DE102008004791B4

DE102008004791B4 - Load detection circuit for dimmable LED

Info

Publication number: DE102008004791B4
Application number: DE102008004791A
Authority: DE
Inventors: Peter Braunschmid; Jan Soltau; Andreas Baksic
Original assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH; Vossloh Schwabe GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH; Vossloh Schwabe GmbH
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: DE102008004791A1

Abstract

Lasterkennungsschaltung für LED (1)
mit einem elektronischen Schalter (8), der mit der oder den LED in Reihen geschaltet ist, um den LED-Strom periodisch willkürlich zu unterbrechen,
mit einer Signalabgriffschaltung (16), die an den Schalter (8) angeschlossen ist, um sein Öffnen und Schließen zu erfassen, und
mit einer Auswerteschaltung (14) die einen über die Signalabgriffschaltung (16) an den Schalter (8) angeschlossenen Eingang (U2) aufweist,
wobei die Signalabgriffschaltung (16) zwischen den Eingang (U2) der Auswerteschaltung (14) und einen Anschluss (7) der LED geschaltet ist,
wobei die Signalabgriffsschaltung (16) einen Speicherkondensator (20) aufweist,
wobei die Signalabgriffschaltung (16) darauf eingerichtet ist, an ihrem Ausgang ein Spannungssignal abzugeben, sofern der Schalter (8) wenigstens kurzzeitig geöffnet worden ist,
wobei der Schalter (8) zugleich der zum Dimmen verwendete Transistor ist und periodisch von der Auswerteschaltung (14) selbst bei voller Helligkeit kurzzeitig geöffnet wird.Load detection circuit for LED (1)
an electronic switch (8) connected in series with the LED (s) for periodically arbitrarily interrupting the LED current,
a signal tap circuit (16) connected to the switch (8) for detecting its opening and closing, and
with an evaluation circuit (14) which has an input (U2) connected to the switch (8) via the signal tap circuit (16),
wherein the signal tap circuit (16) is connected between the input (U2) of the evaluation circuit (14) and a terminal (7) of the LED,
wherein the signal tapping circuit (16) has a storage capacitor (20),
wherein the signal tap circuit (16) is adapted to emit a voltage signal at its output, if the switch (8) has been opened at least for a short time,
wherein the switch (8) is also the transistor used for dimming and is periodically opened by the evaluation circuit (14) for a short time even at full brightness.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lasterkennungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, mit unterschiedlichen LED-Lasten betrieben zu werden.The The invention relates to a load detection circuit adapted to is to be operated with different LED loads.

Aus der US 6,147,617 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Feststellung eines Fehlers in einem mit LEDs beleuchteten Display bekannt. Zum Ein- und Ausschalten einer Pixeleinheit ist diese über einen gesteuerten Schalter mit Masse verbunden. Parallel zum gesteuerten Schalter ist ein Spannungsteiler vorgesehen, dessen Teilerspannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, um Kurzschlüsse oder Unterbrechungen zu erkennen.From the US 6,147,617 For example, an apparatus and method for detecting a fault in a display illuminated with LEDs is known. To turn a pixel unit on and off, it is connected to ground via a controlled switch. Parallel to the controlled switch, a voltage divider is provided, the divider voltage is compared with a reference voltage to detect short circuits or interruptions.

LED-Technik dringt zunehmend in das Gebiet der Raumbeleuchtung vor. Die LEDs (Licht aussendende Dioden) verdrängen dabei allmählich herkömmliche Beleuchtungssysteme, wie Glühlampen aber auch Leuchtstofflampen. LEDs haben grundsätzlich andere elektrische Eigenschaften als Glühlampen oder Leuchtstofflampen. Ihre Brennspannung liegt im Bereich weniger Volt, wobei jedoch zumindest bei voller Leistung erhebliche Ströme im Bereich einiger hundert Milliampere oder auch zumindest bei Parallelschaltung auch im Bereich von einem oder einigen wenigen Ampere auftreten.LED technology is increasingly penetrating the field of room lighting. The LEDs Displace light emitting diodes gradually conventional Lighting systems, such as incandescent but also fluorescent lamps. LEDs basically have different electrical properties as light bulbs or fluorescent lamps. Their burning voltage is in the range less Volt, but at least at full power considerable currents in the range a few hundred milliamperes or at least when connected in parallel also occur in the range of one or a few amps.

Leuchtdioden sind problemlos dimmbar. Meist wird dies schlicht durch Taktung des Betriebsstroms erreicht. Durch Einstellung des Taktverhältnisses kann die Helligkeit reguliert werden. Weil das menschliche Auge eine logarithmische Empfindlichkeit hat ist es wünschenswert, LEDs zu sehr niedrigen Strömen hin dimmen zu können. So kann es erforderlich werden, den Betriebsstrom der LED z. B. um den Faktor 1:1000 zu verstellen. Während dies technisch ohne Weiteres zu erzielen ist, wird dadurch ein Problem bei der Betriebsüberwachung der LED hervorgerufen. Der Hersteller eines LED-Betriebsgeräts, das dazu eingerichtet ist, die LED mit dem jeweils gewünschten Betriebsstrom zu versorgen, möchte gerne fehlerlosen Betrieb entsprechender Beleuchtungseinrichtungen sicherstellen. Er möchte vor allem vermeiden, dass Fehler durch Kurzschluss entstehen oder auch, dass nicht mit LED bestückte Brennstellen mit Spannung versorgt werden. Somit müssen mindestens zwei Extremfälle bewältigt werden, nämlich:

– minimale Helligkeit bei minimaler Last und
– maximale Helligkeit bei maximaler Last.

LEDs are easily dimmable. Usually this is simply achieved by clocking the operating current. By adjusting the clock ratio, the brightness can be regulated. Because the human eye has a logarithmic sensitivity, it is desirable to be able to dim LEDs to very low currents. So it may be necessary, the operating current of the LED z. B. by a factor of 1: 1000 to adjust. While this is technically easy to achieve, this creates a problem in the operational monitoring of the LED. The manufacturer of an LED control gear, which is set up to supply the LED with the respective desired operating current, would like to ensure flawless operation of corresponding lighting devices. First and foremost, he wants to prevent short-circuit faults from occurring or even supplying power to non-LED burners. Thus, at least two extreme cases have to be mastered, namely:

- minimum brightness at minimum load and
- maximum brightness at maximum load.

In beiden Fällen müssen die Fehlerfälle „fehlende Last” und „Überlast” erkannt werden.In both cases have to the error cases "missing Load and overload detected become.

Im Betriebszustand „minimale Helligkeit bei minimaler Last” ist es schwierig, diesen vom Fehlerfall „keine Last” zu unterscheiden. Der Betriebszustand „maximale Helligkeit bei maximaler Last” ist nur schwer von dem Fehlerfall „Überlast” zu unterscheiden.in the Operating state "minimum Brightness at minimum load "is it is difficult to distinguish this from the error case "no load". The operating state "maximum Brightness at maximum load "is difficult to distinguish from the error case "overload".

Es kann hinzu kommen, dass LED-Betriebsgeräte hinsichtlich der anzuschließenden Last variabel gestaltet sein müssen. Sie müssen gleichermaßen geeignet sein, große Lasten wie auch kleine Lasten anzusteuern, d. h. sowohl leis tungsstarke wie auch leistungsschwache LED-Module. In diesem Fall ist die Fehlererkennung in den oben genannten Extremfällen besonders schwierig.It may be added that LED control gear with regard to the load to be connected must be designed variably. You need to equally be suitable, great To control loads as well as small loads, d. H. both powerful as well as low-power LED modules. In this case, the error detection in the extreme cases mentioned above especially difficult.

Daraus leitet sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ab, eine Lasterkennungsschaltung für LED zu schaffen, die trotz variabler Last eine sichere Erkennung der Fehlerfälle „keine Last” und „Überlast” gestattet.from that derives from the object underlying the invention, a Load detection circuit for LED, despite a variable load reliable detection the error cases "no Load and overload.

Diese Aufgabe wird mit der Lasterkennungsschaltung für LEDs nach Anspruch 1 gelöst:These The object is achieved with the load detection circuit for LEDs according to claim 1:

Die erfindungsgemäße Lasterkennungsschaltung ist darauf eingerichtet, variable LED-Lasten hinsichtlich fehlender Last zu überwachen. Die variable Last kann darin gesehen werden, dass eine fest vorgegebene LED-Lichtquelle mit verschiedenen Lastströmen betrieben wird, die beispielsweise durch eine Pulsbreitenmodulation eingestellt werden. Die variable Last kann sich aber auch dadurch ergeben, dass unterschiedliche LED-Module an das Betriebsgerät angeschlossen werden.The Load detection circuit according to the invention is set up to handle variable LED loads with regard to missing Load to monitor. The variable load can be seen to be a fixed one LED light source is operated with different load currents, for example be adjusted by a pulse width modulation. The variable But load can also result from the fact that different LED modules to the operating device be connected.

Zur Erfassung kleiner Lasten ist ein Schalter vorgesehen, der mit dem Shunt in Reihe geschaltet ist. Über dem Schalter wird von einer Signalabgriffsschaltung eine Spannung abgegriffen, um zu detektieren, ob eine Last angeschlossen ist oder nicht. Dazu nutzt die Signalabgriffsschaltung Impulsflanken, die entstehen, wenn der elektronische Schalter öffnet (nicht leitend wird) und somit eine vorhandene Last das Potential an dem lastzugewandten Anschluss des elektronischen Schalters auf Betriebsspannung springen lässt.to Detecting small loads is a switch provided with the Shunt is connected in series. about the switch becomes a voltage from a signal tapping circuit tapped to detect if a load is connected or Not. For this purpose, the signal tapping circuit uses pulse edges, the arise when the electronic switch opens (does not become conductive) and thus an existing load the potential at the load facing Connection of the electronic switch to operating voltage jump leaves.

Die erfindungsgemäße Lasterkennungsschaltung nutzt die Betriebsstromerfassung über einen optional vorzusehenden Shunt oder ein sonstiges Stromerfassungselement, wie z. B. einen Stromwandler o. ä. Die über dem Shunt abgegriffene Spannung oder das sonstige von dem Stromerfassungselement erzeugte Signal wird zu einer Auswerteschaltung geführt, die anhand dessen hohe Lasten und Überlast erfassen und unterscheiden kann.The Load detection circuit according to the invention uses the operating current detection via an optional shunt or another current detection element, such. B. a current transformer o. Ä. The above the Shunt tapped voltage or the other of the current sensing element signal generated is passed to an evaluation circuit, the based on its high loads and overload capture and distinguish.

Die Lasterkennungsschaltung steuert den elektronischen Schalter so an, dass dieser unabhängig vom Dimmzustand der Last jedenfalls gelegentlich, vorzugsweise periodisch in kürzeren Zeitabständen von beispielsweise wenigen Millisekunden oder Bruchteilen einer Millisekunde öffnet, um den Betriebsstrom willkürlich zu unterbrechen. Selbst bei Helligkeit „100%” werden kurze Laststromunterbrechungen vorgenommen. Diese senken den Effektivwert des Betriebsstroms um einen geringen Betrag von beispielsweise 1% oder 0,5% oder weniger. Eine solche Betriebsstromreduktion wird vom Auge wegen der logarithmischen Empfindlichkeit nicht als Helligkeitsverlust wahrgenommen. Insofern ist die Betriebsstromunterbrechung „willkürlich”, weil sie nicht zwangsläufig durch den Dimmzustand der LED verursacht oder bedingt ist. Befindet sich die LED hingegen im gedimmten Betriebszustand, werden zur Lasterkennung und somit als willkürliche Betriebsstromunterbrechung die ohnehin vorhandenen Pausen des getakteten Betriebsstromsignals genutzt.The load detection circuit controls the electronic switch so that it opens regardless of the dimming state of the load at least occasionally, preferably periodically at shorter intervals of, for example, a few milliseconds or fractions of a millisecond to the Be drive current to interrupt arbitrarily. Even with brightness "100%" short load current interruptions are made. These lower the effective value of the operating current by a small amount, for example, 1% or 0.5% or less. Such an operating current reduction is not perceived by the eye as a loss of brightness due to the logarithmic sensitivity. In this respect, the power interruption is "arbitrary", because it is not necessarily caused by the dimming state of the LED or conditional. On the other hand, if the LED is in the dimmed operating state, the already existing pauses of the pulsed operating current signal are used for load detection and thus as an arbitrary interruption of the operating current.

Der elektronische Schalter der Lasterkennungsschaltung kann zugleich der zum Dimmen verwendete Transistor sein. Der Transistor wird dann mit variablem Tastverhältnis betrieben.Of the electronic switch of the load detection circuit can at the same time be the transistor used for dimming. The transistor then becomes with variable duty cycle operated.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder Ansprüchen. In der Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Beschreibung beschränkt sich da bei auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:Further advantageous features of the invention will become apparent from the description, the drawing or claims. In the description is an embodiment of the invention illustrated. The description is limited because of essential aspects of the invention and other circumstances. The The drawing discloses further details and is to be consulted. Show it:

1 eine Lasterkennungsschaltung als schematische Schaltungsübersicht, 1 a load detection circuit as a schematic circuit overview,

2 eine abgewandelte Ausführungsform der an die Lasterkennungsschaltung angeschlossenen Last und 2 a modified embodiment of the load connected to the load detection circuit and

3 eine weitere Ausführungsform einer an die Lasterkennungsschaltung anschließbaren Last in schematischer Darstellung. 3 a further embodiment of a connectable to the load detection circuit load in a schematic representation.

In 1 ist eine Lasterkennungsschaltung 1 zum Betrieb mindestens eines LED-Moduls 2 veranschaulicht. Das LED-Modul 2 enthält zumindest eine, vorzugsweise mehrere LEDs 3, 4, die zusammengeschaltet und von Betriebsstrom durchflossen sind. Das LED-Modul 2 kann eine LED-Reihenschaltung oder LED-Reihenparallelschaltung oder dergleichen sowie weitere Bauelemente, wie beispielsweise einen Vorwiderstand 5 enthalten. Es wird an einem Anschluss 6 mit Betriebsstrom versorgt. Dazu dient eine nicht weiter dargestellte Strom- oder Spannungsquelle, die im einfachsten Fall eine Betriebsspannung von z. B. 12 oder 24 Volt bereitstellt. Die Stromquelle oder Spannungsquelle zur Versorgung des LED-Moduls 2 kann Teil eines Betriebsgeräts sein, das die Lasterkennungsschaltung 1 enthält. Die Lasterkennungsschaltung 1 kann auch als separates Modul gestaltet sein.In 1 is a load detection circuit 1 to operate at least one LED module 2 illustrated. The LED module 2 contains at least one, preferably several LEDs 3 . 4 , which are interconnected and flowed through by operating current. The LED module 2 For example, an LED series circuit or LED series parallel connection or the like as well as other components such as a series resistor 5 contain. It is at a connection 6 supplied with operating current. Serves a not shown power or voltage source, which in the simplest case, an operating voltage of z. B. 12 or 24 volts. The power source or voltage source for powering the LED module 2 may be part of an operating device that the load detection circuit 1 contains. The load detection circuit 1 can also be designed as a separate module.

Das LED-Modul 2 weist einen weiteren Anschluss 7 auf, der mit dem Gegenpol der Spannungsquelle, d. h. Masse zu verbinden ist. Im vorliegenden Fall ist er über einen elektronischen Schalter in Gestalt eines Transistors 8 und einen Shunt 9 mit Masse verbunden. Der Shunt 9 ist ein niederohmiger Widerstand, an dem der Betriebsstrom des LED-Moduls 2 einen messbaren Spannungsabfall hervorruft. Dieser Spannungsabfall liegt beispielsweise im Bereich zwischen 100 mV und 0,5 V. Der hervorgerufene Spannungsabfall kann größer sein jedoch wird angestrebt, ihn so klein wie möglich zu halten, um die in der Lasterkennungsschaltung 1 auftretenden ohmschen Verluste zu minimieren.The LED module 2 has another connection 7 on, which is to be connected to the opposite pole of the voltage source, ie ground. In the present case, it is via an electronic switch in the form of a transistor 8th and a shunt 9 connected to ground. The shunt 9 is a low-impedance resistor, at which the operating current of the LED module 2 causes a measurable voltage drop. This voltage drop is, for example, in the range between 100 mV and 0.5 V. The voltage drop caused can be greater, however, it is endeavored to keep it as small as possible, that in the load detection circuit 1 to minimize occurring ohmic losses.

Der Transistor 8 weist eine gesteuerte Strecke auf, deren eines Ende 10 mit dem Shunt und deren anderes Ende 11 mit dem LED-Modul 2 verbunden ist. Außerdem weist der Transistor 8 einen Steueranschluss 12 auf, der über eine Leitung 13 mit einer geeigneten Ansteuereinrichtung verbunden ist. Die Ansteuerschaltung kann durch eine Auswerteschal tung 14 gebildet sein, die die Aufgabe hat, zu erkennen, ob das LED-Modul 2 vorhanden ist und ob es nicht überlastet wird. Dazu weist die Auswerteschaltung 14 Eingänge U1, U2 auf, die Spannungssignale erhalten. Der Eingang U1 ist über einen Tiefpass 15 mit dem Shunt 9 verbunden. Der Tiefpass hat eine Eckfrequenz, die vorzugsweise deutlich geringer ist als die Schaltfrequenz des Transistors 8. Dadurch steht an dem Eingang D1 ein geglättetes Spannungssignal an, das den Strom durch das Modul 2 kennzeichnet.The transistor 8th has a controlled route, one end of which 10 with the shunt and its other end 11 with the LED module 2 connected is. In addition, the transistor has 8th a control connection 12 up, over a wire 13 is connected to a suitable drive device. The drive circuit can by a Auswerteschal device 14 be formed, which has the task of detecting whether the LED module 2 is present and if it is not overloaded. This is indicated by the evaluation circuit 14 Inputs U1, U2 on, the voltage signals received. The input U1 is over a low pass 15 with the shunt 9 connected. The low pass has a corner frequency, which is preferably significantly lower than the switching frequency of the transistor 8th , As a result, a smoothed voltage signal is present at the input D1, which is the current through the module 2 features.

Zwischen dem Eingang U2 der Auswerteschaltung 14 und dem Anschluss 7 des LED-Moduls 2 ist eine Signalabgriffsschaltung 16 geschaltet, die der Signalkonditionierung dient. Sie umfasst einen Abgriffwiderstand 17, der längs im Eingang der Signalabgriffsschaltung 16 liegt und zu einer Z-Diode 18 führt. Diese stellt, wenn an dem Eingang der Signalabgriffsschaltung 16 ein Wechselspannungssignal anliegt, ein spannungsbegrenztes Signal bereit. Dieses wird über eine Diode 19 zu einem Kondensator 20 geleitet, der zwischen Masse und die Anode der Diode 19 geschaltet ist. Die Spannung auf dem Kondensator 20 wird durch eine zweite Z-Diode 21 begrenzt, welche optional ist. Parallel zu dem Kondensator 20 ist ein Entladewiderstand 22 vorgesehen. Die Zeitkonstante des Kondensators 20 und des Entladewiderstands 22 ist größer als die Periode des Schaltsignals des Transistors 8.Between input U2 of the evaluation circuit 14 and the connection 7 of the LED module 2 is a signal tapping circuit 16 switched, which serves the signal conditioning. It includes a tap resistance 17 , which is longitudinal in the input of the signal tapping circuit 16 lies and to a zener diode 18 leads. This provides, if at the input of the signal tapping circuit 16 an AC signal is present, a voltage-limited signal ready. This is via a diode 19 to a capacitor 20 passed between the ground and the anode of the diode 19 is switched. The voltage on the capacitor 20 is through a second Zener diode 21 limited, which is optional. Parallel to the capacitor 20 is a discharge resistor 22 intended. The time constant of the capacitor 20 and the discharge resistance 22 is greater than the period of the switching signal of the transistor 8th ,

Die insoweit beschriebene Lasterkennungsschaltung 1 arbeitet wie folgt:The load detection circuit described so far 1 works as follows:

Im Betrieb liegt an dem Anschluss 6 eine Betriebsspannung gegen Masse an. Es wird nun angenommen, dass volle Helligkeit erzeugt werden soll. Dazu müsste der Transistor 8 dauernd geschlossen, d. h. leitend sein. Tatsächlich aber wird er periodisch von der Auswerteschaltung 14 kurzzeitig geöffnet. Beispielsweise kann dies im Takt von 500 Hz für jeweils 0,1 ms geschehen. Selbstverständlich können hierzu auch anderen Frequenzen und Zeitdauern angewandt werden. Wesentlich ist lediglich, dass das menschliche Auge kein Flackern wahrnimmt und kein merklicher Helligkeitsverlust auftritt. Die Auswerteschaltung 14 erfasst nun an beiden Eingängen U1 und U2 ein Signal. Der relativ große Betriebsstrom verursacht über dem Shunt 9 einen Spannungsabfall, der durch den Tiefpass 15 hindurch an dem Eingang U1 ansteht und erfasst werden kann. Die kurzzeitigen Betriebsstromunterbrechungen erzeugen an dem Transistor 8 kurze Spannungsspitzen, die über den Widerstand 17 und die Diode 19 den Kondensator 20 aufladen. Es entsteht ein Spannungssignal an dem Eingang U2. Die Auswerteschaltung 14 erfasst somit, dass eine LED-Last vorhanden ist und dass ein Betriebsstrom fließt. Anhand der Größe des Spannungsabfalls an dem Eingang U1 kann die Auswerteschaltung 14 bewerten, ob der Betriebsstrom im zulässigen Bereich liegt oder eine Maximalgrenze überschreitet. Falls dies der Fall ist, sperrt sie den Transistor 8.In operation is located at the port 6 an operating voltage to ground. It is now assumed that full brightness is to be generated. This would require the transistor 8th permanently closed, ie be conductive. In fact, it is periodically from the evaluation circuit 14 open for a short time. For example, this can be done in cycles of 500 Hz for every 0.1 ms. Of course, this can also be applied to other frequencies and durations. It is only essential that the human eye perceives no flickering and no noticeable loss of brightness occurs. The evaluation circuit 14 now detects a signal at both inputs U1 and U2. The relatively large operating current causes over the shunt 9 a voltage drop through the low pass 15 is present at the input U1 and can be detected. The short-term power interruptions generate at the transistor 8th short voltage spikes, across the resistor 17 and the diode 19 the capacitor 20 charge. The result is a voltage signal at the input U2. The evaluation circuit 14 thus detects that an LED load is present and that an operating current is flowing. Based on the size of the voltage drop at the input U1, the evaluation circuit 14 evaluate whether the operating current is within the permissible range or exceeds a maximum limit. If so, it locks the transistor 8th ,

Es wird nun angenommen, dass die Lasterkennungsschaltung eine minimale LED-Last erfassen soll. Das LED-Modul 2 erhält somit einen sehr geringen Betriebsstrom. Dies wird erreicht, indem der Transistor 8 periodisch kurz eingeschaltet wird. Er erhält ein PWM-Signal (puls width modulated signal) mit geringer Einschaltdauer. An den Shunt 9 treten nur kurze Spannungsspitzen auf. Der Tiefpass 15 integriert diese. Es entsteht eine Signalspannung mit sehr niedrigem Betrag. Dieser kann unter der Erfassungsschwelle des Eingangs U1 liegen. Daraus schließt die Auswerteschaltung 14, dass kein oder zumindest nahezu kein Laststrom fließt. Die Auswerteschaltung 14 kann aber erkennen, dass eine Last vorhanden ist. In den langen Phasen während derer der Transistor 8 nicht leitend ist, lädt das LED-Modul 2 über den Widerstand 17 und die Diode 19 den Kondensator 20, so dass sich auf diesem eine nur durch die Z-Spannung der Z-Diode 21 begrenzte Spannung aufbaut. Diese Spannung hat einen Betrag von mehreren Volt und wird von dem Eingang U2 der Auswerteschaltung 14 sicher erfasst.It is now assumed that the load detection circuit should detect a minimum LED load. The LED module 2 thus receives a very low operating current. This is achieved by the transistor 8th is periodically switched on briefly. It receives a PWM signal (pulse width modulated signal) with a low duty cycle. To the shunt 9 Only short voltage peaks occur. The low pass 15 integrate this. The result is a signal voltage with a very low amount. This may be below the detection threshold of the input U1. This concludes the evaluation circuit 14 in that no or at least almost no load current flows. The evaluation circuit 14 but can recognize that a load is present. In the long phases during which the transistor 8th is not conductive, the LED module charges 2 about the resistance 17 and the diode 19 the capacitor 20 , so that on this one only by the Z voltage of the Zener diode 21 builds up limited tension. This voltage has an amount of several volts and is from the input U2 of the evaluation circuit 14 safely detected.

Im Ergebnis ist die Auswerteschaltung 14 in der Lage, große Lasten von Kurzschlüssen zu unterscheiden. Dazu wird das Signal an dem Eingang U2 genutzt. Sie ist auch in der Lage, geringe Lasten von fehlender Last zu unterscheiden. Dazu wird das Signal an dem Eingang von U2 genutzt: Ist kein LED-Modul 2 vorhanden, fließt unabhängig davon, ob der Transistor 8 eingeschaltet ist oder nicht, kein Strom von dem Anschluss 6 zur Masse. Es ist keine Verbindung zwischen dem Eingang der Signalabgriffsschaltung 16 und der Betriebsspannung vorhanden. Somit kann sich auf dem Kondensator 20 keine Spannung aufbauen. Die Auswerteschaltung 14 erkennt die fehlende Verbindung zwischen dem Widerstand 17 und der Betriebsspannung, also das Fehlen der Last.The result is the evaluation circuit 14 able to distinguish large loads from shorts. For this purpose the signal at the input U2 is used. It is also able to distinguish low loads from missing load. For this, the signal at the input of U2 is used: Is not an LED module 2 present, regardless of whether the transistor flows 8th is turned on or not, no power from the terminal 6 to the mass. There is no connection between the input of the signal tapping circuit 16 and the operating voltage available. Thus, it can be on the capacitor 20 do not build up tension. The evaluation circuit 14 detects the missing connection between the resistor 17 and the operating voltage, so the absence of the load.

Liegt hingegen ein Kurzschluss vor oder eine Überlast, d. h. übersteigt der Betriebsstrom die zulässigen Grenzen, wird die Spannung an dem Shunt 9 und somit an dem Eingang U1 der Auswerteschaltung 14 größer als zulässig. Die Auswerteschaltung 14 erkennt dies. Somit kann sie für beide Fehlerzustände „fehlende Last” und „Überlast” an einem Ausgang 23 ein Sperrsignal, Warnsignal, Alarmsignal oder dergleichen abgeben. Es ist auch möglich, an der Auswerteschaltung 14 zwei separate Ausgänge vorzusehen, die die beiden Lastfälle „fehlende Last” und „Überlast” getrennt signalisieren. An den Ausgang 23 können weitere Schaltungen oder Module angeschlossen werden. Es ist auch möglich, auf den Ausgang 23 zu verzichten und die notwendigen Gegenmaß nahmen bei Erkennung eines Fehlerzustands an der Auswerteschaltung 14 in Verbindung mit dem Transistor 8 unmittelbar vorzunehmen. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 14, wenn erkannt wird, dass keine Last vorhanden ist, den Transistor 8 dauerhaft in seinen Sperrzustand schalten, bis ein geeignetes Reset, beispielsweise durch Wiedereinschalten der Betriebsspannung erfolgt. Außerdem kann die Auswerteschaltung 14 den Transistor 8 bei Erkennung eines zu großen Laststroms abschalten, oder das Tastverhältnis seines Ansteuersignals korrigieren. Beispielsweise ist es möglich, verschiedene Stromgrenzen vorzusehen, z. B. 300 mA, 700 mA, 1 A, um entsprechende verschiedene Module anschließen zu können. Die Einstellung kann beispielsweise durch einen Programmiereingang, das Setzen von Brücken, Umschalten von Schaltern oder dergleichen erreicht werden. Der Transistor 8 kann dann dazu genutzt werden, den Betriebsstrom durch das Modul 2 auf den genannten Wert zu begrenzen.However, if there is a short circuit or an overload, ie the operating current exceeds the allowable limits, the voltage at the shunt 9 and thus at the input U1 of the evaluation circuit 14 greater than allowed. The evaluation circuit 14 recognizes this. Thus, for both error states "missing load" and "overload" at one output 23 output a blocking signal, warning signal, alarm signal or the like. It is also possible at the evaluation circuit 14 To provide two separate outputs that signal the two load cases "missing load" and "overload" separately. At the exit 23 Additional circuits or modules can be connected. It is also possible on the exit 23 to waive and took the necessary countermeasures when detecting an error condition at the evaluation circuit 14 in connection with the transistor 8th immediately. For example, the evaluation circuit 14 if it is detected that there is no load, the transistor 8th permanently switch to its blocking state until a suitable reset, for example, by switching on the operating voltage again. In addition, the evaluation circuit 14 the transistor 8th switch off when detecting too large a load current, or correct the duty cycle of its drive signal. For example, it is possible to provide different current limits, for. B. 300 mA, 700 mA, 1 A to connect corresponding different modules. The adjustment can be achieved for example by a programming input, the setting of bridges, switching of switches or the like. The transistor 8th can then be used to control the operating current through the module 2 to limit to the stated value.

Das LED-Modul 2 kann, wie 2 zeigt, an Stelle eines ohmschen Strombegrenzungswiderstands 5 auch ein induktives Element 24 enthalten, beispielsweise in Form einer Spule. Diese kann mit den LEDs 3, 4 in Reihe geschaltet sein. Zu dieser Reihenschaltung kann eine Diode 25 antiparallel geschaltet sein, die als Freilaufdiode dient. Die Diode 25 kann eine Schottky-Diode, eine Silizium-Diode oder selbst eine Leuchtdiode oder eine Reihenschaltung aus solchen sein. Ansonsten gilt die vorige Beschreibung entsprechend. Es ist auch möglich, an Stelle des Moduls 2 bzw. 2' nach 2 ein so genanntes Highpower-Modul gemäß 3 zu verwenden. Der von dem Anschluss 6 zu dem Anschluss 7 fließende Strom wird nur durch einen relativ hochohmigen Widerstand 26 begrenzt. Der über diesem Widerstand erzeugte Spannungsabfall dient nicht dem direkten Betrieb der Leuchtdioden sondern lediglich zur Steuerung derselben. Über dem Widerstand 26 wird eine deutlich erkennbare Flanke erzeugt, die beim Abschalten des Transistors 8 durch die Signalabgriffsschaltung 16 zu erfassen ist.The LED module 2 can, how 2 shows, instead of an ohmic current limiting resistor 5 also an inductive element 24 included, for example in the form of a coil. This can be done with the LEDs 3 . 4 be connected in series. To this series connection can be a diode 25 be connected in anti-parallel, which serves as a freewheeling diode. The diode 25 may be a Schottky diode, a silicon diode or even a light emitting diode or a series circuit thereof. Otherwise, the previous description applies accordingly. It is also possible to replace the module 2 respectively. 2 ' to 2 a so-called high power module according to 3 to use. The one from the connection 6 to the connection 7 flowing current is only due to a relatively high resistance 26 limited. The voltage drop generated across this resistor does not serve the direct operation of the LEDs but only to control the same. About the resistance 26 a clearly detectable edge is generated when switching off the transistor 8th through the signal tapping circuit 16 is to capture.

Enthält ein Modul 2 sehr viele Leuchtdioden kann diesen ein hochohmiger optionaler Widerstand parallel geschaltet werden, um in der Ausschaltphase des Transistors 8 eine entsprechende Signalflanke zu erzeugen.Contains a module 2 A large number of light-emitting diodes can be connected in parallel with this, a high-impedance optional resistor, in order to switch off during the turn-off phase of the transistor 8th to generate a corresponding signal edge.

Zur Lösung des Problems der sicheren Lasterfassung und Überlasterkennung bei LED-Modulen mit stark schwankender Last werden ein Shunt 9, ein Schalttransistor 8 und eine Signalabgriffsschaltung 16 vorgesehen, die an den Transistor 8 angeschlossen ist. Zur Detektierung kleiner Lasten bzw. von Highpower-Modulen 2', bei denen nur ein geringer Steuerstrom durch den Shunt fließt, wird auf die präzisere Spannungsmessung durch die Signalabgriffsschaltung 16 zurückgegriffen, um sicher eine angeschlossene Last zu detektieren. Die Erfassung der angeschlossenen Last kann sowohl über eine Auswertung der Flanke des PWM-Signals des Transistors 8 als auch über eine Spannungsauswertung erfolgen. Die Spannungsauswertung kann von einem Mikrocontroller vorgenommen werden, der Teil der Auswerteschaltung 14 ist. Die Signalabgriffsschaltung 16 schützt den Mikroprozessoreingang U2 gegen Überspannung.To solve the problem of safe load detection and overload detection in LED modules with heavily fluctuating load become a shunt 9 , a switching transistor 8th and a signal tapper circuit 16 provided to the transistor 8th connected. For detecting small loads or high-power modules 2 ' in which only a small control current flows through the shunt, the more precise voltage measurement is provided by the signal tapping circuit 16 used to safely detect a connected load. The detection of the connected load can be both via an evaluation of the edge of the PWM signal of the transistor 8th as well as via a voltage evaluation. The voltage evaluation can be carried out by a microcontroller, which is part of the evaluation circuit 14 is. The signal tapping circuit 16 protects the microprocessor input U2 against overvoltage.

11: LasterkennungsschaltungCharge detection system
2, 2', 2''2, 2 ', 2' ': LED-ModulLED module
3, 43, 4: LEDLED
55: Vorwiderstanddropping resistor
6, 76 7: Anschlüsse des LED-ModulsConnections of the LED module
88th: Transistortransistor
99: Shuntshunt
10, 1110 11: EndeThe End
1212: Steuerelektrodecontrol electrode
1313: Leitungmanagement
1414: Auswerteschaltungevaluation
U1, U2U1, U2: Eingängeinputs
1515: Tiefpasslowpass
1616: SignalabgriffschaltungSignalabgriffschaltung
1717: Widerstandresistance
1818: Z-DiodeZener diode
1919: Diodediode
2020: Kondensatorcapacitor
2121: Z-DiodeZener diode
2222: Entladewiderstanddischarge
2323: Ausgangoutput
2424: induktives Elementinductive element
2525: Diodediode
2626: Widerstandresistance

Claims

Load detection circuit for LED ( 1 ) with an electronic switch ( 8th ) connected in series with the LED (s) for periodically arbitrarily interrupting the LED current, with a signal tapping circuit ( 16 ) connected to the switch ( 8th ) is connected to detect its opening and closing, and with an evaluation circuit ( 14 ) the one via the signal tap circuit ( 16 ) to the switch ( 8th ) (U2), the signal tapping circuit ( 16 ) between the input (U2) of the evaluation circuit ( 14 ) and a connection ( 7 ) of the LED is switched, wherein the signal tapping circuit ( 16 ) a storage capacitor ( 20 ), wherein the signal tapping circuit ( 16 ) is adapted to emit a voltage signal at its output, provided that the switch ( 8th ) has been opened for at least a short time, the switch ( 8th ) is at the same time the transistor used for dimming and periodically by the evaluation circuit ( 14 ) is opened briefly even at full brightness.

Load detection circuit according to claim 1, characterized in that a current detection element ( 9 ) is provided, which is traversed by the LED current,

Load detection circuit according to claim 2, characterized in that the evaluation circuit to the current detection element ( 9 ) connected input (U1).

Load detection circuit according to claim 2, characterized in that the current detection element ( 9 ) is a shunt that is earthed at one end and at the other end with the switch ( 8th ) connected is.

Load detection circuit according to claim 2, characterized in that the switch ( 8th ) at one end ( 10 ) with the current detection element ( 9 ) and at another end ( 11 ) is connected to the load formed by the LED.

Load detection circuit according to claim 1, characterized in that the switch ( 8th ) is a transistor.

Load detection circuit according to claim 1, characterized in that the transistor at its control electrode ( 12 ) receives a periodic on / off switching signal.

Load detection circuit according to claim 7, characterized characterized in that the duty cycle of the on / off switching signal is variable is.

Load detection circuit according to claim 1, characterized in that via the connected to a power or voltage source LED ( 2 ) a charging current into the signal tapping circuit ( 16 ) flows.

Load detection circuit according to claim 1, characterized in that the signal tapping circuit ( 16 ) is a half-wave rectifier circuit.