WO2014161934A1 - Led-steuerung mit überlagerten hochfrequenten und niederfrequenten impulsen - Google Patents

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WO2014161934A1
WO2014161934A1 PCT/EP2014/056687 EP2014056687W WO2014161934A1 WO 2014161934 A1 WO2014161934 A1 WO 2014161934A1 EP 2014056687 W EP2014056687 W EP 2014056687W WO 2014161934 A1 WO2014161934 A1 WO 2014161934A1
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pulse signal
low
frequency
led
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PCT/EP2014/056687
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Ueli Keller
Eduardo Pereira
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Tridonic Gmbh & Co Kg
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    • H05B45/38—Switched mode power supply [SMPS] using boost topology

Definitions

  • the present invention relates to a method and a circuit for operating light-emitting means
  • LEDs light-emitting diodes
  • switching regulators for providing an operating current for the LEDs.
  • a control unit controls a clocked
  • the time average of the LED current is through appropriate high-frequency clocking of the circuit breaker by a control unit
  • control unit of the high-frequency clocking of the switch to a low-frequency compared to the dimming of the LED route
  • Pulse width modulation also called P M modulation
  • P W modulation the duty cycle or the duty cycle of a rectangular pulse is modulated at a constant frequency. In other words, at fixed pulse period duration, either the pulse duration or the pause duration after a pulse is changed by the control unit.
  • Fig. 1 shows an example of the course of a PWM signal LF_PWM that is superimposed on the state of the art of the high-frequency clocking of the switch.
  • the pulse period T LF remains constant, with the frequency of the PWM signal
  • the pulse duration Ton LF or the pause duration Toff L r can then be changed to achieve the desired dimming level.
  • the switching regulator for controlling the LED path is supplied in a known manner by a bus voltage Vbus shown in FIG. 1, which has a residual ripple or a ripple of, for example, 100 Hz around an average value V0.
  • the switch of the switching regulator On a positive edge of the PWM signal LF_PWM the switch of the switching regulator is closed, resulting in a linear slope of the LED current ILED. When a maximum value Imax is reached, the switch is opened. The LED current decreases linearly again until a lower threshold Imin is reached. The following closing of the switch leads to the aforementioned zigzag current pattern of the LED current by the value lamp during the pulse duration of the PWM signal LF_PWM.
  • control unit After the control unit has received a dimming command, it calculates the corresponding pulse duration Ton L F required for the desired dimming level. As soon as the previously calculated pulse duration Ton LF has expired, the switch becomes the remaining pause duration Toff LF
  • Ton LF is calculated as a function of the following formula:
  • the slope of the LED current is dependent on the ripple of the bus voltage Vbus and e.g. from the LED voltage, which in turn depends on the temperature.
  • Duty cycle of the PWM signal LF_PWM the LED current can be in different phases at the expiration of the pulse duration Ton LF .
  • the LED current may have the maximum value Imax or the minimum value Imin.
  • the LED current may be in the middle of an increase or decrease phase after the expiration of the pulse duration Ton LF . This is due to the fact that the
  • the present invention is now based on the object to propose an improved circuit for the operation of LEDs. This object is solved by the features of the independent claims.
  • an operating circuit for the operation of an LED route comprising:
  • a switching regulator circuit for generating a current for the LED route and having at least one
  • the method includes the step of controlling the switch with a control signal in which a high-frequency pulse signal in comparison thereto
  • low-level pulse signal is superimposed, wherein the high-frequency pulse signal and the low-frequency pulse signal are synchronized.
  • an integrated circuit preferably in the form of a microcontroller, an application-specific integrated circuit (ASIC) or a digital signal
  • the falling edges of the low-frequency pulse signal may be synchronized with the high-frequency pulse signal.
  • Pulse signal can be selected such that during this period, the high-frequency pulse signal has only complete pulses. In other words, preferably a sloping
  • a falling edge of a low-frequency pulse may thus be generated according to this example only at a time at which the high-frequency pulse signal has no pulse.
  • the superimposition consists in particular in that, for example, for dimming the LEDs, the control unit of the high-frequency Clocking the switch superimposed in comparison to a low-frequency modulation.
  • the high-frequency pulse signal may have the same number of complete pulses.
  • the control unit may have a falling edge of the
  • Low-frequency pulse then generate when it is detected that the current for the LED track decreases.
  • the control unit may have a falling edge of the
  • Low-frequency pulse then generate when it is detected that the current for the LED track reaches a minimum value.
  • the number of high-frequency pulses during a low-frequency pulse can be independent of a
  • the duty cycle of the low frequency pulse 'signal may remain constant.
  • the pause duration may depend on the pulse duration and on a desired dimming level, preferably according to the following formula:
  • TOFF / LFl TON / LFl / dim + TON / LFl.
  • the number of high-frequency pulses may be dependent on a dimming level for the LED path during a low-frequency pulse. With varying dimming level for the LED track, the
  • Duty cycle of the low-frequency pulse signal remain constant.
  • high-frequency pulses during a low-frequency pulse to be adjustable.
  • the time duration of a high-frequency pulse signal can be determined, e.g. by direct measurement of the high-frequency pulse signal or by direct or indirect measurement of the current for the LED path or by estimation based on the current value of the input voltage.
  • the frequency of the low-frequency pulse signal may be variable.
  • the control circuit may generate the high-frequency pulse signal such that when the current for the LED path reaches a maximum value, the high-frequency
  • Pulse signals include a negative edge to open the
  • the high-frequency pulse signal has a positive edge for closing the switch.
  • a switching regulator circuit for generating a current for the LED route and having at least one
  • the duty cycle of low-frequency pulse signal (ST LF ) is reduced, and for dimming the LED track in a lower dimming range, the pause duration (TOFF) of the low-frequency pulse signal (ST LF ) is increased.
  • an integrated circuit preferably in the form of a microcontroller, an application-specific integrated circuit (ASIC) or a digital signal
  • the higher dimming range and the lower dimming range may be adjacent. In the higher dimming range, the period remains one
  • low-frequency pulse preferably constant and only the pulse duration is reduced.
  • the pulse duration of the low-frequency pulse signal preferably remains constant and only the pause duration is increased.
  • the pulse duration achieved at the lower limit of the higher dimming range can be kept constant throughout the lower dimming range.
  • the period of the low-frequency pulse, which is reached at the upper limit of the lower dimming range, can be kept constant throughout the higher dimming range.
  • the control circuit may generate the high-frequency pulse signal such that when the current for the LED track reaches a maximum value, the high-frequency pulse signal has a negative edge to open the
  • the high-frequency pulse signal has a positive edge for closing the switch.
  • Fig. 1 shows waveforms as they are in a
  • FIG. 2 shows an operating circuit for light-emitting diodes according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 3 shows a modification of the invention
  • Fig. 4 shows waveforms as they are in a
  • Fig. 5 shows waveforms as they are in a
  • Fig. 6 shows the waveform of the LED current, the pulse duration and the frequency of the low-frequency pulse signal according to a third embodiment, and Fig. 7 shows the course of the LED current at
  • FIG. 2 schematically shows a circuit for operating light-emitting diodes (LEDs) or for operating an LED path.
  • LEDs light-emitting diodes
  • Operating circuit can be used for only one LED.
  • the LEDs may also be connected in parallel or according to a serial and parallel arrangement.
  • the LEDs can be OLEDs.
  • it may be, for example, monochromatic LEDs, color-converted white LEDs and / or RGB LED modules.
  • the operating circuit may be referred to as a switching regulator, in which the power supply of the LED track by means of at least one periodically operating electronic switch and at least one energy storage
  • said input voltage Vin may be a rectified AC voltage or DC voltage.
  • This rectified AC voltage or DC Stress may be a preferably approximately constant stress having a residual ripple or ripple.
  • the input voltage Vin can also be a constant DC voltage in the form of, for example, a battery voltage.
  • the operating circuit of Fig. 2 is designed as a buck converter or down converter.
  • the input voltage Vin is applied to a series circuit of a semiconductor power switch Sl, such as a MOSFET, and a freewheeling diode Dl.
  • a semiconductor power switch Sl such as a MOSFET
  • Dl freewheeling diode
  • a series circuit consisting of a coil Li and the LED track is parallel to the
  • Freewheeling diode Dl arranged. In parallel to the LED track, a capacitor Cl can be connected.
  • control circuit SR provided as
  • the control circuit SR can be configured as a control and / or regulating circuit. By means of the measuring resistor RS, the control circuit SR detects the current through the switch Sl. This detection takes place in the switched-on state of the switch Sl. Via a voltage divider Rl, R2, the control circuit SR can detect the potential on the lower-potential side of the LED path. Another voltage divider R3, R4 allows the detection of the input voltage Vin.
  • Fig. 3 shows a modification of the circuit of Fig. 2 in that the arrangement of the coil Li, the
  • Freewheeling diode Dl and the orientation of the LED track is modified.
  • the operating circuit of Fig. 3 is designed as a boost converter or boost converter.
  • the present invention can also be in a
  • Capacitor Cl is arranged parallel to the LED path, the LED current is preferably the current through the parallel circuit of capacitor Cl and LED track.
  • the low-frequency control signal ST LF has a first pulse period duration with a pulse duration tON / LFl and a pause duration or switch-off time duration tOFF / LFl.
  • the next pulse period is equally one Pulse duration tON / LF2, followed by a pause duration.
  • the duration of the pulse period is in this
  • Embodiment no longer constant in contrast to the prior art.
  • the switch Sl is alternately turned on and off.
  • the switch S1 is first turned on during the pulse duration tON / LF1, the LED current ILED rises linearly from zero. Once the LED power a
  • FIG. 4 shows how the LED current initially rises from zero during a low-frequency pulse period duration, reaches the minimum value Imin at time tlA, and rises even further up to the maximum value Imax.
  • the LED current is e.g. for the third time decreases to the minimum value Imin.
  • the time duration tlA + tlB corresponds to the
  • Pulse duration tON / LFl Pulse duration tON / LFl.
  • the LED current then continues to decrease for a period of time tlC to zero. Only after a further period of time tlD the LED current increases again.
  • Duration tlC + tlD corresponds to the turn-off period tOFF / LFl of the low-frequency pulse signal.
  • Pulse signal is now using the low-frequency
  • Pulse signal ST LF modulated, so that a dimming of the LED track is possible.
  • the low-frequency pulse signal ST LF is connected to the
  • Pulse period TON / LFl + tOFF / LFl are output from the control unit SR three complete low-frequency pulses for driving the switch.
  • the low frequency pulse stops when the LED current is in the decreasing phase between the maximum value Imax and the minimum value Imin.
  • the flicker phenomena may occur especially when the low-frequency pulse signal is on
  • the measuring resistor RS can be used to compare the LED current with the maximum value Imax during the switch-on period of the switch Sl. Achieving the minimum value Imin and the maximum value Imax can be achieved in a known manner directly or indirectly
  • the LED current can be measured directly and compared with the values Imin and Imax.
  • a measuring resistor in series with the LED track, or possibly in series for parallel connection of capacitor Cl and LED track, be provided.
  • the coil LI can also be coupled to a secondary winding (not shown), so that a reaching of the minimum or maximum value Imin, Imax is determined via the measured voltage of the secondary winding. Reaching these values Imin, Imax can also be compared by comparing the voltage at the LED track or the input voltage Vin
  • the duration of a low-frequency pulse can be any duration of a low-frequency pulse.
  • the LED current can be measured in a known manner. As soon as the measured LED current reaches np times the minimum value in the descending phase, a negative edge of the low-frequency pulse signal occurs.
  • Input voltage Vin can be determined: based on the input voltage Vin can be closed to the slope of the LED current and thus to the time tON / LFl. Alternatively, the negative edge of the
  • np 3 high-frequency pulses are present within the first and second low-frequency pulses.
  • the duty cycle of the remains
  • the length np of the pulse packets is recorded even at different
  • Pulse packets is preferably a complete one
  • the duration of the high-frequency pulses varies in synchronism with the fluctuation of the bus voltage.
  • the low-frequency pulses Off time tOFF / LFl the low-frequency pulses and thus takes place by reducing the low-frequency frequency.
  • the limit of frequency reduction is the flicker frequency visible to the eyes. If
  • the fundamental frequency for the low-frequency pulses is 500 Hz to 1000 Hz, so this frequency can only be reduced to a range of, for example, 100 Hz to 200 Hz.
  • the low-frequency pulses preferably have a frequency that is at least 10 times the frequency of the low-frequency pulses.
  • PWM low-frequency
  • the high-frequency pulses have a frequency of more than 5 kHz, preferably more than 10kHz.
  • FIG. 5 shows the course of the LED current according to a second embodiment of the invention.
  • the time tONl tONl a low-frequency
  • Pulse i. Also, the number of high-frequency pulses within this low-frequency pulse, can
  • Dimming the LED track can be changed.
  • FIG. 5 shows a special embodiment in which, for a desired dimming level of 1%, the time period t ON1 is selected so that within a low-frequency pulse three high-frequency pulses (DIM-3) of the
  • Control unit SR are delivered to the switch Sl.
  • the number of high-frequency pulses within a low-frequency pulse increases.
  • tOFF2 ' tON2' / dim + tON2 'where dim represents the desired dimming level.
  • the duty cycle of the low-frequency pulse signal (ST LF ) preferably remains constant.
  • the duration of the high-frequency pulses can be changed for dimming, but this only incrementally (and not continuously), the
  • Increment length a full duration of one
  • the current time duration of the high-frequency pulses can also be determined indirectly or estimated by detecting, for example, the current value of the input voltage Vin. It can thus be avoided that the low-frequency pulses cut off the high-frequency pulses with relatively low and thus visible frequency at different points, which would lead to a visible flicker.
  • a third embodiment of the invention is dimmed differently in the upper dimming levels and in the lower dimming levels.
  • the LED path is dimmed by a reduction in the low-frequency duty cycle.
  • FIG. 6 shows an exemplary profile of the LED current, the pulse duration and the frequency of the low-frequency pulse signal according to this third exemplary embodiment.
  • Fig. 7 shows the waveform of the LED current at different dimming values according to the third
  • the duty ratio of the low-frequency pulse signal is reduced.
  • the period of a low-frequency pulse is kept constant and its pulse duration is reduced.
  • the reduction of this pulse duration can be performed such that, in accordance with the above embodiments, during the period of time
  • the reduction of the duty cycle is also illustrated in FIG. For example, to decrease from 25% to 3%, the duty cycle will increase accordingly from 25% to 3%
  • the pulse duration TON remains constant at the value TONmin and the frequency fLF of the low-frequency
  • Dimming value increases the turn-off of the low-frequency pulse signal, in Fig. 7, this increase is characterized by the value TOFFextra.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Es wird vorgeschlagen eine Betriebsschaltung für den Betrieb einer LED-Strecke, aufweisend: - eine Schaltreglerschaltung zur Erzeugung eines Stroms für die LED-Strecke und aufweisend mindestens einen Schalter (S1) und eine als Energiespeicher dienende Spule (L1), und - eine Steuerschaltung (SR) zur Steuerung des Schalters (S1) mit einem Steuersignal (ST), bei dem einem hochfrequenten Impulssignal ein im Vergleich dazu niederfrequentes Impulssignal (STLF) überlagert wird, wobei das hochfrequente Impulssignal und das niederfrequente Impulssignal (STLF) synchronisiert sind.

Description

LED-Steue ung mit überlagerten hochfrequenten und niederfrequenten Impulsen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltung zum Betrieb von Leuchtmitteln
insbesondere Leuchtdioden (LEDs) mittels beispielsweise Schaltreglern zur Bereitstellung eines Betriebsstroms für die LEDs.
Es ist grundsätzlich bekannt, Schaltregler, insbesondere Abwärtswandler zur Ansteuerung von LEDs zu verwenden. Dabei steuert eine Steuereinheit einen getakteten
Halbleiter-Leistungsschalter an, mittels dem in dessen eingeschalteten Zustand eine Spule magnetisiert wird. Die in der Spule aufgebaute Energie entlädt sich im
ausgeschalteten Zustand des Schalters über die LED- Strecke. Es kommt somit zu einem zickzackförmigen Stromverlauf durch die LED-Strecke um einen konstanten Mittelwert herum, wobei sich im eingeschalteten Zustand des Schalter jeweils eine ansteigende Flanke und im ausgeschalteten Zustand des Schalters eine abfallende Flanke des
Leuchtdiodenstroms ergibt. Der zeitliche Mittelwert des LED-Stroms wird durch entsprechende hochfrequente Taktung des Leistungsschalters durch eine Steuereinheit
eingestellt . Indessen ist es bekannt, dass zum Dimmen der LED-Strecke die Steuereinheit der hochfrequenten Taktung des Schalter eine im Vergleich dazu niederfrequente
Pulsweitenmodulation, auch P M-Modulation genannt, überlagern kann. Bei dieser PW -Modulation wird bei konstanter Frequenz das Tastverhältnis bzw. der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert. Mit anderen Worten wird bei fester Impulsperiodendauer von der Steuereinheit entweder die Impulsdauer oder die Pausendauer nach einem Impuls geändert.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Verlauf eines PWM- Signals LF_PWM, dass nach dem Stand der Technik der hochfrequenten Taktung des Schalters überlagern wird. In der PWM-Modulation bleibt die Impulsperiodendauer TLF konstant, wobei die Frequenz des PWM-Signals
beispielsweise 500 Hz beträgt. Wahlweise ist dann die Impulsdauer TonLF oder die Pausendauer ToffLr zum Erreichen des gewünschten Dimm-Levels veränderbar. Der Schaltregler zur Ansteuerung der LED-Strecke wird in bekannter Weise von einer in Fig. 1 gezeigten Busspannung Vbus versorgt, die um einen Mittelwert V0 eine Restwelligkeit bzw. einen Ripple von beispielsweise 100 Hz aufweist.
Bei einer positiven Flanke des PWM-Signals LF_PWM wird der Schalter des Schaltreglers geschlossen, was zu einer linearen Steigung des LED-Stroms ILED führt. Bei Erreichen eines Maximalwerts Imax wird der Schalter geöffnet. Der LED-Strom nimmt wieder linear ab, bis eine untere Schwelle Imin erreicht wird. Das folgende Schließen des Schalters führt zum zuvor genannten zickzackförmigen Stromverlauf des LED-Stroms um den Wert lamp während der Impulsdauer des PWM-Signals LF_PWM.
Nachdem die Steuereinheit einen Dimmbefehl erhalten hat, berechnet sie die entsprechende Impulsdauer TonLF, die für den gewünschten Dimmpegel erforderlich ist. Sobald die zuvor berechnete Impulsdauer TonLF abgelaufen ist, wird für die restliche Pausendauer ToffLF der Schalter
geöffnet. Zum Erreichen eines mittleren LED-Stroms 10 wird dabei die Impulsdauer TonLF abhängig von folgender Formel berechnet:
10 = Iamp * TonLF / (TonLF + ToffLF)
Indessen wurde erkannt, dass diese Art der
Schaltersteuerung nachteilig sein kann. Die Steigung bzw. die Steilheit des LED-Stroms ist nämlich abhängig von dem Ripple der Busspannung Vbus und z.B. von der LED-Spannung, die wiederum von der Temperatur abhängt. Für einen
bestimmten Dimmbefehl ist daher die Anzahl der
hochfrequenten Impulse während der Impulsdauer TonLF variabel .
Weiterhin wurde erkannt, dass für ein festgesetztes
Tastverhältnis des PWM-Signals LF_PWM der LED-Strom sich beim Ablauf der Impulsdauer TonLF in unterschiedlichen Phasen befinden kann. Zu diesem Zeitpunkt kann z.B. der LED-Strom den Maximalwerts Imax oder den Minimalwert Imin aufweisen. Alternativ kann der LED-Strom nach Ablauf der Impulsdauer TonLF mitten in einer Anstiegs- oder Abnahme- Phase sein. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die
Steigung des LED-Stroms nicht immer gleich bleibt.
Dies kann z.B. bei niedrigen Dimm-Werten zu unerwünschten Flicker-Erscheinungen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltung zum Betrieb von LEDs vorzuschlagen . Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen eine Betriebsschaltung für den Betrieb einer LED-Strecke, aufweisend :
- eine Schaltreglerschaltung zur Erzeugung eines Stroms für die LED-Strecke und aufweisend mindestens einen
Schalter und eine als Energiespeicher dienende Spule, und
- eine Steuerschaltung zur Steuerung des Schalters mit einem Steuersignal, bei dem einem hochf equenten
Impulssignal ein im Vergleich dazu niederfrequentes
Impulssignal überlagert wird,
wobei das hochfrequente Impulssignal und das
niederfrequente Impulssignal synchronisiert sind.
Es wird also eine Synchronisation der hochfrequenten Taktung des Schalters und der niederfrequenten Modulation dieser hochfrequenten Taktung vorgeschlagen. Die
niederfrequente Modulation wird somit abhängig von der hochfrequenten Taktung des Schalters durchgeführt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
vorgeschlagen ein Verfahren zum Betrieb einer LED-Strecke mittels einer Schaltreglerschaltung aufweisend mindestens einen Schalter und eine als Energiespeicher dienende Spule. Das Verfahren weist auf den Schritt der Steuerung des Schalters mit einem Steuersignal, bei dem einem hochfrequenten Impulssignal ein im Vergleich dazu
niederf equentes Impulssignal überlagert wird, wobei das hochfrequente Impulssignal und das niederfrequente Impulssignal synchronisiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
vorgeschlagen eine integrierte Schaltung, vorzugsweise in Form eines MikroControllers, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder eines digitalen
Signalprozessors, zur Durchführung des Verfahrens. Es wird also eine Synchronisation der hochfrequenten
Taktung des Schalters und der niederf equenten Modulation dieser hochfrequenten Taktung vorgeschlagen. Die
niederfrequente Modulation wird somit abhängig von der hochfrequenten Taktung des Schalters durchgeführt.
Die abfallenden Flanken des niederf equenten Impulssignals können mit dem hochfrequenten Impulssignal synchronisiert sein . Die Zeitdauer jedes Impulses des niederfrequenten
Impulssignals kann derart gewählt werden, dass während dieser Zeitdauer das hochfrequente Impulssignal nur vollständige Impulse aufweist. Mit anderen Worten soll vorzugsweise eine abfallende
Flanke eines niederfrequenten Impulses keinen
hochfrequenten Impuls unterbrechen. Eine abfallende Flanke eines niederfrequenten Impulses darf also gemäss diesem Beispiel nur zu einem Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem das hochfrequente Impulssignal keinen Impuls aufweist.
Die Überlagerung besteht insbesondere darin, dass z.B. zum Dimmen der LEDs die Steuereinheit der hochfrequenten Taktung des Schalters eine im Vergleich dazu niederfrequente Modulation überlagert.
Während jedes Impulses des niederfrequenten Impulssignals kann das hochfrequente Impulssignal dieselbe Anzahl an vollständigen Impulsen aufweisen.
Die Steuereinheit kann eine abfallende Flanke des
niederfrequenten Impulses dann erzeugen, wenn erkannt wird, dass der Strom für die LED-Strecke abnimmt.
Die Steuereinheit kann eine abfallende Flanke des
niederfrequenten Impulses dann erzeugen, wenn erkannt wird, dass der Strom für die LED-Strecke einen Minimalwert erreicht.
Die Anzahl der hochfrequenten Impulse während eines niederfrequenten Impulses kann unabhängig von einem
Dimmgrad für die LED-Strecke sein.
Bei konstantem Dimmgrad für die LED-Strecke kann das Tastverhältnis des niederfrequenten Impuls'signals konstant bleiben. Zum Dimmen der LED-Strecke kann die Pausendauer zwischen zwei Impulsen des niederfrequenten Impulssignals
einstellbar sein.
Die Pausendauer kann von der Impulsdauer und von einem gewünschten Dimmgrad abhängig sein, vorzugsweise gemäß folgender Formel:
tOFF/LFl = tON/LFl / dim + tON/LFl. Die Anzahl der hochfrequenten Impulse kann während eines niederfrequenten Impulses abhängig von einem Dimmgrad für die LED-Strecke sein. Bei variierendem Dimmgrad für die LED-Strecke kann das
Tastverhältnis des niederfrequenten Impulssignals konstant bleiben .
Zum Dimmen der LED-Strecke kann die Anzahl der
hochfrequenten Impulse während eines niederfrequenten Impulses einstellbar sein.
Zur Synchronisierung des hochfrequenten Impulssignals und des niederfrequenten Impulssignals kann die Zeitdauer eines hochfrequenten Impulssignals ermittelt werden, z.B. durch direkte Messung des hochfrequenten Impulssignals oder durch direkte oder indirekte Messung des Stroms für die LED-Strecke oder durch Abschätzung auf Basis des aktuellen Werts der Eingangsspannung.
Die Frequenz des niederfrequenten Impulssignals kann variierbar sein.
Die Steuerschaltung kann das hochfrequente Impulssignal derart erzeugen, dass wenn der Strom für die LED-Strecke einen Maximalwert erreicht, das hochfrequente
Impulssignaleine eine negative Flanke zum Öffnen des
Schalters aufweist, und wenn der Strom für die LED-Strecke einen Minimalwert erreicht, das hochfrequente Impulssignal eine positive Flanke zum Schließen des Schalters aufweist. Bei eingeschaltetem Schalter kann in der Spule eine
Energie aufgebaut werden, die sich bei ausgeschaltetem Schalter über die LED-Strecke entlädt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
vorgeschlagen eine Betriebsschaltung, vorzugsweise nach einem der obigen Aspekte, für den Betrieb einer LED- Strecke, aufweisend:
- eine Schaltreglerschaltung zur Erzeugung eines Stroms für die LED-Strecke und aufweisend mindestens einen
Schalter und eine als Energiespeicher dienende Spule, und
- eine Steuerschaltung zur Steuerung des Schalters mit einem Steuersignal, bei dem einem hochfrequenten
Impulssignal ein im Vergleich dazu niederfrequentes
Impulssignal überlagert wird,
wobei zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem höheren Dimmbereich das Tastverhältnis des
niederfrequenten Impulssignals verringert wird, und zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem niedrigeren Dimmbereich die Pausendauer des
niederfrequenten Impulssignals erhöht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
vorgeschlagen ein Verfahren, vorzugsweise nach einem der obigen Aspekte, zum Betrieb einer LED-Strecke mittels einer Schaltreglerschaltung aufweisend mindestens einen Schalter und eine als Energiespeicher dienende Spule, aufweisend die Steuerung des Schalters mit einem
Steuersignal, bei dem einem hochfrequenten Impulssignal ein im Vergleich dazu niederfrequentes Impulssignal überlagert wird,
wobei zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem höheren Dimmbereich das Tastverhältnis des niederfrequenten Impulssignals (STLF) verringert wird, und zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem niedrigeren Dimmbereich die Pausendauer (TOFF) des niederfrequenten Impulssignals (STLF) erhöht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
vorgeschlagen eine integrierte Schaltung, vorzugsweise in Form eines MikroControllers, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder eines digitalen
Signalprozessors, zur Durchführung des Verfahrens.
Der höhere Dimmbereich und der niedrigere Dimmbereich können angrenzen. Im höheren Dimmbereich bleibt die Periode eines
niederfrequenten Impulses vorzugsweise konstant und lediglich die Impulsdauer wird verringert.
Im niedrigeren Dimmbereich bleibt die Impulsdauer des niederfrequenten Impulssignals vorzugsweise konstant und lediglich die Pausendauer wird erhöht.
Die Impulsdauer, die an der unteren Grenze des höheren Dimmbereichs erreicht wird, kann im gesamten niedrigeren Dimmbereich konstant gehalten werden.
Die Periode des niederfrequenten Impulses, die an der oberen Grenze des niedrigeren Dimmbereichs erreicht wird, kann im gesamten höheren Dimmbereich konstant gehalten werden.
Die Steuerschaltung kann das hochfrequente Impulssignal derart erzeugen, dass wenn der Strom für die LED-Strecke einen Maximalwert erreicht, das hochfrequente Impulssignaleine eine negative Flanke zum Öffnen des
Schalters aufweist, und wenn der Strom für die LED-Strecke einen Minimalwert erreicht, das hochfrequente Impulssignal eine positive Flanke zum Schließen des Schalters aufweist.
Bei eingeschaltetem Schalter kann in der Spule eine
Energie aufgebaut werden, die sich bei ausgeschaltetem Schalter über die LED-Strecke entlädt.
Weitere Aspekte, Merkmale und Eigenschaften der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele und anhand der Figuren der begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt Signalverläufe, wie sie sich bei einer
Betriebsschaltung nach dem Stand der Technik einstellen, Fig. 2 zeigt eine Betriebsschalung für Leuchtdioden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Abwandlung der
Betriebsschalung von Fig. 2,
Fig. 4 zeigt Signalverläufe, wie sie sich bei einer
Betriebsschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einstellen,
Fig. 5 zeigt Signalverläufe, wie sie sich bei einer
Betriebsschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einstellen, Fig. 6 zeigt den Verlauf des LED-Stroms, der Impulsdauer und der Frequenz des niederfrequenten Impulssignals gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und Fig. 7 zeigt den Verlauf des LED-Stroms bei
unterschiedlichen Dimmwerten gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel .
In Fig. 2 ist schematisch eine Schaltung zum Betrieb von Leuchtdioden (LEDs) bzw. zum Betrieb einer LED-Strecke gezeigt .
Im dargestellten Beispiel umfasst die LED-Strecke zwei in Serie geschaltete LEDs. Indessen kann sich die
Betriebsschaltung an die Art und die Anzahl der ebenfalls seriell verbundenen Leuchtdioden (LED) anpassen. Die
Betriebsschaltung kann für lediglich eine LED eingesetzt werden. Alternativ können die LEDs auch parallel oder gemäß einer Seriell- und Parallelanordnung geschaltet sein. Die LEDs können OLEDs sein. Weiterhin kann es sich bspw. um monochromatische LEDs, Farbstoff-konvertierte weiße LEDs und/oder um RGB-LED-Module handeln.
Die Betriebsschaltung kann als Schaltregler bezeichnet werden, in dem die Stromversorgung der LED-Strecke mittels mindestens eines periodisch arbeitenden elektronischen Schalters und mindestens eines Energiespeichers
gewährleistet wird. Eine Eingangsspannung bzw. Busspannung Vin wird der
Betriebsschaltung zugeführt, wobei diese Eingangsspannung Vin eine gleichgerichtete Wechselspannung bzw. DC-Spannung sein kann. Diese gleichgerichtete Wechselspannung bzw. DC- Spannung kann eine vorzugsweise näherungsweise konstante Spannung aufweisend eine Restwelligkeit oder Ripple sein. Die Eingangsspannung Vin kann ebenfalls eine konstante Gleichspannung sein in Form z.B. einer Batteriespannung.
Die Betriebsschaltung der Fig. 2 ist als Buck Konverter oder Abwärtswandler ausgestaltet. Die Eingangsspannung Vin liegt an einer Serienschaltung eines Halbleiter- Leistungsschalter Sl, wie beispielsweise eines MOSFETs, und einer Freilaufdiode Dl an. Vorzugsweise ist in Serie zum Schalter Sl und zur Freilaufdiode Dl noch einen
Messwiderstand Rs zum Ermitteln des Stroms durch den
Schalter Sl vorgesehen. Eine Serienschaltung bestehend aus einer Spule Li und der LED-Strecke ist parallel zur
Freilaufdiode Dl angeordnet. In parallel zur LED-Strecke kann ein Kondensator Cl geschaltet sein.
Im eingeschalteten Zustand des Schalters Sl fließt ein Strom durch die LED-Strecke und die Spule Li. Während dieser Einschaltphase steigt somit der Strom durch die
Spule LI. Während einer darauffolgenden Freilaufphase d.h. im ausgeschalteten Zustand des Schalters Sl entlädt sich die in der Spule Li gespeicherte Energie in Form eines Stroms durch die LED-Strecke.
Es ist eine Steuerschaltung SR vorgesehen, die als
Stellgrösse der Regelung der LED-Leistung bzw. des LED- Stroms die Taktung des Schalters Sl in Form eines
erfindungsgemäßen Signals vorgibt. Die Steuerschaltung SR kann als Steuer- und/oder Regelschaltung ausgestaltet sein . Mittels des Messwiderstands RS erfasst die Steuerschaltung SR den Strom durch den Schalter Sl. Diese Erfassung erfolgt im eingeschalteten Zustand des Schalters Sl. Über einen Spannungsteiler Rl, R2 kann die Steuerschaltung SR das Potential auf der potentialniedrigeren Seite der LED- Strecke erfassen. Ein weiterer Spannungsteiler R3, R4 ermöglicht die Erfassung der Eingangsspannung Vin.
Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Schaltung von Fig. 2 dahingehend, dass die Anordnung der Spule Li, der
Freilaufdiode Dl sowie der Orientierung der LED-Strecke modifiziert ist. Die Betriebsschaltung der Fig. 3 ist als Boost Konverter oder Aufwärtswandler ausgestaltet. Die vorliegende Erfindung lässt sich auch bei einer
Ausgestaltung der Betriebsschaltung als Buck-Boost
Konverter, auch Sperrwandler oder Inverter genannt, anwenden . Fig. 4 zeigt den Verlauf der Eingangsspannung Vin, des
LED-Stroms ILED d.h. des Stroms durch die LED-Strecke, das niederfrequente Steuersignal STLF und das Steuersignal ST zum Ansteuern des Schalters Sl gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel Aspekt der Erfindung. Falls ein
Kondensator Cl parallel zur LED-Strecke angeordnet ist, handelt es sich beim LED-Strom vorzugsweise um den Strom durch die Parallelschaltung von Kondensator Cl und LED- Strecke . Das niederfrequente Steuersignal STLF weist eine erste Impulsperiodendauer mit einer Impulsdauer tON/LFl und einer Pausendauer bzw. Ausschaltzeitdauer tOFF/LFl. Die nächste Impulsperiodendauer weist gleichermaßen eine Impulsdauer tON/LF2, gefolgt von einer Pausendauer. Die Dauer der Impulsperiodendauer ist in diesem
Ausführungsbeispiel im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr konstant.
Während einer Impulsperiodendauer des niederfrequenten Steuersignals STLF wird der Schalter Sl alternierend ein- und ausgeschaltet. Beim ersten Einschalten des Schalters Sl während der Impulsdauer tON/LFl steigt der LED-Strom ILED linear von Null an. Sobald der LED-Strom einen
Maximalwert Imax erreicht, wird der Schalter Sl wieder ausgeschaltet. Danach erfolgt der zickzackförmige
Stromverlauf des Stroms durch die LED-Strecke in dem der Schalter bei Erreichen eines Minimalwerts Imin bzw. des Maximalwerts Imax alternierend ein- und ausgeschaltet wird .
In Fig. 4 ist gezeigt, wie der LED-Strom während einer niederfrequenten Impulsperiodendauer zunächst von Null ansteigt, den Minimalwert Imin zum Zeitpunkt tlA erreicht, und noch weiter bis zum Maximalwert Imax ansteigt. Zum Zeitpunkt tlA+tlB, wenn der LED-Strom z.B. zum dritten Mal bis zum Minimalwert Imin absinkt, wird der niederfrequente Impuls beendet. Die Zeitdauer tlA+tlB entspricht der
Impulsdauer tON/LFl .
Der LED-Strom sinkt dann weiter während einer Zeitdauer tlC bis zum Nullwert zurück. Erst nach einer weiteren Zeitdauer tlD steigt der LED-Strom wieder an. Die
Zeitdauer tlC+tlD entspricht dabei die Ausschaltzeitdauer tOFF/LFl des niederfrequenten Impulssignals. Die gezeigte hochfrequente Impulsfolge des Steuersignals ST dient dazu, den LED-Strom um den Mittelwert lamp = (Imax + Imin) / 2 zu regeln. Diesem hochfrequentem
Impulssignal wird nun mit dem niederfrequenten
Impulssignal STLF moduliert, so dass auch ein Dimmen der LED-Strecke möglich wird.
Das niederfrequente Impulssignal STLF ist mit dem
hochfrequenten Impulssignal synchronisiert. Somit kann de eingangs erwähnten Flicker-Erscheinungen entgegengewirkt werden.
Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn von dem
niederfrequenten Impulssignal STLF keine hochfrequente Impulse unterbrochen werden. In Fig. 4 wird dies durch di Angabe np = 3 gekennzeichnet: während der ersten
Impulsperiodendauer tON/LFl + tOFF/LFl werden von der Steuereinheit SR drei komplette niederfrequente Impulse zum Ansteuern des Schalters ausgegeben.
Vorzugsweise hört der niederfrequente Impuls dann auf, wenn der LED-Strom sich in der absinkender Phase zwischen dem Maximalwert Imax und dem Minimalwert Imin befindet. Die Flicker-Erscheinungen können indessen insbesondere auftreten, wenn das niederfrequente Impulssignal ein
Öffnen des Schalters in der Ansteigungs-Phase des LED- Stroms verursacht.
Der Messwiderstand RS kann zum Vergleichen des LED-Stroms mit dem Maximalwert Imax während der EinschaltZeitdauer des Schalters Sl dienen. Das Erreichen des Minimalwerts Imin und des Maximalwerts Imax kann in bekannter Weise direkt oder indirekt
ermittelt werden. Z.B. kann der LED-Strom direkt gemessen werden und mit den Werten Imin und Imax verglichen werden. Hierfür kann z.B. ein Messwiderstand (nicht gezeigt) in Serie zur LED-Strecke, oder gegebenenfalls in Serie zur Parallelschaltung aus Kondensator Cl und LED-Strecke, vorgesehen sein. Alternativ kann auch die Spule LI mit einer Sekundärwicklung (nicht gezeigt) gekoppelt sein, so dass über die gemessene Spannung der Sekundärwicklung ein Erreichen des Minimal- bzw. Maximalwerts Imin, Imax ermittelt wird. Das Erreichen dieser Werte Imin, Imax kann auch durch einen Vergleich der Spannung an der LED-Strecke oder der Eingangsspannung Vin mit entsprechenden
Referenzwerten erkannt werden.
Der Zeitdauer eines niederfreguenten Impulses kann
entweder berechnet oder gemessen werden. Zum Erreichen einer vorgegebener Anzahl np an hochfrequenten Impulsen innerhalb eines niederfrequenten Impulses kann z.B. der LED-Strom in bekannter Weise gemessen werden. Sobald der gemessene LED-Strom in der absteigenden Phase np Mal den Minimalwert erreicht erfolgt eine negativen Flanke des niederfrequenten Impulssignals. Alternativ kann die
Zeitdauer tON/LFl auf Basis der gemessenen
Eingangsspannung Vin ermittelt werden: ausgehend von der EingangsSpannung Vin kann auf die Steigung des LED-Stroms geschlossen werden und somit auf die Zeitdauer tON/LFl. Alternativ kann auch die negative Flanke des
niederfrequenten Impulses erzeugt werden, wenn durch
Berechnung oder Messung ermittelt wird, dass der LED-Strom innerhalb des niederfrequenten Impulses np Mal den
Maximalwert Imax erreicht hat.
Vorzugsweise ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel ein LED-Betrieb, bei dem innerhalb von jedem niederfrequenten Impuls dieselbe Anzahl an vollständigen hochfrequenten Impulsen gegeben ist. In Fig. 4 sind innerhalb des ersten und des zweiten niederfrequenten Impulses genau np = 3 hochf equente Impulse vorhanden.
Vorzugsweise bleibt das Tastverhältnis des
niederfrequenten Impulssignals STLF konstant. Die
Pausendauer tOFF/LFl ist daher von der Impulsdauer tON/LFl und von einem gewünschten Dimmgrad dim abhängig: tOFF/LFl = tON/LFl / dim + tON/LFl.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Länge np der Impulspakete festgehalten auch bei unterschiedlichen
Dimmleveln. Die Zeitdauer der niederfrequenten
Impulspakete beträgt vorzugsweise ein vollständiges
Vielfaches einer der Dauer der hochfrequenten Impulse. Die Dauer der hochfrequenten Impulse verändert sich indessen synchron zu der Schwankung der Busspannung.
Zum Dimmen wird nunmehr wie gesagt die Länge der
niederfrequenten Impulse auf das ganzzahlige Vielfache der hochfrequenten Impulse festgehalten, so dass die
Veränderung des Dimmlevels durch Verlängerung der
Ausschaltzeitdauer tOFF/LFl der niederfrequenten Impulse und somit durch Verringerung der niederfrequenten Frequenz erfolgt. Die Grenze der Verringerung der Frequenz liegt bei der für die Augen sichtbaren Flackerfrequenz. Wenn beispielsweise die Grundfrequenz für die niederfrequenten Impulse 500 Hz bis 1000 Hz beträgt, so kann diese Frequenz nur verringert werden auf einen Bereich von beispielsweise 100 Hz bis 200 Hz.
Allgemein gilt: Die niederfrequenten Impulse weisen vorzugsweise eine Frequenz auf, die wenigstens das 10 fache der Frequenz der niederfrequenten Impulse beträgt. Bspw. weisen die niederfrequenten ( PWM-) Impulse eine
Frequenz von 100Hz bis 500 Hz auf. Bspw. weisen die hochfrequenten Impulse eine Frequenz von mehr als 5 kHz, vorzugsweise mehr als 10kHz auf.
Fig. 5 zeigt den Verlauf des LED-Stroms gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Die Zeitdauer tONl tONl eines niederfrequenten
Impulses, d.h. auch die Anzahl der hochfrequenten Impulse innerhalb dieses niederfrequenten Impulses, kann zum
Dimmen der LED-Strecke verändert werden.
Die Fig. 5 zeigt eine spezielle Ausführungsform, in der für einen gewünschten Dimmpegel von 1% die Zeitdauer tONl so gewählt ist, dass innerhalb eines niederfrequenten Impulses drei hochfrequente Impulse (dim-3) von der
Steuereinheit SR an den Schalter Sl abgegeben werden.
Zum Erhöhen des Dimmpegels wird in diesem
Ausführungsbeispiel die Anzahl der hochfrequenten Impulse innerhalb eines niederfrequenten Impulses erhöht. Auf Fig. 5 werden nunmehr sechs hochfrequente Impulse (dim=6) innerhalb eines Impulspakets abgegeben, um z.B. einen Dimmpegel von 2% einzustellen. Entsprechend erhöht sich die Zeitdauer der niederfrequenten Impulse von tONl auf tONl1 x .
Die Pausendauer bzw. Ausschaltzeitdauer tOFFl 1 , tOFFl 11 der niederfrequenten Impulse ergibt sich wiederum aus folgenden Formeln: tOFFl' = tONl' / dim + tONl'
tOFF2 ' = tON2' / dim + tON2' wobei dim der gewünschte Dimmgrad darstellt.
Auch bei variierendem Dimmgrad bleibt vorzugsweise das Tastverhältnis des niederfrequenten Impulssignals (STLF) konstant.
Durch diesen Aspekt kann also die Dauer der hochfrequenten Impulse verändert werden zum Dimmen, dies indessen nur inkrementell (und nicht kontinuierlich) , wobei die
Inkrementlänge eine vollständige Dauer eines
hochfrequenten Impulses ist.
Da die Dauer des hochfrequenten Impulses sich laufend ändert zusammen mit der Schwankung der Eingangsspannung Vin, muss also in diesem Fall eine Information
hinsichtlich der aktuellen hochfrequenten Impulslänge der niederfrequenten Modulationseinheit zugeführt werden.
Alternativ kann die aktuelle Zeitdauer der hochfrequenten Impulse auch indirekt ermittelt werden bzw. abgeschätzt werden durch Erfassung beispielsweise des aktuellen Werts der Eingangsspannung Vin. Es kann also vermieden werden, dass die niederfrequenten Impulse die hochf equenten Impulse mit relativ niedriger und somit sichtbarer Frequenz an unterschiedlichen Punkten abschneiden, was zu einem sichtbaren Flackern führen würde .
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den oberen Dimmpegeln und in den unteren Dimmpegeln unterschiedlich gedimmt . Bei höheren Dimmpegeln wird die LED-Strecke durch eine Verringerung des niederfrequenten Tastverhältnisses gedimmt. Bei niedrigeren Dimmpegeln hingegen wird die Frequenz des niederfrequenten
Impulssignals verringert. Fig. 6 zeigt einen beispielhaften Verlauf des LED-Stroms, der Impulsdauer und der Frequenz des niederfrequenten Impulssignals gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel. Fig. 7 zeigt indessen den Verlauf des LED-Stroms bei unterschiedlichen Dimmwerten gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel.
In einem höheren Dimmbereich von 100% bis zum Dimmwert D wird das Tastverhältnis des niederfrequenten Impulssignals verringert. Vorzugsweise wird dabei die Periodendauer eines niederfrequenten Impulses konstant gehalten und seine Impulsdauer verringert.
Vorzugsweise kann die Verringerung dieser Impulsdauer derart durchgeführt werden, dass entsprechend den obigen Ausführungsbeispielen während der Zeitdauer eines
niederfrequenten Impulses das Steuersignal für den
Schalter Sl nur vollständige hochfrequente Impulse
aufweist . Die Verringerung des Tastverhältnisses wird auch in Fig. 7 veranschaulicht. Um z.B. von 25% auf 3% herunterzudimmen, wird das Tastverhältnis entsprechend von 25% auf 3%
verringert.
Bei niedrigeren Dimmpegeln hingegen, z.B. unter D%, wird die Frequenz des niederfrequenten Impulssignals
verringert. Bei Erreichen des Mindestwerts D wird dann die Frequenz verringert.
Dies ist auch in Fig. 6 gezeigt, wo unterhalb vom
Dimmpegel D die Impulsdauer TON beim Wert TONmin konstant bleibt und die Frequenz fLF des niederfrequenten
Impulssignals gesenkt wird. Wie z.B. in Fig. 7 ersichtlich wird die Impulsdauer TON nicht weiter verringert, wenn die Mindest-Impulsdauer TONmin erreicht wird. Ausgehend vom Dimmwert D=3% wird zum Erreichen eines niedrigeren
Dimmwerts die Ausschaltzeitdauer des niederfrequenten Impulssignals erhöht, wobei in Fig. 7 diese Erhöhung durch den Wert TOFFextra gekennzeichnet ist.
Es liegt vorzugsweise kein Mischbetrieb vor, sondern entweder nur echtes PWM-Dimmen - d.h. nur Verringerung des Tastverhältnisses des niederfrequenten Impulssignals - bzw. reines Dimmen über die Veränderung der Frequenz der niederfrequenten Impulse mit vorgegebener
MinimaleinschaltZeitdauer TONmin. Dieser Vorgehensweise ist dadurch verursacht, dass eine Verringerung des Tastverhältnisses des niederfrequenten Impulssignals technisch bedingt nur bis zu einem unteren Schwellenwert möglich ist. Ab diesem Schwellenwert D - und bis unter 1% bzw. bis weit unter 1% - soll also ein alternativer Dimmbetrieb über eine Veränderung der
Frequenz vorgeschlagen werden. Im Stand der Technik wird dagegen bei niedrigen Dimmwerten ein Amplituden-Dimmen durchgeführt, d.h. der LED-Strom verläuft zickzackförmig nicht mehr zwischen den Werten Imax und Imin sondern zwischen niedrigeren Grenzwerten Ima und Imin1. Ein derartiges Amplituden-Dimmen kann aber zu einer unerwünschten Verschiebung des Farborts führen .
Ein Dimmen im unteren Dimmbereich über eine Veränderun der Frequenz der niederfrequenten Impulse ist insofern vorteilhaft, dass eine Verschiebung des Farborts
verhindert wird.

Claims

Ansprüche 1. Betriebsschaltung für den Betrieb einer LED-Strecke, aufweisend :
- eine Schaltreglerschaltung zur Erzeugung eines Stroms für die LED-Strecke und aufweisend mindestens einen
Schalter (Sl) und eine als Energiespeicher dienende Spule (LI), und
- eine Steuerschaltung (SR) zur Steuerung des Schalters (Sl) mit einem Steuersignal (ST), bei dem einem
hochfrequenten Impulssignal ein im Vergleich dazu
niederfrequentes Impulssignal (S TLF) überlagert wird, wobei das hochfrequente Impulssignal und das
niederfrequente Impulssignal (STLF) synchronisiert sind.
2. Betriebsschaltung nach Anspruch 1,
wobei die abfallenden Flanken des niederfrequenten
Impulssignals (STLF) mit dem hochfrequenten Impulssignal synchronisiert sind.
3. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Zeitdauer (tON/LFl, tON/LF2) jedes Impulses des niederfrequenten Impulssignals (STLF) derart gewählt wird, dass während dieser Zeitdauer (tON/LFl, tON/LF2) das hochfrequente Impulssignal nur vollständige Impulse aufweist . 4. Betriebsschaltung nach Anspruch 3,
wobei während jedes Impulses des niederfrequenten
Impulssignals (STLF) das hochfrequente Impulssignal dieselbe Anzahl (np) an vollständigen Impulsen aufweist.
5. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SR) eine abfallende . Flanke des niederfrequenten Impulses dann erzeugt, wenn erkannt wird, dass der Strom für die LED-Strecke abnimmt.
6. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SR) eine abfallende Flanke des niederfrequenten Impulses dann erzeugt, wenn erkannt wird, dass der Strom für die LED-Strecke einen Minimalwert
(Imin) erreicht.
7. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Anzahl (np) der hochfrequenten Impulse während eines niederfrequenten Impulses unabhängig von einem
Dimmgrad für die LED-Strecke ist.
8. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei bei konstantem Dimmgrad für die LED-Strecke das Tastverhältnis des niederfrequenten Impulssignals (STLF) konstant bleibt.
9. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zum Dimmen der LED-Strecke die Pausendauer
(tOFF/LFl) zwischen zwei Impulsen des niederfrequenten Impulssignals (STLF) einstellbar ist.
10. Betriebsschaltung Anspruch 9,
wobei die Pausendauer (tOFF/LFl) von der Impulsdauer
(tON/LFl) und von einem gewünschten Dimmgrad (dim)
abhängig ist, vorzugsweise gemäß folgender Formel:
tOFF/LFl = tON/LFl / dim + tON/LFl.
11. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Anzahl (np) der hochfrequenten Impulse während eines niederfrequenten Impulses abhängig von einem
Dimmgrad für die LED-Strecke ist.
12. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und 11,
wobei bei variierendem Dimmgrad für die LED-Strecke das Tastverhältnis des niederfrequenten Impulssignals (STLF) konstant bleibt.
13. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und 11 bis 12,
wobei zum Dimmen der LED-Strecke die Anzahl (np) der hochfrequenten Impulse während eines niederfrequenten Impulses einstellbar ist. ■
14. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zur Synchronisierung des hochfrequenten
Impulssignals und des niederfrequenten Impulssignals
(STLF) die Zeitdauer eines hochfrequenten Impulssignals ermittelt wird, z.B. durch direkte Messung des
hochfrequenten Impulssignals oder durch direkte oder indirekte Messung des Stroms für die LED-Strecke oder durch Abschätzung auf Basis des aktuellen Werts der
Eingangsspannung (Vin) .
15. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Frequenz des niederfrequenten Impulssignals (ST1F) variierbar ist.
Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche wobei die Steuerschaltung (SR) das hochfrequente
Impulssignal derart erzeugt, dass wenn der Strom für die LED-Strecke einen Maximalwert (Imax) erreicht, das hochfrequente Impulssignaleine eine negative Flanke zum Öffnen des Schalters Sl aufweist, und wenn der Strom für die LED-Strecke einen Minimalwert (Imin) erreicht, das hochfrequente Impulssignal eine positive Flanke zum
Schließen des Schalters Sl aufweist. 17. Betriebsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei bei eingeschaltetem Schalter (Sl) in der Spule (LI) eine Energie aufgebaut wird, die sich bei ausgeschaltetem Schalter (Sl) über die LED-Strecke entlädt. 18. Verfahren zum Betrieb einer LED-Strecke mittels einer Schaltreglerschaltung aufweisend mindestens einen Schalter (Sl) und eine als Energiespeicher dienende Spule (Li) , aufweisend die Steuerung des Schalters (Sl) mit einem Steuersignal (ST) , bei dem einem hochfrequenten
Impulssignal ein im Vergleich dazu niederfrequentes
Impulssignal (STLF) überlagert wird,
wobei das hochfrequente Impulssignal und das
niederfrequente Impulssignal (STLF) synchronisiert werden. 19. Integrierte Schaltung, vorzugsweise in Form eines Mikrocontrollers, einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung (ASIC) oder eines digitalen
Signalprozessors, zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 18.
20. Betriebsschaltung, vorzugsweise nach einem der
Ansprüche 1 bis 17, für den Betrieb einer LED-Strecke, aufweisend : - eine Schaltreglerschaltung zur Erzeugung eines Stroms für die LED-Strecke und aufweisend mindestens einen
Schalter (Sl) und eine als Energiespeicher dienende Spule (LI), und
- eine Steuerschaltung (SR) zur Steuerung des Schalters (Sl) mit einem Steuersignal (ST), bei dem einem
hochfrequenten Impulssignal ein im Vergleich dazu
niederfrequentes Impulssignal (STLF) überlagert wird, wobei zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem höheren Dimmbereich das Tastverhältnis des
niederfrequenten Impulssignals (STLF) verringert wird, und zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem niedrigeren Dimmbereich die Pausendauer (TOFF) des niederfrequenten Impulssignals (STLF) erhöht wird.
21. Betriebsschaltung nach Anspruch 20,
wobei der höhere Dimmbereich und der niedrigere
Dimmbereich angrenzen. 22. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 21, wobei im höheren Dimmbereich die Periode (TON+TOFF) eines niederfrequenten Impulses konstant bleibt und lediglich die Impulsdauer (TON) verringert wird. 23. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei im niedrigeren Dimmbereich die Impulsdauer (TONmin) des niederfrequenten Impulssignals (STLF) konstant bleibt und lediglich die Pausendauer (TOFF) erhöht wird. 24. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die Impulsdauer (TONmin) , die an der unteren Grenze (D) des höheren Dimmbereichs erreicht wird, im gesamten niedrigeren Dimmbereich konstant gehalten wird.
25. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Periode (TONmin+TOFF) des niederfrequenten Impulses, die an der oberen Grenze (D) des niedrigeren Dimmbereichs erreicht wird, im gesamten höheren
Dimmbereich konstant gehalten wird.
26. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die Steuerschaltung (SR) das hochfrequente
Impulssignal derart erzeugt, dass wenn der Strom für die LED-Strecke einen Maximalwert (Imax) erreicht, das hochfrequente Impulssignaleine eine negative Flanke zum Öffnen des Schalters Sl aufweist, und wenn der Strom für die LED-Strecke einen Minimalwert (Imin) erreicht, das hochfrequente Impulssignal eine positive Flanke zum
Schließen des Schalters Sl aufweist.
27. Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei bei eingeschaltetem Schalter (Sl) in der Spule (LI) eine Energie aufgebaut wird, die sich bei ausgeschaltetem Schalter (Sl) über die LED-Strecke entlädt.
28. Verfahren, vorzugsweise nach Anspruch 18, zum Betrieb einer LED-Strecke mittels einer Schaltreglerschaltung aufweisend mindestens einen Schalter (Sl) und eine als Energiespeicher dienende Spule (Li),
aufweisend die Steuerung des Schalters (Sl) mit einem Steuersignal (ST) , bei dem einem hochfrequenten
Impulssignal ein im Vergleich dazu niederfrequentes
Impulssignal (STLF) überlagert wird,
wobei zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem höheren Dimmbereich das Tastverhältnis des
niederfrequenten Impulssignals (STLF) verringert wird, und zum Dimmen bzw. Herunterdimmen der LED-Strecke in einem niedrigeren Dimmbereich die Pausendauer (TOFF) des niederfrequenten Impulssignals (STLF} erhöht wird. 29. Integrierte Schaltung, vorzugsweise in Form eines Mikrocontrollers, einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung (ASIC) oder eines digitalen Signalprozessors, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 28.
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