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Title:
LED CONTROLLER COMPRISING A CLOCKED CURRENT SOURCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/113955
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an LED driver circuit comprising: a circuit block for providing an adjustable DC voltage and a clocked constant current source, e.g. a DC/DC converter that is supplied with the DC voltage, comprising a switch that is clocked by a control circuit in such a way that a reduction of the activation period t0N of the switch leads to a reduction in the provision of power. One or more LEDs can be supplied from the constant current source and in addition to reducing the activation period t0N, the control unit is designed to change at least one other control variable of the constant current source or the circuit block in order to provide the direct current.

Inventors:
ZIMMERMANN MICHAEL (CH)
PEREIRA EDUARDO (CH)
Application Number:
PCT/EP2011/054218
Publication Date:
September 22, 2011
Filing Date:
March 21, 2011
Export Citation:
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Assignee:
TRIDONIC AG (CH)
ZIMMERMANN MICHAEL (CH)
PEREIRA EDUARDO (CH)
International Classes:
H05B44/00
Foreign References:
US20100026208A12010-02-04
US20040041620A12004-03-04
US20090230891A12009-09-17
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RUPP, CHRISTIAN (DE)
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Claims:
Ansprüche :

LED-BetriebsSchaltung, aufweisend:

- einen Schaltungsblock zur Bereitstellung einer einstellbaren DC-Spannung, und

- eine getaktete Konstantstromquelle, bspw. einen mit der DC-Spannung versorgten DC/DC-Konverter , mit einem Schalter (S) , der durch eine Steuerschaltung getaktet ist, derart, dass eine Verringerung der

Einschaltzeitdauer t0N des Schalters (S) zu einer Verringerung der Leistungsbereitstellung führt, wobei ausgehend von der Konstantstromquelle eine oder mehrere LEDs versorgbar sind,

wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist neben der Verringerung der Einschalt Zeitdauer t0N wenigstens eine weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder des Schaltungsblocks zur DC-Bereitstellung zu verändern .

LED-Betriebsschaltung nach Anspruch 1,

wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, die weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung nur bei bestimmten

Lastzuständen oder Betriebszuständen zu verändern.

LED-Betriebsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, zur

Verringerung der Leistungsbereitstellung die

Einschalt Zeitdauer t0N des Schalters (S) bis zu einem Minimalwert t0N MIN ZU verringern, um dann unter Beibehaltung der minimalen EinschaltZeitdauer t0N_MiN oder Erhöhung der Einschalt Zeitdauer die

Leistungsbereitstellung durch Veränderung der weiteren Steuergrösse zu verringern.

LED-Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der Schaltungsblock zur Bereitstellung einer DC- Spannung eine aktiv getaktete PFC-Schaltung ist.

LED—Betriebsschaltung nach Anspruch 4,

wobei die Leistungsbereitstellung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung veränderbar ist.

LED-Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die weitere Steuergrösse die Vorgabe eines Sollwerts der einstellbaren DC-Ausgangsspannung des Schaltungsblocks zur Bereitstellung einer DC-Spannung ist .

7. LED-Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der der Steuereinheit wenigstens eine die Last wiedergebende Rückführgrösse zugeführt ist, wie bspw . :

- ein Dimmsignal,

- der Strom durch die wenigstens eine LED, und/oder - die Spannung über der wenigstens einen LED.

8. LED-Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Steuereinheit eine Schnittstelle zur Zuführung eines Dimmwerts aufweist.

. LED-Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

bei der die getaktete Konstantstromquelle ausgewählt ist aus:

- Buck-Konverter ,

- Boost-Konverter,

- Buck-Boost-Konverter,

- SEPIC-Konverter .

0. LED-Leuchte,

aufweisend wenigstens eine LED und eine

Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche .

1. Verfahren zum Betrieb wenigstens einer LED, mit einer LED-Betriebsschaltung, aufweisend:

- Erzeugung einer einstellbaren DC-Spannung, und

- Taktung einer Konstantstromquelle, bspw. einen mit der DC-Spannung versorgten DC/DC-Konverter , mit einem Schalter (S) , derart, dass eine Verringerung der Einschaltzeitdauer t0N des Schalters (S) zu einer Verringerung der Leistungsbereitstellung führt, wobei ausgehend von der KonstantStromquelle eine oder mehrere LEDs versorgt werden,

wobei neben der Verringerung der EinschaltZeitdauer to wenigstens eine weitere Steuergrösse der

Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung verändert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,

wobei zur Verringerung der Leistungsbereitstellung die Einschalt Zeitdauer t0N des Schalters (S) bis zu einem Minimalwert tON_MIN verringert wird, um dann unter Beibehaltung der minimalen Einschalt Zeitdauer toNjiiN oder Erhöhung der EinschaltZeitdauer die

Leistungsbereitstellung durch Veränderung der weiteren Steuergrösse zu verringern.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei der Schaltungsblock zur Bereitstellung einer DC- Spannung eine aktiv getaktete PFC-Schaltung ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13,

wobei die Leistungsbereitstellung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung verändert wird.

15. Verfahren nach einem Ansprüche 11 bis 14,

bei der die weitere Steuergrösse die Vorgabe eines Sollwerts der einstellbaren DC-Ausgangsspannung des Schaltungsblocks zur Bereitstellung einer DC-Spannun' ist .

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der einer Steuerung/Regelung der

Lastbereitstellung wenigstens eine Rückführgrösse zugeführt wird, wie bspw. :

- ein Dimmsignal,

- der Strom durch die wenigstens eine LED, und/oder

- die Spannung über der wenigstens einen LED.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem die weitere Steuergrösse der

Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung nur bei bestimmten Lastzustand oder Betriebszustand verändert wird.

18. Steuereinheit, insbesondere Integrierte

Schaltung wie bspw. ASIC oder Mikrokontroller, die zu Durchführung eines Verfahrens nach einem der

Ansprüche 11 bis 17 ausgebildet ist.

Description:
LED-Ansteuerung mit getakteter KonstantStromquelle :

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf den Betrieb von LEDs, wobei darunter anorganische LEDs wie auch organische LEDs (OLEDs) zu verstehen sind. Grundsätzlich ist es bereits bekannt, eine LED-Strecke, die eine oder mehrere in Serie geschaltete LEDs aufweisen kann, ausgehend von einer KonstantStromquelle mit elektrischer Leistung zu versorgen. Es ist ebenfalls bekannt, zur Ausführung eines Dimmens eine PWM-Modulation zu verwenden, so dass in den Einschalt Zeitdauern eines PWM-Impulszugs die genannte KonstantStromregelung durchgeführt wird. Beim Dimmen wird also dann das Tastverhältnis des PWM-Signals verändert. Zur Bereitstellung der Versorgungsspannung der KonstantStromquelle kann beispielsweise eine aktiv getaktete PFC-Schaltung (Power Factor Correction Circuit, Leistungsfaktorkorrekturschaltung) verwendet werden. Schließlich sind auch noch weitere Anforderungen beim Betrieb von LEDs zu beachten, beispielsweise dass üblicherweise eine galvanische Trennung zwischen der LED- Strecke und der Versorgungspannung des PFCs, typischerweise eine Netzwechselspannung, gefordert wird.

Diese Aufgabe wir gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine LED- Betriebsschaltung, aufweisend:

einen Schaltungsblock zur Bereitstellung einer einstellbaren DC-Spannung, und

- eine getaktete Konstantstromquelle, bspw. einen mit der DC-Spannung versorgten DC/DC-Konverter, mit einem Schalter, der durch eine Steuerschaltung getaktet ist, derart, dass eine Verringerung der EinschaltZeitdauer tON des Schalters zu einer Verringerung der

Leistungsbereitstellung führt, wobei ausgehend von der Konstantstromquelle eine oder mehrere LEDs versorgbar sind,

wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist neben der Verringerung der Einschalt Zeitdauer t 0 N wenigstens eine weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder des Schaltungsblocks zur DC-Bereitstellung zu verändern.

Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, die weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung nur bei bestimmten Lastzuständen oder Betriebszuständen zu verändern.

Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, zur Verringerung der Leistungsbereitstellung die

EinschaltZeitdauer t 0 des Schalters bis zu einem Minimalwert t 0 N_ M iN zu verringern, um dann unter

Beibehaltung der minimalen Einschalt Zeitdauer t 0 N MIN oder Erhöhung der EinschaltZeitdauer die

Leistungsbereitstellung durch Veränderung der weiteren Steuergrösse zu verringern. Der Schaltungsblock zur Bereitstellung einer DC-Spannung kann eine aktiv getaktete PFC-Schaltung sein. Die Leistungsbereitstellung kann durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung verändert werden .

Die weitere Steuergrösse kann die Vorgabe eines Sollwerts der einstellbaren DC-Ausgangsspannung des

Schaltungsblocks zur Bereitstellung einer DC-Spannung sein .

Der Steuereinheit kann wenigstens eine die Last wiedergebende Rückführgrösse zuführbar sein, wie bspw. :

- ein Dimmsignal,

- der Strom durch die wenigstens eine LED, und/oder

- die Spannung über der wenigstens einen LED. Die Steuereinheit kann eine Schnittstelle zur Zuführung eines Dimmwerts aufweisen.

Die getaktete Konstantstromquelle kann ausgewählt sein aus :

- Buck-Konverter,

- Boost-Konverter ,

- Buck-Boost-Konverter,

- SEPIC-Konverter . Die Erfindung betrifft weiterhin eine LED-Leuchte, aufweisend wenigstens eine LED und eine LED- Betriebsschaltung der oben genannten Art. Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer LED vor,

mit einer LED-Betriebsschaltung, aufweisend:

- Erzeugung einer einstellbaren DC-Spannung, und

- Taktung einer Konstantstromquelle, bspw. einen mit der DC-Spannung versorgten DC/DC-Konverter , mit einem Schalter, derart, dass eine Verringerung der EinschaltZeitdauer tON des Schalters zu einer Verringerung der Leistungsbereitstellung führt, wobei ausgehend von der Konstantstromquelle eine oder mehrere LEDs versorgt werden,

wobei neben der Verringerung der EinschaltZeitdauer tON wenigstens eine weitere Steuergrösse der

KonstantStromquelle oder einstellbaren DC-Spannung verändert wird.

Zur Verringerung der Leistungsbereitstellung kann die EinschaltZeitdauer t 0N des Schalters bis zu einem Minimalwert tO N _MI N verringert werden, um dann unter Beibehaltung der minimalen EinschaltZeitdauer t 0 MIN oder Erhöhung der EinschaltZeitdauer die

Leistungsbereitstellung durch Veränderung der weiteren Steuergrösse zu verringern. Die Leistungsbereitstellung kann durch Änderung der Betriebsart der Schaltung erreicht werden, die die einstellbare DC-Spannung erzeugt. Bspw. kann ein aktiv getakteter PFC seine Betriebsart ändern. Die Leistungsbereitstellung kann durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung verändert werden . Die weitere Steuergrösse kann die Vorgabe eines Sollwerts der einstellbaren DC-Ausgangsspannung des

Schaltungsblocks zur Bereitstellung einer DC-Spannung sein .

Einer Steuerung/Regelung der Lastbereitstellung kann wenigstens eine Rückführgrösse zugeführt werden, wie bspw. :

- ein Dimmsignal,

- der Strom durch die wenigstens eine LED, und/oder

- die Spannung über der wenigstens einen LED.

Die weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung kann nur bei bestimmten Lastzustand oder Betriebszustand verändert werden. Es gibt somit vorzugsweise einen oder mehrere Lastzustände oder Betriebszustände, bei denen die weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder der einstellbaren DC-Spannung nicht geändert wird.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung nur geändert wird, wenn der Wert (Ausmass) der Veränderung des bestimmten Lastzustands oder Betriebszustands in einem vorgegebenen Bereich liegt, bspw. eine Mindestschwelle überschreitet.

Schliesslich betrifft die Erfindung auch eine Steuereinheit, insbesondere Integrierte Schaltung wie bspw. ASIC oder Mikrokontroller, die zu Durchführung eines derartigen Verfahrens ausgebildet ist. Weitere Merkmale, Vorteile, Eigenschaften und Aufgaben der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr erläutert werden anhand von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt dabei ein Beispiel für eine

getaktete Konstantstromquelle in Form eines

Buck-Konverters ,

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System, bei

dem eine Steuereinheit einerseits eine

getaktete Konstantstromquelle ansteuert und

andererseits auch Einfluss nimmt auf die

Erzeugung der DC-Versorgungsspannung V Bu s für

die Konstantstromquelle,

Fig. 3 zeigt die Veränderung der

Versorgungsspannung V Bu s für die

Konstantstromquelle wie die Veränderung der

EinschaltZeitdauer des Schalters der

getakteten Konstantstromquelle abhängig vom

zu erzielenden Strom durch die LED-Strecke

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der

Einschaltzeitdauer des Schalters der

getakteten Konstantstromquelle sowie der

Versorgungsspannung V Bus abhängig von der

Spannung über der LED-Strecke VLED, und

Fig. 5 zeigt ein spezifisches

Ausführungsbeispiel, bei dem die kombinierte Regelung der Leistungsbereitstellung einer

getakteten Konstantstromquelle Einflussnahme

auf die Steuergröße DC-Versorgungsspannung

der getakteten Konstantstromquelle Λ und

x aktung des Schalters der getakteten

Konstantstromquelle λ erfolgt.

Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine getaktete Konstantstromquelle, die in diesem Fall als Buck-Konverter 1 ausgeführt ist. Indessen kann jede andere getaktete Konstantstromquelle in Form eines DC/DC-Wandlers verwendet werden, wie beispielsweise Boost-Konverter, Buck-Boost- Konverter, Flyback-Konverter, SEPIC, etc. Der getakteten Konstantstromquelle 1 wird eine einstellbare DC-Versorgungsspannung B us zugeführt. Wie später erläutert werden wird, kann diese einstellbare DC- Versorgungsspannung V B us beispielsweise von einer aktiv getakteten PFC (Power Factor Correction Circuit) erzeugt werden.

Eine Steuereinheit (in Figur 1 noch nicht gezeigt) steuert oder regelt die EinschaltZeitdauer t 0N eines Schalters S des Buck-Konverters 1, der weiterhin eine Diode D und eine Speicherdrossel L aufweist. Die Ausgangsspannung der getakteten Konstantstromquelle 1 wird durch einen Speicherkondensator C F stabilisiert. Die Spannung über dem Kondensator C F wird dann der LED-Strecke 2 zugeführt, die eine oder mehrere LEDs aufweist. Der Strom durch die LED- Strecke 2 wird mit I LED und die Spannung über der LED- Strecke mit V LED bezeichnet. Die LED-Strecke 2 kann neben den LED selbst auch noch optional einen Linearregler als zusätzliche Konstantstromquelle aufweisen. Gerade wenn die LED-Strecke 2 in Form von mehreren in Serie verschalteten LED-Modulen besteht, kann jedes dieser LED- Module einen solchen Linearregler zur Stabilisierung des LED-Stromes aufweisen.

In bekannter Weise kann die Leistungsbereitstellung der getakteten Konstantstromquelle 1 von Figur 1 durch eine Verringerung der EinschaltZeitdauer t on des zyklisch geöffneten und geschlossenen Schalters S erzielt werden.

Indessen besteht das Problem, dass bei einer zunehmenden Verringerung der Einschalt Zeitdauer t on die elektrischen Verluste überproportional zu der den LEDs 2 zugeführten Leistung ansteigen.

Bezug nehmend auf Figur 2 soll nunmehr erläutert werden, dass eine Steuereinheit 3 einerseits als Steuergröße die EinschaltZeitdauer t on des Schalters S der Konstantstromquelle 1 ausgibt.

Indessen ist wie in Figur 2 gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Steuereinheit 3 (oder auch eine davon getrennte weitere Steuereinheit) als weitere Steuergröße für die Leistungsbereitstellung der Konstantstromquelle 1 Einfluss nimmt auf die Höhe der DC-Versorgungsspannung V Bus der getakteten KonstantStromquelle 1. Im dargestellten Beispiel gibt die Steuereinheit 3 den Sollwert V Bus* vor, der dann in der Regelung des aktiv getakteten PFCs 4 zur Ansteuerung des dort vorgesehenen Schalters (nicht dargestellt) verwendet wird.

Es kann natürlich einerseits die Steuereinheit 3 von Figur 2 direkt Einfluss nehmen auf die Taktung des Schalters der PFC-Schaltung 4. Alternativ kann der Sollwert V Bus* für die Ausgangsspannung des PFCs 4 auch einer weiteren Steuereinheit der PFC-Schaltung vorgegeben werden, die dann abhängig von einer Messung der tatsächlichen Ausgangsspannung V BU s die Taktung des Schalters des PFCs 4 vor immt. Die PFC-Schaltung kann beispielsweise als SEPIC- Konverter ausgeführt sein. Indessen kann jeder andere getaktete Schaltregler in Form eines DC/DC-Wandlers verwendet werden, wie beispielsweise Buck-Boost-Konverter, Boost-Konverter, Buck-Boost-Konverter, Flyback-Konverter, CUK, etc.

Zusätzlich oder alternativ kann nicht nur die Busspannung Vßus als Steuergröße des Schaltungsblocks zur DC- Bereitstellung angepasst werden, sondern auch die Betriebsweise des Schaltungsblocks zur DC-Bereitstellung (insbesondere bei Einsatz eines aktiv getakteten PFC) . Abhängig vom Lastzustand oder auch Betriebszustand kann der Schaltungsblocks zur DC-Bereitstellung entweder selbstständig (also direkt der PFC 4) oder durch eine entsprechende Ansteuerung, insbesondere durch die Steuereinheit 3, den Betriebsmodus wechseln. Insbesondere kann der PFC 4 bei einem Betrieb mit hoher Last entweder im sogenannten Grenzbetrieb zwischen lückendem und nichtlückendem Strombetrieb (, Borderline Mode') oder im nichtlückendem Strombetrieb (,continuous conduction mode') arbeiten, und bei Betrieb einer geringen Last oder im Stand-By Modus im lückendem Strombetrieb ( , discontinuous conduction mode' ) arbeiten. Es wäre aber beispielsweise auch möglich, dass der PFC 4 bei Betrieb einer geringen Last oder im Stand-By Modus in sogenannten Burst Modus (also eines Puls-Pause-Betriebsmodus oder auch Impulsmodus genannt), wechselt. Dabei wird weiterhin die Versorgungsspannung (Busspannung V Bu s) gleichgehalten, aber nach einer Anzahl von AnSteuerimpulsen für den oder die Schalter des PFC 4 eine längere Pause eingelegt, bevor der nächste „Burst" (Impuls) als Ansteuersignal für die Schalter des PFC 4 angelegt wird. Die Pause zwischen den Impulszügen ist dabei wesentlich länger, also beispielsweise mindestens das Doppelte einer Addition der Einschaltzeitdauern der Schalter des PFC 4. Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, dass abhängig vom Lastzustand oder auch Betriebszustand neben der Verringerung der EinschaltZeitdauer t 0 N wenigstens eine weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder des Schaltungsblocks zur DC-Bereitstellung verändert werden kann.

Vorzugsweise erfolgt die zusätzliche Änderung einer weiteren Steuergrösse der Konstantstromquelle oder des Schaltungsblocks zur DC-Bereitstellung nur bei bestimmten Lastzuständen oder auch Betriebszuständen der LED- Betriebsschaltung. Beispielsweise kann die zusätzliche Veränderung einer weiteren Steuergrösse der

KonstantStromquelle oder des Schaltungsblocks zur DC- Bereitstellung nur in einem Bereich geringer Belastung oder in einem Fehlerbetrieb erfolgen. Dies kann also insbesondere bei einer geringen Lichtleistung der LED- Strecke der Fall sein.

Es gibt somit vorzugsweise einen oder mehrere Lastzustände oder Betriebszustände, bei denen die weitere Steuergrösse der KonstantStromquelle oder der einstellbaren DC-Spannung nicht geändert wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die weitere Steuergrösse der Konstantstromquelle oder einstellbaren DC-Spannung nur geändert wird, wenn der Wert (Ausmass) der Veränderung des bestimmten Lastzustands oder Betriebszustands in einem vorgegebenen Bereich liegt, bspw. eine Mindestschwelle überschreitet.

Wie in Figur 2 auch ersichtlich, können der Steuereinheit 3 verschiedene Rückführgrößen zugeführt werden. Im vorliegenden Beispiel sind dies insbesondere ein Signal ILED * das den Sollwert für den Strom I LED durch die LEDs 2 vorgibt. Da die Lichtleistung der LED-Strecke 2 im Wesentlichen proportional ist zu dem Strom I LED durch die LED-Strecke, kann dieses Sollwertsignal I L ED * auch als Dimmwertvorgabe bezeichnet werden. Einerseits kann also die Steuereinheit 3 abhängig von einer Dimmwertvorgabe I LED * die Steuergrößen 'Einschalt Zeitdauer T on λ und *Versorgungsspannung V Bu s λ beeinflussen. Dabei kann es sich um eine reine Steuerung handeln, d.h. abhängig von der Sollwertvorgabe werden mittels einer analytischen Funktion und/oder einer Abgleichstabelle oder anderen Mitteln die einzustellenden Werte für die Einstellzeitdauer T on und die Versorgungsspannung V Bu s gewählt.

Die Steuereinheit 3 kann den LED-Strom I LE D also auch ohne direkte Regelschleife einstellen, beispielsweise aufgrund einer Dimmwertvorgabe (beispielsweise durch einen Dimmer oder einen über eine Schnittstelle zugeführten Dimmbefehl) .

Alternativ oder zusätzlich können indessen auch Messgrößen der Steuereinheit 3 zurückgeführt werden, insbesondere aus dem Bereich der Konstantstromquelle 1 und/oder der LED- Strecke 2. Im dargestellten Beispiel sind die Rückführgrößen insbesondere der gemessene LED-Strom I LED

(als Istwert) und/oder die Spannung V LED über den LEDs. Es können der Steuereinheit 3 aber beispielsweise auch externe Steuersignale wie Dimmwertvorgaben, Sensorsignale

(Bewegungsmelder, Tageslichtsensor,...) oder

Farbsteuerbefehle zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Steuereinheit 3 eine Mindesteinschalt Zeitdauer t on min für den Schalter der getakteten Konstantstromquelle 1 vorgebbar ist. Wie im vorliegenden insbesondere unter Bezugnahme auf Figuren 3 und 5 verringert die Steuereinheit 3 die Einschalt Zeitdauer T on des Schalters der Konstantstromquelle 1 zur Verringerung der Leistungsbereitstellung für die LED-Strecke 2 nur bis zu dem vorgegebenen Mindestwert für die Einschalt Zeitdauer T on min- Bei Erreichen des Mindestwerts der Einschalt Zeitdauer T on min für den Schalter S der Konstantstromquelle 1 welche Steuereinheit 3 dann alternativ oder zusätzlich wenigstens eine weitere Steuergröße aus dem Bereich der Bereitstellung der Versorgungspannung V Bus und der getakteten Konstantstromquelle 1, falls eine Verringerung der Leistungsbereitstellung beispielsweise vorgegeben durch ein Dimmwertsignal I L ED * notwendig ist, die nicht mehr durch eine Verringerung der Einschalt Zeitdauer t on bis zu dem Mindestwert t on erreichbar ist.

Im vorliegenden Beispiel verringert die Steuereinheit 3 direkt oder indirekt die Amplitude der DC- Versorgungsspannung V Bus · Dies ist in Figur 3 gezeigt. Die X-Achse in dieser Figur bezeichnet dabei den LED-Strom I LED / der repräsentativ ist für die zu erzielende Lichtleitsung . Von dem maximalen LED-Strom I LE D kommend wird wie dargestellt zuerst die Einschaltzeitdauer des Schalters im Wesentlichen linear verringert, bis ein vorgegebener Mindestwert für die EinschaltZeitdauer T on m i n erreicht ist. Ab diesem Zeitpunkt wird in dem dargestellten Beispiel zur Verringerung der Leistungsbereitstellung dann die EinschaltZeitdauer konstant gehalten, d.h. auf dem Wert t on min - Die weitere Verringerung der Leistungsbereitstellung erfolgt dann durch eine beispielsweise lineares Absenken der Versorgungsspannung V Bus der getakteten Konstantstromquelle 1.

Figur 4 zeigt eine vergleichbare Darstellung zu Figur 3, wobei indessen hier als Größe für die X-Achse die Spannung über der LED-Strecke V LED aufgetragen ist und somit die Abhängigkeit der EinschaltZeitdauer T on des Schalters und der Versorgungsspannung V Bus (bzw. V B ) von der Spannung V LED (über der LED-Strecke 2) gezeigt ist.

Alternativ zu der kombinierten Regelung gemäß Figur 3 kann indessen auch vorgesehen sein, dass die EinschaltZeitdauer bei Erreichen des Mindestwerts T on min wieder erhöht wird, beispielsweise bis auf einen Varianzwert, und dies durch ein Absenken der Versorgungspannung V Bu s der getakteten Konstantstromquelle überkompensiert wird. Die Steuereinheit 3 kann auch die Busspannung V Bus überwachen, insbesondere auch den Rippel (Welligkeit) der Busspannung V Bus (d.h. die Schwankungen innerhalb einer bestimmten Zeit) . Abhängig von der Auswertung des Rippeis der Busspannung V Bu s kann die Steuereinheit 3 die Ansteuerung der getakteten Konstantstromquelle 1 beeinflussen. Insbesondere kann sie die Einschalt Zeitdauer der getakteten Konstantstromquelle 1 an die Auswertung des Rippeis der Busspannung V Bu s anpassen, um den Rippel am Ausgang der getakteten Konstantstromquelle 1 zu reduzieren. Vorzugsweise wird dabei die Einschalt Zeitdauer der getakteten Konstantstromquelle 1 bei steigender Busspannung V Bu3 abgesenkt, und bei sinkender Busspannung Vßus erhöht. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass dieser Rippel auf der Busspannung V Bus weniger stark an den Ausgang der getakteten Konstantstromquelle 1 weitergeführt wird. Diese Anpassung der EinschaltZeitdauer der getakteten Konstantstromquelle 1 aufgrund des Rippeis der Busspannung V Bu s kann zusätzlich zu der Regelschleife für die Regelung des LED-Stromes I L ED erfolgen oder als Eingangsgröße mit in diese Regelschleife eingehen oder aber als zusätzliche Einflussnahme bei einer Stellung der Einschaltzeitdauer als Funktion des gewünschten LED- Stromes I L ED in die Einstellung der EinschaltZeitdauer mit eingehen .

Figur 5 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel (Implementierung) für eine derartige kombinierte Regelung. Wie dort dargestellt wird als Rückführgröße induktiv der Strom I LE D durch die LEDs erfasst und zwei Komparatoren 5, 6 zugeführt, deren Ausgangssignal einem RS-Flipflop 7 zugeführt wird. Einer der beiden Komparatoren vergleicht das Istwert- Signal ILED an dem invertierten Eingang mit dem Sollwert Signal ILED * - Das Differenzsignal wird zeitlich integriert 8, wobei das Integrationsergebnis dem invertierten Eingang eines weiteren Komparators 9 zugeführt wird. Dieser Komparator 9 vergleicht das Ergebnis der Integration 8 der Regeldifferenz mit der vorgegebenen

MindesteinschaltZeitdauer t on m i n für den Schalter S der getakteten Konstantstromquelle 1.

Das Ausgangssignal dieses weiteren Komparators 9 wird einem Busspannungskontroller 10 zugeführt, der direkt oder indirekt der aktiv getakteten PFC 4 derart beeinflusst, dass abhängig von dem Ausgangssignal des weiteren Komparators 9 die Busspannung abgesenkt wird.

In bekannter Weise wird der PFC 4 mit einer AC-Spannung 11 versorgt, die beispielsweise eine Netzwechselspannung sein kann. Üblicherweise ist zwischen der Wechselspannung 11 und dem PFC 4 noch ein Gleichrichter, ein Filterschaltung, etc. geschaltet.

Bei der Schaltung in Figur 5 wird der Busspannungskontroller 10 immer auf die maximal mögliche Busspannung V B us regeln, solange das Integrationsergebnis 8 größer ist als die minimal zulässige Zeitdauer T on min.

Das RS-Flipflop 7 zeigt nur in einfacher Weise die Implementierung einer Hystereseregelung für das Einschalten des Schalters S der getakteten Konstantstromquelle 1. Die Einschaltschwelle für den Schalter (MOSFET) des dargestellten Buck-Konverters wird immer dann erreicht, wenn der Strom durch die LED auf Null gesunken ist. Dies entspricht der Implementierung des sog. Borderline-Modes oder Critical Conduction Modes (Grenzfall zwischen den Lücken und Nichtlücken im Strombetrieb) . Indessen kann auch vorgesehen sein, dass der Strom erst auf dem Nullpegel eine Zeitlang verweilt, bevor der Schalter wieder eingeschaltet wird ( Discontinuous Conduction Mode oder lückender Strombetrieb) . Alternativ kann die Einschaltschwelle den Schalter auch bei einem Strompegel von höher als Null liegen, so dass dann der sog. Continuous Conduction Mode (nichtlückender Strombetrieb) implementiert ist.

Im vorliegenden Fall ist die Ausschaltschwelle für den Schalter dadurch definiert, dass der Komparator- Vergleichswert 12 auf das Doppelte des Sollwerts des LED- Stroms I L ED- also zweimal ILED* gesetzt ist.

Im Falle des Borderline-Mode bedeutet dies, dass der Stromzyklus von Null auf das Doppelte des Sollwerts ansteigt und dann wieder auf Null abfällt. Und des somit entstehenden dreieckförmigen Stromverlaufs ist dann das zeitliche Mittel des Strom mit dem Peak zweimal ILED * genau dem gewünschten Sollwert ILED * -

In dem Beispiel nach Fig. 5 umfasst die Steuereinheit 3 unter anderem die Komparatoren 5, 6, 9, einen RS-Flipflop 7 und einen Busspannungskontroller 10. Dieses Beispiel zeigt, dass die Steuereinheit 3 auch aus mehreren einzelnen Elementen aufgebaut und zumindest teilweise auch diskret aufgebaut werden kann.