AT14316U1 - Treiberschaltung für LEDs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Treiberschaltung (1) für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend: - eine mit Spannung (Vdc) versorgbare und mittels wenigstens eines Schalters (LS, HS) getaktete Schaltung (2), die einen zum Versorgen der Leuchtmittel mit Strom dienenden Resonanzkreis (3) speist, - einen Regelkreis zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms aufweisend einen Regler (10), wobei der Regler (10) abhängig von einem Rückführsignal (Im), das den Strom durch die Leuchtmittel wiedergibt, und einem Signal (ILS), das einen Sollwert für den Leuchtmittel-Strom wiedergibt, eine Stellgröße (ASF) für die Regelung des Leuchtmittel-Stroms erzeugt, - einen PWM-Modulator (11) zum modulieren der Stellgröße (ASF) mit einem PWM-Signal.

Description

Beschreibung

TREIBERSCHALTUNG FÜR LEDS

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Steuerschaltung und einen Konver¬ter für den Betrieb wenigstens eines Leuchtmittels, z.B. eine Treiberschaltung für den Betriebwenigstens einer LED, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels.

[0002] Eine Treiberschaltung zum Betreiben von LEDs ist aus dem Stand der Technik grund¬sätzlich bekannt. Eine solche Treiberschaltung wird von einer elektrischen Versorgungsquelleversorgt, und umfasst einen Resonanzkreis, wie z.B. einen LLC-Konverter, der dafür zuständigist, Strom über eine galvanische Sperre bzw. galvanische Barriere von einer Primärseite aufeine Sekundärseite der galvanischen Sperre zu übertragen. Zweck dieser Übertragung vonelektrischer Energie ist die Versorgung einer auf der Sekundärseite geschalteten LED-Streckemit Strom.

[0003] Die Erfindung geht von einer solchen LLC-Topologie aus, die z.B. ein Halbbrücken-Wechselrichter mit folgendem Resonanzkreis umfasst. Der Resonanzkreis speist einen Über¬trager, ausgehend von dessen Sekundärseite wiederum eine LED-Strecke versorgbar ist.

[0004] Aus dem Stand der Technik ist es indessen bekannt, zur Konstantregelung des LED-Stroms den Strom durch die Primärseite des Übertragers als Istwert des LED-Stroms zu erfas¬sen. Diese Messung ist allerdings behaftet mit der Unsicherheit des Magnetisierungstroms,dessen genaue Größe bei dieser Topologie nicht ermittelt wird.

[0005] Dabei besteht eine bekannte Korrektur dieser Messung darin, dass auf der Sekundärsei¬te die Spannung über der LED-Strecke gemessen wird und, ggf. mit weiteren Messwerten wiez.B. der Temperatur, von einem sekundärseitigen Mikrocontroller über die SELV-Barriere zudem Mikrocontroller auf der Primärseite gesandt wird. Dieser Mikrocontroller korrigiert somit dieprimärseitige Strommessung um diesen Korrekturbeitrag, der unter Verwendung empirischer,z.B. in einer Look-Up Tabelle gespeicherter Messwerte ausgehend von der sekundärseitigenLED-Spannungsmessung ermittelt wird. Schließlich steuert der Mikrocontroller über einen ASICals Stellgröße die Frequenz der Halbbrücke abhängig von der Strom- und Spannungsmessungein. Nachteilig ist dabei, dass die Look-Up Tabelle zur Ermittlung des Korrekturwerts nur nähe¬rungsweise den richtigen Korrekturbeitrag ermitteln kann. Darüber hinaus ist die Lösung hin¬sichtlich der Bauteile, insbesondere zur Überwindung der SELV-Barriere relativ aufwendig.

[0006] Bei einer derartigen Treiberschaltung kann ein Dimmen der LED-Strecke durch einkurzzeitiges Abschalten der hochfrequenten Taktung der Schalter der Halbbrücke. Dies wirddurch eine niederfrequente PWM-Modulation erreicht. Allerdings ist es hier problematisch, dassdie Stufen der PWM-Modulation begrenzt sind. Die Auflösung der Stufen der PWM-Modulation,z.B. 7-bit, verursacht ein so-genanntes Dithering, d.h. die Frequenz des LLC-Konverters kannnicht präzise genug angesteuert werden. Folglich kann der gewünschte LED-Strom und somitdie gewünschte Helligkeit nur näherungsweise eingestellt werden.

[0007] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Steuerschaltung bzw. Trei¬berschaltung zum Betreiben von Leuchtmitteln, insbesondere LEDs, anzugeben, bei denen einSollwert für die Helligkeit besser umgesetzt wird.

[0008] Dieses der Erfindung zugrunde liegende Problem wird nunmehr durch die Kombinationder Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden denzentralen Gedanken der Erfindung vorteilhaft weiter.

[0009] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Treiberschaltung für Leuchtmittelvorgesehen, insbesondere für eine oder mehrere LEDs. Die Treiberschaltung umfasst eine mitSpannung versorgbare und mittels wenigstens eines Schalters getaktete Schaltung, die einenzum Versorgen der Leuchtmittel mit Strom dienenden Resonanzkreis speist. Die Treiberschal¬tung umfasst weiterhin einen Regelkreis zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms aufweisendeinen Regler. Der Regler erzeugt eine Stellgröße für die Regelung des Leuchtmittel-Stroms in

Abhängigkeit von einem Rückführsignal, das den Strom durch die Leuchtmittel wiedergibt, undvon einem Signal, das einen Sollwert für den Leuchtmittel-Strom wiedergibt. Die Treiberschal¬tung umfasst einen PWM-Modulator zum modulieren der Stellgröße mit einem PWM-Signal.

[0010] Vorzugsweise ist der Regelkreis durchgehend und insbesondere auch in den Ausschalt¬zeitdauern des PWM- Signals aktiviert. Vorzugsweise führt das Modulieren der Stellgröße durchdas PWM-Signal dazu, dass der Regelkreis durchgehend und insbesondere auch in den Aus¬schaltzeitdauern des PWM-Signals aktiviert ist.

[0011] Vorzugsweise weist der Regelkreis eine Zeitkonstante auf, die langsamer ist als dieZeitdauer einer Periode der PWM- Modulation.

[0012] Vorzugsweise ist die Zeitkonstante des Regelkreises wesentlich langsamer als die Zeit¬dauer einer Periode der PWM-Modulation, z.B. mindestens 5mal langsamer, insbesonderezwischen 5 und 10mal langsamer.

[0013] Vorzugsweise weist die Treiberschaltung einen Tiefpass- Filter auf zum Filtern desRückführsignals. Somit stellt der Regler abhängig von dem tiefpassgefilterten Rückführsignaldie Stellgröße ein.

[0014] Vorzugsweise ist die Zeitkonstante des Tiefpass-Filters langsamer als die Zeitdauereiner Periode der PWM- Modulation.

[0015] Dabei kann die Zeitkonstante des Regelkreises dadurch langsamer als die Zeitdauereiner Periode der PWM- Modulation sein, dass die Zeitkonstante der Tiefpass- Filterung durchden Tiefpass-Filter langsamer als die Zeitdauer einer Periode der PWM-Modulation ist.

[0016] Vorzugsweise ist die Zeitkonstante des im Regler implementierten Regelalgorithmuslangsamer als die Zeitdauer einer Periode der PWM-Modulation.

[0017] Dabei kann die Zeitkonstante des Regelkreises dadurch langsamer als die Zeitdauereiner Periode der PWM- Modulation sein, dass die Zeitkonstante des im Regler implementiertenRegelalgorithmus langsamer als die Zeitdauer einer Periode der PWM-Modulation ist.

[0018] Vorzugsweise ist die PWM-Modulation aufgrund der langsamen Zeitkonstante, insbe¬sondere aufgrund der Verlangsamung durch den Tiefpass-Filter, durch den Regelkreis nichtausregelbar.

[0019] Vorzugsweise weist die Treiberschaltung eine PWM-Dimm- Einheit auf zum Einstelleneines Tastverhältnisses für die PWM-Modulation abhängig von einem Dimm-Befehl. DB). DasTastverhältnis wird vorzugsweise unabhängig von Rückführgrößen insbesondere aus demBereich der Treiberschaltung eingestellt.

[0020] Dabei kann die PWM-Modulation insbesondere Open-Loop erfolgen. D.h. das PWM-Signal wird lediglich durch Steuerung und nicht durch Regelung auf die Stellgröße aufmoduliert.Mit anderen Worten erfolgt die PWM- Modulation ohne Rückkopplung.

[0021] Vorzugsweise weist die Treiberschaltung eine Amplituden- Dimm-Einheit auf zur Festle¬gung des Sollwerts für den Leuchtmittel-Strom in Abhängigkeit von dem Dimm-Befehl.

[0022] Dabei kann der Sollwert unabhängig vom eingestellten Tastverhältnis für die PWM-Modulation festgelegt werden.

[0023] Vorzugsweise liegt in einem ersten Dimm-Bereich des Dimm- Befehls das Tastverhältnisfür die PWM-Modulation bei 100%. liegt. Vorzugsweise wird in einem zweiten Dimm- Bereichdas Tastverhältnis stufenweise oder auch fortlaufend (kontinuierlich oder quasi-kontinuierlichinsb. bei einer digitalen Ausgestaltung) herabgesetzt.

[0024] Vorzugsweise ist eine Kaskadenregelung vorgesehen. Der erste Regelkreis aufweisendden Regler zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms ist mit einem zweiten Regelkreis aufweisendeinen weiteren Regler verschachtelt. Der zweite Regelkreis kann eine schnellere Zeitkonstanteaufweisen als der erste Regelkreis. Der zweite Regelkreis kann insbesondere zur Ausregelungeiner Restwelligkeit der Spannung dienen.

[0025] Vorzugsweise weist die Treiberschaltung einen auf den Resonanzkreis folgenden Über¬trager auf zum Übertragen elektrischer Energie von einer mit dem Resonanzkreis gekoppeltenPrimärwicklung zu einer Sekundärwicklung, ausgehend von der die Leuchtmittel mit Stromversorgbar sind.

[0026] Vorzugsweise gibt das Rückführsignal indirekt den Leuchtmittel-Strom wieder, in dem esauf der Sekundärseite des Übertragers induktiv ausgekoppelt ist.

[0027] Vorzugsweise weist die Treiberschaltung einen Treiber auf zur Ausgabe, ausgehend vonder PWM-modulierten Stellgröße, mindestens eines Ein/Aus-Ansteuersignals für die Steuerungdes wenigstens eines Schalters der getakteten Schaltung.

[0028] Vorzugsweise gibt die Stellgröße die Frequenz und/oder das Tastverhältnis der Steue¬rung des wenigstens eines Schalters der getakteten Schaltung wieder.

[0029] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuereinheit zum Betreiben einerTreiberschaltung für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, vorgesehen. DieSteuereinheit umfasst einen Eingang für ein den Strom durch die Leuchtmittel wiedergebendesRückführsignal. Die Steuereinheit umfasst einen Regelkreis zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms aufweisend einen Regler. Der Regler erzeugt eine Stellgröße für die Regelung desLeuchtmittel-Stroms abhängig von dem Rückführsignal und von einem, einen Sollwert für denLeuchtmittel-Strom wiedergebenden Signal. Die Steuereinheit umfasst einen PWM-Modulatorzum modulieren der Stellgröße mit einem PWM-Signal.

[0030] Vorzugsweise ist die Steuereinheit in Form einer integrierten Schaltung, insbesondereASIC oder Microcontroller oder einer Hybridversion davon.

[0031] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung des Stromsdurch Leuchtmittel, insbesondere durch eine oder mehrere LEDs, vorgesehen. Ein den Stromdurch die Leuchtmittel wiedergebendes Rückführsignal wird abgegriffen. Abhängig von demRückführsignal und von einem, einen Sollwert für den Leuchtmittel-Strom wiedergebendenSignal wird eine Stellgröße für die Regelung des Leuchtmittel-Stroms erzeugt. Ein PWM-Signalwird auf die Stellgröße aufmoduliert.

[0032] Die oben in Bezug auf die Treiberschaltung genannten Aspekte sind auch auf die Steu¬ereinheit und auf das Verfahren anwendbar.

[0033] Die Erfindung schlägt somit vorzugsweise vor, dass das PWM-Signal nicht zeitweise dieRegelschleife abschaltet bzw. den gesamten Halbbrückentreiber, sondern vielmehr das Aus¬gangssignal der Halbbrücken-Regelschleife moduliert.

[0034] Vorzugsweise liegt eine Regelung des LED-Stroms durch Veränderung der Frequenzder Halbbrückenansteuerung vor. Diese Regelschleife läuft konstant, also auch in den Aus¬schaltzeitdauern der PWM-Modulation. Diese Regelung weist eine Zeitkonstante auf, die deut¬lich langsamer ist als die Frequenz/Zeitdauer der PWM-Modulation.

[0035] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die gezielte .Verlangsamung' durchdie Tiefpaßfilterung des Rückführsignals vor dem Komparator mit dem Sollsignal. Indessenkann diese Zeitkonstante auch nach dem Komparator oder auch im Regelalgorithmus selbstimplementiert sein.

[0036] Insgesamt liegt vorzugsweise eine Art kombinierter PWM/AM-Dimmung vor. Da aller¬dings das Istwertsignal tiefpassgefiltert ist und die Regelschleife durchgehend aktiv ist, bleibtder LED-Strom über eine Periode der PWM- Modulation im Wesentlichen konstant, was eineverbesserte Farbkonstanz der LED-Strecke ergibt.

[0037] Nachfolgend wird die Erfindung außerdem in Hinblick auf die Figuren beschrieben.

[0038] Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung zur

Versorgung von Leuchtmitteln, insbesondere zur Versorgung von LEDs bzw. ei¬ner LED-Strecke, [0039] Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung, [0040] Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung, [0041] Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfassung des Stroms durch die LEDs bei der erfindungsgemäßen Treiberschaltung [0042] Fig. 5 zeigt den Einfluss eines Dimmwerts auf Parameter der erfindungsgemäßen Re¬ gelung, und [0043] Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung gemäß der vorliegenden

Erfindung.

[0044] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung 1 zur Versorgung vonLeuchtmitteln gezeigt, insbesondere in Form eines LED-Konverters zur Versorgung von LEDsbzw. einer LED-Strecke.

[0045] Die Treiberschaltung 1 wird eingangsseitig von einer Eingangsspannung Vdc gespeist.Die Eingangsspannung Vdc ist vorzugsweise eine gleichgerichtete, und gegebenenfalls gefilter¬te, Wechselspannung bzw. Netzspannung.

Vorzugsweise wird diese gleichgerichtete Netzspannung noch einem Wandler in Form z.B.einer Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung (nicht gezeigt) zugeführt, bevor sie die Treiberschal¬tung 1 versorgt. Die Eingangsspannung Vdc ist in diesem Fall eine näherungsweise konstanteBusspannung gegebenenfalls aufweisend eine Restwelligkeit. Im Ausführungsbeispiel der Fig.1 weist die Eingangsspannung Vdc eine Amplitude von 400 V auf. Die Eingangsspannung kannauch Busspannung oder Zwischenkreisspannung genannt werden. Alternativ kann die Ein¬gangsspannung Vdc auch eine Gleichspannung bzw. eine konstante Spannung wie z.B. eineBatteriespannung.

[0046] Eingangsseitig ist in der Treiberschaltung 1 ein Schaltregler vorgesehen, der von derEingangsspannung Vdc gespeist wird. Die Eingangsspannung Vdc versorgt insbesondere einegetaktete Schaltung bzw. einen Wechselrichter, der z.B. in Form einer Halbbrückenschaltung 2ausgestaltet sein kann. Die gezeigte Halbbrückenschaltung 2 weist einen potentialniedrigerenSchalter LS und einen potentialhöheren Schalter HS auf. Erfindungsgemäß weist der Wechsel¬richter 2 zumindest einen Schalter auf. Als Wechselrichter mit einem Schalter kann z.B. einFlyback-Konverter (nicht gezeigt) vorgesehen sein.

[0047] Die in Serie geschalteten Schalter LS, HS der Halbbrückenschaltung 2 können als Tran¬sistoren, z.B. FET oder MOSFET, ausgestaltet sein. Die Schalter LS, HS werden von jeweiligenSteuersignalen S/LS, S/HS ausgehend von einem Halbbrückentreiber 12 einer Steuereinheit STgesteuert. Vorzugsweise werden die Schalter LS, HS durch die Steuersignale S/LS, S/HS bzw.durch den Halbbrückentreiber 12 alternierend ein- und ausgeschaltet. Der Mittelwert des Stromsdurch die LEDs kann durch Veränderung der Ansteuerfrequenz ASF der Schalter LS, HS,und/oder durch Veränderung des Tastverhältnisses der Ansteuerung angepasst werden. Derpotentialniedrigere Schalter LS ist mit einer primärseitigen Masse verbunden. An der Halbbrü¬ckenschaltung 2 liegt die Eingangsspannung Vdc an.

[0048] Zwischen den zwei Schaltern LS, HS, d.h. am Mittelpunkt der Halbbrückenschaltung 2,ist ein Resonanzkreis 3 in Form z.B. eines Serienresonanzkreises angeschlossen. Alternativkann am Mittelpunkt der Halbbrückenschaltung 2 erfindungsgemäß auch ein Parallelresonanz¬kreis angeschlossen sein. Der in Fig. 1 gezeigte Resonanzkreis 3 ist als Serienresonanzkreisausgestaltet und umfasst Induktanz- und Kapazitätselemente. Insbesondere ist zwischen derprimärseitigen Masse und dem Mittelpunkt der Halbbrückenschaltung 2 eine Serienschaltungaufweisend eine erste Spule Lr, eine zweite Spule La und einen Kondensator Cr. Der Reso¬nanzkreis 3 wird in diesem Fall als LLC-Resonanzkreis bezeichnet. Die Spule Lr und der Kon¬densator Cr bilden vorzugsweise einen LC-Resonanzkreis und werden dann als Resonanzspuleund Resonanzkondensator bezeichnet.

[0049] Die in Serie zu der Spule Lr und dem Kondensator Cr geschaltete zweite Spule La istvorzugsweise die Primärwicklung eines Transformators T, der als Übertrager zur galvanischen

Trennung dient. Der Transformator T ist ein Beispiel einer galvanischen Sperre, die in Fig. 1 alsSicherheitskleinspannungs-Barriere bzw. SELV Barriere 7 (engl. Safety Extra Low Voltage)dargestellt ist. Der Transformator T bildet insgesamt eine galvanische Sperre zwischen einerPrimärseite aufweisend die Primärwicklung La und einer Sekundärseite aufweisend die Sekun¬därwicklung Lb des Transformators T. In Fig. 1 ist der Transformator T als idealer Transformatordargestellt, wobei die Primärwicklung des realen Transformators T eine Streuinduktivität undeine Hauptinduktivität zum Führen des Magnetisierungsstroms aufweisen kann.

[0050] Die Sekundärwicklung Lb des Transformators T weist eine Anzapfung bzw. Abzapfung,insbesondere eine Mittelanzapfung bzw. Mittelpunktanzapfung, wobei diese Mittelanzapfung alssekundärseitige Masse dienen kann. Alternativ kann die Sekundärwicklung Lb aus zwei ge¬trennten Wicklungen bestehen, wobei dann der Mittelpunkt dieser getrennten Wicklungen derMittelanzapfung entspricht.

[0051] Eine Klemme der Sekundärwicklung Lb ist mit einer ersten Erfassungswicklung L1 ver¬bunden, und die andere Klemme der Sekundärwicklung Lb mit einer zweiten Erfassungswick¬lung LT. Die erste Erfassungswicklung L1 und die zweite Erfassungswicklung LT sind vorzugs¬weise identisch. Vorzugsweise sind die jeweiligen Windungszahlen nL1_sec, nL1'_sec derErfassungswicklungen L1, LT gleich. In Serie zur ersten Erfassungswicklung L1 ist eine ersteDiode D1 geschaltet. In Serie zur zweiten Erfassungswicklung LT ist eine zweite Diode DTgeschaltet. Die Erfassungswicklungen L1, LT sind mit der Anode der Dioden D1, DT verbun¬den.

[0052] Die jeweiligen Kathoden der Dioden D1, DT sind zusammengeführt, so dass dieseDioden D1, DT eine Gleichrichterschaltung 4 bilden. Durch die Sekundärwicklung Lb des Tran¬sistors T fließt im Betrieb vorzugsweise ein AC-Strom d.h. ein Wechselstrom. Je nach Richtungdieses Wechselstroms fließt ein Strom durch die erste Diode D1 oder durch die zweite DiodeDT. Am Ausgang der Gleichrichterschaltung 4, d.h. am Verbindungspunkt der Dioden D1, DT,fließt somit ein gleichgerichteter Strom. Der Gleichrichter wird auch als Mittelpunktgleichrichterbezeichnet.

[0053] Die Gleichrichterschaltung 4 speist ausgangsseitig einen Speicherkondensator C2.Dieser Speicherkondensator C2 ist vorzugsweise zwischen dem Verbindungspunkt der DiodenD1, DT und der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung Lb geschaltet. Als SpeicherkondensatorC2 kann aufgrund seiner vergleichsweise hohen Kapazität vorzugsweise ein Elektrolytkonden¬sator eingesetzt werden. Der sekundärseitige Strom durch die Erfassungswicklungen L1, LTwird also zum Betreiben der LEDs zunächst durch die Gleichrichterschaltung 4 gleichgerichtetund anschließend vorzugsweise gefiltert bzw. tiefpassgefiltert.

[0054] Parallel zum Speicherkondensator C2 sind die Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs bzw.eine LED-Strecke, geschaltet. Die Treiberschaltung 1 weist entsprechend zwei Ausgangsklem¬men K1, K2 zum Anschließen der LEDs. In Fig. 1 soll die dargestellte LED für eine oder mehre¬re LEDs repräsentativ sein. Vorzugsweise kann die von der Treiberschaltung 1 betriebene LED-Strecke eine Reihenschaltung von mehreren LEDs aufweisen. Alternativ können auch parallelangeordnete LEDs oder eine Kombination aus parallel und in Serie geschalteten LEDs versorgtwerden.

[0055] Am Ausgang der Gleichrichterschaltung 4 bzw. des Speicherkondensators C2 könnenweitere Bauteile zur Filterung vorgesehen sein. Beispielhaft ist hierzu in Fig. 1 eine Spule L2gezeigt. Diese Spule L2 kann vorzugsweise in Serie zu den LEDs angeordnet sein, wobei dieseSerienschaltung parallel zum Kondensator C2 geschaltet ist. Die Spule L2 ist vorzugsweisezwischen der Ausgangsklemme K1 einerseits und dem Verbindungspunkt der Dioden D1, DTandererseits geschaltet. Zwischen beiden Ausgangsklemmen K1, K2 kann die Treiberschaltungnoch ein weiterer Speicher- bzw. Filterkondensator C3 aufweisen. Zwischen der Ausgangs¬klemme K2 und der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung Lb kann zusätzlich ein WiderstandR3 vorgesehen sein.

[0056] Die Erfassungswicklungen L1, LT sind mit einer primärseitigen Wicklung L1" gekoppelt.

Der durch die Sekundärwicklung Lb des Transistors T fließende Wechselstrom wird somit vonden sekundärseitig vorgesehenen Erfassungswicklungen L1, LT in einen durch die WicklungL1" fließenden primärseitigen Strom transformiert. Diese drei Wicklungen L1, LT, L1" bildeneinen Erfassungstransformator bzw. einen vorzugsweise potentialgetrennten Erfassungsüber¬tragers T1. Der Strom durch die primärseitige Wicklung L1" gibt den Strom durch die sekundär¬seitigen Wicklungen L1, LT, d.h. auch den Strom durch die LEDs, wieder. Zumindest zeitlichgemittelt ist der Strom durch die primärseitige Wicklung L1" eine Wiedergabe des Mittelwertsdes Stroms durch die LEDs. Dabei ist natürlich das Verhältnis der Windungszahlen der entspre¬chenden primär- und sekundärseitigen Wicklungen zueinander zu berücksichtigen. Vorzugs¬weise sind die Windungszahlen nLT'prim, nL1_sec, nLT sec der primär- und sekundärseiti¬gen Erfassungswicklungen L1", L1, LT gleich.

[0057] Vorzugsweise sind dabei die Sekundärwicklung Lb einerseits und die Erfassungswick¬lungen L1, LT andererseits als separate Wicklungen ausgebildet. D.h. die Sekundärwicklung Lbund die Erfassungswicklungen L1, LT bilden zwei separate Transformatoren. Dies ergibt sichinsbesondere aus der Anforderung, dass der Erfassungstransformator L1, LT, L1" als Strom¬transformator ausgebildet ist. Die Wicklungen des Erfassungstransformators sind insbesonderedazu ausgebildet, eine möglichst verlustfreie Erfassung des sekundärseitigen Wechselstromszu ermöglichen. Durch geeignete Wahl der Wicklungen kann der als Stromtransformator aus¬gebildete Erfassungstransformator L1, LT, L1" eine möglichst geringe Impedanz aufweisen.

[0058] Der Wechselstrom durch die Erfassungswicklungen L1, LT erzeugt einen Wechselstromin der gekoppelten primärseitigen Erfassungswicklung L1". Eine Auswerteschaltung 6 ist an derprimärseitigen Erfassungswicklung L1" angeschlossen, um einen Messwert Im für den Stromdurch die LEDs zu erzeugen. Dieser Messwert Im wird der Steuerschaltung ST zurückgeführt.Auf der Grundlage des erhaltenen Rückführwerts Im erzeugt die Steuerschaltung ST die Steu¬ersignale S/LS, S/HS für die Schalter LS, HS. Ausgehend von dem Istwert Im führt die Steuer¬schaltung ST eine Stromregelung auf einen gewünschten Sollwert ILS durch, in dem die Halb¬brückenschaltung 2 entsprechend getaktet wird.

[0059] Die Auswerteschaltung 6 dient prinzipiell dazu, die von der Erfassungswicklung L1"gelieferte Information über den Strom durch die LEDs auszuwerten bzw. zu verarbeiten undanschließend zu der Steuerschaltung ST zurückzuführen. Sekundärseitig wird also induktiv einden Strom durch die Sekundärseite wiedergebendes Signal ausgekoppelt und auf die Primär¬seite transferiert, wo es gleichgerichtet, gemittelt und dann der Steuerschaltung ST zugeführtwird. Die Erfassungswicklung L1" ist hierzu mit einem Gleichrichter 5 verschaltet. Der Gleich¬richter 5 kann z.B. in Form eines Vollbrückengleichrichters aufweisend vier Dioden (nicht ge¬zeigt) ausgestaltet sein.

[0060] Am Ausgang des Gleichrichters 5 ist wiederum ein Widerstand bzw. MesswiderstandRshunt geschaltet, der den Strom durch die Sekundärseite und durch die LEDs wiedergibt.Nach einer Tiefpass-Filterung durch einen Tiefpass-Filter LPF wird das Istwert-Signal Im desLED- Stroms der Steuerschaltung ST zurückgeführt. Der Tiefpass-Filter LPF kann z.B. als RC-Glied mit einem Widerstand und einem Kondensator ausgestaltet sein, wobei der Kondensatorvorzugsweise parallel zum gefilterten Signal Im geschaltet ist. Dieser gefilterte Istwert Im gibtden Mittelwert des LED-Stroms wieder. Der analoge gemittelte Istwert Im des LED-Stroms wirdvon einem Analog-Digital-Umsetzer ADC vorzugsweise in einen digitalen Istwert umgesetzt. DerAnalog-Digital-Umsetzer ADC ist vorzugsweise als 12-bit Umsetzer ausgestaltet.

[0061] Der gemessene Istwert Im des LED-Stroms wird von der Steuereinheit ST einem Soll¬wert für den LED-Strom ILS abgezogen. Die Steuereinheit ST umfasst Mittel wie z.B. einenKomparator 9 zum Vergleichen des Sollwerts ILS und des Istwerts Im bzw. zum Bilden derDifferenz dieser Werte. Daraus ergibt sich eine Regeldifferenz RDF zum Regeln des Stromsdurch die LEDs.

[0062] Der Sollwert ILS für den LED-Strom kann indessen intern von der Steuereinheit STfestgelegt werden. Alternativ kann ein Dimm-Befehl B, wie in Fig. 1 gezeigt, extern vorgegebenwerden. Z.B. kann die Steuereinheit ST an einer Leitung angeschlossen sein, um über diese

Leitung den Dimm-Befehl B zu empfangen und daraus den Strom-Sollwert ILS abzuleiten.Insbesondere kann diese Leitung eine Daten-Leitung bzw. einen Daten-Bus zur Datenübertra¬gung zwischen der Steuereinheit ST und einer externen Kommunikationseinheit (nicht gezeigt)sein. Die Datenübertragung kann analog oder vorzugsweise digital mittels eines Protokolls zurSteuerung von lichttechnischen Betriebsgeräten erfolgen. Als Protokoll kann z.B. DALI (DigitalAddressable Lighting Interface) oder DSI (Digital Serial Interface) verwendet werden. Der emp¬fangene Dimm-Befehl B wird von einer Amplituden-Dimm-Einheit 8 in den Sollwert ILS konver¬tiert bzw. umgewandelt. Die Amplituden-Dimm-Einheit 8 erzeugt vorzugsweise einen SollwertILS in digitaler Form, z.B. als 12-bit Wert.

[0063] Die Regeldifferenz RDF wird einem Regler 10 zugeführt, in welchem ein Regelalgorith¬mus für die Regelung des LED-Stroms implementiert ist. Der Regler 10 ist vorzugsweise alsDigitalregler ausgestaltet und kann z.B. in Form eines PI-Reglers konfiguriert sein. Abhängigvon der zugeführten Regeldifferenz RDF erzeugt der Regler eine Stellgröße, mittels der derHalbbrückentreiber 12 angesteuert wird. Als Stellgröße kann z.B.- die Ansteuerfrequenz ASFder Schalter LS, HS, und/oder das Tastverhältnis der Ansteuerung der Schalter LS, HS vorge¬sehen sein. Dabei werden die Schalter LS, HS der Halbbrücke 2 hochfrequent geschaltet,typischerweise in einem Frequenzbereich von über 10 kHz. Die Ansteuerfrequenz ASF ist alsotypischerweise höher als 10 kHz und kann z.B. bis zu einigen MHz betragen.

[0064] Die Steuereinheit ST umfasst parallel zur Amplituden-Dimm-Einheit 8 zur Festlegungdes Sollwerts ILS für den LED-Strom in Abhängigkeit vom Dimm-Befehl B noch eine PWM-Dimm-Einheit 8'. Diese PWM-Dimm-Einheit 8' dient dazu, den empfangenen Dimm-Befehl B inein Tastverhältnis TVH für eine PWM-Modulation (Pulsweitenmodulation) umzuwandeln. DieFrequenz der PWM-Modulation ist gegenüber der Ansteuerfrequenz ASF niederfrequent, typi¬scherweise im Bereich von 100-1000 Hz. Das Tastverhältnis TVH wird einem PWM-Modulator11 zugeführt.

[0065] Der PWM-Modulator 11 erhält eingangsseitig einerseits den Wert des TastverhältnissesTVH für die PWM-Modulation und andererseits die Stellgröße ASF bzw. ein Signal, das dieseStellgröße wiedergibt.

[0066] Das Tastverhältnis TVH ist vorzugsweise abhängig nur von dem Dimm-Befehl B undinsbesondere nicht von dem Sollwert ILS. In der PWM-Dimm-Einheit 8' kann eine Look-Up-Tabelle vorgesehen sein, in welcher für verschiedene Dimm-Befehle B ein passendes Tastver¬hältnis TVH gespeichert ist.

[0067] Das Tastverhältnis TVH beeinflusst die PWM-Modulation durch den PWM-Modulator 11,nicht aber die Strom- Regulation durch den Regler 10. Mit anderen Worten erhält der Regler 10als Eingangsgröße nur den Sollwert ILS für den LED-Strom und nicht das Tastverhältnis TVH.Somit wird der Regler 10 während einer Ausschaltzeitdauer der PWM- Modulation auch nichtausgeschaltet.

[0068] Es liegt somit eine Art kombinierter PWM/AM-Dimmung vor, wobei die PWM-Dimmungdurch das Aufmodulieren des PWM-Signals durch den PWM-Modulator 11 erfolgt und die AM-Dimmung - oder Amplituden-Dimmung - durch die Regelung der Amplitude des LED-Stromsdurch den Regler 10 erfolgt. Da allerdings das Istwertsignal Im tiefpaßgefiltert ist und die Regel¬schleife durchgehend aktiv ist, ist der LED-Strom in den Einschaltzeitdauern höher als bei ei¬nem echten AM/PWM-Dimmen, wo die Regelung in einer Ausschaltzeitdauer der PWM-Modulation ausgeschaltet wird. Somit bleibt der LED-Strom im Wesentlichen konstant - bis aufeinen Sägezahnrippel -, was eine verbesserte Farbkonstanz der LED-Strecke ergibt.

[0069] Erfindungsgemäß ist die Regelschleife des LED-Stroms beispielsweise zwischen 5 und10mal langsamer gewählt als die PWM-Modulation mit niedriger Frequenz des Betriebs desWechselrichters 2. Diese PWM-Modulation wird zum Dimmen der LED-Strecke dem hochfre¬quenten Betrieb des Halbbrückenwechselrichters überlagert.

[0070] Das den LED-Strom wiedergebende Signal ist erfindungsgemäß derart tiefpaßgefiltertoder gemittelt, dass die Zeitkonstante wesentlich langsamer ist als die Frequenz des PWM-

Signals.

[0071] Die erfindungsgemäße Reglertopologie liegt nunmehr darin, dass die Regelschleife mitdem Istwertsignal,tiefpaßgefilterter LED-Strom' und der Stellgröße .Frequenz des Halbbrücken-Wechselrichters' durchgehend aktiviert ist, also insbesondere auch in den Ausschaltzeitdauerndes PWM-Signals.

[0072] Das PWM-Signal, das also in den Ausschaltzeitdauern den Betrieb der Halbbrückestoppt, wird dem Ausgang des Regelalgorithmus beaufschlagt. Die Regelschleife ist aufgrundder Verlangsamung durch die Tiefpassfilterung des Istwert-Signals nicht in der Lage, die PWM-Modulation auszuregeln.

[0073] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Tiefpass-Filter LPF außerhalb der SteuereinheitST vorgesehen.

Vorzugsweise ist der Tiefpass-Filter analog ausgestaltet. Alternativ kann der Tiefpass-Filterauch innerhalb der Steuereinheit ST geschaltet sein. Z.B. kann der Tiefpass- Filter LPF nachdem Analog-Digital-Umsetzer ADC Vorgehen sein, wobei dann der Tiefpass-Filter digital ausge¬führt ist. In diesem Fall kann der Tiefpass-Filter entweder zwischen dem Analog-Digital-Umsetzer ADC und dem Komparator 9 verschaltet sein, oder zwischen dem Komparator 9 unddem Regler 10.

[0074] Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform für die Sekundärseite der Treiberschaltung.Insbesondere wird in dieser Fig. 2 ein alternativer Aufbau der Gleichrichtung des sekundärseiti¬gen Stroms gezeigt.

[0075] Die Erfassungswicklung L1 ist, wie in der Ausführungsform der Fig. 1, in Serie zur Se¬kundärwicklung Lb geschaltet, die im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 1 als eine einzi¬ge Wicklung ohne Mittelanzapfung ausgestaltet ist. Der Strom durch die Sekundärwicklung Lbwird einer Gleichrichterschaltung 20 zugeführt, die also eingangsseitig mit der Sekundärwick¬lung Lb bzw. mit der Reihenschaltung aus der Sekundärwicklung Lb und der Erfassungswick¬lung L1 gekoppelt ist. Die Gleichrichterschaltung 20 ist als Brückengleichrichter bzw. Vollbrü¬ckengleichrichter mit vier Dioden (nicht gezeigt) ausgestaltet.

[0076] Der Schaltung am Ausgang der Gleichrichterschaltung 20 entspricht wiederum derSchaltung am Ausgang der in Fig. 1 gezeigten Gleichrichterschaltung 4. Die zwei Ausgangs¬klemmen der Gleichrichterschaltung 20 sind insbesondere mit dem Speicherkondensator C2verbunden. An den Klemmen K1, K2 sind die LEDs anschließbar.

[0077] Fig. 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform für die Sekundärseite der Treiber¬schaltung. Insbesondere wird in dieser Fig. 3 ein weiterer alternativer Aufbau der Gleichrichtungdes sekundärseitigen Stroms gezeigt.

[0078] Ähnlich wie in Fig. 2 ist die Erfassungswicklung L1 in Serie zur Sekundärwicklung Lbgeschaltet. Die Klemme der Sekundärwicklung Lb, die nicht an der Erfassungswicklung L1angeschlossen ist, ist jeweils mit zwei Dioden 30, 31 verbunden. Die Sekundärwicklung Lb istmit der Anode der ersten Diode 30 und mit der Kathode der zweiten Diode 31 verbunden. Einerster Speicherkondensator C30 ist zwischen der Kathode der ersten Diode 30 und der Erfas¬sungswicklung L1 geschaltet. Ein zweiter Speicherkondensator C31 ist zwischen der Anode derzweiten Diode 31 und der Erfassungswicklung L1 geschaltet. Die Dioden D30, D31 bilden eineGleichrichterschaltung 30, die der Gleichrichterschaltung 4 der Fig. 1 entspricht. Je nach Flie߬richtung des durch die Sekundärwicklung Lb fließenden Stroms sperrt die erste oder die zweiteDiode D30, D31. Die Speicherkondensatoren C30, C31 sind vorzugsweise gleich und entspre¬chend dem in Fig. 1 gezeigten Speicherkondensator C2.

[0079] Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfassung des Stroms durch die LEDsbei der erfindungsgemäßen Treiberschaltung.

[0080] Während in den Ausführungsformen der Figs. 1 bis 3 der sekundärseitige Strom übereinen Erfassungsübertragers T1 zur Primärseite zurückgeführt wird, verzichtet die Ausführungs¬form der Fig. 4 auf den Erfassungsübertrager T1 und somit auf die sekundärseitige Erfas¬ sungswicklung bzw. sekundärseitigen Erfassungswicklungen Lb. Ein in Serie zu den LEDsgeschalteter Shunt bzw. Messwiderstand Rshunt wird hier zur Strommessung verwendet.

[0081] An dem Messwiderstand Rshunt wird ein Signal abgegriffen, das den Strom durch dieLEDs wiedergibt. Dieses Signal wird vorzugsweise tiefpassgefiltert, z.B. durch ein RC-Gliedbestehend aus einem Kondensators C40 und einem Widerstand R40. Das abgegriffene Signalkann nämlich zum Laden des Kondensators C40 verwendet werden, der als ein Beispiel einerImplementierung einer Integration des Stroms dient.

[0082] Die Ladespannung des Kondensators C40 wird als ein den LEDs zur Verfügung gestell¬ten Strom wiedergebendes Signal einer sekundärseitigen Steuereinheit ST2 zugeführt. Diesekundärseitigen Steuereinheit ST2, die also auf der Sekundärseite des Übertragers T ange¬ordnet ist, umfasst einen Analog-Digital-Umsetzer 40 zur Umwandlung des Messsignals indigitale Daten. Der Analog-Digital-Umsetzer 40 ist vorzugsweise als 12-bit Umsetzer ausgestal¬tet. Diese digitalen Daten werden z.B. über eine Optokoppler 41 über die SELV-Barriere auf diePrimärseite des Übertragers 7 zurückgeführt. Alternativ zum Optokoppler 41 kann auch z.B. einDigital-Isolator, wie z.B. ADUM Digital-Isolator, eingesetzt werden. Insbesondere werden diedigitalen Daten, die Strom durch die LEDs wiedergeben, der primärseitigen Steuereinheit STzurückgeführt, die wiederum die Halbbrückenschaltung 2 abhängig einerseits von diesen zu¬rückgeführten Istwerten des LED-Stroms und andererseits von dem Strom-Sollwert ILS bzw.von dem Dimmbefehl B ansteuert.

[0083] Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Dimmen durch die Amplituden-Dimm-Einheit8 und die PWM-Dimm-Einheit 8.

[0084] Bevorzugt verläuft nunmehr ein Dimmen der LED-Strecke wie folgt: [0085] Von Dimmwert 100% bis zu einem bestimmten Dimmwertbereich DWB von beispiels¬weise 35% wird der LED-Strom kontinuierlich verringert. Hier bleibt vorzugsweise das Tastver¬hältnis TVH auf 100%, so dass der PWM-Modulator 11 keinen Einfluss auf die Stellgröße hat.

[0086] Ab einem bestimmten Dimmwert DWB von beispielsweise 35% wird dann das Tastver¬hältnis der PWM-Modulation auf unter 100% gesetzt. D.h. zwischen diesem Schwellwert DWBvon 35% und einem unteren Schwellwert USW von z.B. 1% wird das Tastverhältnis TVHschrittweise reduziert. In der PWM-Dimm-Einheit 8 ist z.B. in einer Look-Up-Tabelle die Korres¬pondenz zwischen Dimmwert B und Tastverhältnis TVH abgespeichert. Das Tastverhältnis TVHbleibt jeweils für einen bestimmten Dimmbereich konstant. Z.B. im Dimmbereich DWB - USW(35%-x%) beträgt das Tastverhältnis den Wert y% usw., s. Fig. 5.

[0087] Wenn also ein Dimmwert unterhalb des Dimmwerts DWB, beispielsweise unter 35%vorgegeben wird, wird ein sich linear verringernder Sollwert für den LED-Strom den Reglerzugeführt. Gleichzeitig wird ab diesem Dimmwert das Tastverhältnis des PWM-Modulators bei100% startend herabgesetzt.

[0088] Das Dimmwert-Vorgabesignal B wird also einerseits in ein variables PWM-Tastverhältnisumgesetzt, und andererseits als stetig verringernder Sollwert für den zeitlich gemittelten LED-Strom dem Regelalgorithmus zugeführt. Das PWM-Tastverhältnis und der Sollwert beeinflussensich vorzugsweise nicht. Beide Werte hängen vielmehr vorzugsweise nur vom Dimmwert B ab.Dies ist in Fig. 5 erkennbar, in dem der Sollwert ILS linear mit dem Dimmwert B abnimmt. DasTastverhältnis TVH nimmt hingegen stufenweise mit dem Dimmwert B ab, und zwar vorzugs¬weise ab dem Dimmwert DWB, beispielsweise 35%.

[0089] Die PWM-Modulation wird also Open-Loop aufmoduliert. Der stetig laufende Regler 10versucht diese Art von Störung auszuregeln, allerdings ist diesem Ausregeln enge Grenzengesetzt aufgrund der Tiefpass-Filterung beispielsweise des Istwertsignals. Fig. 5 zeigt wie derRegler 10 die PWM- Modulation versucht auszuregeln, in dem der Regler 10 den Mittelwert desLED-Stroms auf den Wert ILED_R versucht, zu erhöhen.

[0090] Es wird also der Sollwert ILS für den Stromregler 10 kontinuierlich verringert. Allerdingsbleibt der Strom durch die LEDs in den Einschaltzeitdauern des PWM-Signals im Wesentlichen konstant, abgesehen von einem kleinen sägezahnförmigen Rippel. Dieser Rippel ist allerdingsnicht im zeitlichen Verlauf vorhanden, sondern bei kontinuierlichem Dimmen betrachtet, da jader Regler in den bei stärkerem Dimmen stetig verkürzenden Einschaltzeitdauern versucht, denMittelwert des Stroms konstant zu regeln.

[0091] Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung gemäß der vorlie¬genden Erfindung.

[0092] Die Treiberschaltung 60 der Fig. 6 basiert grundsätzlich auf dem Aufbau der Fig. 1. AlsIstwert ILED_ _ist wird der sekundärseitige LED-Strom gemessen, wie in Fig. 4 gezeigt. Ähnlichwie in Fig. 1 wird der Istwert vom Sollwert ILS durch einen Komparator 61 abgezogen undeinem Regler 62, z.B. in Form eines P-, PI- oder PID-Reglers, zugeführt. Der Ausgang desReglers 62 wird einem zweiten Komparator bzw. Subtraktor 63 zugeführt. Alternativ kann zurMessung des LED-Stroms die Rückführ-Topologie der Fig. 1 mit dem Erfassungsübertrager T1verwendet werden.

[0093] Ein Istwert für den Strom durch den LLC-Resonanzkreis, bzw. für den Strom durch dieSpule Lr, die Primärwicklung La oder durch den Kondensator Cr, wird gemessen.

[0094] Insbesondere wird der primärseitige Wechselstrom durch den LLC-Resonanzkreis vonz.B. einer Diode D60 gleichgerichtet. Der gleichgerichtete Stromwert wird anschließend durchein RC-Glied 64 tiefpassgefiltert, d.h. gemittelt, und von einem Analog-Digital-Umsetzer 65 ineinen digitalen Istwert, vorzugsweise in einen 12-bit Wert, umgesetzt.

[0095] Der gemessene Istwert des primärseitigen Stroms wird vom Ausgang des Reglers 62abgezogen und dem Regler 10 zugeführt. Der Ausgang des Reglers 10 wird wie in Fig. 1 demPWM-Modulator 11 und dem Halbbrückentreiber 12 zugeführt.

[0096] Wie eingangs erläutert, kann die Eingangsspannung Vdc von z.B. 400 V eine Restwel¬ligkeit aufweisen. Bei Gleichrichtung einer Netzspannung ergibt sich insbesondere eine Rest¬welligkeit von 100 Hz.

[0097] Der erste Regelkreis mit dem Regler 62 bezieht sich vorzugsweise auf eine langsameRegelung des LED-Stroms. Hierdurch kann z.B. der Einfluss der Temperatur, insbesondere derEinfluss der Umgebungstemperatur auf die LEDs, kompensiert werden.

[0098] Der zweite, verschachtelte Regelkreis mit dem Regler 64 implementiert hingegen einenschnelleren Algorithmus, um z.B. die Restwelligkeit der Eingangsspannung Vdc auszuregeln.

[0099] Durch die Verschachtelung der zwei Regelkreise bzw. durch die Kaskadenregelungergeben sich also noch schnellere Kompensationsmöglichkeiten zusätzlich zu der relativ lang¬samen Stromregelschleife. Beispielsweise kann die Auswirkung des 100Hz-Rippels in derBusspannung erfasst und kompensiert bzw. ausgeregelt werden.

[00100] Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße PWM- Modulation zur Begrenzung dermaximalen Schaltfrequenz des LLC-Resonanzkreises benutzt werden.

[00101] Mit der erfindungsgemäßen PWM-Modulation kann eine bessere Effizienz des Konver¬ters bzw. des LLC-Resonanzkreises erzielt werden.

[00102] Die erfindungsgemäße PWM-Modulation kann in Kombination oder als Alternative zumAmplituden-Dimmen benutzt werden, ohne dass zusätzliche Schaltungen erforderlich wären.

[00103] Beim Einsetzen der erfindungsgemäßen PWM-Modulation werden Farbverschiebun¬gen vermieden, insbesondere im Bereich von niedrigen Dimmwerten. Dies deshalb weil derRegler 10 auf einen höheren LED-Strom regelt. Dies ist z.B. in Fig. 5 erkennbar, wo auf einenStrom ILED_R geregelt wird, der deutlich höher als der Sollwert ILS ist, so dass die bei niedri¬gen Stromwerten auftretenden Farbverschiebungen erfindungsgemäß vermieden werden kön¬nen.

[00104] Die niedrige Auflösung der PWM-Modulation wird durch die Regelung des Mittelwertsdes LED-Stroms kompensiert.

Claims (19)

1. Ansprüche 1. Treiberschaltung (1) für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufwei¬send: - eine mit Spannung (Vdc) versorgbare und mittels wenigstens eines Schalters (LS, HS)getaktete Schaltung (2), die einen zum Versorgen der Leuchtmittel mit Strom dienendenResonanzkreis (3) speist, - einen Regelkreis zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms aufweisend einen Regler (10),wobei der Regler (10) abhängig von einem Rückführsignal (Im), das den Strom durch dieLeuchtmittel wiedergibt, und einem Signal (ILS), das einen Sollwert für den Leuchtmittel-Strom wiedergibt, eine Stellgröße (ASF) für die Regelung des Leuchtmittel-Stroms erzeugt, - einen PWM-Modulator (11) zum modulieren der Stellgröße (ASF) mit einem PWM-Signal.
2. 2. Treiberschaltung (1) nach Anspruch 1, wobei das Modulieren der Stellgröße (ASF) durch das PWM- Signal dazu führt, dass derRegelkreis durchgehend und insbesondere auch in den Ausschaltzeitdauern des PWM-Signals aktiviert ist.
3. 3. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Regelkreis eine Zeit¬konstante aufweist, die langsamer ist als die Zeitdauer einer Periode der PWM- Modulati¬on.
4. 4. Treiberschaltung (1) nach Anspruch 3, wobei die Zeitkonstante des Regelkreises wesent¬lich langsamer ist als die Zeitdauer einer Periode der PWM- Modulation, z.B. mindestens5mal langsamer, insbesondere zwischen 5 und 10mal langsamer.
5. 5. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend einen Tiefpass-Filter(LPF) zum Filtern des Rückführsignals (Im), so dass der Regler (10) abhängig von demtiefpassgefilterten Rückführsignal (Im) die Stellgröße (ASF) einstellt.
6. 6. Treiberschaltung (1) nach Anspruch 5, wobei die Zeitkonstante des Tiefpass-Filters (LPF) langsamer ist als die Zeitdauer einerPeriode der PWM- Modulation.
7. 7. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Zeitkonstante des imRegler (10) implementierten Regelalgorithmus langsamer ist als die Zeitdauer einer Perio¬de der PWM-Modulation.
8. 8. Treiberschaltung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei aufgrund der langsamenZeitkonstante, insbesondere aufgrund der Verlangsamung durch den Tiefpass-Filter (LPF)bei einer Treiberschaltung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, die PWM-Modulationdurch den Regelkreis nicht ausregelbar ist.
9. 9. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend eine PWM-Dimm-Einheit (8') zum Einstellen eines Tastverhältnisses (TVH) für die PWM-Modulation abhän¬gig von einem Dimm-Befehl (B), wobei das Tastverhältnis (TVH) vorzugsweise unabhängig von Rückführgrößen insbeson¬dere aus dem Bereich der Treiberschaltung (1) eingestellt wird.
10. 10. Treiberschaltung (1) nach Anspruch 9, aufweisend eine Amplituden-Dimm-Einheit (8) zur Festlegung des Sollwerts (ILS) für denLeuchtmittel-Strom in Abhängigkeit von dem Dimm-Befehl (B).
11. 11. Treiberschaltung (1) nach Anspruch 10, wobei in einem ersten Dimm-Bereich (100%-DWB) des Dimm-Befehls (B) das Tastverhält¬nis (TVH) für die PWM-Modulation bei 100% liegt, und in einem zweiten Dimm-Bereich (DWB-USW) das Tastverhältnis (TVH) vorzugsweise stu¬fenweise herabgesetzt wird.
12. 12. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der erste Regelkreis auf¬weisend den Regler (10) zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms mit einem zweiten Regel¬kreis aufweisend einen weiteren Regler (64) verschachtelt ist, wobei der zweite Regelkreis eine schnellere Zeitkonstante aufweist als der erste Regel¬kreis, und zur Ausregelung einer Restwelligkeit der Spannung (Vdc) dient.
13. 13. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend einen auf den Reso¬nanzkreis (3) folgenden Übertrager (T) zum Übertragen elektrischer Energie von einer mitdem Resonanzkreis (3) gekoppelten Primärwicklung (La) zu einer Sekundärwicklung (Lb),ausgehend von der die Leuchtmittel mit Strom versorgbar sind.
14. 14. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Rückführsignal (Im) indirekt den Leuchtmittel- Strom wiedergibt, in dem es aufder Sekundärseite des Übertragers (T) induktiv ausgekoppelt ist.
15. 15. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend einen Treiber (12) zurAusgabe, ausgehend von der PWM-modulierten Stellgröße, mindestens eines Ein/Aus-Ansteuersignals (S/LS, S/HS) für die Steuerung des wenigstens eines Schalters (LS, HS)der getakteten Schaltung (2).
16. 16. Treiberschaltung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Stellgröße (ASF) dieFrequenz und/oder das Tastverhältnis der Steuerung des wenigstens eines Schalters (LS,HS) der getakteten Schaltung (2) wiedergibt.
17. 17. Steuereinheit (ST) zum Betreiben einer Treiberschaltung (1) für Leuchtmittel, insbesonderefür eine oder mehrere LEDs, aufweisend: - einen Eingang für ein den Strom durch die Leuchtmittel wiedergebendes Rückführsignal (Im), - einen Regelkreis zur Regelung des Leuchtmittel-Stroms aufweisend einen Regler (10),wobei der Regler (10) abhängig von dem Rückführsignal (Im) und einem, einen Sollwert fürden Leuchtmittel-Strom wiedergebenden Signal (ILS) eine Stellgröße (ASF) für die Rege¬lung des Leuchtmittel-Stroms erzeugt, - einen PWM-Modulator (11) zum modulieren der Stellgröße (ASF) mit einem PWM-Signal
18. 18. Steuereinheit (ST) nach Anspruch 17 in Form einer integrierten Schaltung, insbesondereASIC oder Microcontroller oder einer Hybridversion davon.
19. 19. Verfahren zur Regelung des Stroms durch Leuchtmittel, insbesondere durch eine odermehrere LEDs, bei dem - ein den Strom durch die Leuchtmittel wiedergebendes Rückführsignal (Im) abgegriffenwird, - abhängig von dem Rückführsignal (Im) und einem, einen Sollwert für den Leuchtmittel-Strom wiedergebenden Signal (ILS) eine Stellgröße (ASF) für die Regelung desLeuchtmittel-Stroms erzeugt wird, - ein PWM-Signal auf die Stellgröße (ASF) aufmoduliert wird. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen