AT17248U1

AT17248U1 - Circuit arrangement for operating a light source

Info

Publication number: AT17248U1
Application number: ATGM134/2017U
Authority: AT
Original assignee: Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2021-10-15
Also published as: DE202017002443U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels, umfassend eine Pulsmodulationsvorrichtung (14), welche ausgestaltet ist, elektrische Pulse mit einer einstellbaren Frequenz zu erzeugen, wobei mittels der elektrischen Pulse eine Versorgung des Leuchtmittels (23) mit elektrischer Energie steuerbar ist, wobei die Frequenz in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel (23) einstellbar ist.The invention relates to a circuit arrangement for operating a luminous means, comprising a pulse modulation device (14) which is designed to generate electrical pulses with an adjustable frequency, wherein the electrical pulses can be used to control the supply of the luminous means (23) with electrical energy, the Frequency can be set as a function of a predetermined brightness level for the illuminant (23).

Description

description

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUM BETREIBEN EINES LEUCHTMITTELS CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING A LIGHT SOURCE

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung, welche eine Pulsmodulationsvorrichtung umfasst, um einen für das Leuchtmittel vorgegebenen Helligkeitspegel einzustellen. The present invention relates to a circuit arrangement for operating a lighting means. The present invention relates in particular to a circuit arrangement which comprises a pulse modulation device in order to set a brightness level predetermined for the lighting means.

[0002] LED-Leuchtmittel, wie zum Beispiel Einzel-LEDs und LED-Module, werden in vielen Beleuchtungsvorrichtungen verwendet, da sie eine hohe Lebensdauer und einen geringen Energieverbrauch aufweisen. Üblicherweise können derartige LED-Leuchtmittel nicht direkt mit einer Netzspannung, wie zum Beispiel einer Wechselspannung von 230-240 V, betrieben werden, sondern werden über eine entsprechende Schaltungsanordnung, einen sogenannten LED-Wandler oder LED- Konverter, mit einer geeigneten Spannung und/oder einem geeigneten Strom versorgt. LED light sources, such as, for example, individual LEDs and LED modules, are used in many lighting devices because they have a long service life and low energy consumption. Usually, such LED lamps cannot be operated directly with a mains voltage, such as an alternating voltage of 230-240 V, but are operated with a suitable voltage and / or via a corresponding circuit arrangement, a so-called LED converter or LED converter a suitable current.

[0003] Häufig ist es wünschenswert, die Helligkeit des LED-Leuchtmittels einzustellen. Eine derartige Einstellung wird auch als "Dimmen" bezeichnet. Beispielsweise kann eine Pulsweitenmodulation (PWM, Pulse-Width-Modulation) in Verbindung mit einer Konstantstromquelle verwendet werden, um die Helligkeit des LED-Leuchtmittels einzustellen (siehe zum Beispiel DE 20 2004 006 292 U1). Die Verwendung der Pulsweitenmodulation kann jedoch zu einem Flackern oder Flimmern des LED- Leuchtmittels führen, was von einem Benutzer als unangenehm aufgefasst werden kann. Ferner kann die erreichbare Abstufung bei der Helligkeitseinstellung unzureichend genau sein. It is often desirable to adjust the brightness of the LED illuminant. Such a setting is also referred to as "dimming". For example, pulse width modulation (PWM, pulse width modulation) can be used in conjunction with a constant current source in order to set the brightness of the LED light source (see, for example, DE 20 2004 006 292 U1). The use of pulse width modulation can, however, lead to flickering or flickering of the LED illuminant, which can be perceived as unpleasant by a user. Furthermore, the achievable gradation in the brightness setting can be insufficiently precise.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Ansteuerung für LEDLeuchtmittel bereitzustellen, welche insbesondere die Helligkeitsregelung von LED-Leuchtmitteln verbessert. [0004] The object of the present invention is therefore to provide an improved control for LED lighting means, which in particular improves the brightness control of LED lighting means.

[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. This object is achieved according to the present invention by a circuit arrangement for operating a lighting means according to independent claim 1. The dependent claims define advantageous and / or preferred embodiments of the invention.

[0006] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels, insbesondere eines LED-Leuchtmittels, bereitgestellt. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Pulsmodulationsvorrichtung, welche in der Lage ist, elektrische Pulse mit einer einstellbaren Frequenz zu erzeugen. Mittels der elektrischen Pulse ist eine Versorgung des Leuchtmittels mit elektrischer Energie steuerbar. Die Frequenz ist in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel einstellbar. Anders ausgedrückt wird die Helligkeit des Leuchtmittels mittels einer Pulsfrequenzmodulation (PFM) eingestellt. Bei der Pulsfrequenzmodulation wird also nicht die Länge des Pulses eingestellt, sondern der zeitliche Abstand zwischen den Pulsen. Dadurch ist es möglich, eine Länge der elektrischen Pulse im Wesentlichen unabhängig von dem gewünschten Helligkeitspegel einzustellen. Dadurch kann eine Welligkeit, ein sogenannter Ripple, an dem Leuchtmittel verringert werden, wodurch ein Flackern des Leuchtmoduls verhindert oder verringert werden kann. According to the present invention, a circuit arrangement for operating a light source, in particular an LED light source, is provided. The circuit arrangement comprises a pulse modulation device which is able to generate electrical pulses with an adjustable frequency. A supply of the lighting means with electrical energy can be controlled by means of the electrical pulses. The frequency can be set as a function of a predetermined brightness level for the illuminant. In other words, the brightness of the light source is set using pulse frequency modulation (PFM). With pulse frequency modulation, it is not the length of the pulse that is set, but the time interval between the pulses. This makes it possible to set a length of the electrical pulses essentially independently of the desired brightness level. As a result, a ripple, a so-called ripple, on the lighting means can be reduced, whereby a flickering of the lighting module can be prevented or reduced.

[0007] Die Länge der elektrischen Pulse kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Eigenschaft des Leuchtmittels eingestellt werden. Da unterschiedliche Leuchtmittel unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf ein (wahrgenommenes) Flackern aufweisen können und dieses Flackern durch die Einschaltpulslängen beeinflusst werden kann, kann das Flackern insbesondere unter Berücksichtigung dieser Eigenschaft des Leuchtmittels verringert werden. The length of the electrical pulses can be adjusted, for example, as a function of a property of the illuminant. Since different lighting means can have different properties with regard to (perceived) flickering and this flickering can be influenced by the switch-on pulse lengths, the flickering can be reduced, in particular, taking this property of the lighting means into account.

[0008] Gemäß einer Ausführungsform wird die Länge der elektrischen Pulse in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel eingestellt. Wie weiter unten beschrieben werden wird, kann ein dem Leuchtmittel zugeführter Strom mittels der elektrischen Pulse gesteuert werden und mithilfe eines Tiefpassfilters gefiltert werden. Insbesondere durch die Tiefpassfilterung kann ein Spitzenstrom, welcher dem Leuchtmittel aufgrund eines elektrischen Pulses zugeführt wird, verringert werden. Der Spitzenstrom kann jedoch eine Auswirkung auf eine According to one embodiment, the length of the electrical pulses is set as a function of the predetermined brightness level for the lighting means. As will be described further below, a current supplied to the lighting means can be controlled by means of the electrical pulses and filtered with the aid of a low-pass filter. In particular, the low-pass filtering can reduce a peak current which is fed to the lighting means on the basis of an electrical pulse. However, the peak current can have an effect on a

Farbwiedergabe des Leuchtmittels haben. Um den Spitzenstrom zu erhöhen, kann es daher beispielsweise bei niedrigeren Helligkeitspegeln oder Helligkeitspegelbereichen sinnvoll sein, die Länge des elektrischen Pulses zu erhöhen, um eine gleichbleibende Farbwiedergabe des Leuchtmittels sicherzustellen. Bei dieser Ausführungsform wird daher sowohl eine Pulsfrequenzmodulation als auch eine Pulsweitenmodulation bei der Ansteuerung der Energieversorgung des Leuchtmittels verwendet. Have the color rendering of the light source. In order to increase the peak current, it can therefore make sense, for example at lower brightness levels or brightness level ranges, to increase the length of the electrical pulse in order to ensure a constant color rendering of the illuminant. In this embodiment, both a pulse frequency modulation and a pulse width modulation are used in the control of the energy supply of the lighting means.

[0009] Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die elektrischen Pulse eine konstante Länge auf. Diese Ausführungsform kann besonders einfach realisierbar sein. In a further embodiment, the electrical pulses have a constant length. This embodiment can be implemented in a particularly simple manner.

[0010] Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Frequenz der elektrischen Pulse ferner in Abhängigkeit von einer Eigenschaft des Leuchtmittels eingestellt. Die verschiedenen Leuchtmittel können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise können unterschiedliche LEDTypen in verschiedenen Leuchtmitteln verwendet werden oder unterschiedliche Anordnungen von LEDs, beispielsweise Reihenschaltungen oder Parallelschaltungen von mehreren LEDs, in verschiedenen Leuchtmitteln verwendet werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Leuchtmittel können einen Einfluss auf ein Flackerverhalten oder eine Farbkonstanz insbesondere bei einer pulsmodulierten Ansteuerung aufweisen. Eine Berücksichtigung dieser Eigenschaften bei der Einstellung der Frequenz der Pulsmodulationsvorrichtung kann daher die Farbkonstanz und das Flackerverhalten verbessern. Beispielsweise können entsprechende Informationen zur Einstellung der Frequenz der Pulsmodulationsvorrichtung für verschiedene Leuchtmitteleigenschaften vorab bestimmt und in einen Speicher der Schaltungsanordnung abgelegt werden und von der Pulsmodulationsvorrichtung verwendet werden. In a further embodiment, the frequency of the electrical pulses is also set as a function of a property of the lighting means. The different illuminants can have different properties. For example, different LED types can be used in different lighting means or different arrangements of LEDs, for example series connections or parallel connections of several LEDs, can be used in different lighting means. The different properties of the different illuminants can have an influence on a flickering behavior or a color constancy, especially in the case of a pulse-modulated control. Taking these properties into account when setting the frequency of the pulse modulation device can therefore improve the color constancy and the flickering behavior. For example, corresponding information for setting the frequency of the pulse modulation device for various lighting means properties can be determined in advance and stored in a memory of the circuit arrangement and used by the pulse modulation device.

[0011] Die Eigenschaft des Leuchtmittels, beispielsweise eines LED-Leuchtmittels, kann beispielsweise eine Kennlinie der LED umfassen. Die Kennlinie kann beispielsweise eine StromSpannungs-Kennlinie oder ein temperaturabhängiges Strom-Spannungs- Kennlinienfeld umfassen. Daraus kann beispielsweise ein LED-Typ ermittelt werden. The property of the lighting means, for example an LED lighting means, can include, for example, a characteristic curve of the LED. The characteristic curve can include, for example, a current-voltage characteristic curve or a temperature-dependent current-voltage characteristic curve field. For example, an LED type can be determined from this.

[0012] Wenn das Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden umfasst, kann die Eigenschaft des Leuchtmittels ferner eine Anordnung der mehreren Leuchtdioden in dem Leuchtmittel umfassen, beispielsweise eine parallel- und/oder Reihenanordnung der mehreren Leuchtdioden. If the lighting means comprises a plurality of light emitting diodes, the property of the lighting means can also include an arrangement of the plurality of light emitting diodes in the lighting means, for example a parallel and / or row arrangement of the plurality of light emitting diodes.

[0013] Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Schaltungsanordnung eine Eigenschaftsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Eigenschaft des Leuchtmittels, insbesondere zum Bestimmen der Kennlinie einer Leuchtdiode oder Leuchtdiodenanordnung des Leuchtmittels. Entsprechende Verfahren zur Erfassung der Kennlinien von Leuchtdioden sind beispielsweise aus der WO 2009/000475 A2 bekannt. Diese Verfahren können von der Eigenschaftsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Eigenschaft des Leuchtmittels verwendet werden. Darüber hinaus ist die Eigenschaftsbestimmungsvorrichtung ausgestaltet, die Frequenz, mit welcher die Pulsmodulationsvorrichtung die elektrischen Pulse erzeugt, auf eine Messfrequenz einzustellen, bei welcher mindestens ein Kennwert der Kennlinie bestimmbar ist. Beispielsweise kann eine Frequenz eingestellt werden, bei welcher die LED nur sehr schwach oder gar nicht leuchtet, um die Eigenschaft oder Kennlinie der LED zu bestimmen, ohne dass der Benutzer dies merkt. According to one embodiment, the circuit arrangement comprises a property determination device for determining the property of the lighting means, in particular for determining the characteristic of a light emitting diode or light emitting diode arrangement of the lighting means. Corresponding methods for detecting the characteristic curves of light emitting diodes are known, for example, from WO 2009/000475 A2. These methods can be used by the property determining device to determine the property of the luminous means. In addition, the property determination device is designed to set the frequency with which the pulse modulation device generates the electrical pulses to a measurement frequency at which at least one characteristic value of the characteristic curve can be determined. For example, a frequency can be set at which the LED lights up only very weakly or not at all in order to determine the property or characteristic of the LED without the user noticing.

[0014] Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schaltungsanordnung eine Konstantstromquelle, welche mit den elektrischen Pulsen geschaltet wird und einen Versorgungsstrom für das Leuchtmittel in Abhängigkeit von den elektrischen Pulsen bereitstellt. Die Pulsmodulationsvorrichtung kann beispielsweise die elektrischen Pulse als Pulse mit konstanter Spannung bereitstellen, welche beispielsweise über einen Bus an mehrere Leuchtmittel-Module, beispielsweise LED-Module, verteilt werden. Die Spannungspulse, d.h., die Pulse mit konstanter Spannung, können beispielsweise mittels der Pulsmodulationsvorrichtung aus einer Gleichspannung erzeugt werden. In jedem LED-Modul kann eine entsprechende Konstantstromquelle vorgesehen sein, welche einen auf die in dem LED-Modul vorhandenen Leuchtdioden abgestimmten Strom bereitstellt und mit den elektrischen Pulsen gesteuert und mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Konstantstromquelle erzeugt gemäß den elektrischen Pulsen von der Pulsmodulationsvorrichtung entsprechende elektrische Strompulse mit einem konstanten Strom. In a further embodiment, the circuit arrangement comprises a constant current source which is switched with the electrical pulses and provides a supply current for the lighting means as a function of the electrical pulses. The pulse modulation device can, for example, provide the electrical pulses as pulses with a constant voltage, which, for example, are distributed to a plurality of lighting means modules, for example LED modules, via a bus. The voltage pulses, i.e. the pulses with constant voltage, can be generated from a direct voltage, for example, by means of the pulse modulation device. A corresponding constant current source can be provided in each LED module, which provides a current matched to the light-emitting diodes present in the LED module and is controlled with the electrical pulses and supplied with electrical energy. The constant current source generates corresponding electrical current pulses with a constant current in accordance with the electrical pulses from the pulse modulation device.

[0015] Zwischen der Konstantstromquelle und dem Leuchtmittel, beispielsweise einer Leuchtdiode oder einer Anordnung von Leuchtdioden, kann ein Tiefpassfilter angeordnet sein, welches den Versorgungsstrom für das Leuchtmittel filtert. Das Tiefpassfilter kann beispielsweise eine Spule und/oder einen Kondensator, beispielsweise ein sogenanntes LC-Filter, umfassen. Das Tiefpassfilter kann eine Grenzfrequenz aufweisen, welche im Wesentlichen der Frequenz der Pulsmodulationsvorrichtung bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel von 10 % eines Maximalhelligkeitspegels für das Leuchtmittel entspricht. Der Begriff "im Wesentlichen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters beispielsweise in einem Bereich von +/-20 %, vorzugsweise +/-10 % der Frequenz der Pulsmodulationsvorrichtung bei dem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel von 10% des Maximalhelligkeitspegels entspricht. Beispielsweise kann die Frequenz, mit welcher die Pulsmodulationsvorrichtung die elektrischen Pulse erzeugt, 100 Hz betragen, um das Leuchtmittel mit 10 % seines Maximalhelligkeitspegels zu betreiben. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters kann in diesem Fall beispielsweise in einem Bereich von 80-120 Hz, vorzugsweise 90-110 Hz gewählt werden. Bei einer derartigen Auslegung des Tiefpassfilters wird erreicht, dass bei niedrigen Helligkeitspegeln die elektrischen Strompulse der Konstantstromquelle im Wesentlichen ungefiltert zu dem Leuchtmittel weitergegeben werden, wodurch die Farbwiedergabe des Leuchtmittels verbessert wird, d.h., die Farbe des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichts ändert sich bei einer Helligkeitsänderung im Wesentlichen nicht. Between the constant current source and the lighting means, for example a light emitting diode or an arrangement of light emitting diodes, a low-pass filter can be arranged which filters the supply current for the lighting means. The low-pass filter can for example comprise a coil and / or a capacitor, for example a so-called LC filter. The low-pass filter can have a cut-off frequency which essentially corresponds to the frequency of the pulse modulation device at a predetermined brightness level for the lighting means of 10% of a maximum brightness level for the lighting means. The term “essentially” in this context means that the cutoff frequency of the low-pass filter corresponds, for example, in a range of +/- 20%, preferably +/- 10% of the frequency of the pulse modulation device at the predetermined brightness level for the illuminant of 10% of the maximum brightness level . For example, the frequency with which the pulse modulation device generates the electrical pulses can be 100 Hz in order to operate the lighting means with 10% of its maximum brightness level. In this case, the cutoff frequency of the low-pass filter can be selected, for example, in a range of 80-120 Hz, preferably 90-110 Hz. With such a design of the low-pass filter it is achieved that at low brightness levels the electrical current pulses of the constant current source are passed on to the illuminant essentially unfiltered, whereby the color rendering of the illuminant is improved, that is, the color of the light emitted by the illuminant changes with a change in brightness essentially not.

[0016] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels bereitgestellt. Bei dem Verfahren werden elektrische Pulse mit einer einstellbaren Frequenz erzeugt. Mittels der elektrischen Pulse wird eine Versorgung des Leuchtmittels mit elektrischer Energie gesteuert. Die Frequenz wird in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel eingestellt. Das Verfahren umfasst somit die Schritte Erzeugen von elektrischen Pulsen mit einer einstellbaren Frequenz, wobei mittels der elektrischen Pulse eine Versorgung des Leuchtmittels mit elektrischer Energie steuerbar ist, und Einstellen der Frequenz in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Helligkeitspegel für das Leuchtmittel. According to the present invention, a method for operating a lighting means is also provided. In the process, electrical pulses are generated with an adjustable frequency. The supply of electrical energy to the illuminant is controlled by means of the electrical pulses. The frequency is set as a function of a predetermined brightness level for the light source. The method thus comprises the steps of generating electrical pulses with an adjustable frequency, the supply of electrical energy to the lighting means being controllable by means of the electrical pulses, and setting the frequency as a function of a predetermined brightness level for the lighting means.

[0017] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsformen erläutert. In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische Elemente. The present invention is explained below with reference to the figures on the basis of embodiments. In the figures, identical reference symbols denote identical elements.

[0018] Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels. 1 shows schematically a circuit arrangement for operating a lighting means.

[0019] Fig. 2 zeigt schematisch einen Spannungsverlauf einer Ausgangsspannung einer Pulsmodulationsvorrichtung sowie einen daraus resultierenden Stromverlauf durch ein Leuchtmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel von 50 %. Fig. 2 shows schematically a voltage profile of an output voltage of a pulse modulation device and a resulting current profile through a lighting means according to an embodiment of the present invention at a predetermined brightness level of 50%.

[0020] Fig. 3 zeigt schematisch einen Spannungsverlauf einer Ausgangsspannung einer Pulsmodulationsvorrichtung sowie einen daraus resultierenden Stromverlauf durch ein Leuchtmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel von 10 %. Fig. 3 shows schematically a voltage profile of an output voltage of a pulse modulation device and a resulting current profile through a lighting means according to an embodiment of the present invention at a predetermined brightness level of 10%.

[0021] Fig. 4 zeigt schematisch einen Spannungsverlauf einer Ausgangsspannung einer Pulsmodulationsvorrichtung sowie einen daraus resultierenden Stromverlauf durch ein Leuchtmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel von 100 %. Fig. 4 shows schematically a voltage profile of an output voltage of a pulse modulation device and a resulting current profile through a lighting means according to an embodiment of the present invention at a predetermined brightness level of 100%.

[0022] Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung 10 zur Ansteuerung eines Leuchtmittels 23. Das Leuchtmittel 23 befindet sich beispielsweise auf einem LED- Modul 20. Die Schaltungsanordnung 10 kann auch mehrere weitere LED Module ansteuern, beispielsweise das in Fig. 1 gezeigte LED-Modul 30. Die einzelnen LED Module 20, 30 können auch mehrere Leuchtmittel 23 der in Fig. 1 gezeigten Art oder auch anderer Art aufweisen. 1 shows schematically a circuit arrangement 10 for controlling a lighting means 23. The lighting means 23 is located, for example, on an LED module 20. The circuit arrangement 10 can also control several other LED modules, for example the LED shown in FIG. Module 30. The individual LED modules 20, 30 can also have a plurality of lighting means 23 of the type shown in FIG. 1 or also of a different type.

[0023] Die Schaltungsanordnung 10 umfasst eine EMV-Filter und Gleichrichter-Vorrichtung 11, welche beispielsweise mit einem Stromversorgungsnetz 40 verbunden ist. Das Stromversorgungsnetz 40 kann beispielsweise eine Wechselspannung im Bereich von 100-400 V bereitstel-The circuit arrangement 10 comprises an EMC filter and rectifier device 11 which is connected to a power supply network 40, for example. The power supply network 40 can, for example, provide an alternating voltage in the range of 100-400 V.

len. Ein Gleichrichter der Vorrichtung 11 erzeugt aus der Wechselspannung eine entsprechende Gleichspannung. Ein EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) Filter der Vorrichtung 11 verhindert, dass elektromagnetische Störungen von der Schaltungsanordnung 10 in das Stromversorgungsnetz 40 gelangen. len. A rectifier of the device 11 generates a corresponding direct voltage from the alternating voltage. An EMC (electromagnetic compatibility) filter of the device 11 prevents electromagnetic interference from the circuit arrangement 10 from reaching the power supply network 40.

[0024] Die Gleichspannung der Vorrichtung 11 wird einer Aufwärtswandler- und Leistungskorrekturfilter-Vorrichtung 12 zugeführt. Das Leistungskorrekturfilter der Vorrichtung 12 stellte den Leistungsfaktor der von der Schaltungsanordnung 10 aufgenommenen Leistung auf einen Wert ein, welcher möglichst nahe bei dem Betrag 1 liegt, beispielsweise in einem Bereich von 0,98-1. Der Aufwärtswandler der Vorrichtung 12 erzeugt aus der zugeführten Gleichspannung eine definierte Gleichspannung von beispielsweise 405 V. Diese definierte Gleichspannung wird einer oder mehreren HB-LLC Vorrichtungen 13 zugeführt. The DC voltage of the device 11 is fed to an up-converter and power correction filter device 12. The power correction filter of the device 12 set the power factor of the power consumed by the circuit arrangement 10 to a value which is as close as possible to the amount 1, for example in a range of 0.98-1. The boost converter of the device 12 generates a defined direct voltage of 405 V, for example, from the supplied direct voltage. This defined direct voltage is fed to one or more HB-LLC devices 13.

[0025] Die HB-LLC Vorrichtung 13 ist eine Gleichspannungswandler-Schaltung, welche beispielsweise eine Halbbrücke (HB) sowie einen von der Halbbrücke angesteuerten LLC Resonanzwandler mit zwei Spulen (LL) und einen Kondensator (C) umfasst. Die HB-LLC Vorrichtung 13 kann ferner einen Transformator zur galvanischen Trennung der Ausgangsspannung der HB-LLC Vorrichtung 13 von der zugeführten definierten Gleichspannung umfassen. Die Ausgangsspannung der HB-LLC Vorrichtung 13 kann beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V umfassen. Die Ausgangsspannung der HB-LLC Vorrichtung 13 wird einem Pulsmodulator 14 zugeführt. The HB-LLC device 13 is a DC-DC converter circuit which comprises, for example, a half bridge (HB) and an LLC resonance converter with two coils (LL) and a capacitor (C), which is controlled by the half bridge. The HB-LLC device 13 can furthermore comprise a transformer for galvanic separation of the output voltage of the HB-LLC device 13 from the defined direct voltage supplied. The output voltage of the HB-LLC device 13 can comprise a direct voltage of 24 V, for example. The output voltage of the HB-LLC device 13 is fed to a pulse modulator 14.

[0026] Die zuvor beschriebene Erzeugung der Gleichspannung, welche dem Pulsmodulator 14 zugeführt wird, ist nur eine beispielhafte Anordnung, welche beispielsweise bei größeren Beleuchtungsanlagen verwendet werden kann, wie zum Beispiel in Geschäftsräumen oder Produktionsstätten. Bei kleineren Beleuchtungsanlagen kann die Erzeugung der dem Pulsmodulator 14 zugeführten Gleichspannung auf einfachere Art und Weise erfolgen, beispielsweise mit einem Schaltnetzteil direkt aus der Wechselspannung des Stromversorgungsnetzes 40, d.h., insbesondere ohne die Erzeugung der wesentlich höheren Gleichspannung zwischen den Vorrichtungen 12 und 13. The above-described generation of the direct voltage, which is fed to the pulse modulator 14, is only an exemplary arrangement which can be used, for example, in larger lighting systems, such as in business premises or production facilities. In the case of smaller lighting systems, the DC voltage fed to the pulse modulator 14 can be generated in a simpler manner, for example with a switched-mode power supply directly from the AC voltage of the power supply network 40, i.e., in particular without generating the much higher DC voltage between the devices 12 and 13.

[0027] Der Pulsmodulator 14 erzeugt eine Folge von Spannungspulsen, welche beispielsweise auf einen Energieversorgungsbus 15 ausgegeben werden. An den Energieversorgungsbus 15 können ein oder mehrere LED-Module 20, 30 angeschlossen sein und über den Energieversorgungsbus 15 mit elektrischer Energie versorgt werden. Eine Frequenz, mit welcher die Spannungspulse von dem Pulsmodulator 14 erzeugt werden, wird in dem Pulsmodulator 14 in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Helligkeitspegel für die angeschlossenen LED-Module über einen Eingang 16 eingestellt. Der vorgegebene Helligkeitspegel, welcher beispielsweise einer gewünschten Helligkeit in einem von den LED-Modulen 20, 30 beleuchteten Raum entspricht, kann beispielsweise mittels einer dem vorgegebenen Helligkeitspegel entsprechenden Spannung oder einem dem vorgegebenen Helligkeitspegel entsprechenden digitalen Codewort über den Eingang 16 eingestellt werden. Der Pulsmodulator 14 kann beispielsweise Spannungspulse konstanter Länge erzeugen, welche mit der eingestellten Frequenz auf den Energieversorgungsbus 15 ausgegeben werden. Der Pulsmodulator 14 entspricht in diesem Fall einem sogenannten Pulsfrequenzmodulator (PFM). Zusätzlich kann die Länge der Spannungspulse veränderlich sein. Der Pulsmodulator 14 arbeitet in diesem Fall in einem Mischbetrieb aus Pulsfrequenzmodulator und Pulsweitenmodulator (PWM). Die Länge der Spannungspulse kann beispielsweise in Abhängigkeit von dem über den Eingang 16 vorgegebenen Helligkeitspegel eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Länge der Spannungspulse beispielsweise in Abhängigkeit von einer Eigenschaft des LED-Moduls 20 über einen weiteren Eingang 17 des Pulsmodulators 14 eingestellt werden. Die Eigenschaft des LED-Moduls kann beispielsweise eine Strom-SpannungsKennlinie der in dem LED- Modul verwendeten Leuchtdiode umfassen. Auch die Frequenz, mit welcher die Spannungspulse von dem Pulsmodulator 14 erzeugt werden, kann zusätzlich in Abhängigkeit von der Eigenschaft des LED-Moduls 20 eingestellt werden. The pulse modulator 14 generates a sequence of voltage pulses which are output, for example, on a power supply bus 15. One or more LED modules 20, 30 can be connected to the energy supply bus 15 and be supplied with electrical energy via the energy supply bus 15. A frequency with which the voltage pulses are generated by the pulse modulator 14 is set in the pulse modulator 14 as a function of a predetermined brightness level for the connected LED modules via an input 16. The predetermined brightness level, which corresponds, for example, to a desired brightness in a room illuminated by the LED modules 20, 30, can be set via the input 16, for example, by means of a voltage corresponding to the predetermined brightness level or a digital code word corresponding to the predetermined brightness level. The pulse modulator 14 can, for example, generate voltage pulses of constant length which are output to the energy supply bus 15 at the set frequency. In this case, the pulse modulator 14 corresponds to a so-called pulse frequency modulator (PFM). In addition, the length of the voltage pulses can be variable. In this case, the pulse modulator 14 operates in a mixed mode of pulse frequency modulator and pulse width modulator (PWM). The length of the voltage pulses can be set, for example, as a function of the brightness level specified via input 16. Alternatively or additionally, the length of the voltage pulses can be set, for example, as a function of a property of the LED module 20 via a further input 17 of the pulse modulator 14. The property of the LED module can include, for example, a current-voltage characteristic curve of the light-emitting diode used in the LED module. The frequency with which the voltage pulses are generated by the pulse modulator 14 can also be set as a function of the property of the LED module 20.

[0028] Das LED-Modul 20 umfasst eine Konstantstromquelle 21, ein Tiefpassfilter 22, eine Leuchtdiodenanordnung 23 sowie eine Eigenschaftsbestimmungsvorrichtung 24. Die Leuchtdiodenanordnung 23 kann beispielsweise eine einzelne Leuchtdiode oder einer Anordnung mehrerer The LED module 20 comprises a constant current source 21, a low-pass filter 22, a light-emitting diode arrangement 23 and a property determining device 24. The light-emitting diode arrangement 23 can, for example, a single light-emitting diode or an arrangement of several

Leuchtdioden in beispielsweise einer Parallelschaltung, einer Reihenschaltung oder einer Kombination daraus umfassen. Die Eigenschaftsbestimmungsvorrichtung 24 kann ausgestaltet sein, die Eigenschaften der Leuchtdiodenanordnung 23 zu bestimmen, beispielsweise eine Anzahl und Anordnung von Leuchtdioden in der Leuchtdiodenanordnung 23 sowie Eigenschaften einzelner Leuchtdioden der Leuchtdiodenanordnung 23, beispielsweise einen Leuchtdiodentyp. Die Eigenschaften der Leuchtdiodenanordnung 23 können beispielsweise über eine Strom-SpannungsMessung (Ul-Messung) bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Leuchtdiodenanordnung 23 bestimmt werden. Entsprechende Verfahren werden beispielsweise in der WO 2009/000475 A2 beschrieben. Beispielsweise kann eine anfängliche Ansteuersequenz verwendet werden, beispielsweise eine bestimmte Frequenz des Pulsmodulators, bei welcher die Leuchtdioden im Wesentlichen als nicht leuchtend erscheinen, und nach Erkennen der Anordnung und/oder Art der Leuchtdioden eine optimale Frequenz oder ein optimales Frequenzband für den Betrieb der Pulsmodulationsvorrichtung bestimmt werden. Include light-emitting diodes in, for example, a parallel connection, a series connection or a combination thereof. The property determining device 24 can be configured to determine the properties of the light emitting diode arrangement 23, for example a number and arrangement of light emitting diodes in the light emitting diode arrangement 23 as well as properties of individual light emitting diodes of the light emitting diode arrangement 23, for example one type of light emitting diode. The properties of the light-emitting diode arrangement 23 can be determined, for example, via a current-voltage measurement (U1 measurement) under different operating conditions of the light-emitting diode arrangement 23. Corresponding methods are described, for example, in WO 2009/000475 A2. For example, an initial control sequence can be used, for example a certain frequency of the pulse modulator at which the light-emitting diodes appear essentially as non-luminous, and after recognizing the arrangement and / or type of light-emitting diodes, an optimal frequency or an optimal frequency band is determined for the operation of the pulse modulation device will.

[0029] Die Konstantstromquelle 21 ist mit dem Energieversorgungsbus 15 gekoppelt. Die von dem Pulsmodulators 14 bereitgestellten Spannungspulse werden von der Konstantstromquelle 21 empfangen und die Konstantstromquelle 21 erzeugt Strompulse in Abhängigkeit von den empfangenen Spannungspulsen. Die Strompulse können beispielsweise eine gleiche Länge aufweisen wie die empfangenen Spannungspulse und können mit der gleichen Frequenz wie die empfangenen Spannungspulse erzeugt werden. Die einzelnen Strompulse haben eine konstante Stromstärke, welche auf die Leuchtdiodenanordnung 23 abgestimmt ist. Die von der Konstantstromquelle 21 erzeugten Strompulse werden der Leuchtdiodenanordnung 23 über das Tiefpassfilter 22 zugeführt. Das Tiefpassfilter 22 kann beispielsweise einen Glättungskondensator oder eine Kombination aus einem Kondensator und einer Spule, ein sogenanntes LC-Glied, umfassen. Eine Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 22 kann an den von dem Pulsmodulator verwendeten Frequenzbereich angepasst sein. Beispielsweise kann die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 22 der Frequenz entsprechen, welche von dem Pulsmodulator 14 bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel von 10 % eines Maximalhelligkeitspegels verwendet wird. Wenn der Pulsmodulator 14 beispielsweise die Spannungspulse mit einer Frequenz von 100 Hz ausgibt, um die LED-Anordnung 23 mit 10 % ihrer maximalen Helligkeit zu betreiben, kann das Tiefpassfilter 22 beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass es eine Grenzfrequenz von näherungsweise 100 Hz aufweist, beispielsweise eine Grenzfrequenz im Bereich von 90-110 Hz. Die Länge der Spannungspulse kann in diesem Fall beispielsweise 1 ms betragen. Die Wirkungsweise des so ausgelegten Tiefpassfilters 22 wird schematisch unter Bezugnahme auf die Figuren 2-4 nachfolgend beschrieben werden. The constant current source 21 is coupled to the power supply bus 15. The voltage pulses provided by the pulse modulator 14 are received by the constant current source 21 and the constant current source 21 generates current pulses as a function of the received voltage pulses. The current pulses can, for example, have the same length as the received voltage pulses and can be generated at the same frequency as the received voltage pulses. The individual current pulses have a constant current intensity which is matched to the light-emitting diode arrangement 23. The current pulses generated by the constant current source 21 are fed to the light-emitting diode arrangement 23 via the low-pass filter 22. The low-pass filter 22 can, for example, comprise a smoothing capacitor or a combination of a capacitor and a coil, a so-called LC element. A cutoff frequency of the low-pass filter 22 can be adapted to the frequency range used by the pulse modulator. For example, the cutoff frequency of the low-pass filter 22 can correspond to the frequency which is used by the pulse modulator 14 at a predetermined brightness level of 10% of a maximum brightness level. If the pulse modulator 14 outputs the voltage pulses with a frequency of 100 Hz, for example, in order to operate the LED arrangement 23 with 10% of its maximum brightness, the low-pass filter 22 can be designed, for example, in such a way that it has a cut-off frequency of approximately 100 Hz, for example a cut-off frequency in the range of 90-110 Hz. The length of the voltage pulses can be, for example, 1 ms in this case. The mode of operation of the low-pass filter 22 designed in this way will be described schematically below with reference to FIGS. 2-4.

[0030] Fig. 2 zeigt in dem oberen Diagramm schematisch eine Ausgabe von Spannungspulsen von dem Pulsmodulator 14 bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel von beispielsweise 50 % der maximalen Helligkeit der LED- Anordnung 23. Die Länge der einzelnen Spannungspulse beträgt beispielsweise 1 ms und die Frequenz, mit welcher die Spannungspulse ausgegeben werden, beträgt bei diesem Beispiel näherungsweise 500 Hz. Die Konstantstromquelle 21 erzeugt mit einer Frequenz von 500 Hz entsprechende Strompulse, d.h., beispielsweise Strompulse mit einer Länge von jeweils 1 ms. Die 500 Hz liegen deutlich über der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 22. Fig. 2 zeigt in dem unteren Diagramm schematisch eine Ausgabe eines Stroms von dem Tiefpassfilter 22 zu der Leuchtdiodenanordnung 23. Durch das Tiefpassfilter 22 wurde der an die Leuchtdiodenanordnung 23 ausgegebene Strom im Wesentlichen geglättet, sodass ein Flimmern oder Flackern der Leuchtdiodenanordnung 23 trotz der gepulsten Ansteuerung im Wesentlichen vermieden werden kann. Fig. 2 shows in the upper diagram schematically an output of voltage pulses from the pulse modulator 14 at a predetermined brightness level of, for example, 50% of the maximum brightness of the LED arrangement 23. The length of the individual voltage pulses is, for example, 1 ms and the frequency, with which the voltage pulses are output is approximately 500 Hz in this example. The constant current source 21 generates corresponding current pulses with a frequency of 500 Hz, ie, for example, current pulses with a length of 1 ms each. The 500 Hz are well above the cutoff frequency of the low-pass filter 22. In the lower diagram, FIG. 2 schematically shows an output of a current from the low-pass filter 22 to the light-emitting diode arrangement 23. The low-pass filter 22 essentially smoothes the current output to the light-emitting diode arrangement 23, so that a flickering or flickering of the light-emitting diode arrangement 23 can essentially be avoided despite the pulsed control.

[0031] Bei einem niedrigeren Helligkeitspegel wird die Frequenz des Pulsmodulators entsprechend verringert. At a lower brightness level, the frequency of the pulse modulator is reduced accordingly.

[0032] Fig. 3 zeigt schematisch in dem oberen Diagramm eine Ausgabe von Spannungspulsen aus dem Pulsmodulator 14 bei einem vorgegebenen Helligkeitspegel von beispielsweise 10 % der maximalen Helligkeit der LED-Anordnung 23. Die Länge der einzelnen Spannungspulse beträgt wiederum beispielsweise 1 ms. Die Frequenz, mit welcher die Spannungspulse ausgegeben werden, beträgt in diesem Fall jedoch nur näherungsweise 100 Hz. Die 100 Hz liegen im Bereich 3 shows schematically in the upper diagram an output of voltage pulses from the pulse modulator 14 at a predetermined brightness level of, for example, 10% of the maximum brightness of the LED arrangement 23. The length of the individual voltage pulses is again, for example, 1 ms. In this case, however, the frequency with which the voltage pulses are output is only approximately 100 Hz. The 100 Hz is in the range

der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 22, sodass der Ausgangsstrom aus dem Tiefpassfilter 22 deutlich weniger geglättet ist. the cutoff frequency of the low-pass filter 22, so that the output current from the low-pass filter 22 is significantly less smoothed.

[0033] Fig. 3 zeigt in dem unteren Diagramm schematisch eine entsprechende Ausgabe des Stroms aus dem Tiefpassfilter 22. Der Spitzenstrom, welcher von dem Tiefpassfilter 22 an die Leuchtdiodenanordnung 23 ausgegeben wird, ist immer noch verhältnismäßig hoch, beispielsweise annähernd so hoch wie der Strom durch die Leuchtdiodenanordnung 23 in dem 50 %Beispiel der Fig. 2. Da eine Farbwiedergabe der Leuchtdioden vom Ansteuerstrom beeinflusst werden kann, kann eine Anderung der von der Leuchtdiodenanordnung 23 wiedergegebenen Farbe zwischen der 50 %-Einstellung der Fig. 2 und der 10 %-Einstellung der Fig. 3 im Wesentlichen verhindert werden. In the lower diagram, FIG. 3 shows schematically a corresponding output of the current from the low-pass filter 22. The peak current which is output from the low-pass filter 22 to the light-emitting diode arrangement 23 is still relatively high, for example approximately as high as the current by the light-emitting diode arrangement 23 in the 50% example of FIG. 2. Since a color rendering of the light-emitting diodes can be influenced by the drive current, a change in the color reproduced by the light-emitting diode arrangement 23 between the 50% setting in FIG. 2 and the 10% setting can Adjustment of FIG. 3 can be essentially prevented.

[0034] Bei einem höheren Helligkeitspegel wird die Frequenz des Pulsmodulators 14 entsprechend erhöht. Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel wird die maximale Helligkeit beispielsweise bei näherungsweise 1 kHz erreicht, da in diesem Fall die 1 ms-Spannungspulse im Wesentlichen kontinuierlich und ohne Unterbrechung ausgegeben werden, sodass ein konstanter Spannungspegel von dem Pulsmodulator 14 ausgegeben wird. At a higher brightness level, the frequency of the pulse modulator 14 is increased accordingly. In the example described above, the maximum brightness is achieved, for example, at approximately 1 kHz, since in this case the 1 ms voltage pulses are output essentially continuously and without interruption, so that a constant voltage level is output by the pulse modulator 14.

[0035] Fig. 4 zeigt schematisch in dem oberen Diagramm eine derartige Ausgabe von dicht aneinander folgenden Spannungspulsen aus dem Modulator 14 für einen vorgegebenen Helligkeitspegel von beispielsweise 100 %. Es ergibt sich mehr oder weniger eine konstante Spannungsausgabe. Die Konstantstromquelle 21 erzeugt dementsprechend ebenfalls einen kontinuierlichen und konstanten Dauerstrom. Das Tiefpassfilter 22 hat in diesem Betriebsfall daher im Wesentlichen keinen Einfluss auf den von der Konstantstromquelle 21 ausgegebenen Strom. 4 shows schematically in the upper diagram such an output of closely spaced voltage pulses from the modulator 14 for a predetermined brightness level of, for example, 100%. The result is a more or less constant voltage output. The constant current source 21 accordingly also generates a continuous and constant current. In this operating case, the low-pass filter 22 therefore has essentially no influence on the current output by the constant current source 21.

[0036] Fig. 4 zeigt in dem unteren Diagramm schematisch eine entsprechende Ausgabe des Stroms aus dem Tiefpassfilter 22, welcher der Leuchtdiodenanordnung 23 in diesem Fall zugeführt wird. In the lower diagram, FIG. 4 schematically shows a corresponding output of the current from the low-pass filter 22, which is fed to the light-emitting diode arrangement 23 in this case.

[0037] Mit der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung 10 kann insbesondere bei mittleren Helligkeitspegeln von mehr als 20 oder 30 % der Maximalhelligkeit ein Flackern oder Flimmern des von der Leuchtdiodenanordnung 23 abgegebenen Lichts verhindert oder verringert werden. Ferner kann insbesondere bei niedrigen Helligkeitspegeln von 20 % oder darunter verhindert werden, dass sich die Farbe des von der Leuchtdiodenanordnung 23 abgegebenen Lichts ändert. With the circuit arrangement 10 described above, flickering or flickering of the light emitted by the light-emitting diode arrangement 23 can be prevented or reduced, in particular at average brightness levels of more than 20 or 30% of the maximum brightness. Furthermore, in particular at low brightness levels of 20% or below, the color of the light emitted by the light-emitting diode arrangement 23 can be prevented from changing.

[0038] Die in den zuvor beschriebenen Beispielen verwendeten Frequenzen und Pulslängen sind nur exemplarisch. Abhängig von der verwendeten Anordnung von Leuchtdioden in der Leuchtdiodenanordnung 23 und der verwendeten Art von Leuchtdioden in der Leuchtdiodenanordnung 23 können andere Frequenzen oder Frequenzbereiche sowie andere Pulslängen verwendet werden. Typische Pulslängen können beispielsweise im Bereich von 0,1 ms bis 100 ms liegen. Die verwendeten Frequenzen können dementsprechend in einem Bereich von 10 Hz bis 100 kHz liegen. The frequencies and pulse lengths used in the examples described above are only exemplary. Depending on the arrangement of light-emitting diodes used in the light-emitting diode arrangement 23 and the type of light-emitting diodes used in the light-emitting diode arrangement 23, other frequencies or frequency ranges and other pulse lengths can be used. Typical pulse lengths can be in the range from 0.1 ms to 100 ms, for example. The frequencies used can accordingly be in a range from 10 Hz to 100 kHz.

Claims

Expectations

1. Circuit arrangement for operating a light source, comprising:

- A pulse modulation device (14) which is designed to generate electrical pulses with an adjustable frequency,

characterized in that a supply of the illuminant (23) with electrical energy can be controlled by means of the electrical pulses, the frequency being adjustable as a function of a predetermined brightness level for the illuminant (23).

2, circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the length of the electrical pulses can be adjusted as a function of a property of the illuminant (23).

3. Circuit arrangement according to claim 1 or claim 2, characterized in that the length of the electrical pulses can be adjusted as a function of the predetermined brightness level for the lighting means (23).

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the electrical pulses have a constant length.

5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the electrical pulses can also be adjusted as a function of a property of the illuminant (23).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the lighting means (23) comprises a light-emitting diode, the property of the light-emitting means comprising a characteristic curve of the light-emitting diode.

7. Circuit arrangement according to claim 6, further comprising: a property determination device (24) for determining the characteristic of the light-emitting diode, characterized in that the property determination device (24) is designed to set the frequency to a measurement frequency at which at least one characteristic value of the characteristic can be determined is.

8. Circuit arrangement according to one of claims 2 or 5-7, characterized in that the lighting means (23) comprises several light emitting diodes, the property of the lighting means (23) comprising an arrangement of the several light emitting diodes in the lighting means (23).

9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, further comprising: - a constant current source (21), characterized in that the constant current source (21) can be switched with the electrical pulses and provides a supply current for the illuminant (23) as a function of the electrical pulses .

10. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical pulses are voltage pulses which can be generated from a DC voltage by means of the pulse modulation device (14).

In addition 3 sheets of drawings