EP2989475B1 - Modul für leuchtmittel mit kombinierter sekundärseitiger messsignalerfassung - Google Patents

Modul für leuchtmittel mit kombinierter sekundärseitiger messsignalerfassung Download PDF

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EP2989475B1
EP2989475B1 EP14729847.5A EP14729847A EP2989475B1 EP 2989475 B1 EP2989475 B1 EP 2989475B1 EP 14729847 A EP14729847 A EP 14729847A EP 2989475 B1 EP2989475 B1 EP 2989475B1
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EP
European Patent Office
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control circuit
resistor
module according
pin1
capacitor
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EP14729847.5A
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French (fr)
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EP2989475A1 (de
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Günter MARENT
Christoph VONACH
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2989475A1 publication Critical patent/EP2989475A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/56—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving measures to prevent abnormal temperature of the LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382—Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits

Definitions

  • the present invention relates to a module for the operation of at least one light source / a light path, preferably at least one LED.
  • the invention relates to an LED module or an LED converter having an electrically insulating barrier, e.g. a so-called SELV barrier (safety extra low voltage barrier), ie a safety extra low voltage barrier, e.g. Circuit areas with safety extra-low voltage isolated from other circuit parts.
  • SELV barrier safety extra low voltage barrier
  • a safety extra low voltage barrier e.g. Circuit areas with safety extra-low voltage isolated from other circuit parts.
  • the invention particularly relates to a module whose output power / output current / output voltage (hereinafter only the term output voltage is used) can be set by selecting the output voltage via a select input of the module.
  • output voltage for example, at least one selector resistor can be connected to the selector input and then the output voltage can be set depending on a resistance value of the connected selector resistor.
  • a control circuit of the module therefore detects a measurement signal representing the resistance of the connected resistor.
  • This concept is referred to below as "Iselect”.
  • a voltage or current measuring signal can be connected to the selector resistor in terms of voltage / current through the bulb (Iselect) are tapped.
  • the invention relates to lamp modules having a temperature measuring unit (e.g., NTC, negative temperature coefficient resistor, or thermistor).
  • a temperature measuring unit e.g., NTC, negative temperature coefficient resistor, or thermistor.
  • the control circuit thus detects, alternatively or additionally, at least one further measuring signal which reflects a temperature determined by the temperature measuring unit.
  • This can e.g. be a temperature coefficient, which is determined in particular by means of a variable electrical resistance whose value varies reproducibly by a change in temperature.
  • the measuring signal then again indicates a resistance value.
  • the measurement signals are generally voltages / currents which either represent resistance values or by means of which the resistance values can be determined.
  • the temperature is determined, for example, to change the output voltage of the module depending on the determined temperature, for example, to shut down the module at too high / too low temperatures.
  • ITM intelligent temperature management
  • the above-mentioned electrically insulating barrier divides the module with respect to the barrier in a primary side and in a secondary side.
  • the primary side is often supplied directly or indirectly starting from a mains supply (AC / DC voltage / current), while starting from the secondary side, the connectable light source can be supplied directly or indirectly.
  • the DE 20 2004 006292 U1 which generally describes a return channel for transmitting a value from a secondary side to a primary side.
  • the WO 2011/113 951 A2 which describes an LED module with a temperature sensor designed for digital communication.
  • the document US 2002/150140 A1 known.
  • the document US 2008/0018261 A1 discloses an LED power supply with dimming options.
  • the aim of the invention is to detect required measuring signals with a secondary-side control circuit which requires as few inputs (input pins / measuring signal access points), in particular only a single input.
  • the invention therefore provides an arrangement and a method as claimed in the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the invention provides a module for operating at least one luminous means, preferably at least one LED, with at least one electrically insulating barrier which separates a primary side, which can be supplied from a mains voltage, from a secondary side of the module
  • the at least one lighting means is supplied, wherein on the secondary side, a control circuit and a passive circuit are arranged, which is connected to a single input of the control circuit and having at least two resistors, of which at least one is connected in series with a capacitor, wherein the input is selectively switchable via a switch of the control circuit, and wherein the control circuit is adapted to, at the input after switching the switch at least two measurement signals at a time interval that depends on the degree of charge of the capacity.
  • the passive circuit is preferably a resistor circuit or has such.
  • the resistance circuit consists for example of measuring resistors or a measuring resistor network and charge storage / capacities.
  • the control circuit can detect at least one first measuring signal and, when the capacity is discharged, at least one second measuring signal.
  • the capacity may be charged or uncharged when the switch is turned on.
  • the switch can of course be designed as a transistor (FET, MOSFET, ).
  • At any time of detection, at least one resistor of the passive circuit may be connected to another resistor to a voltage divider.
  • the further resistor may be provided internally in the control circuit or externally thereto.
  • the first and / or the second measurement signal can each reflect a voltage value / current value.
  • a voltage supply may be provided which is part of the control circuit or connected to the control circuit.
  • the control circuit may comprise an A / D converter, which converts the detected measurement signals into measured values.
  • the control circuit can via a feedback element, in particular an optocoupler, detected measured values to the Transmit the primary side via the electrically insulating barrier.
  • the further resistor can connect the passive circuit to the power supply.
  • the switch can connect the passive circuit to the further resistor / voltage source when switching.
  • At least one first resistor of the passive circuit may be detachably connected to the control circuit / manually replaceable. It can be replaced by a different sized resistor.
  • At least one second resistor of the passive circuit may be a variable electrical resistance, in particular an NTC or a PTC whose value varies reproducibly when the temperature changes.
  • the first or the second measuring signal can reproduce a voltage value / resistance value, in particular a combined voltage value / resistance value.
  • the at least one resistor connected to the capacitor in series may be e.g. only contribute to one of the acquired readings when the capacity is discharged.
  • the capacity can be charged or discharged after switching the switch.
  • the resistors are in particular measuring resistors.
  • the invention provides a ballast for operating LED bulbs comprising a module as described above.
  • the invention provides a luminaire having a ballast as described above.
  • the invention provides a method for acquiring multiple readings on a single input of a control circuit of a module for at least one LED, connected to the input of the control circuit is a passive circuit having at least two resistors, at least one of which connected in series with a capacitor, wherein the input is selectively switched on via a switch of the control circuit, and wherein the control circuit, at the input after switching of the switch detects at least two measurement signals at a time interval, which are dependent on the charge level of the capacitance.
  • the invention thus relates to modules in which measurements are made on the secondary side by a control circuit (for example IC, ASIC, microcontroller, etc.), which are then transmitted from the secondary side via the electrically insulating barrier to the primary side, for example by using an optocoupler.
  • a control circuit for example IC, ASIC, microcontroller, etc.
  • the detection, or the evaluation, of the measurement signals on the secondary side is desirable in this case, since the temperature measurement unit can be arranged close to the light source (NTC, PTC).
  • the selector resistor which can be connected, for example, to the selector input of the module for setting the output voltage is a component which can be used and exchanged by a human user, in particular by differently dimensioned resistors.
  • the human user can come into contact with conductive parts of the module, which is why preferably the secondary side of the module with the safety extra-low voltage (low-voltage power supply, SELV or LVPS, low voltage power source) can be operated.
  • the module therefore has a voltage supply on the secondary side.
  • the invention thus relates to the purely secondary-side processing of different information.
  • the invention aims in particular to capture the different information (measurement signals) in such a way that the detection circuit used can be kept as simple as possible.
  • the goal of the invention on the secondary side is to provide as few pins of the control circuit (integrated circuit) as possible.
  • an A / D converter analog-to-digital converter of the control circuit at separate intervals of time supplied measuring signals, for example, different voltage values are supplied, which, for example. on the one hand reproduce a detected temperature and on the other hand a value that specifies the adjusted or desired output voltage.
  • These measurement signals which are determined on resistors, are therefore to be detected separately in time in order to obtain this information from e.g. also separated over time to transmit over the electrically insulating barrier to a primary-side control circuit.
  • control circuit provided on the secondary side has at least one A / D converter which converts analog measurement signals fed to the control circuit into digital measured values.
  • Fig. 1 the acquisition of the measuring signals takes place at the PIN 1. It is shown in FIG Fig. 1 a control circuit SE with an internal power supply, which can supply via a first internal resistor R0 and an internal switch S a passive circuit external to the control circuit.
  • the external passive circuit consists of at least two resistors, for example a first measuring resistor, hereinafter referred to as temperature measuring resistor R ITM , and a second measuring resistor designated below as selector resistor R Iselect .
  • a capacitor C is further connected.
  • a measurement signal supplied from the passive circuit is supplied to the A / D converter. After a conversion of the analog information by the analog-to-digital converter, the measured values can be further processed by the control circuit or, for example, transmitted directly via an optocoupler to the primary side via the electrically insulating barrier.
  • the detection of the measurement signals is now separated in time in that first switches the switch S and then immediately follows a measurement of the measurement signals supplied by the passive circuit.
  • the supplied measuring signals are current and / or voltage signals.
  • a current / voltage jump is applied to the passive circuit, whereby a measurement signal is first detected, which reproduces a voltage at the voltage divider from the first resistor R0, the temperature measuring resistor R ITM and the parallel connected thereto selector resistor R Iselect .
  • a first measurement signal is therefore detected when the capacitance C is discharged.
  • a second measuring signal is detected when the capacitance C is charged.
  • the detected second measurement signal then the voltage at the voltage divider from the first resistor R0 and the temperature measuring resistor R ITM again.
  • the temperature measuring resistor R ITM can be determined separately by the second measuring signal as soon as the capacitor C is charged, the selector resistor R Iselect can also be determined by the control circuit SE using the first measuring signal.
  • the switch S is either driven by the control circuit SE, or is integrated in this.
  • Fig. 2 shows an alternative to the circuit Fig. 1 with external power supply to the control circuit SE.
  • a first measurement signal is determined by the control circuit SE, which reproduces the voltage value at the voltage divider formed by the first resistor R0 and the temperature measuring resistor R ITM .
  • a measurement signal is determined, which reflects the voltage of the voltage divider, which is formed by the first resistor R0, the temperature measuring resistor R ITM and the selector resistor R Iselect .
  • the temperature measuring resistor R ITM and the selector resistor R Iselect are in turn connected in parallel, the selector resistor R Iselect being connected in series with the capacitor C.
  • a plurality of resistors may also be provided, e.g. are connected to capacitors of different dimensions, and form part of the considered voltage divider, depending on the state of charge of the corresponding capacity.
  • the control circuit is then designed so that the time intervals of the measurements are designed according to the capacity dimensioning.
  • the measurements are repeated at time intervals, or periodically, so as to enable an averaging, or an averaging of the acquired measured values.
  • the optional feedback of acquired measured values is in the Figs. 1 and 2 indicated by a dashed arrow.
  • Fig. 3 shows a graph of a simulation in which all resistors off Fig. 1 selected with the value 1 k ⁇ while the capacitance is 1 nF (nanofarad).
  • the value of the voltage divider at the beginning of 1 k ⁇ to 500 ⁇ so that an example applied voltage of 3.3 volts must be divided by three.
  • the voltage divider divides the voltage by 1 k ⁇ into 1 k ⁇ , after which the voltage applied, for example, of 3.3 volts must be multiplied by 0.5.
  • V sns1 is the voltage determined by the control circuit SE, ie for example via the analog-to-digital converter, voltage as a function of the applied voltage V ref .
  • the "x" exemplarily show the times for the first and the second measurement, wherein the right-value axis indicates the time and the high-value axis the voltage values.
  • the module may also have other barriers and be further subdivided as a whole.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul für den Betrieb wenigstens eines Leuchtmittels/einer Leuchtmittelstrecke, vorzugsweise wenigstens einer LED.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung ein LED-Modul oder einen LED-Konverter, der eine elektrisch isolierende Barriere aufweist, z.B. eine sogenannte SELV-Barriere (safety extra low voltage barrier), also eine Sicherheitskleinspannungs-Barriere, die z.B. Schaltungsbereiche mit Sicherheitskleinspannung von anderen Schaltungsteilen potentialtrennt.
  • Die Erfindung bezieht sich dabei besonders auf ein Modul, dessen Ausgangsleistung/Ausgangsstrom/Ausgangspannung (im Folgenden wird lediglich der Begriff Ausgangsspannung verwendet) sich dadurch einstellen lässt, dass über einen Wahleingang des Moduls eine Wahl der Ausgangsspannung erfolgt. Beispielsweise kann mit dem Wahleingang wenigstens ein Wahlwiderstand verbunden werden und abhängig von einem Widerstandswert des verbundenen Wahlwiderstands dann die Ausgangsspannung eingestellt werden.
  • Eine Steuerschaltung des Moduls erfasst daher ein Messsignal, das den Widerstandswert des verbundenen Widerstands wiedergibt. Dieses Konzept wird im Folgenden mit "Iselect" bezeichnet. Insbesondere kann an dem Wahlwiderstand ein Spannungs- oder Strommesssignal hinsichtlich der Spannung/des Stroms durch das Leuchtmittel (Iselect) abgegriffen werden.
  • Weiter betrifft die Erfindung Leuchtmittelmodule, die eine Temperaturmesseinheit aufweisen (z.B. NTC, negative temperature coefficient resistor, PTC, positive temperature coefficient resister, oder Thermistor).
  • Die Steuerschaltung erfasst also alternativ oder zusätzlich wenigstens ein weiteres Messsignal, das eine von Temperaturmesseinheit ermittelte Temperatur widergibt. Dies kann z.B. ein Temperaturkoeffizient sein, der insbesondere mittels eines variablen elektrischen Widerstands ermittelt wird, dessen Wert durch eine Temperaturänderung reproduzierbar variiert. In diesem Fall gibt dann das Messsignal wiederum einen Widerstandswert an. Die Messsignale sind im Allgemeinen Spannungen/Ströme, die entweder Widerstandswerte wiedergeben oder anhand derer die Widerstandswerte bestimmt werden können.
  • Die Temperatur wird beispielsweise ermittelt, um abhängig von der ermittelten Temperatur die Ausgangsspannung des Moduls zu verändern, beispielsweise um das Modul bei zu hohen/zu niedrigen Temperaturen abzuschalten. Dieses Konzept wird im Folgenden "ITM" (intelligent temperature management) genannt.
  • Die oben genannte elektrisch isolierende Barriere teilt das Modul bezüglich der Barriere in eine Primärseite und in eine Sekundärseite. Die Primärseite ist dabei häufig direkt oder indirekt ausgehend von einer Netzversorgung (AC/DC-Spannung/-Strom) versorgbar, während ausgehend von der Sekundärseite das anschließbare Leuchtmittel direkt oder indirekt versorgbar ist.
  • Als Stand der Technik sind bekannt die DE 20 2004 006292 U1 , die einen Rückkanal zur Übertragung eines Wertes von einer Sekundärseite auf eine Primärseite allgemein beschreibt. Weiter bekannt ist die WO 2011/113 951 A2 , die ein LED-Modul mit einem Temperatursensor beschreibt, das für eine digitale Kommunikation ausgelegt ist. Weiter ist das Dokument US 2002/150140 A1 bekannt. Das Dokument US 2008/0018261 A1 offenbart eine LED-Spannungsversorgung mit Dimmoptionen.
  • Ziel der Erfindung ist es, benötigte Messsignale mit einer sekundärseitigen Steuerschaltung zu erfassen, die möglichst wenig Eingänge (Eingangspins/ Messsignalzugangspunkte), insbesondere lediglich einen einzigen Eingang, erfordert. Die Erfindung stellt dafür eine Anordnung und ein Verfahren bereit, wie es mit den unabhängigen Ansprüchen beansprucht ist. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Modul für den Betrieb wenigstens eines Leuchtmittels, vorzugsweise wenigstens einer LED, bereit, mit wenigstens einer elektrisch isolierenden Barriere, die eine Primärseite, die ausgehend von einer Netzspannung versorgbar ist, von einer Sekundärseite des Moduls trennt, von der vorzugsweise das wenigstens eine Leuchtmittel versorgbar ist, wobei auf der Sekundärseite eine Steuerschaltung und eine passive Schaltung angeordnet sind, die an einem einzigen Eingang der Steuerschaltung angeschlossen ist und die wenigstens zwei Widerstände aufweist, von denen wenigstens einer in Serie mit einer Kapazität verbunden ist, wobei der Eingang selektiv über einen Schalter der Steuerschaltung einschaltbar ist, und wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, an dem Eingang nach einem Schalten des Schalters wenigstens zwei Messsignale in zeitlichem Abstand zu erfassen, die vom Ladungsgrad der Kapazität abhängig sind. Die passive Schaltung ist vorzugsweise eine Widerstandsschaltung bzw. weist eine solche auf. Die Widerstandsschaltung besteht z.B. aus Messwiderständen oder einem Messwiderstandsnetz und Ladungsspeichern/Kapazitäten.
  • Die Steuerschaltung kann bei geladener Kapazität wenigstens ein erstes Messsignal und bei entladener Kapazität wenigstens ein zweites Messsignal erfassen.
  • Die Kapazität kann geladen oder ungeladen sein, wenn der Schalter schaltet. Der Schalter kann selbstverständlich als Transistor (FET, MOSFET, ...) ausgestaltet sein.
  • Zu jeder Zeit der Erfassung kann wenigstens ein Widerstand der passiven Schaltung mit einem weiteren Widerstand zu einem Spannungsteiler verbunden sein.
  • Der weitere Widerstand kann intern in der Steuerschaltung oder extern dazu vorgesehen sein.
  • Das erste und/oder das zweite Messsignal kann je einen Spannungswert/Stromwert wiedergeben.
  • Sekundärseitig kann eine Spannungsversorgung vorgesehen sein, die Teil der Steuerschaltung ist oder mit der Steuerschaltung verbunden ist.
  • Die Steuerschaltung kann einen A/D-Wandler aufweisen, der die erfassten Messsignale in Messwerte wandelt.
  • Die Steuerschaltung kann über ein Rückführelement, insbesondere einen Optokoppler, erfasste Messwerte zu der Primärseite über die elektrisch isolierende Barriere übermitteln.
  • Der weitere Widerstand kann die passive Schaltung mit der Spannungsversorgung verbinden.
  • Der Schalter kann beim Schalten die passive Schaltung mit dem weiteren Widerstand/der Spannungsquelle verbinden.
  • Wenigstens ein erster Widerstand der passiven Schaltung kann lösbar mit der Steuerschaltung verbunden/manuell austauschbar sein. Er kann durch einen anders dimensionierten Widerstand ersetzbar sein.
  • Wenigstens ein zweiter Widerstand der passiven Schaltung kann ein variabler elektrischer Widerstand sein, insbesondere ein NTC oder ein PTC, dessen Wert bei Temperaturänderung reproduzierbar variiert.
  • Nach dem Schalten des Schalters kann das erste oder das zweite Messsignal einen Spannungswert/Widerstandswert, insbesondere einen kombinierten Spannungswert/Widerstandswert wiedergeben.
  • Der mit der Kapazität in Serie verbundene wenigstens eine Widerstand kann z.B. nur einen Beitrag zu einem der erfassten Messwerte leisten, wenn die Kapazität entladen ist.
  • Die Kapazität kann nach dem Schalten des Schalters geladen oder entladen werden. Die Widerstände sind insbesondere Messwiderstände.
  • In einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Vorschaltgerät zum Betrieb von LED-Leuchtmitteln bereit, aufweisend ein Modul, wie es vorstehend beschrieben ist.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Leuchte bereit aufweisend ein Vorschaltgerät, wie es vorstehend beschrieben ist.
  • In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung mehrerer Messwerte an einem einzigen Eingang einer Steuerschaltung eines Moduls für wenigstens eine LED bereit, wobei an dem Eingang der Steuerschaltung eine passive Schaltung angeschlossen ist, die wenigstens zwei Widerstände aufweist, von denen wenigstens einer in Serie mit einer Kapazität verbunden ist, wobei der Eingang selektiv über einen Schalter der Steuerschaltung einschaltbar ist, und wobei die Steuerschaltung, an dem Eingang nach einem Schalten des Schalters wenigstens zwei Messsignale in zeitlichem Abstand zu erfasst, die vom Ladungsgrad der Kapazität abhängig sind.
  • Die Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    exemplarisch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
    Fig. 2
    exemplarisch eine zweite erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
    Fig. 3
    exemplarisch einen von der Steuerschaltung erfassten Spannungsverlauf.
  • Die Erfindung betrifft also Module, bei denen sekundärseitig Messungen durch eine Steuerschaltung (z.B. IC, ASIC, Mikrocontroller, ...) vorgenommen werden, die dann von der Sekundärseite über die elektrisch isolierende Barriere zu der Primärseite übermittelt werden, beispielsweise durch Verwendung eines Optokopplers.
  • Das Erfassen, bzw. die Auswertung, der Messsignale auf der Sekundärseite ist in diesem Fall erwünscht, da die Temperaturmesseinheit so (NTC, PTC) nahe des Leuchtmittels angeordnet werden kann.
  • Weiter ist der beispielsweise mit dem Wahleingang des Moduls verbindbare Wahlwiderstand zur Einstellung der Ausgangsspannung ein Bauteil, was durch einen menschlichen Benutzer eingesetzt und ausgetauscht werden kann, insbesondere durch anders dimensionierte Widerstände. Dabei kann der menschliche Benutzer mit leitenden Teilen des Moduls in Kontakt kommen, weshalb vorzugsweise die Sekundärseite des Moduls mit der Sicherheitskleinspannung (Niederspannungsleistungsversorgung, SELV oder LVPS, low voltage power source) betrieben werden kann. Erfindungsgemäß weist das Modul daher sekundärseitig eine Spannungsversorgung auf.
  • Die Erfindung bezieht sich also auf die rein sekundärseitige Bearbeitung unterschiedlicher Informationen. Dabei zielt die Erfindung insbesondere darauf ab, die unterschiedlichen Informationen (Messsignale) so zu erfassen, dass die verwendete Erfassungsschaltung möglichst einfach gehalten werden kann. Beispielsweise ist es das Ziel der Erfindung sekundärseitig so wenig Pins der Steuerschaltung (integrierte Schaltung) vorzusehen, wie möglich.
  • Es ist nun allgemeiner Gedanke der Erfindung, dass einem A/D-Wandler (Analog-Digital-Wandler) der Steuerschaltung in zeitlich getrennten Abständen ausgelesene Messsignale, beispielsweise unterschiedliche Spannungswerte zugeführt werden, die z.B. einerseits eine erfasste Temperatur und andererseits einen Wert wiedergeben, der die einzustellende oder gewünschte Ausgangsspannung vorgibt. Diese Messsignale, die an Widerständen ermittelt werden, sollen also zeitlich getrennt erfasst werden, um diese Informationen aus z.B. ebenfalls zeitlich getrennt über die elektrisch isolierende Barriere hinweg an eine primärseitige Steuerschaltung zu übermitteln.
  • Es handelt sich also zunächst um eine analoge Codierung einer Information durch den aktuellen Wert der Widerstände (z.B. Messwiderstände, Shunts). Es wäre indessen auch eine aufwendigere digitale Codierung über eine passive Schaltung (Widerstandsschaltung oder Messwiderstandsnetz) denkbar. Somit könnte die Steuereinheit auch bereits digitale Messwerte an dem Eingang erfassen, die direkt einen Spannungs-/Strom-/Widerstandswert wiedergeben.
  • Wie in den Figs. 1 und 2 gezeigt weist die sekundärseitig vorgesehene Steuerschaltung wenigstens einen A/D-Wandler auf, der der Steuerschaltung zugeführte analoge Messsignale in digitale Messwerte wandelt.
  • In Fig. 1 erfolgt die Erfassung der Messsignale an dem PIN 1. Dargestellt ist in Fig. 1 eine Steuerschaltung SE mit einer internen Spannungsversorgung, die über einen ersten internen Widerstand R0 und einen internen Schalter S eine zu der Steuerschaltung externe passive Schaltung versorgen kann. Die externe passive Schaltung besteht aus wenigstens zwei Widerständen, z.B. einem im Folgenden als Temperaturmesswiderstand RITM bezeichneten ersten Messwiderstand und einem im Folgenden als Wahlwiderstand RIselect bezeichneten zweiten Messwiderstand. In Serie mit einem Widerstand, hier dem Wahlwiderstand RIselect, ist weiter eine Kapazität C verbunden.
  • Ein von der passiven Schaltung geliefertes Messsignal wird dem A/D-Wandler zugeführt. Nach einer Wandlung der analogen Information durch den Analog-Digitalwandler können die Messwerte durch die Steuerschaltung weiterbearbeitet werden oder beispielsweise direkt über einen Optokoppler auf die Primärseite über die elektrisch isolierenden Barriere, übermittelt werden.
  • Die Erfassung der Messsignale erfolgt nun zeitlich getrennt dadurch, dass zunächst der Schalter S schaltet und sofort anschließend eine Messung der von der passiven Schaltung gelieferten Messsignale erfolgt. Die gelieferten Messsignale sind vorliegend Strom und/oder Spannungssignale.
  • Beim Schließen des Schalters S wird ein Strom-/Spannungssprung an die passive Schaltung angelegt, wodurch zunächst ein Messsignal erfasst wird, das eine Spannung an dem Spannungsteiler aus dem ersten Widerstand R0, dem Temperaturmesswiderstand RITM und dem parallel dazu geschalteten Wahlwiderstand RIselect wiedergibt. Ein erstes Messsignal wird also erfasst, wenn die Kapazität C entladen ist.
  • Im zeitlichen Abstand zur Erfassung des ersten Messsignals wird dann ein zweites Messsignal erfasst, wenn die Kapazität C geladen ist. Das erfasste zweite Messsignal gibt dann die Spannung an dem Spannungsteiler aus dem ersten Widerstand R0 und dem Temperaturmesswiderstand RITM wieder.
  • Da eine Referenzspannung Vref der internen Spannungsversorgung und der interne erste Widerstand R0 bekannt sind, existieren also lediglich die zwei unbekannten Parameter für den Temperaturmesswiderstand RITM und den Wahlwiderstand RIselect. Da der Temperaturmesswiderstand RITM durch das zweite Messsignal separat bestimmt werden kann, sobald die Kapazität C geladen ist, kann der Wahlwiderstand RIselect unter Verwendung des ersten Messsignals ebenfalls durch die Steuerschaltung SE bestimmt werden.
  • Es ist dabei zu verstehen, dass der Schalter S entweder durch die Steuerschaltung SE angesteuert wird, oder in diese integriert ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Alternative zu der Schaltung aus Fig. 1 mit zu der Steuerschaltung SE externen Spannungsversorgung.
  • Bei der Schaltungsanordnung aus Fig. 2 wird bei geöffnetem Schalter S die über die Spannung Vref geladene Kapazität C entladen, sobald der Schalter S geschlossen, das heißt leitfähig geschaltet wird.
  • Wird nun der Schalter S geschlossen, so entlädt sich die Kapazität C. Daher wird zunächst lediglich in einer ersten Messung ein erstes Messsignal durch die Steuerschaltung SE ermittelt, das den Spannungswert an dem Spannungsteiler gebildet durch den ersten Widerstand R0 und den Temperaturmesswiderstand RITM wiedergibt. Ist die Kapazität C entladen wird in einer zweiten Messung ein Messsignal ermittelt, das die Spannung des Spannungsteilers widergibt, der durch den ersten Widerstand R0, den Temperaturmesswiderstand RITM und den Wahlwiderstand RIselect gebildet wird. Der Temperaturmesswiderstand RITM und der Wahlwiderstand RIselect sind wiederum parallel zueinander verbunden, wobei der Wahlwiderstand RIselect in Serie mit der Kapazität C verbunden ist.
  • Insgesamt wird also, solange die Kapazität C geladen ist, ein Messsignal ermittelt, das lediglich von einem Widerstand abhängt, während sonst ein Messsignal ermitteltwird, das von mehreren Widerständen abhängt.
  • Dabei ist zu verstehen, dass auch mehrere Widerstände vorgesehen sein können, die z.B. mit Kapazitäten verschiedener Dimensionierung verbunden sind, und die einen Teil des betrachteten Spannungsteilers bilden, je nach Ladezustand der entsprechenden Kapazität. Die Steuerschaltung ist dann so ausgestaltet, dass die zeitlichen Abstände der Messungen entsprechend der Kapazitätsdimensionierung ausgelegt sind.
  • Es kann nun weiter vorgesehen sein, dass die Messungen in zeitlichen Intervallen, beziehungsweise periodisch, wiederholt werden, um so eine Mittelung, beziehungsweise eine Durchschnittswertbildung der erfassten Messwerte zu ermöglichen.
  • Die optionale Rückführung erfasster Messwerte ist in den Figs. 1 und 2 durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet.
  • Fig. 3 zeigt einen Kurvenverlauf einer Simulation, bei der alle Widerstände aus Fig. 1 mit dem Wert 1 kΩ gewählt sind, während die Kapazität den Wert 1 nF (Nanofarad) aufweist.
  • Direkt nach dem in Fig. 3 gezeigten Spannungssprung muss daher die erste Messung erfolgen, während die zweite Messung auch später, z. B. nach ungefähr zehn Mikrosekunden erfolgen kann.
  • Beispielsweise ist der Wert des Spannungsteilers zu Beginn 1 kΩ zu 500Ω, womit eine beispielsweise angelegte Spannung von 3,3 Volt durch drei geteilt werden muss. Nach dem Laden der Kapazität teilt der Spannungsteiler die Spannung im Verhältnis 1 kΩ zu 1 kΩ, wonach die beispielsweise angelegte Spannung von 3,3 Volt mit 0,5 multipliziert werden muss.
  • Die in Fig. 3 dargestellte Spannung Vsns1 ist dabei die durch die Steuerschaltung SE, d.h. z.B. über den Analog-Digitalwandler ermittelte, Spannung in Abhängigkeit der angelegten Spannung Vref. Die "x" zeigen exemplarisch die Zeitpunkte für die erste und die zweite Messung, wobei die Rechtswertachse die Zeit und die Hochwertachse die Spannungswerte angibt.
  • Selbstverständlich ist es in den Schaltungsanordnungen aus Figs. 1 und 2 auch möglich, die Kapazität in Serie mit dem Temperaturmesswiderstand RITM zu verbinden, und nicht in Serie mit dem Wahlwiderstand RIselect.
  • Das Modul kann auch noch weitere Barrieren aufweisen und so insgesamt weiter unterteilt sein.

Claims (17)

  1. Modul für den Betrieb wenigstens eines Leuchtmittels, mit
    - wenigstens einer elektrisch isolierenden Barriere, die eine Primärseite, die ausgehend von einer Netzspannung versorgbar ist, von einer Sekundärseite des Moduls trennt, wobei von der Sekundärseite das wenigstens eine Leuchtmittel versorgbar ist,
    - wobei auf der Sekundärseite eine Steuerschaltung (SE) und eine passive Schaltung angeordnet sind,
    - wobei die passive Schaltung an einem einzigen Eingang (PIN1) der Steuerschaltung (SE) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die passive Schaltung wenigstens zwei mit dem Eingang (PIN1) der Steuerschaltung (SE) verbundene Widerstände (RITM, RIselect) aufweist, von denen wenigstens einer in Serie mit einer Kapazität (C) verbunden ist,
    - der Eingang (PIN1) der Steuerschaltung (SE) selektiv über einen mit dem Eingang (PIN1) verbundenen Schalter (S) der Steuerschaltung (SE) schaltbar ist,
    - die Steuerschaltung (SE) dazu eingerichtet ist, an dem Eingang (PIN1) nach einem Schalten des Schalters (S) wenigstens zwei Messsignale in zeitlichem Abstand zu erfassen, und
    - die Steuerschaltung (SE) dazu eingerichtet ist, wenn die Kapazität (C) geladen ist, ein erstes Messsignal der wenigstens zwei Messsignale zu erfassen, und die Steuerschaltung (SE) dazu eingerichtet ist, wenn die Kapazität (C) entladen ist, ein zweites Messsignal der wenigstens zwei Messsignale zu erfassen.
  2. Modul nach Anspruch 1, wobei die Kapazität (C) geladen oder ungeladen ist, wenn der Schalter (S) schaltet.
  3. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zu jeder Zeit der Erfassung wenigstens ein Widerstand der wenigstens zwei Widerstände (RITM, RIselect) der passiven Schaltung mit einem weiteren Widerstand (R0) zu einem Spannungsteiler verbunden ist.
  4. Modul nach Anspruch 3, wobei der weitere Widerstand (R0) intern in der Steuerschaltung (SE) oder extern dazu vorgesehen ist.
  5. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder das zweite Messsignal je einen Spannungswert/Stromwert wiedergibt/wiedergeben.
  6. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sekundärseitig eine Spannungsversorgung vorgesehen ist, die Teil der Steuerschaltung (SE) ist oder mit der Steuerschaltung verbunden ist.
  7. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (SE) einen A/D-Wandler aufweist, der dazu eingerichtet ist, die erfassten Messsignale in Messwerte zu wandeln.
  8. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (SE) dazu eingerichtet ist, über ein Rückführelement, insbesondere einen Optokoppler, erfasste Messwerte zu der Primärseite über die elektrisch isolierende Barriere zu übermitteln.
  9. Modul nach Anspruch 3, wobei der weitere Widerstand (R0) die passive Schaltung mit einer Spannungsquelle verbindet.
  10. Modul nach Anspruch 3, wobei der Schalter (S) dazu eingerichtet ist, beim Schalten die passive Schaltung mit dem weiteren Widerstand (R0) und einer Spannungsquelle zu verbinden.
  11. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein erster Widerstand (RIselect) der wenigstens zwei Widerstände (RITM, RIselect) der passiven Schaltung manuell austauschbar ist und durch einen anders dimensionierten Widerstand ersetzbar ist.
  12. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein zweiter Widerstand (RITM) der wenigstens zwei Widerstände (RITM, RIselect) der passiven Schaltung ein variabler elektrischer Widerstand (RITM) ist, dessen Wert bei Temperaturänderung reproduzierbar variiert.
  13. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mit der Kapazität (C) in Serie verbundene wenigstens eine Widerstand (RIselect) nur einen Beitrag zu einem der erfassten Messwerte leistet, wenn die Kapazität (C) entladen ist.
  14. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kapazität (C) nach dem Schalten des Schalters (S) geladen oder entladen wird.
  15. Vorschaltgerät zum Betrieb von LED-Leuchtmitteln, aufweisend ein Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  16. Leuchte aufweisend ein Vorschaltgerät nach Anspruch 15.
  17. Verfahren zur Erfassung mehrerer Messwerte an einem einzigen Eingang (PIN1) einer Steuerschaltung (SE) eines Moduls für wenigstens ein Leuchtmittel, wobei an dem Eingang (PIN1) der Steuerschaltung (SE) eine passive Schaltung angeschlossen ist, wobei die passive Schaltung wenigstens zwei mit dem Eingang (PIN1) der Steuerschaltung (SE) verbundene Widerstände (RITM, RIselect) aufweist, von denen wenigstens einer in Serie mit einer Kapazität (C) verbunden ist, und wobei der Eingang (PIN1) der Steuerschaltung (SE) selektiv über einen mit dem Eingang (PIN1) verbundenen Schalter (S) der Steuerschaltung (SE) einschaltbar ist,
    wobei gemäß dem Verfahren:
    - die Steuerschaltung (SE) an dem Eingang (PIN1) nach einem Schalten des Schalters (S) wenigstens zwei Messsignale in zeitlichem Abstand erfasst, und
    - die Steuerschaltung (SE), wenn die Kapazität (C) geladen ist, ein erstes Messsignal der wenigstens zwei Messsignale erfasst, und die Steuerschaltung (SE), wenn die Kapazität (C) entladen ist, ein zweites Messsignal der wenigstens zwei Messsignale erfasst.
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