, with a current I LED .

In den meisten bekannten Anwendungen dienen LLC Konverter als Konstantspannungs-Konverter die eine sekundärseitige Gleichstromsammelschiene versorgen. Dort erzeugt eine Stromquelle, normalerweise ein Abwärtswandler, den zum Antrieb von Hochleistungs-LED erforderlichen Konstantstrom.In most known applications LLC converters serve as constant voltage converters supplying a secondary side DC bus. There, a current source, typically a buck converter, generates the constant current required to drive high power LED.

Ein LLC Konverter ist ein Halbbrücken-Resonanzwandler, der zwei Induktoren (LL) und einen Kondensator (C) verwendet, bekannt als LLC Anordnung, und dem Fachmann als solches bekannt ist, siehe beispielsweise http:/www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9730.pdf mit dem Titel „LED Application Design Guide Using Half-Bridge LLC Resonant Converter for 160W Street Lighting” .An LLC converter is a half-bridge resonant converter that uses two inductors (LL) and one capacitor (C), known as an LLC array, and known to those skilled in the art, see for example http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9730.pdf titled "LED Application Design Guide Using Half-Bridge LLC Resonant Converter for 160W Street Lighting" ,

Der allgemeine Vorteil der Verwendung eines LLC Konverters besteht darin, dass dieser eine so genannte Soft-Switching Möglichkeit (Primärschalter sowie sekundärseitige Dioden) und ein gutes Entlastungsverhältnis vorsieht, d. h. die Ausgangsspannung ändert sich nicht wesentlich, wenn sich die Sekundärlast verändert.The general advantage of using an LLC converter is that it provides a so-called soft switching capability (primary and secondary diodes) and a good unloading ratio; H. the output voltage does not change significantly when the secondary load changes.

Zur Verringerung der Kosten und zur Erhöhung des Wirkungsgrades von LED Konvertern, insbesondere bei Verwendung von LLC Konvertern, wäre es vorteilhaft, wenn keine sekundärseitige Stromquelle erforderlich wäre. Es wäre besonders erstrebenswert, den LLC Konverter als Konstantstrom-Konverter anstatt als Konstantspannungs-Konverter zu betreiben. Ein LLC Konstantstrom-Konverter benötigt jedoch einen Regelkreis zur Regelung seines Ausgangsstroms, z. B. des LED Stroms ILED.To reduce the cost and increase the efficiency of LED converters, especially when using LLC converters, it would be advantageous if a secondary-side power source were not required. It would be particularly desirable to operate the LLC converter as a constant current converter rather than a constant voltage converter. However, an LLC constant current converter requires a control loop to control its output current, e.g. B. the LED current I LED .

1 zeigt zum Beispiel eine beispielhafte Schaltung, die die Messung eines LED Stroms auf der Sekundärseite einer SELV Sperre, d. h. der Sekundärseite einer galvanischen Sperre, und die Bereitstellung einer Rückkopplung an die Primärseite der galvanischen Sperre ermöglicht. 1 For example, FIG. 12 shows an exemplary circuit that facilitates the measurement of an LED current on the secondary side of a SELV barrier, ie, the secondary side of a galvanic barrier, and providing feedback to the primary side of the galvanic barrier.

Insbesondere zeigt 1 einen Schaltregler, z. B. einen Halbbrücken-Wandler, der von einer Gleichspannung VDC mit einem Hochspannungsschalter HS und einem in Halbbrücke geschalteten Niederspannungsschalter LS versorgt wird. Die Schalter der Halbbrücke können aus Transistoren, z. B. FET oder MOSFET, bestehen.In particular shows 1 a switching regulator, z. B. a half-bridge converter, which is powered by a DC voltage V DC with a high voltage switch HS and a half-bridge low-voltage switch LS. The switches of the half-bridge can be made of transistors, for. As FET or MOSFET exist.

Von einem Mittelpunkt zwischen den Halbbrückenschaltern HS, LS aus ist eine LLC Reihe angeschlossen mit einer Kapazität Cr gefolgt von einer Induktivität Lr (die einen LC Resonanzkreis bildet) und der primärseitigen Induktivität Lm des Transformators. Alternativ können die Induktivitäten Lr und Lm als eine Induktivität L zusammengefasst sein.From an intermediate point between the half-bridge switches HS, LS, an LLC series is connected with a capacitance Cr followed by an inductance Lr (which forms an LC resonant circuit) and the primary-side inductance Lm of the transformer. Alternatively, the inductors Lr and Lm may be combined as an inductance L.

Auf der Sekundärseite ist die sekundärseitige Induktivität Lt des Transformators gezeigt, die an Dioden D1 und D2 angeschlossen ist, welche der Beleuchtungseinrichtung, in diesem Fall der LED, einen LED Gleichstrom ILED zuführen. Der LED Strom ILED ist über den Nebenschlusswiderstand Rsns parallel geerdet.On the secondary side, the secondary-side inductance Lt of the transformer is shown, which is connected to diodes D1 and D2, which supply the lighting device, in this case the LED, a LED DC I LED . The LED current I LED is earthed in parallel via the shunt resistor R sns .

Ein sekundärseitiger Steuerkreis SCC erfasst/misst eine Spannung Vsns an dem Nebenschlusswiderstand Rsns und koppelt die Spannung Vsns oder eine die gemessene Spannung anzeigende Größe über einen Optokoppler an einen primärseitigen Steuerkreis PCC zurück. Der primärseitige Steuerkreis PCC legt sodann die Frequenz zur Betätigung der Schalter HS, LS fest. Die Spannung Vsns ist eine elektrische Größe, die auch den LED Strom ILED anzeigt und diesem zugeordnet ist, und somit kann von der Spannung Vsns der LED Strom ILED oder eine andere korrelierte elektrische Größe abgeleitet werden. Aufgrund der Rückkopplung stellt der primärseitige Steuerkreis PCC die Frequenz der Halbbrückenschalter des Resonanzwandlers ein.A secondary-side control circuit SCC detects / measures a voltage V sns on the shunt resistor R sns, and returns the voltage V sns or a magnitude indicative of the measured voltage via an optocoupler to a primary-side control circuit PCC. The primary-side control circuit PCC then sets the frequency for actuating the switches HS, LS. The voltage V sns is an electrical quantity which also indicates and is associated with the LED current I LED , and thus the LED current I LED or other correlated electrical quantity can be derived from the voltage V sns . Due to the feedback, the primary-side control circuit PCC adjusts the frequency of the half-bridge switches of the resonant converter.

Wie aus 1 ersichtlich, benötigt der Regelkreis die Bereitstellung des sekundärseitigen Steuerkreises SCC und auch eines Rückkopplungsweges für die elektrische Größe, der die galvanische Sperre (SELV Sperre) durchquert, um die Steuerung des LED Stroms ILED durch den primärseitigen Steuerkreis PCC zu ermöglichen. Während die erforderliche Messung der elektrischen Größe auf der Sekundärseite durchgeführt wird, ist es auch möglich, eine primärseitige Messung anzuwenden, um eine zur Steuerung des LED Stroms ILED benötigte, elektrische Größe zu erhalten.How out 1 As can be seen, the control loop requires the provision of the secondary side Control circuit SCC and also a feedback path for the electrical quantity, which passes through the galvanic lock (SELV lock) to allow the control of the LED current I LED by the primary-side control circuit PCC. While the required measurement of the electrical quantity is performed on the secondary side, it is also possible to apply a primary-side measurement to obtain an electrical quantity needed to control the LED current I LED .

Wie in der beispielhaften Schaltung der 2 dargestellt, kann ein Strom Iprim des Resonanzwandlers auf der Primärseite der galvanischen Sperre gemessen werden, um eine Betriebsfrequenz der Resonanzwandler-Halbbrücke festzulegen.As in the exemplary circuit of 2 4, a current I prim of the resonant converter on the primary side of the galvanic barrier may be measured to establish an operating frequency of the resonant converter half-bridge.

Die 2 zeigt, dass auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre kein Nebenschlusswiderstand vorgesehen ist und auch weder eine Messung auf der Sekundärseite durchgeführt wird noch ein sekundärseitiger Steuerkreis SSC vorhanden ist.The 2 shows that on the secondary side of the galvanic barrier no shunt resistor is provided and neither a measurement is performed on the secondary side nor a secondary-side control circuit SSC is present.

Während die Primärseite des Resonanzwandlers grundsätzlich wie bei 1 beschrieben aufgebaut ist, ist ein Nebenschlusswiderstand Rsns1 in Reihe mit der primärseitigen Induktivität Lm des Transformators geschaltet. Ein primärseitiger Steuerkreis PCC1 misst/erfasst eine elektrische Größe, z. B. die Nebenstromspannung Vsns1, welche den Resonanzwandler Iprim bezeichnet. Der primärseitige Steuerkreis PCC1 legt die Schaltfrequenz der Schalter HS, LS der Resonanzwandler-Halbbrücke auf der Grundlage der gemessenen elektrischen Größe fest, die mit dem Resonanzwandler-Strom Iprim korreliert.While the primary side of the resonant converter basically as in 1 is constructed, a shunt resistor R sns1 is connected in series with the primary-side inductance Lm of the transformer. A primary-side control circuit PCC1 measures / detects an electrical quantity, e.g. B. the bypass voltage V sns1 , which denotes the resonant converter I prim . The primary-side control circuit PCC1 sets the switching frequency of the switches HS, LS of the resonant converter half-bridge on the basis of the measured electrical quantity which correlates with the resonant converter current I prim .

Dieser Aufbau ermöglicht die Schaffung eines Regelkreises nur auf der Primärseite der galvanischen Sperre, und es ist beispielsweise keine Rückkopplung über die galvanische Sperre (SELV Sperre) erforderlich, was die Sicherheit des Schaltkreises erhöht.This structure allows the creation of a control circuit only on the primary side of the galvanic barrier, and, for example, no feedback via the galvanic lock (SELV lock) is required, which increases the safety of the circuit.

Der primärseitige Steuerkreis PCC1 misst die Spannung Vsns1 an der primärseitigen Wicklung, dargestellt durch die primärseitige Induktivität Lm, des Transformators und insbesondere, wenn die Beziehung zwischen dem Resonanzwandler-Strom Iprim und dem LED Strom ILED bekannt ist, kann der LED Strom ILED durch Einstellen der Schaltfrequenz des Hochspannungsschalters HS und des Niederspannungsschalters LS auf der Grundlage der gemessenen Nebenschlussspannung Vsns1 gesteuert werden.The primary-side control circuit PCC1 measures the voltage V sns1 at the primary-side winding represented by the primary-side inductance L m of the transformer and, in particular, when the relationship between the resonant converter current I prim and the LED current I LED is known, the LED current I LED can be controlled by adjusting the switching frequency of the high-voltage switch HS and the low-voltage switch LS on the basis of the measured shunt voltage V sns1 .

Diese primärseitige Erfassung verringert, in Anbetracht der sekundärseitigen Erfassung, die Kosten des LED Konverters, da kein sekundärseitiger Steuerkreis erforderlich ist und auch keine Durchquerung der galvanischen Sperre benötigt wird, wodurch die Kosten für zusätzliche Bauteile, z. B. Optokoppler, eingespart werden. Außerdem ist die primärseitige Erfassung von Vorteil, wenn Dimm-Befehle entweder durch über die Stromversorgung gemeldete Dimm-Signale, durch eine analoge Schnittstelle oder durch eine digitale Schnittstelle (z. B. DALI) ausgeführt werden sollen, da die Dimm-Befehle normalerweise auf der Primärseite des LED Konverters empfangen werden.This primary-side detection, considering the secondary-side detection, reduces the cost of the LED converter, since no secondary-side control circuit is required and no traversal of the galvanic lock is required, whereby the cost of additional components, eg. As optocouplers can be saved. In addition, the primary-side detection is advantageous when dimming commands are to be executed either by dimming signals reported via the power supply, by an analogue interface or by a digital interface (eg DALI), since the dimming commands are normally executed on the Primary side of the LED converter.

Es ist allgemein bekannt, den Resonanzwandler-Strom Iprim unter Anwendung eines Spitzensteuerungsprinzips zu regeln. Gemäß diesem Prinzip wird die Frequenz der Halbbrücken-Schalter HS, LS derart eingestellt, dass der an der primärseitigen Wicklung (primärseitige Induktivität Lm des Transformators) erfasste Spitzenspannungswert Vsns_peak (zeigt einen Resonanzwandler-Spitzenstrom Iprim_peak an) auf einer konstanten Höhe gehalten wird.It is well known to control the resonant converter current I prim using a peak control principle. According to this principle, the frequency of the half-bridge switches HS, LS is set so that the peak voltage value V sns_peak detected at the primary side winding (primary side inductance Lm of the transformer) ( indicating a peak resonance peak current I prim_peak ) is maintained at a constant level.

Dieses Steuerungsprinzip hat jedoch einen Nachteil, da sich die Form des primären Resonanzwandler-Stroms Iprim mit der Schaltfrequenz der Halbbrücke und LED Spannung VLED ändert. Folglich führen diese Faktoren zu einer wechselnden Beziehung zwischen dem Resonanzwandler-Spitzenstrom Iprim_peak und dem LED Strom ILED.However, this control principle has a drawback because the shape of the primary resonant converter current I prim is changed to the switching frequency of the half bridge and LED voltage V LED. Consequently, these factors result in a changing relationship between the resonant converter peak current Iprim_peak and the LED current I LED .

Um diese wechselnden Beziehungen auszugleichen, müssen zusätzliche Messungen in dem Schaltkreis durchgeführt werden, um weitere Signale zu erhalten, was die Ausführung und den Betrieb des Konverters stark verkompliziert. Dies ist von Nachteil, da eine zusätzliche Verdrahtung wiederum die Konverterkosten erhöht.To compensate for these changing relationships, additional measurements must be made in the circuit to obtain more signals, which greatly complicates the design and operation of the converter. This is disadvantageous because additional wiring in turn increases the cost of the converter.

Ein weiterer Nachteil des Spitzensteuerungsprinzips besteht darin, dass durch Störkomponenten oder Störungen von anderen Teilen des Konverters verursachte Schwankungen einen verzerrten Spitzenwert bewirken können. Dies kann zu falschen Messungen und somit zu einer mangelhaften Steuerung des LED Stroms ILED führen.Another disadvantage of the peak control principle is that variations caused by spurious components or interference from other parts of the converter can cause a distorted peak. This can lead to incorrect measurements and thus to poor control of the LED current I LED .

Die Erfindung sieht daher eine Lösung vor, mit der die Defizite der bekannten Lösungsansätze überwunden werden, indem ein LED Konverter bereitgestellt wird, der keine zusätzlichen Messungen benötigt, aber auch keine sekundärseitigen Messungen wie im Stand der Technik dargestellt. Weiterhin stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines LED Konverters, eine Betätigungsvorrichtung mit dem LED Konverter sowie eine Leuchte mit dem erfinderischen LED Konverter bereit. Während die Hauptgesichtspunkte der Erfindung in den unabhängigen Ansprüchen beansprucht werden, sind weitere Ausführungsformen der Erfindung Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention therefore provides a solution that overcomes the deficiencies of the known approaches by providing an LED converter that does not require additional measurements, but also does not provide secondary measurements as shown in the prior art. Furthermore, the invention provides a method for operating an LED converter, an actuator with the LED converter and a lamp with the inventive LED converter ready. While the main aspects of the invention are claimed in the independent claims, further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Unter einem ersten Gesichtspunkt stellt die Erfindung einen LED Konverter bereit, der einen LED Strang mit mindestens einer LED Strom zuführt, mit einem Schaltregler, der als Resonanzwandler ausgebildet sein kann, beispielsweise als Halbbrücken-Wandler mit einer getakteten Halbbrücke, einer galvanischen Sperre, deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt werden kann und deren Sekundärseite so angeordnet sein kann, dass sie dem LED Strang direkt oder indirekt Strom zuführt, einem Steuerkreis auf der Primärseite der galvanischen Sperre, der in der Lage sein kann, mittels einer Erfassungsschaltung einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe zu erfassen, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, und wobei der Steuerkreis ausgelegt sein kann, eine Schaltfrequenz der Taktung von Schaltreglerschaltern, insbesondere Schaltern der getakteten Halbbrücke, auf der Basis des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe zu steuern, um den dem LED Strang zugeführten Strom zu steuern, wobei der Steuerkreis zusätzlich dazu ausgelegt ist, dass die Taktung der Schaltreglerschalter nur innerhalb eines änderbaren Zeitfensters erfolgt, wobei der Steuerkreis vorzugsweise kein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre empfängt, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes auf der Primärseite nur während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter erfolgt.In a first aspect, the invention provides an LED converter including a LED strand supplied with at least one LED current, with a switching regulator, which may be formed as a resonant converter, for example as a half-bridge converter with a clocked half-bridge, a galvanic barrier whose primary side can be powered by the switching regulator and the secondary side can be arranged so that it directly or indirectly supplies power to the LED string, a control circuit on the primary side of the galvanic barrier, which may be capable of detecting by means of a detection circuit an average of a primary-side electrical quantity corresponding to the LED string on the secondary side of the galvanic barrier indicates the supply current, and wherein the control circuit may be configured to control a switching frequency of the timing of switching regulator switches, in particular switches of the clocked half-bridge, on the basis of the detected average value of the primary-side electrical quantity to the current supplied to the LED strand z u, wherein the control circuit is additionally designed so that the timing of the switching regulator switch takes place only within a variable time window, wherein the control circuit preferably receives no feedback signal from the secondary side of the galvanic barrier, wherein the detection of the average value on the primary side only during the changeable time window the timing of the switching controller switch takes place.

Das Zeitfenster kann in wiederkehrender Weise auftreten und durch Pausen gekennzeichnet sein. Das Zeitfenster kann auch abhängig von einem Dimm-Befehl geändert werden.The time window can occur in a recurring manner and be characterized by pauses. The time window can also be changed depending on a dimming command.

Eine Erfassungsschaltung kann außerhalb des Zeitfensters nicht mit dem Steuerkreis (PCC2) verbunden sein.A detection circuit can not be connected to the control circuit (PCC2) outside the time window.

Die Erfassung des Durchschnittswertes während des Zeitfensters kann dadurch erfolgen, dass die Erfassungsschaltung nur während des Zeitfensters mit einem Steuerkreis verbunden ist. Weiters kann die Erfassungsschaltung mit dem Steuerkreis mittels eines Schaltmittels verbunden sein.The detection of the average value during the time window can take place in that the detection circuit is connected to a control circuit only during the time window. Furthermore, the detection circuit may be connected to the control circuit by means of a switching means.

Das Schaltmittel kann während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter geschlossen sein und eine Erfassung des Durchschnittwertes auf der Primärseite ermöglichen.The switching means may be closed during the changeable time window of the timing of the switching regulator switch and allow detection of the average value on the primary side.

Der Resonanzwandler kann als Reihenresonanzwandler ausgebildet sein, beispielsweise als LLC Konverter, mit einem LC Schaltkreis, mit dem eine Primärinduktivität eines Transformators und ein Nebenschlusswiderstand in Reihe geschaltet sein kann, und/oder wobei der Steuerkreis so ausgeführt ist, dass er die elektrische Größe an dem Nebenschlusswiderstand erfasst.The resonant converter may be configured as a series resonant converter, for example as an LLC converter, with an LC circuit, with which a primary inductance of a transformer and a shunt resistor can be connected in series, and / or wherein the control circuit is designed to be the electrical size at the Shunt resistance detected.

Es kann zwischen der Primärinduktivität und dem Nebenschlusswiderstand eine erste Diode in Durchlassrichtung angeschlossen sein und parallel zu dem Nebenschlusswiderstand und der ersten Diode, eine zweite Diode an die Primärinduktivität in Sperrrichtung angeschlossen sein, und der Steuerkreis die Größe an einem Mittelpunkt zwischen der ersten Diode und dem Nebenschlusswiderstand erfassen kann.A first forward diode may be connected between the primary inductance and the shunt resistor, and connected in parallel with the shunt resistor and the first diode, a second diode connected to the primary reverse inductance, and the control circuit sized at a midpoint between the first diode and the first diode Can detect shunt resistance.

Im Weiteren kann eine erfasste Größe gefiltert werden, beispielsweise durch ein Tiefpassfilter, bevor sie dem Steuerkreis zugeführt wird, um den erfassten Durchschnittswert der primärseitigen elektrischen Größe zu bilden, und wobei der Steuerkreis nur die gefilterte Größe erfassen kann.Furthermore, a sensed quantity may be filtered, for example by a low-pass filter, before being fed to the control circuit to form the sensed average of the primary-side electrical quantity, and where the control circuit can detect only the filtered magnitude.

Es kann ein Effektivwert, ein durchschnittlicher Doppelweg-Gleichrichtwert oder ein durchschnittlicher Einweg-Gleichrichtwert dem Steuerkreis zugeführt werden.An RMS value, an average full-wave rectification value or an average one-way rectification value can be supplied to the control circuit.

Der Resonanzwandler kann auch als Konstantstromquelle ausgebildet sein.The resonant converter can also be designed as a constant current source.

In einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Versorgen eines LED Strangs mit mindestens einer LED mit Strom bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Versorgen einer Primärseite einer galvanischen Sperre durch einen Schaltregler, beispielsweise einen getakteten Halbbrücken-Konverter, und Zuführen, direkt oder indirekt, von Strom zu dem LED Strang durch deren Sekundärseite, Erfassung eines Durchschnittswerts (gemittelten Werts) einer elektrischen Größe, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, auf der Basis einer primärseitigen elektrischen Größe, vorzugsweise ohne ein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre zu empfangen, Steuern einer Schaltfrequenz von Schaltreglerschaltern abhängig vom erfassten Durchschnittswert, die Taktung der Schaltreglerschalter nur innerhalb eines änderbaren Zeitfensters erfolgt, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes auf der Primärseite nur während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter erfolgt.In another aspect, the invention provides a method of powering an LED string having at least one LED, the method comprising the steps of:
Supplying a primary side of a galvanic barrier by a switching regulator, for example a clocked half-bridge converter, and supplying, directly or indirectly, current to the LED strand through its secondary side, detecting an average value (averaged value) of an electrical quantity corresponding to the LED strand on the secondary side of the galvanic lock indicates current, based on a primary-side electrical quantity, preferably without receiving a feedback signal from the secondary side of the galvanic barrier, controlling a switching frequency of switching regulator switches depending on the detected average value, the timing of the switching regulator switch only within a variable time window takes place, wherein the detection of the average value on the primary side takes place only during the changeable time window of the timing of the switching controller switch.

Unter wiederum einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines LED Strangs mit mindestens einer LED bereit, mittels eines LED Konverters. Die Betätigungsvorrichtung kann zur Durchführung des vorstehenden beschriebenen Verfahrens ausgelegt sein.In yet another aspect, the invention provides an actuator for controlling the operation of an LED string having at least one LED by means of an LED converter. The actuating device may be designed to carry out the method described above.

Unter einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine LED Leuchte bereit, die zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere einem LED Strang mit mindestens einer LED, ausgeführt ist, mit einem LED Konverter wie vorstehend beschrieben oder einer Betätigungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben.In a further aspect, the invention provides an LED lamp, which is used to operate a lighting device, in particular a LED strand with at least one LED is executed, with an LED converter as described above or an actuator as described above.

Nachfolgend wird die Erfindung außerdem im Hinblick auf die Figuren beschrieben. Diese zeigen insbesondere inThe invention will also be described below with reference to the figures. These show in particular in

1 einen LLC Konverter unter Einsatz von sekundärseitiger Erfassung; 1 an LLC converter using secondary detection;

2 ebenfalls einen LLC Konverter aus dem Stand der Technik mit Primärerfassung unter Anwendung eines Spitzenstrom-Steuerungsprinzips; 2 also an LLC prior art converter with primary detection using a peak current control principle;

3 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Schaltkreis; 3 an exemplary circuit according to the invention;

4 eine Beziehung zwischen verschiedenen Schaltkreisgrößen; 4 a relationship between different circuit sizes;

5 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Schaltkreis. 5 an exemplary circuit according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung hauptsächlich in Bezug auf 3 beschrieben, wobei die Unterschiede zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätzen erläutert werden, die in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben sind.In the following, the invention will be described mainly with reference to FIG 3 describing the differences from the known from the prior art approaches that in relation to the 1 and 2 are described.

Insbesondere entspricht die Sekundärseite des in 3 dargestellten Resonanzwandlers der Sekundärseite der in 2 dargestellten, galvanischen Sperre und somit der Sekundärseite aus 1 ohne Nebenschlusswiderstand Rsns. Außerdem sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.In particular, the secondary side of the corresponds in 3 represented resonant converter of the secondary side of in 2 shown, galvanic lock and thus the secondary side off 1 without shunt resistance R sns . In addition, the same components in the figures are designated by the same reference numerals.

Auf der Primärseite des in 3 dargestellten Schaltkreises, der auch weitgehend wie in 1 dargestellt aufgebaut ist, ist eine Diode D3 in Reihe mit der primärseitigen Induktivität Lm des Transformators in Durchlassrichtung gefolgt von einem Nebenschlusswiderstand Rsns3 geschaltet. Parallel zu dem Nebenschlusswiderstand Rsns3 und der Diode D3 ist eine Diode D4 an die primärseitige Induktivität Lm in Sperrrichtung angeschlossen. Ein Mittelpunkt zwischen der Diode D3 und dem Nebenschlusswiderstand Rsns3 ist an eine parallel zu dem Nebenschlusswiderstand Rsns3 verlaufende Filterkapazität Clp durch einen Filterwiderstand Rlp angeschlossen.On the primary side of in 3 shown circuit, which is also largely as in 1 1 , a diode D3 is connected in series with the primary-side inductance L m of the transformer in the forward direction followed by a shunt resistor R sns3 . Parallel to the shunt resistor R sns3 and the diode D3, a diode D4 is connected to the primary-side inductance Lm in the reverse direction. A mid- point between the diode D3 and the shunt resistor R sns3 is connected to a filter capacitance C lp running parallel to the shunt resistor R sns3 through a filter resistor R lp .

Ein primärseitiger Steuerkreis PCC2 erfasst nun eine Ausgangsspannung Vfilt des Tiefpassfilters, die den durchschnittlichen Resonanzwandler-Strom Iprim anzeigt. Der primärseitige Steuerkreis PCC2 steuert daraufhin die Halbbrückenschalter LS, HS gemäß der erfassten Ausgangsspannung Vfilt.A primary-side control circuit PCC2 now detects an output voltage V filt of the low-pass filter, which indicates the average resonant converter current I prim . The primary-side control circuit PCC2 then controls the half-bridge switches LS, HS according to the detected output voltage V filt .

Die primärseitige Induktivität Lm und die sekundärseitige Induktivität Lt stellen insbesondere eine primäre und die sekundäre Transformatorwicklung dar.The primary-side inductance Lm and the secondary-side inductance Lt represent in particular a primary and the secondary transformer winding.

Die Versorgung der Lichtquelle auf der Sekundärseite ist insbesondere eine direkte Versorgung, d. h. es wird kein weiterer Konverter und insbesondere kein Abwärtswandler für die Versorgung des LED Strangs eingesetzt. Der Resonanzwandler kann auch als Konstantstromquelle betrieben werden.The supply of the light source on the secondary side is in particular a direct supply, d. H. There is no further converter and in particular no buck converter for the supply of the LED strand used. The resonant converter can also be operated as a constant current source.

Die primärseitige Steuerung basiert auf einer hohen Korrelation zwischen der erfassten, primärseitigen elektrischen Größe (z. B. Iprim) des Resonanzwandlers und dem LED Strom ILED, und auch in dieser Hinsicht ist die Anwendung des primären Spitzensteuerungsprinzips nicht ausreichend genau und es ist ein weiterer Lösungsansatz notwendig.The primary-side control is based on a high correlation between the detected primary-side electrical quantity (eg, I prim ) of the resonant converter and the LED current I LED , and also in this regard, the application of the primary peak control principle is not sufficiently accurate and is a additional solution required.

Der Grund hierfür liegt darin, dass bei dem primären Spitzensteuerungsprinzip die erfasste elektrische Größe auf der Primärseite und der LED Strom ILED in keinem Zusammenhang stehen. Die gemäß dem primären Spitzensteuerungsprinzip erfasste/gemessene elektrische Größe Iprim_peak verwendet lediglich einen Zeitpunkt der auf der Primärseite erfassten Größe (d. h. die Höchstspannung). Folglich können Änderungen des Formfaktors nicht erfasst werden, was zu nicht akzeptablen Schwankungen führt.The reason for this is that in the primary peak control principle, the detected electrical quantity on the primary side and the LED current I LED are unrelated. The electrical quantity I prim_peak detected / measured according to the primary peak control principle only uses a timing of the quantity detected on the primary side (ie, the maximum voltage). Consequently, changes in the shape factor can not be detected, resulting in unacceptable variations.

Somit ermöglicht die Erfindung eine enge Beziehung der auf der Primärseite erfassten, elektrischen Größe mit dem/der LED Strom/Spannung ILED/VLED, indem eine Integralmessung des primärseitigen Signals, z. B. der (AC) Signal-/Stromausgabe durch die Halbbrücke, eingesetzt wird.Thus, the invention enables a close relationship of the electrical quantity sensed on the primary side to the LED current / voltage LED / V LED , by providing an integral measurement of the primary signal, e.g. B. the (AC) signal / current output by the half-bridge, is used.

Beispiele für Integralmessungen sind: Effektivwert(RMS)-Messungen des Konverterstroms Iprim als Iprim RMS, ein durchschnittlicher Doppelweg-Gleichrichtwert des Konverterstroms Iprim als Iprim arv und/oder ein durchschnittlicher Einweg-Gleichrichtwert des Konverterstroms Iprim als Iprim lRV.Examples of integral measurements are: rms measurements of the converter current I prime as I prime RMS , an average full wave rectification value of the converter current I prim as I prime arv, and / or an average one-way rectifier value of the converter current I prim as I prim I RV .

Der in 3 dargestellte, beispielhafte Schaltkreis ermöglicht eine Integralmessung. Die Primärseite des Resonanzwandlers umfasst eine Kapazität Cr und eine Induktivität Lr, die an die Primärwicklung von Lm des Transformators angeschlossen ist. Der Resonanzwandler-Strom Iprim wird von den Dioden D3, D4 gleichgerichtet und an dem Nebenschlusswiderstand Rsns2 erfasst.The in 3 illustrated, exemplary circuit allows an integral measurement. The primary side of the resonant converter comprises a capacitance Cr and an inductance Lr which is connected to the primary winding of Lm of the transformer. The resonant converter current I prim is rectified by the diodes D3, D4 and detected at the shunt resistor R sns2 .

Der Resonanzwandler-Strom Iprim (oder eine mit dem Resonanzwandler-Strom Iprim korrelierte elektrische Größe, z. B. Nebenschlussspannung Vsns2) wird daraufhin von dem durch den Filterwiderstand Rlp und die Filterkapazität Clp errichteten Tiefpassfilter tiefpassgefiltert, um die primärseitig erfasste, elektrische Größe, die Ausgangsspannung Vfilt, herzustellen, die den durchschnittlichen einweggleichgerichteten Resonanzwandler-Strom Iprim lRV anzeigt.The resonant converter current I prim (or an electrical quantity correlated with the resonant converter current I prim , eg shunt voltage V sns2 ) is then low-pass filtered by the low-pass filter established by the filter resistor R lp and the filter capacitance C lp to be the primary-side detected electric variable, the output voltage V filter , which indicates the average half-rectified resonant converter current I prim lRV .

Diese Messung der Ausgangsspannung Vfilt bietet eine bessere Korrelation mit dem LED Strom ILED. Auch Störungen und Schwankungen werden durch das Tiefpassfiltern beseitigt. Während der Schaltkreis zeigt, wie ein durchschnittlicher Einweg-Gleichrichtwert bestimmt werden kann (Ausgangsspannung Vfilt), kann der Schaltkreis auch in der Lage sein, einen Effektivwert (RMS) oder durchschnittlichen Doppelweg-Gleichrichtwert zur Erfassung/Messung durch den primärseitigen Steuerkreis PCC2 bilden.This measurement of the output voltage V filt provides a better correlation with the LED current I LED . Also disturbances and fluctuations are eliminated by the low-pass filtering. While the circuit shows how an average one-way rectifier value can be determined (output voltage V filt ), the circuit may also be capable of forming an RMS or average full-wave rectified value for detection / measurement by the primary-side control circuit PCC2.

Der Wert Vfilt wird von dem primären Steuerkreis PCC2 als elektrische Größe eingesetzt. Der primäre Steuerkreis PCC2 kann ein digitaler oder analoger Regler sein, z. B. ein IC, ASIC oder ein Mikrocontroller. Wenn der primäre Steuerkreis PCC2 ein digitaler Regler ist, kann der Regler einen Analog-Digital-Wandler aufweisen. Der Wandler stellt die Frequenz der Halbbrücke und insbesondere die Schaltfrequenz der Schalter HS, LS ein.The value Vfilt is used by the primary control circuit PCC2 as electrical quantity. The primary control circuit PCC2 may be a digital or analog controller, e.g. As an IC, ASIC or a microcontroller. If the primary control circuit PCC2 is a digital controller, the controller may have an analog-to-digital converter. The converter adjusts the frequency of the half-bridge and in particular the switching frequency of the switches HS, LS.

In 4 werden Beziehungen zwischen relevanten Größen des Schaltkreises aus 3 dargestellt.In 4 Relationships between relevant sizes of the circuit become off 3 shown.

Hier wird der Spannungswert Vsms2 als eine unstetige Kurve dargestellt, während die tiefpassgefilterte Spannung Vfilt mit einer nahezu konstanten Höhe dargestellt ist. Die oberste Kurve stellt den LED Strom ILED dar, der nicht so konstant ist wie die Spannung Vfilt. Die Korrelation zwischen der Spannung Vfilt und dem LED Strom ILED ist jedoch stark verbessert.Here, the voltage value V sms2 is represented as a discontinuous curve, while the low-pass filtered voltage V filt is shown at a nearly constant level. The top curve represents the LED current I LED , which is not as constant as the voltage V filt . However, the correlation between the voltage V filt and the LED current I LED is greatly improved.

Die Erfindung liefert außerdem eine vorteilhafte Lösung für LED Konverter, bei welchen eine SELV Sperre aus Sicherheitsgründen aufrechterhalten werden muss, da keine Rückkopplung an die Primärseite von der Sekundärseite des LLC Konverters benötigt wird.The invention also provides an advantageous solution for LED converters in which a SELV lock must be maintained for safety reasons, since no feedback to the primary side from the secondary side of the LLC converter is needed.

Eine primärseitige Wicklung des Transformators kann auch von der primärseitigen Induktivität Lm und der Induktivität Lr gebildet werden.A primary-side winding of the transformer can also be formed by the primary-side inductance Lm and the inductance Lr.

In der Ausführung der 5 ist beispielhaft ein sogenannter LLC-Konverter (serienresonanter isolierter LLC-Halbbrückenwandler) dargestellt. Um das emittierte Lichtspektrum während des Betriebs möglichst konstant zu halten, ist es bekannt, bei LEDs für Helligkeitsregelungen nicht die Stromamplitude zu variieren, sondern ein sogenanntes PWM(pulse-width-modulation)-Verfahren anzuwenden. Dabei werden den LEDs durch das Betriebsgerät niederfrequente (typischerweise mit einer Frequenz im Bereich von 100–1000 Hz) Pulspakete mit (im zeitlichen Mittel) konstanter Stromamplitude zugeführt. Dem Strom innerhalb eines Pulspakets ist ein hochfrequenter Rippel überlagert. Die Helligkeit der LEDs kann nun durch die Frequenz der Pulspakete gesteuert werden. Die LEDs können beispielsweise gedimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwischen den Pulspaketen vergrößert wird. Die Halbbrücke mit den alternierend getakteten Schaltern LS und HS kann gemäß der Erfindung mit einem Dimm-Signal angesteuert werden, wobei die beiden Schalter LS und HS jeweils mit 50% Tastverhältnis mit hoher Frequenz während der Pulsbreite (TON·LF) eines niederfrequenten Signals aktiviert werden. Im Weiteren gibt es ein hochfrequentes Signal, dessen Frequenz sich aus der Regelschleife oder dem Stellwert für die Betriebsschaltung ergeben kann, beispielsweise abhängig von dem Strom durch eine Sensoreinheit, die vorzugsweise den Strom durch die LED, durch einen der beiden Schalter LS oder HS oder in dem Resonanzkreis, vorzugsweise durch den primärseitigen Steuerkreis PCC2 der eine elektrische Größe misst/erfasst, wie z. B. die Nebenstromspannung Vsns2, welche den Resonanzwandler Iprim bezeichnet. Die elektrische Größe Vsns2 kann mittels eines Tiefpassfilters gefiltert bzw. gemittelt werden und die gefilterte bzw. gemittelte elektrische Größe Vfil mit dem Pin SNS, welcher mit der Steuerschaltung PCC2 verbunden ist, gemessen/erfasst werden.In the execution of 5 For example, a so-called LLC converter (series resonant isolated LLC half-bridge converter) is shown. In order to keep the emitted light spectrum as constant as possible during operation, it is known not to vary the current amplitude in LEDs for brightness control, but to apply a so-called PWM (pulse width modulation) method. Here, the LEDs are supplied by the operating device low-frequency (typically with a frequency in the range of 100-1000 Hz) pulse packets with (on average over time) constant current amplitude. The current within a pulse packet is superimposed on a high-frequency ripple. The brightness of the LEDs can now be controlled by the frequency of the pulse packets. For example, the LEDs can be dimmed by increasing the time interval between the pulse packets. The half-bridge with the alternately clocked switches LS and HS can be controlled according to the invention with a dimming signal, wherein the two switches LS and HS are each activated with 50% duty cycle at high frequency during the pulse width (TON · LF) of a low-frequency signal , In addition, there is a high-frequency signal whose frequency may result from the control loop or the control value for the operating circuit, for example, depending on the current through a sensor unit, preferably the current through the LED, through one of the two switches LS or HS or in the resonant circuit, preferably by the primary-side control circuit PCC2 measures / detects an electrical variable, such. B. the bypass voltage V sns2 , which denotes the resonant converter I prim . The electrical quantity V sns2 may be averaged by means of a low-pass filter and the filtered or average electrical quantity V fil may be measured / detected with the pin SNS connected to the control circuit PCC2.

Der primärseitige Steuerkreis PCC2 legt die Schaltfrequenz der Schalter HS, LS der Resonanzwandler-Halbbrücke auf der Grundlage der gemessenen elektrischen Größe fest, die mit dem Resonanzwandler-Strom Iprim korreliert. Die Pulsbreite (TON·LF) und/oder die Periodendauer des niederfrequenten Signals wird als ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer (T_HF) des hochfrequenten Signals gewählt. Die Induktivität Lm kann sekundärseitig an seiner Sekundärwicklung Lt auch mehrere Anzapfungen aufweisen.The primary-side control circuit PCC2 sets the switching frequency of the switches HS, LS of the resonant converter half-bridge on the basis of the measured electrical quantity which correlates with the resonant converter current I prim . The pulse width (TON · LF) and / or the period of the low-frequency signal is selected as an integer multiple of the period (T_HF) of the high-frequency signal. The inductance Lm may also have a plurality of taps on the secondary side at its secondary winding Lt.

Die Erfassung des Durchschnittswertes kann während des Zeitfensters dadurch erfolgen, dass die Erfassungsschaltung nur während des Zeitfensters mit dem Steuerkreis PCC2 verbunden sein. Die Erfassungsschaltung kann alternativ mittels eines Schaltmittels S mit dem Steuerkreis PCC2 verbunden werden, wobei das Schaltmittel S während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter geschlossen ist und eine Erfassung des Durchschnittwertes auf der Primärseite ermöglicht.The detection of the average value can take place during the time window in that the detection circuit is only connected to the control circuit PCC2 during the time window. The detection circuit may alternatively be connected to the control circuit PCC2 by means of a switching means S, wherein the switching means S is closed during the changeable time window of the timing of the switching controller switch and allows detection of the average value on the primary side.

Es wird ein LED Konverter bereitgestellt, der einen LED Strang mit mindestens einer LED Strom zuführt, mit einem Schaltregler, der als Resonanzwandler ausgebildet sein kann, beispielsweise als Halbbrücken-Wandler mit einer getakteten Halbbrücke, einer galvanischen Sperre, deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt werden kann und deren Sekundärseite so angeordnet sein kann, dass sie dem LED Strang direkt oder indirekt Strom zuführt, einem Steuerkreis auf der Primärseite der galvanischen Sperre, der in der Lage sein kann, mittels einer Erfassungsschaltung einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe zu erfassen, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, und wobei der Steuerkreis ausgelegt sein kann, eine Schaltfrequenz der Taktung von Schaltreglerschaltern, insbesondere Schaltern der getakteten Halbbrücke, auf der Basis des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe zu steuern, um den dem LED Strang zugeführten Strom zu steuern, wobei der Steuerkreis zusätzlich dazu ausgelegt ist, dass die Taktung der Schaltreglerschalter nur innerhalb eines änderbaren Zeitfensters erfolgt, wobei der Steuerkreis vorzugsweise kein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre empfängt, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes auf der Primärseite nur während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter erfolgt.An LED converter is provided which supplies an LED string with at least one LED current, with a switching regulator, which can be designed as a resonant converter, for example as a half-bridge converter with a clocked half-bridge, a galvanic barrier whose primary side are supplied by the switching regulator can and the secondary side of which may be arranged to supply current directly or indirectly to the LED string, a control circuit on the primary side of the galvanic barrier which may be capable of detecting by means of a detection circuit an average of a primary-side electrical quantity indicative of the LED Strang indicates on the secondary side of the galvanic lock supplied current, and wherein the control circuit may be configured to control a switching frequency of the timing of switching regulator switches, in particular switches of the clocked half-bridge, on the basis of the detected average value of the primary-side electrical quantity to the LED strand The control circuit is additionally designed so that the timing of the switching regulator switch takes place only within a variable time window, wherein the control circuit preferably receives no feedback signal from the secondary side of the galvanic barrier, wherein the Acquisition of the average value on the primary side takes place only during the changeable time window of the timing of the switching controller switch.

Zusammenfassend stellt die Erfindung somit einen LED Konverter bereit, der einen LLC Konverter zum Antreiben eines LED Strangs mit mindestens einer LED umfasst, wobei der LED Strom durch den LED Strang hindurch gesteuert wird, indem eine integrale Größe des LLC Konverters auf seiner Primärseite gemessen wird, insbesondere des LLC Stroms Iprim, wobei die Taktung des Schaltreglerschalters nur während eines veränderbaren Zeitfensters erfolgt. Ein gemittelter Einweg-Gleichrichtwert oder Effektivwert dieser Größe wird durch den Schaltkreis gebildet.In summary, the invention thus provides an LED converter comprising an LLC converter for driving an LED string having at least one LED, the LED current being controlled through the LED string by measuring an integral size of the LLC converter on its primary side, in particular the LLC current I prim , wherein the timing of the switching regulator switch takes place only during a variable time window. An averaged one-way rectified value or rms value of this magnitude is formed by the circuit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • http:/www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9730.pdf mit dem Titel „LED Application Design Guide Using Half-Bridge LLC Resonant Converter for 160W Street Lighting” [0005] http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9730.pdf titled "LED Application Design Guide Using Half-Bridge LLC Resonant Converter for 160W Street Lighting" [0005]

Claims (15)

LED Konverter zur Versorgung eines LED Strangs mit mindestens einer LED mit Strom, mit: – einem Schaltregler, der als Resonanzwandler ausgebildet ist, vorzugsweise als Halbbrücken-Wandler mit einer getakteten Halbbrücke, – einer galvanischen Sperre, deren Primärseite von dem Schaltregler versorgt wird und deren Sekundärseite so angeordnet ist, dass sie dem LED Strang direkt oder indirekt Strom zuführt, – einem Steuerkreis auf der Primärseite der galvanischen Sperre, der in der Lage ist, mittels einer Erfassungsschaltung einen Durchschnittswert einer primärseitigen elektrischen Größe zu erfassen, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, und wobei der Steuerkreis (PCC2) ausgelegt ist, eine Schaltfrequenz der Taktung von Schaltreglerschaltern, insbesondere Schaltern der getakteten Halbbrücke, auf der Basis des erfassten Durchschnittswerts der primärseitigen elektrischen Größe zu steuern, um den dem LED Strang zugeführten Strom zu steuern, wobei der Steuerkreis zusätzlich dazu ausgelegt ist, dass die Taktung der Schaltreglerschalter nur innerhalb eines änderbaren Zeitfensters erfolgt, wobei der Steuerkreis (PCC2) vorzugsweise kein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre empfängt, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes auf der Primärseite nur während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter erfolgt.LED converter for supplying an LED string with at least one LED with power, comprising: A switching regulator which is designed as a resonant converter, preferably as a half-bridge converter with a clocked half-bridge, A galvanic barrier whose primary side is supplied by the switching regulator and whose secondary side is arranged to supply current directly or indirectly to the LED strand, A control circuit on the primary side of the galvanic barrier, which is capable of detecting by means of a detection circuit an average value of a primary-side electrical quantity indicating a current supplied to the LED string on the secondary side of the galvanic barrier, and wherein the control circuit (PCC2) is configured to control a switching frequency of the timing of switching regulator switches, in particular switches of the clocked half-bridge, on the basis of the detected mean value of the primary-side electrical quantity in order to control the current supplied to the LED string, wherein the control circuit is additionally designed so that the clocking of the switching controller switches takes place only within a changeable time window, wherein the control circuit (PCC2) preferably receives no feedback signal from the secondary side of the galvanic barrier, wherein the detection of the average value on the primary side takes place only during the changeable time window of the timing of the switching regulator switch. LED Konverter gemäß Anspruch 1, wobei das Zeitfenster in wiederkehrender Weise auftritt und durch Pausen gekennzeichnet ist.LED converter according to claim 1, wherein the time window occurs in a recurring manner and is characterized by pauses. LED Konverter gemäß Anspruch 2, wobei das Zeitfenster abhängig von einem Dimm-Befehl geändert werden kann.The LED converter according to claim 2, wherein the time window can be changed depending on a dimming command. LED Konverter gemäß Anspruch 3, wobei die Erfassungsschaltung außerhalb des Zeitfensters nicht mit dem Steuerkreis (PCC2) verbunden ist.The LED converter according to claim 3, wherein the detection circuit is not connected to the control circuit (PCC2) outside the time window. LED Konverter gemäß der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes während des Zeitfensters dadurch erfolgt, dass die Erfassungsschaltung nur während des Zeitfensters mit dem Steuerkreis (PCC2) verbunden ist.LED converter according to claims 1 to 3, wherein the detection of the average value during the time window takes place in that the detection circuit is connected to the control circuit (PCC2) only during the time window. LED Konverter gemäß der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erfassungsschaltung mit dem Steuerkreis (PCC2) mittels eines Schaltmittels (S) verbunden werden kann.LED converter according to claims 1 to 5, wherein the detection circuit with the control circuit (PCC2) by means of a switching means (S) can be connected. LED Konverter gemäß Anspruch 6, wobei das Schaltmittel (S) während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter geschlossen ist und eine Erfassung des Durchschnittwertes auf der Primärseite ermöglicht.LED converter according to claim 6, wherein the switching means (S) is closed during the changeable time window of the timing of the switching regulator switch and allows detection of the average value on the primary side. LED Konverter gemäß der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Resonanzwandler ein Reihenresonanzwandler ist, vorzugsweise ein LLC Konverter, mit einem LC Schaltkreis, mit dem eine Primärinduktivität eines Transformators und ein Nebenschlusswiderstand in Reihe geschaltet ist, und/oder wobei der Steuerkreis (PCC2) so ausgeführt ist, dass er die elektrische Größe an dem Nebenschlusswiderstand erfasst.LED converter according to claims 1 to 7, wherein the resonant converter is a series resonant converter, preferably a LLC converter, with an LC circuit, in which a primary inductance of a transformer and a shunt resistor is connected in series, and / or wherein the control circuit (PCC2) so is designed to detect the electrical quantity at the shunt resistor. LED Konverter gemäß Anspruch 1 oder 8, wobei zwischen der Primärinduktivität und dem Nebenschlusswiderstand eine erste Diode in Durchlassrichtung angeschlossen ist und wobei, parallel zu dem Nebenschlusswiderstand und der ersten Diode, eine zweite Diode an die Primärinduktivität in Sperrrichtung angeschlossen ist, und wobei der Steuerkreis die Größe an einem Mittelpunkt zwischen der ersten Diode und dem Nebenschlusswiderstand erfasst.LED converter according to claim 1 or 8, wherein between the primary inductance and the shunt resistor, a first diode is connected in the forward direction and wherein, parallel to the shunt resistor and the first diode, a second diode is connected to the primary inductance in the reverse direction, and wherein the control circuit Size detected at a midpoint between the first diode and the shunt resistor. LED Konverter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erfasste Größe gefiltert wird, insbesondere durch ein Tiefpassfilter, bevor sie dem Steuerkreis zugeführt wird, um den erfassten Durchschnittswert der primärseitigen elektrischen Größe zu bilden, und wobei der Steuerkreis nur die gefilterte Größe erfasst.LED converter according to one of the preceding claims, wherein a detected quantity is filtered, in particular by a low-pass filter, before being supplied to the control circuit to form the detected average value of the primary-side electrical quantity, and wherein the control circuit detects only the filtered quantity. LED Konverter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Effektivwert, ein durchschnittlicher Doppelweg-Gleichrichtwert oder ein durchschnittlicher Einweg-Gleichrichtwert dem Steuerkreis zugeführt wird.LED converter according to one of the preceding claims, wherein an effective value, an average full-wave rectification value or an average one-way rectifying value is supplied to the control circuit. LED Konverter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Resonanzwandler eine Konstantstromquelle ist.LED converter according to one of the preceding claims, wherein the resonant converter is a constant current source. Verfahren zum Versorgen eines LED Strangs mit mindestens einer LED mit Strom, mit den folgenden Schritten: – Versorgen einer Primärseite einer galvanischen Sperre durch einen Schaltregler, insbesondere einen getakteten Halbbrücken-Konverter, und Zuführen, direkt oder indirekt, von Strom zu dem LED Strang durch deren Sekundärseite, – Erfassung eines Durchschnittswerts (gemittelten Werts) einer elektrischen Größe, die einen dem LED Strang auf der Sekundärseite der galvanischen Sperre zugeführten Strom anzeigt, auf der Basis einer primärseitigen elektrischen Größe, vorzugsweise ohne ein Rückkopplungssignal von der Sekundärseite der galvanischen Sperre zu empfangen, – Steuern einer Schaltfrequenz von Schaltreglerschaltern abhängig vom erfassten Durchschnittswert, die Taktung der Schaltreglerschalter nur innerhalb eines änderbaren Zeitfensters erfolgt, wobei die Erfassung des Durchschnittswertes auf der Primärseite nur während des änderbaren Zeitfensters der Taktung der Schaltreglerschalter erfolgt.A method of powering an LED string having at least one LED, comprising the steps of: - powering a primary side of a galvanic barrier by a switching regulator, in particular a clocked half-bridge converter; and supplying, directly or indirectly, current to the LED string the secondary side thereof, detecting an average value (averaged value) of an electric quantity indicative of a current supplied to the LED string on the secondary side of the galvanic barrier on the basis of a primary-side electrical quantity, preferably without receiving a feedback signal from the secondary side of the galvanic barrier Controlling a switching frequency of switching regulator switches as a function of the detected average value, the timing of the switching regulator switches occurring only within a changeable time window, wherein the detection of the average value on the primary side takes place only during the changeable time window of the timing of the switching controller switch. Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines LED Strangs mit mindestens einer LED, mit einem LED Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, und wobei die Betätigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 13 ausgelegt ist.Actuating device for controlling the operation of an LED string with at least one LED, with an LED converter according to one of claims 1 to 12, and wherein the actuating device is designed for carrying out the method according to claim 13. LED Leuchte, die zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eines LED Strangs mit mindestens einer LED, ausgelegt ist, mit einem LED Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einer Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 14.LED luminaire, which is designed to operate a lighting device, in particular an LED strand with at least one LED, with an LED converter according to one of claims 1 to 12 or an actuating device according to claim 14.
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