DE112015002852T5 - Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, die eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Stromversorgung verbunden ist, und mindestens eine Beleuchtungseinheit, die mit der Gleichrichtereinheit über eine Abwärtsschaltungseinheit verbunden ist, umfasst, wobei die Beleuchtungseinrichtung ferner eine Hauptsteuereinheit umfasst, die mit der Abwärtsschaltungseinheit bzw. der Beleuchtungseinheit verbunden ist, wobei die Hauptsteuereinheit dazu konfiguriert ist, einen Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit gemäß einer Änderung einer Eingangsspannung von der Gleichrichtereinheit zu steuern, damit er gezielt durch ein Beleuchtungselement der Beleuchtungseinheit fließt, so dass eine Gesamtdurchlassspannung der Beleuchtungselemente angepasst wird, und wenn die Eingangsspannung die Gesamtdurchlassspannung überschreitet, verringert die Abwärtsschaltungseinheit die Spannung an der Beleuchtungseinheit und ermöglicht, dass die Beleuchtungseinrichtung in einen Abwärtszustand eintritt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung.
  • Stand der Technik
  • Der allgemein zum Ansteuern von LEDs verwendete Abwärtsregler ist eine einfach ausgelegte und billige Lösung. Der Leistungsfaktor (PF) des Abwärtsreglers, der gewöhnlich zur Offline-Anwendung verwendet wird, ist jedoch niedriger, da ein Elektrolytkondensator in der Eingangsseite benötigt wird. Durch die zunehmende und verbreitete LED-Anwendung für Hochleistungsbeleuchtungseinrichtungen gewinnt die Verbesserung des Leistungsfaktors an Bedeutung und rückt mehr in den Vordergrund.
  • Eine Lösung nach dem Stand der Technik zum Erhöhen des Leistungsfaktors der Treiberschaltung ist der Gebrauch einer Zweistufentreiberstruktur, wobei die erste Stufe der Treiberschaltung gewöhnlich als Aufwärtsregler zur Leistungsfaktorkorrektur und ferner zum Bereitstellen einer konstanten Spannung konfiguriert ist und die zweite Stufe der Treiberschaltung als Abwärtsregler zum Steuern eines Stroms einer LED-Kette konfiguriert ist. Die Zweistufentreiberschaltung kann einen hohen Leistungsfaktor für eine LED-Beleuchtungseinrichtung liefern, wohingegen diese Treiberschaltung aber teuer ist und einen niedrigen Treiberwirkungsgrad aufweist.
  • Eine andere Lösung nach dem Stand der Technik stellt einen Einstufenabwärtsregler mit Leistungsfaktorkorrektur bereit.
  • Dieser Abwärtsregler weist keinen Elektrolytkondensator im Eingangsteil auf und eine IC-Steuerung von diesem steuert einen Eingangsstrom, damit dieser sich in eine Trapezoidform ändert. Obwohl dieser Abwärtsregler die Abwärtsregelfunktion zur Leistungsfaktorkorrektur der LED-Beleuchtungseinrichtung bereitstellen kann, wird der Leistungsfaktor durch eine Durchlassspannung der LED-Kette beeinflusst, das heißt, je größer die Durchlassspannung der LEDs ist, desto niedriger ist der Leistungsfaktor des Abwärtsreglers, weshalb ein derartiger Abwärtsregler nicht für Hochleistungs-LEDs verwendet werden kann. Zudem weist in diesem Abwärtsregler der Ausgangsstrom zum Ansteuern der LEDs einen offensichtlichen Welligkeitsstrom auf, der größer wird, wenn die Durchlassspannung der LED-Kette zunimmt, da kein Elektrolytkondensator im Eingangsteil bereitgestellt ist.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Um die oben genannten technischen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine neuartige Beleuchtungseinrichtung bereit. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine einfache Struktur und geringe Kosten und, aufgrund der Konfiguration einer relativen Kapazität, einen äußerst geringen Welligkeitsstrom auf. Darüber hinaus ist die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Schaltumsetzer nicht dem Problem der elektromagnetischen Störung EMI unterworfen. Zudem weist die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen neuartigen Einstufenabwärtsregler mit Leistungsfaktorkorrektur auf, und auf dieser Basis ist ferner eine Funktion hinzugefügt, so dass diese Beleuchtungseinrichtung den Durchlasswinkel eines Eingangsstroms erweitern, d. h. den Leistungsfaktor erhöhen, die Oberwelle verringern und auch die Welligkeit bei 100 Hz/120 Hz eliminieren kann, was das niederfrequente Funkeln des Ausgangslichts eliminiert.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Beleuchtungseinrichtung gelöst, die eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Stromversorgung verbunden ist, und mindestens eine Beleuchtungseinheit, die mit der Gleichrichtereinheit über eine Abwärtsschaltungseinheit verbunden ist, umfasst, wobei die Beleuchtungseinrichtung ferner eine Hauptsteuereinheit umfasst, die mit der Abwärtsschaltungseinheit bzw. der Beleuchtungseinheit verbunden ist, wobei die Hauptsteuereinheit dazu konfiguriert ist, einen Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit gemäß der Veränderung einer Eingangsspannung von der Beleuchtungseinheit zu steuern, damit er gezielt durch ein Beleuchtungselement der Beleuchtungseinheit fließt, so dass eine Gesamtdurchlassspannung des Beleuchtungselements angepasst wird, und wenn die Eingangsspannung die Gesamtdurchlassspannung überschreitet, verringert die Abwärtsschaltungseinheit die Spannung an der Beleuchtungseinheit und ermöglicht, dass die Beleuchtungseinrichtung in einen Abwärtszustand eintritt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist somit einen Einstufenabwärtsregler basierend auf Leistungsfaktorkorrektur vorzugsweise für eine LED-Beleuchtungseinrichtung auf, indem ermöglicht wird, dass der Eingangsstrom gezielt durch die Beleuchtungselemente fließt, eine Summe der Durchlassspannungen der Beleuchtungselemente, durch die der Eingangsstrom fließt, wird sich auch entsprechend ändern, wodurch es möglich wird, einen Durchlasswinkel des Eingangsstroms zu erweitern, und daher kann der Leistungsfaktor des Abwärtsreglers erhöht werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung steuert die Hauptsteuereinheit die Beleuchtungseinheiten, so dass die jeweiligen Beleuchtungselemente gezielt kurzgeschlossen werden, um die Gesamtdurchlassspannung der Beleuchtungselemente anzupassen. Die Beleuchtungseinheiten werden auf eine einfache und äußerst wirkungsvolle Kurzschluss-Weise gesteuert, um die Beleuchtungselemente kurzzuschließen oder zu umgehen, so dass der Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit die Beleuchtungselemente der Beleuchtungseinheiten gezielt durchlaufen kann oder nicht, und folglich kann sich die Summe der Durchlassspannungen der Beleuchtungselemente, durch die der Eingangsstrom fließt, dementsprechend ändern.
  • Gemäß einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung fließt der Eingangsstrom durch alle Beleuchtungselemente, wenn die Beleuchtungseinrichtung in einen Abwärtszustand eintritt. Nachdem alle Beleuchtungselemente durch den Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit mit Strom versorgt sind, so dass sie richtig arbeiten, überschreitet die Eingangsspannung von der Gleichrichtereinheit zu diesem Zeitpunkt die Durchlassspannung aller Beleuchtungselemente der angeordneten Beleuchtungseinheiten, und anschließend ermöglicht die Abwärtsschaltungseinheit der Beleuchtungseinrichtung, in einen Abwärtszustand einzutreten, was die Möglichkeit ergibt, den Durchlasswinkel des Eingangsstroms zu erweitern.
  • Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungseinheit ferner einen ersten Schalter, wobei der erste Schalter mit einem entsprechenden Beleuchtungselement parallel geschaltet ist. Wenn der erste Schalter, der mit dem Beleuchtungselement parallel geschaltet ist, zum Einschalten geschlossen wird, bildet der erste Schalter eine Kurzschlussverbindung dieses Beleuchtungselements, das heißt, der Eingangsstrom fließt durch den ersten Schalter, aber nicht durch das Beleuchtungselement. Dementsprechend fließt der Eingangsstrom direkt durch das Beleuchtungselement, wenn der erste Schalter zum Ausschalten geöffnet ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Abwärtsschaltungseinheit einen zweiten Schalter und die Hauptsteuereinheit kann zusammen mit dem zweiten Schalter eine lineare Strombegrenzungseinheit für die Beleuchtungseinheit bilden. Dieser zweite Schalter ist vorzugsweise mit dem Beleuchtungselement in Reihe geschaltet, und somit kann der zweite Schalter den Strom begrenzen, der durch das Beleuchtungselement fließt, wenn sowohl der zweite Schalter als auch das Beleuchtungselement eingeschaltet sind. Zudem kann der zweite Schalter die Leistungsfaktorkorrektur der Beleuchtungseinrichtung als Teil der Abwärtsschaltungseinheit erreichen.
  • Vorteilhafterweise schaltet die Hauptsteuereinheit den zweiten Schalter mit einem PWM-Signal. Gemäß einem derartigen Design kann die Hauptsteuereinheit den Strom, der durch die Beleuchtungselemente fließt, vorteilhaft begrenzen.
  • Vorzugsweise umfasst die Hauptsteuereinheit eine Substeuerung zum Steuern der Schaltung des ersten Schalters und des zweiten Schalters. Die Substeuerung kann den ersten Schalter und den zweiten Schalter gleichzeitig oder separat steuern, so dass die Hauptsteuereinheit ermöglichen kann, dass der Eingangsstrom gezielt durch die Beleuchtungselemente, die mit jeweiligen ersten Schaltern parallel geschaltet sind, fließt.
  • Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Kondensator und eine erste Diode und die erste Diode ist signalaufwärts einer Parallelschaltung, die durch den Kondensator und ein entsprechendes Beleuchtungselement gebildet wird, in Reihe geschaltet. Der Kondensator kann das Beleuchtungselement, das mit diesem parallel geschaltet ist, auf eine Weise mit Strom versorgen, bei der gespeicherte elektrische Energie in einer Situation freigesetzt wird, bei der der Eingangsstrom nicht direkt durch das Beleuchtungselement fließt.
  • Vorzugsweise sind gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuerelektrode des ersten Schalters bzw. eine Steuerelektrode des zweiten Schalters mit einem Ausgangssteueranschluss der Substeuerung verbunden und eine Arbeitselektrode des ersten Schalters ist mit der Anode der ersten Diode verbunden, die Kathode der ersten Diode ist mit einem Anschluss des Beleuchtungselements verbunden und eine Referenzelektrode des ersten Schalters ist mit dem anderen Anschluss des Beleuchtungselements verbunden, eine Arbeitselektrode des zweiten Schalters ist mit dem Ausgangsanschluss der Beleuchtungseinheit verbunden und eine Referenzelektrode des zweiten Schalters ist mit Masse verbunden. Die Hauptsteuereinheit steuert die Schaltung des ersten Schalters und des zweiten Schalters, indem sie ein Steuersignal zu jeweiligen Steuerelektroden des ersten Schalters und des zweiten Schalters sendet.
  • Vorzugsweise umfasst die Abwärtsschaltungseinheit ferner eine Induktivität und eine zweite Diode, wobei ein Anschluss der Induktivität mit dem Knoten zwischen der Kathode der zweiten Diode und dem Ausgangsanschluss der Gleichrichtereinheit verbunden ist, der andere Anschluss der Induktivität mit dem Eingangsanschluss der Beleuchtungseinheit verbunden ist und die Anode der zweiten Diode mit der Arbeitselektrode des zweiten Schalters verbunden ist. Auf diese Weise kann der zweite Schalter ferner eine Reihenschaltung mit der Induktivität und der zweiten Diode, die miteinander parallel geschaltet sind, bilden, und somit kann die Hauptsteuereinheit zum Beispiel die Abwärtsschaltungseinheit durch Steuern des zweiten Schalters steuern.
  • Vorzugsweise sind der erste Schalter bzw. der zweite Schalter als MOSFETs oder Bipolartransistoren konfiguriert.
  • Vorzugsweise ist die Substeuerung als ein Operationsverstärker konfiguriert. Da er ein einfaches und billiges elektrisches Element ist, kann der Operationsverstärker den ersten Schalter bzw. den zweiten Schalter, die mit diesem verbunden sind, wirksam, auf so einfache Weise wie möglich steuern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die begleitenden Zeichnungen bilden einen Teil der vorliegenden Beschreibung und werden zum Gewährleisten eines weiteren Verständnisses der vorliegenden Erfindung verwendet. Derartige begleitenden Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden zur Beschreibung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung zusammen mit der Beschreibung verwendet. In den begleitenden Zeichnungen werden dieselben Komponenten durch die gleichen Bezugszahlen repräsentiert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein Funktionsblockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Schaltbild einer Schaltungsstruktur der Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und
  • 3 ein schematisches Diagramm von Änderungen einer Eingangsspannung von einer Gleichrichtereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
  • 1 stellt ein Funktionsblockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Beleuchtungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gleichrichtereinheit 1, die mit einer Stromversorgung verbunden ist, eine Abwärtsschaltungseinheit 3, die mit einem Eingang der Gleichrichtereinheit 1 verbunden ist, und eine Beleuchtungseinheit 2, die mit dieser Abwärtsschaltungseinheit 3 verbunden ist, zudem umfasst die Beleuchtungseinrichtung 100 ferner eine Hauptsteuereinheit 4 zum Steuern der Abwärtsschaltungseinheit 3 bzw. der Beleuchtungseinheit 2, wobei die Hauptsteuereinheit 4 ferner eine Substeuerung 41 zum direkten Steuern eines ersten Schalters 6 und eines zweiten Schalters 7, die in der Abwärtsschaltungseinheit 3 und der Beleuchtungseinheit 2 angeordnet sind, umfasst. In der Beleuchtungseinheit 2 bereitgestellte Beleuchtungselemente 5 werden durch die Hauptsteuereinheit 4 gezielt gesteuert, das heißt, die Hauptsteuereinheit 4 ermöglicht, dass ein Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit 1 entsprechend durch die Beleuchtungselemente 5 fließt, indem sie das Einschalten oder Ausschalten der ersten Schalter 6 steuert, die mit den jeweiligen Beleuchtungselementen 5 verbunden sind, wobei die Beleuchtungselemente 5 vorzugsweise als LEDs konfiguriert sind. Die Beleuchtungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Abwärtsregelfunktion mit Leistungsfaktorkorrektur aufweisen, die durch die Abwärtsschaltungseinheit 3 bereitgestellt wird, und kann auch die Beleuchtungseinheit 2 mittels der Hauptsteuereinheit 4 gezielt steuern, so dass der Durchlasswinkel des Eingangsstroms erweitert wird. Die Beleuchtungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem unterbrochenen Leitungsmodus (DCM), einem kontinuierlichen Leitungsmodus (CCM) oder einem kritischen Leitungsmodus (CRM), der dem Abwärtsregler entspricht, arbeiten und der Steuermodus kann eine Strommodensteuerung oder eine Spannungsmodensteuerung sein.
  • 2 stellt ein Schaltbild einer Schaltungsstruktur der Beleuchtungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Gleichrichtereinheit 1 der Beleuchtungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Filterkondensator und eine Gleichrichterbrücke, die durch mehrere Dioden gebildet wird, so dass ein gleichgerichtetes elektrisches Eingangssignal bereitgestellt wird, wobei dieses elektrische Eingangssignal vorzugsweise eine Wellenform einer positiven Hälfte einer Sinuswelle, die aus der Gleichrichtung einer standardmäßigen Sinuswelle erhalten wird, wie z. B. die in 3 dargestellte beispielhafte Wellenform, aufweisen kann. Die Abwärtsschaltungseinheit 3, die signalabwärts der Gleichrichtereinheit 1 geschaltet ist, ist dazu konfiguriert, eine Induktivität L1, eine zweite Diode D2 und einen zweiten Schalter 7 zu umfassen, wobei die Induktivität L1 und die Beleuchtungseinheiten 2, nachdem sie in Reihe geschaltet sind, mit der zweiten Diode D2 parallel geschaltet werden, der zweite Schalter 7 ferner mit einer Parallelschaltung, die durch die Induktivität L1 und die zweite Diode D2 gebildet wird, in Reihe geschaltet ist. Obwohl in 2 drei Beleuchtungseinheiten 2 beispielhaft dargestellt sind, können in der Praxis eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten 2 bereitgestellt sein.
  • Des Weiteren können die Beleuchtungseinheiten 2 vorzugsweise in Reihe geschaltet sein, wie in 2 dargestellt, und können auch zum Kombinieren gemäß praktischen Anwendungsanforderungen parallel und/oder in Reihe geschaltet sein. Eine jeweilige Beleuchtungseinheit 2 ist vorzugsweise dazu konfiguriert, eine erste Diode D1, einen ersten Schalter 6, ein Beleuchtungselement 5 und einen Kondensator C1 zu umfassen, wobei der erste Schalter 6 vorzugsweise als ein MOSFET-Transistor konfiguriert ist und dazu konfiguriert ist, einen Gate-Anschluss, der mit der Hauptsteuereinheit 4 verbunden ist, und einen Source- und einen Drain-Anschluss, die mit beiden Enden einer Schaltungsstruktur verbunden sind, die durch die erste Diode D1 und das Beleuchtungselement 5 gebildet wird, aufzuweisen. Die erste Diode D1 bildet ferner eine Reihenschaltung mit einer Parallelschaltung, die durch den Kondensator C1 und das entsprechende Beleuchtungselement 5 gebildet wird, und der erste Schalter 6 ist vorteilhafterweise dazu konfiguriert, eine Parallelschaltung mit einer Schaltungsstruktur, die durch die erste Diode D1, den Kondensator C1 und das Beleuchtungselement 5 gebildet wird, zu bilden, so dass es möglich ist, das Beleuchtungselement 5 durch den ersten Schalter 6 kurzzuschließen, wenn der erste Schalter 6 leitet.
  • 2 stellt ferner die Hauptsteuereinheit 4 dar, die mit der Abwärtsschaltungseinheit 3 und den Beleuchtungseinheiten 2 verbunden ist. Diese Hauptsteuereinheit 4 kann vorzugsweise als ein Mikroprozessor oder eine ähnliche IC-Steuerung konfiguriert sein. Die Hauptsteuereinheit 4 umfasst eine Substeuerung 41, die als ein Operationsverstärker OP1 konfiguriert ist, der einen über die dritten Dioden D3 mit Gate-Elektroden der MOSFET-Transistoren, als den ersten Schalter 6 bzw. den zweiten Schalter 7 verbundenen Eingang hat, wobei die MOSFET-Transistoren vorliegend auch durch Bipolartransistoren oder ähnliche elektrischen Bauteile ersetzt werden können und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Der Operationsverstärker OP1 kann als ein Linearregler die ersten Schalter und den zweiten Schalter 7, die mit diesem verbunden sind, steuern. Zudem kann diese Hauptsteuereinheit 4 auch eine Abwärtssteuerung zum Steuern der Abwärtsschaltungseinheit 3 umfassen. Diese Abwärtssteuerung kann vorzugsweise mehrere Operationsverstärker oder ähnliche elektrische Bauteile umfassen. Des Weiteren umfasst die Beleuchtungseinrichtung 100 ferner einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2 und einen dritten Widerstand R3. Beim ersten Widerstand R1 ist ein Ende mit einem Source-Anschluss eines MOSFET-Transistors als der zweite Schalter 7 verbunden und das andere Ende mit der Masse verbunden, so dass der Source-Anschluss des zweiten Schalters 7 über den ersten Widerstand R1 mit Masse verbunden ist. Dieser Source-Anschluss ist über den zweiten Widerstand R2 mit einem Eingang des Operationsverstärkers OP1 verbunden. Ein Drain-Anschluss des zweiten Schalters 7 ist über den dritten Widerstand R3 mit den Beleuchtungselementen 5 verbunden. Auf diese Weise können gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung der erste Widerstand R1 und der dritte Widerstand R3 einen Strom, der durch die Beleuchtungselemente 5 fließt, begrenzen, wenn der zweite Schalter 7 leitet, und bilden zusammen mit der Hauptsteuereinheit 4 eine lineare Strombegrenzungseinheit.
  • Es versteht sich, dass die in 2 dargestellte Schaltungsstruktur lediglich beispielhaft ist und ein Fachmann verstehen könnte, dass gemäß unterschiedlichen praktischen Designanforderungen die ersten Schalter 6 beispielsweise dazu konfiguriert sein können, lediglich mit manchen der Beleuchtungselemente 5 parallel geschaltet zu sein, das heißt, nicht jedes Beleuchtungselement 5 ist mit einem damit parallel geschalteten ersten Schalter 6 ausgestattet.
  • 3 stellt ein schematisches Diagramm von Änderungen einer Eingangsspannung von der Gleichrichtereinheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Gemäß der Änderungssituation der Eingangsspannung von der Gleichrichtereinheit 1 weist die Beleuchtungseinrichtung 100 der vorliegenden Erfindung die folgenden mehreren Betriebszustände auf. Während der Zeiträume T0 bis T1 und T8 bis T9 ist die Eingangsspannung niedriger als die Durchlassspannung eines der Beleuchtungselemente 5, zu diesem Zeitpunkt fließt kein Eingangsstrom durch dieses Beleuchtungselement 5, aber ein Strom für einen normalen Betrieb dieses Beleuchtungselements 5 kann von den Kondensatoren C1 kommen, die mit jeweiligen Beleuchtungselementen 5 parallel geschaltet sind. Während der Zeiträume T1 bis T2 und T7 bis T8 ist die Eingangsspannung höher als die Durchlassspannung von einem der Beleuchtungselemente 5, der erste Schalter 6 wird durch die Hauptsteuereinheit 4 gesteuert, sich einzuschalten, und das Beleuchtungselement 5 wird durch den ersten Schalter 6, durch den der Eingangsstrom fließt, kurzgeschlossen. Während der Zeiträume T2 bis T3 und T6 bis T7 ist die Eingangsspannung höher als eine Summe der wirksamen Durchlassspannungen von manchen der Beleuchtungselemente 5, die Hauptsteuereinheit 4 steuert, dass manche der ersten Schalter 6 ausgeschaltet werden, während sie steuert, dass die verbleibenden ersten Schalter 6 sich immer noch einschalten, wodurch der Eingangsstrom gezielt durch die Beleuchtungselemente 5 fließt, die mit den ersten Schaltern 6, die schon ausgeschaltet sind, parallel geschaltet sind, darüber hinaus fließt der Eingangsstrom auch durch die Kondensatoren, die mit diesen Beleuchtungselementen 5 parallel geschaltet sind, und lädt die Kondensatoren, während die Kondensatoren, die immer noch mit den ersten Schaltern 6, die immer noch eingeschaltet sind, parallel geschaltet sind, Elektrizität zu den entsprechenden Beleuchtungselementen 5 ableiten. Der Eingangsstrom während dieses Zeitraums wird durch den zweiten Schalter 7 gesteuert. Während der Zeiträume T3 bis T4 und T5 bis T6 überschreitet die Eingangsspannung eine Summe der wirksamen Durchlassspannungen aller in der Beleuchtungseinrichtung 100 bereitgestellten Beleuchtungselemente 5, wodurch die Hauptsteuereinheit 4 steuert, dass sich alle ersten Schalter 6 abschalten, der Eingangsstrom fließt durch alle Beleuchtungselemente 5 und der zweite Schalter 7 begrenzt immer noch diesen Eingangsstrom, wobei die Dauer von T3 bis T4 und T5 bis T6 kurz oder lang sein kann, gemäß dem Abwärtsbetriebszustand der Beleuchtungseinrichtung. Während des Zeitraums T4 bis T5 hat die Eingangsspannung die Summe der wirksamen Durchlassspannungen aller Beleuchtungselemente 5 überschritten, die Hauptsteuereinheit 4 steuert die Abwärtsschaltungseinheit 3, so dass sie die Spannung über die Beleuchtungseinheit so verringert, dass die Abwärtsschaltungseinheit 3 als ein Abwärtsregler oder ein Abwärtstreiber arbeitet und die Beleuchtungseinrichtung 100 in einen Abwärtszustand eintritt, zu diesem Zeitpunkt kann die Hauptsteuereinheit 4 ein PWM-Signal an eine Steuerelektrode des zweiten Schalters 7 liefern, um den Strom, der durch die Beleuchtungselemente 5 fließt, zu begrenzen.
  • Das oben Genannte sind lediglich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die aber nicht die vorliegende Erfindung einschränken. Für den Fachmann kann die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und Änderungen aufweisen. Jegliche Abwandlungen, äquivalente Ersetzungen, Verbesserungen usw. im Sinne und Prinzip der vorliegenden Erfindung sollten im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Gleichrichtereinheit
    2
    Beleuchtungseinheit
    3
    Abwärtsschaltungseinheit
    4
    Hauptsteuereinheit
    5
    Beleuchtungselement
    6
    erster Schalter
    7
    zweiter Schalter
    41
    Substeuerung
    100
    Beleuchtungseinrichtung
    C1
    Kondensator
    L1
    Induktivität
    D1
    erste Diode
    D2
    zweite Diode
    R1
    erster Widerstand
    R2
    zweiter Widerstand
    R3
    dritter Widerstand
    OP1
    Operationsverstärker

Claims (12)

  1. Beleuchtungseinrichtung (100), die eine Gleichrichtereinheit (1), die mit einer Stromversorgung verbunden ist, und mindestens eine Beleuchtungseinheit (2), die mit der Gleichrichtereinheit (1) über eine Abwärtsschaltungseinheit (3) verbunden ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (100) ferner eine Hauptsteuereinheit (4) umfasst, die mit der Abwärtsschaltungseinheit (3) bzw. der Beleuchtungseinheit (2) verbunden ist, wobei die Hauptsteuereinheit (4) dazu konfiguriert ist, einen Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit (1) gemäß einer Änderung einer Eingangsspannung von der Gleichrichtereinheit (1) zu steuern, damit er gezielt durch ein Beleuchtungselement (5) der Beleuchtungseinheit (2) fließt, so dass eine Gesamtdurchlassspannung der Beleuchtungselemente (5) angepasst wird, und wenn die Eingangsspannung die Gesamtdurchlassspannung überschreitet, verringert die Abwärtsschaltungseinheit (3) die Spannung an der Beleuchtungseinheit (2) und ermöglicht, dass die Beleuchtungseinrichtung (100) in einen Abwärtszustand eintritt.
  2. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinheit (4) die Beleuchtungseinheit (2) zum gezielten Kurzschließen des jeweiligen Beleuchtungselements (5) steuert, um die Gesamtdurchlassspannung der Beleuchtungselemente (5) anzupassen.
  3. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsstrom durch alle Beleuchtungselemente (5) fließt, wenn die Beleuchtungseinrichtung (100) in den Abwärtszustand eintritt.
  4. Beleuchtungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (2) ferner einen ersten Schalter (6) umfasst, wobei der erste Schalter (6) mit einem entsprechenden Beleuchtungselement (5) parallel geschaltet ist.
  5. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärtsschaltungseinheit (3) einen zweiten Schalter (7) umfasst und die Hauptsteuereinheit (4) zusammen mit dem zweiten Schalter (7) eine lineare Strombegrenzungseinheit für die Beleuchtungseinheit (2) bilden kann.
  6. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinheit (4) den zweiten Schalter (7) mit einem PWM-Signal schaltet.
  7. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinheit (4) eine Substeuerung (41) zum Steuern der Schaltung des ersten Schalters (6) und des zweiten Schalters (7) umfasst.
  8. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (2) ferner einen Kondensator (C1) und eine erste Diode (D1) umfasst und die erste Diode (D1) signalaufwärts einer Parallelschaltung, die durch den Kondensator (C1) und ein entsprechendes Beleuchtungselement (5) gebildet wird, in Reihe geschaltet ist.
  9. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektrode des ersten Schalters (6) bzw. eine Steuerelektrode des zweiten Schalters (7) mit einem Ausgangssteueranschluss der Substeuerung (41) verbunden sind und eine Arbeitselektrode des ersten Schalters (6) mit der Anode der ersten Diode (D1) verbunden ist, die Kathode der ersten Diode (D1) mit einem Anschluss des Beleuchtungselements (5) verbunden ist und eine Referenzelektrode des ersten Schalters (6) mit dem anderen Anschluss des Beleuchtungselements (5) verbunden ist, eine Arbeitselektrode des zweiten Schalters (7) mit dem Ausgangsanschluss der Beleuchtungseinheit (2) verbunden ist und eine Referenzelektrode des zweiten Schalters mit Masse verbunden ist.
  10. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärtsschaltungseinheit (3) ferner eine Induktivität (L1) und eine zweite Diode (D2) umfasst, wobei ein Anschluss der Induktivität (L1) mit dem Knoten zwischen der Kathode der zweiten Diode (D2) und dem Ausgangsanschluss der Gleichrichtereinheit (1) verbunden ist, der andere Anschluss der Induktivität (L1) mit dem Eingangsanschluss der Beleuchtungseinheit (2) verbunden ist und die Anode der zweiten Diode (D2) mit der Arbeitselektrode des zweiten Schalters (7) verbunden ist.
  11. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (6) und der zweite Schalter (7) jeweils als MOSFETs oder Bipolartransistoren konfiguriert sind.
  12. Beleuchtungseinrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Substeuerung (41) als ein Operationsverstärker (OP1) konfiguriert ist.
DE112015002852.8T 2014-06-19 2015-04-30 Beleuchtungseinrichtung Withdrawn DE112015002852T5 (de)

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CN201410277067.X 2014-06-19
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