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DE102011003937A1 - Control circuit for controlling lamps switched into series, has electronic switches arranged parallel to lamps and short circuited during activation of lamps that are switched into series and comprise common reference potential - Google Patents

Control circuit for controlling lamps switched into series, has electronic switches arranged parallel to lamps and short circuited during activation of lamps that are switched into series and comprise common reference potential Download PDF

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DE102011003937A1
DE102011003937A1 DE102011003937A DE102011003937A DE102011003937A1 DE 102011003937 A1 DE102011003937 A1 DE 102011003937A1 DE 102011003937 A DE102011003937 A DE 102011003937A DE 102011003937 A DE102011003937 A DE 102011003937A DE 102011003937 A1 DE102011003937 A1 DE 102011003937A1
Authority
DE
Germany
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electronic switches
voltage
lamps
series
control unit
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102011003937A
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Kraus
Hubert Maiwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • H05B45/44Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

The circuit has multiple electronic switches (139-145) controlled based on rectified main voltage and arranged parallel to lamps (101-108). The electronic switches are short circuited during activation of the lamps that are switched into series and comprise a common reference potential. The lamps comprise a group of semiconductor light elements i.e. LEDs. The rectified main voltage is detected and evaluated based on a control unit, and the lamps are activated via the electronic switches based on amount of the detected main voltage. The electronic switches are semiconductor switches e.g. transistors, bipolar transistors and/or MOSFETs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung mehrerer in Reihe geschalteter Leuchtmittel bzw. einen integrierten Schaltkreis zur Ansteuerung mehrerer in Reihe geschalteter Leuchtmittel.The invention relates to a circuit for driving a plurality of series-connected bulbs or an integrated circuit for controlling a plurality of series-connected bulbs.

Grundsatzlich ist es ein Problem, Halbleiterleuchtelemente, z. B. Leuchtdioden (LED) oder LED-Systeme, direkt an einem elektrischen Stromnetz zu betreiben, insbesondere wenn die Halbleiterleuchtelemente dimmbar sein und zumindest näherungsweise eine sinusförmige Stromaufnahme aufweisen sollen.Basically, it is a problem semiconductor elements, z. As light emitting diodes (LED) or LED systems to operate directly on an electrical power network, in particular when the semiconductor light elements are dimmable and should have at least approximately a sinusoidal current consumption.

Bekannte Ansätze verwenden Aufwarts- oder Abwartswandler zur Einstellung einer Versorgungsspannung für die Halbleiterleuchtelemente. Auch wird ein Siebkondensator nach der Netzgleichrichtung eingesetzt, um den Strom in den Halbleiterleuchtelementen auf einem nahezu konstanten Pegel zu halten. Derartige Losungen sind nicht dimmbar. Weiterhin ist der Stromverlauf durch die Halbleiterleuchtelemente nicht sinusformig, was zu einer nachteiligen Belastung oder zu unerwünschten Storungen des Wechselstromnetzes führt.Known approaches use up or down converters to set a supply voltage to the semiconductor light elements. Also, a mesh capacitor is used after the mains rectification to keep the current in the semiconductor light elements at a nearly constant level. Such solutions are not dimmable. Furthermore, the current flow through the semiconductor light elements is not sinusoidal, which leads to a disadvantageous load or unwanted disturbances of the AC network.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Losung anzugeben, Halbleiterleuchtelemente dimmbar über eine Netzspannung effizient zu betreiben und das Stromnetzwerk möglichst wenig (durch eine nichtsinusformige Stromaufnahme) zu stören.The object of the invention is to avoid the abovementioned disadvantages and, in particular, to provide a solution for efficiently operating dimmable semiconductor light elements over a mains voltage and disturbing the power network as little as possible (by a non-sinusoidal current consumption).

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentanspruche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Anspruchen.This object is achieved according to the features of the independent patent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Schaltung oder eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen zur Ansteuerung mehrerer in Reihe geschalteter Leuchtmittel,

  • – umfassend eine Steuereinheit und mehrere elektronische Schalter, wobei die mehreren elektronischen Schalter in Abhangigkeit von einer gleichgerichteten Netzspannung ansteuerbar sind,
  • – wobei die mehreren elektronischen Schalter parallel zu den Leuchtmitteln angeordnet sind,
  • – wobei jeder der mehreren elektronischen Schalter bei Aktivierung jeweils mindestens eines der in Reihe geschalteten Leuchtmittel kurzschließt,
  • – wobei die mehreren elektronischen Schalter ein gemeinsames Bezugspotential aufweisen.
To solve the problem, a circuit or a circuit arrangement is proposed for controlling a plurality of lamps connected in series,
  • Comprising a control unit and a plurality of electronic switches, wherein the plurality of electronic switches are controllable as a function of a rectified mains voltage,
  • - wherein the plurality of electronic switches are arranged parallel to the lighting means,
  • Each of the plurality of electronic switches, when activated, short-circuits at least one of the series-connected lamps,
  • - Wherein the plurality of electronic switches have a common reference potential.

Insbesondere werden abhangig von der Hohe der gleichgerichteten Netzspannung unterschiedliche elektronische Schalter angesteuert. So können uber die gleichgerichtete Netzspannung stufenweise unterschiedliche elektronische Schalter aktiviert werden und somit eine unterschiedliche Anzahl der in Reihe geschalteten Leuchtmittel aktiviert oder deaktiviert werden. Der Verlauf einer pulsierenden Gleichspannung kann somit genutzt werden, um abhängig von deren Spannungswert unterschiedlich viele der Leuchtmittel zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.In particular, depending on the height of the rectified mains voltage, different electronic switches are activated. Thus, different electronic switches can be gradually activated via the rectified mains voltage and thus a different number of series-connected lamps can be activated or deactivated. The course of a pulsating DC voltage can thus be used to activate or deactivate different numbers of the lamps depending on their voltage value.

Die elektronischen Schalter sind parallel zu den Leuchtmitteln angeordnet. Insbesondere kann jeder elektronische Schalter bei dessen Aktivierung eine unterschiedliche Anzahl von Leuchtmitteln uberbrucken (bzw. kurzschließen). Es ist von Vorteil, wenn die elektronischen Schalter so angeordnet sind, dass bei Aktivierung eines ersten elektronischen Schalters eines der Leuchtmittel, bei Aktivierung eines zweiten elektronischen Schalters zwei der Leuchtmittel, bei Aktivierung eines dritten elektronischen Schalters drei der Leuchtmittel, etc. uberbruckbar sind. Bei Aktivierung des letzten elektronischen Schalters werden beispielsweise alle bis auf eines der in Reihe geschalteten Leuchtmittel uberbruckt.The electronic switches are arranged parallel to the lighting means. In particular, each electronic switch when it is activated a different number of bulbs over (or short circuit). It is advantageous if the electronic switches are arranged so that upon activation of a first electronic switch one of the lamps, upon activation of a second electronic switch two of the lamps, upon activation of a third electronic switch three of the lamps, etc. are überberbar. When the last electronic switch is activated, for example, all but one of the lamps connected in series are printed.

Durch das gemeinsame Bezugspotential der elektronischen Schalter wird beispielsweise sichergestellt, dass jeder der elektronischen Schalter mit der gleichen Schaltspannung aktivierbar ist.The common reference potential of the electronic switches ensures, for example, that each of the electronic switches can be activated with the same switching voltage.

Eine Weiterbildung ist es, dass das Leuchtmittel mindestens ein Halbleiterleuchtelement, insbesondere eine Gruppe von Halbleiterleuchtelementen umfasst.A further development is that the lighting means comprises at least one semiconductor light-emitting element, in particular a group of semiconductor light-emitting elements.

Bei dem Halbleiterleuchtelement kann es sich um eine Leuchtdiode (LED) handeln.The semiconductor light element can be a light-emitting diode (LED).

Eine andere Weiterbildung ist es, dass anhand der Steuereinheit eine Erfassung und Auswertung der gleichgerichteten Netzspannung erfolgt und abhängig von einer Hohe der erfassten Netzspannung mehr oder weniger viele Leuchtmittel über die elektronischen Schalter aktivierbar sind.Another development is that based on the control unit, a detection and evaluation of the rectified mains voltage takes place and depending on a high of the detected mains voltage more or less many lamps can be activated via the electronic switch.

Somit wird die Spannung der gleichgerichteten Netzspannung (z. B. in pulsierender Halbwellenform mit doppelter Frequenz der Netzwechselspannung) genutzt, um die elektronischen Schalter anzusteuern und abhängig von der Höhe der Netzspannung unterschiedlich viele der in Reihe geschalteten Leuchtmittel ein- oder auszuschalten.Thus, the voltage of the rectified mains voltage (eg in pulsating half-wave form with twice the frequency of the mains AC voltage) is used to control the electronic switches and depending on the level of the mains voltage different number of series-connected bulbs on or off.

Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass anhand der Steuereinheit eine dimmbare Ansteuerung der Leuchtmittel erfolgt.In particular, it is a further development that a dimmable control of the lighting means takes place on the basis of the control unit.

So kann mittels einer Referenzspannung, die von einem Benutzer veranderbar sein kann, eine Helligkeitsregelung (Dimmung) der in Reihe geschalteten Leuchtmittel erfolgen.Thus, by means of a reference voltage, which can be changed by a user, a brightness control (dimming) of the series-connected bulbs take place.

Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Steuereinheit einen Spannungsfolger zur Erfassung der Netzspannung aufweist, dessen Ausgangssignal an eine Komparatorbank geleitet wird, anhand derer die elektronischen Schalter abhangig von der Hohe der Netzspannung ansteuerbar sind. It is also a development that the control unit has a voltage follower for detecting the mains voltage whose output signal is passed to a comparator bank, by means of which the electronic switches can be controlled depending on the level of the mains voltage.

Anstatt des Spannungsfolgers kann jede Schaltung zur Spannungserfassung genutzt werden. Die Komparatorbank umfasst beispielsweise eine Anordnung von mehreren Operationsverstarkern, deren nichtinvertierende Eingange mit unterschiedlichen Werten einer Referenzspannung belegt sein konnen. Diese Werte konnen z. B. über einen Spannungsteiler aus einer Referenzspannung gewonnen werden. Jeder Ausgang eines Komparators wird zur Ansteuerung eines elektronischen Schalters verwendet. Insbesondere kann der Ausgang des Komparators über einen Treiber mit dem elektronischen Schalter verbunden sein.Instead of the voltage follower, each circuit can be used for voltage detection. The comparator bank comprises, for example, an arrangement of a plurality of operational amplifiers whose non-inverting inputs may be assigned different values of a reference voltage. These values can be z. B. be obtained via a voltage divider from a reference voltage. Each output of a comparator is used to drive an electronic switch. In particular, the output of the comparator may be connected via a driver to the electronic switch.

Ferner ist es eine Weiterbildung, dass die Steuereinheit und die elektronischen Schalter gemeinsam in einem Schaltkreis integriert ausgefuhrt sind.Furthermore, it is a development that the control unit and the electronic switches are executed together integrated in a circuit.

Im Rahmen einer zusatzlichen Weiterbildung weist die Schaltung eine spannungsgesteuerte Stromquelle auf, die uber die gleichgerichtete Netzspannung betreibbar ist und die in Reihe mit den mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmitteln angeordnet ist.In the context of an additional development, the circuit has a voltage-controlled current source which can be operated via the rectified mains voltage and which is arranged in series with the plurality of series-connected lighting devices.

Durch die Ansteuerung der spannungsgesteuerten Stromquelle mittels der z. B. sinusformähnlichen pulsierenden gleichgerichteten Netzspannung wird erreicht, dass bei geringen Spannungswerten (bei denen nur ein Leuchtmittel oder wenige Leuchtmittel aktiviert sind) auch ein entsprechend angepasster kleinerer Strom durch die Leuchtmittel fließt als bei hohen Spannungswerten (bei denen z. B. alle Leuchtmittel aktiviert sind). Somit stellt die spannungsgesteuerte Stromquelle einen für die gerade aktive Anzahl von Leuchtmitteln geeigneten Strom bereit. Sowohl die Anzahl der aktiven Leuchtmittel als auch der Strom durch diese Leuchtmittel wird daher durch die Kurvenform der gleichgerichteten Netzspannung beeinflusst bzw. eingestellt. Dies fuhrt vorteilhaft zu einer nahezu sinusförmigen Stromaufnahme und minimiert somit Storungen, die von der Schaltung ausgehend auf das Stromnetz wirken.By controlling the voltage-controlled power source by means of z. B. sinusoidal-like pulsed rectified mains voltage is achieved that at low voltage values (in which only one lamp or a few lamps are activated) and a correspondingly adapted smaller current flows through the lamps than at high voltage values (in which, for example, all lamps are activated ). Thus, the voltage controlled current source provides a current suitable for the currently active number of lamps. Both the number of active lamps and the current through these lamps is therefore influenced or adjusted by the waveform of the rectified mains voltage. This advantageously leads to a nearly sinusoidal current consumption and thus minimizes disturbances, which act on the power network starting from the circuit.

Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die Steuereinheit, die elektronischen Schalter und die spannungsgesteuerte Stromquelle gemeinsam in einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind.A next development is that the control unit, the electronic switches and the voltage-controlled current source are arranged together in an integrated circuit.

Eine Ausgestaltung ist es, dass die elektronischen Schalter Halbleiterschalter, insbesondere Transistoren, Bipolartransistoren und/oder Mosfets umfassen.One embodiment is that the electronic switches comprise semiconductor switches, in particular transistors, bipolar transistors and / or MOSFETs.

Eine alternative Ausfuhrungsform besteht darin, dass die Steuereinheit Treiber zur Ansteuerung der elektronischen Schalter aufweist.An alternative embodiment is that the control unit has drivers for controlling the electronic switches.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen integrierten Schaltkreis umfassend die Steuereinheit und die elektronischen Schalter wie hierin beschrieben.The above object is also achieved by an integrated circuit comprising the control unit and the electronic switches as described herein.

Optional kann auch die hier beschriebene spannungsgesteuerte Stromquelle Teil des integrierten Schaltkreises sein.Optionally, the voltage-controlled current source described here can also be part of the integrated circuit.

Eine Weiterbildung ist es, dass der integrierte Schaltkreis zumindest teilweise als ein ASIC, ein FPGA oder ein Mikrokontroller ausgefuhrt ist.A development is that the integrated circuit is at least partially executed as an ASIC, an FPGA or a microcontroller.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erlautert.Exemplary embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1A bis 1C ein schematisches Schaltbild zum Betrieb mehrerer in Reihe geschalteter Leuchtdioden an einer Netzwechselspannung; 1A to 1C a schematic diagram of the operation of several series-connected LEDs on an AC line voltage;

2 ein schematisches Blockschaltbild, das den Ansatz zur Ansteuerung von Leuchtmitteln veranschaulicht. 2 a schematic block diagram illustrating the approach for driving bulbs.

1A bis 1C zeigen ein schematisches Schaltbild zum Betrieb mehrerer in Reihe geschalteter Leuchtdioden 101 bis 108 an einer Netzwechselspannung 109. 1A to 1C show a schematic diagram of the operation of several series-connected LEDs 101 to 108 at an AC mains voltage 109 ,

Hierbei sei angemerkt, dass die rechte Seite der 1A uber Anschlüsse 150 bis 158 mit der linken Seite der 1B verbunden ist. Weiterhin ist die rechte Seite der 1B uber die Anschlüsse 159 bis 167 mit der linken Seite der 1C verbunden. Diese Anschlusse werden in der nachfolgenden Beschreibung der Schaltung auch als Knoten bezeichnet.It should be noted that the right side of 1A about connections 150 to 158 with the left side of the 1B connected is. Furthermore, the right side of the 1B over the connections 159 to 167 with the left side of the 1C connected. These connections are also referred to as nodes in the following description of the circuit.

Die Netzwechselspannung 109 wird uber einen Gleichrichter 110 in eine (pulsierende) Gleichspannung umgewandelt. Die Gleichspannung steht nach dem Gleichrichter 110 an den Knoten 111 (positive Versorgungsspannung) und 112 (Massepotential) zur Verfügung.The AC mains voltage 109 is about a rectifier 110 converted into a (pulsating) DC voltage. The DC voltage is after the rectifier 110 at the node 111 (positive supply voltage) and 112 (Ground potential) available.

Der Knoten 111 ist über einen Spannungsteiler umfassend eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 113 und einem Widerstand 114 mit dem Knoten 112 verbunden. Ein Mittenabgriff zwischen den Widerstanden 113 und 114 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 115 verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 115 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 115 verbunden, der weiter mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 122 verbunden ist.The knot 111 is a voltage divider comprising a series connection of a resistor 113 and a resistance 114 with the node 112 connected. A center tap between the resistors 113 and 114 is connected to the noninverting input of an operational amplifier 115 connected. The inverting input of the operational amplifier 115 is connected to the output of the operational amplifier 115 connected further to the inverting input of an operational amplifier 122 connected is.

Eine Referenzspannung 123 ist über eine Reihenschaltung umfassend Widerstände 124 bis 131 mit dem Knoten 112 verbunden.A reference voltage 123 is via a series circuit comprising resistors 124 to 131 with the node 112 connected.

Ein Abgriff zwischen den Widerstanden 124 und 125 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 116 verbunden, ein Abgriff zwischen den Widerständen 125 und 126 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 117 verbunden, ein Abgriff zwischen den Widerstanden 126 und 127 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstarkers 118 verbunden, ein Abgriff zwischen den Widerständen 127 und 128 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstarkers 119 verbunden, ein Abgriff zwischen den Widerständen 128 und 129 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstarkers 120 verbunden, ein Abgriff zwischen den Widerständen 129 und 130 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstarkers 121 verbunden und ein Abgriff zwischen den Widerständen 130 und 131 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstarkers 122 verbunden.A tap between the resistances 124 and 125 is connected to the noninverting input of an operational amplifier 116 connected, a tap between the resistors 125 and 126 is connected to the noninverting input of an operational amplifier 117 connected, a tap between the resistors 126 and 127 is with the noninverting input of an operational amplifier 118 connected, a tap between the resistors 127 and 128 is with the noninverting input of an operational amplifier 119 connected, a tap between the resistors 128 and 129 is with the noninverting input of an operational amplifier 120 connected, a tap between the resistors 129 and 130 is with the noninverting input of an operational amplifier 121 connected and a tap between the resistors 130 and 131 is with the non-inverting input of the operational amplifier 122 connected.

Ferner sind die invertierenden Eingange der Operationsverstärker 116 bis 122 miteinander bzw. mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 115 verbunden.Further, the inverting inputs are the operational amplifiers 116 to 122 with each other or with the output of the operational amplifier 115 connected.

Die Operationsverstarker 116 bis 122 werden vorzugsweise als Komparatoren betrieben.The operational enhancers 116 to 122 are preferably operated as comparators.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 116 ist uber einen Treiber 132 und über einen Widerstand 148 mit dem Knoten 160 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 145 verbunden.The output of the operational amplifier 116 is about a driver 132 and about a resistance 148 with the node 160 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 145 connected.

Der Ausgang des Operationsverstarkers 117 ist über einen Treiber 133 und uber einen Widerstand 168 mit dem Knoten 161 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 144 verbunden.The output of the operational amplifier 117 is about a driver 133 and about a resistance 168 with the node 161 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 144 connected.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 118 ist über einen Treiber 134 und über einen Widerstand 169 mit dem Knoten 162 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 143 verbunden.The output of the operational amplifier 118 is about a driver 134 and about a resistance 169 with the node 162 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 143 connected.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 119 ist uber einen Treiber 135 und uber einen Widerstand 170 mit dem Knoten 163 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 142 verbunden.The output of the operational amplifier 119 is about a driver 135 and about a resistance 170 with the node 163 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 142 connected.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 120 ist uber einen Treiber 136 und uber einen Widerstand 171 mit dem Knoten 164 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 141 verbunden.The output of the operational amplifier 120 is about a driver 136 and about a resistance 171 with the node 164 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 141 connected.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 121 ist uber einen Treiber 137 und uber einen Widerstand 172 mit dem Knoten 165 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 140 verbunden.The output of the operational amplifier 121 is about a driver 137 and about a resistance 172 with the node 165 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 140 connected.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 122 ist uber einen Treiber 138 und uber einen Widerstand 173 mit dem Knoten 166 und somit mit dem Gate-Anschluss eines n-Kanal Mosfets 139 verbunden.The output of the operational amplifier 122 is about a driver 138 and about a resistance 173 with the node 166 and thus to the gate terminal of an n-channel MOSFET 139 connected.

Der Source-Anschluss der Mosfets 139 bis 145 ist mit dem Knoten 167 (und somit auch mit dem Knoten 112) verbunden.The source connection of the Mosfets 139 to 145 is with the node 167 (and thus also with the node 112 ) connected.

Der Drain-Anschluss des Mosfets 139 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 101 und 102 verbunden, der Drain-Anschluss des Mosfets 140 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 102 und 103 verbunden, der Drain-Anschluss des Mosfets 141 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 103 und 104 verbunden, der Drain-Anschluss des Mosfets 142 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 104 und 105 verbunden, der Drain-Anschluss des Mosfets 143 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 105 und 106 verbunden, der Drain-Anschluss des Mosfets 144 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 106 und 107 verbunden und der Drain-Anschluss des Mosfets 145 ist mit einem Abgriff zwischen den Leuchtdioden 107 und 108 verbunden.The drain connection of the mosfet 139 is with a tap between the light emitting diodes 101 and 102 connected, the drain connection of the mosfet 140 is with a tap between the light emitting diodes 102 and 103 connected, the drain connection of the mosfet 141 is with a tap between the light emitting diodes 103 and 104 connected, the drain connection of the mosfet 142 is with a tap between the light emitting diodes 104 and 105 connected, the drain connection of the mosfet 143 is with a tap between the light emitting diodes 105 and 106 connected, the drain connection of the mosfet 144 is with a tap between the light emitting diodes 106 and 107 connected and the drain connection of the mosfet 145 is with a tap between the light emitting diodes 107 and 108 connected.

Der Knoten 111 ist über die Knoten bzw. Anschlusse 150 und 159 über eine spannungsgesteuerte Stromquelle 146 mit der Anode der Leuchtdiode 101 verbunden und die Kathode der Leuchtdiode 108 ist mit dem Knoten 167 bzw. dem Knoten 112 verbunden.The knot 111 is via the nodes or connections 150 and 159 via a voltage-controlled current source 146 with the anode of the LED 101 connected and the cathode of the light emitting diode 108 is with the node 167 or the node 112 connected.

Die Treiber 132 bis 138 sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie fur die Mosfets 139 bis 145 einen passenden Gate- (oder Basisstrom falls Transistoren als Halbleiterschalter eingesetzt werden) zur Verfügung stellen, vorzugsweise um ein volistandiges Durchschalten der Mosfets 139 bis 145 zu gewahrleisten. Der von den Treibern 132 bis 138 bereitgestellte Gate-Strom kann so dimensioniert sein, dass das Schaltverhalten der Mosfets 139 bis 145 innerhalb einer Netzperiode hinreichend schnell ist. Auch kann der Gate-Strom so niedrig dimensioniert sein, dass durch eine geringe Leistungsaufnahme eine hohe Systemeffizienz erreicht wird.The drivers 132 to 138 are preferably designed to work for the Mosfets 139 to 145 provide a suitable gate (or base current if transistors are used as a semiconductor switch), preferably to a Volistandiges through switching the Mosfets 139 to 145 to ensure. The one from the drivers 132 to 138 provided gate current can be dimensioned so that the switching behavior of the mosfets 139 to 145 within a network period is sufficiently fast. Also, the gate current can be dimensioned so low that high system efficiency is achieved by a low power consumption.

In einer beispielhaften Implementierung können die Werte der Widerstande 113, 114, 124 bis 131 hoch dimensioniert werden. Die gewählte Höhe ergibt sich beispielsweise als ein Kompromiss aus Störfestigkeit der Schaltung im Hinblick auf die Eingangsströme der Komparatoren 116 bis 122. Beispielsweise können die Widerstände 113, 114, 124 bis 131 in einem Bereich von 10 kOhm bis 1 MOhm liegen. Die Wiederstande 168 bis 173 und 148 konnen beispielsweise je 1 kOhm betragen.In an exemplary implementation, the values of the resistances 113 . 114 . 124 to 131 be highly dimensioned. The selected height results, for example, as a compromise of immunity of the circuit in terms of Input currents of the comparators 116 to 122 , For example, the resistors 113 . 114 . 124 to 131 in a range of 10 kOhm to 1 MOhm. The resistance 168 to 173 and 148 For example, each can be 1 kOhm.

Der Knoten 160 ist uber eine Diode 174 mit der Basis eines npn-Transistors 195 verbunden, dessen Kollektor mit dem Knoten 161 und dessen Emitter mit dem Knoten 167 verbunden ist.The knot 160 is over a diode 174 with the base of an npn transistor 195 whose collector is connected to the node 161 and its emitter with the node 167 connected is.

Der Knoten 160 ist uber eine Diode 176 mit der Basis eines npn-Transistors 196 verbunden, dessen Kollektor mit dem Knoten 162 und dessen Emitter mit dem Knoten 167 verbunden ist. Weiterhin ist der Knoten 161 über eine Diode 175 mit der Basis des Transistors 196 verbunden.The knot 160 is over a diode 176 with the base of an npn transistor 196 whose collector is connected to the node 162 and its emitter with the node 167 connected is. Furthermore, the node 161 over a diode 175 with the base of the transistor 196 connected.

Der Knoten 160 ist uber eine Diode 179 mit der Basis eines npn-Transistors 197 verbunden, dessen Kollektor mit dem Knoten 163 und dessen Emitter mit dem Knoten 167 verbunden ist. Weiterhin sind der Knoten 161 uber eine Diode 178 und der Knoten 162 über eine Diode 177 jeweils mit der Basis des Transistors 197 verbunden.The knot 160 is over a diode 179 with the base of an npn transistor 197 whose collector is connected to the node 163 and its emitter with the node 167 connected is. Furthermore, the node 161 over a diode 178 and the node 162 over a diode 177 each with the base of the transistor 197 connected.

Der Knoten 160 ist uber eine Diode 183 mit der Basis eines npn-Transistors 198 verbunden, dessen Kollektor mit dem Knoten 164 und dessen Emitter mit dem Knoten 167 verbunden ist. Weiterhin sind der Knoten 161 uber eine Diode 182, der Knoten 162 uber eine Diode 181 und der Knoten 163 uber eine Diode 180 jeweils mit der Basis des Transistors 198 verbunden.The knot 160 is over a diode 183 with the base of an npn transistor 198 whose collector is connected to the node 164 and its emitter with the node 167 connected is. Furthermore, the node 161 over a diode 182 , the knot 162 over a diode 181 and the node 163 over a diode 180 each with the base of the transistor 198 connected.

Der Knoten 160 ist über eine Diode 188 mit der Basis eines npn-Transistors 199 verbunden, dessen Kollektor mit dem Knoten 165 und dessen Emitter mit dem Knoten 167 verbunden ist. Weiterhin sind der Knoten 161 über eine Diode 187, der Knoten 162 über eine Diode 186, der Knoten 163 über eine Diode 185 und der Knoten 164 uber eine Diode 184 jeweils mit der Basis des Transistors 199 verbunden.The knot 160 is over a diode 188 with the base of an npn transistor 199 whose collector is connected to the node 165 and its emitter with the node 167 connected is. Furthermore, the node 161 over a diode 187 , the knot 162 over a diode 186 , the knot 163 over a diode 185 and the node 164 over a diode 184 each with the base of the transistor 199 connected.

Der Knoten 160 ist über eine Diode 194 mit der Basis eines npn-Transistors 147 verbunden, dessen Kollektor mit dem Knoten 166 und dessen Emitter mit dem Knoten 167 verbunden ist. Weiterhin sind der Knoten 161 über eine Diode 193, der Knoten 162 über eine Diode 192, der Knoten 163 über eine Diode 191, der Knoten 164 über eine Diode 190 und der Knoten 165 über eine Diode 189 jeweils mit der Basis des Transistors 147 verbunden.The knot 160 is over a diode 194 with the base of an npn transistor 147 whose collector is connected to the node 166 and its emitter with the node 167 connected is. Furthermore, the node 161 over a diode 193 , the knot 162 over a diode 192 , the knot 163 over a diode 191 , the knot 164 over a diode 190 and the node 165 over a diode 189 each with the base of the transistor 147 connected.

Die Dioden 174 bis 194 sind jeweils so ausgerichtet, dass ihre Kathode in Richtung der Basis des jeweiligen Transistors 195 bis 199 und 147 zeigt.The diodes 174 to 194 are each aligned so that their cathode is toward the base of the respective transistor 195 to 199 and 147 shows.

Hierbei sei angemerkt, dass Mittenabgriff oder Abgriff eine Moglichkeit der Kontaktierung zwischen zwei Bauelementen bezeichnet. Dies entspricht elektrisch einem Knoten, der mit mehreren Bauelementen verbunden sein kann.It should be noted that center tap or tap denotes a possibility of contacting between two components. This corresponds electrically to a node that may be connected to multiple components.

Jede Leuchtdiode 101 bis 108 kann als mindestens eine Leuchtdiode bzw. als mindestens ein Halbleiterleuchtelement ausgeführt sein. Insbesondere kann jede Leuchtdiode 101 bis 108 eine Gruppe von Leuchtdioden umfassen. Eine Sollspannung fur eine Gruppe der Leuchtdioden kann insbesondere der Gesamtspannung durch die Anzahl der Leuchtdioden pro Gruppe entsprechen.Each light-emitting diode 101 to 108 can be designed as at least one light emitting diode or at least one semiconductor element. In particular, each light emitting diode 101 to 108 comprise a group of light-emitting diodes. A setpoint voltage for a group of light-emitting diodes can in particular correspond to the total voltage by the number of light-emitting diodes per group.

Mittels des Operationsverstärkers 115 (der als ein Spannungsfolger geschaltet ist) erfolgt eine Spannungserfassung. Die erfasste Spannung wird an eine Komparatorbank umfassend die Operationsverstarker 116 bis 122 weitergeleitet, wobei abhängig von der Höhe der erfassten Spannung die Komparatoren 116 bis 122 durchschalten und über den angeschlossenen invertierenden Treiber die Mosfets ansteuern.By means of the operational amplifier 115 (which is connected as a voltage follower) is a voltage detection. The detected voltage is applied to a comparator bank comprising the operational amplifiers 116 to 122 forwarded, depending on the magnitude of the detected voltage, the comparators 116 to 122 switch through and control the mosfets via the connected inverting driver.

Die Mosfets 139 bis 145 werden abhängig von der Höhe der erfassten Spannung und damit der Netzspannung leitend gesteuert bzw. aktiviert. Beispielsweise wird der Mosfet 139 bei einer erfassten Spannung von 35 V, der Mosfet 140 bei einer erfassten Spannung von 70 V, der Mosfet 141 bei einer erfassten Spannung von 105 V, der Mosfet 142 bei einer erfassten Spannung von 140 V, etc. aktiviert.The Mosfets 139 to 145 be controlled depending on the height of the detected voltage and thus the mains voltage or activated. For example, the mosfet 139 at a sensed voltage of 35 V, the mosfet 140 at a detected voltage of 70 V, the mosfet 141 at a detected voltage of 105 V, the mosfet 142 at a detected voltage of 140 V, etc. activated.

Vorzugsweise wird abhangig von der Höhe der Spannung an dem Mittenabgriff zwischen den Widerständen 113 und 114 nur einer der Mosfets 139 bis 145 aktiviert. Alternativ ist es auch moglich, dass bei einer vorgebbaren kleinsten Spannung alle Mosfets 139 bis 145 aktiviert werden und mit jeder Spannungsstufe ein zusatzlicher Mosfet geöffnet bzw. deaktiviert wird.Preferably, it becomes dependent on the magnitude of the voltage at the center tap between the resistors 113 and 114 only one of the mosfets 139 to 145 activated. Alternatively, it is also possible that at a predetermined minimum voltage all mosfets 139 to 145 be activated and with each voltage level an additional mosfet is opened or deactivated.

Hierbei ist es von Vorteil, dass die elektronischen Schalter 139 bis 145 als auch die spannungsgesteuerte Stromquelle 146 integriert, z. B. in einem gemeinsamen elektronischen integrierten Schaltkreis, ausgeführt sein konnen. Alternativ ist es auch moglich, dass die spannungsgesteuerte Stromquelle 146 diskret aufgebaut ist.It is advantageous that the electronic switch 139 to 145 as well as the voltage controlled current source 146 integrated, z. B. in a common electronic integrated circuit, can be executed. Alternatively, it is also possible that the voltage-controlled power source 146 discrete.

Die Ansteuerung der spannungsgesteuerten Stromquelle 146 erfolgt über die an dem Knoten 111 bereitgestellte pulsierende Gleichspannung (mit einer Frequenz von z. B. 100 Hz oder 120 Hz). Je nach Verlauf der gleichgerichteten Halbwelle der pulsierenden Gleichspannung wird ein entsprechend großer Strom von der spannungsgesteuerten Stromquelle 146 zum Betrieb der Leuchtdioden 101 bis 108 bereitgestellt. Wenn die Halbwelle der pulsierenden Gleichspannung nur einen geringen Spannungswert aufweist, wird einerseits diese Spannung von dem Operationsverstarker 115 erfasst und durch die angeschlossenen Komparatorbank derart ausgewertet, dass nur eine Leuchtdiode oder wenige Leuchtdioden aktiv sind; fur diese eine Leuchtdiode bzw. diese wenigen Leuchtdioden wird andererseits der geeignete Strom – ebenfalls basierend auf der Höhe des Momentanwerts der pulsierenden Gleichspannung – von der spannungsgesteuerten Stromquelle 146 bereitgestellt. Damit befindet sich der Stromregler in einem Arbeitspunkt, es erfolgt auf effiziente Weise eine Spannungsanpassung an die jeweilige Last.The control of the voltage-controlled current source 146 is done via the at the node 111 provided pulsating DC voltage (with a frequency of eg 100 Hz or 120 Hz). Depending on the course of the rectified half-wave of the pulsating DC voltage, a correspondingly large current from the voltage-controlled current source 146 for operation of the LEDs 101 to 108 provided. If the half-wave of the pulsating DC voltage has only a low voltage value, on the one hand, this voltage of the operational amplifier 115 detected and evaluated by the connected comparator so that only one LED or a few LEDs are active; for this one LED or these few LEDs, on the other hand, the appropriate current - also based on the magnitude of the instantaneous value of the pulsating DC voltage - from the voltage controlled current source 146 provided. Thus, the current controller is at an operating point, it is done in an efficient manner, a voltage adjustment to the respective load.

Durch die Verwendung von Halbleiterschaltern (im Beispiel von 1 anhand der gezeigten Mosfets 139 bis 145) mit gemeinsamem Potential des Source-Anschlusses (entsprechend konnen npn-Transistoren verwendet werden, deren Kollektoren auf einem gemeinsamen Potential liegen) vereinfacht sich die Ansteuerung der Halbleiterschalter, da die Spannung zwischen Gate-Anschluss und Source-Anschluss immer das gleiche Bezugspotential aufweisen kann. Ferner können so die Halbleiterschalter gemeinsam z. B. auf Silizium-Basis integriert werden. Optional konnen die Treiber 132 bis 138 mit den Halbleiterschaltern gemeinsam integriert ausgefuhrt sein.By the use of semiconductor switches (in the example of 1 based on the Mosfets shown 139 to 145 ) with common potential of the source terminal (corresponding npn transistors can be used, whose collectors are at a common potential) simplifies the control of the semiconductor switches, since the voltage between the gate terminal and the source terminal can always have the same reference potential. Furthermore, so the semiconductor switches together for. B. be integrated on silicon basis. Optionally, the drivers 132 to 138 be executed integrated with the semiconductor switches together.

Abhangig von der von dem Operationsverstarker 115 erfassten momentanen Netzspannung wird ab einem vorgebbaren Minimalwert immer ein Mosfet angesteuert bzw. geschaltet.Depends on that of the Operationsverstarker 115 detected current mains voltage is always driven or switched from a predetermined minimum value always a Mosfet.

Abhangig von der erfassten Spannung schaltet einer (oder keiner) der Komparatoren 116 bis 122. Am Ausgang des jeweiligen Komparators befindet sich ein fur den Mosfet geeigneter elektrischer Treiber 132 bis 138. Dieser steuert den Gate-Anschluss des Mosfets 139 bis 145 (bzw. die Basis eines Transistors) entsprechend an.Depending on the voltage detected, one (or none) of the comparators will switch 116 to 122 , At the output of each comparator there is a suitable for the Mosfet electrical driver 132 to 138 , This controls the gate connection of the mosfet 139 to 145 (or the base of a transistor) accordingly.

Abhängig von der Höhe der momentanen Netzspannung liegt an der spannungsgesteuerten Stromquelle 146, die integriert oder diskret aufgebaut sein kann, eine unterschiedlich lange Kette von Leuchtdioden 101 bis 108 wirksam an. Bei einer geringen Netzspannung kann z. B. der Mosfet 139 leitend geschaltet sein, dadurch werden die Leuchtdioden 102 bis 108 uberbruckt und nur die Leuchtdiode 101 über die spannungsgesteuerte Stromquelle 146 gespeist. Da auch die spannungsgesteuerte Stromquelle 146 abhängig von der Höhe der Netzspannung einen Strom einpragt, wird die Leuchtdiode 101 in diesem Fall mit einem für sie geeigneten Strom gespeist. Dieser Strom ist unterschiedlich von einem deutlich höheren Strom, der z. B. von der spannungsgesteuerten Stromquelle 146 eingeprägt wird, um samtliche Leuchtdioden 101 bis 108 zu betreiben (wenn alle Mosfets 139 bis 145 sperren und die gleichgerichtete Halbwelle der Netzspannung z. B. in ihrem oder in der Nähe ihres Maximums liegt).Depending on the level of the instantaneous mains voltage is due to the voltage-controlled current source 146 which may be integrated or discrete, a chain of light emitting diodes of different lengths 101 to 108 effective. At a low mains voltage z. B. the Mosfet 139 be turned on, thereby the light-emitting diodes 102 to 108 überbruckt and only the light emitting diode 101 via the voltage-controlled current source 146 fed. As is the voltage-controlled current source 146 Depending on the level of the mains voltage impresses a current, the light emitting diode 101 fed in this case with a suitable current for them. This current is different from a significantly higher current, the z. B. from the voltage controlled current source 146 is imprinted to all the LEDs 101 to 108 to operate (if all mosfets 139 to 145 lock and the rectified half-wave of the mains voltage z. B. is in or near its maximum).

Um den Powerfaktor zu optimieren, ist die spannungsgesteuerte Stromquelle 146 netzgeführt, d. h. der Strom ist beispielsweise proportional zur Netzspannung und andert sich mit dem Verlauf der Netzspannung. Damit sind Spannung und Strom in etwa in Phase und weisen einen ahnlichen zeitlichen Verlauf auf.To optimize the power factor is the voltage controlled current source 146 mains-guided, ie the current is for example proportional to the mains voltage and varies with the course of the mains voltage. Thus, voltage and current are approximately in phase and have a similar time course.

2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das den hier vorgestellten Ansatz zur Ansteuerung von Leuchtmitteln 205 veranschaulicht. 2 shows a schematic block diagram illustrating the approach presented here for driving bulbs 205 illustrated.

Bei den Leuchtmitteln 205 handelt es sich beispielsweise um Halbleiterleuchtelemente oder Gruppen von Halbleiterleuchtelementen, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Insbesondere können Gruppen von Leuchtmitteln jeweils gemeinsam angesteuert werden.At the bulbs 205 For example, they are semiconductor light elements or groups of semiconductor light elements connected in series with each other. In particular, groups of lamps can each be controlled jointly.

Eine pulsierende Gleichspannung 201 mit der doppelten Frequenz einer Netzwechselspannung wird einer Steuereinheit 202 zugefuhrt. Die Steuereinheit 202 kann z. B. wie in 1 gezeigt ausgeführt sein. Alternativ kann die Steuereinheit 202 auch einen Prozessor und/oder einen (Mikro-)Controller aufweisen, der abhangig von dem Verlauf der pulsierenden Gleichspannung 201 Schalter 203 ansteuert. Die Schalter 203 konnen den in 1 gezeigten Mosfets entsprechen.A pulsating DC voltage 201 at twice the frequency of an AC line voltage is a control unit 202 fed to. The control unit 202 can z. B. as in 1 be shown shown. Alternatively, the control unit 202 also have a processor and / or a (micro) controller, which depends on the course of the pulsating DC voltage 201 switch 203 controls. The switches 203 can the in 1 Mosfets shown correspond.

Grundsätzlich ist es möglich, andere elektronische Schalter, z. B. (Bipolar-)Transistoren, zu verwenden.In principle it is possible to use other electronic switches, eg. B. (bipolar) transistors to use.

Die Steuereinheit 202 wertet den Verlauf einer Halbwelle der pulsierenden Gleichspannung 201 aus, indem abhangig von der Hohe der Spannung der Halbwelle einer oder mehrere der Schalter 203 angesteuert wird/werden, so dass dem Spannungsverlauf angepasst stufenweise die Leuchtmittel 205 uber die Schalter 203 aktiviert werden (hierbei kann stufenweise die Anzahl der aktivierten Leuchtmittel 205 entsprechend der Höhe des Spannungsverlaufs erhöht werden). Dazu wird vorzugsweise die Halbwelle in Stufen oder Schaltschwellen unterteilt, so dass mit ansteigender Spannung stufenweise die Leuchtmittel 205 zugeschaltet werden und mit abfallender Spannung der Halbwelle stufenweise die Leuchtmittel 205 wieder abgeschaltet werden.The control unit 202 evaluates the course of a half wave of the pulsating DC voltage 201 depending on the height of the voltage of the half-wave one or more of the switches 203 is / are controlled, so that adapted to the voltage progressively the bulbs 205 over the switches 203 be activated (this can gradually the number of activated bulbs 205 be increased according to the height of the voltage curve). For this purpose, the half-wave is preferably divided into steps or switching thresholds, so that with increasing voltage gradually the bulbs 205 be switched on and with decreasing voltage of the half-wave gradually the bulbs 205 be switched off again.

Weiterhin wird die pulsierende Gleichspannung 201 auch einer spannungsgesteuerten Stromquelle 204 zugefuhrt, anhand derer ein Strom durch die Leuchtmittel 205 abhängig von der Spannung der Halbwelle bereitgestellt (insbesondere begrenzt) wird. Somit kann erreicht werden, dass sich auch der Strom durch die Leuchtmittel 205 im Wesentlichen in Phase mit der Netzspannung befindet, was sich gunstig auf den Powerfaktor auswirkt und störende Einflüsse der Schaltung auf das Stromnetz reduziert bzw. verhindert.Furthermore, the pulsating DC voltage 201 also a voltage-controlled current source 204 zugefuhrt, by means of which a current through the bulbs 205 depending on the voltage of the half-wave provided (in particular limited) is. Thus it can be achieved that also the current through the bulbs 205 is essentially in phase with the mains voltage, which has a favorable effect on the power factor and reduces or prevents disturbing influences of the circuit on the power grid.

Alternativ ist es moglich, dass die Steuereinheit 202 die spannungsgesteuerte Stromquelle 204 ansteuert.Alternatively, it is possible that the control unit 202 the voltage controlled current source 204 controls.

Die vorgestellte Losung weist insbesondere die folgenden Vorteile auf:
Die Anordnung kann weitgehend integriert aufgebaut sein. Dadurch ist eine kompakte und gunstige Herstellung möglich. Durch die Referenzspannung 123 kann eine flexible Dimmbarkeit erreicht werden. Ferner ist die Lösung fur eine Vielzahl moglicher Leuchtmittel flexibel skalierbar, indem z. B. die Schwellwerte für die einzelnen Komparatoren entsprechend gewahlt werden. Die Schaltung ermöglicht eine nahezu sinusförmige Stromaufnahme, was Störungen des Stromnetzes minimiert. Auch ist es von Vorteil, dass der gezeigte Ansatz fur große Leistungen einfach umsetzbar ist. Weiterhin ist es ein Vorteil, dass Teile der Schaltung aufgrund des gemeinsamen Massepotentials monolithisch integrierbar (gemeinsames Substratpotential bei Silizium) sind.
The presented solution has in particular the following advantages:
The arrangement can be constructed largely integrated. This makes a compact and inexpensive production possible. By the reference voltage 123 a flexible dimmability can be achieved. Furthermore, the solution for a variety of possible bulbs is flexibly scalable by z. B. the thresholds for the individual comparators are selected accordingly. The circuit allows a nearly sinusoidal current consumption, which minimizes power system disturbances. It is also advantageous that the approach shown for high performance is easy to implement. Furthermore, it is an advantage that parts of the circuit can be monolithically integrated (common substrate potential in the case of silicon) due to the common ground potential.

Zur Optimierung des Wirkungsgrads kann eine Spannung am Eingang des Operationsverstarkers 115 oder an anderen Punkten der Schaltung so eingestellt werden, dass die Schaltschwellenbreite eines Schaltschritts, der Nennspannung einer LED-Teilkette entspricht (im obigen Beispiel: 35 V).To optimize the efficiency, a voltage at the input of the Operationsverstarkers 115 or at other points of the circuit so that the switching threshold width of a switching step corresponds to the rated voltage of an LED sub-string (in the above example: 35 V).

Auch ist es von Vorteil, dass bei einer Anpassung auf eine andere Netzspannung, die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs und demzufolge die Schaltschwellenbreite flexibel angepasst werden kann.It is also advantageous that, when adapted to a different mains voltage, the number of LEDs connected in series and consequently the switching threshold width can be flexibly adjusted.

Die Komparatorbank kann vorzugsweise so ausgelegt sein, das während eines Schaltübergang kurz auch die (beiden) benachbarten elektronischen Schalter einen Schaltvorgang ausfuhren, um Stromspitzen an der spannungsgesteuerten Stromquelle zu vermeiden. Somit wird verhindert, dass kurzfristig wahrend eines Schaltubergangs alle elektronischen Schalter öffnen und dadurch Stromspitzen entstehen. Insbesondere ist es von Vorteil, die elektronischen Schalter mit geringen Schaltstromen anzusteuern, weil so die elektronischen Schalter langsamer in einen Sattigungszustand übergehen, was zu einer zusätzlichen Reduzierung von Stromspitzen beitragt.The comparator bank may preferably be designed such that, during a switching transition, the (two) adjacent electronic switches also briefly execute a switching operation in order to avoid current peaks at the voltage-controlled current source. This prevents short-term opening of all electronic switches during a switching transition, thereby generating current peaks. In particular, it is advantageous to control the electronic switches with low switching currents, because so the electronic switches go slower in a saturation state, which contributes to an additional reduction of current peaks.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101 bis 108101 to 108
Leuchtdiode bzw. Gruppe von HalbleiterleuchtelementenLight emitting diode or group of semiconductor light elements
109109
NetzwechselspannungAC line voltage
110110
Gleichrichterrectifier
111, 112111, 112
Knotennode
113, 114113, 114
Widerstandresistance
115115
Operationsverstarker (Spannungsfolger zur Erfassung der Hohe der pulsierenden gleichgerichteten Netzspannung)Operational amplifier (voltage follower for detecting the high of the pulsed rectified mains voltage)
116 bis 122116 to 122
Operationsverstarker (als Komparator betrieben)Operational amplifier (operated as a comparator)
123123
Referenzspannung insbesondere zur Einstellung der Dimmung (Helligkeitsregelung)Reference voltage, in particular for setting the dimming (brightness control)
124 bis 131124 to 131
in Reihe geschaltete Widerstandeconnected in series resistances
132 bis 138132 to 138
Treiber (z. B. Schmitt-Trigger)Driver (eg Schmitt trigger)
139 bis 145139 to 145
elektronische Schalter (n-Kanal Mosfets)electronic switches (n-channel mosfets)
146146
spannungsgesteuerte Stromquellevoltage-controlled current source
150 bis 167150 to 167
Anschlüsse bzw. KnotenConnections or nodes
148, 168 bis 173148, 168-173
Widerstandresistance
174 bis 194174 to 194
Diodediode
195 bis 199, 147195 to 199, 147
npn-Transistornpn transistor
201201
gleichgerichtete pulsierende Netzspannung (doppelte Frequenz im Vergleich zur Netz(wechsel)spannung)rectified pulsating mains voltage (double the frequency compared to the mains (alternating) voltage)
202202
Steuereinheitcontrol unit
203203
elektronische Schalterelectronic switches
204204
spannungsgesteuerte Stromquellevoltage-controlled current source
205205
Leuchtmittel (z. B. Reihenschaltung aus Halbleiterleuchtelementen oder Reihenschaltung aus Halbleiterleuchtsystemen, wobei jedes Halbleiterleuchtsystem mindestens ein Halbleiterleuchtelement aufweist)Light source (eg series connection of semiconductor light elements or series connection of semiconductor light systems, each semiconductor light system having at least one semiconductor element)

Claims (12)

Schaltung zur Ansteuerung mehrerer in Reihe geschalteter Leuchtmittel (101108; 205), – umfassend eine Steuereinheit (202) und mehrere elektronische Schalter (139145; 203), wobei die mehreren elektronischen Schalter (139145; 203) in Abhängigkeit von einer gleichgerichteten Netzspannung (201) ansteuerbar sind, – wobei die mehreren elektronischen Schalter (139145; 203) parallel zu den Leuchtmitteln (101108; 205) angeordnet sind, – wobei jeder der mehreren elektronischen Schalter (139145; 203) bei Aktivierung jeweils mindestens eines der in Reihe geschalteten Leuchtmittel (101108; 205) kurzschließt, – wobei die mehreren elektronischen Schalter (139145; 203) ein gemeinsames Bezugspotential aufweisen.Circuit for driving a plurality of lamps connected in series ( 101 - 108 ; 205 ), Comprising - a control unit ( 202 ) and several electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ), wherein the plurality of electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) as a function of a rectified mains voltage ( 201 ) are controllable, - wherein the plurality of electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) parallel to the bulbs ( 101 - 108 ; 205 ) are arranged - each of the several electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) when activated in each case at least one of the series-connected bulbs ( 101 - 108 ; 205 ), the plurality of electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) have a common reference potential. Schaltung nach Anspruch 1, bei der das Leuchtmittel (101108; 205) mindestens ein Halbleiterleuchtelement, insbesondere eine Gruppe von Halbleiterleuchtelementen umfasst.Circuit according to Claim 1, in which the lighting means ( 101 - 108 ; 205 ) comprises at least one semiconductor element, in particular a group of semiconductor elements. Schaltung nach einem der vorhergehenden Anspruche, wobei anhand der Steuereinheit (202) eine Erfassung und Auswertung der gleichgerichteten Netzspannung erfolgt und abhängig von einer Höhe der erfassten Netzspannung mehr oder weniger viele Leuchtmittel (101108; 205) uber die elektronischen Schalter (139145; 203) aktivierbar sind.Circuit according to one of the preceding claims, wherein on the basis of the control unit ( 202 ) a detection and evaluation of the rectified mains voltage takes place and depending on a level of the detected mains voltage more or fewer bulbs ( 101 - 108 ; 205 ) via the electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) are activated. Schaltung nach einem der vorhergehenden Anspruche, bei der anhand der Steuereinheit (202) eine dimmbare Ansteuerung der Leuchtmittel (101108; 205) erfolgt.Circuit according to one of the preceding claims, in which by means of the control unit ( 202 ) a dimmable control of the bulbs ( 101 - 108 ; 205 ) he follows. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit einen Spannungsfolger (115) zur Erfassung der Netzspannung aufweist, dessen Ausgangssignal an eine Komparatorbank (116122) geleitet wird, anhand derer die elektronischen Schalter (139145; 203) abhängig von der Höhe der Netzspannung ansteuerbar sind.Circuit according to one of the preceding claims, in which the control unit has a voltage follower ( 115 ) for detecting the mains voltage whose output signal to a comparator bank ( 116 - 122 ), by means of which the electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) are controllable depending on the height of the mains voltage. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (202) und die elektronischen Schalter (139145; 203) gemeinsam in einem Schaltkreis integriert ausgefuhrt sind.Circuit according to one of the preceding claims, in which the control unit ( 202 ) and the electronic switches ( 139 - 145 ; 203 ) are executed together integrated in a circuit. Schaltung nach einem der vorhergehenden Anspruche, mit einer spannungsgesteuerten Stromquelle (146; 204), die über die gleichgerichtete Netzspannung (201) betreibbar ist und die in Reihe mit den mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmitteln (101108; 205) angeordnet ist.Circuit according to one of the preceding claims, comprising a voltage-controlled current source ( 146 ; 204 ), which exceed the rectified mains voltage ( 201 ) and in series with the plurality of lamps connected in series ( 101 - 108 ; 205 ) is arranged. Schaltung nach Anspruch 7, bei der die Steuereinheit (202), die elektronischen Schalter (203) und die spannungsgesteuerte Stromquelle (204) gemeinsam in einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind.Circuit according to Claim 7, in which the control unit ( 202 ), the electronic switches ( 203 ) and the voltage-controlled current source ( 204 ) are arranged together in an integrated circuit. Schaltung nach einem der vorhergehenden Anspruche, bei der die elektronischen Schalter Halbleiterschalter, insbesondere Transistoren, Bipolartransistoren und/oder Mosfets umfassen.Circuit according to one of the preceding claims, in which the electronic switches comprise semiconductor switches, in particular transistors, bipolar transistors and / or MOSFETs. Schaltung nach einem der vorhergehenden Anspruche, bei der die Steuereinheit Treiber zur Ansteuerung der elektronischen Schalter aufweist.Circuit according to one of the preceding claims, in which the control unit has drivers for controlling the electronic switches. Integrierter Schaltkreis umfassend die Steuereinheit und die elektronischen Schalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.An integrated circuit comprising the control unit and the electronic switches according to one of the preceding claims. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 11, der zumindest teilweise als ein ASIC, ein FPGA oder ein Mikrokontroller ausgeführt ist.An integrated circuit according to claim 11, which is at least partially implemented as an ASIC, an FPGA or a microcontroller.
DE102011003937A 2011-02-10 2011-02-10 Control circuit for controlling lamps switched into series, has electronic switches arranged parallel to lamps and short circuited during activation of lamps that are switched into series and comprise common reference potential Ceased DE102011003937A1 (en)

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