WO2014176608A1 - Betriebsschaltung für leuchtdioden - Google Patents

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WO2014176608A1
WO2014176608A1 PCT/AT2014/000095 AT2014000095W WO2014176608A1 WO 2014176608 A1 WO2014176608 A1 WO 2014176608A1 AT 2014000095 W AT2014000095 W AT 2014000095W WO 2014176608 A1 WO2014176608 A1 WO 2014176608A1
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WO
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operating circuit
switch
control
coil
setpoint
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PCT/AT2014/000095
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Lochmann
Markus SCHERTLER
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co Kg
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Publication date
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D25/00—Control of light, e.g. intensity, colour or phase
    • G05D25/02—Control of light, e.g. intensity, colour or phase characterised by the use of electric means
    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375—Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • 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
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    • H05B47/10—Controlling the light source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the invention relates to an operating circuit with
  • Semiconductor light sources such as light emitting diodes have become increasingly interesting for lighting applications in recent years. The reason for this is, among other things, that crucial technical
  • Brightness as well as the light efficiency (light output per watt) of these light sources could be achieved.
  • LEDs have become an attractive alternative to conventional light sources such as incandescent or
  • LEDs Light emission from LEDs correlates with the current flow through the LEDs. For brightness control, LEDs are therefore always operated in a mode in which the current flow through the LED is controlled.
  • switching regulator such as step-down converter or buck
  • Such a switching regulator is
  • a control unit controls a high-frequency clocked switch (for example, a
  • the LED current shows a
  • the time average of the LED current represents the RMS current through the LED arrangement and is a measure of the brightness of the LEDs.
  • the LEDs are low-frequency (typically with a frequency in the range of 100-1000 Hz) pulse packets through the operating device supplied with (in time average) constant current amplitude.
  • the current within a pulse packet is superimposed on the above-mentioned high-frequency ripple.
  • the brightness of the LEDs can now be adjusted by the frequency of the
  • Pulse packets are controlled; the LEDs can
  • a practical requirement of the operating device is that it can be used as flexibly and versatile as possible, for example, regardless of how many LEDs are actually connected as a load and should be operated.
  • the load may also change during operation if, for example, an LED fails.
  • the LEDs are, for example, in a so-called 'continuous conduction mode' or
  • a buck converter for the operation of at least one LED (or a plurality of LEDs connected in series), which has a first switch S1, is shown as a basic circuit.
  • the operating circuit is supplied with a DC voltage or a rectified AC voltage U0.
  • Control unit for regulating the operation of the
  • Illuminant wherein control steps are performed in dependence on control parameters.
  • the operating circuit is supplied with a variable setpoint, and the setpoint is compared with an actual value. In this case, the following steps take place: detection of an increase in the setpoint value over a specific time by means of a control / regulating unit and adaptation of at least one control parameter in
  • Control parameters can be continuous or stepwise.
  • Control is set to very slow controller parameters
  • the control unit may receive dimming commands via an external interface and these dimming commands may specify the changeable setpoint.
  • the dimming commands can be used as digital wired signals (eg DALI, DSI),
  • the operating circuit can be connected via a potential-isolated. Converter are supplied, wherein the floating converter by a controller, preferably
  • Microcontroller is controlled and wherein the controller via a preferably isolated (internal)
  • the isolated converter can, for example, by an isolated flyback converter
  • the controller may control the operation of the floating converter, for example, by adjusting the switching frequency and / or the
  • the controller can receive dimming commands via an external interface.
  • a supply voltage for at least one LED can by means of a coil and a through a
  • Control unit clocked first switch
  • the invention also relates to an operating circuit, wherein the operating circuit is a DC voltage or
  • rectified AC voltage is supplied and by means of a coil and a through the
  • Control unit clocked first switch one
  • the control unit may be a signal of the first sensor unit or a signal of the second sensor unit or a combination of a signal from the first sensor unit and a signal from the second sensor unit for determining the input and
  • the control unit may turn off the first switch when the current through the first switch exceeds a maximum reference value.
  • the first sensor unit may be a measuring resistor.
  • the invention also relates to a method for controlling an operating circuit for a light-emitting means, preferably at least one LED, wherein control steps are carried out as a function of control parameters, and wherein the operating circuit is supplied with a variable setpoint value, the setpoint value is compared with an actual value, and wherein the method comprises : Capturing a slope of the
  • control parameter as a function of the slope.
  • the adaptation of the control parameters can be carried out continuously or stepwise. Further preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of further subclaims.
  • Figure la shows a circuit arrangement according to the
  • FIG. 1b shows a diagram with the time profile of the LED current in the circuit arrangement of FIG. 1a (prior art).
  • FIG. 2 a shows a first example of an operating circuit (buck) according to the invention for LEDs
  • FIG. 2b shows a diagram which is time-dependent
  • FIG. 5 shows a modification of the circuit of FIG. 2a (Buck Boost).
  • FIG. 6 shows a further specific embodiment of the invention.
  • FIG. 1a and FIG. 1b show the state of the art.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 2a is an example of a possible operating circuit. It is used to operate at least one ⁇ or more in series and / or parallel switched) LED. For example, in the example shown, two LEDs are in series
  • FIG. 6 shows the behavior of the operating circuit.
  • the operating circuit has a control / regulating unit SR for controlling the operation of the lighting means, wherein
  • the operating circuit is supplied with a variable setpoint dS, and the setpoint dS is compared with an actual value. The following steps take place: Detecting a slope (alpha) of the setpoint dS over a certain time dTs by means of a
  • Control unit SR and adaptation of at least one control parameter for controlling the operation of the
  • the adaptation of the control parameters can be carried out continuously or stepwise. There are, for example, three stages of
  • control parameters In a first stage these are relatively fast control parameters, in a second stage relatively slow ones compared to the relatively fast control parameters of the first stage
  • Control parameters and in a third stage compared to the relatively slow control parameters of the second stage even slower control parameters are referred to as very slow control parameters.
  • the control parameters of the first and second stages can be variable control parameters that can be set as a function of the gradient alpha. With a large slope alpha, relatively fast control parameters can be set. When reaching a steady state of
  • Control is set to very slow controller parameters
  • the circuit is supplied with a DC voltage U0, which of course can also be a rectified AC voltage.
  • the control unit SR can receive dimming commands via an external interface, and these dimming commands can specify the changeable setpoint dS.
  • the operating circuit can be supplied via a potential-separated converter, wherein the potential-separated converter by a controller, preferably
  • Microcontroller is controlled, and wherein the controller via a preferably electrically isolated interface of the operating circuit sets the modifiable setpoint dS.
  • the controller can dimming commands via an external
  • Embodiment of an operating circuit explained.
  • topologies may be used as an operating circuit, and the invention is not limited to this embodiment.
  • the LEDs are connected in series with a coil LI and a first switch Sl.
  • the circuit arrangement has a diode D1 (the diode D1 is connected in parallel with the LEDs and the coil L1) and optionally a capacitor C1 connected in parallel with the LEDs. In the switched on
  • State of the first switch Sl flows current through the LEDs and through the coil LI, which is thereby magnetized.
  • the energy stored in the magnetic field of the coil discharges in the form of a current via the diode D1 and the LEDs.
  • the optional capacitor C1 can be charged.
  • the capacitor Cl can discharge and contribute to the flow of current through the LED track.
  • the optional capacitor Cl can lead to a smoothing of the current through the LEDs.
  • a field effect transistor or a bipolar transistor can be used as a first switch Sl.
  • the first switch Sl a field effect transistor or a bipolar transistor can be used.
  • Switch S1 is switched to high frequency, typically in a frequency range above 10 kHz.
  • a possible embodiment of the circuit is that the first switch Sl is spared in operation, since it can be switched on, as explained later, when the power applied to it is almost zero.
  • Another possible embodiment of the circuit is that for the first switch Sl and the diode Dl quite a
  • a control and / or regulating unit SR is further provided, which specifies the timing of the first switch Sl to control the LED power or the LED current.
  • the control / regulating unit SR uses as input variables signals from a first sensor unit SEI and / or signals from a second sensor unit SE2 to determine the exact switch-on and output time of the first switch Sl.
  • the signals from the first sensor unit SEI and / or signals from a second sensor unit SE2 uses as input variables signals from a first sensor unit SEI and / or signals from a second sensor unit SE2 to determine the exact switch-on and output time of the first switch Sl.
  • Sensor unit SEI and / or second sensor unit SE2 represent examples of an actual value, which can be compared by the control / regulation unit SR with the changeable setpoint dS.
  • the first sensor unit SEI is in series with the first
  • Switch Sl arranged and detects the flow of current through the first switch Sl. This serves to monitor the current flow through the first switch Sl. If the current flow through the first switch Sl exceeds a certain maximum reference value, the first switch S1 is switched off.
  • the first sensor unit SEI may be, for example, a measuring resistor (shunt or current measuring resistor). To monitor the current flow can now the
  • Voltage drop at the measuring resistor (shunt) are tapped and compared for example by means of a comparator with a reference value.
  • Switch S1 are then turned on when the current through the coil LI for the first time is zero or at least very low, that is preferably in the
  • Capacitor Cl is the power supply of the LED. The individual current courses and the optimal
  • the enlarged illustration shows the current course within a PWM pulse packet: It is the temporal
  • the first switch S1 is closed and current begins to flow through the LED and the coil LI.
  • the current i_L shows an increase according to an exponential function, wherein in the region of interest here a quasi-linear increase of the current i__L can be seen.
  • i_LED differs from i_L in that part of the current i_L contributes to the charge of the capacitor Cl. Opening ' the first switch Sl to
  • Time t_l (for example, when a desired maximum reference value is reached) has the consequence that the energy stored in the magnetic field of the coil via the diode Dl and the LEDs or the capacitor Cl discharges.
  • the current i__L continues to flow in the same direction, but decreases continuously and can even reach a negative value.
  • a negative current ie a Current flow with reverse direction
  • the current i_LED decreases only weakly and is maintained, since the capacitor Cl has a smoothing effect.
  • the diode blocks.
  • the current i_L decreases (but is still negative) and goes to zero.
  • parasitic capacitances at the diode Dl and other parasitic capacitances in the rest of the circuit are reloaded.
  • Coil LI not or hardly magnetized.
  • the first switch Sl can be turned on at this time with very low losses, since hardly any current flows through the coil LI. A reconnection is also already possible at the time t_2 or shortly before, because the current through the coil LI is very low in this time range.
  • a second sensor unit SE2 For detecting the advantageous switch-on time for the first switch Sl, a second sensor unit SE2 is now used.
  • the current i_L can be detected by the coil LI.
  • the current i_L through the coil LI can be detected, for example, by means of a Hall sensor. Additionally or alternatively, therefore, other / other variables can be used which are suitable for detecting an advantageous switch-on time.
  • the magnetization state of the coil LI can be detected.
  • the second sensor unit SE2 may be a secondary winding L2 on the coil LI, which taps the voltage across the coil LI. The monitoring of the temporal voltage curve on the coil LI (in particular of the 'break-in' shortly after the diode Dl has been blocked after the instant t_2) makes it possible to say something about the advantageous one
  • Underlying a threshold can detect.
  • the voltage at the node Ux above the first switch Sl can be monitored.
  • the voltage at node Ux drops significantly from a high value to a low value when the diode is turned off.
  • Switch Sl can therefore be triggered below the voltage Ux below a certain threshold.
  • the control unit SR turns on the first switch Sl again at the time when the coil LI
  • the second sensor unit SE2 can from an inductively the coil LI coupled secondary winding L2 or consist of a voltage divider (Rl, R2) at the node Ux.
  • the control unit SR uses the information from the first sensor unit SEI and / or the second
  • the regulation of the (time-averaged) LED power by SR can take place, for example, in the form of PWM signals.
  • the frequency of the PWM signal is typically in the
  • FIG. 3 and Figure 4 show specific embodiments of the invention.
  • FIG. 3 shows a special embodiment of the above-described switching arrangement (a Buck converter). The advantageous one
  • Switch-off is detected by detecting the voltage at the node Ux above the first switch Sl. This is done by the ohmic
  • Voltage divider Rl and R2 The node Ux is located between the coil Li, the diode Dl and the switch Sl.
  • a voltage divider is, for example, a
  • the measuring resistor (shunt) RS is used for current detection by the first switch Sl.
  • the voltage at node Ux drops significantly from a high value to a low value when the diode is turned off.
  • the signal for reconnecting the first switch Sl can therefore be triggered below the voltage Ux below a certain threshold.
  • a second switch S2 is parallel to the LEDs and the
  • Capacitor Cl is arranged.
  • the second switch S2 is selectively / independently controllable and may for example be a transistor (MOSFET or bipolar transistor). If the second switch S2 is closed, the
  • Discharge process of the capacitor Cl accelerates. Due to the accelerated discharge of the capacitor Cl is achieved that the current flow through the LED goes to zero as quickly as possible. This is desirable, for example, at the end of a PWM packet, where the current flow through the LED
  • the falling edge of the current profile should be as steep as possible (for reasons of color constancy).
  • Dimming levels are activated and controlled, where the PWM packets are very short and it is important that the current through the LED at the end of a pulse packet quickly approaches zero. For example, by suitable control of the second switch S2 an even lower dimming level can be achieved.
  • this second switch S2 bridges the LEDs when switched on. This is required, for example, when the LEDs are to be turned off, i. should not emit light, but the supply voltage U0 is still present. Without bridging by the second switch S2, a (smaller) current would flow across the LEDs and resistors R1 and R2, and the LEDs would (slightly) light up.
  • Switch S2 parallel to the LEDs and the capacitor Cl for accelerated discharge of the capacitor Cl or for bridging the LED not only on the specific
  • Embodiment of the circuit arrangement of Figure 3 is limited, but can be applied to all embodiments of the invention.
  • Figure 4 shows a modification of the circuit in Figure 3 in that the voltage monitoring takes place on the coil LI.
  • the voltage on the coil Sl can
  • a secondary winding L2 which is coupled to the coil Sl, (or an additional coil L2, which inductively couples to the coil LI) are detected.
  • a secondary winding L2 is now used. The monitoring of the temporal voltage curve at the coil LI (in particular the 'break - in' near the coil)
  • Locking the diode Dl after the time t_2) allows a statement about the advantageous Reclosing time of the first switch Sl. As already mentioned, this monitoring can also take place on the basis of a secondary winding L2.
  • the determination of the time point of the zero crossing or the demagnetization can also take place by means of a threshold value monitoring (on exceeding or exceeding a threshold value, in the case of monitoring by means of a secondary winding L2, the polarity of the voltage depends on the winding sense of the secondary winding L2 to the coil LI off).
  • An alterable setpoint is supplied to the operating circuit and the setpoint value is compared with an actual value.
  • inventive method can of course be applied to other circuit topologies, such as for a so-called flyback converter or Buck-Bopst Converter or a so-called
  • Forward converter or forward converter.
  • Figure 5 shows, for example, a modification of the circuit of Figure 2a in that the arrangement of the inductor LI, the diode Dl and the orientation of the LED track is modified (forms flyback converter or buck-boost converter).
  • the control unit (SR) can be dimming commands received via an external interface and this
  • Dimming commands can specify the changeable setpoint (dS) in this case.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für ein Leuchtmittel, vorzugsweise zumindest eine LED, aufweisend eine Steuer/Regeleinheit (SR) zur Regelung des Betriebs des Leuchtmittels, wobei Regelschritte in Abhängigkeit von Regelparametern durchgeführt werden, und wobei der Betriebsschaltung ein änderbarer Sollwert (dS) zugeführt wird, der Sollwert (dS) mit einem Istwert verglichen wird, und wobei das Verfahren umfasst: Erfassen einer Steigung (Alpha) des Sollwertes (dS) über eine bestimmte Zeit (dTs) mittels einer Steuer/Regeleinheit (SR) und Anpassung wenigstens eines Regelparameters in Abhängigkeit von der Steigung (Alpha).

Description

BetriebsSchaltung für Leuchtdioden
Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung mit
Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben von Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Technisches Gebiet
Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden sind während der letzten Jahre für Beleuchtungsanwendungen zunehmend interessant geworden. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, dass entscheidende technische
Innovationen und große Fortschritte sowohl bei der
Helligkeit als auch bei der Lichteffizienz (Lichtleistung pro Watt) dieser Lichtquellen erzielt werden konnten .
Nicht zuletzt durch die vergleichsweise lange Lebensdauer konnten sich Leuchtdioden zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen wie Glüh- oder
Gasentladungslampen entwickeln.
Stand der Technik Halbleiterlichtquellen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden im Folgenden als LED
( light-emitting-diode) abgekürzt . Dieser Begriff soll im Folgenden sowohl Leuchtdioden aus anorganischen
Materialien als auch Leuchtdioden aus organischen
Materialien umfassen. Es ist bekannt , dass die
Lichtabstrahlung von LEDs mit dem Stromfluss durch die LEDs korreliert . Zur Helligkeitsregelung werden LEDs daher grundsätzlich in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch die LED geregelt wird.
In der Praxis werden zur Ansteuerung einer Anordnung von einer oder mehrerer LEDs vorzugsweise Schaltregler, beispielsweise Tiefsetzsteller (Step-Down oder Buck
Converter) verwendet. Ein solcher Schaltregler ist
beispielsweise aus der DE 10 2006 034 371 AI bekannt.
Dabei steuert eine Steuereinheit einen hochfrequent getakteten Schalter (beispielsweise einen
Leistungstransistor) an. Im eingeschalteten Zustand des Schalters fließt Strom über die LED Anordnung und eine Spule, die dadurch aufgeladen wird. Die
zwischengespeicherte Energie der Spule entlädt sich im ausgeschalteten Zustand des Schalters über die LEDs
(Freilauf hase) . Der Strom durch die LED Anordnung zeigt einen zickzackförmigen zeitlichen Verlauf: bei
eingeschaltetem Schalter zeigt der LED-Strom eine
ansteigende Flanke , bei ausgeschaltetem Schalter ergibt sich eine abfallende Flanke . Der zeitliche Mittelwert des LED- Stroms stellt den Effektivstrom durch die LED- anordnung dar und ist ein Maß für die Helligkeit der LEDs . Durch entsprechende Taktung des Leistungsschalters kann der mittlere , effektive Strom geregelt werden.
Um das emittierte Lichtspektrum während des konstanten Betriebs möglichst konstant zu halten, ist es bekannt , bei LEDs für Helligkeitsregelungen nicht die Stromamplitude zu variieren, sondern ein sogenanntes PWM (pulse-width- modulation) - Verfahren anzuwenden . Dabei werden den LEDs durch das Betriebsgerät niederfrequente (typischerweise mit einer Frequenz im Bereich von 100-1000 Hz) Pulspakete mit (im zeitlichen Mittel) konstanter Stromamplitude zugeführt. Dem Strom innerhalb eines Pulspakets ist der oben angeführter hochfrequente Rippel überlagert . Die Helligkeit der LEDs kann nun durch die Frequenz der
Pulspakete gesteuert werden; die LEDs können
beispielsweise gedimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwischen den Pulspaketen vergrößert wird.
Eine praktische Anforderung an das Betriebsgerät ist, dass es möglichst flexibel und vielseitig eingesetzt werden kann, beispielsweise unabhängig davon, wie viele LEDs als Last tatsächlich angeschlossen sind und betrieben werden sollen. Die Last kann sich zudem während des Betriebs ändern, wenn beispielsweise eine LED ausfällt.
Bei herkömmlichen Technologien werden die LEDs bspw. in einem sogenannten 'continuous conduction mode ' bzw.
nichtlückendem Betrieb betrieben . Dieses Verfahren sei anhand von Figur la und Figur lb näher erläutert (Stand der Technik) .
Im in Figur la gezeigten Beispiel ist als Grundschaltung ein Tiefsetzsteller (Buck-Converter) für den Betrieb zumindest einer LED (oder mehrerer in Serie geschalteten LEDs) dargestellt, die einen ersten Schalter Sl aufweist . Die BetriebsSchaltung wird mit einer Gleichspannung bzw einer gleichgerichteten WechselSpannung U0 versorgt .
Darstellung der Erfindung Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte
Betriebsschaltung für wenigstens eine LED und ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer LED bereitzustellen, welche auf einfache Art und Weise die Regelung des Betriebs des Leuchtmittels zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die
Betriebsschaltung für wenigstens eine LED
Steuer/Regeleinheit zur Regelung des Betriebs des
Leuchtmittels auf, wobei Regelschritte in Abhängigkeit von Regelparametern durchgeführt werden. Der Betriebsschaltung wird ein änderbarer Sollwert zugeführt, und der Sollwert wird mit einem Istwert verglichen. Dabei erfolgen die folgenden Schritte: Erfassen einer Steigung des Sollwertes über eine bestimmte Zeit mittels einer Steuer/Regeleinheit und Anpassung wenigstens eines Regelparameters in
Abhängigkeit von der Steigung . Die Anpassung der
Regelparameter kann dabei kontinuierlich oder stufenweise erfolgen .
Bei einer großen Steigung können relativ schnelle
Regelparameter eingestellt werden.
Beim Erreichen eines eingeschwungenen Zustandes der
Regelung wird auf sehr langsame Reglerparameter
umgeschaltet und bei einer geringen Steigung werden relativ langsame Regelparameter eingestellt. Die Steuer/Regeleinheit kann Dimmbefehle über eine externe Schnittstelle empfangen und diese Dimmbefehle können den änderbaren Sollwert vorgeben. Die Dimmbefehle können als digitale drahtgebundene Signale (bspw. DALI, DSI) ,
digitale drahtlose Signale (Funk, Infrarot) oder auch analoge drahtgebundene oder drahtlose Signale übertragen werde .
Die Betriebsschaltung kann über einen potentialgetrennten . Konverter versorgt werden, wobei der potentialgetrennte Konverter von einem Kontroller, vorzugsweise
Microcontroller, gesteuert wird und wobei der Kontroller über eine vorzugsweise potentialgetrennte (interne)
Schnittstelle der Betriebsschaltung den änderbaren
Sollwert vorgibt. Der potentialgetrennte Konverter kann beispielsweise durch einen isolierten Sperrwandler
(Flyback-Converter) oder auch einen isolierten resonanten Halbbrückenwandler (beispielsweise ein LLC-Wandler) gebildet werden. Der Kontroller kann den Betrieb des potentialgetrennte Konverter steuern, beispielsweise durch Anpassung der Schaltfrequenz und / oder des
Tastverhältnisses . Der Kontroller kann Dimmbefehle über eine externe Schnittstelle empfangen. Eine VersorgungsSpannung für wenigstens eine LED kann mittels einer Spule und einen durch eine
Steuer/Regeleinheit getakteten ersten Schalter
bereitstellt werden, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter über eine Diode und über der wenigstens einen LED entlädt . Die Erfindung betrifft auch eine Betriebsschaltung, wobei der Betriebsschaltung eine Gleichspannung oder
gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule und einem durch die
Steuer/Regeleinheit getakteten ersten Schalter eine
Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei eingeschaltetem erstem Schalter in der Spule eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter über eine Diode und über wenigstens eine LED entlädt. Die Steuereinheit kann ein Signal der ersten Sensoreinheit oder ein Signal der zweiten Sensoreinheit oder eine Kombination eines Signals von der ersten Sensoreinheit und eines Signals von der zweiten Sensoreinheit zur Festlegung des Ein- und
Ausschaltzeitpunkts des ersten Schalters verwenden. Die Steuer/Regeleinheit kann den ersten Schalter ausschalten, wenn der Strom durch den ersten Schalter einen maximalen Referenzwert überschreitet. Die erste Sensoreinheit kann ein Messwiderstand sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regelung einer Betriebsschaltung für ein Leuchtmittel vorzugsweise zumindest eine LED, wobei Regelschritte in Abhängigkeit von Regelparametern durchgeführt werden, und wobei der BetriebsSchaltung ein änderbarer Sollwert zugeführt wird, der Sollwert mit einem Istwert verglichen wird, und wobei das Verfahren umfasst: Erfassen einer Steigung des
Sollwertes über eine bestimmte Zeit und Anpassung
wenigstens eines Regelparameters in Abhängigkeit von der Steigung. Die Anpassung der Regelparameter kann dabei kontinuierlich oder stufenweise erfolgen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Figur la zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem
bekannten Stand der Technik
Figur 1b zeigt ein Diagram mit dem zeitlichen Verlauf des LEDstroms in der Schaltungsanordnung von Figur la (Stand der Technik)
Figur 2a zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung (Buck) für LEDs
Figur 2b zeigt ein Diagram, das zeitabhängige
Stromverläufe und Steuersignale in der in Fig 2a
dargestellten Schaltungsanordnung darstellt
Figur 3 und Figur 4 zeigen spezielle Ausführungsformen der
Erfindung
Figur 5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von Figur 2a (Buck-Boost)
Figur 6 zeigt eine weitere spezielle Ausführungsform der Erfindung Figur la und Figur lb zeigen den Stand der Technik .
Die in Figur 2a dargestellte Schaltungsanordnung ist ein Beispiel für eine mögliche Betriebsschaltung. Sie dient zum Betrieb von wenigstens einer {oder mehrerer in Serie und / oder parallel geschaltenen) LED . Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise zwei LEDs in Serie
geschaltet, es können natürlich auch nur eine oder mehrere LEDs sein. Die LED bzw. die seriell und / oder parallel geschaltenen LEDs werden im Folgenden auch LED-strecke genannt . Figur 6 zeigt das Verhalten der Betriebsschaltung. Die Betriebsschaltung weist eine Steuer/Regeleinheit SR zur Regelung des Betriebs des Leuchtmittels auf, wobei
Regelschritte in Abhängigkeit von Regelparametern
durchgeführt werden. Der Betriebsschaltung wird ein änderbarer Sollwert dS zugeführt, und der Sollwert dS wird mit einem Istwert verglichen. Dabei erfolgen die folgenden Schritte: Erfassen einer Steigung (Alpha) des Sollwertes dS über eine bestimmte Zeit dTs mittels einer
Steuer/Regeleinheit SR und Anpassung wenigstens eines Regelparameters zur Regelung des Betriebs des
Leuchtmittels in Abhängigkeit von der erfassten Steigung (Alpha) . Die Anpassung der Regelparameter kann dabei kontinuierlich oder stufenweise erfolgen. Es werden dabei beispielsweise drei Stufen von
Regelparametern unterschieden. In einer ersten Stufe handelt es sich um relativ schnelle Regelparameter, in einer zweiten Stufe im Vergleich zu den relativ schnellen Regelparametern der ersten Stufe relativ langsame
Regelparameter und in einer dritten Stufe im Vergleich zu den relativ langsamen Regelparametern der zweiten Stufe noch langsamere Regelparameter die im Weiteren als sehr langsame Regelparameter bezeichnet werden. Die Regelparameter der ersten und zweiten Stufe können veränderbare Regelparameter sein, die in Abhängigkeit der Steigung Alpha eingestellt werden können. Bei einer großen Steigung Alpha können relativ schnelle Regelparameter eingestellt werden. Beim Erreichen eines eingeschwungenen Zustandes der
Regelung wird auf sehr langsame Reglerparameter
umgeschalten. Beim eingeschwungenen Zustand ist die
Steigung Alpha gleich null. Bei einer geringen Steigung Alpha werden relativ langsame Regelparameter eingestellt.
Der Schaltung wird eine Gleichspannung U0 zugeführt, die natürlich auch eine gleichgerichtete WechselSpannung sein kann .
Die Steuer/Regeleinheit SR kann Dimmbefehle über eine externe Schnittstelle empfangen und diese Dimmbefehle können den änderbaren Sollwert dS vorgeben.
Die Betriebsschaltung kann über einen potentialgetrennten Konverter versorgt werden, wobei der potentialgetrennte Konverter von einem Kontroller, vorzugsweise
Microcontroller, gesteuert wird und wobei der Kontroller über eine vorzugsweise potentialgetrennte Schnittstelle der Betriebsschaltung den änderbaren Sollwert dS vorgibt .
Der Kontroller kann Dimmbefehle über eine externe
Schnittstelle empfangen.
Im Folgenden wird beispielhaft eine mögliche
Ausführungsform einer Betriebsschaltung erläutert . Andere Topologien können alternativ auch als Betriebsschaltung genutzt werden und die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Die LEDs sind in Serie mit einer Spule LI und einem ersten Schalter Sl verbunden. Zudem weist die Schaltungsanordnung eine Diode Dl (die Diode Dl ist parallel zu den LEDs und der Spule LI geschaltet) und optional einen zu den LEDs parallel geschalteten Kondensator Cl auf. Im eingeschalteten
Zustand des ersten Schalters Sl fließt Strom durch die LEDs und durch die Spule LI, die dadurch magnetisiert wird. Im ausgeschaltenen Zustand des ersten Schalters Sl entlädt sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherte Energie in Form eines Stroms über die Diode Dl und die LEDs .
Parallel dazu kann am Beginn des Einschaltens des ersten Schalters Sl der optionale Kondensator Cl geladen werden. Während der Ausschaltphase des ersten Schalters Sl
(Freilaufphase) kann sich der Kondensator Cl entladen und zum Stromfluss durch die LED-strecke beitragen. Der optionale Kondensator Cl kann dies zu einer Glättung des Stroms durch die LEDs führen.
Als erster Schalter Sl kann ein Feldeffekttransistor oder auch ein Bipolartransistor verwendet werden. Der erste
Schalter Sl wird hochfrequent geschaltet , typischerweise in einem Frequenzbereich von über 10 kHz .
Eine mögliche Ausführung der Schaltung ist , dass der erste Schalter Sl im Betrieb geschont wird, da er, wie später ausgeführt, dann eingeschaltet werden kann, wenn die an ihm anliegende Leistung nahezu null ist . Eine weitere mögliche Ausführung der Schaltung ist, dass für den ersten Schalter Sl und die Diode Dl durchaus auch ein
vergleichsweise billigeres Bauelement mit vergleichsweise etwas längerer Schaltdauer oder längerer Ausräumzeit eingesetzt werden kann.
In der Schaltung von Figur 2a ist weiters eine Steuer- und/oder Regeleinheit SR vorgesehen, die zur Regelung der LED-Leistung oder des LEDstromes die Taktung des ersten Schalters Sl vorgibt.
Die Steuer/Regeleinheit SR verwendet zur Festlegung des genauen Einschalt- und Ausgangszeitpunkts des ersten Schalters Sl als Eingangsgrößen Signale von einer ersten Sensoreinheit SEI und/oder Signale von einer zweiten Sensoreinheit SE2. Die Signale von der ersten
Sensoreinheit SEI und/oder zweiten Sensoreinheit SE2 stellen Beispiele für einen Istwert dar, der von der Steuer/Regeleinheit SR mit dem änderbaren Sollwert dS verglichen werden kann.
Die erste Sensoreinheit SEI ist in Serie zum ersten
Schalter Sl angeordnet und erfasst den Stromfluss durch den ersten Schalter Sl . Dies dient zur Überwachung des Stromflusses durch den ersten Schalter Sl . Übersteigt der Stromfluss durch den ersten Schalter Sl einen bestimmten maximalen Referenzwert , so wird der erste Schalter Sl ausgeschaltet . In einer alternativen Ausführungsform kann es sich bei der ersten Sensoreinheit SEI beispielsweise um einen Messwiderstand (Shunt oder Strommesswiderstand) handeln . Zur Überwachung des Stromflusses kann nun der
Spannungsabfall am Messwiderstand (Shunt) abgegriffen werden und beispielsweise mittels eines Komparators mit einem Referenzwert verglichen werden.
Überschreitet der Spannungsabfall am Messwiderstand
(Shunt) einen bestimmten Wert, so wird der erste Schalter Sl abgeschaltet. Die zweite Sensoreinheit SE2 ist innerhalb des
Stromzweiges, der während der Freilaufphase vom Strom durchflössen wird, angeordnet, dies kann in der Nähe oder an der Spule LI sein. Mit Hilfe der zweiten Sensoreinheit SE2 kann die Steuereinheit/Regeleinheit SR einen
geeigneten Zeitpunkt für den EinschaltZeitpunkt des ersten Schalters Sl festlegen.
Gemäß einer alternativen Ausführung kann der erste
Schalter Sl dann eingeschaltet werden, wenn der Strom durch die Spule LI zum ersten Mal null ist oder zumindest sehr gering ist, dass heißt vorzugsweise in dem
Zeitbereich, wenn die Diode Dl am Ende der Freilaufphase sperr . Es kann zum EinschaltZeitpunkt des ersten
Schalters Sl ein möglichst geringer Strom am Schalter Sl anliegen. Durch Erkennen des Stromnulldurchgangs durch die Spule LI wird ein nahezu verlustfreies Schalten
ermöglicht . Der Strom durch die LEDs zeigt nur eine geringe Welligkeit und schwankt nicht stark . Dies ist auf die glättende Wirkung des zu den LEDs parallel
geschalteten Kondensators Cl zurückzuführen . Während der Phase eines geringen Spulenstroms übernimmt der
Kondensator Cl die Speisung der LED . Die einzelnen Stromverläufe und der optimale
Einschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl sollen anhand des Diagrams in Figur 2b näher erläutert werden.
Analog zu Diagram in Figur lb ist der zeitliche Verlauf des Stroms i_L über zwei Pulspakete dargestellt.
Die vergrößerte Darstellung zeigt den Stromverlauf innerhalb eines PWM Pulspaketes: Es ist der zeitliche
Verlaufs des Stroms i__L durch die Spule LI, der zeitliche Verlauf des Stroms i__LED durch die LEDs und der zeitliche Verlauf des Zustand des ersten Schalters Sl aufgetragen (Im Zustand 0 ist der erste Schalter Sl ausgeschaltet, im Zustand 1 ist der Schalter geschlossen; die Signale für den Zustand des Schalters Sl entsprechen dem
Ansteuersignal (also am Gate) des Schalters Sl) . Zum Zeitpunkt t__0 wird der erste Schalter Sl geschlossen und es beginnt ein Strom durch die LED und die Spule LI zu fließen. Der Strom i_L zeigt einen Anstieg gemäß einer Exponentialfunktion, wobei im hier interessierenden Bereich ein quasi-linearer Anstieg des Stroms i__L zu erkennen ist . i_LED unterscheidet sich von i_L dadurch, dass ein Teil des Stroms i_L zur Ladung des Kondensators Cl beiträgt . Das Öffnen' des ersten Schalters Sl zum
Zeitpunkt t_l (beispielsweise wenn ein gewünschter maximaler Referenzwert erreicht ist) hat zur Folge, dass sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherten Energie über die Diode Dl und die LEDs bzw den Kondensator Cl entlädt. Der Strom i__L fließt in die gleiche Richtung weiter, nimmt aber kontinuierlich ab und kann sogar einen negativen Wert erreichen. Ein negativer Strom (d.h. ein Stromfluss mit umgekehrter Richtung) ist solange
vorhanden, solange die Ladungst äger, die zuvor in der leitend gepolten Diode Dl angereichert wurden, aus der Sperrschicht der Diode Dl ausgeräumt sind.
Der Strom i_LED hingegen nimmt nur schwach ab und wird aufrechterhalten, da der Kondensator Cl glättend wirkt. Zum Zeitpunkt t_2 sperrt die Diode. Der Strom i_L nimmt ab (ist aber weiter negativ) und geht gegen null. In dieser Phase werden parasitäre Kapazitäten an der Diode Dl und weitere parasitäre Kapazitäten in der restlichen Schaltung umgeladen.
Die Spannungen am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten
Schalters Sl und an der Spule LI ändern sich in diesem Zeitraum sehr rasch. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt auf einen niedrigen Wert ab (aufgrund des Sperrens der Diode Dl) . Ein vorteilhafter WiedereinsehaltZeitpunkt t_3 für den ersten Schalter Sl ist nun gegeben, wenn der Strom i_L den Nulldurchgang, oder zumindest die Nähe des
Nulldurchgangs , erreicht . Zu diesem Zeitpunkt ist die
Spule LI nicht bzw kaum magnetisiert . Der ersten Schalter Sl kann zu diesem Zeitpunkt mit sehr geringen Verlusten eingeschaltet werden, da kaum Strom durch die Spule LI fließt. Ein Wiedereinschalten ist aber auch bereits zum Zeitpunkt t_2 oder kurz vorher möglich, da der Strom durch die Spule LI in diesem Zeitbereich sehr niedrig ist .
Zur Detektion des vorteilhaften Einschaltzeitpunkts für den ersten Schalter Sl dient nun eine zweite Sensoreinheit SE2. In einer ersten Ausführungsform kann beispielsweise der Strom i_L durch die Spule LI erfasst werden . Dies erfordert aber relativ aufwendige Schaltungen. Der Strom i_L durch die Spule LI kann beispielsweise mittels eines Hallsensors erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ können daher weitere/andere Größen herangezogen werden, die zur Detektion eines vorteilhaften Einschaltzeitpunkts geeignet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann beispielsweise der Magnetisierungszustand der Spule LI erfasst werden. Es kann sich bei der zweiten Sensoreinheit SE2 beispielsweise um eine Sekundärwicklung L2 an der Spule LI handeln, die die Spannung an der Spule LI abgreift. Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule LI (insbesondere des 'Einbruchs' kurz nach Sperren der Diode Dl nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften
WiedereinschaltZeitpunkts des ersten Schalters Sl. In einer einfachen Ausführungsvariante würde ein Komparator reichen, der das Erreichen der Entmagnetisierung (und somit den Nulldurchgang) anhand des Über- bzw.
Unterschreitens eines Schwellwerts erkennen kann .
Anstatt oder ergänzend zur Spannungsüberwachung an der Spule LI kann beispielsweise die Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters Sl überwacht werden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifikant ab auf einen niedrigen Wert . Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten
Schalters Sl kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöst werden . Die Steuer/Regeleinheit SR schaltet den ersten Schalter Sl zu dem Zeitpunkt wieder ein, wenn die Spule LI
entmagnetisiert ist und/oder die Diode Dl sperrt. Die zweite Sensoreinheit SE2 kann dabei aus einer induktiv an die Spule LI gekoppelten Sekundärwicklung L2 oder aus einem Spannungsteiler (Rl, R2) am Knotenpunkt Ux bestehen.
Die Steuer/Regeleinheit SR verwendet die Information von der ersten Sensoreinheit SEI und/oder der zweiten
Sensoreinheit SE2 zur Festlegung des Aus- und
Einschaltzeitpunkts des ersten Schalter Sl . Die Regelung der (zeitlich gemittelten) LEDleistung durch SR kann beispielsweise in Form von PWM-Signalen erfolgen. Die Frequenz des PWM Signals liegt typischerweise in der
Größenordnung von 100 - 1000 Hz.
Figur 3 und Figur 4 zeigen spezielle Ausfuhrungsformen der Erfindung .
In Figur 3 ist eine spezielle Ausführungsform der oben beschriebenen Schaltanordnung (eines Tiefsetzstellers bzw. Buck-Converter) dargestellt . Der vorteilhafte
Ausschaltzeitpunkt wird hierbei mittels Erfassung der Spannung am Knotenpunkt Ux oberhalb des ersten Schalters Sl detektiert . Diese erfolgt durch den ohmschen
Spannungsteiler Rl und R2. Der Knotenpunkt Ux liegt zwischen der Spule Li, der Diode Dl und dem Schalter Sl. Als Spannungsteiler ist beispielsweise auch ein
kapazitiver Spannungsteiler oder kombinierter
Spannungsteiler, der aus Widerstand und Kapazität
aufgebaut ist , möglich . Der Messwiderstand (Shunt) RS dient zur Stromerfassung durch den ersten Schalter Sl . Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs am
Knotenpunkt Ux (insbesondere des ' Einbruchs ' kurz nach Sperren der Diode Dl in der Nähe des Zeitpunkts t_2 ) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften
Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl.
Anstatt oder ergänzend zu einer Spannungsüberwachung an der Spule LI kann beispielsweise die Spannung am
Knotenpunktes Ux oberhalb des ersten Schalters Sl
überwacht werden. Die Spannung am Knotenpunkt Ux fällt beim Sperren der Diode von einem hohen Wert signifikant ab auf einen niedrigen Wert. Das Signal zum Wiedereinschalten des ersten Schalters Sl kann daher bei Unterschreiten der Spannung Ux unter einem gewissen Schwellwert ausgelöst werden.
In Schaltungsanordnung von Figur 3 ist zusätzlich ein zweiter Schalter S2 parallel zu den LEDs und dem
Kondensator Cl angeordnet . Der zweite Schalter S2 ist selektiv/unabhängig ansteuerbar und kann beispielsweise ein Transistor (MOSFET oder Bipolartransistor) sein. Wird der zweite Schalter S2 geschlossen, so wird der
Entladevorgang des Kondensators Cl beschleunigt . Durch die beschleunigte Entladung des Kondensators Cl wird erreicht, dass der Stromfluss durch die LED möglichst schnell gegen null geht . Dies ist beispielsweise am Ende eines PWM- Pakets erwünscht , wo der Stromfluss durch die LED
möglichst schnell abfallen soll d.h. die abfallende Flanke des Stromsverlaufs möglichst steil sein soll (aus Gründen der Farbkonstanz) .
Alternativ kann der zweite Schalter S2 bei niedrigem
Dimmlevel aktiviert und angesteuert werden, wo die PWM- Pakete sehr kurz sind und es wichtig ist, dass der Strom durch die LED am Ende eines Pulspakets rasch gegen null geht . Beispielsweise kann durch geeignete Ansteuerung des zweiten Schalters S2 ein noch niedrigeres Dimmlevel erreicht werden.
Eine weitere Funktion dieses zweiten Schalters S2 ist, dass er im eingeschalteten Zustand die LEDs überbrückt. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn die LEDs ausgeschaltet werden sollen, d.h. kein Licht emittieren sollen, aber die VersorgungsSpannung U0 noch anliegt. Ohne die Überbrückung durch den zweiten Schalter S2 würde ein (zwar kleiner) Strom über die LEDs und die Widerstände Rl und R2 fließen und die LEDs (geringfügig) leuchten.
Es sei angemerkt, dass die Anordnung eines zweiten
Schalters S2 parallel zu den LEDs und dem Kondensator Cl zur beschleunigten Entladung des Kondensators Cl bzw. zur Überbrückung der LED nicht nur auf die spezielle
Ausführungsform der Schaltungsanordnung von Figur 3 beschränkt ist, sondern bei allen Ausführungsformen der Erfindung angewandt werden kann.
Figur 4 zeigt eine Modifikation von der Schaltung in Figur 3 dahingehend, dass die Spannungsüberwachung an der Spule LI erfolgt. Die Spannung an der Spule Sl kann
beispielsweise mittels einer Sekundärwicklung L2 , die an die Spule Sl gekoppelt ist , (bzw eine zusätzliche Spule L2 , die induktiv an die Spule LI koppelt) erfasst werden. Zur Detektion des vorteilhaften EinschaltZeitpunkts für den ersten Schalter Sl dient nun eine Sekundärwicklung L2. Die Überwachung des zeitlichen Spannungsverlaufs an der Spule LI (insbesondere des ' Einbruchs ' in der Nähe des
Sperrens der Diode Dl nach dem Zeitpunkt t_2) ermöglicht eine Aussage über den vorteilhaften Wiedereinschaltzeitpunkt des ersten Schalters Sl. Diese Überwachung kann wie bereits erwähnt auch anhand einer Sekundärwicklung L2 erfolgen.
Die Bestimmung des Zeitpunkts des Nulldurchgangs bzw. der Entmagnetisierung kann wie bereits erwähnt auch mittels einer Schwellwertüberwachung erfolgen (auf das Unter- oder Überschreiten eines Schwellwerts, bei einer Überwachung mittels einer Sekundärwicklung L2 hängt die Polarität der Spannung von dem Wicklungssinn der Sekundärwicklung L2 zu der Spule LI ab) .
Die Beispiele der Figuren 2 bis 5 sollen nur der besseren Erläuterung von verschiedenen Betriebsverfahren zur
Einstellung des LED-Stromes oder der LED-Leistung dienen. Grundsätzlich kann dabei immer das erfindungsgemäße
Verfahren zur Regelung des Betriebs des Leuchtmittels . angewendet werden, wobei Regelschritte in Abhängigkeit von Regelparametern durchgeführt werden, und wobei der
Betriebsschaltung ein änderbarer Sollwert zugeführt wird und der Sollwert mit einem Istwert verglichen wird .
Es sei bemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren natürlich auf andere Schaltungstopologien angewandt werden kann, so beispielsweise für einen sogenannten Sperrwandler bzw. Buck-Bopst Converter oder einen sogenannten
Durchflusswandler bzw. Forward Converter .
Figur 5 zeigt bspw. eine Modifikation der Schaltung von Figur 2a dahingehend, dass die Anordnung der Drossel LI , der Diode Dl sowie der Orientierung der LED-strecke modifiziert ist (bildet Sperrwandler bzw. Buck-Boost Converter) . Die Steuer/Regeleinheit (SR) kann Dimmbefehle über eine externe Schnittstelle empfangen und diese
Dimmbefehle können in diesem Fall den änderbaren Sollwert (dS) vorgeben.

Claims

Ansprüche
Betriebsschaltung für ein Leuchtmittel, vorzugsweise zumindest eine LED, aufweisend eine
Steuer/Regeleinheit (SR) zur Regelung des Betriebs des Leuchtmittels, wobei Regelschritte in
Abhängigkeit von Regelparametern durchgeführt werden, und wobei der Betriebsschaltung ein
änderbarer Sollwert (dS) zugeführt wird, der
Sollwert (dS) mit einem Istwert verglichen wird, und wobei die Steuer/Regeleinheit (SR) zur Durchführung der folgenden Schritte ausgelegt ist: Erfassen einer Steigung (Alpha) des Sollwertes (dS) über eine bestimmte Zeit (dTs) mittels einer
Steuer/Regeleinheit (SR) und Anpassung wenigstens eines Regelparameters in Abhängigkeit von der
Steigung (Alpha) .
Betriebsschaltung nach Anspruch 1 , wobei bei einer großen Steigung (Alpha) schnelle Regelparameter eingestellt werden.
Betriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei beim
Erreichen eines eingeschwungenen Zustandes der Regelung auf sehr langsame Reglerparameter
umgeschalten wird. Betriebsschaltung nach Anspruch 1 oder 2 wobei bei einer geringen Steigung (Alpha) langsame Regelparameter eingestellt werden, die sich von den sehr langsamen Regelparameter unterscheiden.
Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei der Betriebsschaltung eine
Gleichspannung oder gleichgerichtete Wechselspannung zugeführt wird und die mittels einer Spule (LI) und einem durch die Steuer/Regeleinheit (SR) getakteten ersten Schalter (Sl) eine Versorgungsspannung für wenigstens eine LED bereitstellt, wobei bei
eingeschaltetem erstem Schalter (Sl) in der Spule (LI) eine Energie zwischengespeichert wird, die sich bei ausgeschaltetem erstem Schalter (Sl) über eine Diode (Dl) und über wenigstens eine LED entlädt.
Betriebsschaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuereinheit (SR) ein Signal (SES1) der ersten Sensoreinheit (SEI) oder ein
Signal (SES2) der zweiten Sensoreinheit (SE2) oder eine Kombination eines Signals (SES1) von der ersten Sensoreinheit (SEI) und eines Signals (SES2) von der zweiten Sensoreinheit (SE2) zur Festlegung des Ein- und AusschaltZeitpunkts des ersten Schalters (Sl ) verwendet .
Betriebsschaltung nach Anspruch 6 , gekennzeichnet dadurch, dass die Steuer/Regeleinheit (SR) den ersten Schalter (Sl) ausschaltet , wenn der Strom durch den ersten Schalter (Sl) einen maximalen
Referenzwert überschreitet . Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass die zweite
Sensoreinheit (SE2) aus einer induktiv an die Spule (LI) gekoppelten Sekundärwicklung (L2) besteht.
Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet dadurch, das die zweite Sensoreinheit (SE2) das Erreichen der Entmagnetisierung der Spule (LI) erkennt, indem sie die Spannung (Ux) am
Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (Sl) und der Spule (LI) überwacht.
10. Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass
Steuer/Regeleinheit (SR) Dimmbefehle über eine externe Schnittstelle empfängt und diese Dimmbefehle den änderbaren Sollwert (dS) vorgeben.
11. Betriebsgerät für Leuchtmittel aufweisend eine
Betriebsschaltung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Betriebsschaltung über einen potentialgetrennten Konverter versorgt wird, wobei der potentialgetrennte Konverter von einem
Kontroller, vorzugsweise Microcontroller, gesteuert wird und wobei der Kontroller über eine vorzugsweise potentialgetrennte Schnittstelle der
Betriebsschaltung den änderbaren Sollwert (dS) vorgibt .
.Verfahren zur Regelung einer Betriebsschaltung für ein Leuchtmittel vorzugsweise zumindest eine LED, wobei Regelschritte in Abhängigkeit von
Regelparametern durchgeführt werden, und wobei der Betriebsschaltung ein änderbarer Sollwert (dS) zugeführt wird, der Sollwert (dS) mit einem Istwert verglichen wird, und wobei das Verfahren umfasst:
Erfassen einer Steigung (Alpha) des Sollwertes (dS) über eine bestimmte Zeit (dTs) und Anpassung wenigstens eines Regelparameters in Abhängigkeit von der Steigung (Alpha) .
13. Verfahren nach Anspruch 12 wobei bei einer großen Steigung (Alpha) schnelle Regelparameter eingestellt werden .
Verfahren nach Anspruch 13 wobei beim Erreichen eines eingeschwungenen Zustandes der Regelung auf sehr langsame Reglerparameter umgeschaltet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 wobei bei einer geringen Steigung (Alpha) langsame Regelparameter eingestellt werden, die sich von den sehr langsamen Regelparametern unterscheiden.
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