DE102012006316A1 - LED illumination device for e.g. 230V public electricity main of incandescent lamp in airplane, has short circuit arrangements controlled in super dimming, so that LED subsets are deactivated for partial period of shaft portion - Google Patents
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Abstract
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 in der LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Versorgungsspannung mit wechselnder Amplitude vorliegt, wobei die Versorgungsspannung durch sich wiederholende Wellenabschnitte gebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben der LED-Beleuchtungsvorrichtung.The invention relates to an LED lighting device for an AC power supply with a plurality of LEDs, which form an overall chain, wherein the LEDs are distributed in LED subgroups, wherein in the LED lighting device, a supply voltage having varying amplitude, wherein the supply voltage formed by repeating wave sections is. The invention also relates to a method for operating the LED lighting device.
LED-Beleuchtungen weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungsarten Vorteile hinsichtlich einer hohen Energieeffizienz und einer niedrigen Wärmeerzeugung auf. Vergleicht man den Energiebedarf zwischen LED-Beleuchtungen und Beleuchtungen mit konventionellen Leuchtmitteln, wie z. B. Glühlampen, so muss bei den LED-Beleuchtungen nur ein Bruchteil der Energie aufgewandt werden, um den gleichen Lichtfluss in einem für den Menschen sichtbaren Bereich zu erzeugen.LED lighting has advantages over conventional types of lighting in terms of high energy efficiency and low heat generation. Comparing the energy demand between LED lighting and lighting with conventional light sources, such. B. incandescent lamps, so only a fraction of the energy must be expended in the LED lighting to produce the same light flux in a visible to the human area.
Dagegen sind die Anforderungen an Netzteile für LED-Beleuchtungen deutlich höher, verglichen zu Netzteilen von Glühlampen. Insbesondere bei Wechselspannungsversorgungen können Glühlampen mit der Wechselspannung unmittelbar versorgt werden, soweit die Amplitude der Wechselspannungsversorgung an die jeweilige Glühlampe angepasst ist. Dagegen müssen LED-Beleuchtungen üblicherweise in einem vergleichsweise geringen Arbeitsfenster für die Versorgungsspannung betrieben werden. Das Arbeitsfenster ist so gewählt, dass die Versorgungsspannung zum einen oberhalb einer Schwellenspannung liegen muss, die benötigt wird, damit LEDs das Leuchten anfangen. Zum anderen muss die Versorgungsspannung unterhalb einer oberen Grenzspannung betrieben werden, damit der Stromfluss durch die LEDs nicht zu hoch wird und die LEDs durch Wärmeeinwirkung zerstört werden. Somit erfordert der Einsatz von LED-Beleuchtungen auch die Entwicklung von Spannungsversorgungen, die mit den LED-Beleuchtungen zusammenarbeiten.In contrast, the requirements for power supplies for LED lighting are significantly higher, compared to power supplies of incandescent lamps. In particular, in AC power supplies incandescent lamps can be supplied with the AC voltage directly, as far as the amplitude of the AC power supply is adapted to the respective bulb. In contrast, LED lighting usually have to be operated in a comparatively small working window for the supply voltage. The working window is chosen so that the supply voltage must be above a threshold voltage, which is needed for LEDs to start lighting. On the other hand, the supply voltage must be operated below an upper limit voltage, so that the current flow through the LEDs is not too high and the LEDs are destroyed by heat. Thus, the use of LED lighting also requires the development of power supplies that work with the LED lighting.
Die Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine LED-Beleuchtungsvorrichtung vorzuschlagen, welche für eine Wechselspannungsversorgung angepasst ist. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben der LED-Beleuchtungsvorrichtung vorzuschlagen.The invention has for its object to provide an LED lighting device, which is adapted for an AC power supply. The invention is also based on the object of proposing a method for operating the LED lighting device.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben der LED-Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a lighting device with the features of claim 1 and by a method for operating the LED lighting device 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 spezifischen Ausführungsform weisen alle LEDs der Gesamtkette die gleiche Farbe aus, insbesondere 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 specific embodiment, all LEDs of the overall chain have the same color, in particular all the 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, exactly one LED is thus 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 consist of the AC power supply generate the supply voltage with alternating amplitude. In a special embodiment, the supply voltage is designed as a rectified AC voltage, in particular rectified sinusoidal AC voltage.
Es ist vorgesehen, dass der Kurvenverlauf der Versorgungsspannung durch einen sich wiederholenden Wellenabschnitt gebildet ist. Ist die Versorgungsspannung z. B. als die gleichgerichtete, sinusförmige Wechselspannung ausgebildet, so ist der Wellenabschnitt jeweils als eine sinusförmige Halbwelle ausgebildet.It is provided that the curve of the supply voltage is formed by a repeating shaft section. Is the supply voltage z. B. formed as the rectified, sinusoidal AC voltage, the shaft portion is formed in each case as a sinusoidal half-wave.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Gesamtkette, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Gesamtkette in mindestens zwei Schaltungszustände zu schalten. Die mindestens zwei Schaltungszustände unterscheiden sich durch die Durchlassspannung der Gesamtkette.The LED lighting device comprises a control device for controlling the entire chain, wherein the control device is designed to switch the overall chain into at least two circuit states. The at least two circuit states differ by the forward voltage of the whole chain.
Unter der Durchlassspannung – auch Vorwärtsspannung genannt – wird insbesondere die Schwellenspannung verstanden, welche anliegen muss, damit die in dem jeweiligen Schaltzustand aktiv geschalteten LEDs der Gesamtkette zu leuchten beginnen.Under the forward voltage - also called forward voltage - is in particular the threshold voltage understood, which must be present so that the actively switched in the respective switching state LEDs of the overall chain to light up.
Die unterschiedlichen Durchlassspannungen der Schaltzustände werden erreicht, indem die LED-Teilgruppen in Abhängigkeit des Schaltzustands in Serie bzw. in Reihe oder parallel zueinander geschalten werden, um die Durchlassspannung zu ändern. Schaltet man beispielsweise zwei LED-Teilgruppen mit jeweils nur einer LED mit einer Vorwärtsspannung von 3,4 Volt in Serie, so beträgt die gemeinsame Durchlassspannung 6,4 Volt. Schaltet man diese parallel, so beträgt die Durchlassspannung nur 3,4 Volt.The different forward voltages of the switching states are achieved by switching the LED subgroups in series or in series or in parallel, depending on the switching state, in order to change the forward voltage. For example, if you switch two LED subgroups with only one LED at a forward voltage of 3.4 volts in series, the common forward voltage is 6.4 volts. If these are switched in parallel, the forward voltage is only 3.4 volts.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht es folglich, dass die Durchlassspannung der Gesamtkette flexibel an die wechselnde Amplitude der Versorgungsspannung anpassbar ist.The LED illumination device thus makes it possible for the forward voltage of the overall chain to be flexibly adaptable to the changing amplitude of the supply voltage.
Hierdurch kann bei einer möglichen Ausführungsform erreicht werden, dass alle LEDs der Gesamtkette zeitgleich hinsichtlich der Spannungshöhe in einem akzeptablen Arbeitsfenster betrieben werden, insbesondere ohne Verluste aufgrund von Vorwiderständen zu groß werden zu lassen. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung wird umgesetzt, dass eine Teilmenge der LEDs hinsichtlich der Spannungshöhe in einem akzeptablen Arbeitsfenster betrieben wird und eine andere Teilmenge der LEDs zumindest temporär ausgeschaltet ist.In this way, it can be achieved in one possible embodiment that all the LEDs of the overall chain are simultaneously operated with respect to the voltage level in an acceptable working window, in particular without causing losses due to series resistances. In alternative embodiments of the invention, it is implemented that a subset of the LEDs is operated with respect to the voltage level in an acceptable working window and another subset of the LEDs is switched off at least temporarily.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Gesamtkette derart anzusteuern, dass der Schaltungszustand aktiviert ist, der die höchste Durchlassspannung aufweist, wobei die Durchlassspannung zugleich kleiner oder gleich zu der aktuellen Versorgungsspannung ist. Es wird somit vorzugsweise immer der Schaltungszustand gewählt, der die Versorgungsspannung am Besten ausnutzt. Durch diese Betriebsweise wird eine Überhitzung der LEDs aufgrund zu hoher Spannung vermieden und zugleich die LEDs in einem energieeffizienten Bereich betrieben.In particular, the control device is designed to control the overall chain such that the circuit state is activated, which has the highest forward voltage, wherein the forward voltage is at the same time less than or equal to the current supply voltage. It is thus preferably 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 voltage and at the same time operates the LEDs in an energy-efficient range.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung als eine programmierbare, insbesondere digitale Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet. Im Speziellen ist die Steuereinrichtung als ein Mikrocontroller, DSP oder FPGA realisiert. Diese Realisierung hat den Vorteil, dass die Ansteuerung der Gesamtkette flexibel durch die Programmierung der Datenverarbeitungseinrichtung anpassbar ist.For example, the control device is designed as a programmable, in particular digital data processing device. In particular, the controller is implemented as a microcontroller, DSP or FPGA. This implementation has the advantage that the control of the overall chain can be flexibly adapted by programming the data processing device.
Die mindestens zwei Schaltungszustände werden insbesondere regelmäßig und/oder durchschnittlich mindestens einmal während einem der Wellenabschnitte eingenommen. insbesondere werden die Schaltungszustände in einem Normalbetrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung während einer der Wellenabschnitte mindestens zweimal gewechselt. So wird regelmäßig bei einer ansteigenden Flanke von einem der Schaltungszustände zu einem anderen der Schaltungszustände gewechselt und bei einer abfallenden Flanke des Wellenabschnitts die Schaltzustände in Gegenrichtung gewechselt. Durch diese Ausgestaltung wird unterstrichen, dass die Anpassung der Schaltungszustände hoch dynamisch, nämlich während dem sich wiederholenden Wellenabschnitt umgesetzt wird. Es handelt sich insbesondere nicht um eine statische Änderung des Schaltungszustands, welche sich über mehrere Wellenabschnitte erstreckt. Auf diese Weise wird die Gesamtkette während eines Wellenabschnitts vorzugsweise durchschnittlich durch mindesten zwei, vorzugsweise drei und insbesondere mindestens vier Schaltungszustandsänderungen an den Momentanwert der Versorgungsspannung angepasst.The at least two circuit states are in particular taken regularly and / or on average at least once during one of the shaft sections. In particular, the circuit states are changed at least twice during normal operation of the LED lighting device during one of the shaft sections. Thus, on a rising edge, one of the circuit states is regularly changed to another one of the circuit states, and the switching states are changed in the opposite direction on 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 two, preferably three and in particular at least four circuit state changes to the instantaneous value of the supply voltage.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Kurzschlussanordnung aufweist, welche zur Überbrückung der LED-Teilgruppen der Gesamtkette ausgebildet ist, insbesondere derart, dass ein schaltbarer, elektrischer Bypass zu den LED-Teilgruppen der Gesamtkette gebildet wird. Die Kurzschlussanordnung kann als ein integraler Bestandteil der Gesamtkette ausgebildet sein und damit einen inneren Bypass bilden oder als zusätzliche Komponente als ein äußerer Bypass ausgebildet sein. Durch die Kurzschlussanordnung wird insbesondere erreicht, dass ein Versorgungsstrom für die LED-Teilgruppen der Gesamtkette an den LED-Teilgruppen der Gesamtkette vorbeigeleitet wird, insbesondere derart, dass kein Versorgungsstrom durch die LED-Teilgruppen der Gesamtkette fließt. Durch diese Maßnahme werden insbesondere alle LED-Teilgruppen der Gesamtkette zeitgleich deaktiviert.According to the invention, the LED lighting device has a short-circuit arrangement which is designed to bridge the LED subgroups of the overall chain, in particular such that a switchable, electrical bypass to the LED subgroups of the overall chain is formed. The short-circuit arrangement may be formed as an integral part of the overall chain and thus form an internal bypass or be formed as an additional component as an external bypass. By the short circuit arrangement is achieved in particular that a supply current for the LED subgroups of Overall chain is passed past the LED subgroups of the overall chain, in particular such that no supply current flows through the LED subgroups of the overall chain. By this measure, in particular all LED subgroups of the overall chain are deactivated at the same time.
Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die Kurzschlussanordnung in einem Superdimmbetrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung derart anzusteuern, dass die LED-Teilgruppen der Gesamtkette für mindestens einen Teilzeitraum des Wellenabschnitts überbrückt und damit deaktiviert sind. Insbesondere wird die Teilmenge der LED-Teilgruppen durch die Kurzschlussanordnung überbrückt, die in dem aktuellen Schaltungszustand aktiv sind. Es ist jedoch insbesondere vorgesehen, dass für einen anderen Zeitraum des gleichen Wellenabschnitts die Kurzschlussanordnung deaktiviert ist, so dass der Versorgungsstrom durch die LED-Teilgruppen der Gesamtkette fließen kann und zumindest eine Teilmenge der LED-Teilgruppen leuchtet. Der Wellenabschnitt weist somit den Teilzeitraum mit deaktivierten LED-Teilgruppen und einen Zeitraum auf, in dem zumindest eine Teilmenge der LED-Teilgruppen leuchtet.The control device is designed to control the short-circuit arrangement in a super dimming operation of the LED lighting device in such a way that the LED subgroups of the overall chain are bridged for at least a subperiod of the wave section and thus deactivated. In particular, the subset of the LED subgroups is bypassed by the short circuit arrangement, which are active in the current circuit state. However, it is provided in particular that for a different period of the same shaft section, the short circuit arrangement is deactivated, so that the supply current can flow through the LED subgroups of the overall chain and at least a subset of the LED subgroups shines. The shaft section thus has the sub-period with deactivated LED subgroups and a period in which at least a subset of the LED subgroups lights up.
Besonders bevorzugt ist die Aktivierung der Kurzschlussanordnung mit der Versorgungsspannung synchronisiert. Die Synchronisation ist insbesondere so realisiert, dass für einen gewählten Superdimmbetrieb der Teilzeitraum oder die Teilzeiträume für jeden Wellenabschnitt die gleiche zeitliche Länge aufweist bzw. die gleichen zeitlichen Längen aufweisen und die gleiche zeitliche Lage oder Position innerhalb des Wellenabschnitts einnimmt bzw. die gleichen zeitlichen Lagen oder Positionen innerhalb des Wellenabschnitts einnehmen. Insbesondere ist die Synchronisation unabhängig und/oder unsynchronisiert zu einem PWM-Takt oder einem Schalttakt des PFC-Moduls. Durch diese bevorzugte Ausgestaltung wird sichergestellt, dass die LED-Beleuchtungsvorrichtung in dem Superdimmbetrieb in jedem Wellenabschnitt die gleiche Helligkeit ausstrahlt, so dass ein Flackern vermieden wird, wie dieses passieren könnte, wenn die zeitliche Länge und/oder die zeitliche Position des Teilzeitraums innerhalb der aufeinanderfolgenden Wellenabschnitte willkürlich variieren würden.Particularly preferably, the activation of the short-circuit arrangement is synchronized with the supply voltage. The synchronization is realized in particular such that, for a selected super dimming operation, the sub-period or sub-periods for each shaft section have the same time length or the same time lengths and occupy the same temporal position or position within the shaft section or the same temporal positions or Occupy positions within the shaft section. In particular, the synchronization is independent and / or unsynchronized with a PWM clock or a switching clock of the PFC module. This preferred embodiment ensures that the LED lighting device in the super dimming operation emits the same brightness in each wave section, thus avoiding flicker, as could happen if the time length and / or the time position of the sub-period within the successive Shaft sections would vary arbitrarily.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, eine Dimmung, also eine Reduzierung der Helligkeit der mehreren LEDs, der LED-Teilgruppen bzw. der Gesamtkette zu erreichen, indem alle aktiven LED-Teilgruppen der Gesamtkette innerhalb eines Wellenabschnitts für einen Teilzeitraum kurzgeschlossen und damit deaktiviert werden, so dass die Gesamtkette in ihrer Gesamtheit deaktiviert ist.It is a consideration of the invention to achieve a dimming, ie a reduction in the brightness of the plurality of LEDs, the LED subgroups or the entire chain by short-circuiting all active LED subgroups of the overall chain within a wave section for a sub-period and thus disabled so that the whole chain is disabled in its entirety.
Konventionell werden Beleuchtungseinrichtungen gedimmt, indem die Spannung reduziert wird. Dies ist bei LEDs nicht ohne Weiteres möglich, da eine simple Reduzierung der Spannungsamplitude unterhalb der Durchlassspannung nicht zu einem Dimmverhalten, sondern zu einem Ausschalten der LEDs führen würde. Aufgrund der Tatsache, dass LEDs sehr schnell reagieren und zudem das oftmalige Ein- und Ausschalten von LEDs deren Lebensdauer nicht praxisrelevant reduziert, wird bei der Erfindung die Möglichkeit genutzt, eine Reduzierung der Helligkeit der Gesamtkette nicht durch eine Reduzierung der Helligkeit einer einzelnen LED umzusetzen, sondern durch ein temporäres Deaktivieren der LED-Teilgruppen zu realisieren.Conventionally, lighting devices are dimmed by reducing the voltage. This is not easily possible with LEDs, since a simple reduction of the voltage amplitude below the forward voltage would not lead to a dimming behavior, but to a switching off of the LEDs. Due to the fact that LEDs react very quickly and in addition the frequent switching on and off of LEDs does not reduce their life-relevant practical relevance, the invention makes use of the possibility of not reducing the brightness of the entire chain by reducing the brightness of a single LED. but by a temporary deactivation of the LED subgroups to realize.
Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass der Teilzeitraum mit einem Zeitraum des Wellenabschnitts überlappt, in dem die Versorgungsspannung größer als die Durchlassspannung, insbesondere die Durchlassspannung aller möglichen oder aller eingesetzten Schaltzustände der Gesamtkette, ist. Diese Ausbildung unterstreicht nochmals die erfinderische Idee, die Gesamtkette in einem Teilzeitraum zu aktivieren, in dem diese im Normalbetrieb aktiviert wäre.It is provided in particular that the sub-period overlaps with a period of the shaft section in which the supply voltage is greater than the forward voltage, in particular the forward voltage of all possible or all switching states used in the overall chain. This training again underlines the inventive idea to activate the whole chain in a sub-period in which this would be activated in normal operation.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung überlappt der mindestens eine Teilzeitraum mit einem Anfangsabschnitt und/oder mit einem Endabschnitt des Wellenabschnitts. Ist der Wellenabschnitt wie zuvor bereits beschrieben als eine sinusförmige Halbwelle ausgebildet, so weist diese eine ansteigende und eine absteigende Flanke sowie zwei Nulldurchgänge auf. Im Bereich der Nulldurchgänge ist die Versorgungsspannung kleiner als die Durchlassspannung desjenigen Schaltzustands von allen möglichen oder eingesetzten Schaltzuständen, der die geringste Durchlassspannung aufweist. Somit ist es besonders zu bevorzugen, dass die Kurzschlussanordnung aktiviert ist, so lange die Versorgungsspannung kleiner als die kleinstmögliche Durchlassspannung ist. Dieser Teilzeitraum wird auch als Aktivierungszeitraum der Kurzschlussanordnung bezeichnet. Es wird jedoch vorgeschlagen, diesen Aktivierungszeitraum der Kurzschlussanordnung zeitlich zu verlängern, um den deaktivierten Zustand der Gesamtkette bei der ansteigenden Flanke länger beizubehalten und/oder bei der absteigenden Flanke zeitlich früher zu beginnen. Bei beiden Alternativen wird der Zeitraum verringert, während dem die Gesamtkette leuchtet, so dass die Helligkeit der Gesamtkette reduziert und damit die LED-Beleuchtungsvorrichtung gedimmt ist.In a preferred embodiment of the invention, the at least one sub-period overlaps with an initial section and / or with an end section of the shaft section. If the shaft section is designed as a sinusoidal half-wave as described above, then it has an ascending and a descending edge and two zero crossings. In the region of the zero crossings, the supply voltage is less than the forward voltage of that switching state of all possible or used switching states, which has the lowest forward voltage. Thus, it is particularly preferable that the short-circuiting arrangement is activated as long as the supply voltage is smaller than the lowest possible forward voltage. This sub-period is also referred to as the activation period of the short-circuit arrangement. However, it is proposed to extend this activation period of the short-circuit arrangement in order to maintain the deactivated state of the overall chain on the rising edge longer and / or to start earlier in the falling edge. Both alternatives reduce the time during which the entire chain lights up, thus reducing the brightness of the entire chain and thus dimming the LED lighting device.
Optional ergänzend weist die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine steuerbare Stromquelle auf, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Stromquelle in einem Dimmbetrieb anzusteuern, so dass ein Versorgungsstrom für die Gesamtkette auf einen Dimmversorgungsstrom reduziert ist. In einer speziellen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Dimmversorgungsstrom kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner als 10% und insbesondere kleiner als 5% des Versorgungsstroms im Normalbetrieb ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Stromquelle als das zuvor beschriebene PFC-Modul ausgebildet sein. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Dimmbetrieb bis zu einer gewissen Grenze möglich ist; unterhalb einer gewissen Grenze ist jedoch zu befürchten, dass die Spannungsversorgung instabil wird, so dass die aktiven LEDs der LED-Teilgruppen zu flackern beginnen und somit ein ordnungsgemäßer Dimmbetrieb nicht mehr sichergestellt ist.Optionally additionally, the LED lighting device has a controllable current source, wherein the control device is designed to control the current source in a dimming operation, so that a supply current for the entire chain is reduced to a dimming supply current. In a special embodiment, it can be provided that the dimming supply current is less than 20%, preferably less than 10% and in particular less than 5% of the supply current is formed in normal operation. For example, the power source may be formed as the previously described PFC module. It has been found that such dimming operation is possible to a certain extent; Below a certain limit, however, it is to be feared that the power supply will become unstable, so that the active LEDs of the LED subgroups begin to flicker and thus a proper dimming operation is no longer ensured.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der LED-Beleuchtungsvorrichtung ist zwar möglich, den Superdimmbetrieb bereits bei 100% des Versorgungsstroms zu beginnen, es ist jedoch bevorzugt, zunächst über die steuerbare Stromquelle den Versorgungsstrom soweit wie möglich auf den Dimmversorgungsstrom zu reduzieren und eine wettere Dimmung über die beschriebene Ansteuerung der Kurzschlussanordnung umzusetzen.Although with the inventive design of the LED lighting device is possible to start the super dimming operation already at 100% of the supply current, but it is preferred to reduce the supply current as far as possible on the dimming supply current via the controllable current source and a weather dimming on the described Implementation of the short-circuit arrangement implement.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung 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 der Versorgungsstrom an. Die Stromsenkeneinrichtung ist ausgebildet, einen Kettenstrom für die Gesamtkette auszuregeln, so dass der zeitliche Verlauf des Versorgungsstroms mit dem zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung oder dem zeitlichen Verlauf einer Netzspannung der Wechselspannungsversorgung synchronisiert ist. Dieser Weiterbildung der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die Änderung der Schaltungszustände die wechselnde Amplitude der Versorgungsspannung und die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Kurzschlussanordnung ohne weitere Maßnahmen ein sehr ungleichmäßiger Strom durch die Gesamtkette fließen würde. 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.In a preferred development of 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 the supply current are applied to the current sink device. The current sink device is designed to control 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. This development of the invention is based on the consideration that by changing the circuit states, the changing amplitude of the supply voltage and the activation or deactivation of the short-circuit arrangement would flow without further measures a very uneven current through the entire chain. 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.
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.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.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der aufgrund der aktivierten Kurzschlussanordnung verfügbare Versorgungsstrom bzw. Kettenstrom durch die Stromsenkeneinrichtung vernichtet wird, bzw. in Wärme umgewandelt wird, um einen bzw. den Leistungsfaktor der LED-Beleuchtungsvorrichtung hoch zu halten.It is particularly preferred that the supply current or chain current available on the basis of the activated short-circuit arrangement is destroyed by the current sink device or converted into heat in order to keep the power factor of the LED lighting device high.
In einem Gesamtkonzept betrachtet wird somit die LED-Beleuchtungsvorrichtung zunächst durch die Ansteuerung der steuerbaren Stromquelle durch die Steuereinrichtung gedimmt, indem der Versorgungsstrom und damit der Kettenstrom reduziert wird. Ist eine weitere Dimmung durch Reduzierung des Versorgungsstroms bzw. Kettenstroms nicht mehr möglich, wird ergänzend die Kurzschlussanordnung aktiviert, um die Gesamtkette während eines Teilzeitraums des Wellenabschnitts zu deaktivieren. Um trotz dieser Ansteuerung den Leistungsfaktor der LED-Beleuchtungsvorrichtung möglichst hoch zu halten, wird der während der Aktivierung der Kurzschlussanordnung verfügbare oder überschüssige Versorgungsstrom bzw. Kettenstrom durch die Stromsenkeneinrichtung in Wärme umgewandelt. Da zugleich die Dimmung der Gesamtkette durch die Reduzierung des Versorgungsstroms erfolgt, sind die Verluste durch die Stromsenkeneinrichtung gering.Considered in an overall concept, the LED lighting device is thus first dimmed by the control of the controllable current source by the control device by reducing the supply current and thus the chain current. If further dimming is no longer possible by reducing the supply current or chain current, the short circuit arrangement is additionally activated in order to deactivate the entire chain during a subperiod of the shaft section. In order to keep the power factor of the LED lighting device as high as possible in spite of this activation, the supply current or chain current available or excess during the activation of the short-circuit arrangement is converted into heat by the current sink device. Since at the same time the dimming of the entire chain takes place by reducing the supply current, the losses due to the current sink device are low.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Superdimmbetrieb stufenlos einstellbar, d. h., dass der Teilzeitraum sich beispielsweise über einen Zeitbereich von 1% bis 99% des gesamten Zeitraums des Wellenabschnitts erstrecken kann.In a preferred embodiment of the invention, the super dimming operation is infinitely adjustable, d. that is, the sub-period may, for example, extend over a time range of 1% to 99% of the entire period of the shaft portion.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch den Superdimmmodus ein Schaltzustand bzw. ein Schaltzustandwechsel pro Wellenabschnitt eingespart werden kann.In an alternative embodiment of the invention, it is provided that a switching state or a switching state change per shaft section can be saved by the super dimming mode.
Bei einer ersten möglichen schaltungstechnischen Ausgestaltung der Erfindung werden die LED-Teilgruppen bei einer Änderung des Schaltungszustands der Verschaltung zueinander umorganisiert. In einem niedrigeren Schaltungszustand der Gesamtkette sind mindestens zwei LED-Teilgruppen elektrisch parallel zueinander verschaltet, so dass die Gesamtkette in dem niedrigeren Schaltungszustand als einer der mindestens zwei Schaltzustände eine erste Durchlassspannung aufweist. Eine Parallelschaltung von zwei LED-Teilgruppen in der Gesamtkette liegt insbesondere vor, wenn die gleichnamigen Pole der LED-Teilgruppe miteinander verbunden sind. bei der Umorganisation der Verschaltung der Gesamtkette, welche durch die Steuereinrichtung angesteuert wird, wird die Gesamtkette in einen höheren Schaltungszustand geschaltet, wobei die mindestens zwei LED-Teilgruppen seriell zueinander verschaltet sind, so dass die Gesamtkette in dem höheren Schaltungszustand als einer der mindestens zwei Schaltungszustände eine zweite Durchlassspannung aufweist, welche größer als die erste Durchlassspannung ist.In a first possible circuit configuration of the invention, the LED subgroups are reorganized when the circuit state of the interconnection changes. 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 lower circuit state than one of the at least two switching states. A parallel connection of two LED subgroups in the overall chain is present in particular when the poles of the same name of the LED subgroup are connected to one another are connected. in the reorganization of the interconnection of the entire chain, which is controlled by the controller, the entire chain is switched to a higher circuit state, the at least two LED subgroups are connected in series with each other, so that the entire chain in the higher circuit state than one of the at least two circuit states has a second forward voltage which is greater than the first forward 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 in the circuit states, the at least three circuit states, however, refer to absolute circuit states.
Bei einer zweiten schaltungstechnischen Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere LED-Teilgruppen seriell zueinander angeordnet, so dass diese einen LED-Strang oder mindestens einen LED-Strang bilden. Bei der seriellen Schaltung der LED-Teilgruppen werden die LED-Teilgruppen hintereinander oder nacheinander geschaltet. Diese Art der Schaltung wird auch als Reihenschaltung bezeichnet. Ergänzend wird vorgeschlagen, mehrere Kurzschlusseinrichtungen vorzusehen, welche jeweils zur Überbrückung einer der LED-Teilgruppen in dem LED-Strang ausgebildet sind. Die Kurzschlusseinrichtungen sind bevorzugt schaltbar oder steuerbar ausgebildet, wobei diese in Abhängigkeit ihres Zustands aktiviert sind und die zugeordnete LED-Teilgruppe kurzschlussartig oder bypassartig überbrücken oder inaktiv geschalten sind, so dass ein Strom durch die LED-Teilgruppe fließen kann oder fließt. Bevorzugt ist jedem der LED-Teilgruppen in dem LED-Strang eine der Kurzschlusseinrichtungen zugeordnet. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die Kurzschlusseinrichtungen anzusteuern, so dass der Zustand der Kurzschlusseinrichtungen von aktiv zu inaktiv und in Gegenrichtung gewechselt werden kann. Die Ansteuerung der Kurzschlusseinrichtung erfolgt derart, dass der LED-Strang in die mindestens zwei Schaltungszustände versetzbar ist, wobei sich die mindestens zwei Schaltungszustände durch die Durchlassspannung des LED-Strangs und damit der Gesamtkette unterscheiden.In a second circuit configuration of the invention, a plurality of LED subgroups are arranged serially with respect to one another so that they form an LED strand or at least one LED strand. In the case of serial connection of the LED subgroups, the LED subgroups are switched one after the other or one after the other. This type of circuit is also referred to as a series circuit. In addition, it is proposed to provide a plurality of short-circuit devices, which are each designed to bridge one of the LED subgroups in the LED string. The short-circuit devices are preferably designed to be switchable or controllable, these being activated as a function of their condition and bridging the associated LED subgroup short-circuited or bypassed or inactive, so that a current can flow or flows through the LED subset. Preferably, one of the short-circuit devices is assigned to each of the LED subgroups in the LED string. The control device is designed to control the short-circuit devices, so that the state of the short-circuit devices can be changed from active to inactive and in the opposite direction. The control of the short-circuit device is carried out such that the LED string is displaceable in the at least two circuit states, wherein the at least two circuit states differ by the forward voltage of the LED string and thus the total chain.
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung bilden die Kurzschlusseinrichtungen in der Gesamtheit die Kurzschlussanordnung. Bei einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Gesamtkette mehrere derartige LED-Stränge auf, wobei die LED-Stränge elektrisch parallel zueinander verschaltet sind.In one possible development of the invention, the short-circuit devices as a whole form the short-circuit arrangement. In a further possible development of the invention, the overall chain has a plurality of such LED strands, wherein the LED strands are electrically connected in parallel to each other.
Bei einer dritten schaltungstechnischen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung mehrere Serienschalteinrichtungen, die insbesondere als steuerbare Unterbrechungsschalter ausgebildet sind, wobei eine Serienschalteinrichtung und eine LED-Teilgruppe zusammen eine LED-Baugruppe bilden. Die Serienschalteinrichtung ist in der LED-Baugruppe so ausgebildet, dass ein Stromfluss durch die jeweilige LED-Teilgruppe unterbrechbar ist. Insbesondere ist die Serienschalteinrichtung in Bezug auf einen Eingang und einen Ausgang der LED-Baugruppe oder in Bezug auf zwei Pole der LED-Baugruppe seriell zu der LED-Teilgruppe angeordnet. Wird die Serienschalteinrichtung geöffnet, so ist der Stromfluss durch die LED-Teilgruppe und durch die LED-Baugruppe unterbrochen. Die LED-Beleuchtungsvorrichtung umfasst mehrere derartige LED-Baugruppen, welche in Serie – auch Reihe genannt – geschalten sind, so dass eine LED-Spalte gebildet ist, wobei die mehreren LED-Baugruppen LED-Zeilen zu der LED-Spalte bilden. In der einfachsten Ausgestaltung der schaltungstechnischen Ausgestaltung mit m LED-Baugruppen, welche in einer LED-Spalte organisiert sind, wird auf diese Weise eine m×1-Matrix gebildet. Bei weiteren Ausführungsformen der schaltungstechnischen Ausgestaltung weist die Gesamtkette mehrere LED-Spalten, insbesondere n LED-Spalten auf, so dass eine m×n-(Zeilen×Spalten)Matrix gebildet ist. Die Anordnung der LED-Baugruppen in der jeweiligen Matrix ist insbesondere als eine logische oder elektrische Anordnung zu verstehen, in der tatsächlichen räumlichen Verteilung können die LED-Baugruppen ebenfalls matrixartig angeordnet sein, können jedoch auch eine beliebige andere Anordnung einnehmen. In dem letztgenannten Fall müssen entsprechende Verbindungsleitungen zu den LED-Baugruppen geführt werden.In a third circuit configuration of the invention, the LED lighting device comprises a plurality of series switching devices, which are designed in particular as controllable breaker switches, wherein a series switching device and an LED subgroup together form an LED assembly. The series switching device is formed in the LED assembly so that a current flow through the respective LED subgroup can be interrupted. In particular, the series switching device is arranged in series with the LED subgroup with respect to an input and an output of the LED package, or with respect to two poles of the LED package. If the series switching device is opened, the current flow through the LED subgroup and through the LED module is interrupted. The LED lighting device comprises a plurality of such LED assemblies, which are connected in series - also called row - are connected, so that an LED column is formed, wherein the plurality of LED assemblies form LED rows to the LED column. In the simplest embodiment of the circuit configuration with m LED modules, which are organized in an LED column, an m × 1 matrix is formed in this way. In further embodiments of the circuit configuration, the overall chain has a plurality of LED columns, in particular n LED columns, so that an m × n (rows × columns) matrix is formed. The arrangement of the LED assemblies in the respective matrix is to be understood in particular as a logical or electrical arrangement, in the actual spatial distribution, the LED assemblies may also be arranged like a matrix, but may also take any other arrangement. In the latter case, corresponding connection lines must be led to the LED modules.
In der dritten schaltungstechnischen Ausgestaltung umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Gesamtkette, mehrere Kurzschlusseinrichtungen, wobei den LED-Zeilen jeweils eine der Kurzschlusseinrichtungen zugeordnet ist und wobei die Kurzschlusseinrichtung zur Überbrückung der LED-Baugruppe bzw. -baugruppen in der LED-Zeile ausgebildet ist.In the third circuit configuration, the LED lighting device, in particular the overall chain, comprises a plurality of short-circuit devices, wherein the LED lines are each assigned one of the short-circuit devices and wherein the short-circuit device is designed to bridge the LED module or modules in the LED line ,
In der zuvor beschriebenen einfachsten Ausgestaltung der weiteren schaltungstechnischen Ausgestaltung bildet eine derartige Kurzschlusseinrichtung einen Bypass zu der in der jeweiligen LED-Zeile angeordneten LED-Baugruppe. Insbesondere wird durch die Kurzschlusseinrichtung, im Speziellen den Bypass, auch die Serienschalteinrichtung der LED-Baugruppe überbrückt. Soweit mehrere LED-Spalten vorgesehen sind, werden durch eine gemeinsame Kurzschlusseinrichtung alle LED-Baugruppen in der zugeordneten LED-Zeile überbrückt.In the simplest embodiment of the further circuit design described above, such a short-circuit device forms a bypass to that in the respective LED Row arranged LED assembly. In particular, the series switching device of the LED module is bridged by the short-circuit device, in particular the bypass. As far as several LED columns are provided, all LED modules in the associated LED row are bridged by a common short-circuit device.
Die Steuereinrichtung ist in der dritten weiteren schaltungstechnischen Ausgestaltung zur Ansteuerung der Kurzschlusseinrichtungen und der Serienschalteinrichtungen ausgebildet, um die Gesamtkette in die mindestens zwei Schaltungszustände zu versetzen. In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung bilden die Kurzschlusseinrichtungen in der Gesamtheit die Kurzschlussanordnung.The control device is designed in the third further circuit configuration for driving the short-circuit devices and the series-switching devices in order to put the entire chain in the at least two circuit states. In one possible development of the invention, the short-circuit devices as a whole form the short-circuit arrangement.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, insbesondere in Zusammenhang mit der zweiten und der dritten schaltungstechnischen Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Gesamtkette so anzusteuern, dass die Gesamtkette in mehrere Varianten eines Schaltungszustandes versetzt werden kann. Die unterschiedlichen Varianten eines Schaltungszustands weisen die gleiche Durchlassspannung der Gesamtkette auf, die Auswahl der aktiven, also stromdurchflossenen LED-Teilgruppen ist jedoch von Variante zu Variante verschieden. Betrachtet man alle LED-Teilgruppen als Elemente einer Menge, so bilden in einem Schaltzustand die aktiven LED-Teilgruppen als Elemente eine (echte) Teilmenge der Menge. Bei einer Variante des gleichen Schaltungszustands wird eine zweite (echte) Teilmenge der Menge mit aktiven LED-Teilgruppen gebildet, wobei die erste und die zweite Teilmenge ungleich sind.In a preferred embodiment of the invention, in particular in connection with the second and the third circuit configuration, the control device is designed to control the overall chain so that the entire chain can be placed in several variants of a circuit state. The different variants of a circuit state have the same forward voltage of the entire chain, the selection of the active, ie current-carrying LED subgroups, however, varies from variant to variant. If all LED subgroups are considered as elements of a set, the active LED subgroups form as elements a (real) subset of the set in a switching state. In a variant of the same circuit state, a second (true) subset of the set is formed with active LED subgroups, the first and second subset being unequal.
Der Vorteil der mehreren Varianten eines Schaltzustands liegt darin, dass die Steuereinrichtung beispielsweise so ausgebildet ist, dass in einer bevorzugten Betriebsart alle oder die meisten LEDs der Gesamtkette über ein zeitliches Mittel gleichlang aktiviert werden können oder sind. Ein weiterer Vorteil der verschiedenen Varianten liegt darin, dass LEDs an unterschiedlichen Positionen aktiviert werden können. So kann auch bei einer größeren Anzahl von deaktivierten LEDs in der Gesamtkette durch Nutzung der unterschiedlichen Varianten im zeitlichen Mittel eine gleichmäßig Beleuchtung erreicht werden. Optional ergänzend können die Varianten auch genutzt werden, um LED-Teilgruppen mit unterschiedlichen Farben in Abhängigkeit einer gewünschten Gesamtfarbe der Gesamtkette zu aktivieren, ohne die Durchlassspannung der Gesamtkette zu ändern.The advantage of the multiple variants of a switching state is that the control device is designed, for example, such that in a preferred operating mode all or most of the LEDs of the overall chain can be activated for the same amount of time over a time average. Another advantage of the different variants is that LEDs can be activated at different positions. Thus, even with a larger number of deactivated LEDs in the overall chain by using the different variants in the time average, a uniform illumination can be achieved. Optionally, the variants can also be used to activate LED subgroups with different colors depending on a desired overall color of the overall chain, without changing the forward voltage of the overall chain.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben der LED-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder wie diese zuvor beschrieben wurde.Another object of the invention relates to a method for operating the LED device according to one of the preceding claims and / or as has been previously described.
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 Kurzschlussanordnung
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung
Die LED-Gesamtkette
Die
Die Kurzschlussanordnung
In einem Superdimmbetrieb wird die Aktivierungsdauer K z. B. durch die Schaltungseinrichtung
Auf diese Weise ist es möglich, ein Superdimmverhalten der LED-Gesamtkette
Optional ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Versorgungsstrom bzw. der Kettenstrom durch das PFC-Modul verringert wird, um einen Dimmbetrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung
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 Überbrückung der LED-Gesamtkette
Die
Die LED-Gesamtkette
Die drei LED-Teilgruppen
In dem in der
In der
In der
In der
Bei jedem Übergang von einem Schaltungszustand zu einem nächsten Schaltungszustand wird zugleich die Durchlassspannung der Gesamtkette
Die Steuereinrichtung
Um die LEDs in den LED-Teilgruppen
Obwohl in den
In der
Durch ein Zu- bzw. Abschalten von LED-Strängen
In der
Die Kurzschlusseinrichtungen
Die
Die LED-Gesamtkette
Jeder der LED-Teilgruppen
Die LED-Baugruppen
Zudem sind die LED-Baugruppen
Jeder LED-Zeile
Die Serienschalteinrichtungen
In den
Durch Änderung der Ansteuerung ist in der
In den
Bei jedem Übergang von einem Schaltzustand I zu einem nächsten Schaltzustand II oder in Gegenrichtung wird die Durchlassspannung der LED-Gesamtkette
Um die LEDs in den LED-Teilgruppen
Obwohl in den
Zur Verdeutlichung ist der
Durch ein Zu- bzw. Abschalten von parallel geschalteten LED-Baugruppen
Die interne Kurzschlussanordnung
Bezugszeichenliste LIST 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
- 8a, b8a, b
- KurzschlussanordnungShort circuit arrangement
- 99
- LED-GesamtketteLED total chain
- 1010
- Schaltungseinrichtungcircuit means
- 11a, b, c, d11a, b, c, d
- LED-TeilgruppenLED subgroups
- 1313
- Halbwellehalf-wave
- 1414
- leerempty
- 15, 15a, b, c15, 15a, b, c
- SammelschalteinrichtungCollective switching device
- 1717
- leerempty
- 18a, b, c18a, b, c
- LED-StrangLED cluster
- 19–2119-21
- leerempty
- 22a, b, c, d22a, b, c, d
- KurzschlusseinrichtungShort-circuit device
- 32a, b, c, d32a, b, c, d
- SerienschalteinrichtungSeries switching device
- 33a, b, c, d33a, b, c, d
- LED-BaugruppeLED assembly
- 34a, b34a, b
- LED-SpaltenLED columns
- 35a, b35a, b
- LED-ZeilenLED lines
- 36a, b36a, b
- KurzschlusseinrichtungShort-circuit device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202011105404 U1 [0004] DE 202011105404 U1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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Effective date: 20141114 |
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05B0037020000 Ipc: H05B0047100000 |