WO2016058592A1 - Schaltung zum netzkonformen betreiben von leuchtdioden sowie leuchtmittel und leuchte - Google Patents

Schaltung zum netzkonformen betreiben von leuchtdioden sowie leuchtmittel und leuchte Download PDF

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WO2016058592A1
WO2016058592A1 PCT/DE2015/100411 DE2015100411W WO2016058592A1 WO 2016058592 A1 WO2016058592 A1 WO 2016058592A1 DE 2015100411 W DE2015100411 W DE 2015100411W WO 2016058592 A1 WO2016058592 A1 WO 2016058592A1
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circuit
supply voltage
voltage
led
led chain
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PCT/DE2015/100411
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Uwe Wiesner
Norbert Wittschief
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Atlas Elektronik Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • 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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    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Definitions

  • the invention relates to a circuit for operating light-emitting diodes in accordance with the network, wherein the circuit has n LED chains with a respective ordinal number N, where n is an integer and greater than 1 and N is an integer and greater than 0, a total supply voltage terminal at which a time-dependent supply voltage, in particular rectified
  • AC voltage can be applied, and has an LED chain circuit and the LED chain circuit is set up such that the individual LED chains connected with increasing supply voltage with increasing atomic number N and switched off with decreasing supply voltage with decreasing atomic number, and a light source and a light.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a circuit for operation of light-emitting diodes in accordance with the network, the circuit having n LED strings with a respective ordinal number N, where n is an integer and greater than 1 and N is an integer greater than 0, a total supply voltage terminal, on which a time-dependent supply ⁇ voltage, in particular rectified AC voltage, can be applied, and has an LED chain circuit and the LED chain circuit is set up such that the individual LED chains connected with increasing supply voltage with increasing atomic number N and with decreasing Supply voltage with falling atomic number are switched off, wherein the total supply voltage terminal is associated with a controlled resistance circuit (111) which is set up such that up to a first limiting current (211) and / or from a second limiting current (213) an ohmic resistive component (113 ) is connected.
  • a controlled resistance circuit 111
  • the current and thus the voltage curve of the circuit can be further adapted to the line voltage profile.
  • a voltage can be tapped, which leads to a consumption current of the circuit in this area, which follows the mains voltage quasi.
  • the mains voltage is less burdened by harmonics of the circuit and the mains voltage has a permissible sinusoidal characteristic. Also, corresponding generators and transformers network operators can be designed more compact and cost-effective.
  • the "circuit” is in particular an electronic circuit which is designed on a corresponding board with corresponding components, but also free-wired lines and components can implement the circuit.
  • the circuit is designed so that the circuit acts as an ohmic resistance during a complete darkness of all the LEDs.
  • the circuit is designed such that during a complete darkness of all LEDs the circuit acts as an ohmic resistance ]
  • Light Emitting Diodes abbreviated to LED (light emitting diode) in the following, are in particular
  • the "LED chains” generally comprise several light-emitting diodes. If previously LED chains with multiple light-emitting diodes are used, individual diodes, which are controlled accordingly, are referred to as an LED chain, for example one of the LED chains be formed by one or more Zener diodes (zener diodes).
  • the "n” indicates the number of LED strings, and usually between 2 and 10 LED strings, and more preferably between 4 and 6 LED strings are used, and the ordinal number "N" numbers the individual strings.
  • each individual LED chain with indication of the ordinal number N can be uniquely determined.
  • the "total supply voltage connection” is formed in particular by a connecting line which supplies both the individual LED chain and the controlled resistance circuit (direct or indirect)
  • Total voltage supply terminal a rectified AC voltage with 230V eff impressed. This means that generally rectified sinusoidal half-waves with voltage values between 0 and approx. 325V are applied to the total supply voltage connection.
  • time-dependent supply voltage is understood to mean, in particular, voltages in which the voltage value changes as a function of time or according to a phase angle. ⁇ br/> ⁇ br/> [0008] Due to the fact that this is rectified, especially with an alternating voltage, a time-dependent direct voltage is then present in particular.
  • the LED chain wiring realizes BeClten the individual LED chains by means of switchable power sources.
  • these switchable current sources are set up in such a way that a LED Chain tension (voltage drop on the LED chain or on the LED chains) during operation keeps the LED chain or the LED chains substantially constant. This increases the life of the individual LEDs.
  • the "controlled resistance circuit” is in particular a circuit or a circuit part, which is operated in particular up to a “first limiting current", so that a voltage at the ohmic resistance drops and a current flows through it.
  • a “first limiting current” In a rectified mains voltage half-wave, for example, the resistance circuit between a phase angle ⁇ of 0 ° to about 25 ° connected as ohm 'shear resistance.
  • the controlled resistance circuit is a circuit or a circuit part which is operated from a "second limit current" so that a voltage across the ohmic resistance drops and a current flows through it
  • Resistor circuit connected between a phase angle ⁇ of about 155 ° to 180 ° as ohm 'shear resistance.
  • the value of the first limit current and the second limit current may be identical or different.
  • the ohmic resistance device is an ohmic resistance or a Transistor, in particular bipolar transistor, which is operated in particular in a gain range, is.
  • the "ohm ⁇ see resistive component" in the present case in particular an electric resistance whose value is substantially independent of the voltage, the current strength and frequency.
  • the behavior of such ohm 'see resistance describes the Ohm's law.
  • the transistor can realize both the control of the resistance circuit and the ohmic resistance.
  • the LED chain wiring controls the resistance circuit.
  • additional control or regulating components such as microprocessors can be avoided, which could in principle implement the control means of the associated computer.
  • FPGAs can be saved or can be used.
  • the circuit may have an applied voltage supply which impresses the time-dependent supply voltage of the circuit.
  • the object is achieved by a luminous means which has a circuit according to one of the preceding claims.
  • such a lamp can replace the shape and function of a light bulb or a fluorescent tube.
  • the object can be achieved by a lamp, in particular street lighting system, indoor lighting system, parking garage lighting system or lighting systems for corridors, hotels, aircraft and ships, which has a previously described light source.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a circuit according to the invention with 5 LED chains and an equivalent circuit diagram of a controlled resistance circuit
  • FIG. 2 shows a voltage / current profile of a
  • An LED circuit 101 comprises a Graetz bridge circuit 103 at the output of which a supply line 107 is arranged.
  • Supply line 107 conducts a voltage or sets a potential relative to the ground so that the LED chains 121, 123, 125, 127, 129 can be switched and supplied. Furthermore, a controlled resistance circuit 111 is arranged on the supply line 107, which is shown as an equivalent circuit diagram.
  • the supply voltage 105 is present as an AC voltage with 230V eff .
  • the controlled resistance circuit 111 comprises an ohmic resistance 113, which can be electrically switched to ground via a switch 115.
  • the first LED chain 121 is the switchable current source 131, the second LED chain 123, the switchable current source 133, the third LED chain 125, the switchable current source 137, the fourth LED chain 127, the switchable current source 139 and the Z Diode 129 associated with the current source 141.
  • the individual switchable current sources 131, 133, 137, 139 are switched.
  • the individual switchable current sources 131, 133, 137, 139 are switched depending on the phase angle.
  • This circuit is for example with a Module CL8800 (Sequential Linear LED Driver) from Supertex® Inc. realized.
  • the LED circuit 101 without the function of the controlled resistance circuit 111 will be explained in its operation. This operation corresponds to the operation of the LEDs according to the prior art.
  • the AC line voltage 105 is applied to the Graetz bridge rectifier 103 in the amount of 230V e ff. As a result, a DC voltage is formed at the output of the Graetz bridge rectifier 103 and thus on the supply line 107.
  • DC voltage is shown in Figure 2 in a diagram and marked as supply voltage curve 203.
  • all switchable current sources 131, 133, 137, 139 are connected to ground.
  • the switchable current source 131, then the switchable current source 133, then the switchable current source 137 and finally the switchable current source 139 is turned off, so that at the phase angle of 90 ° only the current source 141 is switched to ground.
  • the switchable current source 131 is interrupted and the switchable current source 133 is switched through as the only switchable current source, so that a sufficient voltage is applied both to the first LED chain 121 and to the second LED chain 123 and, in addition, the second LED Chain 123 is lit up.
  • the switchable current source 133 generates a current such that the voltage across the first LED string 121 and the second LED string 123 is constant. This is continued accordingly with further increasing supply voltage for the further LED chains, so that in each case only one of the switchable current sources 131, 133, 135, 137, 139, 141 is connected to ground in succession and the corresponding LED chains are connected.
  • the currents flowing through the LED are also shown in the diagram of FIG. 2 and designated by the reference numeral 205.
  • the step shape of the current profile 205 is achieved in particular by the design of the switchable current sources 131, 133, 135, 137, 139, 141.
  • the switch 115 is switched by the module CL8800 or alternatively by another processor.
  • the resistor 113 (R1) is designed in such a way that the voltage drop substantially follows the supply voltage profile or a current increase 211 takes place.
  • R2 other current gains 213 can be realized.
  • an ohmic resistor 119 is connected to ground via a FET 120. Depending on the voltage impressing the CL8800 to the gate of the FET 120, the FET 120 is turned on.
  • the wiring of the FET 120 is configured such that the FET 120 is turned on only during the dark phases.
  • a bipolar transistor 117 is used whose base is connected by means of the module CL8800 and a resistor (not shown) by means of a current.
  • the bipolar transistor 117 is operated during the dark phases in the gain region, in which the
  • Bipolartransistor 117 acts quasi ohm 'shear resistance.
  • the wiring of the bipolar transistor 117 is in turn designed such that the bipolar transistor 117 is driven only during the dark phases and during the brightness phases (at least one LED chain lights) blocks.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft Schaltung zum netzkonformen Betreiben von Leuchtdioden, wobei die Schaltung n LED-Ketten mit einer jeweiligen Ordnungszahl N, wobei das n ganzzahlig und größer 1 und das N ganzzahlig und größer 0 ist, einen Gesamtversorgungsspannungsanschluss, an welchem eine zeitabhängige Versorgungsspannung, insbesondere gleichgerichtete Wechselspannung, anlegbar ist, und eine LED-Ketten-Beschaltung aufweist und die LED-Ketten-Beschaltung derart eingerichtet ist, dass die einzelnen LED-Ketten mit steigender Versorgungsspannung mit steigender Ordnungszahl N beschaltet und mit fallender Versorgungsspannung mit fallender Ordnungszahl abgeschaltet werden, wobei dem Gesamtversorgungsspannungsanschluss eine gesteuerte Widerstandsschaltung zugeordnet ist, welche derart eingerichtet ist, dass bis zu einem ersten Grenzstrom und/oder ab einem zweiten Grenzstrom ein ohm'scher Widerstand beschaltet ist, sodass der Eingangsstrom der Leuchte sinusförmiger ist.

Description

Schaltung zum netzkonformen Betreiben von Leuchtdioden sowie Leuchtmittel und Leuchte
[01] Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum netzkonformen Betreiben von Leuchtdioden, wobei die Schaltung n LED-Ketten mit einer jeweiligen Ordnungszahl N, wobei das n ganzzahlig und größer 1 und das N ganzzahlig und größer 0 ist, einen Gesamtversorgungs- spannungsanschluss , an welchem eine zeitabhängige Versorgungsspannung, insbesondere gleichgerichtete
Wechselspannung, anlegbar ist, und eine LED-Ketten- Beschaltung aufweist und die LED-Ketten-Beschaltung derart eingerichtet ist, dass die einzelnen LED Ketten mit steigender Versorgungsspannung mit steigender Ordnungszahl N beschaltet und mit fallender Versorgungsspannung mit fallender Ordnungszahl abgeschaltet werden, sowie ein Leuchtmittel und eine Leuchte.
[02] Insbesondere bei LED-Leuchten mit mehr als 25W, gibt es Probleme mit erzeugten Oberwellen der LED-Leuchten, da diese die sinusförmige Netzspannung deformieren. Dies liegt insbesondere daran, dass mit steigender Netzspannung stufenweise entsprechende LED-Ketten zugeschaltet werden. Dies führt zu einem treppenförmigen Stromverlauf (siehe Fig. 2, Kurve mit Bezugszeichen 205), welcher lediglich äußerst grob einem gewünschten Sinusverlauf entspricht.
[03] Insbesondere Netzbetreiber müssen auf derartige Verbraucher reagieren. Dazu müssen Transformatoren und Generatoren größer ausgelegt werden, das wiederum die Kosten erhöht und die Laufzeiten bisheriger Geräte verringert, da diese durch neuere und besser für derartige Verbraucher (LED-Leuchten) ausgelegte Geräte ausgetauscht werden müssen.
[04] Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern .
[05] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Schaltung zum netzkonformen Betreiben von Leuchtdioden, wobei die Schaltung n LED-Ketten mit einer jeweiligen Ordnungszahl N, wobei das n ganzzahlig und größer 1 und das N ganzzahlig und größer 0 ist, einen Gesamtversorgungsspannungs- anschluss, an welchem eine zeitabhängige Versorgungs¬ spannung, insbesondere gleichgerichtete Wechselspannung, anlegbar ist, und eine LED-Ketten-Beschaltung aufweist und die LED-Ketten-Beschaltung derart eingerichtet ist, dass die einzelnen LED Ketten mit steigender Versorgungsspannung mit steigender Ordnungszahl N beschaltet und mit fallender Versorgungsspannung mit fallender Ordnungszahl abgeschaltet werden, wobei dem Gesamtversorgungsspannungsanschluss eine gesteuerte Widerstandsschaltung (111) zugeordnet ist, welche derart eingerichtet ist, dass bis zu einem ersten Grenzstrom (211) und/oder ab einem zweiten Grenzstrom (213) ein ohm' sches Widerstandsbauteil (113) beschaltet ist.
[06] Somit kann der Strom- und somit der Spannungsverlauf der Schaltung dem Netzspannungsverlauf weiter angepasst werden. Insbesondere bei Phasenwinkeln von 0° bis 25° und 155° bis 180° bei einer sinusförmigen Halbwelle kann durch den zugeschalteten Widerstand eine Spannung abgegriffen werden, welche zu einer Verbrauchsstrom der Schaltung in diesem Bereich führt, welche der Netzspannung quasi folgt. Durch die Auswahl des ohm' sehen Widerstands können auch andere Verbrauchsverläufe realisiert werden.
[07] Dies hat zur Folge, dass die Netzspannung weniger durch Oberwellen der Schaltung belastet wird und die Netzspannung einen zulässigen sinusförmigen Verlauf ausprägt. Auch können entsprechende Generatoren und Transformatoren netzwerkbetreiberseitig kompakter und kostengünstiger ausgelegt werden.
[08] Folgendes Begriffliche sei erläutert.
[09] Bei der „Schaltung" handelt es sich insbesondere um eine elektronische Schaltung, welche auf einer entsprechenden Platine mit entsprechenden Bauteilen ausgestaltet ist. Aber auch freiverdrahtete Leitungen und Bauteile können die Schaltung umsetzen.
[10] Unter einem „netzkonformen Betreiben" wird insbesondere verstanden, dass eine einem Sinusverlauf angenäherte Verbrauchscharakteristik durch die Schaltung gegeben ist. Insbesondere ist die Schaltung so ausgestaltet, dass während einer vollständigen Dunkelheit sämtlicher LEDs die Schaltung als ohm' scher Widerstand wirkt . [11] Unter „Leuchtdioden", im Folgenden auch LED (light emitting diode) abgekürzt, sind insbesondere
Halbleiterbauelemente zu verstehen, welche bei einer angelegten Spannung oder bei einem fließenden Strom Licht, insbesondere im optischen Spektrum von 400-800nm, aussenden .
[12] Die „LED-Ketten" umfassen im Allgemeinen mehrere Leuchtdioden. Wenn zuvor bereits LED-Ketten mit mehreren Leuchtdioden verwendet werden, werden auch Einzeldioden, welche entsprechend angesteuert werden, als LED-Kette bezeichnet. So kann beispielsweise eine der LED-Ketten durch eine oder mehrere Z-Dioden ( Zenerdioden) gebildet werden .
[13] Insbesondere gibt das „n" die Anzahl der LED-Ketten an. Üblicherweise werden zwischen 2 und 10 LED-Ketten und besonders bevorzugt zwischen 4 und 6 LED-Ketten verwendet. Die Ordnungszahl „N" nummeriert die einzelnen Ketten. Somit kann jede einzelne LED-Kette mit Angabe der Ordnungszahl N eindeutig bestimmt werden.
[14] Der „Gesamtversorgungsspannungsanschluss" wird insbesondere durch eine Anschlussleitung gebildet, welche sowohl die einzelne LED-Kette als auch die gesteuerte Widerstandsschaltung (direkt oder indirekt) versorgt. Insbesondere kann in diesem
Gesamtspannungsversorgungsanschluss eine gleichgerichtete Wechselspannung mit 230Ve f f aufgeprägt werden. Dies bedeutet, dass sich an dem Gesamtversorgungsspannungs- anschluss im Allgemeinen gleichgerichtete sinusförmige Halbwellen mit Spannungswerten zwischen 0 und ca. 325V anliegen . [15] Unter der „zeitabhängigen Versorgungsspannung" werden insbesondere Spannungen verstanden, bei denen sich der Spannungswert abhängig von der Zeit oder entsprechend einem Phasenwinkel ändert. Dadurch, dass insbesondere bei einer Wechselspannung diese gleichgerichtet wird, liegt anschließend insbesondere eine zeitabhängige Gleichspannung vor .
[16] Mittels der „LED-Ketten-Beschaltung" können einzelne oder mehrere LED-Ketten insbesondere abhängig von der an den Gesamtversorgungsanschluss anliegenden Spannung beschaltet werden. So kann zum Beispiel die LED-Kette mit der Ordnungszahl N=l bei einer ansteigenden Spannung bis 142V allein betrieben werden. Anschließend kann durch entsprechendes Umschalten die LED-Kette mit der Ordnungszahl N=2 bis zu einer Spannung von 218V zugeschaltet werden. Bis zu einer Spannung von 257V kann dann noch zusätzlich die LED-Kette mit der Ordnungszahl N=3 und bis zu einer Spannung von 283V die LED-Kette mit der Ordnungszahl N=4 und ab 320V die LED-Kette mit der Ordnungszahl N=5 hinzugeschaltet werden.
[17] Bei fallender Spannung werden nun in umgekehrter Reihenfolge die einzelnen LED-Ketten wieder abgeschaltet, sodass ab einer Spannung von 320V die LED-Kette mit der Ordnungszahl N=5, ab 283V die LED-Kette mit der Ordnungszahl 4 und so weiter abgeschaltet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die LED-Ketten-Beschaltung das Beschälten der einzelnen LED-Ketten mittels schaltbarer Stromquellen realisiert. Diese schaltbaren Stromquellen sind dabei insbesondere derart eingerichtet, dass eine LED- Kettenspannung (Spannungsabfall an der LED-Kette oder an den LED-Ketten) während des Betreibens die LED-Kette oder die LED-Ketten im Wesentlichen konstant bleibt. Dies erhöht die Lebensdauer der einzelnen LEDs. [18] Die „gesteuerte Widerstandsschaltung" ist insbesondere eine Schaltung oder ein Schaltungsteil, welche oder welches insbesondere bis zu einem „ersten Grenzstrom" betrieben wird, sodass eine Spannung an dem ohm' sehen Widerstand abfällt und ein Strom durch diesen fließt. Bei einer gleichgerichteten Netzspannungshalbwelle ist beispielsweise die Widerstandsschaltung zwischen einem Phasenwinkel φ von 0° bis ca. 25° als ohm' scher Widerstand beschaltet. Der erste Grenzstrom ist insbesondere der Stromwert, welcher fließt, wenn die erste LED-Kette (N=l) betrieben wird und somit die LEDs der ersten LED-Kette (N=l) leuchten.
[19] Zudem ist die gesteuerte Widerstandsschaltung eine Schaltung oder ein Schaltungsteil, welche oder welches ab einem „zweiten Grenzstrom" betrieben wird, sodass eine Spannung an dem ohm' sehen Widerstand abfällt und ein Strom durch diesen fließt. Bei einer gleichgerichteten Netzspannungshalbwelle ist beispielsweise die
Widerstandsschaltung zwischen einem Phasenwinkel φ von ca. 155° bis 180° als ohm' scher Widerstand beschaltet. Der Wert des ersten Grenzstroms und des zweiten Grenzstroms kann identisch sein oder voneinander abweichen.
[20] In einer Aus führungs form ist das ohm' sehe Widerstandsbauteil ein ohm' scher Widerstand oder ein Transistor, insbesondere bipolarer Transistor, welcher insbesondere in einem Verstärkungsbereich betrieben wird, ist .
[21] Somit können alternative ohm' sehe Verbraucher bereitgestellt werden.
[22] Das „ohm λ sehe Widerstandsbauteil" ist vorliegend insbesondere ein elektrischer Widerstand, dessen Widerstandswert im Wesentlichen unabhängig von der Spannung, der Stromstärke und der Frequenz ist. Das Verhalten eines solchen ohm' sehen Widerstands beschreibt insbesondere das ohmsche Gesetz.
[23] Um die gesteuerte Widerstandsschaltung lediglich mit einem Bauteil auszuführen, kann der Transistor sowohl die Steuerung der Widerstandschaltung als auch den ohm' sehen Widerstand realisieren.
[24] In einer weiteren Aus führungs form steuert die LED- Ketten-Beschaltung die Widerstandsschaltung. Somit können zusätzliche Steuer- oder Regelbauteile wie Mikroprozessoren vermieden werden, welche grundsätzlich die Steuerung mittels der zugehörigen Rechner umsetzen könnten. Auch FPGAs können somit eingespart werden oder können eingesetzt werden .
[25] Um die Schaltung betreiben zu können, kann die Schaltung eine angelegte Spannungsversorgung aufweisen, welche die zeitabhängige Versorgungsspannung der Schaltung aufprägt . [26] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Leuchtmittel, welches eine Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.
[27] Beispielsweise kann solch ein Leuchtmittel die Form und Funktion einer Glühbirne oder einer Leuchtstoffröhre ersetzen .
[28] Weiterhin kann die Aufgabe gelöst werden durch eine Leuchte, insbesondere Straßenbeleuchtungsanlage, Indoor- Beleuchtungsanlage, Parkhausbeleuchtungsanlage oder Beleuchtungsanlagen für Gänge, Hotels, Flugzeuge und Schiffe, welche ein zuvor beschriebenes Leuchtmittel aufweist .
[29] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltung mit 5 LED- Ketten und einem Ersatzschaltbild einer gesteuerten Widerstandsschaltung und
Figur 2 einen Spannungs-/Stromverlauf einer
Halbperiode von 0° bis 180° für die einzelnen Spannungen und Ströme der Schaltung aus Figur 1.
[30] Eine LED-Schaltung 101 umfasst eine Graetz- Brückenschaltung 103 an deren Ausgang eine Versorgungsleitung 107 angeordnet ist. Die
Versorgungsleitung 107 leitet eine Spannung beziehungsweise setzt ein Potential gegenüber der Masse so, dass die LED- Ketten 121, 123, 125, 127, 129 schalt- und versorgbar sind. Weiterhin ist an der Versorgungsleitung 107 eine gesteuerte Widerstandsschaltung 111 angeordnet, welche als Ersatzschaltbild dargestellt ist.
[31] An dem Graetz-Brückengleichrichter 103 liegt die Versorgungsspannung 105 als eine Wechselspannung mit 230Veff an. Die gesteuerte Widerstandsschaltung 111 umfasst einen ohm' sehen Widerstand 113, welcher über einen Schalter 115 elektrisch steuerbar auf Masse schaltbar ist.
[32] Die erste LED-Kette mit der Ordnungszahl N=l weist 44 LEDs, die zweite LED-Kette 123 mit der Ordnungszahl N=2 weist 24 LEDs, die dritte LED-Kette 125 mit der Ordnungszahl N=3 weist 12 LEDs, die vierte LED-Kette 127 mit der Ordnungszahl N=4 weist 8 LEDs und die fünfte LED- Kette 129 mit der Ordnungszahl N=5 weist eine Z-Diode auf.
[33] Der ersten LED-Kette 121 ist die schaltbare Stromquelle 131, der zweiten LED-Kette 123 die schaltbare Stromquelle 133, der dritten LED-Kette 125 die schaltbare Stromquelle 137, der vierten LED-Kette 127 die schaltbare Stromquelle 139 und der Z-Diode 129 die Stromquelle 141 zugeordnet. Je nach Höhe einer auf der Versorgungsleitung 107 anliegenden Spannung in Bezug zur Masse werden die einzelnen schaltbaren Stromquellen 131, 133, 137, 139 geschaltet. Alternativ werden die einzelnen schaltbaren Stromquellen 131, 133, 137, 139 abhängig vom Phasenwinkel geschaltet. Diese Schaltung wird beispielsweise mit einem Baustein CL8800 (Sequential Linear LED Driver) der Firma Supertex® Inc. realisiert.
[34] Im Weiteren wird die LED-Schaltung 101 ohne die Funktion der gesteuerten Widerstandsschaltung 111 in ihrer Funktionsweise erläutert. Diese Funktionsweise entspricht dem Betreiben der LEDs gemäß dem Stand der Technik.
[35] An dem Graetz-Brückengleichrichter 103 wird die Netzwechselspannung 105 in Höhe von 230Veff angelegt. Dies führt dazu, dass am Ausgang des Graetz- Brückengleichrichters 103 und somit auf der Versorgungsleitung 107 sich eine Gleichspannung ausbildet. Die erste (teilsinusförmige) Halbwelle dieser
Gleichspannung ist in Figur 2 in einem Diagramm dargestellt und als Versorgungsspannungsverlauf 203 gekennzeichnet. [36] Vorliegend sind anfänglich (Phasenwinkel=0°) sämtliche schaltbaren Stromquellen 131, 133, 137, 139 auf Masse geschaltet. Mit steigender Spannung und ansteigendem Phasenwinkel wird zuerst die schaltbare Stromquelle 131, dann die schaltbare Stromquelle 133, dann die schaltbare Stromquelle 137 und abschließend die schaltbare Stromquelle 139 abgeschaltet, sodass um den Phasenwinkel von 90° lediglich die Stromquelle 141 auf Masse geschaltet wird.
[37] Nun werden mit weiter steigendem Phasenwinkel und abfallender Spannung die einzelnen schaltbaren Stromquellen 131, 133, 137, 139 in umgekehrter Reihenfolge auf Masse geschaltet. Dies führt dazu, dass sukzessive die LED-Ketten 121, 123, 125, 127, 129 an- und abschließend ausgeschaltet werden .
[38] Alternativ wird bei der sich an der Versorgungsleitung 107 ausbildende Versorgungsspannung bis zu einer Spannung von 142V die schaltbare Stromquelle 131 als einzige schaltbare Stromquelle auf Masse geschaltet. Ab einer Spannung von 125V auf der Versorgungsleitung 107 beginnen die Leuchtdioden der ersten LED-Kette 121 mit der Ordnungszahl N=l ein Licht auszusenden. Zudem erzeugt die schaltbare Stromquelle 131 einen Strom, welcher die Spannung an der ersten LED-Kette 121 konstant hält. Mit weiter ansteigender Versorgungsspannung wird die schaltbare Stromquelle 131 unterbrochen und die schaltbare Stromquelle 133 als einzige schaltbare Stromquelle durchgeschaltet, sodass sowohl an der ersten LED-Kette 121 als auch an der zweiten LED-Kette 123 eine ausreichende Spannung anliegt und mithin zusätzlich die zweite LED-Kette 123 erleuchtet ist. Wiederum erzeugt die schaltbare Stromquelle 133 einen Strom, sodass die Spannung über die erste LED-Kette 121 und der zweiten LED-Kette 123 konstant ist. Dies wird mit weiter ansteigender Versorgungsspannung für die weiteren LED-Ketten entsprechend fortgeführt, sodass nacheinander jeweils ausschließlich eine der schaltbaren Stromquellen 131, 133, 135, 137, 139, 141 mit Masse verbunden ist und die entsprechenden LED-Ketten beschaltet sind.
[39] Sobald die Versorgungsspannung den Scheitelwert oder entsprechenden Spitzenwert bei ca. 325V erreicht hat (ca. bei 90°) fallen die Spannungswerte entsprechend ab. Dies führt dazu, dass die schaltbare Stromquelle 141 unterbrochen und die vierte schaltbare Stromquelle 139 durchgeschaltet und anschließend wieder mit weiter fallender Spannung wieder unterbrochen und die dritte schaltbare Stromquelle 137 durchgeschaltet wird. Dies erfolgt solange bis am Ende wiederrum die schaltbare Stromquelle 131 durchgeschaltet ist.
[40] Die durch die LED fließenden Ströme sind ebenfalls in dem Diagramm der Figur 2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 205 versehen. Die Stufenform des Stromverlaufs 205 wird insbesondere durch die Auslegung der schaltbaren Stromquellen 131, 133, 135, 137, 139, 141 erreicht .
[41] Im Weiteren wird die Funktion der gesteuerten Widerstandsschaltung 111 näher erläutert. [42] Durch die gesteuerte Widerstandsschaltung 111 wird während der Dunkelphasen (cp=0° - 25° und 155° - 180°) der Schalter 115 durch den Baustein CL8800 oder alternativ von einem weiteren Prozessor geschaltet. In einer ersten Alternativen ist der Widerstand 113 (Rl) derart ausgelegt, dass der Spannungsabfall im Wesentlichen dem Versorgungsspannungsverlauf folgt oder ein Stromanstieg 211 erfolgt. Je nach Wahl des Widerstands (R2) können andere Stromanstiege 213 realisiert werden.
[43] In einer ersten Umsetzung 118 ist ein ohm' scher Widerstand 119 über einen FET 120 mit der Masse verbunden. Je nach der Spannung, welche der Baustein CL8800 dem Gate des FET 120 aufprägt, wird der FET 120 durchgeschaltet. Die Beschaltung des FET 120 ist derart ausgestaltet, dass der FET 120 lediglich während der Dunkelphasen durchgeschaltet ist .
[44] In einer zweiten Umsetzung 116 wird ein Bipolartransistor 117 verwendet, dessen Basis mittels des Baustein CL8800 und einem Widerstand (nicht dargestellt) mittels eines Stromes beschaltet wird. Der Bipolartransistor 117 wird während der Dunkelphasen im Verstärkungsbereich betrieben, bei dem der
Bipolartransistor 117 quasi als ohm' scher Widerstand wirkt. Die Beschaltung des Bipolartransistor 117 ist wiederum derart ausgestaltet, dass der Bipolartransistor 117 lediglich während der Dunkelphasen angesteuert ist und während der Helligkeitsphasen (wenigstens eine LED-Kette leuchtet) sperrt.
Bezugs zeichenliste
101 LED-Schaltung
103 Graetz-Brückengleichrichter
105 Wechselspannung
107 Versorgungsleitung
111 Ersatzschaltbild der Widerstandsschaltung
113 ohm' scher Widerstand
115 Schalter
116 zweite reale Umsetzung
117 Bipolartransistor
118 erste reale Umsetzung
119 ohm' scher Widerstand
120 FET
121 erste LED-Kette
123 zweite LED-Kette
125 dritte LED-Kette
127 vierte LED-Kette
129 Z-Diode
131 erste schaltbare Stromquelle 133 zweite schaltbare Stromquelle
137 dritte schaltbare Stromquelle
139 vierte schaltbare Stromquelle
141 Stromquelle
201 Spannungs/Strom-Phase-Diagramm
203 Versorgungsspannungsverlauf
205 LED-Kettenstromverlauf
207 AbschaltZeitpunkt
209 AnschaltZeitpunkt
211 Stromverlauf Rl
213 Stromverlauf R2

Claims

Patentansprüche :
1. Schaltung (101) zum netzkonformen Betreiben von Leuchtdioden, wobei die Schaltung n LED-Ketten (121, 123, 125, 127, 129) mit einer jeweiligen Ordnungszahl N, wobei das n ganzzahlig und größer 1 und das N ganzzahlig und größer 0 ist, einen Gesamtversorgungsspannungsanschluss (107), an welchem eine zeitabhängige Versorgungsspannung (105), insbesondere gleichgerichtete Wechselspannung, anlegbar ist, und eine LED-Ketten-Beschaltung aufweist und die LED-Ketten-Beschaltung derart eingerichtet ist, dass die einzelnen LED-Ketten mit steigender Versorgungsspannung mit steigender Ordnungszahl N beschaltet und mit fallender Versorgungsspannung mit fallender Ordnungszahl abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gesamtversorgungsspannungsanschluss eine gesteuerte Widerstandsschaltung (111) zugeordnet ist, welche derart eingerichtet ist, dass bis zu einem ersten Grenzstrom (211) und/oder ab einem zweiten Grenzstrom (213) ein ohm' sches Widerstandsbauteil (113) beschaltet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ohm' sehe Widerstandsbauteil ein ohm' scher Widerstand (119) oder ein Transistor (117), insbesondere bipolarer Transistor, welcher insbesondere in einem
Verstärkungsbereich betrieben wird, ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor die Steuerung der Widerstandschaltung realisiert .
4. Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Kettenbeschaltung die Widerstandsschaltung steuert.
5. Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche gekennzeichnet durch eine angelegte Spannungsversorgung (105), welche die zeitabhängige Versorgungsspannung der Schaltung aufprägt.
6. Leuchtmittel , welche eine Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.
7. Leuchte, insbesondere Straßenbeleuchtungsanlage, Indoor- Beleuchtungsanlage, Parkhausbeleuchtungsanlage oder Beleuchtungsanlagen für Gänge, Hotels, Flugzeuge und Schiffe, welche ein Leuchtmittel nach Anspruch 9 aufweist .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017217690A1 (ko) * 2016-06-16 2017-12-21 주식회사 루멘스 다각형 전류로 구동되는 엘이디 조명장치
US10969063B2 (en) * 2016-05-25 2021-04-06 Osram Oled Gmbh Filament and lighting device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072847A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Koninklijke Philips N.V. Circuit arrangement and led lamp comprising the same
US20140210351A1 (en) * 2013-01-31 2014-07-31 Groups Tech Co., Ltd. Electronic control gears for led light engine and application thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150771A (en) * 1997-06-11 2000-11-21 Precision Solar Controls Inc. Circuit for interfacing between a conventional traffic signal conflict monitor and light emitting diodes replacing a conventional incandescent bulb in the signal
US9380665B2 (en) * 2009-08-14 2016-06-28 Once Innovations, Inc. Spectral shift control for dimmable AC LED lighting
KR101043533B1 (ko) * 2011-01-10 2011-06-23 이동원 고효율 전원을 구비한 ｌｅｄ 조명장치
JP2013186944A (ja) * 2012-03-05 2013-09-19 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明用電源及び照明器具
KR20150002201A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 삼성전기주식회사 발광 다이오드 구동 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072847A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Koninklijke Philips N.V. Circuit arrangement and led lamp comprising the same
US20140210351A1 (en) * 2013-01-31 2014-07-31 Groups Tech Co., Ltd. Electronic control gears for led light engine and application thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10969063B2 (en) * 2016-05-25 2021-04-06 Osram Oled Gmbh Filament and lighting device
WO2017217690A1 (ko) * 2016-06-16 2017-12-21 주식회사 루멘스 다각형 전류로 구동되는 엘이디 조명장치

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