DE112014001004T5

DE112014001004T5 - LED-Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE112014001004T5
Application number: DE112014001004.9T
Authority: DE
Inventors: Maarten Willem SEGERS; Paul STEFFENS
Original assignee: Silicon Hill BV
Current assignee: Silicon Hill BV
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-11-05
Also published as: MX2016003513A; WO2015044311A1; EP3050399A1; US20180132331A1; CN105612814B; ES2717468T3; CN105612814A; KR20160062028A; KR20210109663A; US9441795B2; KR102296556B1; JP2016536741A; AU2014326915B2; TW201534171A; TWI636705B; CA2925399A1; BR112016006467A2; US20160345402A1; KR102441104B1; AU2014326915A1

Abstract

LED-Lampenanordnung, die ausgestaltet ist, um eine Leuchtstoffröhre in einer Leuchte, die ein magnetisches oder ein elektronisches Vorschaltgerät hat, zu ersetzen. Die Anordnung umfasst mehrere LEDs, die zwischen mehreren Schaltungskonfigurationen umschaltbar sind, ein erstes Mittel zum Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird, und Erzeugen eine Ausgabe, und ein zweites Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Grundlage der Ausgabe der ersten Mittel zum Erfassen der Frequenz.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein LED-Lampen und LED-Beleuchtung und insbesondere LED-Lampen, die geeignet sind, um Leuchtstofflampen in einer Leuchte, die ein Vorschaltgerät für den Gebrauch mit Leuchtstofflampen hat, zu ersetzen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Leuchtstofflampenbeleuchtung gibt es jetzt bereits seit vielen Jahren. Diese Form von Beleuchtung begann als eine hocheffiziente Alternative für Glühbirnen, wurde jedoch kürzlich von LED-Beleuchtung in einem gewissen Ausmaß hinsichtlich der Effizienz und des Leistungsverbrauchs sowie in anderen Aspekten, die unten dargelegt sind, überflügelt.
Leuchtstofflampen umfassen im Allgemeinen eine Röhre, die mit einem Inertgas und einer kleinen Menge an Quecksilber gefüllt ist, die an beiden Enden mit zweistiftigen Endkappen verschlossen ist. Die Endkappen enthalten einen Glühdraht, um die Gase innerhalb der Röhre vorzuheizen und das Quecksilber zu verdampfen, um das Zünden der Leuchtstofflampe zu unterstützen. Sobald die Leuchtstofflampe gezündet ist, hält Hitze, die von dem geleiteten Strom erzeugt wird, die Leuchtstofflampe in Betriebszustand. Um diese Startbedingungen zu erleichtern und den Strom durch die Leuchtstofflampe während des Betriebs und daher die verbrauchte Leistung einzuschränken, ist ein elektrisches Vorschaltgerät zwischen der Stromnetz und der Leuchtstofflampe angeschlossen.
Als sie zuerst eingeführt wurden, waren die einzigen verfügbaren Vorschaltgeräte einfache magnetische Induktoren, die verbrauchte Leistung einschränkten, indem sie den Wechselstrom als ein Resultat der frequenzabhängigen Impedanz des Induktors einschränkten. Ein unerwünschtes Resultat sind ein relativ niedriger Leistungsfaktor und eine relativ hohe Blindleistung.
In jüngerer Zeit wurden elektronische Vorschaltgeräte eingeführt. Solche elektronischen Vorschaltgeräte wandeln gewöhnlich zuerst den Wechselstrom des Netzes in Gleichstrom um und dann den Gleichstrom in Hochfrequenz-Wechselstrom zum Treiben der Leuchtstofflampe. Die jüngeren elektronischen Vorschaltgeräte steuern aktiv den Strom durch die Leuchtstofflampe und steuern den Wechselstrom, der von dem Vorschaltgerät selbst absorbiert wird, aktiv. Das erlaubt es dem System, einen Leistungsfaktor nahe einem Wert eins zu haben. Obwohl die von dem elektronischen Vorschaltgerät und der Leuchtstofflampe absorbierte Leistung kombiniert nur leicht niedriger ist als ein System mit einem magnetischen Vorschaltgerät, wird die Blindleistung weitgehend verringert. Die Effizienz des Vorschaltgeräts selbst wird ebenfalls verbessert.
Obwohl LED-Beleuchtung selbst nur wenig effizienter ist als Beleuchtung mit Leuchtstofflampen, hat sie viele andere Vorteile. Für LED-Beleuchtung ist zum Beispiel kein Quecksilber erforderlich, LED-Beleuchtung ist stärker ausgerichtet, LEDs erfordern weniger Kraft zum Steuern oder Regeln der verbrauchten Leistung, und die Lebensdauer ist im Vergleich zu Leuchtstofflampenbeleuchtung stark gesteigert.
Das Ersetzen existierender Beleuchtungssysteme mit Leuchtstofflampen durch LED-Beleuchtungssysteme ist daher oft wünschenswert. Die Kosten für ein solches Ersetzen sind jedoch relativ hoch. Ersatz-LED-Lampen können aufgrund des Vorschaltgeräts nicht in Leuchten eingesetzt werden, die für Leuchtstofflampen bestimmt sind, so dass eine existierende Leuchte für Leuchtstofflampen ersetzt werden muss. Viele Benutzer ersetzen daher defekte Leuchtstofflampen mit einer anderen Leuchtstofflampe, trotz der offensichtlichen Vorteile der LED-Lampen. Die Anregung zum Ersetzen von Leuchtstofflampen mit LED-Lampen wird ferner verringert, wenn nur eine Leuchtstoffröhre in einer Leuchte mit mehreren Leuchtstoffröhren versagt hat. Das Ersetzen der Leuchte würde zum Wegwerfen von Leuchtstoffröhren, die noch funktionstüchtig sind, führen.
Es besteht daher ein Bedarf an einer LED-Lampe, die in Betrieb genommen werden kann, wenn sie in eine existierende Leuchte, die für eine Leuchtstofflampe konzipiert ist, montiert wird.
Es gibt derzeit auf dem Markt LED-Lampen, die wie Leuchtstoffröhren geformt sind, die in eine existierende Leuchte platziert werden können. Diese LED-Lampen erfordern jedoch, dass die Leuchte des Vorschaltgeräts entledigt und neu verdrahtet wird, um die LED-Lampe direkt an den Netzstrom ohne Eingriff eines Vorschaltgeräts anzuschließen. Der Arbeitsaufwand für das Freilegen und Neuverdrahten der Leuchte annulliert viele, wenn nicht sogar alle Einsparungen in Zusammenhang mit dem Umstellen auf LED-Beleuchtung oder verursacht sogar höhere Kosten.
Eine Ersatzlampe, die keine Änderung der Leuchte erfordert, wird daher vorgezogen. Früher wäre das Design der LED-Lampen hinsichtlich der Elektronik geändert worden, um es neuen LED-Lampen zu erlauben, in die Lampenfassungen einer existierenden Leuchtstoffröhren-Leuchte eingefügt zu werden, und dem Einfluss eines magnetischen oder elektronischen Vorschaltgeräts unterworfen, sogar wenn es im Voraus oft unbekannt ist, ob die Leuchte ein Vorschaltgerät basierend auf einem älteren magnetischen Induktor oder einem moderneren, auf Elektronik basierenden Vorschaltgerät umfasst.
Beispiele möglicher Konfigurationen sind in 1 für ein Vorschaltgerät 5 mit magnetischen Induktor und in 2 für einen elektronischen Vorschaltgerät 6, der mit dem Netzstrom 7 verbunden ist, gezeigt. Die LED-Lampe 1 umfasst LEDS 2 und eine LED-Treiberschaltung 3 sowie Sicherheitsvorrichtungen 4, um das ordnungsgemäße Funktionieren der LED-Treiber zu sichern. Solche Sicherheitsvorrichtungen 4 stellen sicher, dass frühere Leuchtstofflampen auf beiden Seiten an eine Kombination des Vorschaltgeräts 5, 6 und Netzstrom 7 angeschlossen werden, bevor Schaltungen tatsächlich zum Einschalten der Leuchtstofflampe hergestellt werden.
Dieser Ansatz bewirkt eine zweistufige Umwandlung der Leistung, um (wenigstens ungefähr) wieder Netzstrom für die LEDs 2 zu erhalten. Die erste Umwandlung wird von dem Vorschaltgerät 5 oder 6 ausgeführt, und die zweite Umwandlung wird von der dem internen LED-Treiber 3 in der LED-Lampe 1 ausgeführt. Unter Bezugnahme auf das Regeln der Leistung zu den LEDs, sollte ein Umwandlungsschritt oder eine Umwandlungsstufe durch den LED-Treiber 3 in der LED-Lampe 1 mindestens in etwa umgekehrt zu den Transfermerkmalen der Vorschaltgeräte 5 oder 6 sein, zwei Betriebsarten des LED-Treibers 3 für ein elektronisches Vorschaltgerät erfordern, da als der genaue Vorschaltgerättyp (ein auf einem magnetischen Induktor basierendes Vorschaltgerät oder elektronisches Vorschaltgerät) normalerweise nicht bekannt ist, wenn eine LED-Lampe 1 in eine existierende Leuchte eingesetzt wird.
Es ist sehr wünschenswert, in der Lage zu sein, einen einzigen Typ von LED-Lampe herzustellen und nicht mehrere Typen, um dem Vorschaltgerättyp zu entsprechen, was auch das Problem vermeiden würde, den Vorschaltgerättyp vor dem Kauf einer Ersatz-LED-Lampe des erforderlichen Typs bestimmen zu müssen. Der vorzugsweise einheitliche LED-Treiber 3 der 1 und 2 wäre erforderlich, um den Vorschaltgerättyp zu erfassen, der tatsächlich in der Leuchte angeordnet ist, und um unterschiedlich für unterschiedliche Vorschaltgerättypen zu arbeiten, was zu der Komplexheit, zu den Kosten und Ineffizienz der resultierenden Konfiguration wenigstens hinsichtlich der Herstellung hinzufügt, um diese Auswahl in Abhängigkeit von dem Vorschaltgerättyp bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung begegnet den oben erwähnten Problemen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei einem ersten Aspekt der Erfindung, eine LED-Lampenanordnung, die ausgestaltet ist, um eine Leuchtstofflampe in einer Leuchte, die ein magnetisches oder ein elektronisches Vorschaltgerät hat, zu ersetzen, wobei die Anordnung mehrere LEDs umfasst, die unter einer Mehrzahl von Schaltungskonfigurationen umschaltbar sind, ein erstes Mittel oder eine erste Schaltung zum Erfassen einer Frequenz der Leistung, die zu der Anordnung von dem Vorschaltgerät der Leuchte geliefert wird und Erzeugen einer Ausgabe, und ein zweites Mittel oder eine zweite Schaltung zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Basis des Ausgangs des ersten Mittels zum Erfassen der Frequenz. Das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz der Leistung, die zu der Anordnung geliefert wird, kann ein Filter umfassen, zum Beispiel ein RC-Netzwerk- oder aktives Filter, oder eine andere Schaltung zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Frequenzen. Das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs kann einen einzigen Schalter umfassen, wie zum Beispiel einen Transistor oder mehrere Transistoren (die zum Beispiel als ein Darlington-Paar angeordnet sind), einen mechanischen oder gleichwertigen Schalter, und kann mehrere Schalter umfassen.
Die mehreren LEDs können in einer ersten Schaltungskonfiguration bei Fehlen von Leistung, die zu der Anordnung geliefert wird, angeordnet sein, wobei das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Erfassen des Umschaltens der Schaltungskonfiguration ausgestaltet sind, um die mehreren LEDs auf eine zweite Schaltungskonfiguration umzuschalten, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines bestimmten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt. Die erste Schaltungskonfiguration kann eine Standardkonfiguration sein, zum Beispiel eine Konfiguration in Serie, die für den Gebrauch mit einer Leuchte, die ein magnetisches Vorschaltgerät hat, geeignet ist. Falls die Anordnung in einer Leuchte zum Beispiel mit einem magnetischen Vorschaltgerät platziert wird, kann die Anordnung ausgestaltet sein, um in der Standardkonfiguration zu bleiben. Falls die Anordnung in eine Leuchte mit einem unterschiedlichen Vorschaltgerättyp platziert wird, zum Beispiel mit einem elektronischen Vorschaltgerät, kann die Anordnung ausgestaltet sein, um auf die zweite Schaltungskonfiguration umzuschalten.
Der vorbestimmte Frequenzbereich kann einem Frequenzbereich entsprechen, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird. Derart kann das erste Mittel zum Erfassen der Frequenz erfassen, ob die Anordnung in eine Leuchte platziert wird, die mit einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgestattet ist.
Die ersten Mittel zum Erfassen einer Frequenz und die zweiten Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration können ausgestaltet sein, um die mehreren LEDs auf eine erste Schaltungskonfiguration zu schalten, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines ersten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, und die mehreren LEDs auf eine zweite Schaltungskonfiguration umzuschalten, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines zweiten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, der von dem ersten vorbestimmten Frequenzbereichs unterschiedlich ist. Der erste vorbestimmte Frequenzbereich kann einer Frequenzbereichausgabe von einem magnetischen Vorschaltgerät entsprechen, und der zweite vorbestimmte Frequenzbereich kann einer Frequenzbereichausgabe von einem elektronischen Vorschaltgerät entsprechen.
Die mehreren LEDs können in mehreren Gruppen von LEDs angeordnet sein. Die Gruppen können jeweils eine oder mehrere LEDs haben. Die Gruppen enthalten vorzugsweise alle dieselbe Anzahl von LEDs desselben Typs, die Gruppen können sich jedoch auch unterscheiden. Die erste Schaltungskonfiguration kann zum Beispiel einem seriellen Anschluss der Gruppen von LEDs entsprechen, und die zweite Schaltungskonfiguration kann einem parallelen Anschluss mindestens eines Abschnitts der Gruppen von LEDs entsprechen.
Die zweite Schaltungskonfiguration ist von der ersten Schaltungskonfiguration unterschiedlich. Die erste Schaltungskonfiguration kann allen Gruppen von LEDs, die in Serie geschaltet sind, entsprechen, zum Beispiel mit den Leistungsversorgungsleitungen der Anordnung, und die zweite Schaltungskonfiguration kann allen Gruppen von LEDs entsprechen, die miteinander parallel geschaltet sind. Alternativ können sich die erste und die zweite Schaltungskonfiguration in der Anzahl der Gruppen von LEDs, die in Serie geschaltet sind, im Vergleich zu der Anzahl der Gruppen, die parallel geschaltet sind, unterscheiden. Die erste und die zweite Schaltungskonfiguration können sich auch oder alternativ in der Anzahl der Gruppen von LEDs, die mit den Leistungsversorgungsleitungen der Anordnung verbunden sind, im Vergleich zu der Anzahl der Gruppen von LEDs, die umgangen oder getrennt sind, unterscheiden. Die LEDs können zum Beispiel in drei Gruppen angeordnet sein, und das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration kann zwei Schalter umfassen, die eingerichtet sind, um die drei Gruppen zwischen einer Schaltungskonfiguration, bei der alle drei Gruppen in Serie geschaltet sind, und einer Schaltungskonfiguration, bei der alle drei Gruppen parallel geschaltet sind, umzuschalten.
Das erste Mittel oder die Schaltung zum Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung geliefert wird, kann ein Filter umfassen, das ausgestaltet ist, um zwischen einer Frequenzbereichausgabe von einem magnetischen Vorschaltgerät und einem elektronischen Vorschaltgerät zu unterscheiden.
Die mehreren LEDs, das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs können in einem einzigen Gehäuse in einer Konfiguration angeordnet sein, die geeignet ist, um eine Leuchtstofflampe in einer Leuchte zu ersetzen. Das Gehäuse kann eine röhrenförmige Form haben, die allgemein zu der Form herkömmlicher Leuchtstoffröhren passt. Alternativ können die mehreren LEDs in einem ersten Gehäuse eingerichtet sein, und das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs sind in einem zweiten Gehäuse eingerichtet, wobei das erste Gehäuse ausgestaltet ist, um sich mit einem zweiten Gehäuse zu verbinden, wobei das verbundene erste und zweite Gehäuse in einer Konfiguration sind, die geeignet ist, um eine Leuchtstoffröhre in einer Leuchte zu ersetzen. Das erste und das zweite Gehäuse können konzipiert sein, um zusammenzupassen, so dass beide gemeinsam im Allgemeinen der Form einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre entsprechen.
Die Anordnung ist vorzugsweise ausgestaltet, um eine Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der ersten Schaltungskonfiguration, die mit einem magnetischen oder elektronischen Vorschaltgerät verwendet wird, zu erzeugen, die im Wesentlichen gleichwertig ist mit einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der zweiten Schaltungskonfiguration, die mit dem anderen des magnetischen oder elektronischen Vorschaltgeräts verwendet wird. Diese Anordnung ist vorzugsweise konzipiert, um in etwa dieselbe Lichtausgabe von den LEDs sowohl in der ersten als auch in der zweiten Konfiguration bereitzustellen, das heißt ungeachtet des Vorschaltgerättyps, der in der Leuchte installiert ist.
Bei einer Leuchte ist das Lichtstromniveau, das mit den mehreren LEDs erzeugt wird, die in der ersten oder der zweiten Schaltungskonfiguration konfiguriert sind, die mit einem magnetischen Vorschaltgerät verwendet werden, vorzugsweise im Wesentlichen gleich mit dem Lichtstromniveau, das von einer Leuchtstoffröhre, die mit dem magnetischen Vorschaltgerät verwendet wird, erzeugt wird. Die Anordnung ist daher vorzugsweise konzipiert, um in etwa dieselbe Lichtausgabe von den LEDs bereitzustellen wie eine herkömmliche Leuchtstoffröhre, wenn sie in eine Leuchtstoffröhre platziert wird, die mit einem magnetischen Vorschaltgerät ausgestattet ist. Die Anordnung kann auch konzipiert sein, um in etwa dieselbe Lichtausgabe von den LEDs bereitzustellen wie eine herkömmliche Leuchtstoffröhre, wenn sie in eine Leuchtstoffröhre, die mit einem elektronischen Vorschaltgerät ausgestattet ist, platziert wird.
Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung kann die LED-Lampenanordnung optional ferner ein drittes Mittel oder eine dritte Schaltung zum Erfassen eines Zustands aufweisen, der angibt, dass der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, und zum Erzeugen eines Ausgangs, und ein viertes Mittel oder eine vierte Schaltung zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Grundlage der Ausgabe der dritten Mittel.
Das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration kann ausgestaltet werden, um zwischen der ersten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration oder zwischen der zweiten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration bei einem Arbeitszyklus umzuschalten. Das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration kann konzipiert sein, um zwischen unterschiedlichen Schaltungskonfigurationen mit einem bestimmten Arbeitszyklus umzuschalten, zum Beispiel während jedes Zyklus der Leistungsversorgungsspannung. Der Arbeitszyklus kann zum Beispiel das Umschalten auf die erste Schaltungskonfiguration für einen ersten Abschnitt eines Zyklus der Leistungsversorgungsspannung umfassen, und das Umschalten auf eine andere, unterschiedliche Schaltungskonfiguration für einen restlichen Abschnitt des Zyklus der Leistungsversorgungsspannung. Bei diesem Beispiel könnte die andere Schaltungskonfiguration die zweite Schaltungskonfiguration sein, oder sie könnte eine dritte Schaltungskonfiguration sein, die sowohl von der ersten als auch von der zweiten Schaltungskonfiguration unterschiedlich ist. Das dritte und das vierte Mittel können konzipiert sein, um die Induktanz eines magnetischen Vorschaltgeräts zu verwenden, das in der Leuchte installiert ist, um die Schaltungskonfiguration umzuschalten, da die Induktanz des magnetischen Vorschaltgeräts bewirkt, dass das Zeitintervall auf null oder nahezu null Strom durch die LEDs gekürzt wird. Eine separate Induktanz kann daher von den Schaltungen weggelassen werden, oder eine kleinere Induktanz als anderenfalls erforderlich könnte verwendet werden.
Der Arbeitszyklus kann ausgewählt werden, um einen Unterschied zwischen einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der ersten und der zweiten Schaltungskonfiguration zu verringern. Die Lichtausgabe in der zweiten Schaltungskonfiguration kann zum Beispiel durch Umschalten zwischen der zweiten Schaltungskonfiguration und einer anderen (dritten) Schaltungskonfiguration bei einem bestimmten Arbeitszyklus, der ausgewählt ist, um Lichtausgabe näher an der der ersten Schaltungskonfiguration zu erzielen, eingestellt werden. Derart kann die Anordnung dieselbe oder ähnliche Lichtmenge ungeachtet des Vorschaltgerättyps, zum Beispiel magnetisch oder elektronisch, das in der Leuchte installiert ist, ausgeben.
Das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration kann auch oder zusätzlich ausgestaltet sein, um zwischen den Schaltungskonfigurationen bei einem Arbeitszyklus umzuschalten, der mindestens teilweise auf der Grundlage der Ausgabe der ersten Mittel zum Erfassen der Frequenz bestimmt wird. Derart kann das Umschalten zwischen Schaltungskonfigurationen bei einem bestimmten Arbeitszyklus zusätzlich oder alternativ in Abhängigkeit von dem Vorschaltgerättyp, zum Beispiel magnetisch oder elektronisch, der in die Leuchte montiert ist, eingestellt werden. Der Arbeitszyklus, der mit einem Vorschaltgerättyp verwendet wird, zum Beispiel ein magnetisches Vorschaltgerät, kann zum Beispiel von dem Arbeitszyklus unterschiedlich sein, bei dem die Anordnung mit einem anderen Vorschaltgerättyp, zum Beispiel einem elektrischen Vorschaltgerät, verwendet wird. Der Vorschaltgerättyp kann zum Beispiel durch einen Ausgang des ersten Mittels zum Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung des ersten Aspekts der Erfindung geliefert wird, bestimmt werden.
Das vierte Mittel zum Erfassen eines Zustands, bei dem Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, kann ausgestaltet werden, um Strom zu messen, der durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs fließt, um Spannung zu messen, die an mindestens einen Teil der mehreren LEDs angelegt wird, und/oder um die Phase einer Spannung zu messen, die an mindestens einen Teil der mehreren LEDs angelegt wird. Das vierte Mittel kann daher unterschiedliche Messungen verwenden, um den Zustand niedrigen Stroms durch die LEDs zu erfassen.
Das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration kann ähnlich aufgebaut sein wie das zweite Mittel des ersten Aspekts der Erfindung, und das zweite Mittel und das vierte Mittel können mindestens zum Teil in demselben Schaltungselement oder denselben Schaltungselementen verkörpert sein. Derart können das zweite und das vierte Mittel einige oder alle derselben Schaltungselemente verwenden, um die Anzahl erforderlicher Bauteile zu verringern. Derselbe oder mehrere Transistorschalter, die das zweite Mittel bilden, können auch das vierte Mittel bilden.
Das dritte Mittel zum Erfassen eines Zustands, bei dem der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, kann konfiguriert sein, um das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs während mindestens eines Teils des Zeitintervalls, in dem Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs im Wesentlichen null ist, zu aktivieren. Derart kann die Schaltungskonfiguration während des Teils des Leistungsversorgungszyklus geändert werden, in dem Strom durch die LEDs null oder nahe null ist, das heißt, um den Nulldurchgangspunkt der Spannung der Leistungsversorgung.
Zu bemerken ist, dass es auch möglich ist, dass die LED-Lampenanordnung des zweiten Aspekts der Erfindung auch an eine Anordnung angewandt werden kann, die das erste Mittel und das zweite Mittel des ersten Aspekts der Erfindung weglässt.
Bei einem dritten Aspekt der Erfindung kann die Anordnung optional ferner ein fünftes Mittel oder eine fünfte Schaltung zum Erfassen eines Zustands aufweisen, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, und Energiespeichermittel oder eine Energiespeicherschaltung zum Speichern mindestens eines Teils der elektrischen Energie, die zu der Anordnung bereitgestellt wird, wobei das Energiespeichermittel ausgestaltet ist, um zusätzliche Energie zu speichern, wenn die Ausgabe des fünften Mittels angibt, dass der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb des ersten Schwellenwerts liegt, und zuvor gespeicherte Energie freizugeben, wenn die Ausgabe des fünften Mittels angibt, dass der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt. Derart kann Energie in dem Energiespeichermittel während Spitzen in dem Leistungsversorgungszyklus gespeichert werden (zum Beispiel, wenn Strom durch die LED oberhalb des ersten Schwellenwerts liegt), und Energie, die zuvor in dem Energiespeichermittel gespeichert wurde, kann freigegeben werden, so dass sie durch die LEDs während Tälern in dem Leistungszyklus fließt (zum Beispiel, wenn Strom durch die LEDs unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt).
Die Anordnung kann auch konfiguriert sein, um nur einen Teil der in dem Energiespeichermittel gespeicherten Energie zu mindestens einem Teil der mehreren LEDs zu liefern. Das Freigeben nur eines Teils der gespeicherten Energie führt zu einem effizienteren Betrieb des Energiespeichermittels.
Das fünfte Mittel zum Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, kann ähnlich aufgebaut sein wie das dritte Mittel des ersten Aspekts der Erfindung, und das dritte Mittel und das fünfte Mittel können mindestens zum Teil in demselben Schaltungselement oder in denselben Schaltungselementen verkörpert sein. Derart können das dritte und das fünfte Mittel einige oder alle derselben Schaltungselemente verwenden, um die Anzahl erforderlicher Bauteile zu verringern.
Bei einem vierten Aspekt der Erfindung kann die Anordnung optional ferner ein sechstes Mittel oder eine Schaltung zum Erfassen einer Frequenz von Leistung aufweisen, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird, und zum Erzeugen eines Ausgangs, und eine variable Impedanz, die mit zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung verbunden ist, wobei die variable Impedanz eine Impedanz bereitstellt, die in Übereinstimmung mit der Ausgabe des fünften Mittels zum Erfassen einer Frequenz variiert. Wie oben beschrieben, kann das Erfassen der Frequenz der Leistung, die zu der Anordnung geliefert wird, zwischen einem magnetischen oder elektronischen Vorschaltgerät unterscheiden, und die variable Impedanz kann daher in Abhängigkeit von dem Vorschaltgerättyp, der in der Leuchte installiert ist, variiert werden.
Das sechste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und der variablen Impedanz kann ausgestaltet sein, um die Impedanz der variablen Impedanz zu erhöhen, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines bestimmten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt. Der vorbestimmte Frequenzbereich kann einem Frequenzbereich entsprechen, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Das sechste Mittel zum Erfassen einer Frequenz kann ähnlich aufgebaut sein wie das erste Mittel des ersten Aspekts der Erfindung, und das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das sechste Mittel zum Erfassen einer Sequenz können mindestens zum Teil in demselben Schaltungselement oder denselben Schaltungselementen verkörpert sein. Derart können das erste und das sechste Mittel einige oder alle derselben Schaltungselemente verwenden, um die Anzahl erforderlicher Bauteile zu verringern.
Die variable Impedanz kann eine Impedanz und einen Schalter zum Verbinden oder Trennen der Impedanz mit den zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung umfassen. Die variable Impedanz kann alternativ eine erste Impedanz, eine zweite Impedanz und einen Schalter zum Verbinden der ersten Impedanz oder der zweiten Impedanz mit den zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung umfassen.
Die Anordnung kann zwei leitende Stifte umfassen, die sich an einem Ende eines Gehäuses befinden und zur Verbindung mit der Leuchte ausgestaltet sind, wobei die variable Impedanz zwischen den leitenden Stiften angeschlossen ist.
Die variable Impedanz kann ausgestaltet sein, um die Impedanz zu erhöhen, wenn die Ausgabe des sechsten Mittels zum Erfassen einer Frequenz einen Betrieb mit einem magnetischen Vorschaltgerät angibt. Die variable Impedanz kann ausgestaltet sein, um die Impedanz auf eine Impedanz zu erhöhen, die ausreicht, damit ein Startelement, das in der Leuchte vorhanden ist, nicht aktiviert wird, wenn ein magnetisches Vorschaltgerät zum Liefern von Leistung zu der Anordnung verwendet wird.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung umfasst eine Leuchte, die ausgestaltet ist, um eine oder mehrere Leuchtstofflampen zu verwenden, wobei die Leuchte eine oder mehrere magnetische oder elektronische Vorschaltgeräte umfasst, die geeignet sind, um die Leuchtstofflampen zu erregen, wobei die Leuchte mit einer oder mehreren LED-Lampenanordnungen wie hier beschrieben an Stelle der einen oder der mehreren Leuchtstofflampen versehen ist.
Ein sechster Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben von LEDs in einer Anordnung bereit, die ausgestaltet ist, um eine Leuchtstofflampe in einer Leuchte zu ersetzen, die entweder ein magnetisches oder ein elektronisches Vorschaltgerät hat, wobei die Anordnung mehrere LEDs umfasst, die zwischen mehreren Schaltungskonfigurationen umschaltbar sind. Das Verfahren umfasst das Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird, und das Umschalten von einer ersten Schaltungskonfiguration auf eine zweite Schaltungskonfiguration, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegt. Der vorbestimmte Frequenzbereich kann einem Frequenzbereich entsprechen, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Das Verfahren kann das Umschalten der mehreren LEDs auf eine erste Schaltungskonfiguration umfassen, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines ersten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, und das Umschalten der mehreren LEDs auf eine zweite Schaltungskonfiguration, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines zweiten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, der von dem ersten vorbestimmten Frequenzbereich unterschiedlich ist. Der erste vorbestimmte Frequenzbereich kann einem Frequenzbereich entsprechen, der von einem magnetischen Vorschaltgerät ausgegeben wird, und der zweite vorbestimmte Frequenzbereich kann einem Frequenzbereich entsprechen, der von einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird. Dieselben Merkmale und Betrachtungen, die hier für den ersten bis vierten Aspekt der Erfindung beschrieben sind, gelten auch für die hier beschriebenen Verfahren.
Die mehreren LEDs können in mehreren Gruppen von LEDs angeordnet sein. Die erste Schaltungskonfiguration kann zum Beispiel einer seriellen Verbindung der Gruppen von LEDs entsprechen, und die zweite Schaltungskonfiguration kann einer parallelen Verbindung mindestens eines Abschnitts der Gruppen von LEDs entsprechen.
Das Verfahren kann ferner das Anordnen der ersten und zweiten Schaltungskonfiguration derart umfassen, dass eine Leistungsausgabe der mehreren LEDs beim Betrieb in der ersten Schaltungskonfiguration mit einem magnetischen oder elektronischen Vorschaltgerät im Wesentlichen gleichwertig ist mit einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs, wenn sie in der zweiten Schaltungskonfiguration mit dem anderen eines magnetischen oder elektronischen Vorschaltgeräts arbeiten.
Das Verfahren kann ferner das Anordnen der ersten und zweiten Schaltungskonfiguration derart umfassen, dass ein Lichtstromniveau, das von den mehreren LEDs erzeugt wird, die in der ersten oder zweiten Schaltungskonfiguration, die mit einem magnetischen Vorschaltgerät verwendet wird, konfiguriert sind, im Wesentlichen gleichwertig ist mit dem Lichtstromniveau, das von einer Leuchtstoffröhre erzeugt wird, die mit dem magnetischen Vorschaltgerät verwendet wird.
Das Verfahren kann ferner das Erfassen eines Zustands umfassen, der angibt, dass der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, und das Erzeugen einer Ausgabe und das Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Grundlage der Ausgabe.
Der Schritt des Umschaltens der Schaltungskonfiguration kann das Umschalten zwischen der ersten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration umfassen, oder zwischen der zweiten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration bei einem Arbeitszyklus. Der Arbeitszyklus kann ausgewählt werden, um einen Unterschied zwischen einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der ersten und der zweiten Schaltungskonfiguration zu verringern. Das Umschalten der Schaltungskonfiguration kann zusätzlich oder alternativ das Umschalten zwischen Schaltungskonfigurationen bei einem Arbeitszyklus umfassen, das mindestens zum Teil auf der Grundlage der Ausgabe des ersten Mittels zum Erfassen der Frequenz bestimmt wird.
Das Verfahren kann auch das Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs während mindestens eines Teils des Zeitintervalls, in dem der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs im Wesentlichen null ist, umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Erfassen eines Zustands umfassen, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, das Speichern in einem Energiespeichermittel mindestens eines Teils einer elektrischen Energie, die zu der Anordnung bereitgestellt wird, wenn Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb des ersten Schwellenwerts liegt, und das Freigeben zuvor gespeicherter Energie, wenn Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt. Das Freigeben der zuvor gespeicherten Energie kann das Liefern nur eines Teils der in dem Energiespeichermittel gespeicherten Energie zu mindestens einem Teil der mehreren LEDs umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Erfassen einer Frequenz von Leistung umfassen, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird, das Bereitstellen einer variablen Impedanz, die mit zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung verbunden ist, und das Variieren der variablen Impedanz auf der Basis der erfassten Frequenz.
Das Verfahren kann ferner das Erhöhen der Impedanz der variablen Impedanz umfassen, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegt. Der vorbestimmte Frequenzbereich kann einem Frequenzbereich entsprechen, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird. Das Verfahren kann ferner das Erhöhen der Impedanz der variablen Impedanz auf eine Impedanz umfassen, die ausreicht, damit ein Startelement, das in der Leuchte vorhanden ist, nicht aktiviert wird, wenn ein magnetisches Vorschaltgerät zum Liefern von Leistung zu der Anordnung verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Unten folgt eine Beschreibung bestimmter Betrachtungen, Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche oder ähnliche Elemente, Bauteile und Aspekte dieselben Bezugszeichen tragen, und die nur beispielhaft gegeben werden und nicht als Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Art einschränkend ausgelegt werden sollten. In den Zeichnungen:
zeigt 1 eine Konfiguration für eine Anordnung in einer Leuchte, die ein auf magnetischem Induktor basierendes Vorschaltgerät hat,
zeigt 2 eine Konfiguration für eine Anordnung in einer Leuchte, die ein elektronisches Vorschaltgerät hat,
zeigt 3 ein Leistungsmerkmal mit Leistung entlang der vertikalen Achse im Vergleich zur Spannung entlang der horizontalen Achse für ein elektronisches Vorschaltgerät,
zeigt 4 ein modelliertes Leistungsmerkmal mit Leistung entlang der vertikalen Achse im Vergleich zur Spannung entlang der horizontalen Achse für ein auf magnetischem Induktor basierendes Vorschaltgerät,
zeigt 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer LED-Lampenanordnung,
zeigt 6 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer LED-Lampenanordnung,
zeigt 7 eine schematische Darstellung der Ausführungsform der 6, die ferner eine Leitungsregelschaltung aufweist,
zeigt 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer LED-Lampenanordnung,
zeigt 9 eine schematische Darstellung einer Energiespeicherschaltung für eine LED-Lampenanordnung,
zeigt 10 eine schematische Darstellung einer Schaltung mit variabler Impedanz für eine LED-Lampenanordnung,
zeigt 11 eine kombinierte Darstellung von Leistungsmerkmalen für ein modelliertes magnetisches Vorschaltgerät (Kurve A) und ein modelliertes elektronisches Vorschaltgerät (Kurven B, C, D und E) für mehrere unterschiedliche Konfigurationen von LED-Gruppen und für ein modelliertes magnetisches Vorschaltgerät (Kurve F), das synchrones Umschalten der Schaltungskonfiguration verwendet,
zeigt 12 eine Oszilloskopmessung einer Eingangsspannung zu einem magnetischen Vorschaltgerät und des Ausgangsstroms von einem magnetischen Vorschaltgerät in einer Leuchte, die mit einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre versehen ist,
zeigt 13 eine Oszilloskopmessung einer Eingangsspannung, eines Eingangsstroms, gleichgerichteten Stroms zu der Last und Schaltstroms bei einer Ausführungsform einer LED-Lampenanordnung ohne Leitungsregelmittel, und
zeigt 14 eine Oszilloskopmessung einer Eingangsspannung, eines Eingangsstroms, gleichgerichteten Stroms zu der Last und Schaltstroms bei einer Ausführungsform einer LED-Lampenanordnung mit einer Leitungsregelschaltung.
BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Erklärung in Zusammenhang mit Merkmalen der Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf technische Eigenschaften und Erscheinungen wird gefolgt von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
Sowohl magnetische als auch elektronische Vorschaltgeräte sind konzipiert, um Strom, der zu einer Leuchtstoffröhre geliefert wird, zu starten, steuern und einzuschränken und die von der Röhre verbrauchte Leistung zu regeln. Aufgrund der elektronischen Merkmale von LEDs, basieren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis, dass beide Vorschaltgerättypen ausgestaltet werden können, um als grobe LED-Treiber zu funktionieren, wobei die gesamte Durchlassspannung eines oder mehrerer Stränge oder mehrerer Gruppen mit einer spezifischen Anzahl von LEDs die tatsächlich verbrauchte Leistung bestimmt. Die Durchlassspannung einer LED ist der Spannungsabfall an der LED, falls die Spannung an der Anode der LED positiver ist als die Spannung an der Kathode der LED. Bei einer spezifischen Durchlassspannung, die durch Anschließen einer spezifischen Anzahl von LEDs mit bekannten Merkmalen in Serie approximiert werden kann, verbrauchen die LEDs eine gleiche oder in etwa gleiche Menge an Leistung wie eine äquivalente Leuchtstoffröhre auf demselben Vorschaltgerät.
Die LEDs können in einer Schaltung angeordnet werden, die einen Strang von LEDs bildet, und LEDs können von dem Strang hinzugefügt oder entfernt werden, um die Anzahl der LEDs in dem Strang zu variieren und/oder die Anzahl der LEDs, die in dem Strang in Serie oder parallel geschaltet sind, zu variieren. Die Gesamtdurchlassspannung des LED-Strangs kann daher eingestellt werden, wodurch die Leistungsausgabe erhöht oder verringert wird.
Magnetische und elektronische Vorschaltgeräte können unterschiedliche Verhaltensweisen in Bezug auf unterschiedliche Eingangsleistungsniveaus darlegen. 3 bildet eine charakteristische Kurve für ein typisches elektronisches Vorschaltgerät ab, mit einer in etwa linearen Zunahme der Leistung, die von dem Vorschaltgerät geliefert wird, während die Ausgangsspannung erhöht wird, was seine Anwendbarkeit als Stromquelle nachweist. Zu bemerken ist, dass elektronische Vorschaltgeräte typischerweise Überleistungsschutz aufweisen, der den Strom, der von dem Vorschaltgerät erzeugt wird, automatisch abwärts verlagern, sobald die Leistung ein bestimmtes Niveau erreicht.
4 bildet eine charakteristische Kurve für ein typisches magnetisches Vorschaltgerät ab (das keinen Überleistungsschutz aufweist). Wie in 4 gezeigt, steigt die Leistung, die von dem Vorschaltgerät geliefert wird, mit der Ausgangsspannung zu einem Maximum an Punkt 10 und sinkt dann, während die Spannung weiter zunimmt. Wenn das magnetische Vorschaltgerät verwendet wird, um einen Strang von LEDs zu versorgen, resultiert eine Zunahme in der Gesamtdurchlassspannung des LED-Strangs in Bezug auf die Situation am maximalen Punkt 10 im Verlagern des Betriebspunkts zur rechten Seite des maximalen Punkts 10, was in einem Sinken der Leistung resultiert.
Wie aus 4 ersichtlich, legt die charakteristische Kurve dieselbe Leistungsausgabe an zwei unterschiedlichen Spannungen dar, wenn unterhalb des Maximums 10 betrieben wird. Eine Leistungsausgabe von 40 W wird bei Betriebsspannungen von etwa 50 V und 210 V erreicht, die an gestrichelten Linien 11 und 12 in 4 angegeben ist. Bei diesen zwei Spannungen arbeitet die Leuchte mit zwei unterschiedlichen Stromniveaus und zwei unterschiedlichen Leistungsfaktoren, mit im Wesentlichen derselben Ausgangsleistung. Bei dem Betriebspunkt mit höherer Spannung wird jedoch die Blindleistung signifikant verringert, und ohmsche Verluste in der Spule und in der Anschlussverdrahtung sowie die Magnetisierungs- und Sättigungsverluste des Vorschaltgerätkerns werden daher ebenfalls verringert, so dass die Leuchte bei der oben erwähnten Ausgangsleistung eine niedrigere Eingangsleistung hat und folglich effizienter arbeitet.
LEDs erzeugen Licht (etwas) effizienter als Leuchtstoffröhren, und da LED-Beleuchtung gerichtet ist, sind die Verluste aufgrund des Umlenkens des Lichts in die gewünschte Richtung niedriger, so dass die erforderliche Leistung für LED-Beleuchtung im Allgemeinen beträchtlich niedriger ist als Beleuchtung mit Leuchtstofflampen mit denselben Lichtniveaus. Die Effizienz kann jedoch signifikant beim Betreiben in dem unteren Spannungspunkt kompromittiert werden, was die Leistungseinsparungen, die durch den Gebrauch einer LED-Beleuchtung in Betracht gezogen werden, völlig zunichtemachen kann.
Im Gegensatz dazu ist die Effizienz der vorgeschlagenen Anordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung bei dem höheren Spannungspunkt, der durch die gestrichelte Linie 12 in 4 identifiziert ist, signifikant höher. Die Konfiguration mit höherer Spannung (mit einem Betriebspunkt bei einem höheren Spannungsniveau als das Spannungsniveau, das mit dem maximalen Punkt 10 in 4 assoziiert ist) wird wenigstens für Leuchten, die magnetische Vorschaltgeräte haben, vorgezogen. Im Gegensatz dazu sind elektronische Vorschaltgeräte im Allgemeinen zur „(aktiven) Leistungsfaktorkorrektur” konfiguriert, was nach sich zieht, dass der Leistungsfaktor im Wesentlichen über den vollen Ausgangsleistungsbereich konstant ist (das heißt ungeachtet des Spannungsniveaus des Betriebspunkts). Bei elektronischen Vorschaltgeräten wird die Systemeffizienz daher in der Hauptsache von der Effizienz der Umwandlung des Netzstroms in eine Ausgangsleistung mit höherer Frequenz des elektronischen Vorschaltgeräts bestimmt. Aufgrund der aktiven Leistungsfaktorkorrektur, geht das Senken der Ausgabeleistung Hand in Hand mit einem Sinken der Eingangsleistung, was den Betrieb des Systems weniger Leistung verbrauchen lässt.
Aus den oben stehenden Betrachtungen in Bezug sowohl auf magnetische Vorschaltgeräte als auch elektronische Vorschaltgeräte folgt, dass die Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die vorzugsweise sowohl mit elektronischen als auch magnetischen Vorschaltgeräten kompatibel ist, bei zwei unterschiedlichen Spannungsniveaus und zwei unterschiedlichen Stromniveaus betrieben werden kann, die sich signifikant unterscheiden können, die sich für die zwei Typen von Vorschaltgeräten (nämlich magnetisch und elektronisch), die gewöhnlich in einer Leuchtstoffröhre für den Gebrauch mit einer ersetzten Leuchtstofflampe verwendet werden, signifikant unterscheiden können.
Ein Beispiel von Betriebsbedingungen ist in den folgenden Tabellen gezeigt. Tab. 1.1 für Leuchtstofflampen

Vorschaltgerät^typ Frequenz (Hz) Leistung (W) Lampenspannung (V_RMS) Lampenstrom (mA_RMS)

Magnetisch 50 39 113 345

Elektronisch 25000 34 100 340

Tab. 1.2 für eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung

Vorschaltgerättyp Frequenz (Hz) Leistung (W) Lampenspan nung (V_RMS) Lampenstrom (mA_RMS)

Magnetisch 50 28 215 130

Elektronisch 25000 28 90 311
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Anordnung bereitgestellt, die für den Betrieb mit den unterschiedlichen Spannungs- und Stromniveaus geeignet ist, die die unterschiedlichen Typen von Vorspanngeräten erfordern.
Bei Ausführungsformen der Erfindung werden die unterschiedlichen Spannungs- und Stromniveaus für die jeweiligen Typen magnetischer und elektronischer Vorschaltgeräte durch Anordnen mehrerer der LEDs in einer Schaltungskonfiguration erzielt, die gemäß dem Typ des in der Leuchte installierten Vorschaltgeräts geändert werden kann. Die LEDs können in einem Strang von LEDs angeordnet werden, und die Versorgungsspannung von dem Vorschaltgerät wird dem LED-Strang auferlegt. Der LED-Strang umfasst mehrere Gruppen oder Substränge von LEDs, die in mindestens zwei unterschiedlichen Schaltungskonfigurationen angeordnet werden können. Jede Gruppe von LEDs umfasst gewöhnlich mehrere LEDs, wobei die LEDs in einer Gruppe in Serie oder parallel oder einer Kombination beider geschaltet sind, und es ist auch möglich, eine oder mehrere Gruppen zu haben, die eine einzige LED umfassen.
Eine mögliche Umsetzung besteht darin, die LEDs in mehreren Gruppen anzuordnen, die verbunden werden, so dass eine oder mehrere der Gruppen in Serie oder parallel angeordnet werden können, um die Schaltungskonfiguration des LED-Strangs zu variieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine oder mehrere der Gruppen von LEDs zu umgehen oder kurzzuschließen oder zu trennen, um die Schaltungskonfiguration des LED-Strangs zu variieren.
Die Schaltungskonfiguration des LED-Strangs kann variiert werden, indem ein oder mehrere Schalter enthalten sind, um die Verbindungen zwischen den Gruppen von LEDs zu variieren. Die Gruppe von LEDs kann unabhängig umgeschaltet werden (das heißt Umschalten einer Gruppe oder von LEDs in eine Konfiguration in Serie oder parallel mit anderen Gruppen, oder Umgehen, Kurzschließen oder Trennen einer Gruppe), oder mehrere Gruppen können gleichzeitig umgeschaltet werden, um eine koordinierte Änderung der Schaltungskonfiguration der mehreren Gruppen von LEDs zu erzielen. Für einen LED-Strang, der drei Gruppen von LEDs umfasst, können die drei Gruppen zum Beispiel zwischen einer Konfiguration in Serie, bei der die drei Gruppen von LEDs in Serie an der Versorgungsspannung angeschlossen sind, und einer parallelen Konfiguration umgeschaltet werden, bei der die drei Gruppen von LEDs zueinander an der Versorgungsspannung parallel angeschlossen sind.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften LED-Lampenanordnung 13, die zwei Vollwellen-Gleichrichter 31a, 31b und Impedanzen 32a, 32b umfasst (die bei unterschiedlichen Ausführungsformen Induktoren, Widerstände oder eine Kombination davon sein können) und einen LED-Strang, der an Leistungsversorgungsleitungen 30a, 30b an den Ausgängen der Gleichrichter angeordnet ist (Sicherheitsschalter sind zwischen den Gleichrichtern 31a, 31b und Impedanzen 32a, 32b ebenfalls gezeigt). Die Anordnung 13 kann in ein einziges Gehäuse mit Abmessungen, die mit einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre vergleichbar sind und in eine herkömmliche Leuchtstofflampe an Stelle einer Leuchtstoffröhre passen, installiert werden.
Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist ein Design mit zwei Enden mit dem Gleichrichter 31a an einem Ende des Gehäuses und dem Gleichrichter 31b an dem anderen Ende, ausgestaltet zum Empfangen der Netzspannung an Eingängen der zwei Gleichrichter. Die Anordnung 13 kann jedoch auch für Betrieb mit einem Ende, das die Netzspannung an einem der Gleichrichter an einem Ende des Gehäuses empfängt, ausgestaltet sein.
Der LED-Strang umfasst LEDs 14, die in einer ersten Gruppe 16 angeordnet sind, und LEDs 15, die in einer zweiten Gruppe 17 angeordnet sind. Jede der Gruppen 16, 17 weist mehrere LEDs auf, die in Serie in einem Substrang geschaltet sind, und optional mehrere LEDs, die in einem zweiten Substrang, der mit dem ersten Substrang parallel geschaltet ist, parallel geschaltet sind. Die Gesamtanzahl von LEDs in jeder Gruppe und die Anordnung der Gruppen kann auf die unten beschriebene Art ausgewählt werden, so dass die resultierende tatsächliche verbrauchte Leistung mit der Leistung gleichwertig ist, die zum Beispiel von der zu ersetzenden Leuchtstofflampe verbraucht wird.
Die Anordnung 13 umfasst ferner eine erste Bypassverbindung 18 mit einem ersten Schalter 19, der zu der ersten Gruppe 16 von LEDs parallel geschaltet ist, und eine Verbindungsdiode 23, sowie eine zweite Bypassverbindung 20 mit einem zweiten Schalter 21, parallel geschaltet zu der zweiten Gruppe 17 von LEDs und der Verbindungsdiode 23. Die Verbindungsdiode 23 könnte bei einer alternativen Ausführungsform durch einen geeigneten gesteuerten Schalter ersetzt werden. Die Schalter 19 und 21 werden unten Konfigurationsschalter genannt, da sie funktionieren, um die Schaltungskonfiguration des LED-Strangs zu ändern.
Die Schaltungskonfiguration des LED-Strangs kann durch Betätigen der Konfigurationsschalter 19 und 21 geändert werden. Die LED-Gruppen 16 und 17 sind in Serie (über die Diode 23) mit den Versorgungsleitungen 30a, 30b geschaltet, wenn die Konfigurationsschalter 19 und 21 beide offen sind (das heißt nicht leitend). Die LED-Gruppen 16 und 17 sind in Serie (über die Diode 23) mit den Versorgungsleitungen 30a, 30b geschaltet, wenn die Konfigurationsschalter 19 und 21 beide offen sind (das heißt nicht leitend). Falls der Schalter 19 geschlossen und der Schalter 21 offen ist, ist die zweite Gruppe 17 von LEDs mit den Versorgungsleitungen 30a, 30b verbunden, während die erste Gruppe 16 weiterhin mit der zweiten Gruppe 17 in Serie geschaltet ist und effektiv umgangen wird. Falls der Schalter 19 offen und der Schalter 21 geschlossen ist, ist die erste Gruppe 16 von LEDs mit den Versorgungsleitungen 30a, 30b verbunden, während die zweite Gruppe 17 weiterhin mit der ersten Gruppe 16 in Serie geschaltet ist und effektiv umgangen wird.
Es werden daher vier Betriebsarten der Anordnung 13 verwirklicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, durch Steuern der Konfigurationsschalter 19, 21 derart, dass beide denselben Zustand darlegen (zum Beispiel beide Schalter sind offen oder beide Schalter sind geschlossen), wird die Umschaltsteuerung erleichtert, während ausreichend Betriebsdiversität erzielt wird, um es der Anordnung 13 zu erlauben, an magnetische oder elektronische Vorschaltgeräte ausgestaltet zu sein.
Die Konfigurationsschalter 19, 21 können gesteuert werden, um die Schaltungskonfiguration in Abhängigkeit von dem in der Leuchte verwendeten Vorschaltgerättyp einzustellen. Das kann durch Bereitstellen einer Steuerschaltung durchgeführt werden, die die Gegenwart eines magnetischen Vorschaltgeräts oder eines elektronischen Vorschaltgeräts erfasst oder zwischen den zwei Vorschaltgerättypen unterscheidet und die Konfigurationsschalter entsprechend steuert. Die Steuerschaltung kann zum Beispiel ein Merkmal der Spannung oder des Stroms, die von dem Vorschaltgerät ausgegeben werden, erfassen, zum Beispiel durch Erfassen einer Frequenz der Spannung oder des Stroms. Bei einer Ausführungsform der Steuerschaltung, die in 7 gezeigt und unten beschrieben ist, können jedoch auch andere Umsetzungen verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform öffnet die Steuerschaltung beide Konfigurationsschalter 19 und 21, wenn die Steuerschaltung eine Eingabe empfängt, die angibt, dass ein magnetisches Vorschaltgerät verwendet wird, und schließt beide Konfigurationsschalter 19 und 21, wenn die Steuerschaltung eine Eingabe empfängt, die angibt, dass ein elektronisches Vorschaltgerät verwendet wird. Das resultiert im Ändern der Konfigurationsschalter des LED-Strangs derart, dass die zwei Gruppen 16, 17 von LEDs in Serie mit den Versorgungsleitungen 30a, 30b geschaltet sind, wenn ein magnetisches Vorschaltgerät verwendet wird, und die zwei Gruppen 16, 17 von LEDs parallel mit den Versorgungsleitungen 30a, 30B verbunden sind, wenn ein elektronisches Vorschaltgerät verwendet wird. Derart wird die Durchlassspannung an dem LED-Strang in Abhängigkeit von dem Vorschaltgerättyp, der verwendet wird, um die LED-Lampenanordnung zu treiben, geändert.
Eine Steuerschaltung zum Steuern der Konfigurationsschaltermechanismus 28, 29 in einer praktischen Anordnung kann ein Erfassungsteil umfassen, das zwischen Systemen mit magnetischem und elektronischem Vorschaltgerät unterscheidet, und ein Schaltteil, das das tatsächliche Umschalten zwischen Schaltungskonfigurationen ausführt, zum Beispiel zwischen einer Schaltungskonfiguration in Serie und einer parallelen Schaltungskonfiguration. Magnetische Vorschaltgeräte arbeiten mit Netzstromfrequenzen, gewöhnlich 50 oder 60 Hz, und elektronische Vorschaltgeräte arbeiten mit hohen Frequenzen typischerweise zwischen 20 kHz und 50 kHz in Abhängigkeit von dem Typ und der Marke des Vorschaltgeräts. Dieser Unterschied in der Betriebsfrequenz kann verwendet werden, um zwischen den Vorschaltgerättypen zu unterscheiden.
6 zeigt ein anderes Beispiel mit einer LED-Lampenanordnung 24, die drei Gruppen 25, 26 und 27 von LEDs hat, wobei jede Gruppe dieselbe Anzahl von LEDs hat. Ähnlich wie bei der Ausführungsform der 5, kann die Konfiguration der drei Gruppen von LEDs zwischen einer Konfiguration in Serie und einer parallelen Konfiguration unter Verwenden der Konfigurationsschalter 28 und 29 umgeschaltet werden. Diese Ausführungsform weist mehrere Verbindungsdioden auf (ähnlich wie die Verbindungsdiode 23 in der Ausführungsform der 5), um es den Konfigurationsschaltern zu erlauben, unterschiedliche Schaltungskonfigurationen zu erzeugen, und diese können durch einen Schalter ersetzt werden, vorausgesetzt, dass seine Steuerung geeignet ist. Die Konfigurationsschalter können wie unten beschrieben gebildet sein und gesteuert werden.
8 bildet eine ausführlichere Darstellung der Anordnung der 6 ab, mit den Gruppen 25, 46 und 27 von LEDs, die der Einfachheit halber als ein einziges LED-Symbol dargestellt sind. Jede Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, umfasst zwei Konfigurationsschalter 28 und 29, die jeweils einen Transistorschalter 28a, 29a sowie eine Frequenzerfassungsschaltung 28b, 29b umfassen. Die Schalter 28a, 29a können zum Beispiel einfache Transistorschalter, Darlington-Schalter, ladepumpengetriebene Transistoren, Relais und/oder andere Typen elektromechanischer Schalter umfassen. Die Frequenzerfassungsschaltungen 28b, 29b unterscheiden zwischen einem magnetischen Vorschaltgerät und einem elektronischen Vorschaltgerät) und stellen eine entsprechende Eingabe zu den Steuerschaltern 28a, 29a bereit. Eine einfache Umsetzung der Frequenzerfassungsschaltungen 28b, 29b ist ein Filter, wie zum Beispiel ein Induktor, Widerstand, eine Kondensatorschaltung wie in 8 gezeigt, ein aktives Filter, irgendeine Schaltung, die eine Ausgabe erzeugen kann, die zwischen einer hohen Frequenz (zum Beispiel von einem elektronischen Vorschaltgerät und einer niedrigen Frequenz (zum Beispiel von einem magnetischen Vorschaltgerät) unterscheidet.

Es wird hier auf die unten stehende Tabelle verwiesen, die ein Beispiel von Resultaten für ein magnetisches Vorschaltgerät und ein elektronisches Vorschaltgerät umfasst, beide mit einer Leuchtstofflampe und einer erfindungsgemäßen Anordnung. Tabelle 2.1

	Magnetisches Vorschaltgerät		Elektronisches Vorschaltgerät
	Leuchtstoffröhre	LEDs	Leuchtstoffröhre	LEDs
Aufgenommene Leistung	36	28	40	31
Leistungsfaktor	0.42	0.82	0.98	0.96
Blindleistung	49	6	1	1
Scheinleistung	61	29	40	31

Unter Bezugnahme auf die Auswahl der Anzahl von LEDs in jeder Gruppe und die Zusammensetzung der Gruppe sowie die Anzahl von LEDs des Strangs insgesamt, wird Folgendes zusätzlich zu der oben stehenden Beschreibung angegeben.
Zu Beginn eines Konzeptionsprozesses, werden eine oder mehrere LEDs ausgewählt, die Merkmale haben, die für das bestimmte Design angesichts von Betrachtungen, die dem Fachmann bekannt sind, gewünscht werden. Ein analytisches Modell der ausgewählten LED wird geschaffen. Ein solches Modell kann so kompliziert wie gewünscht sein, aber ein einfaches lineares Modell, das eine ideale Diode umfasst, um das asymmetrische V-I(Volt-zu-Strom)-Merkmal darzustellen, eine Spannungsquelle, um die Durchlassspannung der LED darzustellen, und ein Widerstand, um den Serienwiderstand der LED darzustellen, reicht in den meisten Fällen. Es wird auch ein analytisches Modell des magnetischen Vorschaltgeräts geschaffen. Das dominante Merkmal eines magnetischen Vorschaltgeräts ist das eines Induktors, und das einfachste Modell wäre das eines idealen Induktors, der dieselbe Induktanz hat wie das Vorschaltgerät (bei Betriebsfrequenz bestimmt).
Diese zwei Modelle können in ein Modell kombiniert werden, und dieses Modell kann entweder mathematisch oder analytisch analysiert werden, um eine Beziehung zwischen einer Anzahl von LEDs und der von diesen LEDs aufgenommenen Leistung zu ergeben. Es wird erwartet, dass die Komplexheit und Präzision dieser Beziehung von der Komplexheit und Präzision der Modelle abhängen, die ausgewählt wurden, um diese Beziehung zu bestimmen, von dem Bereich, in dem die Modelle linearisiert wurden, und von dem Verfahren zum Ermitteln der Beziehung. In diesem Zeitpunkt im Konzeptionsprozess kann die Präzision des Modells des Systems mit empirischen Tests unter Verwenden der ausgewählten LEDs und der nach Bedarf ausgestalteten Modelle geprüft werden.
Danach muss das elektronische Vorschaltgerät modelliert werden. Das Hauptproblem, das man beim Modellieren eines elektronischen Vorschaltgeräts antrifft, ist die Komplexheit elektronischer Vorschaltgeräte und die Vielfalt der Antriebsmechanismen zwischen unterschiedlichen Marken und Typen elektronischer Vorschaltgeräte. Ein Ansatz besteht darin, ein elektronisches Referenz-Vorschaltgerät aus einem vorbestimmten Setup- oder Betriebspunkt für einen besonderen Typ von Leuchtstoffröhre zu messen und charakterisieren, zum Beispiel auf der Grundlage einer IEC-Spezifikation einer Leuchtstoffröhre, die zu ersetzen ist. Das kann dann linearisiert, in ein Modell umgewandelt und mit dem LED-Modell kombiniert werden. Danach, sehr ähnlich wie bei dem magnetischen Vorschaltgerät, kann eine Beziehung zwischen der Anzahl von LEDs und der Leistung abgeleitet werden.
Dieser Vorgang kann für mehrere Anzahlen paralleler LED-Stränge mit gleicher oder unterschiedlicher Länge wiederholt werden, wobei berücksichtigt wird, dass mehr LEDs in paralleler Verbindung weniger LEDs in serieller Verbindung und daher niedrige Leistung bedeuten.
Alle Beziehungen werden dann in einer einzigen Grafik mit dem Plotter dargestellt, ergeben einen Satz von Kurven, wie in 11 abgebildet (die Form der Kurven und die Werte variieren in Abhängigkeit auf der Anzahl von Faktoren, wie zum Beispiel Typ und Wattzahl der Vorschaltgeräte, Typ und Temperatur der LEDs, Versorgungsspannung und -frequenz und dergleichen). Die Kurven zeigen Leistung entlang der vertikalen Achse, die im Vergleich zu der Gesamtdurchlassspannung eines LED-Strangs, der von dem Vorschaltgerät getrieben wird, entlang der horizontalen Achse dargestellt ist. Die Kurve A in 11 zeigt ein modelliertes Merkmal eines magnetischen Vorschaltgeräts, das den LED-Strang treibt, der aus dem ausgewählten Typ von LEDs zusammengesetzt ist, die in einer Schaltungskonfiguration angeordnet sind, die eine bestimmte Anzahl von LEDs in Serie geschaltet und parallel hat, um eine bestimmte Durchlassspannung für den LED-Strang zu erzielen. Die Kurvend B bis E zeigen modellierte Merkmale für ein elektronisches Vorschaltgerät, für mehrere Variationen der Schaltungskonfiguration des LED-Strangs, der aus dem ausgewählten LED-Typ besteht, aber unterschiedliche Anzahlen von LEDs, die in Serie und parallel geschaltet sind, hat. Die Kurve F zeigt die Änderung im Vergleich zur Kurve A für ein magnetisches Vorschaltgerät, wenn Leitungsregelung wie hier beschrieben verwendet wird.
Unter den meisten Umständen wird es als wünschenswert betrachtet, eine LED-Lampenanordnung mit gleicher aufgenommener Leistung bei Verwendung sowohl mit dem magnetischen als auch dem elektronischen Vorschaltgerät zu haben. Die optimalen Betriebspunkte werden daher als die betrachtet, die am besten an Schnittstellen der relevanten Kurven ausgewählt werden. Diese Schnittstellen sind jedoch nur theoretische Betriebspunkte, weil sie sich nur selten auf Ganzzahlen von LEDs schneiden (das heißt an einer positiven ganzen Zahl), die in dem LED-Strang enthalten sind. Wenn der LED-Strang zum Beispiel Gruppen von LEDs umfasst, die zwischen einer Verbindung in Serie und einer parallelen Verbindung umgeschaltet werden, ist die Anzahl paralleler Gruppen von LEDs (zum Beispiel für den Betrieb mit elektronischem Vorschaltgerät) vorzugsweise gleich wie die Anzahl von Gruppen von LEDs in Serie (zum Beispiel für den Betrieb mit magnetischen Vorschaltgerät).
Damit die LED-Lampenanordnung mit anderen Leistungen arbeitet oder unterschiedliche Schaltungskonfigurationen zum Arbeiten mit Leistungen, die näher aneinander liegen, hat, müssen die Merkmale derart verlagert werden, dass die Schnittstellen auf oder nahe den gewünschten Punkten liegen. Um das zu erzielen, wird unten eine Ausführungsform, die Leitungsregelmittel umfasst, offenbart, wobei ein Offset effektiv die gesamte Spannungs-/Leistungskurve des LED-Strangs oder der Gruppe auf einem magnetischen Vorschaltgerät aufwärts verlagert, was durch Auswählen des Arbeitszyklus des Schaltmittels bei einer ausgewählten Netzspannung durchgeführt wird. Die LED-Leistung wird dann für jeden Punkt auf der Grafik erhöht, und die Schnittstelle kann zu irgendeinem Leistungsniveau verlagert werden (obwohl sie immer noch auf Ganzzahl-LED-Werte in der Konfiguration mit elektronischem Vorschaltgerät beschränkt ist).
Ein Verfahren zum Bestimmen der Gesamtanzahl von LEDs in dem LED-Strang ist unten beschrieben. Zuerst wird die Anzahl paralleler LED-Gruppen bestimmt, indem die Kurve des elektronischen Vorschaltgeräts ausgewählt wird, die sich mit dem Merkmal des magnetischen Vorschaltgeräts am nächsten aber nicht immer unter der gewünschten Leistung schneidet. Die Länge des Substrangs in jeder parallelen Gruppe wird dann ausgewählt, indem die Anzahl von LEDs genommen wird, die in einer Leistung auf der oben erwähnten Kurve des elektronischen Vorschaltgeräts ausgewählt wird, die der gewünschten Leistung am nächsten liegt. Der Versatz des Leitungsregelmittels wird dann derart ausgewählt, dass das Merkmal des magnetischen Vorschaltgeräts aufwärts verlagert wird, so dass die Leistungsausgabe der Anzahl von LEDs, die aus der Multiplikation der Anzahl von Gruppen mit der Anzahl von LEDs pro Gruppe resultiert, in Abhängigkeit von dem bevorzugten Design entweder gleich der Leistung des elektronischen Vorschaltgeräts oder der gewünschten Leistung ist.
Leitungsregelung und synchrones Umschalten
Elektronische Vorschaltgeräte werden typischerweise konzipiert, um Ausgangsstrom und Ausgangsleistung aktiv zu steuern und Variationen der Spannung der Wechselstrom-Netzversorgung auszugleichen. Magnetische Vorschaltgeräte stellen solche Kompensation im Allgemeinen nicht bereit, und Lampen (Leuchtstoffröhren oder LEDs), die an ein solches Vorschaltgerät angeschlossen sind, zeigen variierenden Leistungsverbrauch und variierende Lichtausgabe als Reaktion auf diese Variationen der Spannung der Wechselstrom-Netzversorgung.
Um diese Variationen der Versorgungsspannung auszugleichen, kann die LED-Lampenanordnung eine Leitungsregelschaltung oder ein Leitungsregelgerät aufweisen. Für eine solche Ausführungsform wird die Spannungs-/Leistungskurve des magnetischen Vorschaltgeräts nicht bei Nenn-Wechselstrom-Netzspannung (zum Beispiel 220 V Wechselstrom) modelliert, sondern an dem maximalen erwarteten Netzspannungswert, der die maximale zulässige Spannungsabweichung berücksichtigt (zum Beispiel 220 V Wechselstrom + maximal 10% Abweichung). Derart resultieren alle Wechselstrom-Netzspannungswerte unter diesem Höchstwert (inklusive die erwarteten Nenn- und minimalen Wechselstrom-Netzspannungswerte) in Leistungsverbrauch durch die LEDs in der Lampe unterhalb der gewünschten maximalen Ausgabe, die dann wie unten beschrieben erhöht werden kann.
Die Wechselspannung der Wechselstrom-Netzversorgung kombiniert mit der nahezu statischen Durchlassspannung der LEDs verursacht ein Zeitintervall, während dem der Eingangsstrom zu der Leuchte im Wesentlichen gleich null ist. Das ist in 12 veranschaulicht, die eine oszilloskopische Messung einer Eingangsspannung zu einem magnetischen Vorschaltgerät und des Ausgangsstroms von einem magnetischen Vorschaltgerät in einer Leuchte, die mit einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre versehen ist, zeigt. Wie man sieht, legt die Ausgangsstromwellenform ein kleines Zeitintervall mit null oder nahezu null Strom dar (unten die Null-Stromperiode genannt). Diese Null-Stromperiode tritt auf, wenn die an den LEDs angelegte Spannung, zum Beispiel die Spannung der Versorgungsleitungen 30a, 30b unter die Lastspannung der LEDs fällt, die bei normalem Betrieb die Gesamtdurchlassspannung des LED-Strangs beträgt. Wenn die Leuchte einen Vollwellen-Gleichrichter aufweist, tritt diese Null-Stromperiode in jedem Netzspannungszyklus zweimal auf, zum Beispiel bei 100 Hz oder 120 Hz.
Ein magnetisches Vorschaltgerät verkürzt diese Null-Stromperiode aufgrund seiner Induktanz, aber in den meisten praktischen Konfigurationen bleibt die Periode, die in dem Augenblick endet, in dem die Sofort-Wechselstrom-Netzspannung über die Lastspannung der Anordnung steigt. Die LED-Lampenanordnung kann optional Mittel zum Verringern der Lastspannung während der Null-Stromperiode aufweisen, um die Länge der Null-Stromperiode noch weiter zu verkürzen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schaltungskonfiguration der LEDs geändert werden, zum Beispiel durch Umgehen (Kurzschließen) oder Trennen einer oder mehrerer der LED-Gruppen, oder durch Umschalten einer oder mehrerer der LED-Gruppen in einer parallelen Konfiguration parallel mit einer oder mehreren anderen LED-Gruppen, während mindestens eines Teils der Null-Stromperiode. Das verringert die Lastspannung (das heißt die Durchlassspannung an dem LED-Strang) in Bezug auf die Sofortspannung an dem Eingang in das Vorschaltgerät, was die Zeit verringert, die erforderlich ist, damit die Sofort-Versorgungsspannung die Lastspannung überschreitet, so dass Strom wieder durch die LEDs fließt.
Die Schaltungskonfiguration der LEDs kann geändert werden, indem ein dedizierter gesteuerter Schalter verwendet wird, oder indem einer oder mehrere der LED-Schaltungskonfigurationsschalter verwendet werden, um die Lastspannung zu verringern. Dieser Schalter von einer Schaltungskonfiguration mit einer höheren Lastspannung zu einer Schaltungskonfiguration mit einer niedrigeren Lastspannung, erhöht die Sofortspannung an dem magnetischen Vorschaltgerät, was zu einem schnelleren Anstieg des Stroms durch die LEDs führt. Das Zeitintervall mit im Wesentlichen null Strom wird verkürzt, und der Leistungsfaktor wird erhöht. Der mittlere oder Effektivstrom, der zu den LEDs geliefert wird, kann gesteuert werden, indem die Zeit variiert wird, wenn die Schaltungskonfiguration auf die niedrige Lastspannung umgeschaltet wird. Das Umschalten zu der niedrigen Lastspannungskonfiguration kann durch Optimalwertsteuerung basierend auf Eingangsspannung oder Regelung in geschlossener Schleife basierend auf dem tatsächlichen gemessenen LED-Strom durchgeführt werden.
Eine beispielhafte Ausführungsform gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist in 7 abgebildet. Bei dieser Ausführungsform erfasst die Steuerschaltung 34 den Stromfluss durch die LEDs und steuert den Schalter 28 auf der Grundlage dieses Stroms. Bei dieser Ausführungsform erfasst die Steuerschaltung 34 Strom, der durch eine oder mehrere der Gruppen von LEDs 25, 26, 27 fließt, indem Spannung an der Impedanz 33, durch die der LED-Strom fließt, erfasst wird. Bei dieser Ausführungsform empfängt die Steuerschaltung 34 auch zwei Eingaben, eine Eingabe, die den erfassten Strom angibt, und eine zweite Eingabe von einem Frequenzdetektor 35. Die Steuerschaltung 34 kann ausgestaltet sein, um den Schalter 28 zu schließen, wenn die Steuerschaltung 34 sowohl eine Eingabe von dem Frequenzdetektor 35, die eine Frequenz in dem erwarteten Bereich für ein magnetisches Vorschaltgerät angibt, als auch eine Eingabe, die angibt, dass der erfasste LED-Strom unter einem Schwellenwert, zum Beispiel null oder fast null liegt, empfängt.
Bei dieser Ausführungsform wird der Schalter 29 von einer Eingabe von dem Frequenzdetektor 35 gesteuert und bleibt offen, wenn der Frequenzdetektor 35 angibt, dass ein elektronisches Vorschaltgerät verwendet wird, und bleibt geschlossen, wenn der Frequenzdetektor 35 angibt, dass ein magnetisches Vorschaltgerät verwendet wird.
Die Leitungsregelung kann zum Beispiel während des Betriebs des magnetischen Vorschaltgeräts, bei dem der Schalter 29 geschlossen ist, aktiviert werden, was zum Beispiel eine Schaltungskonfiguration mit magnetischem Vorschaltgerät erzeugt. Wenn der Schalter 28 offen ist, sind die LED-Gruppen 27 und 26 parallel geschaltet, und die LED-Gruppe 25 ist mit der Kombination der LED-Gruppen 26 und 27 in Serie geschaltet. Bei dieser Konfiguration ist der gesamte LED-Spannungsabfall zweimal so groß wie der gesamte LED-Spannungsabfall einer der einzelnen LED-Gruppen. Das Schließen des Schalters 28 resultiert darin, dass alle LED-Gruppen (25, 26 und 27) parallel geschaltet werden, was den gesamten LED-Spannungsabfall effektiv auf den gesamten Spannungsabfall einer einzelnen LED-Gruppe reduziert. Das Schließen des Schalters 28 resultiert daher im Senken der Spannung an der LED-Last, und, wie oben erklärt, bewirkt diese Verringerung eine Steigerung der Spannung des Vorschaltgeräts, die den schnelleren Stromanstieg ergibt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Schalter 28 ein Schalter, der allein der Leitungsregelung gewidmet ist. Alternativ können ein oder mehrere der Schalter, die zum Ändern der Schaltungskonfiguration wie oben in Bezug auf die Ausführungsform der 5 beschrieben, konfiguriert sein, um außerdem als Leitungsregelschalter zu dienen.
Aufgrund der niedrigen Schaltfrequenz, typischerweise 100 oder 120 Hz, die für die Leitungsregelung verwendet wird, ergibt sich wenig elektromagnetische Interferenz bei Funkfrequenzen.

Verluste des magnetischen Vorschaltgeräts werden auch im Vergleich zum Betrieb mit den Standard-Leuchtstoffröhren leicht verringert. Ein kleinerer Unterschied zwischen dem LED-Spannungsabfall bei der Anordnung und der Wechselstrom-Netzspannung verringert das Produkt aus Volt × Sekunden auf dem magnetischen Induktor-Vorschaltgerät (das heißt, die Sättigung des Induktors braucht länger), und verringert daher die Magnetisierungsverluste leicht. Der kleinere Effektivstrom oder mittlere Strom führt auch zu leicht verringerten ohmschen Verlusten. Höhere Gesamteffizienz und niedrigere Betriebstemperatur, die die Lebensdauer des Vorschaltgeräts verlängert, sind weitere Vorteile dieser Ausführungsform. Die Resultate von Messungen einer konkreten Ausführungsform gemäß diesem Aspekt der Erfindung sowie eine Leuchtstoffröhre mit vergleichbar hohen Niveaus sind in der folgenden Tabelle gezeigt Tabelle 3.1

	Eingangsleistung (W)	Vorschaltgerätverlust (W)	Leistungsfaktor
T8 Leuchtstoffröhre mit magnetischem Vorschaltgerät	64.0	9.8	0.48
LED-Anordnung ohne Leitungsregelmittel	39.0	1.2	0.82
LED-Anordnung mit Leitungsregelmittel	39.0	1.1	0.93

Die 13 und 14 zeigen die Verbesserung der Spannungsform und Stromwellenform, die durch Verwenden von Leitungsregelung (auch synchrones Umschalten genannt) gemäß dieser Ausführungsform erzielt werden. 13 zeigt die Eingangsspannung 52, den Eingangsstrom 53, den Strom 54 durch die LEDs und den Strom 55 durch den Schalter 28 für nicht umgeschalteten Betrieb. 14 zeigt die Eingangsspannung 56, den Eingangsstrom 57, den Strom 58 durch die LEDs und den Strom 59 durch den Schalter 28 für synchron umgeschalteten Betrieb (das heißt gleichzeitiges Umschalten des gesteuerten Schalters mit der Null-Stromperiode) mit demselben LED-Leistungsniveau.
Flickerreduzierung
Da sowohl das elektronische als auch das magnetische Vorschaltgerät Wechselstrom ausgeben, werden in die LEDs, die durch diese Vorschaltgeräte mit Leistung versorgt werden, ständig ein- und ausgeschaltet, was die LEDs veranlasst, zu flickern. Elektronische Vorschaltgeräte arbeiten mit höheren Frequenzen (gewöhnlich über 20 kHz) und dieses Flickern fällt außerhalb des Empfindlichkeitsbereichs des menschlichen Auges. Magnetische Vorschaltgeräte arbeiten mit Netzfrequenz (gewöhnlich 50 oder 60 Hz), und wenn ein Vollwellen-Gleichrichter verwendet wird, flickern die LEDs mit dem Zweifachen dieser Frequenz. Dieses Flickern ist für das menschliche Auge wahrnehmbar und aus diesem und anderen Gründen höchst unerwünscht. Gemäß einem weiteren optionalen Aspekt der Erfindung kann die LED-Anordnung Mittel zum Verringern oder Eliminieren dieses Flickerns aufweisen.
Das kann durch Richten eines Teils der elektrischen Energie von der zu der LED-Anordnung gelieferten Leistung von den LEDs weg in ein Speicherelement während mindestens eines Teils der Periode von Spitzenlichtausgabe von den LEDs ausgeführt werden, und der richtende Teil der gespeicherten elektrischen Energie zurück von dem Speicherelement zu den LEDs während mindestens eines Teils der Periode niedriger Lichtausgabe von den LEDs. Das verringert Flickern effektiv durch Mitteln der Spitzen und Täler der Lichtausgabe. Das Speichern und Holen nur eines Teils der Energie, die zu den LEDs geliefert wird, verbessert die Effizienz im Vergleich zu derselben Vorgehensweise für die gesamte an die LEDs gelieferte Energie beträchtlich.
Eine beispielhafte Ausführungsform ist in 9 veranschaulicht, die einen Teil der LED-Lampenanordnung zeigt, die in vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, mit zusätzlich einer Steuerschaltung 37, die einen Schalter 36 steuert, um Speichern und Holen der Energie in das Energiespeicherelement 39 hinein und aus ihm heraus auszuführen.
Bei dieser Ausführungsform erfasst die Steuerschaltung 37 den Strom, der durch mindestens einen Teil der LEDs fließt, und steuert den Schalter 36 auf der Grundlage des erfassten Stroms. Bei dieser Ausführungsform erfasst die Steuerschaltung 37 Strom, der durch eine oder mehrere der Gruppen von LEDs 25, 26, 27 fließt, indem Spannung an dem Widerstand 38, durch den der LED-Strom fließt, erfasst wird. Die Steuerschaltung 37 steuert den Schalter 36, um das Energiespeicherelement 39 selektiv mit der Leistungsversorgung zu den LEDs zu verbinden. Bei dieser Ausführungsform verbindet das Schließen des Schalters 36 das Energiespeicherelement 39 mit der Leistungsversorgung zu den LEDs (das heißt mit den Ausgangsleitungen 30a, 30b von den Gleichrichtern 31a, 31b, die in den 5 bis 8 gezeigt sind), so dass der Strom in das Energiespeicherelement 39 fließt.
Die Steuerschaltung 37 ist konfiguriert, um den Schalter 36 zu schließen, wenn der erfasste Strom über einen ersten vorbestimmten Schwellenwert steigt, und den Schalter 36 zu öffnen, wenn der erfasste Strom unter einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert fällt (der gleich sein kann wie der erste vorbestimmte Schwellenwert, um das Energiespeicherelement 39 zu trennen. Strom durch die LEDs variiert im Allgemeinen gemäß der (Vollwellengleichgerichteten)-Wechselspannung der Leistungsversorgung zu den LEDs. Der erste und der zweite vorbestimmte Schwellenwert sind derart eingestellt, dass Energie in einem Energiespeicherelement 39 während Spitzen in jedem Zyklus des Wechselstroms durch (einen Teil) der LEDs gespeichert wird. Wenn der erfasste Strom unter einen dritten vorbestimmten Schwellenwert fällt, schließt die Steuerschaltung 37 den Schalter 36 wieder, um das Energiespeicherelement 39 mit den Leistungsversorgungsleitungen und den LEDs zu verbinden, und wenn der erfasste Strom über einen vierten vorbestimmten Schwellenwert (der gleich sein kann wie der dritte vorbestimmte Schwellenwert) steigt, öffnet die Steuerschaltung 37 den Schalter 36, um das Energiespeicherelement 39 wieder zu trennen. Der dritte und der vierte vorbestimmte Schwellenwert sind derart eingestellt, dass das Energiespeicherelement 39 mit den LEDs verbunden wird, um die während Tälern in jedem Zyklus des Wechselstroms durch (einen Teil) der LEDs gespeicherte Energie freizugeben.
Die Steuereinheit 37 kann als eine oder mehrere Komparatorschaltungen umgesetzt werden oder kann komplexere Logik umfassen, die in verdrahteten Schaltungen oder Schaltungen oder einem Prozessor, der Firmware von Software verwendet, umgesetzt ist. Der Schalter 36 kann als ein einfacher Transistorschalter oder ein komplexerer Umschaltung oder eine Schaltung mit variabler Impedanz sein. Das Energiespeicherelement 39 kann als ein einfacher Kondensator oder ein Schaltelement, das elektrische Energie speichern kann, umgesetzt werden. Die Steuerschaltung 37 kann Strom an allen oder einem Teil der LEDs erfassen, indem ein einfacher Widerstand verwendet wird, wie in der Ausführungsform der 9 beschrieben, oder eine andere Schaltungsanordnung zum Erfassen von Strom. Die Steuerschaltung 37 kann alternativ eingerichtet sein, um Spannung der Leistungsversorgung an allen oder einem Teil der LEDs zu erfassen, oder die Phase des Zyklus des Wechselstroms oder der Wechselspannung zu erfassen.
Bei einigen Ausführungsformen können der erste und der zweite Konfigurationsschalter (die als Schalter 28 und 29 in 9 abgebildet sind) auch oder alternativ geschlossen sein, um Strom von dem Energiespeicherelement in die LEDs zu entnehmen.
Die Steuerschaltung 37 kann auch Frequenzerfassungsmittel aufweisen oder konfiguriert sein, um Eingabe von einer getrennten Frequenzerfassungsschaltung zu empfangen, wie zum Beispiel für die Ausführungsformen, die in den 5, 6, 8 gezeigt sind, beschrieben sind, so dass das Energiespeichermittel zum Beispiel basierend auf dem Typ des erfassten Vorschaltgeräts aktiviert wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerschaltung 37 so konfiguriert, dass die Energiespeicherschaltung nur aktiviert wird, wenn ein magnetisches Vorschaltgerät erfasst wurde.
Entfernen des Starters
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die LED-Lampenanordnung optional mit Mitteln versehen, um das Entfernen eines Starters von einer Leuchte mit Leuchtstoffröhre unnötig zu machen. Ein Starter wird normalerweise verwendet, um eine Leuchtstoffröhre zu zünden, wenn sie mit einem magnetischen Vorschaltgerät verwendet wird. Dieser Starter besteht gewöhnlich aus einem Schalter, der entweder mechanisch oder elektrisch ist, der das magnetische Vorschaltgerät periodisch mit dem Stromnetz in Serie mit den Heizspulen in den Enden der Leuchtstoffröhre kurzschließt. Nach dem Zünden der Leuchtstofflampe, fällt die Spannung an dem Starter unter eine bestimmte Spannung, die den Starterbetrieb verhindert und die Lampe weiter kurzschließt.
Da die LED-Lampenanordnung mit einer beträchtlich höheren Spannung funktioniert als die Leuchtstoffröhre, die sie ersetzt, schließt der Starter, der konfiguriert ist, um automatisch durch die höhere Spannung während des anfänglichen Hochfahrperiode aktiviert zu werden, bevor der Strom auf seinen normalen Betriebswert gestiegen ist, weiterhin periodisch die Fäden der Lampe mit dem Vorschaltgerät kurz, was unerwünschtes Flickern mit niedriger Frequenz verursacht.
Der Starter kann aus der Leuchte entfernt werden, um das zu verhindern, wenn der Endbenutzer dies jedoch unterlässt, können gefährliche Situationen und die Zerstörung der LED-Lampenanordnung auftreten. Eine andere Lösung besteht darin, ein Element mit hoher Impedanz an den Kontakten der LED-Lampenanordnung zu platzieren, das heißt da, wo die Heizspulen in einer Leuchtstoffröhre sind, mit einer Impedanz, die ausreichend hoch ist, um den Starter daran zu hindern, die Hochspannung auf der anderen Seite der Röhre zu erfassen. Diese Lösung führt jedoch dazu, dass bestimmte elektronische Vorschaltgeräte fälschlicherweise das Lebensende der Röhre erfassen und ihr Abschalten veranlassen.
Um diesem Problem zu begegnen, kann eine weitere Ausführungsformen der LED-Lampenanordnung eine variable Impedanz aufweisen, die an den Steckern der LED-Lampenanordnung verbunden ist, zum Beispiel an den Kontakten zum Verbinden der LED-Lampenanordnung in einer herkömmlichen Leuchtstoffleichte an der Stelle, die gewöhnlich in einer Leuchtstoffröhre für eine Heizspule verwendet wird. Die Gegenwart entweder eines magnetischen oder eines elektronischen Vorspanngeräts in dem System wird erfasst, und die variable Impedanz wird auf einen hohen oder niedrigen Impedanzwert in Abhängigkeit von dem erfassten Vorschaltgerättyp eingestellt. Eine beispielhafte Ausführungsform ist in 10 abgebildet, in der die Steuerschaltung 43 einen Schalter 42 steuert, um entweder eine hohe Impedanz 41a oder eine niedrige Impedanz 41b mit den Kontaktstiften 40a, 40b der LED-Lampenanordnung zu verbinden. Die variable Impedanz kann auch an einem oder beiden Paaren von Steckern, die in der Leuchte vorhanden sind, verbunden werden.
Weitere Änderungen können zusätzlich zu den oben beschriebenen an den hier beschriebenen Strukturen und Techniken vorgenommen werden, ohne den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Obwohl spezifische Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese daher nur beispielhaft und schränken den Geltungsbereich der Erfindung nicht ein.

Claims

Anordnung, die ausgestaltet ist, um eine Leuchtstoffröhre in einer Leuchte, die ein magnetisches oder ein elektronisches Vorschaltgerät hat, zu ersetzen, wobei die Anordnung Folgendes umfasst: mehrere LEDs, die zwischen mehreren Schaltungskonfigurationen umschaltbar sind, ein erstes Mittel zum Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird und eine Ausgabe erzeugt, und ein zweites Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Grundlage der Ausgabe des ersten Mittels zum Erfassen der Frequenz.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die mehreren LEDs in einer ersten Schaltungskonfiguration bei Fehlen von Leistung, die zu der Anordnung geliefert wird, angeordnet sind, und wobei das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Erfassen des Umschaltens der Schaltungskonfiguration ausgestaltet sind, um die mehreren LEDs auf eine zweite Schaltungskonfiguration umzuschalten, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines bestimmten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration ausgestaltet sind, um die mehreren LEDs auf eine erste Schaltungskonfiguration zu schalten, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines ersten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, und die mehreren LEDs auf eine zweite Schaltungskonfiguration umzuschalten, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines zweiten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, der von dem ersten vorbestimmten Frequenzbereichs unterschiedlich ist.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei der erste vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem magnetischen Vorschaltgerät ausgegeben wird, und der zweite vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die mehreren LEDs in mehreren Gruppen von LEDs angeordnet sind, und die erste Schaltungskonfiguration einer Verbindung in Serie der Gruppen von LEDs entspricht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die mehreren LEDs in mehreren Gruppen von LEDs angeordnet sind, und die zweite Schaltungskonfiguration einer parallelen Verbindung mindestens eines Teils der Gruppen von LEDs entspricht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung geliefert wird, ein Filter umfasst, das ausgestaltet ist, um zwischen einem Frequenzbereich, der von einem magnetischen Vorschaltgerät und einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird, zu unterscheiden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mehreren LEDs, das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs in einem einzigen Gehäuse in einer Konfiguration angeordnet sind, die geeignet ist, um eine Leuchtstofflampe in einer Leuchte zu ersetzen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mehreren LEDs in einem ersten Gehäuse eingerichtet sind, und das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs in einem zweiten Gehäuse angeordnet sind, und wobei das erste Gehäuse ausgestaltet ist, um sich mit dem zweiten Gehäuse zu verbinden, wobei das verbundene erste und zweite Gehäuse in einer Konfiguration sind, die geeignet ist, um eine Leuchtstofflampe in einer Leuchte zu ersetzen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Anordnung beim Betrieb ausgestaltet ist, um eine Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der ersten Schaltungskonfiguration, die mit einem magnetischen oder elektronischen Vorschaltgerät verwendet wird, zu erzeugen, die im Wesentlichen gleichwertig ist mit einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der zweiten Schaltungskonfiguration, die mit dem anderen des magnetischen oder elektronischen Vorschaltgeräts verwendet wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei beim Betrieb in einer Leuchte das Lichtstromniveau, das von den mehreren LEDs erzeugt wird, die in der ersten oder zweiten Schaltungskonfiguration konfiguriert sind, die mit einem magnetischen Vorschaltgerät verwendet wird, im Wesentlichen gleichwertig mit dem Lichtstromniveau ist, das von einer Leuchtstoffröhre erzeugt wird, die mit magnetischem Vorschaltgerät verwendet wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes umfasst: ein drittes Mittel zum Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unter einem Schwellenwert liegt und eine Ausgabe erzeugt, und ein viertes Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Grundlage einer Ausgabe von dem dritten Mittel zum Erfassen eines Zustands, wenn Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt.
Anordnung nach Anspruch 13, wobei das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration ausgestaltet ist, um zwischen der ersten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration oder zwischen der zweiten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration bei einem Arbeitszyklus umzuschalten.
Anordnung nach Anspruch 14, wobei der Arbeitszyklus ausgewählt ist, um einen Unterschied zwischen einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der ersten und der zweiten Schaltungskonfiguration zu verringern.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration ausgestaltet ist, um zwischen den Schaltungskonfigurationen bei einem Arbeitszyklus umzuschalten, der mindestens teilweise auf der Grundlage der Ausgabe des ersten Mittels zur Frequenzerfassung bestimmt wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das dritte Mittel zum Erfassen eines Zustands, bei dem Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, ausgestaltet ist, um Strom zu messen, der durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs fließt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das dritte Mittel zum Erfassen eines Zustands, bei dem Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, ausgestaltet ist, um Spannung zu messen, die an mindestens einen Teil der mehreren LEDs angelegt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das dritte Mittel zum Erfassen eines Zustands, bei dem Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, ausgestaltet ist, um die Phase einer Spannung zu messen, die an mindestens einem Teil der mehreren LEDs angelegt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das zweite Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs und das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs mindestens teilweise in ein und demselben Schaltungselement oder Schaltungselementen verkörpert sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das dritte Mittel zum Erfassen eines Zustands, bei dem der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb eines Schwellenwerts liegt, konfiguriert ist, um das vierte Mittel zum Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs während mindestens eines Teils des Zeitintervalls, in dem Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs im Wesentlichen null ist, zu aktivieren.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes umfasst: ein fünftes Mittel zum Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, und ein Energiespeichermittel zum Speichern mindestens eines Teils der elektrischen Energie, die der Anordnung bereitgestellt wird, wobei das Energiespeichermittel ausgestaltet ist, um zusätzliche Energie zu speichern, wenn die Ausgabe des fünften Mittels angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb des ersten Schwellenwerts liegt, und zuvor gespeicherte Energie freizugeben, wenn die Ausgabe des fünften Mittels angibt, dass der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt.
Anordnung nach Anspruch 22, wobei die Anordnung konfiguriert ist, um nur einen Teil der in dem Energiespeichermittel gespeicherten Energie zu mindestens einem Teil der mehreren der LEDs zu liefern.
Anordnung nach Anspruch 22 oder 23, wobei das dritte Mittel zum Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb einem Schwellenwert liegt, und das fünfte Mittel zum Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, mindestens teilweise in ein und demselben Schaltungselement oder Schaltungselementen verkörpert sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes umfasst: ein sechstes Mittel zum Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird und eine Ausgabe erzeugt, und eine variable Impedanz, die zwischen zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung verbunden ist, wobei die variable Impedanz eine Impedanz bereitstellt, die gemäß der Ausgabe des fünften Mittels zum Erfassen einer Frequenz variiert.
Anordnung nach Anspruch 25, wobei das sechste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und die variable Impedanz ausgestaltet sind, um die Impedanz der variablen Impedanz zu erhöhen, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines bestimmten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt.
Anordnung nach Anspruch 26, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei das erste Mittel zum Erfassen einer Frequenz und das sechste Mittel zum Erfassen einer Frequenz mindestens teilweise in ein und demselben Schaltungselement oder Schaltungselementen verkörpert sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei die variable Impedanz eine Impedanz und einen Schalter zum Verbinden oder Trennen der Impedanz mit den zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die variable Impedanz alternativ eine erste Impedanz, eine zweite Impedanz und einen Schalter zum Verbinden der ersten Impedanz oder der zweiten Impedanz mit den zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei die Anordnung zwei leitende Stifte umfasst, die sich an einem Ende eines Gehäuses befinden und für das Verbinden mit der Leuchte ausgestaltet sind, wobei die Stifte mit den zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung verbunden sind und wobei die variable Impedanz zwischen den leitenden Stiften angeschlossen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei die variable Impedanz ausgestaltet ist, um die Impedanz zu erhöhen, wenn die Ausgabe des sechsten Mittels zum Erfassen einer Frequenz einen Betrieb mit einem magnetischen Vorschaltgerät angibt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, wobei die variable Impedanz ausgestaltet ist, um die Impedanz auf eine Impedanz zu erhöhen, die ausreicht, damit ein Startelement, das in der Leuchte vorhanden ist, nicht aktiviert wird, wenn ein magnetisches Vorschaltgerät zum Liefern von Leistung zu der Anordnung verwendet wird.
Leuchte, die ausgestaltet ist, um eine oder mehrere Leuchtstofflampen zu verwenden, wobei die Leuchte ein oder mehrere magnetische oder elektronische Vorschaltgeräte umfasst, die geeignet sind, um die Leuchtstofflampen zu erregen, wobei die Leuchte mit einer oder mehreren Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 33 an Stelle der einen oder der mehreren Leuchtstofflampen versehen ist.
Für den Gebrauch in einer Leuchte für eine Leuchtstofflampe, die ein magnetisches Vorschaltgerät oder ein elektronisches Vorschaltgerät hat, eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 33.
Verfahren zum Betreiben von LEDs in einer Anordnung, die ausgestaltet ist, um eine Leuchtstofflampe in einer Leuchte zu ersetzen, die entweder ein magnetisches oder ein elektronisches Vorschaltgerät hat, wobei die Anordnung mehrere LEDs umfasst, die zwischen mehreren Schaltungskonfigurationen umschaltbar sind, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird, und Umschalten von einer ersten Schaltungskonfiguration zu einer zweiten Schaltungskonfiguration, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 36, das Folgendes umfasst: Umschalten der mehreren LEDs auf eine erste Schaltungskonfiguration, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines ersten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, und Umschalten der mehreren LEDs auf eine zweite Schaltungskonfiguration, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines zweiten vorbestimmten Frequenzbereichs liegt, der von dem ersten vorbestimmten Frequenzbereich unterschiedlich ist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der erste vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem magnetischen Vorschaltgerät ausgegeben wird, und der zweite vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, wobei die mehreren LEDs in mehreren Gruppen von LEDs angeordnet sind, und die erste Schaltungskonfiguration einer Verbindung in Serie der Gruppen von LEDs entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 40, wobei die mehreren LEDs in mehreren Gruppen von LEDs angeordnet sind, und die zweite Schaltungskonfiguration einer parallelen Verbindung mindestens eines Teils der Gruppen von LEDs entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 41, das ferner das Anordnen der ersten und zweiten Schaltungskonfiguration derart umfasst, dass eine Leistungsausgabe der mehreren LEDs beim Betrieb in der ersten Schaltungskonfiguration mit einem magnetischen oder elektronischen Vorschaltgerät im Wesentlichen gleichwertig mit einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs, wenn sie in der zweiten Schaltungskonfiguration mit dem anderen eines magnetischen oder elektronischen Vorschaltgerät arbeiten, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 42, das ferner das Anordnen der ersten und zweiten Schaltungskonfiguration derart umfasst, dass ein Lichtstromniveau, das von den mehreren LEDs, die in der ersten oder zweiten Schaltungskonfiguration, die mit einem magnetischen Vorschaltgerät verwendet wird, erzeugt wird, im Wesentlichen mit dem Lichtstromniveau, das von einer Leuchtstoffröhre mit dem magnetischen Vorschaltgerät erzeugt wird, gleichwertig ist.
Verfahren einem der Ansprüche 36 bis 43, das ferner Folgendes umfasst: Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unter einem Schwellenwert liegt und eine Ausgabe erzeugt, und Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs auf der Grundlage der Ausgabe.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei der Schritt des Umschaltens der Schaltungskonfiguration das Umschalten zwischen der ersten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration oder zwischen der zweiten Schaltungskonfiguration und einer anderen Schaltungskonfiguration bei einem Arbeitszyklus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei der Arbeitszyklus ausgewählt ist, um einen Unterschied zwischen einer Leistungsausgabe der mehreren LEDs in der ersten und der zweiten Schaltungskonfiguration zu verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 46, wobei das Umschalten der Schaltungskonfiguration das Umschalten zwischen der Schaltungskonfiguration bei einem Arbeitszyklus, der mindestens zum Teil auf der Grundlage der Ausgabe des ersten Mittels zum Erfassen der Frequenz bestimmt wird, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 47, das das Umschalten der Schaltungskonfiguration der mehreren LEDs während mindestens eines Teils des Zeitintervalls, in dem der Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs im Wesentlichen null ist, umfasst.
Verfahren einem der Ansprüche 36 bis 48, das ferner Folgendes umfasst: das Erfassen eines Zustands, der angibt, dass Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, Speichern in einem Energiespeichermittel mindestens eines Teils der elektrischen Energie, die der Anordnung bereitgestellt wird, wenn Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs oberhalb eines ersten Schwellenwerts liegt, und Freigeben zuvor gespeicherter Energie, wenn Strom durch mindestens einen Teil der mehreren LEDs unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt.
Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Freigeben der zuvor gespeicherten Energie das Liefern nur eines Teils der in dem Energiespeichermittel gespeicherten Energie zu mindestens einem Teil der mehreren LEDs umfasst.
Verfahren einem der Ansprüche 36 bis 50, das ferner Folgendes umfasst: Erfassen einer Frequenz von Leistung, die zu der Anordnung von der Leuchte geliefert wird, Bereitstellen einer variablen Impedanz, die mit zwei Eingangsleistungsverbindungsleitungen der Anordnung verbunden ist, und Variieren der variablen Impedanz auf der Grundlage der erfassten Frequenz.
Verfahren nach Anspruch 51, das ferner das Erhöhen der Impedanz der variablen Impedanz umfasst, falls die erfasste Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich einem Frequenzbereich entspricht, der von einem magnetischen Vorschaltgerät oder einem elektronischen Vorschaltgerät ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 53, das das Erhöhen der Impedanz der variablen Impedanz auf eine Impedanz umfasst, die ausreicht, damit ein Startelement, das in der Leuchte vorhanden ist, nicht aktiviert wird, wenn ein magnetisches Vorschaltgerät zum Liefern von Leistung zu der Anordnung verwendet wird.