Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ADAPTIVE PFC FOR A LIGHTING MEANS LOAD CIRCUIT, IN PARTICULAR FOR A LOAD CIRCUIT WITH AN LED
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/054834
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an actively pulsed PFC circuit with a load circuit directly or indirectly connected to the output of the PFC circuit, wherein the load circuit has a lighting means, in particular one or more LEDs, wherein at least one measurement signal, which reflects the power consumption of the load circuit, or an external control signal, which specifies the power consumption, is supplied to the PFC circuit, and a control circuit adjusts the manner of operation of the PFC circuit as a function of the control signal or measurement signal continuously or preferably in two or more stages.

Inventors:
ZIMMERMANN MICHAEL (CH)
COMBET DOMINIQUE (CH)
Application Number:
PCT/EP2009/008106
Publication Date:
May 20, 2010
Filing Date:
November 13, 2009
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
TRIDONICATCO GMBH & CO KG (AT)
ZIMMERMANN MICHAEL (CH)
COMBET DOMINIQUE (CH)
International Classes:
H05B44/00
Domestic Patent References:
WO2008112820A22008-09-18
Foreign References:
US20080224629A12008-09-18
US20080018261A12008-01-24
US20050218838A12005-10-06
Attorney, Agent or Firm:
RUPP, CHRISTIAN (DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche :

1. Verfahren zum Betrieb einer aktiv getakteten PFC- Schaltung mit direkt oder indirekt angeschlossenem Lastkreis am Ausgang der PFC-Schaltung, wobei der Lastkreis ein Leuchtmittel, insbesondere eine oder mehrere LEDs aufweist, wobei der PFC-Schaltung wenigstens ein die Leistungsaufnahme des Lastkreises wiedergebendes Messignal oder ein die Leistungsaufnahme angebendes externes Steuersignal zugeführt wird, und eine Steuerschaltung kontinuierlich oder vorzugweise in zwei oder mehr Stufen die Betriebsweise der PFC-Schaltung abhängig von dem Steuersignal bzw. Messignal einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei der die Betriebsweise der PFC-Schaltung durch Änderung von Zeitkonstanten der PFC-Schaltung verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zeitkonstanten die Zeitkonstanten einer Regelung der Taktung eines Schalters der PFC- Schaltung sind und vorzugswiese bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die Regelung verlangsamt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die Taktung eines Schalters der PFC- Schaltung mit Impulspausen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

- die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben wird, und - bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die PFC-Schaltung gezielt nur während Zeitdauern betrieben wird, in denen die Netzspannungsamplitude hoch und vorzugsweise grösser als ein direkt oder indirekt gegebener Schwellenwert ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

- die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben wird, und - bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die PFC-Schaltung mit einem Impulszug getaktet wird, der zeitlich im Bereich des Scheitels der Netzspannung gestartet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Impulszug vor Erreichen des Nulldurchgangs der Netzspannung gestoppt wird und bis zum nächstfolgenden Impulszug eine Pause eingelegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

- die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben wird, und - die Taktung der PFC-Schaltung mit der Netzspannung synchronisiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Betriebsweise der PFC-Schaltung durch Änderung einer Sollwertvorgabe für die über die Taktung der PFC-Schaltung als Stellgrösse geregelte Ausgangsspannung der PFC-Schaltung verändert wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn das Messignal bzw. Steuersignal eine Lastkreis-Leistungsaufnahme wiedergibt, die unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt, die Betriebsweise der PFC-Schaltung in einem diskreten Schritt verändert wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lastkreis eine getaktete Treiberschaltung aufweist, deren Taktung mit der Taktung der PFC- Schaltung synchronisiert ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Treiberschaltung PWM-moduliert ist und die Einschaltzeitdauer der Treiberschaltung nur in Perioden erfolgt, in denen die PFC-Schaltung mit Impulszügen aktiv getaktet ist, aber nicht in den Impulspausen zwischen zwei Impulszügen.

13. Integrierte Steuerschaltung, insbesondere ASIC oder Mikrokontroller, die zum Lastadaptiven Betrieb einer PFC-Schaltung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

14. Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend eine Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine PFC-Schaltung betreibt, an die wiederum eine vorzugsweise getaktete LED- Treiberschaltung angeschlossen ist.

15. Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend: - eine aktive getaktete PFC-Schaltung, und

- einen direkt oder indirekt am Ausgang der PFC- Schaltung angeschlossenen Lastkreis, wobei der Lastkreis ein Leuchtmittel, insbesondere eine oder mehrere LEDs aufweist, wobei der PFC-Schaltung wenigstens ein die

Leistungsaufnahme des Lastkreises wiedergebendes Messignal oder ein die Leistungsaufnahme angebendes externes Steuersignal zugeführt ist, und eine Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, kontinuierlich oder vorzugweise in zwei oder mehr

Stufen die Betriebsweise der PFC-Schaltung abhängig von dem Steuersignal bzw. Messignal einzustellen und/ oder zu beeinflußen.

16. Betriebsgerät nach Anspruch 15, bei der die Betriebsweise der PFC-Schaltung durch Änderung von Zeitkonstanten der PFC-Schaltung veränderbar ist.

17. Betriebsgerät nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Zeitkonstanten die Zeitkonstanten einer Regelung der Taktung eines Schalters der PFC- Schaltung sind und vorzugsweise bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die Regelung verlangsamt ist.

18. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die Taktung eines Schalters der PFC- Schaltung mit Impulspausen erfolgt.

19. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem - die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben ist, und

- bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die PFC-Schaltung gezielt nur während Zeitdauern betrieben wird, in denen die Netzspannungsamplitude hoch und vorzugsweise grösser als ein direkt oder indirekt gegebener Schwellenwert ist.

20. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Betriebsweise der PFC-Schaltung durch Änderung einer Sollwertvorgabe für die über die

Taktung der PFC-Schaltung als Stellgrösse geregelte Ausgangsspannung der PFC-Schaltung veränderbar ist.

21. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem, wenn das Messignal bzw. Steuersignal eine

Lastkreis-Leistungsaufnahme wiedergibt, die unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt, die Betriebsweise der PFC-Schaltung in einem diskreten Schritt veränderbar ist.

22. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Betriebsweise der PFC-Schaltung durch eine zeitweise Deaktivierung der PFC-Schaltung veränderbar ist.

23. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflußung durch eine zusätzliche SignalaufSchaltung an einem der

Erfassungsanschlüsse der Kontrolleinheit (81) der PFC Schaltung oder durch Beeinflußung der Ansteuerung des Schalters (S2) der PFC Schaltung erfolgt.

24. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflußung durch eine zusätzliche Signalaufschaltung an dem Multipliziereingang (M) der Kontrolleinheit (81) der PFC Schaltung oder durch Beeinflußung der Ansteuerung des Schalters (S2) der PFC Schaltung erfolgt.

25. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflußung der PFC Schaltung abhängig von einer Dimmwertvorgabe (8) erfolgt.

26. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 25, bei dem

- die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben ist, und

- die Taktung der PFC-Schaltung mit der Netzspannung synchronisiert ist.

27. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 26, bei dem

- die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben ist, und - bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die PFC-Schaltung gezielt nur während Zeitdauern betrieben wird, in denen die Netzspannungsamplitude hoch und vorzugsweise grösser als ein direkt oder indirekt gegebener Schwellenwert ist.

28. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 273, bei dem

- die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben wird, und - bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die PFC-Schaltung mit einem Impulszug getaktet wird, der zeitlich im Bereich des Scheitels der Netzspannung gestartet wird.

29. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 28, wobei der Lastkreis eine getaktete Treiberschaltung aufweist, deren Taktung mit der Taktung der PFC- Schaltung synchronisiert ist.

30. Betriebsgerät nach Anspruch 29, bei dem die Treiberschaltung PWM-moduliert ist und die Einschaltzeitdauer der Treiberschaltung nur in Perioden erfolgt, in denen die PFC-Schaltung mit Impulszügen aktiv getaktet ist, aber nicht in den Impulspausen zwischen zwei Impulszügen.

31. Beleuchtungssystem, aufweisend ein Leuchtmittel, insbesondere eine oder mehrere LEDs, sowie ein Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 29.

Description:
Adaptiver PFC für Leuchtmittel-Lastkreis , insbesondere Lastkreis mit LED

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungen zum Betrieb von Leuchtmitteln, wie beispielsweise Gasentladungslampen oder anorganischen oder organischen LEDs.

Bei vielen Betriebsgeräten für Leuchtmittel ist es üblich, dass die Leuchtmittel entweder hochfrequent (insbesondere bei Gasentladungslampen) oder aber durch PWM-Modulation (beispielsweise insbesondere bei LEDs) betrieben werden. Dazu sind sogenannte Treiberschaltungen vorgesehen, die beispielsweise in Form eines PWM-Modulators, einer Volloder Halbbrückenschaltung, etc. ausgebildet sein können. Diesen Treiberschaltungen wird üblicherweise eine DC- Versorgungsspannung zugeführt, der ggf. ein sogenannter Ripple überlagert sein kann.

Zur Bereitstellung dieser DC-Versorgungsspannung wird oft eine sogenannte PFC-Schaltung (Power Factor Correction) als aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung verwendet. Diese PFC-Schaltung erzeugt also die DC- Versorgungsspannung ausgehend von einer üblicherweise gleichgerichteten Netzversorgungsspannung .

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich dabei stets um sogenannte aktiv getaktete PFC-Schaltungen, also Schaltungen, bei denen die Leistungsaufnahme der PFC- Schaltung durch Taktung eines Schaltelements, wie beispielsweise eine Transistors vorgegeben wird. Bei geschlossenem Schaltelement wird dabei eine Induktivität aufmagnetisiert, die sich dann bei geöffnetem Schalter über eine Diode in einen Speicherkondensator entlädt (entmagnetisiert) . Die PFC-Schaltung kann beispielsweise als Hochsetzsteller, Sperrwandler oder auch isolierter Sperrwandler (in diesem Falle weist die Induktivität eine Sekundärwicklung auf, über die die Entmagnetisierung der Induktivität über eine Diode in einen Speicherkondensator erfolgt) .

Eine gewisse Problematik entsteht, wenn sich die Lastaufnahme des an dem Ausgang der PFC-Schaltung angeschlossenen Lastkreises (aufweisend die

Treiberschaltung und die Leuchtmittel) sehr stark verändern kann, was insbesondere der Fall ist, wenn die angeschlossenen Leuchtmittel auf sehr niedrige Dimmwerte (beispielsweise 1% oder weniger der Nennleistung) gedimmt werden. Insbesondere LEDs können auf einen Bereich weiter unter 1% Nennleistung gedimmt werden.

Bei diesem stark gedimmten Betrieb wechselt die PFC- Schaltung automatisch und ungesteuert gemäss dem Stand der

Technik in einen sogenannten Burst-Modus, bei dem sich die

Schaltung mit relativ niedriger Frequenz ein- und ausschaltet, um ein unzulässiges übermäßiges Ansteigen der

Ausgangsspannung der PFC-Schaltung zu vermeiden. Dieser Burst-Modus (Ein- und Ausschalten) hat eine sehr niedrige

Frequenz und verursacht indessen unterschiedliche

Probleme, wie beispielsweise die Instabilität der DC-

Versorgungsspannung für die angeschlossene

Treiberschaltung, akustische Probleme, ggf. Flackern der Leuchtmittel etc.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aktiv getaktete PFC-Schaltung hinsichtlich ihres Verhaltens bei unterschiedlicher Lastaufnahme an ihrem Ausgang zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Stabilität der aktiv getakteten PFC-Schaltung und somit des gesamten Betriebsgeräts für verschiedene Lastbedingungen und gegenüber Schwankungen oder Änderungen der Eingangsspannung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss 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 bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer aktiv getakteten PFC-Schaltung mit direkt oder indirekt angeschlossenem Lastkreis am Ausgang der PFC-Schaltung. Der Lastkreis weist dabei ein Leuchtmittel, insbesondere eine oder mehrere LEDs, auf. Der PFC-Schaltung wird wenigstens ein die Leistungsaufnahme des Lastkreises wiedergebendes Messignal oder ein die Leistungsaufnahme angebendes externes Steuersignal zugeführt. Eine Steuerschaltung stellt kontinuierlich oder vorzugweise in zwei oder mehr Stufen die Betriebsweise der PFC-Schaltung abhängig von dem Steuersignal bzw. Messignal ein.

Dabei kann ein Dimmen, vorzugsweise bis unterhalb 1% der Nennleistung, vorgesehen werden, insbesondere bei LEDs als Leuchtmitteln.

Die Betriebsweise der PFC-Schaltung kann bspw. durch Änderung von Zeitkonstanten oder Referenzen der PFC- Schaltung verändert werden. Die Zeitkonstanten können dabei die Zeitkonstanten einer Regelung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung sein. Vorzugsweise wird dabei bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die Regelung verlangsamt .

Bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises kann die Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung mit Impulspausen erfolgen („Discontinous Mode" oder lückender Strombetrieb) .

Die PFC-Schaltung kann ausgehend von einer Netzspannung betrieben werden. Bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises wird die PFC-Schaltung gezielt nur während Zeitdauern betrieben, in denen die Netzspannungsamplitude hoch und vorzugsweise grösser als ein direkt oder indirekt gegebener Schwellenwert ist.

Wenn die PFC-Schaltung ausgehend von einer Netzspannung betrieben wird, kann bei niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises die PFC-Schaltung mit einem Impulszug getaktet werden, der zeitlich im Bereich des Scheitels der Netzspannung gestartet wird.

Der Impulszug kann dabei bspw. vor Erreichen des Nulldurchgangs der Netzspannung gestoppt werden, wobei bis zum nächstfolgenden Impulszug eine Pause eingelegt wird.

Die Taktung der PFC-Schaltung kann mit der Netzspannung synchronisiert werden. Vorzugsweise kann die Taktung der PFC-Schaltung abhängig von einem Signal (als Sollwertvorgabe) , welches aus der Netzspannung abgeleitet oder zur Netzspannung synchronisiert wird, erfolgen.

Die Betriebsweise der PFC-Schaltung kann durch Änderung einer Sollwertvorgabe für die über die Taktung der PFC- Schaltung als Stellgrösse geregelte Ausgangsspannung der PFC-Schaltung verändert werden.

Wenn das Messignal bzw. Steuersignal eine Lastkreis- Leistungsaufnahme wiedergibt, die unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt, kann die Betriebsweise der PFC-Schaltung in einem diskreten Schritt verändert werden.

Der Lastkreis kann eine getaktete Treiberschaltung aufweisen, deren Taktung mit der Taktung der PFC-Schaltung synchronisiert werden kann

Die Treiberschaltung kann dabei PWM-moduliert sein und die Einschaltzeitdauer des Duty Cycles der Treiberschaltung nur in Perioden erfolgen, in denen die PFC-Schaltung mit Impulszügen aktiv getaktet ist, aber nicht in den Impulspausen zwischen zwei Impulszügen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine

Integrierte Steuerschaltung, insbesondere ASIC oder

Mikrokontroller, die zum Lastadaptiven Betrieb einer PFC- Schaltung ausgebildet ist.

Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend eine Steuerschaltung, die adaptiv, d.h. lastabhängig oder abhängig vom einem Dimmsignal eine PFC-Schaltung betreibt, an die wiederum eine vorzugsweise getaktete LED-Treiberschaltung angeschlossen ist.

Das Betriebsgerät ist insbesondere ein dimmbares Gerät, dem bspw. (digitale) Dimmsignale über einen vorzugsweise externen Anschluss, insbesondere eine Busleitung oder über die Netzleitung zuführbar sind. Dabei kann ein Dimmen unterhalb von 1% Nennleistung vorgesehen sein. Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere für eine oder mehrere LEDs, aufweisend eine aktive getaktete PFC- Schaltung, und einen direkt oder indirekt am Ausgang der PFC-Schaltung angeschlossenen Lastkreis, wobei der Lastkreis ein Leuchtmittel, insbesondere eine oder mehrere LEDs aufweist, wobei der PFC-Schaltung wenigstens ein die Leistungsaufnahme des Lastkreises wiedergebendes Messignal oder ein die Leistungsaufnahme angebendes externes Steuersignal zugeführt ist, und eine Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, kontinuierlich oder vorzugweise in zwei oder mehr Stufen die Betriebsweise der PFC-Schaltung abhängig von dem Steuersignal bzw. Messignal einzustellen und/ oder zu beeinflußen.

Es kann die Wahl der Betriebsweise beziehungsweise die Beeinflussung der Betriebsweise durch eine zusätzliche Signalaufschaltung an dem Multipliziereingang der Kontrolleinheit bzw. der PFC-Regelung der PFC Schaltung erfolgen.

Weitere Aspekte, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele und anhand der Figuren der begleitenden Zeichnungen näher erläutert .

Figur 1 zeigt dabei schematisch ein Betriebsgerät mit adaptiver PFC-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig.2 zeigt im Detail einen beispielsweisen Aufbau einer PFC-Schaltung mit einem Lastkreis mit einem LED-Treiber (Konverter) und LEDs als Leuchtmitteln.

Fig.3 zeigt im Detail einen weiteren beispielsweisen Aufbau einer PFC-Schaltung mit einem Lastkreis mit einem LED-Treiber (Konverter) und LEDs als Leuchtmittel.

Wie in Figur 1 ersichtlich, werden Leuchtmittel 6 ausgehend von einer Spannung Ui n versorgt, die insbesondere eine Netzwechselspannung sein kann. Diese Netzwechselspannung Ui n wird ggf. gefiltert und dann einem Gleichrichter 1 zugeführt. Die gleichgerichtete Wechselspannung wird dann einer getakteten PFC-Schaltung 2 zugeführt. An deren Ausgang wird oft ein Elektrolyt- Speicherkondensator 3 zur Stabilisierung der Ausgangsspannung U out angeschlossen. Diese Spannung U ou t ist eine DC-Versorgungsspannung, die wiederum dann einem Lastkreis 4 zugeführt ist, der insbesondere eine Treiberschaltung (Konverter) 5 sowie die zu versorgenden Leuchtmittel 6 aufweist.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen eine Steuerschaltung 7, die insbesondere als integrierte Schaltung wie beispielsweise ein ASIC, ein Mikrocontroller oder ein Hybridlösung davon ausgebildet sein kann. Es ist anzumerken, dass die innerhalb der Steuerschaltung 7 in Figur 1 dargestellten Blöcke nur logisch zusammenhängend angeordnet sind, aber durchaus auf unterschiedliche Module verteilt sein können.

Die Steuerschaltung 7 kann aufweisen eine PFC-Regelung 9, der Rückführsignale aus dem Bereich der Eingangsspannung Ui n , dem Bereich des PFCs (beispielsweise Schalterstrom) sowie die Ausgangsspannung Uout zugeführt werden. Der PFC- Regelung kann weiterhin ein Sollwert für die Ausgangsspannung U outso ii zugeführt, wobei die PFC-Regelung 9 dann beispielsweise die Taktung, insbesondere den sogenannten duty cycle des Schalters des PFC 2 als Steuergröße zur Regelung der Ausgangsspannung U out auf die Sollwertvorgabe U outso n verwenden kann.

Weiterhin kann in der Steuerschaltung 7 vorgesehen sein eine Lastkreisregelung 10. Dieser Lastkreisregelung 10 können Messsignale aus dem Bereich der Treiberschaltung 5 wie auch aus dem Bereich der Leuchtmittel (Leuchtmittelspannung, Leuchtmittelstrom, Leuchtmittelleistung, Leuchtmittelhellligkeit etc. ) zugeführt werden. Die Lastkreisregelung 10 kann dann üblicherweise eine Taktung von Schaltern der Treiberschaltung 5 als Steuergröße verwenden, um beispielsweise einen die Leuchtmittelleistung wiedergebenden Parameter auf eine Sollwertvorgabe zu regeln. Die Lastkreisregelung 10 kann aber auch nur Messsignale aus dem Bereich der Treiberschaltung 5 erfassen und an die PFC-Regelung 9 weiterleiten.

In der Steuerschaltung 7 ist weiterhin ein logischer Block Moduswahl 11 vorgesehen, den ebenfalls Messsignale aus dem Bereich des PFCs, der Treiberschaltung 5 sowie der Leuchtmittel 6 zuführbar sind und alternativ oder zusätzlich dazu auch Informationen über eine Dimmwertvorgabe 8. Die Dimmwertvorgabe 8 kann bspw. über Dimmsignale, die über eine Busleitung oder über die Netzleitung dem Betriebsgerät zuführbar sind, erfolgen. Es können beispielsweise digitale Dimmsignale zugeführt werden. Mittels dieser Moduswahleinheit 11 kann die Betriebsweise des PFCs kontinuierlich oder schrittweise in wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsweisen verändert werden. Beispielsweise kann abhängig von der zugeführten Dimmwertvorgabe 8 der PFC-Regelung 9 ein zusätzliches Synchronisationssignal zugeführt werden (beispielsweise nur bei Dimmwertvorgaben 8, die einen vom Maximalwert abweichenden Dimmwert vorgeben) .

Grundsätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung nunmehr vorgesehen, dass die PFC-Schaltung 2 bzw. die zugeordnete Steuerschaltung 7 selbsttätig (mittels Rückführsignalen) oder aber über das anliegende externe Signal erkennt, dass die Leistungsaufnahme des Lastkreises 4 gering (d.h. unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts) liegt. Die PFC-Schaltung 2 wird dann hinsichtlich ihrer Betriebsweise adaptiv auf diesen erkannten Zustand (geringe Last) eingestellt.

Beispielsweise können Zeitkonstanten des PFCs wie beispielsweise das zeitliche Antwortverhalten der PFC- Regelung 9 abhängig von der Lastaufnahme des Lastkreises verändert werden. Dazu kann beispielsweise bei erkannter oder vorgegebener niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises 4 die Regelschleife 9 verlangsamt werden.

Eine weitere Möglichkeit ist es, dass die Moduswahleinheit 11 eine Taktung des Schalters in dem PFC 2 in Form von Impulszügen vorgibt, wobei zwischen den Impulszügen längere Impulspausen vorgesehen sind ( ' discontinuous mode' oder Burst-Mode) .

Gemäß der Erfindung ist auch vorzugsweise vorgesehen, dass bei bekannter oder vorgegebener niedriger Leistungsaufnahme des Lastkreises 4 gezielt Einschaltzyklen (Impulszüge) selektiv nur in dem Bereich aktiviert werden, indem zeitlich gesehen die Amplitude der Eingangsspannung Ui n (Netzspannung) groß, d.h. vorzugsweise größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Da also in diesem zeitlichen Bereich die Netzeingangsspannung verhältnismäßig groß ist, wird die PFC-Schaltung in diesem Zeitraum wenig Strom aufnehmen.

Erfindungsgemäß kann also der selektive Betrieb des PFCs in dem Betriebsmodus 'niedrige Last' mit der Netzeingangsspannung synchronisiert sein.

Dazu kann wie in Figur 1 schematisch dargestellt, der Steuerschaltung 7 ein Synchronisationssignal zugeleitet werden, das den Verlauf der Netzeingangsspannung oder ein davon abhängiges Signal wiedergibt, und dass vor dem Gleichrichter, zwischen dem Gleichrichter und dem PFC wie auch aus dem Bereich des PFC 2 abgeleitet sein kann. Die Veränderung der Betriebsart der PFC-Schaltung 2 für den Modus 'niedrige Last' kann auch durch ein selektives Zuschalten eines Synchronisationssignales nur in einem Modus 'niedrige Last' erfolgen.

Eine weitere Alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Veränderung der Betriebsart der PFC-Schaltung 2 für den Modus 'niedrige Last' ist es, beispielsweise bei niedrigen Dimmwerten die Ausgangsspannung V out der PFC-Schaltung 2 zu verringern, beispielsweise durch entsprechende Verringerung des Sollwerts für die Ausgangsspannung U outso ii- Dieser Betriebsweise könnten die Leuchtmittel 6, insbesondere LEDs, dann sowohl über die Amplitude der Ausgangsspannung U out wie auch über die Lastkreisregelung 10, beispielsweise durch Einstellung eines Tastverhältnisses (PWM-Modulation) eines Schalters des LED-Treibers 5 eingestellt werden.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung stellt sich auch die Treiberschaltung 5 adaptiv auf niedrige Dimmwerte ein. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Einschaltflanken der Impulse einer PWM-Ansteuerung eines Schalters der Treiberschaltung 5 den Einschaltflanken oder zumindest der ersten Einschaltflanke der Impulszüge (Impulspakete) der PFC-Schaltung 2 synchronisiert sind. Dadurch ist sichergestellt, dass zum Zeitpunkt der Einschaltflanke der PWM-Ansteuerung und während der Einschaltzeitdauer der PWM-Modulation der Treiberschaltung 5 durch gleichzeitige aktive Impulspakete der PFC- Schaltung 2 eine klar definierte (und geregelte) Versorgungsspannung U out für die Treiberschaltung 5 vorliegt.

Dagegen kann zugelassen werden, dass zumindest im Bereich der Ausschaltzeitdauer der PWM-Modulation des Schalters der Treiberschaltung 5 die Versorgungsspannung Uout

(Ausgangsspannung der PFC-Schaltung 2) nicht konstant ist und beispielsweise aufgrund in diesem Zeitraum nicht vorhandener Taktung der PFC-Schaltung 2 absinkt.

Die Frequenz der Impulszüge der PFC-Schaltung 2 ist vorzugsweise wesentlich größer als das doppelte der Netzfrequenz in diesem Bereich von beispielsweise mehr als 100 Hz kann dann eine etwaige Helligkeitsänderung der Leuchtmittel (Flackern) für das menschliche Auge kaum mehr wahrgenommen werden.

Die Taktung der PFC-Schaltung 2 kann mit der Netzspannung synchronisiert werden. Vorzugsweise kann die Taktung der PFC-Schaltung 2 abhängig von einem Signal (als Sollwertvorgabe) , welches durch die Steuerschaltung 7 aus der Netzspannung abgeleitet oder zur Netzspannung synchronisiert wird, erfolgen. Eine Ableitung aus der Netzspannung kann insbesondere durch die Moduswahl 11 erfolgen, wenn die Dimmwertvorgabe 8 über die Netzleitung übertragen wird.

Figur 2 zeigt den Aufbau einer PFC-Schaltung 2 und einer Treiberschaltung 5 zur Versorgung von LEDs als Leuchtmittel 6.

Die PFC-Schaltung 2 weist im wesentlichen eine Induktivität L3 auf, die aufmagnetisiert wird, wenn der Schalter (Transistor) S2 auf einen Ansteuerbefehl S2D hin, der von der (vorzugsweise integrierten) Steuerschaltung 7 aus vorgegeben wird, geschlossen ist.

Wenn der Schalter S2 dann geöffnet wird, entlädt sich die Energie der aufmagnetisierten Induktivität L3 über ein Diode D2 zum Speicherkondensator C2.

An dem Pin ZXCSVB kann einerseits bei geschlossenem

Schalter S2 der Spannungsabfall an dem Messwiderstand

(Shunt) RlI und somit der Strom durch den Schalter S2 gemessen werden. Bei geöffnetem Schalter S2 kann die

Ausgangsspannung U out an diesem Pin gemessen werden. Der Spannungsabfall an dem Messwiderstand (Shunt) RIl und somit der Strom durch den Schalter S2 kann zusätzlich oder alternativ an dem Pin CR gemessen werden.

Die Treiberschaltung 5 weist einen weiteren Schalter Sl auf und ist als Buck-Konverter ausgeführt. Der Strom durch den Schalter Sl kann mittels eines Messwiderstands (Shunt) Rl an einem Pin CS der Steuerschaltung 7 zugeführt werden. An dem Pin SlD wird ein Steuersignal für den Schalter Sl durch die Steuerschaltung 7 ausgegeben.

Bei geschlossenem Schalter Sl fließt der Strom durch die Leuchtdioden und eine Spule Ll und steigt im Wesentlichen linear mit der Magnetisierung der Spule an. Bei ausgeschaltetem Schalter Sl baut sich die Energie der Spule Ll durch einen Stromfluss wiederum durch die LEDs und die Freilaufdiode Dl im Wesentlichen linear ab, bis der Schalter Sl schließlich wieder eingeschaltet wird. Mittels des Spannungsteilers R5, R6 kann an einem Messpunkt und Pin ZX der Zeitpunkt ermittelt werden, indem die Magnetisierung der Spule Ll im Wesentlichen abgebaut ist und somit der Strom durch den Freilaufpfad (Diode Dl, LED-Strecke, Ll) nicht mehr weitergetrieben wird.

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ansteuerschaltung zum Betreiben mindestens einer LED und eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur gemäß der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2, wobei die Ansteuerschaltung durch eine Steuereinheit 80 gesteuert wird. Die Steuerschaltung 80 kann die Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC Schaltung 2) abhängig vom anliegenden Helligkeitsbefehl oder Lastzustand wahlweise in eine von der normalen Betriebsweise abweichende Betriebsweise versetzen. Die Steuereinheit 80 entspricht somit der Lastkreisregelung 10 in Fig. 1 und die Kontrolleinheit 81 der PFC-Regelung 9 in Fig. 1. Die Steuereinheit 80 und die Kontrolleinheit 81 bilden gemeinsam die Steuerschaltung 7.

Die PFC-Schaltung 2 weist im wesentlichen eine Induktivität L3 auf, die aufmagnetisiert wird, wenn der Schalter (Transistor) S2 auf einen Ansteuerbefehl S2D hin, der von der (vorzugsweise integrierten) Steuerschaltung 7 aus vorgegeben wird, geschlossen ist.

Wenn der Schalter S2 dann geöffnet wird, entlädt sich die Energie der aufmagnetisierten Induktivität L3 über ein Diode D2 zum Speicherkondensator C2.

An dem Pin ZXCSVB kann bei geöffnetem Schalter S2 einerseits die Ausgangsspannung U out an diesem Pin gemessen werden, andererseits kann auch der Zeitpunkt der Entmagnetisierung der Induktivität L3 festgestellt werden.

Die Treiberschaltung 5 weist einen weiteren Schalter Sl auf und ist als Buck-Konverter ausgeführt. Der Strom durch den Schalter Sl kann mittels eines Messwiderstands (Shunt) Rl an einem Pin CS der Steuerschaltung 7 zugeführt werden. An dem Pin SlD wird ein Steuersignal für den Schalter Sl durch die Steuerschaltung 7 ausgegeben.

Bei geschlossenem Schalter Sl fließt der Strom durch die Leuchtdioden und eine Spule Ll und steigt im Wesentlichen linear mit der Magnetisierung der Spule an. Bei ausgeschaltetem Schalter Sl baut sich die Energie der Spule Ll durch einen Stromfluss wiederum durch die LEDs und die Freilaufdiode Dl im Wesentlichen linear ab, bis der Schalter Sl schließlich wieder eingeschaltet wird. Mittels des Spannungsteilers R5, R6 kann an einem Messpunkt und Pin ZX der Zeitpunkt ermittelt werden, indem die Magnetisierung der Spule Ll im Wesentlichen abgebaut ist und somit der Strom durch den Freilaufpfad (Diode Dl, LED-Strecke, Ll) nicht mehr weitergetrieben wird.

Die Steuerschaltung 80 steuert die Treiberschaltung 5 an und kann weiterhin die Kontrolleinheit 81 der Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur 2 (PFC Schaltung 2) beeinflußen, beispielsweise aktivieren oder deaktivieren.

Die Steuerschaltung 80 kann aber auch nur auch nur

Messsignale aus dem Bereich der Treiberschaltung 5 erfassen und entsprechend die Kontrolleinheit 81 beeinflußen.

Die Kontrolleinheit 81 führt in diesem Beispiel die PFC- Regelung durch (sie entspricht wie bereits erwähnt der PFC-Regelung 9 aus Fig. 1) .

Die abweichende Betriebsweise kann ein Burst Modus

(Taktung mit Impulspausen) sein. Der Burst Modus (Taktung mit Impulspausen) kann zur Netzspannung synchronisiert sein. Der Burst Modus (Taktung mit Impulspausen) kann zu einem Vielfachen der Netzspannung synchronisiert sein.

Die Beeinflussung der Kontrolleinheit 81, beispielsweise die Deaktivierung, kann durch eine zusätzliche SignalaufSchaltung an einem der Erfassungsanschlüsse der Kontrolleinheit 81 der Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur 2 erfolgen. Die Beeinflussung der Kontrolleinheit 81 kann abhängig vom anliegenden Helligkeitsbefehl (also der Dimmwertvorgabe) oder Lastzustand sein.

Das Versetzen in die abweichende Betriebsweise kann durch eine zeitweise Deaktivierung der Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur erfolgen. Die Dauer der Pausen kann beim Burst Modus (Taktung mit Impulspausen) vom anliegenden Helligkeitsbefehl oder Lastzustand abhängig sein. Die Dauer der Burst-Pakete (Impulszüge) kann beim Burst Modus (Taktung mit Impulspausen) vom anliegenden Helligkeitsbefehl (also der Dimmwertvorgabe) oder Lastzustand abhängig sein. Die Dauer der Pausen kann beim Burst Modus (Taktung mit Impulspausen) mit ansteigender Helligkeit oder ansteigender Last verringert werden. Die Dauer der Burst-Pakete (Impulszüge) kann beim Burst Modus mit ansteigender Helligkeit oder ansteigender Last erhöht werden. Die Dauer der Pausen und / oder die Dauer der Burst-Pakete (Impulszüge) kann beim Burst Modus schrittweise geändert werden.

Die Wiederholrate der Burst-Pakete (Impulszüge) kann beim Burst Modus (Taktung mit Impulspausen) oberhalb der Wahrnehmbarkeitsgrenze liegen. Beispielsweise kann eine Wiederholrate im Bereich von 150Hz bis zu 450Hz gewählt werden.

Es kann die Wahl der Betriebsweise beziehungsweise die Beeinflussung der Betriebsweise durch eine zusätzliche Signalaufschaltung an dem Multipliziereingang M der Kontrolleinheit 81 der Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC-Schaltung) erfolgen (also an einem der Erfassungsanschlüsse der Kontrolleinheit 81) . In diesem Beispiel findet die Messung mit dem Multipliziereingang M über den an die Netzspannung angeschlossenen Widerstand R15 statt, zudem wird dem Multipliziereingang M als externes Steuersignal von der Steuereinheit 80 eine SignalaufSchaltung zugeführt. Über einen Steueranschluß M-C an der Steuereinheit 80 kann die Signalaufschaltung an dem Multipliziereingang M der Kontrolleinheit 81 erfolgen. Die Steuereinheit 80 kann beispielsweise über den Steueranschluß M-C oder über einen weiteren Eingang die Netzspannung, insbesondere deren Verlauf, überwachen und erfassen. Die Wahl der Betriebsweise kann somit beispielsweise durch eine Deaktivierung der Kontrolleinheit 81 erfolgen. Es kann aber auch direkt die Ansteuerung des Schalters S2 beeinflußt (beispielsweise deaktiviert) werden.

Die Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur ( PFC-Schaltung) kann bei maximaler Helligkeit oder maximaler Last dauernd aktiviert sein. Insbesondere kann bei maximaler Helligkeit oder maximaler Last die Beeinflußung über die Steuereinheit 80 deaktiviert sein.

Die Beeinflussung der Betriebsweise durch eine zusätzliche Signalaufschaltung an dem Multipliziereingang M der Kontrolleinheit 81 kann mit der Netzspannung synchronisiert werden.

Vorzugsweise kann die Beeinflussung der Kontrolleinheit 81 abhängig von einem Signal (als Sollwertvorgabe) , welches durch die Steuereinheit 80 über den Steueranschluß M-C aus der Netzspannung abgeleitet oder zur Netzspannung synchronisiert wird, erfolgen. Eine Ableitung aus der Netzspannung kann insbesondere erfolgen, wenn die Dimmwertvorgabe 8 über die Netzleitung übertragen wird. Die PFC Schaltung (Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur) kann mehrere Ansteuerschaltungen zum Betreiben mindestens einer LED versorgen.

Die mehreren Ansteuerschaltungen können zum Betreiben verschiedenfarbiger LEDs genutzt werden.

Somit kann ein Beleuchtungssystem mit einer Vorrichtung zum Betreiben von LEDs gemäß der Erfindung aufgebaut werden. Das Beleuchtungssystem kann so aufgebaut sein, daß die Ansteuerschaltung durch eine Steuerschaltung gesteuert wird und die Steuerschaltung die Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC Schaltung) abhängig vom dem Signal eines Farbsensors wahlweise in einen von der normalen Betriebsweise abweichende Betriebsweise versetzt.

Über einen Steuerbefehl für die Steuerschaltung können die Aktivierungsparameter für die abweichende Betriebsweise eingestellt oder geändert werden.

Somit wird ein Verfahren zum Betreiben von LEDs ermöglicht, wobei eine Steuerschaltung die Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur abhängig vom anliegenden Helligkeitsbefehl oder Lastzustand wahlweise in einen von der normalen Betriebsweise abweichenden Betriebsweise versetzt .

Durch die zusätzliche, von der normalen Betriebsweise abweichende Betriebsweise kann das Beleuchtungssystem in einen erweiterten Helligkeitsbereich angesteuert werden und dem Nutzer steht somit ein flexibleres Beleuchtungssystem zur Verfügung. Gerade bei Anwendungen mit Farbmischung ist ein sehr weiter Helligkeitsbereich vorteilhaft, um eine möglichst große Vielfalt an zur Verfügung stehenden Mischverhältnissen zu erreichen.