DE102012006315B4 - An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device - Google Patents

An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device Download PDF

Info

Publication number
DE102012006315B4
DE102012006315B4 DE102012006315.6A DE102012006315A DE102012006315B4 DE 102012006315 B4 DE102012006315 B4 DE 102012006315B4 DE 102012006315 A DE102012006315 A DE 102012006315A DE 102012006315 B4 DE102012006315 B4 DE 102012006315B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
voltage
led
chain
circuit state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102012006315.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102012006315A1 (en
Inventor
Uwe Nieberlein
Jens Jordan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Aerospace GmbH
Original Assignee
Diehl Aerospace GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Aerospace GmbH filed Critical Diehl Aerospace GmbH
Priority to DE102012006315.6A priority Critical patent/DE102012006315B4/en
Publication of DE102012006315A1 publication Critical patent/DE102012006315A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102012006315B4 publication Critical patent/DE102012006315B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • H05B45/44Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix

Abstract

LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) für eine Wechselspannungsversorgung (2), mit mehreren LEDS, welche eine Gesamtkette (9) bilden, wobei die LEDS in LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) verteilt sind, wobei in der LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Versorgungsspannung mit wechselnder Amplitude vorliegt, wobei in einem niedrigeren Schaltungszustand (I, II) der Gesamtkette (9) mindestens zwei LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) parallel zueinander verschaltet sind und wobei die Gesamtkette (9) in dem niedrigeren Schaltungszustand (I, II) eine erste Durchlassspannung aufweist, mit einer Schaltungseinrichtung (10), welche ausgebildet ist, die mindestens zwei LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) in einem höheren Schaltungszustand (II, III) seriell zueinander zu verschalten, wobei die Gesamtkette (9) in dem höheren Schaltungszustand (II, III) eine zweite Durchlassspannung aufweist, welche größer als die erste Durchlassspannung ist, gekennzeichnet durch eine Kurzschlusseinrichtung (8) zur Überbrückung der Gesamtkette (8), wobei eine oder die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Kurzschlusseinrichtung (8) zu Beginn und am Ende einer Halbwelle (12) der Versorgungsspannung zu aktivieren, wobei die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Kurzschlusseinrichtung (8) während einer Aktivierungsdauer (K) zu aktivieren, wenn die Versorgungsspannung kleiner als die kleinste Durchlassspannung der verschiedenen Schaltungszustände (I, II, III) ist, und durch eine Stromsenkeneinrichtung (7), welche in Serie mit der Gesamtkette (9) geschaltet ist, wobei die Stromsenkeneinrichtung (7) als eine steuerbare oder regelbare Stromsenke ausgebildet ist, wobei die Stromsenkeneinrichtung (7) mit einem zu einer Netzspannung oder zu einer gefilterten Netzspannung der Wechselspannungsversorgung (2) oder zur Versorgungsspannung synchronen Sinussignal angesteuert wird, wobei die Stromsenkeneinrichtung (7) ausgebildet ist, einen Kettenstrom für die Gesamtkette (9) auszugeben, so dass die Baugruppe umfassend die Stromsenkeneinrichtung (7), die Kurzschlusseinrichtung (8) und die Gesamtkette (9) einen zu dem synchronen Sinussignal sinusförmigen Kettenstrom aufnimmt, und so dass der zeitliche Verlauf des Versorgungsstroms mit dem zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung oder dem zeitlichen Verlauf der Netzspannung oder der gefilterten Netzspannung der Wechselspannungsversorgung (2) synchronisiert ist.LED lighting device (1) for an AC voltage supply (2), with a plurality of LEDS which form a complete chain (9), the LEDs being distributed in LED sub-groups (11a, b, c, d), in the LED lighting device (1) there is a supply voltage with alternating amplitude, at least two LED sub-groups (11a, b, c, d) being connected in parallel to one another in a lower circuit state (I, II) of the entire chain (9) and wherein the entire chain (9) in the lower circuit state (I, II) has a first forward voltage, with a circuit device (10) which is designed to serially connect the at least two LED sub-groups (11a, b, c, d) in a higher circuit state (II, III) to interconnect, the entire chain (9) in the higher switching state (II, III) having a second forward voltage which is greater than the first forward voltage, characterized by a short-circuit device (8) for bridging d he entire chain (8), one or the circuit device (10) being designed to activate the short-circuit device (8) at the beginning and at the end of a half-wave (12) of the supply voltage, the circuit device (10) being designed to activate the short-circuit device (8 ) to be activated during an activation period (K) when the supply voltage is less than the smallest forward voltage of the various circuit states (I, II, III), and by a current sink device (7) which is connected in series with the entire chain (9), wherein the current sink device (7) is designed as a controllable or regulatable current sink, the current sink device (7) being driven with a sinusoidal signal synchronous with a mains voltage or a filtered mains voltage of the AC voltage supply (2) or with the supply voltage, the current sink device (7) is designed to output a chain stream for the entire chain (9), so that the assembly uppe comprising the current sink device (7), the short-circuit device (8) and the entire chain (9) receives a chain current sinusoidal to the synchronous sinusoidal signal, and so that the temporal course of the supply current with the temporal course of the supply voltage or the temporal course of the mains voltage or filtered mains voltage of the AC voltage supply (2) is synchronized.

Description

Die Erfindung betrifft eine LED-Beleuchtungsvorrichtung für eine Wechselspannungsversorgung, mit mehreren LEDS, welche eine Gesamtkette bilden, wobei die LEDS in LED-Teilgruppen verteilt sind, wobei an der LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Versorgungsspannung mit wechselnder Amplitude anliegt, wobei in einem niedrigeren Schaltungszustand der Gesamtkette mindestens zwei LED-Teilgruppen parallel zueinander verschaltet sind und wobei die Gesamtkette in dem niedrigeren Schaltungszustand eine erste Durchlassspannung aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben der LED-Beleuchtungsvorrichtung.The invention relates to an LED lighting device for an AC power supply, comprising a plurality of LEDS, which form an overall chain, wherein the LEDS are distributed in LED subgroups, wherein the supply voltage with alternating amplitude is applied to the LED lighting device, wherein in a lower circuit state of the overall chain at least two LED subgroups are connected in parallel with one another and wherein the overall chain has a first forward voltage in the lower circuit state. The invention also relates to a method for operating the LED lighting device.

LED-Leuchten werden zunehmend zur Beleuchtung von Räumen und dergleichen eingesetzt, da diese eine hohe optische Ausbeute bei zugleich niedrigem Energiebedarf umsetzen können. Vergleicht man LED-Leuchten mit klassischen Glühleuchten, so ist offensichtlich, dass das Betreiben der Leuchten bei einer klassischen Glühleuchte mit einer Wechselspannungsversorgung deutlich einfacher ist als bei LED-Leuchten. Während klassische Glühleuchten ohne Weiteres mit Wechselspannung versorgt werden können, wobei nur auf die Höhe der Wechselspannung zu achten ist, können LED-Leuchten nur in einem sehr begrenzten Spannungsbereich betrieben werden. Bei einer LED-Leuchte muss zum einen eine minimale Spannung überschritten werden, um die LED-Leuchte zum Leuchten zu bringen. Zum zweiten fließt bei einer zu hohen anliegenden Spannung zu viel Strom durch die LED-Leuchte, sodass diese ohne aktive Kühlung nach kurzer Zeit ausfällt.LED lights are increasingly used for the illumination of rooms and the like, since they can implement a high optical yield at the same time low energy consumption. If one compares LED luminaires with classic incandescent luminaires, it is obvious that the operation of the luminaires is considerably easier with a conventional luminaire with an AC power supply than with LED luminaires. While classic incandescent lamps can be easily supplied with AC voltage, paying attention only to the height of the AC voltage, LED lights can only be operated in a very limited voltage range. In the case of an LED light, on the one hand, a minimum voltage must be exceeded in order to make the LED light shine. Secondly, if the voltage applied is too high, too much current will flow through the LED light, causing it to fail after a short time without active cooling.

Das Arbeitsfenster in Bezug auf die Spannungshöhe zur Versorgung der LED-Leuchte ist somit vergleichsweise eng. Insbesondere ist es nicht möglich, eine LED-Leuchte unmittelbar an eine Wechselspannungsversorgung anzuschließen, da aufgrund der sich stark ändernden Spannungswerte ein Betrieb der LED-Leuchte nicht möglich ist.The working window with respect to the voltage level for supplying the LED lamp is thus comparatively narrow. In particular, it is not possible to connect an LED lamp directly to an AC power supply, since operation of the LED lamp is not possible due to the greatly changing voltage values.

Die Druckschrift DE 20 2011 105 404 U1 zählt verschiedene Möglichkeiten zur Spannungsversorgung von LEDs auf, wobei auch darauf hingewiesen wird, dass Leuchtdioden von einer Wechselspannungsquelle versorgt werden können, wobei zwischen den Leuchtdioden mit etwaigen Vorwiderständen ein Brückengleichrichter angeordnet ist, sodass die Leuchtdioden mit pulsierendem Strom versorgt werden.The publication DE 20 2011 105 404 U1 includes various options for supplying power to LEDs, it being also noted that light emitting diodes can be powered by an AC voltage source, between the LEDs with any series resistors a bridge rectifier is arranged so that the LEDs are supplied with pulsating current.

Die Druckschrift DE 10 2010 040 266 A1 offenbart eine LED-Leuchte, mit einer Mehrzahl von LED-Teilsträngen, wobei die Teilstränge in Abhängigkeit einer elektrischen Konfiguration kurzgeschlossen oder aktiviert sind. Die Druckschriften DE 10 2007 040 152 A1 und DE 10 2007 041 131 A1 betreffen ähnliche Leuchten. Die Druckschrift US 7781979 B2 offenbart eine Methode und eine Vorrichtung zum Betreiben von in Reihe geschalteten LEDs. In der 4 ist beispielhaft eine Ausführungsform zum Betrieben der Vorrichtung in einer Automobilanwendung mit einer Batterie mit einer Versorgungsspannung von 12 Volt offenbart.The publication DE 10 2010 040 266 A1 discloses an LED lamp having a plurality of LED sub-strings, wherein the sub-strings are short-circuited or activated in response to an electrical configuration. The pamphlets DE 10 2007 040 152 A1 and DE 10 2007 041 131 A1 concern similar lights. The publication US 7781979 B2 discloses a method and apparatus for operating serially connected LEDs. In the 4 For example, an embodiment for operating the device in an automotive application having a battery with a supply voltage of 12 volts is disclosed.

Die Druckschrift EP 2 288 234 A1 , die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft eine LED-Treibereinrichtung, die mindestens zwei LED-Teilstränge mit einer Betriebsspannung versorgt. Die LED-Treibereinrichtung erlaubt es, durch Änderung der elektrischen Konfiguration die mindestens zwei LED-Teilstränge parallel oder seriell zu schalten. Die Druckschrift US 2011//0248640 A1 bildet einen ähnlichen Stand der Technik.The publication EP 2 288 234 A1 , which forms the closest prior art, relates to an LED driver device which supplies at least two LED sub-strings with an operating voltage. The LED driver device makes it possible to switch the at least two LED sub-strings in parallel or in series by changing the electrical configuration. The publication US 2011 // 0248640 A1 forms a similar state of the art.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine LED-Beleuchtungsvorrichtung vorzuschlagen, die für eine Wechselspannungsversorgung angepasst ist. Diese Aufgabe wird durch eine LED-Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is an object of the present invention to propose an LED lighting device adapted for an AC power supply. This object is achieved by an LED lighting device having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 7. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Im Rahmen der Erfindung wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung offenbart, die für eine Wechselspannungsversorgung ausgebildet ist. Bei der Wechselspannungsversorgung kann es sich beispielsweise um ein öffentliches Stromnetz mit einer effektiven Netzspannung von 230 Volt und einer Netzfrequenz von 50 Hertz handeln. Besonders bevorzugt weist die Wechselspannungsversorgung eine Effektivspannung von 115 Volt und eine Netzfrequenz zwischen 400 Hertz und 800 Hertz auf, wobei eine derartige Wechselspannungsversorgung zum Beispiel in einem Flugzeug bereitgestellt wird.In the context of the invention, an LED lighting device is disclosed, which is designed for an AC power supply. The AC power supply can be, for example, a public power grid with an effective mains voltage of 230 volts and a grid frequency of 50 hertz. Particularly preferably, the AC voltage supply has an effective voltage of 115 volts and a mains frequency between 400 hertz and 800 hertz, such an ac voltage supply being provided, for example, in an aircraft.

Die LED-Beleuchtungsvorrichtung weist mehrere LEDs (light-emitting diode/lichtemittierende Diode) auf, welche eine Gesamtkette bilden. Die mehreren LEDs können z. B. als weiße LEDs, rote LEDs, grüne LEDs oder blaue LEDs oder als eine Mischung davon ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle LEDs als weiße LEDs ausgebildet. Die Gesamtkette beschreibt eine elektrische Verschaltung der mehreren LEDs, wobei die Gesamtkette über einen gemeinsamen, insbesondere zweipoligen Anschluss mit Energie versorgt ist. Innerhalb der Gesamtkette können die mehreren LEDs elektrisch parallel oder seriell zueinander oder in einer Mischform angeordnet sein.The LED lighting device has a plurality of LEDs (light-emitting diode / light emitting diode), which form an overall chain. The multiple LEDs can z. B. be designed as white LEDs, red LEDs, green LEDs or blue LEDs or as a mixture thereof. In a preferred embodiment, all LEDs are designed as white LEDs. The overall chain describes an electrical connection of the plurality of LEDs, wherein the entire chain is powered by a common, in particular two-pole connection with energy. Within the overall chain, the plurality of LEDs may be arranged electrically parallel or serially to one another or in a hybrid form.

Die LEDs sind in LED-Teilgruppen organisiert oder verteilt, wobei in jeder LED-Teilgruppe mindestens eine LED vorhanden ist. In der kleinsten Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder LED-Teilgruppe somit genau eine LED angeordnet, bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in jeder LED-Teilgruppe eine Mehrzahl von LEDs angeordnet. Innerhalb der LED-Teilgruppe können die LEDs elektrisch parallel oder seriell oder in einer Mischform zueinander angeordnet sein. Auch jede LED-Teilgruppe weist einen eigenen, insbesondere zweipoligen Anschluss zur Energieversorgung auf.The LEDs are organized or distributed in LED subgroups, with at least one LED in each LED subgroup. In the smallest Embodiment of the invention thus exactly one LED is arranged in each LED subgroup, in a preferred embodiment of the invention, a plurality of LEDs is arranged in each LED subgroup. Within the LED subgroup, the LEDs can be arranged electrically parallel or serially or in a mixed form with each other. Each LED subgroup also has its own, in particular two-pole, connection to the power supply.

Bedingt durch die Wechselspannungsversorgung liegt eine Versorgungsspannung mit wechselnder Amplitude an. Bei einer möglichen Ausbildung der Erfindung umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung einen optionalen Netzfilter, einen Gleichrichter sowie ein PFC-Modul, welche gemeinsam aus der Wechselspannungsversorgung die Versorgungsspannung mit wechselnder Amplitude generieren. In einer speziellen Ausführungsform ist die Versorgungsspannung als eine gleichgerichtete Wechselspannung, insbesondere gleichgerichtete sinusförmige Wechselspannung ausgebildet.Due to the AC voltage supply is a supply voltage with varying amplitude. In one possible embodiment of the invention, the LED lighting device comprises an optional line filter, a rectifier and a PFC module, which together generate the supply voltage of alternating amplitude from the AC voltage supply. In a special embodiment, the supply voltage is designed as a rectified AC voltage, in particular rectified sinusoidal AC voltage.

In einem niedrigeren Schaltungszustand der Gesamtkette sind mindestens zwei LED-Teilgruppen elektrisch parallel zueinander verschaltet, sodass die Gesamtkette in dem ersten Schaltungszustand eine erste Durchlassspannung aufweist. Eine Parallelschaltung von zwei LED-Teilgruppen liegt insbesondere vor, wenn die gleichnamigen Pole der LED-Teilgruppen miteinander verbunden sind.In a lower circuit state of the overall chain, at least two LED subgroups are electrically connected in parallel with one another, so that the overall chain has a first forward voltage in the first circuit state. A parallel connection of two LED subgroups is present, in particular, when the poles of the same name of the LED subgroups are connected to one another.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Schaltungseinrichtung umfasst, welche ausgebildet ist, die mindestens zwei LED-Teilgruppen in einem höheren Schaltungszustand seriell zueinander zu verschalten, wobei die Gesamtkette in dem höheren Schaltungszustand eine zweite Durchlassspannung aufweist, welche größer als die erste Durchlassspannung ist. Unter der Durchlassspannung – auch Vorwärtsspannung genannt – wird insbesondere die Schwellenspannung verstanden, welche anliegen muss, damit die LEDs in der LED-Teilgruppe zu leuchten beginnen.In the context of the invention, it is proposed that the LED lighting device comprises a circuit device which is configured to connect the at least two LED subgroups in a higher circuit state serially to each other, wherein the overall chain in the higher circuit state has a second forward voltage which is greater than the first forward voltage is. Under the forward voltage - also called forward voltage - is understood in particular the threshold voltage, which must be present, so that the LEDs in the LED subgroup to light up.

Bei der seriellen Schaltung der mindestens zwei LED-Teilgruppen werden die LED-Teilgruppen hintereinander oder nacheinander geschaltet. Diese Art der Schaltung wird auch als Reihenschaltung bezeichnet.In the case of the serial connection of the at least two LED subgroups, the LED subgroups are connected one after the other or one after the other. This type of circuit is also referred to as a series circuit.

Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass in Abhängigkeit der Verschaltung von mehreren LED-Teilgruppen in einer Gesamtkette die Gesamtkette unterschiedliche Durchlassspannungen aufweisen kann. Schaltet man beispielsweise zwei LED-Teilgruppen mit jeweils nur einer LED mit einer Vorwärtsspannung von 3,4 Volt als Gesamtkette parallel, so beträgt die erste Durchlassspannung 3,4 Volt. Schaltet man die genannten zwei LED-Teilgruppen seriell (oder in Reihe), so beträgt die zweite Durchlassspannung 6,8 Volt und ist somit größer als die erste Durchlassspannung. Durch die erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung wird somit erreicht, dass die Gesamtkette durch Änderung des Schaltungszustands in der Durchlassspannung anpassbar ist.It is a consideration of the invention that, depending on the interconnection of multiple LED subgroups in an overall chain, the overall chain may have different forward voltages. For example, if you switch two LED subgroups with only one LED at a forward voltage of 3.4 volts as a whole chain in parallel, the first forward voltage is 3.4 volts. If the said two LED subgroups are switched serially (or in series), then the second forward voltage is 6.8 volts and is thus greater than the first forward voltage. The circuit device according to the invention thus achieves that the overall chain can be adapted by changing the circuit state in the forward voltage.

Die Schaltungseinrichtung ermöglicht es folglich, dass die Durchlassspannung flexibel an die wechselnde Amplitude der Versorgungsspannung anpassbar ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass die mehreren LEDs hinsichtlich der Spannungshöhe in einem akzeptablen Arbeitsfenster betrieben werden, ohne die Verluste aufgrund von Vorwiderständen zu groß werden zu lassen.The circuit device consequently makes it possible for the forward voltage to be flexibly adaptable to the changing amplitude of the supply voltage. In this way, it can be achieved that the plurality of LEDs are operated with respect to the voltage level in an acceptable working window, without letting the losses due to series resistors become too large.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltungseinrichtung ausgebildet, die Schaltungszustände so zu wechseln, dass der Schaltungszustand aktiviert ist, der die höchste Durchlassspannung aufweist, wobei die Durchlassspannung kleiner oder gleich zu der aktuellen Versorgungsspannung ist. Es wird somit immer der Schaltungszustand gewählt, der die Versorgungsspannung am besten ausnutzt. Durch diese Betriebsweise wird eine Überhitzung der LEDs aufgrund zu hoher Spannungen vermieden und zugleich die LEDs in einem energieeffektiven Bereich betrieben.In a preferred embodiment of the invention, the circuit device is configured to change the circuit states such that the circuit state is activated, which has the highest forward voltage, wherein the forward voltage is less than or equal to the current supply voltage. It is thus always selected the circuit state, which makes the best use of the supply voltage. This mode of operation prevents overheating of the LEDs due to excessive voltages and at the same time operates the LEDs in an energy-efficient range.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kurvenverlauf der Versorgungsspannung durch einen sich wiederholenden Wellenabschnitt gebildet ist. Ist die Versorgungsspannung z. B. als gleichgerichtete, sinusförmige Wechselspannung ausgebildet, so ist der Wellenabschnitt jeweils als eine sinusförmige Halbwelle ausgebildet. Die unterschiedlichen Schaltungszustände werden regelmäßig während der Wellenabschnitte eingenommen. So wird regelmäßig bei einer ansteigenden Flanke von dem niedrigeren Schaltungszustand in den höheren Schaltungszustand gewechselt und bei einer abfallenden Flanke des Wellenabschnitts von dem höheren Schaltungszustand in den niedrigeren Schaltungszustand gewechselt. Durch diese Ausgestaltung wird unterstrichen, dass die Anpassung der Schaltungszustände hochdynamisch, nämlich während des sich wiederholenden Wellenabschnitts umgesetzt wird. Es handelt sich insbesondere nicht um eine statische Änderung des Schaltungszustands, welcher sich über mehrere Wellenabschnitte erstreckt. Auf diese Weise wird die Gesamtkette während eines Wellenabschnitts vorzugsweise durchschnittlich durch mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei und insbesondere mindestens vier Schaltungszustandsänderungen an den Momentanswert der Versorgungsspannung angepasst. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the curve of the supply voltage is formed by a repeating shaft portion. Is the supply voltage z. B. formed as a rectified, sinusoidal AC voltage, the shaft portion is formed in each case as a sinusoidal half-wave. The different circuit states are taken regularly during the shaft sections. Thus, a rising edge is changed from the lower circuit state to the higher circuit state on a regular basis and changed from the higher circuit state to the lower circuit state at a falling edge of the shaft section. This embodiment emphasizes that the adaptation of the circuit states is implemented highly dynamically, namely during the repeating wave section. In particular, it is not a static change in the circuit state, which extends over several shaft sections. In this way, the overall chain during a shaft section is preferably adjusted on average by at least one, preferably at least two and in particular at least four changes in the circuit state to the instantaneous value of the supply voltage.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltungseinrichtung ausgebildet, die Gesamtkette in mindestens drei unterschiedlichen Schaltungszuständen zu verschalten, wobei die Gesamtkette in den mindestens drei Schaltungszuständen jeweils eine unterschiedliche Durchlassspannung aufweist. Der Übergang von einem zu einem nächsten Schaltungszustand wird jedes Mal durch einen Übergang von einem niedrigeren Schaltungszustand in einen höheren Schaltungszustand (oder in Gegenrichtung) umgesetzt. Die Begriffe niedrigerer Schaltungszustand und höherer Schaltungszustand beziehen sich somit auf eine relative Änderung der Schaltungszustände, die mindestens drei Schaltungszustände beziehen sich dagegen auf absolute Schaltungszustände.In a preferred embodiment of the invention, the circuit device is designed to interconnect the overall chain in at least three different circuit states, wherein the total chain in each case has a different forward voltage in the at least three circuit states. The transition from one to a next circuit state is each time converted by a transition from a lower circuit state to a higher circuit state (or in the opposite direction). The terms lower circuit state and higher circuit state thus refer to a relative change of the circuit states, the at least three circuit states, however, relate to absolute circuit states.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Gesamtkette genau vier LED-Teilgruppen auf, wobei in einem ersten Schaltungszustand alle vier LED-Teilgruppen parallel geschaltet sind, in einem zweiten Schaltungszustand jeweils zwei Paare mit parallel geschalteten LED-Teilgruppen seriell zueinander angeordnet sind und in dem dritten Schaltungszustand alle vier LED-Teilgruppen seriell zueinander verschaltet sind. Besonders bevorzugt sind die vier LED-Teilgruppen identisch aufgebaut und/oder weisen die gleiche Durchlassspannung auf. In dieser bevorzugten Ausgestaltung wird bei jedem Übergang die Durchlassspannung verdoppelt.In a preferred embodiment of the invention, the total chain has exactly four LED subgroups, wherein in a first circuit state all four LED subgroups are connected in parallel, in a second circuit state two pairs each with parallel LED subgroups are arranged serially to one another and in which third circuit state, all four LED subgroups are connected in series with each other. Particularly preferably, the four LED subgroups are constructed identically and / or have the same forward voltage. In this preferred embodiment, the forward voltage is doubled at each transition.

In ähnlicher Ausgestaltung kann die Gesamtkette genau acht LED-Teilgruppen aufweisen, welche vier unterschiedliche Schaltungszustände einnehmen können. In dieser Ausführungsform sind die acht LED-Teilgruppen in einem nullten Schaltungszustand alle parallel zueinander angeordnet, in einem ersten Schaltungszustand sind zwei Gruppen von je vier LED-Teilgruppen seriell zueinander angeordnet, wobei die vier LED-Teilgruppen in der Gruppe parallel zueinander angeordnet sind. Der Übergang zu dem zweiten und dritten Schaltungszustand erfolgt wie bei der Ausführungsform mit genau vier LED-Teilgruppen beschrieben.In a similar embodiment, the overall chain can have exactly eight LED subgroups, which can assume four different circuit states. In this embodiment, the eight LED subgroups in a zeroth circuit state are all arranged in parallel with each other, in a first circuit state, two groups of four LED subgroups each are serially arranged with the four LED subgroups in the group being arranged in parallel. The transition to the second and third circuit state is carried out as described in the embodiment with exactly four LED subgroups.

Die Schaltungseinrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass bei einer ansteigenden Flanke in einem Wellenabschnitt zunächst und soweit vorhanden der nullte Schaltungszustand, dann der erste, der zweite und der dritte Schaltungszustand eingenommen wird. Bei einer absteigenden Flanke des gleichen Wellenabschnitts wird zunächst der dritte Schaltungszustand, dann der zweite, der erste und – soweit vorhanden – der nullte Schaltungszustand eingenommen. Diese Ausführungsform unterstreicht nochmals den Gedanken, dass die unterschiedlichen Schaltungszustände regelmäßig während eines Wellenabschnitts, insbesondere während einer Halbwelle eingenommen werden, um die Durchlassspannung der Gesamtkette dynamisch an die Amplitude der Versorgungsspannung anzugleichen.The circuit device is preferably designed such that on a rising edge in a shaft section, first and if present, the zeroth circuit state, then the first, the second and the third circuit state is assumed. In the case of a falling edge of the same shaft section, first the third circuit state, then the second, the first and, if present, the zeroth circuit state are assumed. This embodiment again emphasizes the idea that the different circuit states are taken regularly during a shaft section, in particular during a half-wave, in order to dynamically adjust the forward voltage of the overall chain to the amplitude of the supply voltage.

Erfindungsgemäß weist die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Stromsenkeneinrichtung auf, welche in Serie (oder in Reihe) mit der Gesamtkette geschaltet ist. An der Stromsenkeneinrichtung liegen die Versorgungsspannung und ein Versorgungsstrom an. Die Stromsenkeneinrichtung ist ausgebildet, einen Kettenstrom für die Gesamtkette auszuregeln, sodass der zeitliche Verlauf des Versorgungsstroms mit dem zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung oder dem zeitlichen Verlauf einer Netzspannung der Wechselspannungsversorgung synchronisiert ist.According to the invention, the LED lighting device has a current sink device which is connected in series (or in series) with the overall chain. The supply voltage and a supply current are applied to the current sink device. The current sink device is designed to correct a chain current for the entire chain, so that the time profile of the supply current is synchronized with the time profile of the supply voltage or the time profile of a mains voltage of the AC voltage supply.

Dieser Weiterbildung der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die Änderung der Schaltungszustände und die wechselnde Amplitude der Versorgungsspannung ohne weitere Maßnahmen eine sehr ungleichmäßiger Strom durch die Gesamtkette fließen würde. Der Strom durch die Gesamtkette wird hier auch als Kettenstrom bezeichnet. Durch den ungleichmäßigen Kettenstrom würde zum einen ein in ähnlicher Weise ungleichmäßiger Netzstrom aus der Wechselspannungsversorgung gezogen werden und zum anderen eine sehr ungleichmäßige Helligkeit bei den mehreren LEDs ausgegeben werden. Um diese Effekte zu verkleinern, sorgt die Stromsenkeneinrichtung dafür, dass der Kettenstrom stets so gewählt ist, dass der Versorgungsstrom wahlweise mit dem zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung oder dem zeitlichen Verlauf der Netzspannung der Wechselspannungsversorgung synchronisiert ist. Die genannten zeitlichen Verläufe können in der Stromsenkeneinrichtung als Führungsgröße eingebracht werden. Die Stromsenkeneinrichtung weist z. B. einen steuerbaren Innenwiderstand auf, dessen Höhe durch den Quotienten der Differenzspannung zwischen Versorgungsspannung bzw. Netzspannung und der aktuellen Durchlassspannung der Gesamtkette geteilt durch den gewünschten Versorgungsstrom berechnet ist. Insbesondere wird die Stromsenkeneinrichtung so gesteuert oder geregelt, dass ein Leistungsfaktor der LED-Beleuchtungsvorrichtung hoch bleibt.This development of the invention is based on the consideration that would flow through the change in the circuit states and the changing amplitude of the supply voltage without further measures a very uneven current through the entire chain. The current through the total chain is also referred to here as chain current. Due to the uneven chain current, a similarly uneven mains current would be drawn from the AC power supply on the one hand, and on the other hand, a very uneven brightness would be output at the several LEDs. In order to reduce these effects, the current sink device ensures that the chain current is always selected so that the supply current is optionally synchronized with the time profile of the supply voltage or the time profile of the mains voltage of the AC voltage supply. The mentioned time profiles can be introduced in the current sink device as a reference variable. The current sink device has z. B. a controllable internal resistance whose height is calculated by the quotient of the differential voltage between the supply voltage or mains voltage and the current forward voltage of the entire chain divided by the desired supply current. In particular, the current sink device is controlled or regulated such that a power factor of the LED lighting device remains high.

Erfindungsgemäß umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Kurzschlusseinrichtung, insbesondere eine Bypass-Einrichtung, zur Überbrückung der Gesamtkette, wobei eine oder die Schaltungseinrichtung ausgebildet ist, die Kurzschlusseinrichtung zu Beginn und am Ende eines Wellenabschnitts der Versorgungsspannung zu aktivieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Schaltungseinrichtung ausgebildet ist, die Kurzschlusseinrichtung zu aktivieren, wenn die Versorgungsspannung kleiner als die kleinste Durchlassspannung der unterschiedlichen Schaltungszustände ist. Durch diese Weiterbildung wird sichergestellt, dass zu Beginn und am Ende jedes Wellenabschnitts die Gesamtkette überbrückt ist, solange die Versorgungsspannung nicht ausreichend ist, um die LEDs in der Gesamtkette zum Leuchten zu bringen. Optional kann vorgesehen sein, dass der aufgrund der aktivierten Kurzschlusseinrichtung verfügbare Versorgungsstrom durch die Stromsenkeneinrichtung vernichtet wird, beziehungsweise in Wärme umgewandelt wird, um einen bzw. den Leistungsfaktor der LED-Beleuchtungvorrichtung hoch zu halten.According to the invention, the LED lighting device comprises a short-circuit device, in particular a bypass device, for bridging the entire chain, one or the circuit device being designed to activate the short-circuit device at the beginning and at the end of a shaft section of the supply voltage. In particular, it is provided that the circuit device is designed to activate the short-circuit device when the supply voltage is smaller than the smallest forward voltage of the different circuit states. This training ensures that at the beginning and at the end each shaft section the entire chain is bridged, as long as the supply voltage is not sufficient to bring the LEDs in the overall chain to light up. Optionally, it may be provided that the supply current available on the basis of the activated short-circuit device is destroyed by the current sink device, or is converted into heat, in order to keep the power factor of the LED lighting device high.

Ein weiterer Gegenstand betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7.A further subject relates to a method having the features of claim 7.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:

1 eine schematische Blockdarstellung einer LED-Beleuchtungsvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic block diagram of an LED lighting device as an embodiment of the invention;

2a, b, c eine schematische Darstellung einer Gesamtkette von LEDs in der 1 in verschiedenen Schaltzuständen; 2a , b, c a schematic representation of an overall chain of LEDs in the 1 in different switching states;

3 einen Graph zur Illustration der Funktionsweise der LED-Beleuchtungsvorrichtung in der 1; 3 a graph illustrating the operation of the LED lighting device in the 1 ;

4 ein Detailausschnitt aus der LED-Beleuchtungsvorrichtung in der 1; 4 a detail of the LED lighting device in the 1 ;

5 ein Graph zur Illustration einer Möglichkeit eines verbesserten Schaltvorgangs der LED-Beleuchtungsvorrichtung in der 1. 5 a graph illustrating a possibility of an improved switching operation of the LED lighting device in the 1 ,

Die 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung eine LED-Beleuchtungsvorrichtung 1, welche für einen Betrieb mit einer Wechselspannungsversorgung 2 ausgebildet ist. Die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 dient beispielsweise zur Beleuchtung des Innenraums eines Flugzeugs im Passagierbereich. Die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 ist an die Wechselspannungsversorgung 2 angeschlossen, von der sie eine Netzspannung und einen Netzstrom bezieht. Nach einem Eingang 3 in die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 folgt optional ein Netzfilter 4, welcher ausgebildet ist, Störungen, welche in die Wechselspannungsversorgung 2 zurückgekoppelt werden könnten, zu filtern. Insbesondere handelt es sich um einen Tiefpassfilter, welcher beispielsweise durch eine Verschaltung von Kondensatoren und Induktivitäten ausgebildet ist.The 1 shows a schematic block diagram of an LED lighting device 1 which is suitable for operation with an AC power supply 2 is trained. The LED lighting device 1 serves, for example, to illuminate the interior of an aircraft in the passenger area. The LED lighting device 1 is to the AC power supply 2 from which it relates a mains voltage and a mains current. After an entrance 3 in the LED lighting device 1 Optionally follows a line filter 4 , which is formed, interference, which in the AC power supply 2 could be fed back to filter. In particular, it is a low-pass filter, which is formed for example by an interconnection of capacitors and inductors.

Dem Netzfilter 4 ist ein Gleichrichter 5 nachgeschaltet, welcher ausgebildet ist, die anliegende Netzspannung beziehungsweise gefilterte Netzspannung in eine gleichgerichtete Versorgungsspannung zu überführen. Der Gleichrichter 5 ist beispielsweise als ein Brückengleichrichter ausgebildet. Die gleichgerichtete Versorgungsspannung sowie der gleichgerichtete Versorgungsstrom wird an ein PFC-Modul 6 weitergeleitet, welches einen Oberschwingungsfilter beziehungsweise einen Leistungsfaktorkorrekturfilter sowie eine Glättungseinrichtung, wie zum Beispiel einen Kondensator, umfasst. In dem Leistungskorrekturfilter ist mindestens ein Schaltelement angeordnet, sodass der Leistungsfaktorkorrekturfilter als ein getaktetes System oder die Kombination aus Gleichrichter 5 und PFC-Modul 6 als ein Schaltnetzteil ausgebildet ist.The mains filter 4 is a rectifier 5 downstream, which is designed to convert the applied mains voltage or filtered mains voltage in a rectified supply voltage. The rectifier 5 is designed for example as a bridge rectifier. The rectified supply voltage and the rectified supply current is sent to a PFC module 6 which comprises a harmonic filter or a power factor correction filter and a smoothing device, such as a capacitor. In the power correction filter, at least one switching element is arranged, so that the power factor correction filter as a clocked system or the combination of rectifier 5 and PFC module 6 is designed as a switching power supply.

Das PFC-Modul 6 stellt eine Versorgungsspannung und einen Versorgungsstrom bereit, welche nachfolgend an eine Stromsenkeneinrichtung 7 – auch elektronische Last genannt – übergeben werden. Die Stromsenkeneinrichtung 7 ist ausgebildet, geregelt oder gesteuert Strom und damit Leistung durch Umwandlung in Wärme zu vernichten.The PFC module 6 provides a supply voltage and a supply current following a current sink device 7 - also called electronic load - to be handed over. The current sink device 7 is designed, regulated or controlled electricity and thus to destroy power by converting it into heat.

Ausgehend von der Stromsenkeneinrichtung 7 werden eine Kettenspannung und ein Kettenstrom über eine Kurzschlusseinrichtung 8 an eine LED-Gesamtkette 9 mit einer Mehrzahl von LEDs übergeben.Starting from the current sink device 7 be a chain tension and a chain stream via a short-circuit device 8th to an LED overall chain 9 passed with a plurality of LEDs.

Die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst zudem eine Schaltungseinrichtung 10, welche – wie hier gezeigt – einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein kann und welche zur Ansteuerung der LED-Gesamtkette 9 und der Kurzschlusseinrichtung 8 ausgebildet ist. Als ein Eingangssignal erhält die Schaltungseinrichtung 10 die Kettenspannung, welche auch der Versorgungsspannung entspricht. Alternativ hierzu erhält die Schaltungseinrichtung 10 die Versorgungsspannung als das Eingangssignal. Die Schaltungseinrichtung 10 kann z. B. als ein programmierbarer Mikrocontroller ausgebildet sein.The LED lighting device 1 also includes a circuit device 10 , which - as shown here - may be formed in one piece or multi-part and which for controlling the LED overall chain 9 and the short-circuit device 8th is trained. As an input signal, the circuit device receives 10 the chain tension, which also corresponds to the supply voltage. Alternatively, the circuit device receives 10 the supply voltage as the input signal. The circuit device 10 can z. B. be designed as a programmable microcontroller.

Die LED-Gesamtkette 9 ist über die Schaltungseinrichtung 10 in unterschiedliche Schaltungszustände schaltbar, wie dies in Zusammenhang mit den 2a, b und c erläutert wird.The LED overall chain 9 is via the circuit device 10 switchable to different circuit states, as related to the 2a , b and c will be explained.

Die 2a zeigt die LED-Gesamtkette 9 in einer ersten schematischen Darstellung. Die LED-Gesamtkette 9 umfasst einen Eingang E und einen Ausgang A (bzw. einen ersten und einen zweiten Pol), über die die LED-Gesamtkette 9 an die in der 1 dargestellte Spannungsversorgung angeschlossen wird.The 2a shows the LED overall chain 9 in a first schematic representation. The LED overall chain 9 includes an input E and an output A (or a first and a second pole), via which the LED overall chain 9 to the in the 1 shown power supply is connected.

Die LED-Gesamtkette 9 umfasst in diesem Beispiel vier LED-Teilgruppen 11a, b, c, d, wobei jede LED-Teilgruppe 11a, b, c, d mindestens eine LED aufweist. Insbesondere weist jede LED-Teilgruppe 11a, b, c, d die gleiche Durchlassspannung (auch Vorwärtsspannung genannt) auf. Die LEDs in den LED-Teilgruppen 11a, b, c, d können – wie symbolisch in der 2a dargestellt – in jeder der LED-Teilgruppen 11a, b, c, d seriell (bzw. in Reihe) zueinander geschaltet sein. Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen können die LEDs in den LED-Teilgruppen 11a, b, c, d auch parallel, seriell oder parallel und seriell gemischt zueinander verschaltet sein.The LED overall chain 9 includes four in this example LED subgroups 11a , b, c, d, where each LED subgroup 11a , b, c, d has at least one LED. In particular, each LED subgroup has 11a , b, c, d are the same forward voltage (also called forward voltage). The LEDs in the LED subgroups 11a , b, c, d can - as symbolically in the 2a shown - in each of the LED subgroups 11a , b, c, d be connected in series (or in series) to each other. In modified embodiments, the LEDs in the LED subgroups 11a , b, c, d are also connected in parallel, in series or in parallel and mixed in series with one another.

Die vier LED-Teilgruppen 11a, b, c, d sind jedoch in dem in der 2a gezeigten ersten Schaltungszustand I der LED-Gesamtkette 9 elektrisch parallel zueinander angeordnet, sodass die Durchlassspannung der LED-Gesamtkette 9 der Durchlassspannung einer der LED-Teilgruppen entspricht.The four LED subgroups 11a However, b, c, d are in the in the 2a shown first circuit state I of the LED overall chain 9 arranged electrically parallel to each other, so that the forward voltage of the LED overall chain 9 the forward voltage corresponds to one of the LED subgroups.

In der 2b ist ein zweiter Schaltungszustand II dargestellt, wobei die LED-Teilgruppen 11a, b, c, d in der LED-Gesamtkette 9 nun zum Teil elektrisch seriell (in Reihe) miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist vorgesehen, dass in der ersten Gruppe die LED-Teilgruppen 11a, b zueinander parallel angeordnet sind und in der zweiten Gruppe die LED-Teilgruppen 11c, d ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind, jedoch die beiden Gruppen zueinander seriell angeordnet sind. In dem Schaltungszustand II entspricht die Durchlassspannung der LED-Gesamtkette 9 nun der zweifachen Durchlassspannung einer der LED-Teilgruppen 11a, b, c, d.In the 2 B a second circuit state II is shown, wherein the LED subgroups 11a , b, c, d in the overall LED chain 9 now partly electrically connected in series (in series). For example, it is provided that in the first group, the LED subgroups 11a , B are arranged parallel to each other and in the second group, the LED subgroups 11c , D are also arranged parallel to each other, but the two groups are arranged serially to each other. In the circuit state II, the forward voltage corresponds to the total LED chain 9 now twice the forward voltage of one of the LED subgroups 11a , b, c, d.

In der 2c ist ein dritter Schaltungszustand III dargestellt, wobei nun alle vier LED-Teilgruppen 11a, b, c, d zueinander elektrisch seriell (in Reihe) angeordnet sind. Die Durchlassspannung der LED-Gesamtkette 9 entspricht nun der vierfachen Durchlassspannung einer der LED-Teilgruppen 11a, b, c, d.In the 2c a third circuit state III is shown, where now all four LED subgroups 11a , b, c, d to each other are arranged electrically in series (in series). The forward voltage of the LED overall chain 9 now corresponds to four times the forward voltage of one of the LED subgroups 11a , b, c, d.

Bei jedem Übergang von einem Schaltungszustand zu einem nächsten Schaltungszustand wird zugleich von einem niedrigeren Schaltungszustand in einen höheren Schaltungszustand gewechselt, in dem mindestens ein Paar von zuvor parallel geschalteten LED-Teilgruppen 11a, b, c, d seriell geschaltet wurden. So wird bei dem Übergang von dem Schaltungszustand I zu II die zuvor parallel zueinander angeordneten LED-Teilgruppen 11a und 11c sowie die zuvor parallel zueinander angeordneten LED-Teilgruppen 11b, 11d zueinander seriell geschalten. Bei dem Übergang von Schaltungszustand II zu Schaltungszustand III werden die im Schaltungszustand II parallel zueinander geschalteten LED-Teilgruppen 11a, b beziehungsweise die parallel zueinander geschalteten LED-Teilgruppen 11c, d jeweils seriell zueinander geschaltet.At each transition from one circuit state to a next circuit state, there is a transition from a lower circuit state to a higher circuit state in which at least one pair of LED subgroups previously connected in parallel 11a , b, c, d have been connected in series. Thus, in the transition from the circuit state I to II, the previously arranged parallel LED subgroups 11a and 11c as well as the previously arranged parallel LED subgroups 11b . 11d connected in series with each other. During the transition from circuit state II to circuit state III, the LED subgroups connected in circuit state II become parallel to one another 11a , b or parallel to each other LED subgroups 11c , d in each case connected in series with each other.

Die Schaltungseinrichtung 10 ist ausgebildet, die LED-Gesamtkette 9 in die unterschiedlichen Schaltungszustände I, II, III zu schalten. Eine entsprechende Steuerschaltung für diese Art der Umschaltung lässt sich zum Beispiel mit Hilfe von Dioden und Transistoren realisieren.The circuit device 10 is formed, the LED overall chain 9 to switch to the different circuit states I, II, III. A corresponding control circuit for this type of switching can be realized, for example, with the aid of diodes and transistors.

Die 3 zeigt in einem schematischen Graph eine Halbwelle 12 der Kettenspannung, welche auch der Versorgungsspannung entspricht. In dem Graphen ist auf der X-Achse die Zeit t und auf der Y-Achse die Amplitude in beliebigen Einheiten aufgetragen. Die Schaltungseinrichtung 10 erhält als Eingangssignal die Kettenspannung oder ein dazu proportionales Signal. Zu Beginn der Halbwelle 12 wird die LED-Gesamtkette 9 auf dem Schaltungszustand I geschalten, sodass die LED-Gesamtkette 9 eine erste, niedrige Durchlassspannung aufweist. Dadurch können auch bei der vergleichsweise geringen Kettenspannung die LEDs der LED-Gesamtkette 9 zum Leuchten gebracht werden. Steigt die Kettenspannung weiter an und überschreitet diese insbesondere die zweite Durchlassspannung der LED-Gesamtkette 9 in dem Schaltungszustand II, so schaltet die Schaltungseinrichtung 10 die LED-Gesamtkette 9 in den zweiten Schaltungszustand II um. Sobald die Kettenspannung die dritte Durchlassspannung des dritten Schaltungszustands III der LED-Gesamtkette 9 überschritten hat, wird von der Schaltungseinrichtung 10 der Schaltungszustand III eingestellt. Auf der absteigenden Flanke der Halbwelle 12 wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge. Durch das Umschalten der LED-Gesamtkette 9 in der beschriebenen Weise ist es möglich, die Durchlassspannung der LED-Gesamtkette 9 wesentlich besser an die jeweils aktuelle Kettenspannung der Halbwelle 12 anzupassen und damit den Wirkungsgrad und die Leuchtdauer der LED-Gesamtkette 9 zu verbessern.The 3 shows a half-wave in a schematic graph 12 the chain tension, which also corresponds to the supply voltage. In the graph, the time t is plotted on the x-axis and the amplitude in any units on the y-axis. The circuit device 10 receives as input signal the chain tension or a proportional signal. At the beginning of the half-wave 12 becomes the total LED chain 9 switched on the circuit state I, so that the LED overall chain 9 has a first, low forward voltage. As a result, even with the comparatively low chain tension, the LEDs of the LED overall chain can 9 be lit up. If the chain tension continues to increase, this in particular exceeds the second forward voltage of the LED overall chain 9 in the circuit state II, the circuit device switches 10 the LED overall chain 9 in the second circuit state II order. Once the chain tension the third forward voltage of the third circuit state III of the LED overall chain 9 has exceeded is by the circuit device 10 the circuit state III is set. On the descending flank of the half wave 12 the process repeats in reverse order. By switching the LED overall chain 9 in the manner described, it is possible to use the forward voltage of the LED overall chain 9 much better to the current chain tension of the half-wave 12 adapt and thus the efficiency and the light duration of the LED overall chain 9 to improve.

Die 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1, und zwar die Stromsenkeneinrichtung 7, die Kurzschlusseinrichtung 8 sowie die LED-Gesamtkette 9. Die Stromsenkeneinrichtung 7 ist als eine steuerbare oder regelbare Stromsenke ausgebildet, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einem zur Netzspannung oder zur gefilterten Netzspannung oder zur Versorgungsspannung synchronen Sinussignal angesteuert wird, sodass die Baugruppen umfassend die Stromsenkeneinrichtung 7, die Kurzschlusseinrichtung 8 und die LED-Gesamtkette 9 einen zu dem synchronen Sinussignal sinusförmigen Kettenstrom aufnimmt.The 4 shows a schematic representation of a section of the LED lighting device 1 , namely the current sink device 7 , the short-circuit device 8th as well as the LED overall chain 9 , The current sink device 7 is designed as a controllable or controllable current sink, which is driven in this embodiment with a synchronous to the mains voltage or to the filtered mains voltage or to the supply voltage sinusoidal signal, so that the modules comprising the current sink device 7 , the short-circuit device 8th and the LED overall chain 9 pick up a sinusoidal chain current to the synchronous sinusoidal signal.

Die Kurzschlusseinrichtung 8 dient – wie dies schematisch in der 5 gezeigt ist – dazu, zu Beginn und zum Ende der Halbwelle 12 während einer Aktivierungsdauer K die LED-Gesamtkette 9 zu überbrücken, während der die Kettenspannung niedriger als die niedrigste Durchlassspannung der Schaltungszustände I, II, III ist. Während diesen Zeitdauern kann die Stromsenkeneinrichtung 7 einen Kettenstrom fließen lassen, sodass die Leistungsfaktoranforderungen der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 weiterhin erfüllt sind.The short-circuit device 8th serves - as shown schematically in the 5 is shown - at the beginning and at the end of the half wave 12 during an activation period K, the total LED chain 9 during which the chain tension is lower than the lowest forward voltage of the circuit states I, II, III. During these periods, the current sink device 7 let a chain current flow, so that the power factor requirements of the LED lighting device 1 continue to be fulfilled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LED-BeleuchtungsvorrichtungLED lighting device
22
WechselspannungsversorgungAC power supply
33
Eingangentrance
44
NetzfilterLine filter
55
Gleichrichterrectifier
66
PFC-ModulPFC module
77
StromsenkeneinrichtungCurrent sink means
88th
KurzschlusseinrichtungShort-circuit device
99
LED-GesamtketteLED total chain
1010
Schaltungseinrichtungcircuit means
11a, b, c, d11a, b, c, d
LED-TeilgruppenLED subgroups
1212
Halbwellehalf-wave

Claims (7)

LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) für eine Wechselspannungsversorgung (2), mit mehreren LEDS, welche eine Gesamtkette (9) bilden, wobei die LEDS in LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) verteilt sind, wobei in der LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Versorgungsspannung mit wechselnder Amplitude vorliegt, wobei in einem niedrigeren Schaltungszustand (I, II) der Gesamtkette (9) mindestens zwei LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) parallel zueinander verschaltet sind und wobei die Gesamtkette (9) in dem niedrigeren Schaltungszustand (I, II) eine erste Durchlassspannung aufweist, mit einer Schaltungseinrichtung (10), welche ausgebildet ist, die mindestens zwei LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) in einem höheren Schaltungszustand (II, III) seriell zueinander zu verschalten, wobei die Gesamtkette (9) in dem höheren Schaltungszustand (II, III) eine zweite Durchlassspannung aufweist, welche größer als die erste Durchlassspannung ist, gekennzeichnet durch eine Kurzschlusseinrichtung (8) zur Überbrückung der Gesamtkette (8), wobei eine oder die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Kurzschlusseinrichtung (8) zu Beginn und am Ende einer Halbwelle (12) der Versorgungsspannung zu aktivieren, wobei die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Kurzschlusseinrichtung (8) während einer Aktivierungsdauer (K) zu aktivieren, wenn die Versorgungsspannung kleiner als die kleinste Durchlassspannung der verschiedenen Schaltungszustände (I, II, III) ist, und durch eine Stromsenkeneinrichtung (7), welche in Serie mit der Gesamtkette (9) geschaltet ist, wobei die Stromsenkeneinrichtung (7) als eine steuerbare oder regelbare Stromsenke ausgebildet ist, wobei die Stromsenkeneinrichtung (7) mit einem zu einer Netzspannung oder zu einer gefilterten Netzspannung der Wechselspannungsversorgung (2) oder zur Versorgungsspannung synchronen Sinussignal angesteuert wird, wobei die Stromsenkeneinrichtung (7) ausgebildet ist, einen Kettenstrom für die Gesamtkette (9) auszugeben, so dass die Baugruppe umfassend die Stromsenkeneinrichtung (7), die Kurzschlusseinrichtung (8) und die Gesamtkette (9) einen zu dem synchronen Sinussignal sinusförmigen Kettenstrom aufnimmt, und so dass der zeitliche Verlauf des Versorgungsstroms mit dem zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung oder dem zeitlichen Verlauf der Netzspannung oder der gefilterten Netzspannung der Wechselspannungsversorgung (2) synchronisiert ist.LED lighting device ( 1 ) for an AC power supply ( 2 ), with multiple LEDS, representing an overall chain ( 9 ), where the LEDS are divided into LED subgroups ( 11a , b, c, d) are distributed, wherein in the LED lighting device ( 1 ) is a supply voltage of varying amplitude, wherein in a lower circuit state (I, II) of the total chain ( 9 ) at least two LED subgroups ( 11a , b, c, d) are connected in parallel with each other and wherein the total chain ( 9 ) in the lower circuit state (I, II) has a first forward voltage, with a circuit device ( 10 ), which is formed, the at least two LED subgroups ( 11a , b, c, d) in a higher circuit state (II, III) to connect in series with each other, wherein the total chain ( 9 ) in the higher circuit state (II, III) has a second forward voltage that is greater than the first forward voltage, characterized by a short-circuit device ( 8th ) for bridging the entire chain ( 8th ), one or the circuit device ( 10 ), the short-circuit device ( 8th ) at the beginning and at the end of a half wave ( 12 ) of the supply voltage, wherein the circuit device ( 10 ), the short-circuit device ( 8th ) during an activation period (K) when the supply voltage is less than the lowest forward voltage of the various circuit states (I, II, III), and by a current sink device ( 7 ), which are in series with the total chain ( 9 ), wherein the current sink device ( 7 ) is designed as a controllable or controllable current sink, wherein the current sink device ( 7 ) with one to a mains voltage or to a filtered mains voltage of the AC power supply ( 2 ) or to the supply voltage synchronous sinusoidal signal is driven, wherein the current sink device ( 7 ) is formed, a chain flow for the entire chain ( 9 ), so that the assembly comprising the current sink device ( 7 ), the short-circuit device ( 8th ) and the total chain ( 9 ) receives a sinusoidal chain current to the synchronous sinusoidal signal, and so that the time profile of the supply current with the time course of the supply voltage or the time course of the mains voltage or the filtered mains voltage of the AC power supply ( 2 ) is synchronized. LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Schaltungszustände (I, II, III) so zu wechseln, dass der Schaltungszustand (I, II, III) mit der höchsten Durchlassspannung aktiviert ist, wobei die Durchlassspannung kleiner oder gleich zu der Versorgungsspannung ist.LED lighting device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the circuit device ( 10 ) is adapted to change the circuit states (I, II, III) so that the circuit state (I, II, III) is activated with the highest forward voltage, wherein the forward voltage is less than or equal to the supply voltage. LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenverlauf der Versorgungsspannung durch einen sich wiederholenden Wellenabschnitt (12) gebildet ist, wobei die unterschiedlichen Schaltungszustände (I, II, III) während des Wellenabschnitts (12) eingenommen werden.LED lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the curve of the supply voltage through a repeating wave section ( 12 ), wherein the different circuit states (I, II, III) during the shaft section ( 12 ) are taken. LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Gesamtkette (9) in mindestens drei unterschiedlichen Schaltungszuständen (I, II, III) zu verschalten, wobei die Gesamtkette (9) in den mindestens drei Schaltungszuständen (I, II, III) jeweils eine unterschiedliche Durchlassspannung aufweist, und wobei bei jedem Übergang von einem Schaltungszustand (I, II) in den nächsten (II, III) ein Übergang von einem niedrigeren Schaltungszustand (I, II) in einen höheren Schaltungszustand (II, III) umgesetzt ist.LED lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit device ( 10 ), the overall chain ( 9 ) in at least three different circuit states (I, II, III), the total chain ( 9 ) in the at least three circuit states (I, II, III) each have a different forward voltage, and wherein at each transition from one circuit state (I, II) to the next (II, III) a transition from a lower circuit state (I, II ) is converted into a higher circuit state (II, III). LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Gesamtkette (9) genau vier LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) aufweist, wobei in einem ersten Schaltungszustand (I) alle vier LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) parallel geschaltet sind, in einem zweiten Schaltungszustand (II) jeweils zwei Paare mit parallel geschaltete LED-Teilgruppen (11a, b; 11b, c) seriell zueinander angeordnet sind und in dem dritten Schaltungszustand (III) alle vier LED-Teilgruppen (11a, b, c, d) seriell zueinander verschaltet sind.LED lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the total chain ( 9 ) exactly four LED subgroups ( 11a , b, c, d), wherein in a first circuit state (I) all four LED subgroups ( 11a , b, c, d) are connected in parallel, in a second circuit state (II) in each case two pairs with parallel LED subgroups ( 11a , b; 11b , c) are arranged serially to each other and in the third circuit state (III) all four LED subgroups ( 11a , b, c, d) are connected in series with one another. LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (10) ausgebildet ist, bei einem Wellenabschnitt (12) der Versorgungsspannung bei einer ansteigenden Flanke des Wellenabschnitts (12) zunächst den ersten Schaltungszustand (I), dann den zweiten Schaltungszustand (II) und dann den dritten Schaltungszustand (III) zu verschalten und bei einer absteigenden Flanke des Wellenabschnitts (12) zunächst den dritten Schaltungszustand (III), dann den zweiten Schaltungszustand (II) und dann den ersten Schaltungszustand (I) zu verschalten.LED lighting device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the circuit device ( 10 ) is formed at a shaft portion ( 12 ) of the supply voltage at a rising edge of the shaft section ( 12 ) First, the first circuit state (I), then the connect the second circuit state (II) and then the third circuit state (III) and at a falling edge of the shaft portion (II) 12 ) first to connect the third circuit state (III), then the second circuit state (II) and then the first circuit state (I). Verfahren zum Betreiben der LED-Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, durchgeführt von der Schaltungseinrichtung (10).Method for operating the LED lighting device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, performed by the circuit device ( 10 ).
DE102012006315.6A 2012-03-28 2012-03-28 An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device Active DE102012006315B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012006315.6A DE102012006315B4 (en) 2012-03-28 2012-03-28 An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012006315.6A DE102012006315B4 (en) 2012-03-28 2012-03-28 An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012006315A1 DE102012006315A1 (en) 2013-10-02
DE102012006315B4 true DE102012006315B4 (en) 2014-02-13

Family

ID=49154401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012006315.6A Active DE102012006315B4 (en) 2012-03-28 2012-03-28 An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012006315B4 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222226B3 (en) 2013-10-31 2015-04-16 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs
DE102013020668B4 (en) 2013-12-11 2023-06-15 Diehl Aerospace Gmbh Lighting strip for an aircraft interior and aircraft interior fittings with a plurality of lighting strips
SI2900039T1 (en) * 2014-01-27 2021-04-30 Odelo Gmbh Luminaire and motor vehicle light equipped with same and method for the operation thereof
DE102014005582B4 (en) 2014-04-15 2015-11-12 Diehl Aerospace Gmbh LED lighting fixture with modeling device for modeling a voltage curve
DE102014005584B4 (en) 2014-04-15 2015-11-12 Diehl Aerospace Gmbh LED lighting device with an energy storage module and method for operating the LED lighting device
DE102014005583B4 (en) 2014-04-15 2020-06-18 Diehl Aerospace Gmbh LED lighting device with color mixing
DE102014218687A1 (en) 2014-09-17 2016-03-17 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating at least a first and a second cascade of LEDs

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007040152A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Light emitting diode lighting equipment for lighting installation and associated lighting method has controlling medium which determines size of output voltage of rectifier circuit
DE102007041131A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Arrangement, use and method for driving light-emitting components
US7781979B2 (en) * 2006-11-10 2010-08-24 Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc. Methods and apparatus for controlling series-connected LEDs
EP2288234A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-23 Advanced Connectek Inc. Light emitting diode (LED) driver and associated LED driving method
DE102010040266A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Active-Semi, Inc. Reduced flicker AC LED light with individual short-circuiting sections of an LED array
US20110248640A1 (en) * 2008-09-05 2011-10-13 Petrus Johannes Maria Welten Led based lighting application
DE202011105404U1 (en) * 2011-09-07 2011-12-20 Wallcon Gmbh System for the electrical supply of the lamps, which contain light emitting diode LEDs as light source

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007040152A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Light emitting diode lighting equipment for lighting installation and associated lighting method has controlling medium which determines size of output voltage of rectifier circuit
US7781979B2 (en) * 2006-11-10 2010-08-24 Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc. Methods and apparatus for controlling series-connected LEDs
DE102007041131A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Arrangement, use and method for driving light-emitting components
US20110248640A1 (en) * 2008-09-05 2011-10-13 Petrus Johannes Maria Welten Led based lighting application
EP2288234A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-23 Advanced Connectek Inc. Light emitting diode (LED) driver and associated LED driving method
DE102010040266A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Active-Semi, Inc. Reduced flicker AC LED light with individual short-circuiting sections of an LED array
DE202011105404U1 (en) * 2011-09-07 2011-12-20 Wallcon Gmbh System for the electrical supply of the lamps, which contain light emitting diode LEDs as light source

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012006315A1 (en) 2013-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012006341B4 (en) LED lighting device with LED lines and method for operating the LED lighting device
DE102012006343B4 (en) LED lighting device with control device and method for operating the LED lighting device
DE102012006315B4 (en) An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device
EP2668822B1 (en) Actuating a plurality of series-connected luminous elements
DE102012006316B4 (en) LED dimming device with super dimming operation and method for operating the LED lighting device
DE102014008615B3 (en) Lighting device with control device and use of the lighting device
DE102012000605B4 (en) Lighting device for an AC power supply
DE102007041131A1 (en) Arrangement, use and method for driving light-emitting components
DE112014001005T5 (en) Output current compensation for jitter in an input voltage for dimmable LED lights
DE102010003266A1 (en) Circuit arrangement for operating e.g. rod-shaped retrofit lamp, at electronic ballast for fluorescent lamp, has light source connected to output of full wave rectifier and resistors connected with input terminals of retrofit lamp
DE102014111592B4 (en) Electronic circuit, method and system and lighting system with dimming range extension
DE102010046795A1 (en) Method for operating LED light, involves operating modulation units with pulse-width modulated operating current, where pulse-width-modulated operating current comprises uniform time period and different phase shifts
DE102014104365B4 (en) lighting device
DE112015005931B4 (en) Lighting system and method for controlling the lighting system
EP2273849A2 (en) LED control
EP2934066B1 (en) Led lighting device with color mixing
DE112014006816T5 (en) Adaptive power compensation in LED lamps
DE102018115672A1 (en) Control gear for several illuminants, illuminants and lighting system
DE112012005777T5 (en) Method and device for driving LED-based lighting units
DE102014005584B4 (en) LED lighting device with an energy storage module and method for operating the LED lighting device
DE112009004860T5 (en) Dimmer system and dimming process
EP3065509A1 (en) Led lighting device
DE102019124248A1 (en) LED module system
DE102021106296A1 (en) LED module system
DE102014009567B4 (en) Lighting device for an AC power supply and aircraft with the lighting device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141114

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05B0037020000

Ipc: H05B0047100000