AT15439U1 - Electric ballast with extreme temperature protection - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Vorschaltgerät 1 zum Betreiben wenigstens einer LED-Strecke oder andere Leuchtmittel 5, aufweisend wenigstens einen Elektrolytkondensator 7, dadurch gekennzeichnet dass, an den wenigstens einen Elektrolytkondensator 7 zumindest ein elektrisches Element 6 zum thermischen Regeln des Elektrolytkondensators 7 angeordnet ist.The invention relates to an electrical ballast 1 for operating at least one LED track or other light source 5, comprising at least one electrolytic capacitor 7, characterized in that, is arranged on the at least one electrolytic capacitor 7, at least one electrical element 6 for thermally regulating the electrolytic capacitor 7.
Description
Beschreibungdescription
ELEKTRISCHES VORSCHALTGERÄT MIT EXTREMTEMPERATURSCHUTZELECTRIC BALLAST WITH EXTREME TEMPERATURE PROTECTION
[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrisches Vorschaltgerät zum Betreiben einer LED-Strecke oder andere Leuchtmittel und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Vorschaltgeräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft das Verfahren ein elektrisches Vorschaltgerät mit Elektrolytkondensatoren (ELKO, ELCAP).The invention relates to an electrical ballast for operating a LED track or other lighting means and a method for operating such an electric ballast according to the preamble of claim 1. In particular, the method relates to an electric ballast with electrolytic capacitors (ELKO, ELCAP).
[0002] Elektrische Vorschaltgeräte zum Betreiben von LED-Strecken oder anderen Leuchtmitteln sind allgemein bekannt, insbesondere auch elektrische Vorschaltgeräte, bei denen ein Elektrolytkondensator, beispielsweise in der Leistungsfaktorkorrekturschaltung oder in dem Gleichspannungswandler vorgesehen ist.Electric ballasts for operating LED lines or other bulbs are well known, especially electric ballasts in which an electrolytic capacitor, for example, in the power factor correction circuit or in the DC-DC converter is provided.
[0003] Bei Verwendung eines solchen elektrischen Vorschaltgerätes stellt sich jedoch das Problem, dass bei einem Einsatz bei niedrigen Temperaturen, beispielweise in Kühl/Gefrierhäu-sern, Kühl-/Gefriertruhen oder -schränken, aber auch im Außenbereich, d. h. allgemein in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen, beispielsweise unter -25Ό bis -70°C, ein Betrieb der LED-Strecke oder sonstigen Leuchtmitteln nicht gewährleistet werden kann.When using such an electric ballast, however, there is the problem that when used at low temperatures, for example in refrigeration / freezing houses, refrigerators / freezers or cabinets, but also in outdoor areas, d. H. Generally in environments with low temperatures, for example below -25Ό to -70 ° C, operation of the LED track or other bulbs can not be guaranteed.
[0004] Grund hierfür ist, dass bei solch niedrigen Temperaturen, insbesondere unter -25°C, der Elektrolytkondensator des elektrischen Vorschaltgeräts keine fehlerfreie Funktion gewährleisten kann, da ein Teil des Elektrolyts des Elektrolytkondensators einfrieren kann.The reason for this is that at such low temperatures, especially below -25 ° C, the electrolytic capacitor of the electric ballast can not guarantee a faultless function, since a part of the electrolyte of the electrolytic capacitor can freeze.
[0005] Andererseits steigt bei solchen niedrigen Temperaturen auch der Innenwiderstand des Elektrolytkondensators stark an. So ist, insbesondere wenn die LED-Strecke mit 100 % ihrer Nennleistung betrieben werden soll, die Gefahr gegeben, dass die Aktivierung der LED-Strecke nicht erfolgen kann.On the other hand, at such low temperatures, the internal resistance of the electrolytic capacitor increases sharply. Thus, especially if the LED track is to be operated at 100% of its rated power, there is the danger that the activation of the LED track can not take place.
[0006] Ein nachteiliger Aspekt betrifft die Einhaltung der optimalen Betriebstemperatur des Elektrolytkondensators. Übersteigt die Betriebstemperatur den optimalen Wert nur um wenige Grade, verkürzt sich die Lebensdauer erheblich.An adverse aspect concerns the maintenance of the optimum operating temperature of the electrolytic capacitor. If the operating temperature only exceeds the optimum value by a few degrees, the service life is considerably shortened.
[0007] Aus dem Stand der Technik ist das Dokument DE 102012224206 A1 bekannt. In diesem Dokument wird ein LED-Konverter mit einer Steuerschaltung beschrieben, die dazu eingerichtet ist, die LED-Strecke nach jedem Einschalten der elektrischen Versorgung für eine temperaturabhängige Zeitdauer mit einer, im Vergleich zur Nennleistung reduzierten Leistung zu betreiben und nach Ablauf der Zeitdauer den Betrieb mit nichtreduzierter Leistung freizugeben. Jedoch lassen sich dadurch die LED-Konverter nicht in Temperaturbereiche zwischen -25 °C und -70 °C betreiben.From the prior art, the document DE 102012224206 A1 is known. This document describes an LED converter with a control circuit which is designed to operate the LED track after a power-dependent period of time having a power reduced in relation to the rated power after each power supply is switched on, and after the time has elapsed, to operate the LED track with unreduced power release. However, this does not allow the LED converters to operate in temperature ranges between -25 ° C and -70 ° C.
[0008] Die Erfindung schlägt nunmehr ein elektrisches Vorschaltgerät und ein Verfahren vor, um das oben genannte Problem zu lösen. Das elektrische Vorschaltgerät und das Verfahren sind dabei als unabhängigen Ansprüche aufgeführt. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein elektrisches Vorschaltgerät bereit, welches dazu ausgebildet ist, wenigstens eine LED-Strecke oder andere Leuchtmittel, insbesondere für tiefe und/oder hohe Temperaturen zu betreiben. Das elektrische Vorschaltgerät weist auf: [0009] - einen Anschluss für eine Spannungsversorgung, insbesondere eine AC-Versorgung wie bspw. eine Netzspannung, [0010] - wenigstens einen Elektrolytkondensator in einem elektrischen Versorgungspfad, an dem ein elektrisches Element zum Heizen und/oder Kühlen angeordnet ist, vorzugsweise ein Peltier-Element.The invention now proposes an electric ballast and a method to solve the above-mentioned problem. The electric ballast and the method are listed as independent claims. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. In a first aspect, the invention provides an electrical ballast which is adapted to operate at least one LED track or other lighting means, in particular for low and / or high temperatures. The electrical ballast comprises: - a terminal for a power supply, in particular an AC supply such as a mains voltage, - at least one electrolytic capacitor in an electrical supply path to which an electrical element for heating and / or cooling is arranged, preferably a Peltier element.
[0011] Elektrisches Vorschaltgerät zum Betreiben wenigstens einer LED-Strecke oder andere Leuchtmittel, beinhaltend wenigstens einen Elektrolytkondensator an dem zumindest ein elektrisches Element zum Heizen und/oder Kühlen des Elektrolytkondensators angeordnet ist. Dieses Element dient dazu, die Temperatur des Elektrolyts in dem Elektrolytkondensator zu verän- dem.Electric ballast for operating at least one LED track or other lighting means, including at least one electrolytic capacitor to which at least one electrical element for heating and / or cooling of the electrolytic capacitor is arranged. This element serves to change the temperature of the electrolyte in the electrolytic capacitor.
[0012] Bei diesem Element kann es sich um ein einfaches resistives Heizelement oder vorzugsweise um ein Peltier-Element handeln. Der Vorteil des allgemein bekannten Peltier- Elements besteht darin, dass es durch die Umkehr der Stromrichtung sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen benutzt werden kann.This element may be a simple resistive heating element or, preferably, a Peltier element. The advantage of the well-known Peltier element is that it can be used for both cooling and heating by reversing the flow direction.
[0013] In einer Ausführung der Erfindung wird das elektrische Heizelement nur hinzugeschalten, wenn sich das elektrische Vorschaltgerät im Standby-Modus befindet, da sich im angeschalteten Betriebszustand des elektrischen Vorschaltgeräts der ein Elektrolytkondensator eigenständig erwärmt. Im ausgeschalteten Betriebszustand des elektrischen Vorschaltgeräts wird das elektrische Element hinzugeschalten um eine optimale Temperatur des Elektrolytkondensators zu halten.In one embodiment of the invention, the electrical heating element is only switched on when the electrical ballast is in standby mode, as heated in the switched-on operating state of the electric ballast of an electrolytic capacitor independently. In the switched-off operating state of the electrical ballast, the electrical element is switched on to maintain an optimum temperature of the electrolytic capacitor.
[0014] In einer weiteren Ausführung kann ein Temperatursensor in oder an dem elektrischen Vorschaltgeräts angebracht sein, welcher die Temperatur misst, und diesen Temperaturwert an eine Steuerschaltung weitergibt. Bei der Temperatur kann es sich um die Außentemperatur, die Temperatur innerhalb des elektrischen Vorschaltgeräts oder die Temperatur direkt an dem Elektrolytkondensator handeln. Die Steuerschaltung deaktiviert oder aktiviert das elektrische Element in Abhängigkeit der Temperatur beispielsweise nach hinterlegen Werten. So wird beispielsweise bei einem Elektrolytkondensator, welcher auf Temperaturen bis zu -40 °C ausgelegt ist, bei Unterschreiten dieser Grenze das elektrische Element hinzugeschalten um das Einfrieren der flüssigen Elektrolyte innerhalb des Elektrolytkondensators zu vermeiden; oder ist das elektrischen Element ein Peltier-Element, wird ab einer bestimmten Obergrenze dieser durch Stromrichtungsumkehr als Kühlelement hinzugeschalten.In a further embodiment, a temperature sensor may be mounted in or on the electrical ballast, which measures the temperature, and passes this temperature value to a control circuit. The temperature may be the outside temperature, the temperature inside the ballast or the temperature directly on the electrolytic capacitor. The control circuit deactivates or activates the electrical element as a function of the temperature, for example, according to stored values. Thus, for example, in an electrolytic capacitor which is designed for temperatures down to -40 ° C, falls below this limit, the electrical element switched on to avoid the freezing of the liquid electrolytes within the electrolytic capacitor; or if the electrical element is a Peltier element, it is switched on as a cooling element by a reversal of the current direction as of a certain upper limit.
[0015] Ebenfalls denkbar ist eine stufenweise Regelung des elektrischen Elements. So wird die Leistung des elektrischen Elements dynamisch von der gemessenen Temperatur beeinflusst werden.Also conceivable is a stepwise regulation of the electrical element. Thus, the power of the electrical element will be dynamically influenced by the measured temperature.
[0016] Beispielsweise wird das elektrische Element bei einer gemessenen Temperatur von -50 °C wenigster Leistung benötigen um den Elektrolytkondensator auf der optimalen Betriebstemperatur zu halten wie bei einer gemessenen Temperatur von -70 °C. Ebenfalls kann die Kühlleistung des Peltier-Elements je nach Bedarf geregelt werden um die optimale Betriebstemperatur zu halten.For example, at a measured temperature of -50 ° C, the electrical element will require least power to maintain the electrolytic capacitor at the optimum operating temperature, as at a measured temperature of -70 ° C. Also, the cooling performance of the Peltier element can be controlled as needed to maintain the optimum operating temperature.
[0017] Um auch bei Stromausfällen das Einfrieren des Elektrolyts oder das Überhitzen des Elektrolytkondensators zu vermeiden, kann ein Akkumulator in oder an dem elektrischen Vorschaltgerät vorgesehen sein, welcher das mindestens ein elektrische Element mit Strom versorgt.In order to avoid the freezing of the electrolyte or overheating of the electrolytic capacitor even during power outages, an accumulator may be provided in or on the electrical ballast, which supplies the at least one electrical element with power.
[0018] Der Akkumulator kann über den Netzstrom oder über den an der Schnittstelle angeschlossenen Bus aufgeladen werden. Eine weitere Möglichkeit ist, den Akkumulator über regenerative Energien zu laden, wie beispielswiese Photovoltaikzellen, welche an dem elektrischen Vorschaltgerät angeordnet oder mit ihm verbunden sind.The accumulator can be charged via the mains or via the bus connected to the interface. Another possibility is to charge the accumulator via regenerative energies, such as photovoltaic cells, which are arranged on the electrical ballast or connected to it.
[0019] In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Leuchtmittels, vorzugsweise einer LED- Strecke mit wenigstens einer LED bereit, umfassend folgende Schritte: [0020] - Ermitteln der relevanten Temperatur mittels eines Temperatursensors [0021] - und/oder Ermitteln des Betriebszustandes des elektrischen Vorschaltgeräts [0022] - Steuern/Regeln des mindestens ein elektrischen Elements, welches an oder in der Nähe des Elektrolytkondensators angeordnet ist, basierend auf der zuvor bestimmten Temperatur und des Betriebszustands des elektrischen Vorschaltgeräts.In a further aspect, the invention provides a method for operating a luminous means, preferably an LED strip with at least one LED, comprising the following steps: Determining the relevant temperature by means of a temperature sensor [0021] - and / or Determining the Operating Condition of the Electric Ballast - Controlling the at least one electrical element, which is arranged on or in the vicinity of the electrolytic capacitor, based on the previously determined temperature and the operating state of the electric ballast.
[0023] Die Erfindung sowie weitere Aspekte der Erfindung werden nunmehr auch mit Blick auf die Figuren gezeigt. Dabei zeigen: [0024] Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Erläuterung eines möglichen Einsatzes des in Fig. 1 gezeigten elektrischen Elements 6 in einem elektrischen Vorschaltgerät 1.The invention and further aspects of the invention will now be shown with reference to the figures. FIG. 1 shows a simplified block diagram for explaining a possible use of the electrical element 6 shown in FIG. 1 in an electrical ballast 1.
[0025] Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Regelung des mindestens ein elektri schen Elements 6.FIG. 2 shows an exemplary flowchart for controlling the at least one electrical element 6.
[0026] Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild eines elektrischen Vorschaltgerätes 1. Das elektronische Vorschaltgerät 1 umfasst eine Gleichrichterschaltung 2, welche eine eingangsseitige Versorgungsspannung, beispielsweise Netzspannung, gleichrichtet. Die von der Gleichrichterschaltung 2 zur Verfügung gestellte Spannung wird in einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung ("Power Factor Correction") 3 einer Oberwellenfilterung unterzogen und somit geglättet. Mit der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 ist ein Gleichspannungswandler 4 gekoppelt, welcher die Zwischenkreisspannung oder Busspannung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 in eine für den Betrieb des Leuchtmittels 5 geeignete Gleichspannung umsetzt. Das elektrische Element 6 kann an oder in der Nähe des Elektrolytkondensators 7 angeordnet sein, der sich in der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 und/oder in einem Gleichspannungswandler 4 befindet. Es kann als Heizelement, Kühlelement oder vorzugsweise als Peltier-Element ausgebildet sein.Fig. 1 shows an exemplary block diagram of an electrical ballast 1. The electronic ballast 1 comprises a rectifier circuit 2, which rectifies an input-side supply voltage, such as mains voltage. The voltage provided by the rectifier circuit 2 is subjected to harmonic filtering in a power factor correction circuit 3 and thus smoothed. The power factor correction circuit 3 is a DC-DC converter 4 is coupled, which converts the intermediate circuit voltage or bus voltage of the power factor correction circuit 3 in a suitable for the operation of the light source 5 DC voltage. The electrical element 6 can be arranged at or in the vicinity of the electrolytic capacitor 7, which is located in the power factor correction circuit 3 and / or in a DC-DC converter 4. It can be designed as a heating element, cooling element or preferably as a Peltier element.
[0027] Um die Lebensdauer dieses Elements 6 zu verlängern und Energie zu sparen, wird das elektrischen Vorschaltgerät 1 derart eingerichtet, dass sich das elektrische Element 6 nur hinzuschaltet, wenn sich des elektrische Vorschaltgerät 1 im Standby-Modus befindet, da sich der Elektrolytkondensator 7 im angeschalteten Betriebszustand des elektrischen Vorschaltgeräts 1 ohnehin erwärmt.In order to extend the life of this element 6 and to save energy, the electric ballast 1 is set up such that the electrical element 6 only hinzuschaltet when the electric ballast 1 is in standby mode, since the electrolytic capacitor. 7 heated in the on state of operation of the electric ballast 1 anyway.
[0028] Es kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand des elektrischen Elements 6 durch eine Steuerschaltung in Abhängigkeit der Außentemperatur, der Temperatur innerhalb des elektrischen Vorschaltgeräts 1 oder der Temperatur des Elektrolytkondensators 7 geregelt wird. Diese kann entweder das elektrische Element 6 an- oder abschalten, oder auch stufenweise regeln. Ist das elektrische Element 6 als Peltier-Element ausgebildet, kann die Steuerschaltung zusätzlich die Stromrichtung umkehren, was dazu führt, dass das Peltier-Element zwischen Heizen und Kühlen wechselt. Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht einen Akkumulator vor, welcher in oder am Gehäuse des elektrischen Vorschaltgeräts 1 angeordnet ist. Dadurch ist es möglich den Elektrolytkondensator 7 auch im Falle eines Stromausfalls vor Überhitzung oder Einfrieren zu schützen. Dieser Akkumulator kann entweder über den Netzstrom oder über einen an der Schnittstelle angeschlossenen Bus aufgeladen werden. Auch eine Aufladung mittels erneuerbare Energien wie beispielsweise Photovoltaikzellen, welche an dem Gehäuse angebracht oder mittels Kabel verbunden sind, ist eine Möglichkeit.It can be provided that the operating state of the electrical element 6 is controlled by a control circuit in dependence on the outside temperature, the temperature within the electric ballast 1 or the temperature of the electrolytic capacitor 7. This can either switch the electrical element 6 on or off, or regulate stepwise. If the electrical element 6 is formed as a Peltier element, the control circuit can additionally reverse the current direction, which causes the Peltier element to alternate between heating and cooling. A further embodiment of the invention provides an accumulator, which is arranged in or on the housing of the electrical ballast 1. This makes it possible to protect the electrolytic capacitor 7 in the event of power failure from overheating or freezing. This accumulator can be charged either via the mains or via a bus connected to the interface. Also, a recharge by means of renewable energy, such as photovoltaic cells, which are attached to the housing or connected by cable, is a possibility.
[0029] In dem Flussdiagramm in Fig. 2 zur Regelung des mindestens ein elektrischen Elements 6, ist das elektrische Element 6 als Heizelement ausgebildet und das elektrische Vorschaltgerät 1 ist ein LED-Konverter.In the flowchart in Fig. 2 for controlling the at least one electrical element 6, the electrical element 6 is formed as a heating element and the electrical ballast 1 is an LED converter.
[0030] Es findet ständig eine Statusprüfung 10 statt, ist der LED- Konverter aktiviert 20, wird das Heizelement abgeschaltet 50 oder in diesem Zustand belassen. Daraufhin erfolgt erneut eine Statusprüfung 10.There is always a status check 10 instead, if the LED converter is activated 20, the heating element is switched off 50 or left in this state. This is followed by another status check 10.
[0031] Sollte der Konverter ausgeschaltet sein 20, wird als nächstes überprüft, ob die Temperatur (Außentemperatur, Temperatur innerhalb des Konverters oder direkt an dem Elektrolytkondensator) einen vorher definierten Temperaturgrenzwert unterschritten hat 30. Trifft dies zu, wird das elektrische Element angeschaltet 40 und erneut mit einer Statusprüfung 10 begonnen, sollte jedoch die Temperatur in einem für den Elektrolytkondensator akzeptablen Bereich liegen 30, wird das Heizelement abgeschaltet 50 oder in diesem Zustand belassen. Daraufhin erfolgt erneut eine Statusprüfung 10 mit den zuvor beschriebenen Schritten.If the converter should be turned off 20, it is next checked whether the temperature (outside temperature, temperature inside the converter or directly to the electrolytic capacitor) has fallen below a predefined temperature limit 30. If this is true, the electrical element is turned on 40 and again started with a status check 10, but should the temperature be in a range acceptable for the electrolytic capacitor 30, the heating element is turned off 50 or left in this state. This is followed by another status check 10 with the steps described above.
[0032] Dieses Verfahren kann sowohl mit einem Heiz-, einem Kühl-, oder einem Peltier-Element angewandt werden.This method can be applied to both a heating, a cooling, or a Peltier element.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20220531 |