WO2010091707A1 - Electrical power supply circuit - Google Patents

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WO2010091707A1
WO2010091707A1 PCT/EP2009/007799 EP2009007799W WO2010091707A1 WO 2010091707 A1 WO2010091707 A1 WO 2010091707A1 EP 2009007799 W EP2009007799 W EP 2009007799W WO 2010091707 A1 WO2010091707 A1 WO 2010091707A1
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voltage
low
control circuit
led
smoothing capacitor
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PCT/EP2009/007799
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German (de)
French (fr)
Inventor
Igor Ivanov
Bosko Papric
Original Assignee
Bocom Energiespar-Technologien Gmbh
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/355Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • HELECTRICITY
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to an electrical supply circuit having a transformer, a rectifier and a smoothing capacitor, which are electrically connected in series in this sequence, wherein the supply circuit provides a smoothed DC voltage at its output in the case of an AC voltage applied to its input to which a consumer, in particular at least one LED is connected or connectable. Furthermore, the present invention relates to a luminous means with at least one LED, which is operated on a smoothed DC voltage.
  • the present invention relates to a low-voltage lighting system comprising a dimmer, a transformer, a rectifier, at the output of which a rectified voltage is provided, followed by a smoothing capacitor providing a smoothed operating voltage, at least one LED connected to the smoothing capacitor via a control circuit adjusts the applied operating voltage to a luminous voltage with a predetermined, substantially fixed level, the dimmer is provided to vary a level of the operating voltage and the control circuit is executed, the luminous power of a LED depending on the level of the operating voltage and while maintaining the Level of the luminaire voltage to control.
  • the present invention provides a control circuit for operating at least one LED in a low voltage lighting system, the control circuit converting an applied voltage to a lighting voltage that is a DC voltage having a predetermined, substantially fixed level and depending on the level of the applied voltage controls the luminous power of at least one LED while maintaining the level of the lamp voltage.
  • the present invention relates to a low-voltage illuminant with a rectifier, a Glättunyskonderisatox and weiiiyateiis an LED for operation on a transformed low-voltage AC voltage or a low-voltage bulb with a smoothing capacitor and at least one LED for operation on a rectified voltage.
  • the lighting system comprises a transformer, a rectifier with a downstream smoothing capacitor, which provide a smoothed operating voltage. This is connected via a DC-DC converter at least one LED.
  • the DC-DC converter provides a luminous voltage of a predetermined substantially fixed level to the LED and controls the luminous power of the at least one LED depending on the level of the operating voltage when varied by a dimmer. The level of the luminaire voltage is maintained in order not to change the luminous properties of the LED. countries.
  • the individual components can be combined in different units, for example to form low-voltage lamps or a control circuit.
  • the size of the low-voltage lighting system, the supply circuit, the light source is largely due to the size of the transformer. Therefore, at least the transformer of the supply circuit is often provided separately from the consumer, for example in an external power supply.
  • a rectifier with center point feed is known, which can be operated in the output of a free-swinging inverter.
  • the control of the switching transistors of the inverter is done by direct feedback of the load current, which is why a slightly inductive character of the subsequent rectifier is desired.
  • the rectifier comprises a circuit with two inductors, which act both as Umschwingindukt technically as well as smoothing inductance, whereby the load is equally distributed to both inductors and they can be made small. This causes the desired power factor adjustment of the rectifier to an inductive character.
  • this circuit is not suitable for adapting a load as an ohmic load.
  • Object of the present invention is therefore to provide a stable, small and inexpensive electrical circuit, which allows the operation of the novel, in particular LED-based bulbs in existing lighting systems.
  • the task is to reduce the size and energy consumption.
  • the transformer is a free or self-oscillating electronic transformer and an active power factor correction filter is connected between the rectifier and smoothing capacitor. Accordingly, the control circuit has a smoothing capacitor and an active power factor correction filter connected upstream of it.
  • the basic idea of the invention is thus to convert the load by the active power factor correction filter such that it represents approximately a purely resistive load for the transformer. This stabilizes the self-oscillating electronic transformer and allows its use also for consumers who themselves are an inductive or capacitive load. such as a smoothing capacitor.
  • Active filters are much more efficient than passive filters. Compared to passive filters, they also contain only small passive elements, so that they themselves have a smaller design. For example, they are an adequate solution for integration with consumers.
  • the use in light sources with LEDs which are directly usable with a conventional lamp holder in conventional lighting systems, is quite possible because of given lamp sockets and existing lamps, a size restriction for the integrated Illuminant exists. Special adjustments of the lamp or its electrical installation to the light bulb thus formed are not required.
  • the electrical supply circuit can be formed particularly advantageous as an integral circuit, which can be easily integrated into different devices or in lighting means by their small size. Due to the low price, use in or with inexpensive mass-produced articles is also possible because the proportion of the production costs of the electrical supply circuit to the total production costs is low.
  • a low-voltage bulb can be designed with a control circuit with power factor correction filter. If the low-voltage illuminant is operated on a low-voltage alternating voltage, the control circuit must be preceded by a rectifier. Thus, the dervoltleuchtsch be used in conventional low-voltage lighting systems for the replacement of conventional low-voltage lighting.
  • the power factor correction filter By using the power factor correction filter, even novel low-voltage lamps essentially act as an ohmic load, so that the self-oscillating electronic transformer does not become unstable.
  • the power factor correction filter is designed as a non-ideal filter with a predistortion of its current-Spannungsungskennlini ⁇ .
  • the self-oscillating electronic transformer with the downstream power factor correction filter requires at the beginning of each half-wave slightly more power than usual in order to safely drive its switching elements at the beginning even small / low voltage in the feedback loop can.
  • An approximately ideal filter can not do this because it equalizes the current to the voltage waveform, and therefore the current decreases too much in accordance with the voltage at the beginning and end of each half cycle. If the filter is performed with predistortion, the self-oscillating electronic transformer can receive enough power for stable operation. Such a configuration of the characteristic is possible with little effort in the active filter.
  • the predistortion of the current-voltage characteristic can be carried out such that the characteristic at the beginning and at the At the end of the half cycle the voltage is raised and flattened in the central region, and thus is substantially constant during each voltage period.
  • the swinging of the electronic transformer is continuously assisted and its stable operation is ensured for a whole period, with the permanent symmetry of the characteristic obtained on average the ohmic character of the load.
  • the predistortion of the current-voltage curve can be carried out in such a way that the current is raised at the beginning of each half-period of the voltage.
  • a first ignition in the electronic transformer can be reliably performed even with small amplitudes of the applied mains voltage.
  • a luminous means with at least one LED
  • this can be preceded by a control circuit which regulates the brightness of the at least one LED.
  • the at least one LED can always be operated in its ideal operating point.
  • an effective dimming by a suitable control circuit in a known per se manner is possible, for example by a pulse width modulation.
  • control circuit may comprise a control unit for carrying out a pulse width modulation and the power factor correction filter a control module, wherein the control unit inte- gral with the control module is executed.
  • control unit for carrying out a pulse width modulation and the power factor correction filter a control module, wherein the control unit inte- gral with the control module is executed.
  • Both the filter and the pulse width modulation require an active control, which is advantageously carried out together. This simplifies the structure of the control circuit and saves costs and space.
  • the smoothing capacitor may be an electrolytic capacitor. These capacitors have a particularly high energy storage density, whereby the size of the supply circuit can be kept very small.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a low-voltage lighting system with a DC voltage distribution, a dimmer and upstream and two low-voltage lamps in parallel operation
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a control circuit according to the present invention
  • FIG. 3 shows a current-voltage core line of a light-emitting diode at different temperatures T 1 and T 2
  • FIG. 4 shows curves of the voltages U 0 to U 5 in the non-dimmed state
  • FIG. 5 shows curves of the voltages U 0 to U 5 in the dimmed state
  • FIG. 6 shows a circuit diagram of a luminous means with an electrical supply circuit according to the present invention
  • FIG. 7 shows a circuit diagram of a low-voltage lighting system according to the present invention with an AC voltage distribution and two low-voltage illuminants connected thereto, FIG.
  • Figure 8 shows the circuit diagram of Figure 7 with upstream dimmer
  • FIG. 9 shows a circuit diagram of a low-voltage lighting system according to the present invention with a DC voltage distribution and two low-voltage illuminants connected thereto.
  • FIG. 1 shows a low-voltage lighting system 1 according to the present invention.
  • the lighting system 1 include as individual components, a free or self-oscillating electronic transformer 2 and a rectifier 3, to which a CiScrien 4 is a LED to be operated 5 is connected.
  • To the low-voltage lighting system 1 further includes a dimmer 6, which is connected upstream of the transformer 2.
  • the dimmer is on the input side to a supply voltage U 0, a conventional 230V alternating voltage with a frequency of 50 Hz connected here, and provides a dimming voltage U. 1
  • the dimmer 6 has a known phase-angle control, which reduces the effective value of the voltage U 1 .
  • the dimmed voltage U 1 is less than or equal to the mains voltage U 0 and is applied to the transformer 2 as an input voltage.
  • the control circuit 4 serves to provide a constant luminous voltage U 5 for the light-emitting diode 5.
  • the control circuit 4 is shown in detail in FIG. 2 and has on the input side a power factor correction filter 10, to which an electrolytic capacitor as a smoothing capacitor 11 is connected downstream.
  • the power factor correction filter 10 provides an operating voltage U 4 on the output side, which is smoothed by the smoothing capacitor 11.
  • the power factor correction filter 10 performs a minimization of the reactive power, so that a phase shift of current and voltage passing through the smoothing capacitor 11 and possibly. subsequent non-resistive loads is effected, is ideally canceled at the rectifier 3
  • the power factor correction filter 10 provides the operating conditions required for the self-oscillating electronic transformer 2.
  • the power factor correction filter 10 is designed as a non-ideal filter. It shows a predistortion of its current-voltage characteristic.
  • the self-oscillating electronic transformer 2 requires with downstream power factor correction filter 10 at the beginning of each half-wave slightly more power than usual to safely drive its switching elements at the beginning even small / low voltage in the feedback loop can. This is ensured by the special design of the filter 10.
  • the predistortion of the current-voltage characteristic is carried out in such a way that the characteristic is raised at the beginning and at the end of the half-wave of the voltage and flattened in the central region, and thus substantially constant during each voltage period. Accordingly, the current is raised at the beginning of each half period of the voltage.
  • a transducer element 12 in the form of a DC-DC converter, which is designed as a cuttlefish converter connected.
  • the cuttlefish converter 12 sets the luminaire voltage U 5 at a predetermined, substantially fixed level, in this case 3.5 V, and independently of the set level of the smoothed operating voltage U 4 ready.
  • the cuttlefish converter 12 supplies the required level of the lamp voltage U 5 even in the case that the smoothed operating voltage U 4 is lower than the level of the lamp voltage U 5 .
  • the sepia converter 12 comprises a switching element (not shown) for carrying out a pulse width control with which the luminaire voltage U 5 is switched as a function of a control signal S supplied from the outside.
  • the cuttlefish 12 has a not crazy.
  • Detail shown measuring device with a measuring input M. The measured value of the measuring device is used to compensate the level of the lamp voltage U 5 .
  • the cuttlefish converter 12 is followed by a low-pass filter 13 consisting of a coil 14 and a capacitor 15.
  • the low-pass filter 13 reduces voltage spikes that may occur during the switching operations of the cuttlefish converter 12.
  • control circuit 4 has a control unit 16 which provides a control signal for controlling the pulse width modulation at the control input S of the sepia converter 12.
  • the control unit 16 and the cuttlefish converter 12 are designed for pulse width control with pulse trains of about 300 Hz.
  • the control unit 16 has two terminals 17, 18, which pick off the rectified voltage U 3 to measure their level.
  • the control unit 16 has a memory unit, not shown, in which a characteristic, not shown, is stored.
  • the characteristic curve indicates a relationship between the smoothed operating voltage U 4 and a luminous power of the light-emitting diode 5.
  • the respective luminous power is assigned a pulse width with which the luminous intensity can be generated at the light-emitting diode 5.
  • a measuring resistor 19 is connected to the control circuit 4.
  • the current I flowing through the measuring resistor 19 causes a voltage drop across the measuring resistor 19, which is detected by the sepia converter 12 via a measuring connection 20 at the measuring input M.
  • the maximum level of the smoothed operating voltage U 4 at the input of the control circuit 4 is initially present when the mains voltage U 0 is switched on.
  • the principal voltage curves are shown in FIG.
  • the cuttlefish converter 12 supplies on the output side the luminaire voltage U 5 for the LED 5 to be operated with a fixed level.
  • the control unit 16 measures the applied rectified voltage U 3 via the terminals 17, 18 and compares the measured value with the stored characteristic curve. Without the use of the dimming function, the maximum rectified voltage U 3 is applied to the control unit 16 which controls the sepia Transducer 12 controls such that it provides quasi-continuously the luminaire voltage U 5 , and the luminous power of the LED 5 and thus the brightness is maximum.
  • the level of the smoothed operating voltage U 4 changes .
  • the corresponding voltage profiles are shown in principle in FIG. This change is detected by the control unit 16 via the terminals 17, 18 via the change of the rectified voltage U 3 .
  • the control unit 16 compares the currently applied voltage U 3 with the characteristic in order to obtain a desired luminous power for the light-emitting diode 5. From this, the control unit 16 determines the pulse ratio corresponding to the luminous intensity for the luminaire voltage U 5 .
  • the control unit 16 controls the cuttlefish converter 12 via the control signal S in such a way that this pulse sequence generates the luminaire voltage U 5 in accordance with the determined pulse ratio at a quasi-constant level of the luminaire voltage U 5 .
  • the typical current I specified by the manufacturer according to the diode characteristic shown in FIG. 3 is set by the light emitting diode 5.
  • the desired luminous power results from the RMS values of current I and luminaire voltage U 5 , which are set by the pulse ratio.
  • the cuttlefish converter 12 varies the level of the luminaire voltage U 5 as a function of the voltage drop measured across the measuring resistor 19. Thus, the current I flowing through the light-emitting diode 5 is determined directly.
  • the current I for each pulse can be kept at the value prescribed for the light-emitting diode 5.
  • temperature fluctuations which lead to a strong shift in the current-voltage characteristic (see FIG. 3) in the light-emitting diode 5 are compensated.
  • the brightness and also other parameters, eg the color temperature, of the light generated by the light-emitting diode 5 are the same during each pulse.
  • the current I is limited by the light emitting diode 5 to the typical current specified by the manufacturer.
  • FIG. 6 shows a luminous means 30 according to the invention with an electrical supply circuit 31 according to the invention.
  • the components used essentially correspond to those of the low-voltage lighting system 1, so that their structure and their function are only discussed if they differ from those described above.
  • the light-emitting means 30 is designed in a manner not shown with a standard screw base, for example E14 or E27, for direct use in a corresponding lamp socket, via which it is connected to a mains voltage U 0 .
  • a standard screw base for example E14 or E27
  • U 0 mains voltage
  • the electrical supply circuit 31 comprises a free or self-oscillating electronic transformer 2, a rectifier 3, a power factor correction filter 10 and a smoothing capacitor 11, which are electrically connected in series, wherein the power factor correction filter 10 includes an active control electronics.
  • the transformer 2, the rectifier 3 and the smoothing capacitor 11 are identical in construction and function to those described above.
  • the transformer 2 represents the input side and the smoothing capacitor 11 represents the output side of the electric supply circuit 31.
  • the lighting means 30 further comprises a control circuit 4 'and a light-emitting diode 5, which are connected downstream of the electrical supply circuit 31. Accordingly, the control circuit 4 'is connected directly to the operating voltage U 4 .
  • the control circuit 4 'used here also serves to provide a luminous voltage U 5 with a fixed predetermined level for the light-emitting diode 5.
  • the control circuit 4 ' stabilizes the luminaire voltage U 5 in particular against fluctuations in the temperature and thereby operates the light-emitting diode 5 with a constant brightness.
  • the control circuit 4 ' can also be designed to reduce the brightness of the light-emitting diode 5 during dimming operation by means of a pulse wave transmission.
  • control circuit 4 can be designed like the previously described control circuit 4 without power factor correction filter 10 and smoothing capacitor 11, the control unit 16 detecting the level of the operating voltage U 4 for the control of the pulse width modulation.
  • the operation of the luminous means 30 corresponds to that of the low-voltage lighting system 1 described above.
  • the mains voltage U 0 is applied to the transformer 2, which transforms the mains voltage U 0 to a low-voltage AC voltage U 2 .
  • the transformer 2 is designed so that it generates a transformed voltage U 2 of 12 V (effective) from the mains voltage U 0 .
  • the transformed low-voltage AC voltage U 2 is rectified in the rectifier 3 to the voltage U 3 , which is applied to the power factor correction filter 10.
  • the smoothing capacitor 11 provides the operating voltage U 4 .
  • the level of the operating voltage U 4 is on the self-oscillating electronic transformer 2, the rectifier 3, the power factor correction filter 10 and the smoothing capacitor 11 of the effective value of the mains voltage U 0 dependent. If the mains voltage U 0 is changed, for example, by dimming with a dimmer provided outside the luminous means 30 and a dimmed mains voltage U 1 is applied to the transformer 2, as is shown by way of example in FIG. 1 for the low-voltage lighting system 1 is shown, the subsequent voltages U 2 , U 3 , U 4 change .
  • the control circuit 4 ' can readily detect the change in the operating voltage U 4 at its input and adjust the luminous power of the LED 5 accordingly, with the level of the luminous voltage U 5 is kept constant to maintain the luminous characteristic. Alternatively, the control circuit 4 'in a manner not shown, the transformed low-voltage AC voltage U 2 or the rectified voltage U 3 for adjusting the luminous power of the light emitting diode 5 detect.
  • a low-voltage lighting system 1 is shown in FIG.
  • Central is a self-oscillating electronic transformer 2 is provided which is connected via a common electrical distribution 40, which provides a low-voltage AC voltage U 2 , with a plurality of low-voltage lighting means 41.
  • Each low-voltage lighting means 41 has a rectifier 3, a power factor correction filter 10, a smoothing capacitor 11, a control circuit 4 'and a light-emitting diode 5, which are electrically connected in series and integrated. The function of the individual components is as described above.
  • each low-voltage bulb 41 represents an approximately resistive load by the use of the power factor correction filter 10, so that the self-oscillating electronic transformer 2 is in a stable operation as a whole.
  • a functionally identical low-voltage lighting system 1 is shown in FIG. It differs from the low-voltage lighting system 1 shown in FIG. 7 in that, in addition, a dimmer 6 is arranged centrally.
  • a downstream voltage distribution 40 which provides a low-voltage alternating voltage U 2
  • a plurality of low-voltage lighting means 41 are connected for operation at a low-voltage alternating voltage.
  • the low-voltage lighting means 41 comprise the same electrical components as the low-voltage lighting means 41 shown in FIG. 7, which, however, are combined in different assemblies.
  • the power factor correction filter 10 and the smoothing capacitor 11 are included in the control circuit 4 in the low-voltage bulb 41 shown in Fig. 8, while singly provided as the separate components thereof in the low-voltage bulb 41 in Fig. 7.
  • the rectifier 3 is additionally provided centrally, so that a voltage U 3 which is not rectified but not smoothed is provided centrally. Accordingly, low-voltage illuminants 41 'used here do not include any additional rectifier 3. Otherwise, the embodiment shown in FIG. 9 is identical to that of FIG.
  • the low-voltage illuminants 41, 41 'according to the invention are also exchangeable with conventional low-voltage illuminants.
  • conventional lighting systems according to the invention low-voltage lighting means 41, 41 'can be used.
  • the operation of the conventional lighting system is not limited by the low-voltage lighting means 41, 41 'according to the invention.

Abstract

The present invention relates to an electrical power supply circuit (31) having a transformer (2), a rectifier (3), and a smoothing capacitor (11) connected in said sequence one after the other, wherein the power supply circuit (31) provides a smoothed direct-current voltage (U4) at the output thereof in the case where an alternating current voltage (U0) is applied to the input thereof, to which output a consumer (5), in particular at least one LED, is or can be connected, wherein the transformer (2) is a free-running electronic transformer and a power factor correction filter (10) is connected between the rectifier (3) and smoothing capacitor (11).

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Elektrische VersorgungsschaltungElectrical supply circuit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Versorgungsschaltung mit einem Transformator, einem Gleichrichter und einem Glättungskondensator, die in dieser Folge elektrisch hintereinander geschaltet sind, wobei die Versorgungsschaltung im Falle einer an ihrem Eingang angelegten Wechselspannung an ihrem Ausgang eine geglättete Gleichspannung bereitstellt, an die ein Verbraucher, insbesondere wenigstens eine LED angeschlossen oder anschließbar ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Leuchtmittel mit wenigstens einer LED, die an einer geglätteten Gleichspannung betrieben wird. Zusätzlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Niedervolt Beleuchtungssystem mit einem Dimmer, einem Transformator, einem Gleichrichter, an dessen Ausgang eine gleichgerichtete Spannung bereitgestellt wird, mit nachgeschalteten Glättungskondensator, der eine geglättete Betriebsspannung bereitstellt, wenigstens einer LED, die mit dem Glättungskondensator über eine Regelschaltung, welche die anliegende Betriebsspannung auf eine Leuchtenspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel einstellt, wobei der Dimmer vorgesehen ist, um einen Pegel der Betriebsspannung zu variieren und die Regelschaltung ausgeführt ist, die Leuchtleistung der einen LED abhängig von dem Pegel der Betriebsspannung und unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung zu steuern. Außerdem be- trifft die vorliegende Erfindung eine Regelschaltung für den Betrieb wenigstens einer LED in einem Niedervolt- Beleuchtungssystem, wobei die RegelSchaltung eine anliegende Spannung auf eine Leuchtenspannung, die eine Gleichspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel ist, wandelt und abhängig von dem Pegel der anliegenden Spannung die Leuchtleistung der wenigstens einen LED unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung steuert. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Niedervoltleuchtmittel mit einem Gleichrichter, einem Glättunyskonderisatox und weiiiyateiis einer LED zum Betrieb an einer transformierten Niedervolt Wechselspannung oder ein Niedervoltleuchtmittel mit einem Glät- tungskondensator und wenigstens einer LED zum Betrieb an einer gleichgerichteten Spannung.The present invention relates to an electrical supply circuit having a transformer, a rectifier and a smoothing capacitor, which are electrically connected in series in this sequence, wherein the supply circuit provides a smoothed DC voltage at its output in the case of an AC voltage applied to its input to which a consumer, in particular at least one LED is connected or connectable. Furthermore, the present invention relates to a luminous means with at least one LED, which is operated on a smoothed DC voltage. In addition, the present invention relates to a low-voltage lighting system comprising a dimmer, a transformer, a rectifier, at the output of which a rectified voltage is provided, followed by a smoothing capacitor providing a smoothed operating voltage, at least one LED connected to the smoothing capacitor via a control circuit adjusts the applied operating voltage to a luminous voltage with a predetermined, substantially fixed level, the dimmer is provided to vary a level of the operating voltage and the control circuit is executed, the luminous power of a LED depending on the level of the operating voltage and while maintaining the Level of the luminaire voltage to control. In addition, The present invention provides a control circuit for operating at least one LED in a low voltage lighting system, the control circuit converting an applied voltage to a lighting voltage that is a DC voltage having a predetermined, substantially fixed level and depending on the level of the applied voltage controls the luminous power of at least one LED while maintaining the level of the lamp voltage. Furthermore, the present invention relates to a low-voltage illuminant with a rectifier, a Glättunyskonderisatox and weiiiyateiis an LED for operation on a transformed low-voltage AC voltage or a low-voltage bulb with a smoothing capacitor and at least one LED for operation on a rectified voltage.
Im Stand der Technik sind derartige Niedervolt Beleuchtungssysteme beispielsweise aus der DE 20 2008 013 638 Ul bekannt. Das Beleuchtungssystem umfasst einen Transformator, einen Gleichrichter mit nachgeschalteten Glättungs- kondensator, die eine geglättete Betriebsspannung bereitstellen. Daran ist über einen DC-DC-Wandler wenigstens eine LED angeschlossen. Der DC-DC-Wandler stellt für die LED eine Leuchtenspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel bereit und steuert die Leuchtleistung der wenigstens einen LED abhängig von dem Pegel der Betriebsspannung, wenn diese durch einen Dimmer variiert wird. Dabei wird der Pegel der Leuchtenspannung beibehalten, um die Leuchteigenschaften der LED nicht zu verän- dern. Die einzelnne Komponenten können in verschiedenen Einheiten zusammengefaßt werden, beispielsweise um Nie- dervoltleuchtmittel oder eine Regelschaltung zu bilden.In the prior art such low-voltage lighting systems are known for example from DE 20 2008 013 638 Ul. The lighting system comprises a transformer, a rectifier with a downstream smoothing capacitor, which provide a smoothed operating voltage. This is connected via a DC-DC converter at least one LED. The DC-DC converter provides a luminous voltage of a predetermined substantially fixed level to the LED and controls the luminous power of the at least one LED depending on the level of the operating voltage when varied by a dimmer. The level of the luminaire voltage is maintained in order not to change the luminous properties of the LED. countries. The individual components can be combined in different units, for example to form low-voltage lamps or a control circuit.
Die Baugröße des Niedervolt Beleuchtungssystems, der Versorgungsschaltung, der Leuchtmittel ist wesentlich durch die Größe des Transformators bedingt. Deshalb wird zumindest der Transformator der VersorgungsSchaltung oft von dem Verbraucher getrennt vorgesehen, beispielsweise in einem externen Netzteil.The size of the low-voltage lighting system, the supply circuit, the light source is largely due to the size of the transformer. Therefore, at least the transformer of the supply circuit is often provided separately from the consumer, for example in an external power supply.
Es sind auch elektronische Transformatoren bekannt, die eine kleine Bauform aufweisen. In ihnen werden aus der Netzspannung Spannungspulse mit einer Frequenz von typischerweise etwa 50 kHz erzeugt, wodurch der eigentliche Übertragertransformator sehr klein ausgelegt werden kann und nur geringe Magnetisierungsverluste anfallen. Kostengünstige frei- bzw. selbstschwingende elektronische Transformatoren wurden speziell für die Verwendung von Glühlampen oder auch Halogenglühlampen entwickelt, die eine überwiegend ohmsche Last darstellen. Sie können jedoch mit ausgeprägten induktiven oder kapazitativen Lasten, wie sie sich z.B. bei der Verwendung eines Glät- tungskondensators ergeben, nicht betrieben werden, da solche Lasten eine Phasenverschiebung in der Rückkopplung der selbstschwingenden elektronischen Transformatoren bewirken. Dies stört den Schwingkreis, und die Schwingungen können zum Erliegen kommen. Alternativ sind aktiv getaktete elektronische Transformatoren bekannt, die dieses Problem nicht kennen. Diese werden in der Praxis aus Kostengründen jedoch nur selten eingesetzt .There are also known electronic transformers, which have a small design. In them voltage pulses are generated at a frequency of typically about 50 kHz from the mains voltage, whereby the actual transformer transformer can be designed very small and incurred only small magnetization losses. Low-cost self-oscillating electronic transformers have been specially developed for the use of incandescent or incandescent bulbs, which are a predominantly resistive load. However, they can not be operated with pronounced inductive or capacitative loads, such as those resulting from the use of a smoothing capacitor, since such loads cause a phase shift in the feedback of the self-oscillating electronic transformers. This disturbs the resonant circuit and the vibrations can come to a standstill. Alternatively, active clocked electronic transformers are known that do not know this problem. However, these are rarely used in practice for cost reasons.
Aus der DE 199 37 924 Al ist ein Gleichrichter mit Mittelpunkteinspeisung bekannt, der im Ausgang eines frei- schwingenden Wechselrichters betrieben werden kann. Die Ansteuerung der Schalttransistoren des Wechselrichters erfolgt durch direkte Rückkopplung des LastStroms, weshalb ein leicht induktiver Charakter des darauf folgenden Gleichrichters erwünscht ist. Dazu umfasst der Gleichrichter eine Schaltung mit zwei Induktivitäten, die zugleich als Umschwinginduktivität wie auch als Glättungs- induktivität wirken, wodurch die Belastung auf beide Induktivitäten gleich verteilt ist und sie klein ausgeführt werden können. Dies bewirkt die gewünschte Leistungsfaktoranpassung des Gleichrichters zu einem induktiven Charakter. Diese Schaltung ist jedoch nicht zur Anpassung einer Last als ohmsche Last geeignet.From DE 199 37 924 Al a rectifier with center point feed is known, which can be operated in the output of a free-swinging inverter. The control of the switching transistors of the inverter is done by direct feedback of the load current, which is why a slightly inductive character of the subsequent rectifier is desired. For this purpose, the rectifier comprises a circuit with two inductors, which act both as Umschwinginduktivität as well as smoothing inductance, whereby the load is equally distributed to both inductors and they can be made small. This causes the desired power factor adjustment of the rectifier to an inductive character. However, this circuit is not suitable for adapting a load as an ohmic load.
Trotz dieser Probleme steigt die Nachfrage nach alternativen und neuartigen Leuchtmitteln zur Verwendung in üblichen Lampenfassungen und Beleuchtungssystemen. Dies liegt einerseits an den steigenden Energiekosten und dem wachsenden Umweltbewusstsein der Verbraucher und andererseits an gesetzlichen Vorgaben, wonach z.B. in den Staaten der Europäischen Union in wenigen Jahren nur noch Leuchtmittel mit einem geringen Stromverbrauch in Verkehr gebracht werden dürfen. Die Verwendung neuer Leuchtmittel würde vorhandene elektronische Transformatoren unbrauchbar machen und stellt daher keine akzeptable Lösung dar.Despite these problems, the demand for alternative and novel bulbs for use in common lamp sockets and lighting systems is increasing. This is due, on the one hand, to rising energy costs and growing environmental awareness among consumers and, on the other hand, to legal requirements, which, for example, mean that only light bulbs with low power consumption will be available in the European Union in a few years' time may be brought. The use of new bulbs would make existing electronic transformers unusable and therefore does not represent an acceptable solution.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine stabile, kleine und kostengünstige elektrische Schaltung bereitzustellen, welche den Betrieb der neuartigen, insbesondere LED-basierten Leuchtmittel, in vorhandenen Beleuchtungssystemen ermöglicht. Bei einem Niedervolt Beleuchtungssystem besteht die Aufgabe darin, die Baugröße und den Energieverbrauch zu verringern.Object of the present invention is therefore to provide a stable, small and inexpensive electrical circuit, which allows the operation of the novel, in particular LED-based bulbs in existing lighting systems. In a low-voltage lighting system, the task is to reduce the size and energy consumption.
Diese Aufgabe wird bei der bekannten Versorgungsschaltung und dem bekannten Niedervolt Beleuchtungssystem dadurch gelöst, dass der Transformator ein frei- bzw. selbstschwingender elektronischer Transformator ist und zwischen Gleichrichter und Glättungskondensator ein aktives Leistungsfaktorkorrekturfilter geschaltet ist. Entsprechend weist die Regelschaltung einen Glättungskondensator und ein diesem vorgeschaltetes aktives Leistungsfaktor- korrekturfilter auf .This object is achieved in the known supply circuit and the known low-voltage lighting system in that the transformer is a free or self-oscillating electronic transformer and an active power factor correction filter is connected between the rectifier and smoothing capacitor. Accordingly, the control circuit has a smoothing capacitor and an active power factor correction filter connected upstream of it.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, durch das aktive Leistungsfaktorkorrekturfilter die Last derart umzuwandeln, dass sie für den Transformator näherungsweise eine rein ohmsche Last darstellt. Dadurch wird der selbstschwingende elektronische Transformator stabilisiert und seine Verwendung auch für Verbraucher ermöglicht, die selber eine induktive oder kapazitative Last darstellen, wie beispielsweise ein Glättungskondensator . Dabei sind aktive Filter gegenüber passiven Filtern deutlich leistungsfähiger. Verglichen mit passiven Filtern enthalten sie auch nur kleine passive Elemente, so dass sie selber eine kleinere Bauform aufweisen. Damit stellen sie z.B. für die Integration mit Verbrauchern eine adäquate Lösung dar. Insbesondere die Verwendung in Leuchtmitteln mit LEDs, die direkt mit einer üblichen Lampenfassung in konventionellen Beleuchtungssystemen verwendbar sind, ist gut möglich, da aufgrund vorgegebener Lampenfassungen und existierender Lampen eine Größeribeschränkung für die integrierten Leuchtmittel existiert. Besondere Anpassungen der Lampe oder ihrer elektrischen Installation an das so gebildete Leuchtmittel sind nicht erforderlich.The basic idea of the invention is thus to convert the load by the active power factor correction filter such that it represents approximately a purely resistive load for the transformer. This stabilizes the self-oscillating electronic transformer and allows its use also for consumers who themselves are an inductive or capacitive load. such as a smoothing capacitor. Active filters are much more efficient than passive filters. Compared to passive filters, they also contain only small passive elements, so that they themselves have a smaller design. For example, they are an adequate solution for integration with consumers. In particular, the use in light sources with LEDs, which are directly usable with a conventional lamp holder in conventional lighting systems, is quite possible because of given lamp sockets and existing lamps, a size restriction for the integrated Illuminant exists. Special adjustments of the lamp or its electrical installation to the light bulb thus formed are not required.
So kann die elektrische Versorgungsschaltung besonders vorteilhaft als integrale Schaltung ausgebildet sein, die durch ihre geringe Größe leicht in verschiedene Geräte oder auch in Leuchtmittel integriert werden kann. Durch den geringen Preis ist auch eine Verwendung in oder mit preiswerten Massenartikeln möglich, da der Anteil der Herstellungskosten der elektrischen Versorgungsschaltung an den gesamten Herstellungskosten gering ist.Thus, the electrical supply circuit can be formed particularly advantageous as an integral circuit, which can be easily integrated into different devices or in lighting means by their small size. Due to the low price, use in or with inexpensive mass-produced articles is also possible because the proportion of the production costs of the electrical supply circuit to the total production costs is low.
Ferner kann ein Niedervoltleuchtmittel mit einer Regelschaltung mit Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgeführt sein. Wenn das Niedervoltleuchtmittel an einer Niedervolt-Wechselspannung betrieben wird, ist der Regelschaltung ein Gleichrichter vorzuschalten. Damit kann das Nie- dervoltleuchtmittel in konventionellen Niedervolt- BeleuchtungsSystemen zum Austausch konventioneller Niedervoltleuchtmittel verwendet werden. Durch die Verwendung des Leistungsfaktorkorrekturfilter wirken auch neuartige Niedervoltleuchtmittel im wesentliche als ohmsche Last, so dass der selbstschwingende elektronische Transformator nicht instabil wird.Furthermore, a low-voltage bulb can be designed with a control circuit with power factor correction filter. If the low-voltage illuminant is operated on a low-voltage alternating voltage, the control circuit must be preceded by a rectifier. Thus, the dervoltleuchtmittel be used in conventional low-voltage lighting systems for the replacement of conventional low-voltage lighting. By using the power factor correction filter, even novel low-voltage lamps essentially act as an ohmic load, so that the self-oscillating electronic transformer does not become unstable.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Leistungsfaktorkorrekturfilter als nicht ideales Filter mit einer Vorverzerrung seiner Strom-Spannungskennliniε ausgeführt. Der selbstschwingende elektronische Transformator mit dem nachgeschalteten Leistungsfaktorkorrekturfilter benötigt am Beginn jeder Halbwelle etwas mehr Strom als üblich, um seine Schaltelemente bei anfangs noch kleiner/geringer Spannung im Rückkopplungskreis sicher treiben zu können. Ein näherungsweise ideales Filter kann dies jedoch nicht leisten, da es den Strom an den Spannungsverlauf angleicht, weshalb der Strom in Übereinstimmung mit der Spannung am Anfang und Ende jeder Halbwelle zu stark absinkt. Wenn das Filter mit einer Vorverzerrung ausgeführt wird kann der selbstschwingende elektronische Transformator ausreichend Strom für einen stabilen Betrieb erhalten. Eine derartige Ausgestaltung der Kennlinie ist bei dem aktiven Filter mit geringem Aufwand möglich.In a further embodiment of the invention, the power factor correction filter is designed as a non-ideal filter with a predistortion of its current-Spannungsungskennliniε. The self-oscillating electronic transformer with the downstream power factor correction filter requires at the beginning of each half-wave slightly more power than usual in order to safely drive its switching elements at the beginning even small / low voltage in the feedback loop can. An approximately ideal filter, however, can not do this because it equalizes the current to the voltage waveform, and therefore the current decreases too much in accordance with the voltage at the beginning and end of each half cycle. If the filter is performed with predistortion, the self-oscillating electronic transformer can receive enough power for stable operation. Such a configuration of the characteristic is possible with little effort in the active filter.
Die Vorverzerrung der Strom-Spannungskennlinie kann derart ausgeführt sein, dass die Kennlinie am Anfang und am Ende der Halbwelle der Spannung angehoben und im mittleren Bereich abgeflacht ist, und somit während jeder Spannungsperiode im Wesentlichen konstant ist. Dadurch wird das Schwingen des elektronischen Transformators kontinuierlich unterstützt und sein stabiler Betrieb während einer ganzen Periode sichergestellt, wobei die bleibende Symmetrie der Kennlinie im Durchschnitt den ohmschen Charakter der Last erhält .The predistortion of the current-voltage characteristic can be carried out such that the characteristic at the beginning and at the At the end of the half cycle the voltage is raised and flattened in the central region, and thus is substantially constant during each voltage period. As a result, the swinging of the electronic transformer is continuously assisted and its stable operation is ensured for a whole period, with the permanent symmetry of the characteristic obtained on average the ohmic character of the load.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorverzerrung der Strom-Spannungskεnnliniε derart ausgeführt sein, dass der Strom am Anfang jeder Halbperiode der Spannung angehoben ist. Somit kann ein erster Zündvorgang im elektronischen Transformator auch bei kleinen Amplituden der anliegenden Netzspannung zuverlässig durchgeführt werden.Alternatively or additionally, the predistortion of the current-voltage curve can be carried out in such a way that the current is raised at the beginning of each half-period of the voltage. Thus, a first ignition in the electronic transformer can be reliably performed even with small amplitudes of the applied mains voltage.
Bei der Verwendung eines Leuchtmittels mit wenigstens einer LED kann dieser eine Regelschaltung vorgeschaltet sein, welche die Helligkeit der wenigstens einen LED regelt. Damit kann die wenigstens eine LED immer in ihrem idealen Betriebspunkt betrieben werden. Außerdem ist auch ein effektives Dimmen durch eine geeignete RegelSchaltung auf an sich bekannte Weise möglich, beispielsweise durch eine Pulsweitenmodulation.When using a luminous means with at least one LED, this can be preceded by a control circuit which regulates the brightness of the at least one LED. Thus, the at least one LED can always be operated in its ideal operating point. In addition, an effective dimming by a suitable control circuit in a known per se manner is possible, for example by a pulse width modulation.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Regel- Schaltung eine Steuereinheit zur Durchführung einer PuIs- weitenmodulation und das Leistungsfaktorkorrekturfilter ein Steuermodul umfassen, wobei die Steuereinheit inte- gral mit dem Steuermodul ausgeführt ist. Sowohl das Filter wie auch die Pulsweitenmodulation erfordern eine aktive Steuerung, die vorteilhafterweise gemeinsam ausgeführt ist. Dies vereinfacht den Aufbau der Regelschaltung und spart Kosten und Raum.In a further embodiment of the invention, the control circuit may comprise a control unit for carrying out a pulse width modulation and the power factor correction filter a control module, wherein the control unit inte- gral with the control module is executed. Both the filter and the pulse width modulation require an active control, which is advantageously carried out together. This simplifies the structure of the control circuit and saves costs and space.
Schließlich kann der Glättungskondensator ein Elektrolyt - kondensator sein. Diese Kondensatoren weisen eine besonders hohe Energiespeicherdichte auf, wodurch die Baugröße der Versorgungsschaltung besonders klein gehalten werden kann.Finally, the smoothing capacitor may be an electrolytic capacitor. These capacitors have a particularly high energy storage density, whereby the size of the supply circuit can be kept very small.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:With regard to further advantageous embodiments of the invention, reference is made to the dependent claims and the following description of an embodiment with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:
Figur 1 einen Schaltplan eines Niedervolt-Beleuchtungssystems mit einer Gleichspannungsverteilung, einem und vorgeschalteten Dimmer und zwei Niedervolt-Leuchtmitteln im parallelen Betrieb,1 shows a circuit diagram of a low-voltage lighting system with a DC voltage distribution, a dimmer and upstream and two low-voltage lamps in parallel operation,
Figur 2 einen Schaltplan einer RegelSchaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,FIG. 2 shows a circuit diagram of a control circuit according to the present invention,
Figur 3 eine Strom-Spannungskernlinie einer Leuchtdiode bei verschiedenen Temperaturen Tl und T2, Figur 4 Verläufe der Spannungen U0 bis U5 im nicht ge- dimmten Zustand,FIG. 3 shows a current-voltage core line of a light-emitting diode at different temperatures T 1 and T 2, FIG. 4 shows curves of the voltages U 0 to U 5 in the non-dimmed state,
Figur 5 Verläufe der Spannungen U0 bis U5 im gedimmten Zustand,FIG. 5 shows curves of the voltages U 0 to U 5 in the dimmed state,
Figur 6 einen Schaltplan eines Leuchtmittels mit einer elektrischen Versorgungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,FIG. 6 shows a circuit diagram of a luminous means with an electrical supply circuit according to the present invention,
Figur 7 einen Schaltplan eines Niedervolt-Eeleuchtungs- systems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Wechselspannungsverteilung und zwei daran angeschlossenen Niedervoltleuchtmitteln,7 shows a circuit diagram of a low-voltage lighting system according to the present invention with an AC voltage distribution and two low-voltage illuminants connected thereto, FIG.
Figur 8 den Schaltplan aus Figur 7 mit vorgeschaltetem Dimmer, undFigure 8 shows the circuit diagram of Figure 7 with upstream dimmer, and
Figur 9 einen Schaltplan eines Niedervolt-Beleuchtungs- systems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Gleichspannungsverteilung und zwei daran angeschlossenen Niedervoltleuchtmitteln .9 shows a circuit diagram of a low-voltage lighting system according to the present invention with a DC voltage distribution and two low-voltage illuminants connected thereto.
In der Figur 1 ist ein Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zu dem Beleuchtungssystem 1 gehören als individuelle Komponenten ein frei- oder selbstschwingender elektronischer Transformator 2 und ein Gleichrichter 3 , an welchen über eine RegelSchaltung 4 eine zu betreibende Leuchtdiode 5 angeschlossen ist.FIG. 1 shows a low-voltage lighting system 1 according to the present invention. To the lighting system 1 include as individual components, a free or self-oscillating electronic transformer 2 and a rectifier 3, to which a RegelSchaltung 4 is a LED to be operated 5 is connected.
Zu dem Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 gehört weiterhin ein Dimmer 6, der dem Transformator 2 vorgeschaltet ist. Der Dimmer ist eingangsseitig an eine Netzspannung U0, hier eine übliche 230V WechselSpannung mit einer Frequenz von 50 Hz, angeschlossen und liefert eine gedimmte Spannung U1. Dazu verfügt der Dimmer 6 über eine an sich bekannte Phasenschnittsteuerung, die den Effektivwert der Spannung U1 verringert. Die gedimmte Spannung U1 ist kleiner oder gleich der Netzspannung U0 und liegt an dem Transformator 2 als EingangsSpannung an.To the low-voltage lighting system 1 further includes a dimmer 6, which is connected upstream of the transformer 2. The dimmer is on the input side to a supply voltage U 0, a conventional 230V alternating voltage with a frequency of 50 Hz connected here, and provides a dimming voltage U. 1 For this purpose, the dimmer 6 has a known phase-angle control, which reduces the effective value of the voltage U 1 . The dimmed voltage U 1 is less than or equal to the mains voltage U 0 and is applied to the transformer 2 as an input voltage.
Die Regelschaltung 4 dient dazu, für die Leuchtdiode 5 eine gleichbleibende Leuchtenspannung U5 zur Verfügung zu stellen. Die RegelSchaltung 4 ist im Detail in Figur 2 gezeigt und weist eingangsseitig ein Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 auf, dem ein Elektrolytkondensator als Glättungskondensator 11 nachgeschaltetet ist. Das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 stellt ausgangsseitig eine Betriebsspannung U4 bereit, die von dem Glättungskondensator 11 geglättet wird. Eingangsseitig führt das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 eine Minimierung der Blindleistung durch, so dass eine Phasenverschiebung von Strom und Spannung, die durch den Glättungskondensator 11 und evtl . nachfolgende nicht ohmsche Lasten bewirkt wird, an dem Gleichrichter 3 idealerweise aufgehoben wirdThe control circuit 4 serves to provide a constant luminous voltage U 5 for the light-emitting diode 5. The control circuit 4 is shown in detail in FIG. 2 and has on the input side a power factor correction filter 10, to which an electrolytic capacitor as a smoothing capacitor 11 is connected downstream. The power factor correction filter 10 provides an operating voltage U 4 on the output side, which is smoothed by the smoothing capacitor 11. On the input side, the power factor correction filter 10 performs a minimization of the reactive power, so that a phase shift of current and voltage passing through the smoothing capacitor 11 and possibly. subsequent non-resistive loads is effected, is ideally canceled at the rectifier 3
(cos (φ) = 1). Entsprechend wird auch der selbstschwingen- de elektronische Transformator 2 praktisch nicht mit Blindleistung belastet. Dadurch stellt das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 die für den selbstschwingenden elektronischen Transformator 2 erforderlichen Betriebsbedingungen bereit.(cos (φ) = 1). Accordingly, the self-oscillating de electronic transformer 2 practically not charged with reactive power. As a result, the power factor correction filter 10 provides the operating conditions required for the self-oscillating electronic transformer 2.
Für den stabilen Betrieb des selbstschwingenden elektronischen Transformators 2 ist das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 als nicht ideales Filter ausgeführt. Es zeigt eine Vorverzerrung seiner Strom-Spannungskennlinie. Der selbstschwingende elektronische Transformator 2 benötigt mit nachgeschaltetem Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 am Beginn jeder Halbwelle etwas mehr Strom als üblich, um seine Schaltelemente bei anfangs noch kleiner/geringer Spannung im Rückkopplungskreis sicher treiben zu können. Dies wird durch die spezielle Ausführung des Filters 10 sichergestellt. Im Detail ist die Vorverzerrung der Strom-Spannungskennlinie derart ausgeführt, dass die Kennlinie am Anfang und am Ende der Halbwelle der Spannung angehoben und im mittleren Bereich abgeflacht ist, und somit während jeder Spannungsperiode im Wesentlichen konstant ist. Entsprechend ist der Strom am Anfang jeder Halbperiode der Spannung angehoben.For the stable operation of the self-oscillating electronic transformer 2, the power factor correction filter 10 is designed as a non-ideal filter. It shows a predistortion of its current-voltage characteristic. The self-oscillating electronic transformer 2 requires with downstream power factor correction filter 10 at the beginning of each half-wave slightly more power than usual to safely drive its switching elements at the beginning even small / low voltage in the feedback loop can. This is ensured by the special design of the filter 10. In detail, the predistortion of the current-voltage characteristic is carried out in such a way that the characteristic is raised at the beginning and at the end of the half-wave of the voltage and flattened in the central region, and thus substantially constant during each voltage period. Accordingly, the current is raised at the beginning of each half period of the voltage.
An die Betriebsspannung U4 ist ein Wandlerelement 12 in der Form eines DC-DC-Wandlers, der als Sepie-Wandler ausgeführt ist, angeschlossen. Der Sepie-Wandler 12 stellt die Leuchtenspannung U5 mit einem vorgegebenen, im Wesentlichen festen Pegel, hier 3,5 V, und unabhängig von dem eingestellten Pegel der geglätteten BetriebsSpannung U4 bereit. Der Sepie-Wandler 12 liefert den erforderlichen Pegel der Leuchtenspannung U5 selbst in dem Fall, dass die geglättete Betriebsspannung U4 niedriger als der Pegel der Leuchtenspannung U5 ist.To the operating voltage U 4 is a transducer element 12 in the form of a DC-DC converter, which is designed as a cuttlefish converter connected. The cuttlefish converter 12 sets the luminaire voltage U 5 at a predetermined, substantially fixed level, in this case 3.5 V, and independently of the set level of the smoothed operating voltage U 4 ready. The cuttlefish converter 12 supplies the required level of the lamp voltage U 5 even in the case that the smoothed operating voltage U 4 is lower than the level of the lamp voltage U 5 .
Der Sepie-Wandler 12 umfasst ein nicht gezeigtes Schaltelement zur Durchführung einer Pulsweitensteuerung, mit der die Leuchtenspannung U5 abhängig von einem von außen zugeführten Steuersignal S geschaltet wird. Außerdem verfügt der Sepie-Wandler 12 über eine nicht irr. Detail gezeigte Messeinrichtung mit einem Messeingang M. Der Mess- wert der Messeinrichtung dient der Kompensation des Pegels der Leuchtenspannung U5.The sepia converter 12 comprises a switching element (not shown) for carrying out a pulse width control with which the luminaire voltage U 5 is switched as a function of a control signal S supplied from the outside. In addition, the cuttlefish 12 has a not crazy. Detail shown measuring device with a measuring input M. The measured value of the measuring device is used to compensate the level of the lamp voltage U 5 .
Dem Sepie-Wandler 12 ist ein Tiefpassfilter 13 bestehend aus einer Spule 14 und einem Kondensator 15 nachgeschaltet. Das Tiefpassfilter 13 reduziert Spannungsspitzen, die bei den Schaltvorgängen des Sepie-Wandlers 12 auftreten können.The cuttlefish converter 12 is followed by a low-pass filter 13 consisting of a coil 14 and a capacitor 15. The low-pass filter 13 reduces voltage spikes that may occur during the switching operations of the cuttlefish converter 12.
Des weiteren verfügt die Regelschaltung 4 über eine Steuereinheit 16, die an dem Steuereingang S des Sepie- Wandlers 12 ein Steuersignal zur Steuerung der Pulsweitenmodulation zur Verfügung stellt. Die Steuereinheit 16 und der Sepie -Wandler 12 sind für eine Pulsweitensteuerung mit Pulsfolgen von etwa 300 Hz ausgeführt. Die Steuereinheit 16 utnfasst zwei Anschlüsse 17, 18, welche die gleichgerichtete Spannung U3 abgreifen, um deren Pegel zu messen. Zusätzlich verfügt die Steuereinheit 16 über eine nicht gezeigte Speichereinheit, in der eine nicht gezeigte Kennlinie gespeichert ist. Die Kennlinie gibt einen Zusammenhang zwischen der geglätteten Betriebsspannung U4 und einer LeuchtIeistung der Leuchtdiode 5 wieder. Zusätzlich ist der jeweiligen Leuchtleistung eine Pulsweite zugeordnet, mit der die Leuchtlei- stung an der Leuchtdiode 5 erzeugbar ist .Furthermore, the control circuit 4 has a control unit 16 which provides a control signal for controlling the pulse width modulation at the control input S of the sepia converter 12. The control unit 16 and the cuttlefish converter 12 are designed for pulse width control with pulse trains of about 300 Hz. The control unit 16 has two terminals 17, 18, which pick off the rectified voltage U 3 to measure their level. In addition, the control unit 16 has a memory unit, not shown, in which a characteristic, not shown, is stored. The characteristic curve indicates a relationship between the smoothed operating voltage U 4 and a luminous power of the light-emitting diode 5. In addition, the respective luminous power is assigned a pulse width with which the luminous intensity can be generated at the light-emitting diode 5.
Ausgangsseitig ist an die RegelSchaltung 4 ein Messwiderstand 19 angeschlossen. Der durch den Messwiderstand 19 fließende Strom I bewirkt einen Spannungsabfall über den Messwiderstand 19, der von dem Sepie-Wandler 12 über eine Messverbindung 20 an dem Messeingang M erfasst wird.On the output side, a measuring resistor 19 is connected to the control circuit 4. The current I flowing through the measuring resistor 19 causes a voltage drop across the measuring resistor 19, which is detected by the sepia converter 12 via a measuring connection 20 at the measuring input M.
Im Betrieb liegt zunächst ohne Nutzung der Dimmfunktion des Dimmers 6 bei eingeschalteter Netzspannung U0 der maximale Pegel der geglätteten Betriebsspannung U4 am Eingang der RegelSchaltung 4 an. Die prinzipiellen Spannungsverläufe sind in Figur 4 gezeigt. Der Sepie-Wandler 12 liefert ausgangsseitig die Leuchtenspannung U5 für die zu betreibende Leuchtdiode 5 mit einem festen Pegel. Die Steuereinheit 16 misst die anliegende gleichgerichtete Spannung U3 über die Anschlüsse 17, 18 und vergleicht den Messwert mit der gespeicherten Kennlinie. Ohne Nutzung der Dimmfunktion liegt die maximale gleichgerichtete Spannung U3 an der Steuereinheit 16 an, die den Sepie- Wandler 12 derart ansteuert, dass er quasi kontinuierlich die Leuchtenspannung U5 bereitstellt, und die Leuchtleistung der Leuchtdiode 5 und damit deren Helligkeit ist maximal .In operation, without using the dimming function of the dimmer 6, the maximum level of the smoothed operating voltage U 4 at the input of the control circuit 4 is initially present when the mains voltage U 0 is switched on. The principal voltage curves are shown in FIG. The cuttlefish converter 12 supplies on the output side the luminaire voltage U 5 for the LED 5 to be operated with a fixed level. The control unit 16 measures the applied rectified voltage U 3 via the terminals 17, 18 and compares the measured value with the stored characteristic curve. Without the use of the dimming function, the maximum rectified voltage U 3 is applied to the control unit 16 which controls the sepia Transducer 12 controls such that it provides quasi-continuously the luminaire voltage U 5 , and the luminous power of the LED 5 and thus the brightness is maximum.
Sobald die Dimmfunktion des Dimmers 6 benutzt wird, ändert sich der Pegel der geglätteten Betriebsspannung U4. Die entsprechenden Spannungsverläufe sind prinzipiell in Figur 5 gezeigt. Diese Änderung wird von der Steuereinheit 16 über die Anschlüsse 17, 18 über die Änderung der gleichgerichteten Spannung U3 erfasst. Die Steuereinheit 16 vergleicht die aktuell anliegende Spannung U3 mit der Kennlinie, um daraus eine gewünschte Leuchtleistung für die Leuchtdiode 5 zu erhalten. Daraus ermittelt die Steuereinheit 16 das zu der LeuchtIeistung korrespondierende Pulsverhältnis für die Leuchtenspannung U5.As soon as the dimming function of the dimmer 6 is used, the level of the smoothed operating voltage U 4 changes . The corresponding voltage profiles are shown in principle in FIG. This change is detected by the control unit 16 via the terminals 17, 18 via the change of the rectified voltage U 3 . The control unit 16 compares the currently applied voltage U 3 with the characteristic in order to obtain a desired luminous power for the light-emitting diode 5. From this, the control unit 16 determines the pulse ratio corresponding to the luminous intensity for the luminaire voltage U 5 .
Die Steuereinheit 16 steuert den Sepie-Wandler 12 über das Steuersignal S so an, dass dieser Pulsfolgen der Leuchtenspannung U5 gemäß des ermittelten Pulsverhältnisses bei quasi konstantem Pegel der Leuchtenspannung U5 erzeugt. Somit wird bei jedem Puls der Leuchtenspannung U5 der von dem Hersteller spezifizierte typische Strom I gemäß der Diodenkennlinie, die in Figur 3 gezeigt ist, durch die Leuchtdiode 5 eingestellt. Die gewünschte Leuchtleistung ergibt sich aus den Effektivwerten von Strom I und Leuchtenspannung U5, die durch das Pulsverhältnis eingestellt werden. Darüber hinaus variiert der Sepie -Wandler 12 den Pegel der Leuchtenspannung U5 abhängig von dem über den Messwiderstand 19 gemessenen Spannungsabfall. So wird direkt der durch die Leuchtdiode 5 fließende Strom I bestimmt. Über eine Kompensation der Leuchtenspannung U5 kann der Strom I für jeden Puls auf dem für die Leuchtdiode 5 vorgegebenen Wert gehalten werden. Dadurch werden insbesondere TemperaturSchwankungen, die bei der Leuchtdiode 5 zu einer starken Verschiebung der Strom-Spannungs-Kennlinie (siehe Fig. 3) führen, ausgeglichen. Somit sind die Helligkeit und auch andere Parameter, z.B. die Farbtemperatur, des von der Leuchtdiode 5 erzeugten Lichts während jedes Pulses gleich. Auch wird der Strom I durch die Leuchtdiode 5 auf den vom Hersteller spezifizierten typischen Strom begrenzt.The control unit 16 controls the cuttlefish converter 12 via the control signal S in such a way that this pulse sequence generates the luminaire voltage U 5 in accordance with the determined pulse ratio at a quasi-constant level of the luminaire voltage U 5 . Thus, at each pulse of the luminaire voltage U 5, the typical current I specified by the manufacturer according to the diode characteristic shown in FIG. 3 is set by the light emitting diode 5. The desired luminous power results from the RMS values of current I and luminaire voltage U 5 , which are set by the pulse ratio. In addition, the cuttlefish converter 12 varies the level of the luminaire voltage U 5 as a function of the voltage drop measured across the measuring resistor 19. Thus, the current I flowing through the light-emitting diode 5 is determined directly. By compensating the luminaire voltage U 5 , the current I for each pulse can be kept at the value prescribed for the light-emitting diode 5. As a result, in particular temperature fluctuations which lead to a strong shift in the current-voltage characteristic (see FIG. 3) in the light-emitting diode 5 are compensated. Thus, the brightness and also other parameters, eg the color temperature, of the light generated by the light-emitting diode 5 are the same during each pulse. Also, the current I is limited by the light emitting diode 5 to the typical current specified by the manufacturer.
In der Figur 6 ist ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel 30 mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Versorgungs- schaltung 31 gezeigt. Die verwendeten Komponenten entsprechen im Wesentlichen denen des Niedervolt- Beleuchtungssystems 1, so dass auf ihren Aufbau und ihre Funktion nur eingegangen wird, wenn sie sich von den zuvor beschrieben unterscheiden.FIG. 6 shows a luminous means 30 according to the invention with an electrical supply circuit 31 according to the invention. The components used essentially correspond to those of the low-voltage lighting system 1, so that their structure and their function are only discussed if they differ from those described above.
Das Leuchtmittel 30 ist auf nicht gezeigte Weise mit einem genormten Schraubsockel, z.B. E14 oder E27, zur direkten Verwendung in einer entsprechenden Lampenfassung ausgeführt, über die sie an eine Netzspannung U0 angeschlossen wird. Prinzipiell ist auch der Betrieb eines Dimmers möglich, so dass eine gedimmte Spannung U1 an dem Leuchtmittel 30 anliegt.The light-emitting means 30 is designed in a manner not shown with a standard screw base, for example E14 or E27, for direct use in a corresponding lamp socket, via which it is connected to a mains voltage U 0 . In principle, the operation of a Dimmers possible, so that a dimmed voltage U 1 is applied to the lamp 30.
Die elektrische Versorgungsschaltung 31 umfasst einen frei- oder selbstschwingenden elektronischen Transformator 2, einen Gleichrichter 3, ein Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 und einen Glättungskondensator 11, die elektrisch hintereinander geschaltet sind, wobei das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 eine aktive Steuerungselektronik enthält. Der Transformator 2, der Gleichrichter 3 und der Glättungskondensator 11 sind bau- und funktionsgleich zu den zuvor Beschriebenen. Der Transformator 2 stellt die Eingangsseite und der Glättungskondensator 11 die Ausgangsseite der elektrischen Versorgungsschaltung 31 dar.The electrical supply circuit 31 comprises a free or self-oscillating electronic transformer 2, a rectifier 3, a power factor correction filter 10 and a smoothing capacitor 11, which are electrically connected in series, wherein the power factor correction filter 10 includes an active control electronics. The transformer 2, the rectifier 3 and the smoothing capacitor 11 are identical in construction and function to those described above. The transformer 2 represents the input side and the smoothing capacitor 11 represents the output side of the electric supply circuit 31.
Das Leuchtmittel 30 umfasst weiterhin eine Regelschaltung 4' und eine Leuchtdiode 5, die der elektrischen Versorgungsschaltung 31 nachgeschaltet sind. Entsprechend ist die Regelschaltung 4 ' direkt an die Betriebsspannung U4 angeschlossen. Auch die hier verwendete Regelschaltung 4' dient dazu, für die Leuchtdiode 5 eine Leuchtenspannung U5 mit einem festen vorgegebenen Pegel zur Verfügung zu stellen. Die Regelschaltung 4' stabilisiert die Leuchtenspannung U5 insbesondere gegen Schwankungen der Temperatur und betreibt dadurch die Leuchtdiode 5 mit einer konstanten Helligkeit. Auf an sich bekannte Weise kann die RegelSchaltung 4' auch ausgeführt sein, um die Helligkeit der Leuchtdiode 5 beim Dimmbetrieb durch eine Pulswellen- modulation zu steuern und eine Spannungskompensation der Leuchtenspannung U5 durchzuführen. Beispielhaft kann die RegelSchaltung 4' wie die zuvor beschriebene Regelschaltung 4 ohne Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 und Glät- tungskondensator 11 ausgeführt sein, wobei die Steuerungseinheit 16 den Pegel der Betriebsspannung U4 für die Steuerung der Pulsweitenmodulation erfasst.The lighting means 30 further comprises a control circuit 4 'and a light-emitting diode 5, which are connected downstream of the electrical supply circuit 31. Accordingly, the control circuit 4 'is connected directly to the operating voltage U 4 . The control circuit 4 'used here also serves to provide a luminous voltage U 5 with a fixed predetermined level for the light-emitting diode 5. The control circuit 4 'stabilizes the luminaire voltage U 5 in particular against fluctuations in the temperature and thereby operates the light-emitting diode 5 with a constant brightness. In a manner known per se, the control circuit 4 'can also be designed to reduce the brightness of the light-emitting diode 5 during dimming operation by means of a pulse wave transmission. modulation and perform a voltage compensation of the luminaire voltage U 5 . By way of example, the control circuit 4 'can be designed like the previously described control circuit 4 without power factor correction filter 10 and smoothing capacitor 11, the control unit 16 detecting the level of the operating voltage U 4 for the control of the pulse width modulation.
Der Betrieb des Leuchtmittels 30 entspricht dem des zuvor beschriebenen Niedervolt-Beleuchtungssystems 1. Die Netzspannung U0 liegt an dem Transformator 2 an, der die Netzspannung U0 auf eine Niedervolt Wechselspannung U2 transformiert. Der Transformator 2 ist so ausgelegt, dass er aus der Netzspannung U0 eine transformierte Spannung U2 von 12V (effektiv) erzeugt. Die transformierte Niedervolt Wechselspannung U2 wird in dem Gleichrichter 3 zu der Spannung U3 gleichgerichtet, die an dem Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 anliegt. Durch den Glättungskonden- sator 11 wird die Betriebsspannung U4 bereitgestellt.The operation of the luminous means 30 corresponds to that of the low-voltage lighting system 1 described above. The mains voltage U 0 is applied to the transformer 2, which transforms the mains voltage U 0 to a low-voltage AC voltage U 2 . The transformer 2 is designed so that it generates a transformed voltage U 2 of 12 V (effective) from the mains voltage U 0 . The transformed low-voltage AC voltage U 2 is rectified in the rectifier 3 to the voltage U 3 , which is applied to the power factor correction filter 10. The smoothing capacitor 11 provides the operating voltage U 4 .
Der Pegel der Betriebsspannung U4 ist über den selbstschwingenden elektronischen Transformator 2, den Gleichrichter 3, das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 und den Glättungskondensator 11 von dem Effektivwert der Netzspannung U0 abhängig. Wenn die Netzspannung U0 z.B. durch Dimmen mit einem außerhalb des Leuchtmittels 30 vorgesehenen Dimmer verändert wird und an den Transformator 2 eine gedimmte Netzspannung U1 anliegt, wie es beispielhaft in Figur 1 für das Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 gezeigt ist, verändern sich auch die nachfolgenden Spannungen U2, U3, U4. Die Regelschaltung 4' kann ohne Weiteres die Änderung der Betriebsspannung U4 an ihrem Eingang erfassen und die Leuchtleistung der Leuchtdiode 5 entsprechend anpassen, wobei zur Beibehaltung der Leuchtcharakteristik der Pegel der Leuchtenspannung U5 konstant gehalten wird. Alternativ kann die Regelschaltung 4' auf nicht gezeigte Weise die transformierte Niedervolt Wechselspannung U2 oder die gleichgerichtete Spannung U3 zur Anpassung der Leuchtleistung der Leuchtdiode 5 erfassen.The level of the operating voltage U 4 is on the self-oscillating electronic transformer 2, the rectifier 3, the power factor correction filter 10 and the smoothing capacitor 11 of the effective value of the mains voltage U 0 dependent. If the mains voltage U 0 is changed, for example, by dimming with a dimmer provided outside the luminous means 30 and a dimmed mains voltage U 1 is applied to the transformer 2, as is shown by way of example in FIG. 1 for the low-voltage lighting system 1 is shown, the subsequent voltages U 2 , U 3 , U 4 change . The control circuit 4 'can readily detect the change in the operating voltage U 4 at its input and adjust the luminous power of the LED 5 accordingly, with the level of the luminous voltage U 5 is kept constant to maintain the luminous characteristic. Alternatively, the control circuit 4 'in a manner not shown, the transformed low-voltage AC voltage U 2 or the rectified voltage U 3 for adjusting the luminous power of the light emitting diode 5 detect.
Ein Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 7 gezeigt. Zentral ist ein selbstschwingender elektronischer Transformator 2 vorgesehen, der über eine gemeinsame elektrische Verteilung 40, die eine Niedervolt WechselSpannung U2 bereitstellt, mit mehreren Niedervoltleuchtmitteln 41 verbunden ist. Jedes Niedervoltleuchtmittel 41 weist einen Gleichrichter 3, ein Leistungsfaktorkorrekturfilter 10, einen Glättungskondensator 11, eine Regelschaltung 4' und eine Leuchtdiode 5 auf, die elektrisch hintereinander geschaltet und integral ausgeführt sind. Die Funktion der einzelnen Komponenten ist wie zuvor beschrieben. Dabei stellt jedes Niedervoltleuchtmittel 41 für sich durch die Verwendung des Leistungsfaktorkorrekturfilters 10 eine näherungsweise ohmsche Last dar, sodass der selbstschwingende elektronische Transformator 2 sich insgesamt in einem stabilen Betrieb befindet. Ein dazu funktionsgleiches Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 ist in Figur 8 gezeigt. Es unterscheidet sich von dem in Figur 7 gezeigten Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 dadurch, dass zusätzlich ein Dimmer 6 zentral angeordnet ist. Über eine nachgeordnete Spannungsverteilung 40, die eine Niedervolt WechselSpannung U2 bereitstellt, sind mehrere Niedervoltleuchtmittel 41 für den Betrieb an einer Niedervolt WechselSpannung angeschlossen. Die Niedervoltleuchtmittel 41 umfassen die gleichen elektrischen Komponenten wie die in Figur 7 gezeigten Niedervoltleuchtmittel 41, die jedoch in unterschiedlichen Baugruppen zusammengefasst sind. So sind das Leistungsfaktorkorrekturfilter 10 und der Glättungskondensator 11 bei dem in Figur 8 gezeigten Niedervoltleuchtmittel 41 in der Regelschaltung 4 enthalten, während sie bei dem Niedervoltleuchtmittel 41 in Figur 7 als separat davon als unabhängige Komponenten vorgesehen sing.A low-voltage lighting system 1 according to a further embodiment of the invention is shown in FIG. Central is a self-oscillating electronic transformer 2 is provided which is connected via a common electrical distribution 40, which provides a low-voltage AC voltage U 2 , with a plurality of low-voltage lighting means 41. Each low-voltage lighting means 41 has a rectifier 3, a power factor correction filter 10, a smoothing capacitor 11, a control circuit 4 'and a light-emitting diode 5, which are electrically connected in series and integrated. The function of the individual components is as described above. In this case, each low-voltage bulb 41 represents an approximately resistive load by the use of the power factor correction filter 10, so that the self-oscillating electronic transformer 2 is in a stable operation as a whole. A functionally identical low-voltage lighting system 1 is shown in FIG. It differs from the low-voltage lighting system 1 shown in FIG. 7 in that, in addition, a dimmer 6 is arranged centrally. Via a downstream voltage distribution 40, which provides a low-voltage alternating voltage U 2 , a plurality of low-voltage lighting means 41 are connected for operation at a low-voltage alternating voltage. The low-voltage lighting means 41 comprise the same electrical components as the low-voltage lighting means 41 shown in FIG. 7, which, however, are combined in different assemblies. Thus, the power factor correction filter 10 and the smoothing capacitor 11 are included in the control circuit 4 in the low-voltage bulb 41 shown in Fig. 8, while singly provided as the separate components thereof in the low-voltage bulb 41 in Fig. 7.
Bei dem in Figur 9 gezeigten Niedervolt- Beleuchtungssystem 1 ist gegenüber dem in Figur 8 gezeigten Niedervolt-Beleuchtungssystem 1 zusätzlich der Gleichrichter 3 zentral vorgesehen, so dass eine nicht gleichgerichtete aber nicht geglättete Spannung U3 zentral bereitgestellt wird. Entsprechend umfassen hier verwendete Niedervoltleuchtmittel 41' keinen zusätzlichen Gleichrichter 3. Im übrigen ist die in Figur 9 gezeigte Ausführungsform mit der aus Figur 8 identisch. Die erfindungsgemäßen Niedervoltleuchtmittel 41, 41' sind auch gegen konventionelle Niedervoltleuchtmittel austauschbar. Dadurch können konventionelle Beleuchtungssysteme erfindungsgemäße Niedervoltleuchtmittel 41, 41' eingesetzt werden. Der Betrieb des konventionellen Beleuchtungssystems wird durch die erfindungsgemäßen Niedervoltleuchtmittel 41, 41' nicht eingeschränkt. In the low-voltage lighting system 1 shown in FIG. 9, in addition to the low-voltage lighting system 1 shown in FIG. 8, the rectifier 3 is additionally provided centrally, so that a voltage U 3 which is not rectified but not smoothed is provided centrally. Accordingly, low-voltage illuminants 41 'used here do not include any additional rectifier 3. Otherwise, the embodiment shown in FIG. 9 is identical to that of FIG. The low-voltage illuminants 41, 41 'according to the invention are also exchangeable with conventional low-voltage illuminants. As a result, conventional lighting systems according to the invention low-voltage lighting means 41, 41 'can be used. The operation of the conventional lighting system is not limited by the low-voltage lighting means 41, 41 'according to the invention.

Claims

Ansprüche claims
1. Elektrische Versorgungsschaltung (31) mit einem Transformator (2) , einem Gleichrichter (3) und einem Glättungskondensator (11) , die in dieser Folge elektrisch hintereinander geschaltet sind, wobei die Versorgungsschaltung (31) im Falle einer an ihrem Eingang angelegten Wechselspannung (U0) an ihrem Ausgang eine geglättete Gleichspannung (U4) bereitstellt, an die ein VerbraucherElectric supply circuit (31) having a transformer (2), a rectifier (3) and a smoothing capacitor (11), which are electrically connected in series in this sequence, wherein the supply circuit (31) in the case of a voltage applied to its input ( U 0 ) provides at its output a smoothed DC voltage (U 4 ) to which a consumer
(5) , insbesondere wenigstens eine LED angeschlossen oder anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (2) ein frei- bzw. selbstschwingender elektronischer Transformator ist und zwischen Gleichrichter (3) und Glättungskondensator (11) ein aktives Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) geschaltet ist.(5), in particular at least one LED is connected or connectable, characterized in that the transformer (2) is a freewheeling or self-oscillating electronic transformer and between rectifier (3) and smoothing capacitor (11) an active power factor correction filter (10) is connected ,
2. VersorgungsSchaltung (31) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungskondensator (11) ein Elektrolytkondensator ist .Second supply circuit (31) according to claim 1, characterized in that the smoothing capacitor (11) is an electrolytic capacitor.
3. Versorgungsschaltung (31) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der selbstschwingende elektronische Transformator (2) , der Gleichrichter (3) , das Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) und der Glättungskondensator (11) als integrale Schaltung ausgebildet sind. 3. supply circuit (31) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the self-oscillating electronic transformer (2), the rectifier (3), the power factor correction filter (10) and the smoothing capacitor (11) are formed as an integral circuit.
4. Leuchtmittel (30) mit wenigstens einer LED (5), die an einer geglätteten Gleichspannung (U5) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass es eine VersorgungsSchaltung (31) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst und mit einer Netzspannung (U0) verbunden oder verbindbar ist.4. illuminant (30) with at least one LED (5) which is operated on a smoothed DC voltage (U 5 ), characterized in that it comprises a supply circuit (31) according to one of the preceding claims and with a mains voltage (U 0 ) connected or connectable.
5. Leuchtmittel (30) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen LED (5) eine Regel- Schaltung (4') vorgeschaltet ist, welche die Helligkeit der wenigstens einen LED (5) regelt.5. Lamp (30) according to claim 4, characterized in that the at least one LED (5) is preceded by a control circuit (4 '), which regulates the brightness of the at least one LED (5).
6. Niedervolt Beleuchtungssystem (1) mit einem Dimmer (6) , einem Transformator (2) , einem Gleichrichter (3) , an dessen Ausgang eine gleichgerichtete Spannung (U3) bereitgestellt wird, mit nachgeschalteten Glättungskonden- sator (11) , der eine geglättete Betriebsspannung (U4) bereitstellt, wenigstens einer LED (5) , die mit dem Glät- tungskondensator (11) verbunden ist, und einer Regel- Schaltung (4) , welche die anliegende Betriebsspannung (U4) auf eine Leuchtenspannung (U5) mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel einstellt, wobei der Dimmer vorgesehen ist, um einen Pegel der Betriebsspannung (U4) zu variieren und die RegelSchaltung (4) ausgeführt ist, die LeuchtIeistung der einen LED (5) abhängig von dem Pegel der Betriebsspannung (U4) und unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung (U5) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (2) ein frei- bzw. selbstschwingender elektronischer Transforma- tor ist und zwischen dem Gleichrichter (3) und dem Glät- tungskondensator (11) ein aktives Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) vorgesehen ist.6. low-voltage lighting system (1) with a dimmer (6), a transformer (2), a rectifier (3), at whose output a rectified voltage (U 3 ) is provided, with downstream smoothing capacitor (11), the one smoothed operating voltage (U 4 ) provides, at least one LED (5) which is connected to the smoothing condenser (11), and a control circuit (4) which the applied operating voltage (U 4 ) to a lighting voltage (U 5 ) is set at a predetermined, substantially fixed level, the dimmer being provided to vary a level of the operating voltage (U 4 ) and the control circuit (4) is implemented, the luminous power of the one LED (5) depends on the level of the LED Operating voltage (U 4 ) and while maintaining the level of the luminaire voltage (U 5 ) to control, characterized in that the transformer (2) a freewheeling or self-oscillating electronic transformer and an active power factor correction filter (10) is provided between the rectifier (3) and the smoothing capacitor (11).
7. Niedervolt BeleuchtungsSystem (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die RegelSchaltung (4) eine Steuereinheit (16) zur Durchführung einer Pulsweitenmodulation und das Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) ein Steuermodul umfasst, wobei die Steuereinheit (16) integral mit dem Steuermodul ausgeführt ist.7. low-voltage lighting system (1) according to claim 6, characterized in that the control circuit (4) comprises a control unit (16) for performing a pulse width modulation and the power factor correction filter (10) comprises a control module, wherein the control unit (16) integral with the control module is.
8. RegelSchaltung (4) für den Betrieb wenigstens einer LED (5) in einem Niedervolt -Beleuchtungssystem (1) , wobei die Regelschaltung (4) eine anliegende Spannung auf eine Leuchtenspannung (U5) , die eine Gleichspannung mit einem vorgegebenen, im wesentlichen festen Pegel ist, wandelt und abhängig von dem Pegel der anliegenden Spannung die Leuchtleistung der wenigstens einen LED (5) unter Beibehaltung des Pegels der Leuchtenspannung (U5) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) einen Glättungskondensator (11) und ein diesem vorgeschaltetes aktives Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) aufweist.8. control circuit (4) for the operation of at least one LED (5) in a low-voltage lighting system (1), wherein the control circuit (4) an applied voltage to a lighting voltage (U 5 ), which is a DC voltage with a predetermined, substantially is fixed level, converts and depending on the level of the applied voltage controls the luminous efficiency of the at least one LED (5) while maintaining the level of the luminaire voltage (U 5 ), characterized in that the control circuit (4) a smoothing capacitor (11) and a comprising this upstream active power factor correction filter (10).
9. Regelschaltung (4) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (4) eine Steuereinheit (16) zur Durchführung einer Pulsweitenmodulation und das9. Control circuit (4) according to claim 8, characterized in that the control circuit (4) has a control unit (16) for carrying out a pulse width modulation and the
Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) ein Steuermodul umfasst, wobei die Steuereinheit (16) integral mit dem Steuermodul ausgeführt ist. Power factor correction filter (10) comprises a control module, wherein the control unit (16) is integral with the control module.
10. Niedervoltleuchtmittel (41) mit einem Gleichrichter (6) , einem Glättungskondensator (11) und wenigstens einer LED (5) zum Betrieb an einer transformierten Niedervolt WechselSpannung (U2) , dadurch gekennzeichnet, dass das Niedervoltleuchtmittel (41) eine Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9 und einen der Regelschaltung (4) vorgeschalteten Gleichrichter (3) umfasst.10. Low-voltage illuminant (41) with a rectifier (6), a smoothing capacitor (11) and at least one LED (5) for operation on a transformed low-voltage alternating voltage (U 2 ), characterized in that the low-voltage illuminant (41) comprises a control circuit (4 ) according to one of claims 8 or 9 and a rectifier (3) connected upstream of the control circuit (4).
11. Niedervoltleuchtmittel (41') mit einem Glättungskondensator (11) und wenigstens einer LED (5) zum Betrieb an einer gleichgerichteten Spannung (U3) , dadurch gekennzeichnet, dass das Niedervoltleuchtmittel (41') eine Regelschaltung (4) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9 umfasst.11. Low-voltage illuminant (41 ') with a smoothing capacitor (11) and at least one LED (5) for operation on a rectified voltage (U 3 ), characterized in that the low-voltage illuminant (41') a control circuit (4) according to one of claims 8 or 9.
12. Niedervolt Beleuchtungssystem (1), Versorgungsschaltung (31) , Regelschaltung (4) , Niedervoltleuchtmittel (41, 41') oder Leuchtmittel (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsfaktorkorrekturfilter (10) als nicht ideales Filter mit einer Vorverzerrung seiner Strom-Spannungskennlinie ausgeführt ist .12. Low-voltage lighting system (1), supply circuit (31), control circuit (4), low-voltage lighting means (41, 41 ') or lighting means (30) according to one of the preceding claims, characterized in that the power factor correction filter (10) as a non-ideal filter with a predistortion of its current-voltage characteristic is executed.
13. Niedervolt Beleuchtungssystem (1), Versorgungsschaltung (31) , Regelschaltung (4) , Niedervoltleuchtmittel (41, 41') oder Leuchtmittel (30) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverzerrung der Strom- Spannungskennlinie derart ausgeführt ist, dass die Kenn- linie am Anfang und am Ende der Halbwelle der Spannung angehoben und im mittleren Bereich abgeflacht ist, und somit während jeder Spannungsperiode im Wesentlichen konstant ist.13. Low-voltage lighting system (1), supply circuit (31), control circuit (4), low-voltage lighting means (41, 41 ') or lighting means (30) according to claim 12, characterized in that the predistortion of the current-voltage characteristic is carried out such that the ISIN line is raised at the beginning and at the end of the half wave of the voltage and flattened in the central region, and thus during each voltage period is substantially constant.
14. Niedervolt Beleuchtungssystem (1), Versorgungsschaltung (31), Regelschaltung (4), Niedervoltleuchtmittel (41, 41') oder Leuchtmittel (30) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverzerrung der Strom-Spannungskennlinie derart ausgeführt ist, dass der Strom am Anfang jeder Halbperiode der Spannung (U3) angehoben ist. 14. low-voltage lighting system (1), supply circuit (31), control circuit (4), low-voltage lighting means (41, 41 ') or lighting means (30) according to any one of claims 12 or 13, characterized in that the predistortion of the current-voltage characteristic is carried out in such a way is that the current is raised at the beginning of each half period of the voltage (U 3 ).
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