DE102012006315B4 - An LED lighting device for an AC power supply and method of operating the LED lighting device - Google Patents
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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
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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
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
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:
Die
Dem Netzfilter
Das PFC-Modul
Ausgehend von der Stromsenkeneinrichtung
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung
Die LED-Gesamtkette
Die
Die LED-Gesamtkette
Die vier LED-Teilgruppen
In der
In der
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
Die Schaltungseinrichtung
Die
Die
Die Kurzschlusseinrichtung
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)
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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)
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 |
-
2012
- 2012-03-28 DE DE102012006315.6A patent/DE102012006315B4/en active Active
Patent Citations (7)
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 |
---|---|
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