DE102013108689B3

DE102013108689B3 - Circuit for controlling the power consumption of an LED unit and LED light with such a LED unit

Info

Publication number: DE102013108689B3
Application number: DE102013108689.6A
Authority: DE
Inventors: Helmut Ulmer; Patrick Wenzler
Original assignee: Pintsch Bamag AG; Pintsch Bamag Antriebs und Verkehrstechnik GmbH
Current assignee: Pintsch GmbH
Priority date: 2013-08-11
Filing date: 2013-08-11
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Regelung der Leistungsaufnahme einer LED-Einheit (5), umfassend
– einen Spannungseingang für eine pulsierende Gleichspannung,
– einen Spannungsausgang zur Abgabe einer Leistung an die LED-Einheit (5),
– wenigstens einen Kondensator (C) an dem Spannungsausgang zum Glätten der pulsierenden Gleichspannung,
– einen gesteuerten Schalter (T), welcher in einer Parallelschaltung mit dem Kondensator (C) angeordnet ist,
– eine Steuerung für den gesteuerten Schalter und zur Regelung der Leistung,
– wenigstens eine Diode (D) mit einem spannungseingangsseitigen Ende und einem mit dem Kondensator (C) verbundenen spannungsausgangseitigen Ende,
welche zur Unterdrückung einer Rückwirkung einer Entladung des Kondensators (C) auf den Spannungseingang zwischen den Spannungseingang und den Spannungsausgang geschaltet ist.
Erfindungsgemäß ist eine Reihenschaltung mit dem Schalter (T) einem Lastwiderstand (RL), die in der Parallelschaltung mit dem Kondensator (C) angeordnet und mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode (D) verbunden.The invention relates to a circuit for controlling the power consumption of an LED unit (5), comprising
A voltage input for a pulsating DC voltage,
A voltage output for delivering a power to the LED unit (5),
At least one capacitor (C) at the voltage output for smoothing the pulsating DC voltage,
A controlled switch (T) arranged in parallel with the capacitor (C),
A control for the controlled switch and for regulating the power,
At least one diode (D) having a voltage input side end and a voltage output side end connected to the capacitor (C),
which is connected to the voltage input between the voltage input and the voltage output for suppressing a reaction of a discharge of the capacitor (C).
According to the invention, a series connection with the switch (T) is a load resistor (RL) arranged in parallel with the capacitor (C) and connected to the voltage input side end of the diode (D).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Regelung der Leistungsaufnahme einer LED-Einheit und eine LED-Leuchte, insbesondere in Form einer Signalleuchte für den Schienen-, See- oder Straßenverkehr oder in Form einer Fahrzeugleuchte. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Kombination aus der Schaltung und der LED-Einheit zum Ersatz einer an einer Wechselstromquelle betriebenen Glühlampe.The invention relates to a circuit for controlling the power consumption of an LED unit and an LED light, in particular in the form of a signal light for rail, sea or road traffic or in the form of a vehicle lamp. The invention also relates to the use of a combination of the circuit and the LED unit for replacing an incandescent lamp operated at an AC power source.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Unter dem Begriff ”LED-Einheit” wird hier eine Lichtquelle aus einer oder mehreren lichtemittierenden Dioden (LEDs) verstanden.The term "LED unit" is understood here to mean a light source comprising one or more light-emitting diodes (LEDs).

Unter dem Begriff ”LED-Leuchte” wird hier eine Leuchte verstanden, in der eine oder mehrere der genannten LED-Einheiten zur Erzeugung von Licht eingesetzt werden.The term "LED lamp" is understood here to be a lamp in which one or more of said LED units are used to generate light.

Unter dem Begriff ”Streckensignal” wird hier ein Lichtsignalgeber verstanden, der an Bahnstrecken ein optisches Signal ausgibt.The term "route signal" is understood here to be a light signal transmitter which outputs an optical signal on railway lines.

Unter dem Begriff ”Signalisierungsanlage”, nachfolgend auch kurz ”Signalanlage” genannt, werden hier Anlagen verstanden, die dazu dienen, von einer externen (d. h. außerhalb des Streckensignals liegenden) Steuereinheit, z. B. einem Stellwerk, ausgehend drahtlos, in der Regel aber über sog. Streckenkabel drahtgebunden das Streckensignal anzusteuern, so dass das Streckensignal ein gewünschtes optisches Signal ausgibt.The term "signaling system", hereinafter also referred to as "signaling system" for short, is understood here to mean systems which are used by an external control unit (that is, outside the line signal), for example a control unit. As a signal box, starting wirelessly, but usually via so-called track cables wired to drive the path signal, so that the path signal outputs a desired optical signal.

LEDs finden aufgrund ihrer niedrigen Kosten, ihres niedrigen Stromverbrauchs und ihrer hohen Lebensdauer immer häufiger Anwendung als Ersatz von klassischen Leuchtmitteln, und zwar verstärkt auch in sicherheitsrelevanten Leuchten, z. B. Verkehrssignalen, Begrenzungsleuchten, Fahrzeugleuchten u. dgl.Due to their low cost, their low power consumption and their long service life, LEDs are increasingly being used as a substitute for traditional light sources, and increasingly in safety-relevant luminaires, eg. B. traffic signals, lights, vehicle lights u. like.

Streckensignale, die Glühlampen zur Erzeugung von Lichtsignalen verwenden, sind seit langem bekannt. Seit einigen Jahren ist es möglich, Leuchten in LED-Technik herzustellen, die ein Lichtsignal abgeben, das den lichttechnischen Eigenschaften eines klassischen Glühlampensignals gleichkommt. Die Vorteile der LED-Technik, wie insbesondere deren im Vergleich zu Glühlampen extrem lange Lebensdauer, sind hinlänglich bekannt. Es besteht daher der Wunsch, in Streckensignalen die Glühlampen durch LED-Einheiten auszutauschen.Route signals that use incandescent lamps to generate light signals have long been known. For some years now, it has been possible to produce LED-based luminaires that emit a light signal that matches the lighting characteristics of a classic incandescent lamp signal. The advantages of the LED technology, in particular their extremely long life compared to incandescent lamps, are well known. There is therefore the desire to exchange the incandescent bulbs in LED signal units in track signals.

Es hat sich aber gezeigt, dass die Ersetzung von Glühlampen durch LED-Einheiten bei Streckensignalen durchaus nicht trivial ist, da Streckensignale Teil einer komplizierten Steuerungs- und Signalisierungskette sind und zuverlässig überwacht werden müssen.However, it has been shown that the replacement of incandescent lamps by LED units in the case of route signals is by no means trivial, since route signals are part of a complex control and signaling chain and must be reliably monitored.

Aus der EP 1 992 542 B1 ist eine LED-Anordnung für Bahnübergangs-Lichtsignalgeber bekannt, bei der eine zuverlässige Überwachung der Funktionsfähigkeit der LED-Einheit sichergestellt ist. Solche Anordnungen können bei der Neuplanung von Lichtsignalanlagen vorteilhaft eingesetzt werden, da sie es ermöglichen, alle Vorteile der LED-Technik, nicht nur die erhöhte Lebensdauer, sondern auch den geringeren Stromverbrauch zu nutzen. Zudem besteht bei Bahnübergängen nicht das typische Problem von Streckensignalen, dass nämlich zwischen einer externen (d. h. außerhalb des eigentlichen Lichtsignalgebers gelegenen) Steuereinheit, z. B. einem Stellwerk, und dem Lichtsignalgeber große Entfernungen im Bereich mehrerer Kilometer liegen, die die Verwendung von Niedervoltspannungen i. d. R. ausschließen, da stellwerkseitig die Strom- und Spannungsaufnahme des Streckensignals überwacht werden, um Rückschlüsse auf dessen Funktionstüchtigkeit zu ziehen.From the EP 1 992 542 B1 an LED arrangement for level crossing traffic signal is known in which a reliable monitoring of the functionality of the LED unit is ensured. Such arrangements can be advantageously used in the re-planning of traffic signal systems, since they make it possible to use all the advantages of the LED technology, not only the increased life, but also the lower power consumption. In addition, there is not the typical problem of track signals at level crossings, namely that between an external (ie located outside of the actual light signal transmitter) control unit, for. As an interlocking, and the light signal transmitter are large distances in the range of several kilometers, which rule out the use of low-voltage usually because the circuit side, the current and voltage recording of the path signal are monitored to draw conclusions about its functioning.

Bei Streckensignalen der hier in Frage stehenden Art befindet sich typischerweise in einer externen Steuereinheit, z. B. einem Stellwerk, eine bestimmte Logikeinheit, die über eine entsprechende Schnittstelle und ein Streckenkabel das Streckensignal teilweise über mehrere Kilometer hinweg ansteuert, also bei Bedarf ein- und ausschaltet, aber auch Funktionstests an dem Streckensignal ausführt und insbesondere dessen Strom-Spannungsverhalten überwacht. Diese Logikeinheiten arbeiten äußerst zuverlässig und sind teilweise viele Jahre alt, können aber nicht ohne weiteres an das Verhalten moderner LED-Einheiten angepasst werden.In route signals of the type in question here is typically in an external control unit, eg. As an interlocking, a specific logic unit that drives the route signal partly over several kilometers away via an appropriate interface and a track cable, so on demand and off, but also carries out functional tests on the track signal and monitors in particular its current-voltage behavior. These logic units work extremely reliably and are sometimes many years old, but they can not easily be adapted to the behavior of modern LED units.

Ist eine klassische Glühlampe defekt, fließt durch sie in der Regel kein Strom (es sei denn, es käme zu einem äußerst ungewöhnlichen Kurzschluss), so dass die Funktionsprüfung und Überwachung solcher Lampen relativ einfach ist. Bei LED-Einheiten können jedoch verschiedene unterschiedliche Fehler auftreten, die insbesondere auch dazu führen, dass Strom durch die LED-Einheit fließt, ohne dass Licht in der gewünschten Weise erzeugt wird. Die Funktionsüberwachung einer LED-Einheit gestaltet sich daher relativ komplex. Dennoch besteht aufgrund der Vorteile der LED-Technik der Wunsch, auch bei Streckensignalen klassische Glühlampen durch LED-Einheiten zu ersetzen, und zwar ohne die anderen Elemente der teilweise sehr komplexen Signalisierungsanlagen ändern zu müssen.If a classic incandescent lamp is defective, it usually does not generate any current (unless it is a very unusual short circuit), so the functional testing and monitoring of such lamps is relatively easy. However, LED devices may experience a variety of different faults which, in particular, cause current to flow through the LED unit without producing light in the desired manner. The function monitoring of an LED unit is therefore relatively complex. Nevertheless, due to the advantages of LED technology, there is a desire to replace conventional incandescent lamps with LED units even in the case of path signals, without having to change the other elements of the sometimes very complex signaling systems.

Um bei bestehenden Anlagen die Ersetzung von Glühlampen durch LED-Einheiten möglich zu machen, schlägt die DE 199 47 688 A1 allgemein ein LED-Streckensignal gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 vor, bei dem eine Schnittstelle in Form einer Ansteuereinheit vorgesehen ist, die das Strom-Spannungsverhalten eines mit einer LED-Einheit versehenen Streckensignals an das Verhalten eines Signals mit Glühfaden-Signallampe anpassen soll, so dass das LED-Streckensignal gegenüber den anderen Elementen einer komplexen Signalisierungsanlage das Verhalten eines klassischen Glühlampen-Streckensignals simulieren kann und in der Anlage keine aufwendigen Änderungen aufgrund des Ersetzens der Glühlampe durch eine LED-Einheit vorgenommen werden müssen. In order to make it possible to replace incandescent lamps with LED units in existing systems, the DE 199 47 688 A1 In general, an LED track signal according to the preamble of claim 1, in which an interface is provided in the form of a drive unit, which is intended to adapt the current-voltage behavior of a provided with an LED unit track signal to the behavior of a signal with filament signal lamp, so that the LED track signal compared to the other elements of a complex signaling system can simulate the behavior of a classic light bulb route signal and in the system no costly changes due to the replacement of the bulb by an LED unit must be made.

Die DE 10 2008 025 187 A1 zeigt gegenüber der DE 199 47 688 A1 konkret verschiedene Möglichkeiten, eine zur Anpassung des Strom-Spannungsverhaltens eines mit einer LED-Einheit versehenen Streckensignals an das Verhalten eines Signals mit Glühfaden-Signallampe vorgesehene, nachfolgend kurz als ”Kennliniennachbildungseinheit” bezeichnete Einheit schaltungstechnisch zu realisieren, um das Strom-Spannungsverhalten, das üblicherweise in Form durch eine Kennlinie beschrieben wird, eines mit einer LED-Einheit ausgestatteten Streckensignals an das Verhalten eines Signals mit klassischer Glühfaden-Signallampe anzupassen. Dazu wird zusätzlich zu der LED-Einheit ein weiterer Verbraucher (eine ”Last”) vorgesehen, der zwar zur einer Verlustleistung führt, also einen Teil der dem Streckensignal zugeführten Energie in Wärme umwandelt, dadurch jedoch das Strom-Spannungsverhalten des Streckensignals an das Verhalten eines der jeweiligen externen Steuereinheit bekannten Streckensignals anpasst.The DE 10 2008 025 187 A1 shows against the DE 199 47 688 A1 In concrete terms, various possibilities for realizing circuitry for the adaptation of the current-voltage behavior of a path signal provided with an LED unit to the behavior of a signal with filament signal lamp, referred to below as "characteristic simulation unit", are the current-voltage behavior, which is customary in the form of a characteristic is described to adapt a signal equipped with an LED unit track signal to the behavior of a signal with classic filament signal lamp. For this purpose, in addition to the LED unit, a further load (a "load") is provided, which leads to a power loss, that converts a portion of the energy supplied to the path signal into heat, but thereby the current-voltage behavior of the path signal to the behavior of a the track known to the respective external control unit adapts.

Die EP 2 445 318 B1 zeigt eine Kombination einer Schaltung mit einer LED-Einheit, wobei die Kombination folgendes aufweist:

– einen Spannungseingang,
– einen Spannungsausgang zur Abgabe einer Leistung an die LED-Einheit,
– einen Transistor,
– eine Reihenschaltung, in der der Transistor zwischen einem Widerstand und der LED-Einheit angeordnet ist,

wobei eine Zener-Diode mit der Basis des Transistors verbunden und mit einem Widerstand in Reihe geschaltet ist, der parallel zu einer Reihenschaltung aus dem Transistor und der LED-Einheit geschaltet ist, wobei zur Regelung der Leistungsaufnahme der LED-Einheit ein weiterer Widerstand parallel zu dieser Reihenschaltung und zu der Zener-Diode geschaltet werden kann.The EP 2 445 318 B1 shows a combination of a circuit with an LED unit, the combination comprising:

A voltage input,
A voltage output for delivering a power to the LED unit,
A transistor,
A series connection in which the transistor is arranged between a resistor and the LED unit,

wherein a zener diode is connected to the base of the transistor and connected in series with a resistor connected in parallel with a series circuit of the transistor and the LED unit, wherein to regulate the power consumption of the LED unit another resistor in parallel with this series circuit and can be switched to the Zener diode.

Daneben sind Leistungsfaktorkorrekturfilter für Verbraucher mit Gleichrichtern über 100 Watt Leistungsaufnahme unter dem Begriff ”aktive PFC-Schaltung” bekannt, die typischerweise eine in 1A veranschaulichte Schaltung aufweisen. Die Schaltung weist einen Gleichrichter 1 zur Abgabe einer pulsierenden Gleichspannung mit Sinushalbwellen und einen Aufwärtswandler auf, der an seinem Spannungseingang die pulsierende Gleichspannung empfängt. Bei dem Aufwärtswandler ist der Spannungseingang mit dem Gleichrichter 1, verbunden. Ferner umfasst der Aufwärtswandler einen Spannungsausgang zur Abgabe einer Leistung an eine LED-Einheit, einen Kondensator C am Spannungsausgang zum Glätten der Sinushalbwellen, einen gesteuerten Schalter T, welcher in einer Parallelschaltung mit dem Kondensator C angeordnet ist, eine Steuerung für den gesteuerten Schalter und zur Regelung der Leistung, wenigstens eine Diode D mit einem spannungseingangsseitigen Ende und einem mit dem Kondensator C verbundenen spannungsausgangseitigen Ende, wobei die Diode D dazu dient, eine Rückwirkung einer Entladung des Kondensators C auf eine Spule L, die zwischen den Spannungsausgang des Gleichrichters und die Diode D geschaltet ist, zu unterdrücken. Dabei nutzt der der Aufwärtswandler die zwischen den Gleichrichter 1 und das spannungseingangsseitigen Ende der Diode D geschaltete Spule L dazu, eine kontinuierliche Stromaufnahme zu erreichen, und lädt den Kondensator C auf eine Spannung oberhalb der Scheitelspannung einer am Gleichrichter 1 eingehenden Netzwechselspannung auf. Unter der Bezeichnung ISL1902 bietet Intersil Americas LLC, Milpitas, CA 95035, USA einen LED-Treiber mit einem solchen Leistungsfaktorkorrekturfilter an.In addition, power factor correction filters for consumers with rectifiers above 100 watts of power consumption are known by the term "active PFC circuit", which typically includes an in 1A have illustrated circuit. The circuit has a rectifier 1 for delivering a pulsating DC voltage with sine half-waves and a boost converter, which receives the pulsating DC voltage at its voltage input. The boost converter is the voltage input to the rectifier 1 , connected. Further, the boost converter includes a voltage output for outputting power to an LED unit, a capacitor C at the voltage output for smoothing the half sine waves, a controlled switch T arranged in parallel with the capacitor C, a controller for the controlled switch, and Regulation of the power, at least one diode D with a voltage input side end and connected to the capacitor C voltage output side end, wherein the diode D is used, a reaction of a discharge of the capacitor C to a coil L, between the voltage output of the rectifier and the diode D is to be suppressed. It uses the boost converter between the rectifier 1 and the voltage input side end of the diode D switched coil L to achieve a continuous current consumption, and charges the capacitor C to a voltage above the peak voltage of the rectifier 1 incoming AC line voltage. Under the designation ISL1902, Intersil Americas LLC, Milpitas, Calif., CA 95035, USA offers an LED driver with such a power factor correction filter.

Beim Ersatz einer Glühlampe oder Halogenkaltlichtreflektorlampe, die sich wie ein Widerstand verhält, kann ein solcher Leistungsfaktorkorrekturfilter grundsätzlich eine kontinuierliche Stromaufnahme durch die LED-Technik gewährleisten ohne aber die im Vergleich zur Glühlampe oder Halogenkaltlichtreflektorlampe geringe Leistungsaufnahme auszugleichen. Beim Ersatz einer Glühlampe oder Halogenkaltlichtreflektorlampe von Streckensignalen und anderen Leuchten durch eine LED-Einheit bleiben daher Anpassungen an einer Steuereinheit, die die LED-Einheit steuert und überwacht, erforderlich.When replacing an incandescent lamp or halogen cold light reflector lamp, which behaves like a resistor, such a power factor correction filter can in principle ensure a continuous current consumption by the LED technology without, however, to compensate for the low power consumption compared to the incandescent lamp or Halogenkaltlichtreflektorlampe. When replacing an incandescent or halogen cold light reflector lamp of track signals and other luminaires with an LED unit, adjustments to a control unit controlling and monitoring the LED unit therefore remain necessary.

Bei Streckensignalen mit Glühlampen oder Halogenkaltlichtreflektorlampen beträgt eine typische Eingangsspannung 12 V Wechselstrom für den Tagbetreib und 8 V Wechselstrom für den Nachtbetrieb, mit 0 V im ausgeschalteten Zustand. Über diese unterschiedlichen Tag/Nacht-Betriebsspannungen wird die Helligkeit des Streckensignals eingestellt. Eine typische Leistungsaufnahme einer Glühlampe oder Halogenkaltlichtreflektorlampe für solche Streckensignale liegt bei 20 W, wenn die Eingangsspannung 12 V Wechselstrom beträgt.For incandescent or halogen cold reflector lamps, a typical input voltage is 12V AC for daytime operation and 8VAC for nighttime operation, with 0V off. The brightness of the path signal is set via these different day / night operating voltages. A typical power consumption of an incandescent or halogen cold light reflector lamp for such Track signals is 20 W when the input voltage is 12 V AC.

Aus der US 2002 0 033 702 A1 ist eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. 1B veranschaulicht Merkmale einer solchen Schaltung.From the US 2002 0 033 702 A1 a circuit according to the preamble of claim 1 is known. 1B illustrates features of such a circuit.

Die DE 10 2005 023 295 A1 lehrt eine Schaltung zur Ansteuerung und Überwachung eines Lichtsignals, insbesondere eines LED-Signals, mit einem Stellteil zur Bereitstellung einer Prozessspannung und einem Signalgeber zur Vorgabe von Stromfenstern für Tagbetrieb und Nachtbetrieb, wobei der Signalgeber einen Regler aufweist, der über Helligkeitssensoren zur Messung der Helligkeit des Lichtsignals mit einer Überwachungslogik verbunden ist, die einen Tag- bzw. Nacht-Sollwert des Stromfensters für den Regler erzeugt.The DE 10 2005 023 295 A1 teaches a circuit for controlling and monitoring a light signal, in particular an LED signal, with an actuating part for providing a process voltage and a signal generator for specifying current windows for daytime operation and nighttime operation, wherein the signal generator has a controller which has brightness sensors for measuring the brightness of Light signal is connected to a monitoring logic that generates a day or night setpoint of the current window for the controller.

Die EP 0 678 078 B1 lehrt eine Schaltungsanordnung für Eisenbahn-Lichtsignalanlagen, mit einem Transformator, der primärseitig über einen Wechselspannungseingang mit einer Stromversorgungsleitung verbindbar und sekundärseitig mit mindestens einer Beleuchtungseinheit verbunden ist, wobei die Beleuchtungseinheiten jeweils ein erstes Relais, einen Vorwiderstand sowie Leuchtdioden aufweisen, die Sekundärwicklung des Transformators über eine Gleichrichterschaltung die Wicklung des ersten Relais und den Vorwiderstand mit den Leuchtdioden verbunden ist, über einen vom ersten Relais betätigten Kontakt die Wicklung eines zweiten Relais transformatorprimär- oder sekundärseitig mit einer Gleich- oder Wechselspannung verbindbar ist, und das zweite Relais einen ersten Kontakt aufweist, über den ein Restlastwiderstand parallel zu einem mit beiden Anschlüssen der Primär- oder der Sekundärwicklung des Transformators permanent verbundenen Grundlastwiderstand verbindbar ist, wobei der Grundlastwiderstand zur Leitung eines permanenten Grundstromes und der Restlastwiderstand zur Leitung eines Reststromes vorgesehen ist, durch den der Betriebszustand der Beleuchtungseinheiten über die Stromversorgungsleitung angezeigt wird.The EP 0 678 078 B1 teaches a circuit arrangement for railway traffic signal systems, with a transformer, the primary side connected via an AC voltage input to a power supply line and secondary side is connected to at least one lighting unit, the lighting units each having a first relay, a resistor and light-emitting diodes, the secondary winding of the transformer via a Rectifier circuit, the winding of the first relay and the series resistor is connected to the LEDs, via a first relay operated contact the winding of a second relay transformer primary or secondary side with a DC or AC voltage is connectable, and the second relay has a first contact, via a residual load resistor in parallel to a permanently connected to both terminals of the primary or the secondary winding of the transformer base load resistor is connectable, the base load resistance to Conduction of a permanent base current and the residual load resistance for the conduction of a residual current is provided, through which the operating state of the lighting units is displayed via the power supply line.

Die DE 101 07 578 A1 lehrt eine Lichtanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Stromquelle und einer Stromüberwachungsschaltung zur Kontrolle der Funktion mindestens einer Lampe in Form einer Glühlampe oder Leuchtdiode, wobei zur Simulation einer Glühlampe in einem parallel zu der Lampe angeordneten Stromzweig mindestens eine nur für ein bestimmtes Zeitfenster zuschaltbare elektrische Last vorgesehen ist und das Zeitfenster für das Zuschalten der Last mit einem Kontrollzeitfenster der Stromüberwachungsschaltung synchronisiert ist.The DE 101 07 578 A1 teaches a lighting system for motor vehicles with a power source and a current monitoring circuit for controlling the function of at least one lamp in the form of an incandescent lamp or light emitting diode, is provided for simulating an incandescent lamp in a parallel to the lamp current branch at least one switchable only for a specific time window electrical load and the time window for switching on the load is synchronized with a control time window of the current monitoring circuit.

Die EP 2 445 318 B1 lehrt eine elektrische Schaltung für eine LED-Signallampe, umfassend eine Einrichtung zum Schalten zwischen einer geringen Helligkeitsstufe, insbesondere einer Helligkeitsstufe für den Nachtbetrieb, und einer hohen Helligkeitsstufe, insbesondere einer Helligkeitsstufe für den Tagesbetrieb, der LED-Signallampe in Abhängigkeit von einer Wechselspannung an einem Spannungseingang der elektrischen Schaltung, einen Vollwellengleichrichter zum Gleichrichten der Wechselspannung, die am Spannungseingang der elektrischen Schaltung zugeführt wird, wodurch an zwei Polen eine gleichgerichtete Wechselspannung bereitgestellt wird, und mindestens eine LED-Blockschaltung, die mit den Polen verbunden ist, und die LED-Blockschaltung umfasst eine LED-Anordnung umfassend mindestens eine Leuchtdiode, eine Vergleichsschaltung, die eine Signalspannung an einem Signalausgang der Vergleichsschaltung schaltet, wenn die gleichgerichtete Wechselspannung ein kritisches Niveau überschreitet, wobei die elektrische Schaltung umfasst: eine schaltbare Konstantstromquelle, deren Schalteingang mit dem Signalausgang der Vergleichsschaltung verbunden ist, wobei die schaltbare Konstantstromquelle mit der LED-Anordnung in Reihe geschaltet ist, und einen schaltbaren Widerstand, dessen Schalteingang mit dem Signalausgang der Vergleichsschaltung verbunden ist, wobei die Vergleichsschaltung, der schaltbare Widerstand und die schaltbare Konstantstromquelle zusammen mit der LED-Anordnung an den Polen parallel geschaltet sind.The EP 2 445 318 B1 teaches an electrical circuit for an LED signal lamp comprising means for switching between a low brightness level, in particular a brightness level for nighttime operation, and a high brightness level, in particular a brightness level for daytime operation, the LED signal lamp in response to an AC voltage at one Voltage input of the electrical circuit, a full wave rectifier for rectifying the AC voltage, which is supplied to the voltage input of the electrical circuit, whereby at two poles a rectified AC voltage is provided, and at least one LED block circuit, which is connected to the poles, and the LED block circuit comprises an LED array comprising at least one light emitting diode, a comparison circuit which switches a signal voltage at a signal output of the comparison circuit when the rectified AC voltage exceeds a critical level, wherein the electrical The circuit comprises: a switchable constant current source whose switching input is connected to the signal output of the comparison circuit, wherein the switchable constant current source is connected in series with the LED array, and a switchable resistor whose switching input is connected to the signal output of the comparison circuit, wherein the comparison circuit in that the switchable resistor and the switchable constant current source are connected in parallel with the LED arrangement at the poles.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für eine LED-Einheit anzugeben, die es erlaubt, die LED-Einheit in besonders einfacher Weise in für den Betrieb mit Glühlampen und Halogenkaltlichtreflektorlampen ausgelegten Leuchten zu verwenden.The invention has for its object to provide a circuit for an LED unit, which allows to use the LED unit in a particularly simple manner in designed for operation with incandescent and Halogenkaltlichtreflektorenlampen lights.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einer LED-Einheit hohe Kompatibilität zu einer Glühlampe oder Halogenkaltlichtreflektorlampe für Leuchten, insbesondere für Streckensignale verleihen zu können.The invention is further based on the object of being able to give an LED unit high compatibility with an incandescent or Halogenkaltlichtreflektorlampe for lights, especially for track signals.

Die Aufgabe wird gelöst von einer Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einer LED-Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is achieved by a circuit having the features of claim 1 and an LED lamp having the features of claim 8. Advantageous embodiments are defined in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Regelung der Leistungsaufnahme einer LED-Einheit, umfassend

– einen Spannungseingang für eine pulsierende Gleichspannung,
– einen Spannungsausgang zur Abgabe einer Leistung an die LED-Einheit,
– wenigstens einen Kondensator an dem Spannungsausgang zum Glätten der pulsierenden Gleichspannung,
– einen gesteuerten Schalter, welcher in einer Parallelschaltung mit dem Kondensator angeordnet ist,
– eine Steuerung für den gesteuerten Schalter und zur Regelung der Leistung,
– wenigstens eine Diode mit einem spannungseingangsseitigen Ende und einem mit dem Kondensator verbundenen spannungsausgangseitigen Ende, welche zur Unterdrückung einer Rückwirkung einer Entladung des Kondensators auf den Spannungseingang zwischen den Spannungseingang und den Spannungsausgang geschaltet ist,
– wenigstens einen Lastwiderstand und
– eine Reihenschaltung mit dem Schalter und dem

Lastwiderstand, die in der Parallelschaltung mit dem Kondensator angeordnet ist und mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode verbunden ist.The invention relates to a circuit for controlling the power consumption of an LED unit, comprising

A voltage input for a pulsating DC voltage,
A voltage output for delivering a power to the LED unit,
At least one capacitor at the voltage output for smoothing the pulsating DC voltage,
A controlled switch arranged in parallel with the capacitor,
A control for the controlled switch and for regulating the power,
At least one diode having a voltage input side end and a voltage output side end connected to the capacitor, which is connected to the voltage input between the voltage input and the voltage output for suppressing a reaction of a discharge of the capacitor;
- At least one load resistor and
A series connection with the switch and the

Load resistor, which is arranged in parallel with the capacitor and connected to the voltage input side end of the diode.

Da die LED-Einheit in der Regel eine geringere Leistungsaufnahme aufweist als die Glühfadenlichtquelle kann aus Kompatibilitätsgründen über den Lastwiderstand als zusätzlichen Verbraucher die Leistungsaufnahme durch die Kombination aus der Schaltung und der LED-Einheit erhöht und mit dem gesteuerten Schalter über einen weiten Bereich angepasst werden. Im Vergleich zu einer in 1A gezeigten Schaltung des Standes der Technik wird die Energie beim Ansteuern des Schalters bzw. Transistorschalters bei einer in 1B gezeigten Schaltung nicht gespeichert, sondern in Verlustwärme umgewandelt. Der Lastwiderstand kann dabei einen durch den Schalter bzw. Transistorschalter fließenden Strom begrenzen. Zur Erzeugung der Verlustwärme kann eine Verlustleistung insbesondere auf den Schalter bzw. Transistorschalter und den Lastwiderstand aufgeteilt werden. Damit wird es erleichtert, existierende Glühfadenlichtquellen z. B. in Streckensignalen und anderen überwachten Leuchten durch LED-Einheiten zu ersetzen, die sich dann aus Sicht einer jeweiligen Steuerungs- und Überwachungseinheit, z. B. einem Stellwerk, wie eine Glühfadenlichtquellen verhalten, so dass vorhandene Schnittstellen der Steuerungs- und Überwachungseinheiten unverändert verwendet werden können. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung kann an dem Spannungseingang ein Gleichrichter zur Abgabe der pulsierenden Gleichspannung vorgesehen sein.Since the LED unit usually has a lower power consumption than the filament light source, the power consumption can be increased by the combination of the circuit and the LED unit and adapted to the controlled switch over a wide range for compatibility reasons on the load resistance as an additional consumer. Compared to a in 1A The circuit shown in the prior art, the energy in driving the switch or transistor switch at a in 1B shown circuit not stored, but converted into heat loss. The load resistor can limit a current flowing through the switch or transistor switch. To generate the heat loss, a power loss can be divided in particular on the switch or transistor switch and the load resistance. This makes it easier to existing filament light sources z. As in track signals and other monitored lights to replace LED units, which then from the perspective of a respective control and monitoring unit, z. As a signal box, behave like a filament light sources, so that existing interfaces of the control and monitoring units can be used unchanged. In the circuit according to the invention may be provided at the voltage input, a rectifier for delivering the pulsating DC voltage.

Gemäß der Erfindung umfasst die Reihenschaltung einen Shunt-Widerstand, wobei der Schalter zwischen den Lastwiderstand und den Shunt-Widerstand geschaltet ist, wobei vorteilhaft der Schalter ein Transistor ist, dessen Basis mit der Steuerung verbunden ist. So kann für die Steuerung ein erster Differenzverstärker mit einem Ausgang an die Basis des Transistors und ein Knoten zwischen einem Eingang des ersten Differenzverstärkers, dem Shunt-Widerstand und dem gesteuerten Schalter vorgesehen sein. Ein weiterer Eingang des ersten Differenzverstärkers kann einem Signal aus einer gegebenenfalls verstärkten Differenz zwischen einem Soll-Wert und einem Ist-Wert oder modifizierten Ist-Wert für einen Strom zugänglich sein.According to the invention, the series circuit comprises a shunt resistor, wherein the switch is connected between the load resistor and the shunt resistor, wherein advantageously the switch is a transistor whose base is connected to the controller. Thus, a first differential amplifier having an output to the base of the transistor and a node between an input of the first differential amplifier, the shunt resistor and the controlled switch may be provided for the control. Another input of the first differential amplifier may be accessible to a signal from an optionally amplified difference between a desired value and an actual value or modified actual value for a current.

Mit Hilfe eines Spannungsteilers nach dem Gleichrichter kann der Soll-Wert einer Stromaufnahme erhalten werden. Somit hat vorteilhaft die Steuerung weiter einen ersten Spannungsteiler mit wenigstens zwei Widerständen, der parallel zu der Reihenschaltung und dem Kondensator geschaltet und mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode verbunden ist, und einen zweiten Differenzverstärker mit einem Ausgang zu dem weiteren Eingang des ersten Differenzverstärkers. Ein Knoten ist dabei zwischen einem Eingang des zweiten Differenzverstärkers und den zwei Widerständen des ersten Spanungsteilers vorgesehen, wobei an einem weiteren Eingang des zweiten Differenzverstärkers ein Signal aus dem Ist-Wert oder dem modifizierten Ist-Wert anliegt.With the help of a voltage divider after the rectifier, the target value of a current consumption can be obtained. Thus, advantageously, the controller further includes a first voltage divider having at least two resistors connected in parallel with the series circuit and the capacitor and connected to the voltage input end of the diode, and a second differential amplifier having an output to the other input of the first differential amplifier. A node is provided between an input of the second differential amplifier and the two resistors of the first voltage divider, wherein at a further input of the second differential amplifier, a signal from the actual value or the modified actual value is applied.

Der Ist-Wert der Stromaufnahme kann über eine übliche Strommesserfassung gemessen werden wie sie z. B. in dem Modell INA194, das von Texas Instruments Incorporated, Dallas, Texas 75243 USA vorgesehen ist.The actual value of the power consumption can be measured by a conventional current meter reading as z. In model INA194, provided by Texas Instruments Incorporated, Dallas, Texas 75243 USA.

In vorteilhafter Weiterbildung kann die Steuerung ferner folgendes umfassen:

– einen an die der LED-Einheit angeschlossenen Regler mit einem Eingang für ein Tag/Nacht-Erkennungssignal und Ausgabe eines Pulsweitenmodulationssignals zum Dimmen der LED-Einheit,
– einen zweiten Spannungsteiler mit wenigstens zwei Widerständen, der parallel zu der Reihenschaltung und dem Kondensator geschaltet und mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode verbunden ist,
– eine Spannungsauswerteeinheit,
– einen Knoten zwischen einem Eingang der Spannungsauswerteeinheit und den zwei Widerständen des zweiten Spanungsteilers. Der Ausgang der Spannungsauswerteeinheit ist dann mit dem Eingang für ein Tag/Nacht-Erkennungssignal verbunden. Ein weiterer Ausgang kann an dem Regler vorgesehen sein für ein einem Versatzstrom entsprechendes Signal, das von dort einem Eingang eines dritten Differenzverstärkers zugeführt wird, der dem Ausgang einer Strommesserfassung verbunden ist und einen Ausgang zu dem weiteren Eingang des zweiten Differenzverstärkers hat. Der modifizierte Ist-Wert wird dann einer gegebenenfalls verstärkten Differenz zwischen einem Strom am Spannungseingang und einem Versatzstrom entsprechen.

In an advantageous embodiment, the controller may further comprise the following:

A controller connected to the LED unit having an input for a day / night detection signal and outputting a pulse width modulation signal for dimming the LED unit,
A second voltage divider having at least two resistors connected in parallel with the series circuit and the capacitor and connected to the voltage input side end of the diode,
A voltage evaluation unit,
A node between an input of the voltage evaluation unit and the two resistors of the second voltage divider. The output of the voltage evaluation unit is then connected to the input for a day / night detection signal. A further output may be provided on the regulator for a signal corresponding to an offset current, which is supplied therefrom to an input of a third differential amplifier which is connected to the output of an ammeter and an output to the further input of the second Differential amplifier has. The modified actual value will then correspond to an optionally amplified difference between a current at the voltage input and an offset current.

Über den weiteren Ausgang des Reglers und den dritten Differenzverstärker kann der modifizierte Ist-Wert erhalten werden, um unterschiedliche Stromkennlinien zu ermöglichen, während der Soll-Wert und Ist-Wert über den zweiten Differenzverstärker subtrahiert werden und das Ergebnis die Eingangsgröße für einen Transistor-Regelkreis aus dem dritten Differenzverstärker, dem Lastwiderstand und dem Shunt-Widerstand wird.Via the further output of the regulator and the third differential amplifier, the modified actual value can be obtained to allow different current characteristics, while the desired value and actual value are subtracted via the second differential amplifier and the result is the input value for a transistor control loop from the third differential amplifier, the load resistor and the shunt resistor.

Eine Auswertung einer an Dioden des Gleichrichters abgenommenen pulsierenden Gleichspannung am Spannungseingang kann dann über den zweiten Spannungsteiler und die Spannungsauswerteeinheit erfolgen, welche als Komparator oder A/D-Wandler ausgeführt sein kann. Das Ausgangssignal der Spannungsauswerteeinheit wird dann über den Regler ausgewertet, der als Microcontroller (μ-Controller) oder programmierbare logische Schaltung (PLO) ausgeführt sein kann und das Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal) generiert. Das PWM-Signal kann dann ein PWM-Dimming für eine Tag-Nacht-Umschaltung durch einen LED-Treiber ermöglichen. Ein entsprechender geeigneter LED-Treiber ist unter der Bezeichnung LT3756 von Linear Technology Incorporated, Milpitas, CA 95035-7417, USA bekannt.An evaluation of a voltage applied to diodes of the rectifier pulsating DC voltage at the voltage input can then be done via the second voltage divider and the voltage evaluation unit, which can be designed as a comparator or A / D converter. The output signal of the voltage evaluation unit is then evaluated by the controller, which can be designed as a microcontroller (μ controller) or programmable logic circuit (PLO) and generates the pulse width modulation signal (PWM signal). The PWM signal may then enable PWM dimming for a day-night switchover by an LED driver. A corresponding suitable LED driver is known as LT3756 from Linear Technology Incorporated, Milpitas, CA 95035-7417, USA.

Die erfindungsgemäße Schaltung findet vorteilhaft Anwendung in einer LED-Leuchte, insbesondere einem Streckensignal, das die erfindungsgemäße Schaltung und die LED-Einheit umfasst, wobei die LED-Einheit am Spannungsausgang der Schaltung angeschlossen ist.The circuit according to the invention finds advantageous application in an LED lamp, in particular a path signal, which comprises the circuit according to the invention and the LED unit, wherein the LED unit is connected to the voltage output of the circuit.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Kombination aus der erfindungsgemäßen Schaltung und der LED-Einheit, wobei die LED-Einheit am Spannungsausgang der Schaltung angeschlossen ist, und zwar eine Verwendung zum Ersatz einer Glühlampe mit einer Leistung zwischen 15 und 40 Watt an einem Wechselstromanschluss.The invention also relates to the use of a combination of the inventive circuit and the LED unit, wherein the LED unit is connected to the voltage output of the circuit, namely a use to replace a light bulb with a power between 15 and 40 watts on an AC power connection.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nichtbeschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following purely exemplary and non-limiting description of an embodiment in conjunction with the drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1A zeigt schematisch eine Kombination von Leistungsfaktorkorrekturfilter und Gleichrichter gemäß dem Stand der Technik. 1A schematically shows a combination of power factor correction filter and rectifier according to the prior art.

1B zeigt schematisch eine Ausführung einer Schaltung gemäß dem Stand der Technik. 1B schematically shows an embodiment of a circuit according to the prior art.

2 zeigt schematisch eine Ausführung gemäß der Erfindung mit der in 1B gezeigten Schaltung. 2 schematically shows an embodiment according to the invention with the in 1B shown circuit.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

Die 1A und 1B zeigen jeweils eine Schaltung zur Regelung der Leistungsaufnahme einer (hier nicht gezeigten) LED-Einheit, mit

– einem Spannungseingang für eine pulsierende Gleichspannung mit Sinushalbwellen,
– einem Spannungsausgang zur Abgabe einer Leistung mit einer Ausgangsspannung an die LED-Einheit,
– einem Kondensator C an dem Spannungsausgang zum Glätten der Gleichspannung mit Sinushalbwellen,
– einem gesteuerten Transistorschalter T, welcher in einer Parallelschaltung mit dem Kondensator C angeordnet ist,
– einer Diode D mit einem spannungseingangsseitigen Ende und einem mit dem Kondensator C verbundenen spannungsausgangseitigen Ende, welche zwischen den Spannungseingang und den Spannungsausgang geschaltet ist. Dabei ist an dem Spannungseingang ein Gleichrichter 1 zur Abgabe der pulsierenden Gleichspannung vorgesehen.

The 1A and 1B each show a circuit for controlling the power consumption of a (not shown here) LED unit, with

A voltage input for a pulsating DC voltage with sine half-waves,
A voltage output for outputting a power having an output voltage to the LED unit,
A capacitor C at the voltage output for smoothing the DC voltage with sine half-waves,
A controlled transistor switch T, which is arranged in a parallel circuit with the capacitor C,
A diode D having a voltage input side end and a voltage output side end connected to the capacitor C, which is connected between the voltage input and the voltage output. Here is at the voltage input a rectifier 1 provided for delivering the pulsating DC voltage.

Während bei der die in 1A gezeigten Schaltung gemäß dem Stand der Technik zwischen dem Gleichrichter 1 und dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode D eine Spule L mit einem Knoten zwischen der Spule, dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode D und dem Transistorschalter T vorgesehen ist, weist die in 1B gezeigte Schaltung einen Lastwiderstand RL und eine Reihenschaltung mit dem Transistorschalter T und dem Lastwiderstand RL, die zu dem Kondensator C parallel geschaltet ist und den Lastwiderstand RL mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode D verbindet. Damit kann die in 1B gezeigte Schaltung eine in 1A gezeigte aktive Schaltung mit Leistungsfaktorkorrekturfilter hinsichtlich einer kontinuierlichen Stromaufnahme simulieren.While at the the in 1A shown prior art circuit between the rectifier 1 and the voltage input side end of the diode D, a coil L having a node between the coil, the voltage input side end of the diode D and the transistor switch T is provided, has the in 1B The circuit shown a load resistor RL and a series circuit with the transistor switch T and the load resistor RL, which is connected in parallel to the capacitor C and connects the load resistor RL to the voltage input side end of the diode D. Thus, the in 1B shown circuit in 1A simulate shown active circuit with power factor correction filter with respect to a continuous current consumption.

Bei der in den 2 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltung ist an den Spannungsausgang der in 1B nur stark schematisiert (als Prinzipschaltbild) gezeigten Schaltung eine LED-Einheit 5 mit einem LED-Cluster und einem LED-Treiber angeschlossen.In the in the 2 shown embodiment of a circuit according to the invention is connected to the voltage output of in 1B only highly schematized (as a schematic diagram) shown circuit a LED unit 5 connected with a LED cluster and an LED driver.

Ein Transistorschalter T ist zwischen einen Lastwiderstand RL und einen ersten Shunt-Widerstand RS1 geschaltet, wobei diese drei Elemente eine Reihenschaltung bilden, die parallel zu dem Kondensator C geschaltet und am Lastwiderstand RL mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode D verbunden ist.A transistor switch T is connected between a load resistor RL and a first shunt resistor RS1, these three elements forming a series circuit connected in parallel with the capacitor C and connected to the voltage input side end of the diode D at the load resistor RL.

Ein erster Differenzverstärker 2a besitzt einen Ausgang zur Basis des Transistorschalters T, einen Eingang, der zu einem Knoten zwischen diesem Eingang, dem Shunt-Widerstand RS1 und dem Transistorschalter T führt, und einen weiteren Eingang, an dem ein Signal aus einer verstärkten Differenz zwischen einem Soll-Wert und einem modifizierten Ist-Wert für einen Strom anliegt.A first differential amplifier 2a has an output to the base of the transistor switch T, an input leading to a node between this input, the shunt resistor RS1 and the transistor switch T, and another input to which a signal of an amplified difference between a desired value and a modified actual value for a current is present.

Ein erster Spannungsteiler umfasst die beiden Widerstände R1 und R2 und ist parallel zu der Reihenschaltung und dem Kondensator C geschaltet und mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode D verbunden. Ein zweiter Differenzverstärker 2b hat einen Ausgang zu dem weiteren Eingang des ersten Differenzverstärkers 2a, und ein Knoten liegt zwischen einem Eingang des zweiten Differenzverstärkers 2b und den beiden Widerständen R1, R2 des ersten Spanungsteilers, wobei an dem weiteren Eingang des zweiten Differenzverstärkers 2b ein Signal aus dem modifizierten Ist-Wert anliegt. Dazu gibt ein als Microcontroller ausgeführter Regler 4 ein einem Versatzstrom entsprechendes Signal an einen dritten Differenzverstärker 2c aus.A first voltage divider comprises the two resistors R1 and R2 and is connected in parallel to the series circuit and the capacitor C and connected to the voltage input side end of the diode D. A second differential amplifier 2 B has an output to the further input of the first differential amplifier 2a , and a node is located between an input of the second differential amplifier 2 B and the two resistors R1, R2 of the first voltage divider, wherein at the further input of the second differential amplifier 2 B a signal from the modified actual value is applied. There is a designed as a microcontroller controller 4 a signal corresponding to an offset current to a third differential amplifier 2c out.

Der dritte Differenzverstärker 2c subtrahiert das vom Microcontroller 4 ausgegebene Signal von einem mittels einer Strommesserfassung 10 abgenommenen Ist-Wert und führt das Ergebnis dem weiteren Eingang des zweiten Differenzverstärkers 2b zu. Bei der Strommesserfassung 10 kann es sich z. B. um die eingangs erwähnte Strommesserfassung handeln, die die an einem zweiten Shunt-Widerstand RS2 abfallende Spannung misst. Dabei ist der zweite Shunt-Widerstand RS2 zwischen den Ausgang des Gleichrichters 1 und den Eingang der Diode D geschaltet.The third differential amplifier 2c subtracts that from the microcontroller 4 output signal from one by means of an ammeter 10 taken actual value and leads the result the further input of the second differential amplifier 2 B to. In the current measurement 10 can it be z. Example, act at the above-mentioned current measuring sensing, which measures the voltage dropping at a second shunt resistor RS2. Here, the second shunt resistor RS2 is between the output of the rectifier 1 and the input of the diode D connected.

Ein zweiter Spannungsteiler mit den Widerständen R3 und R4 ist parallel zu der Reihenschaltung und dem Kondensator C geschaltet und mit dem spannungseingangsseitigen Ende der Diode D verbunden. Ein zwischen den beiden Widerständen R3 und R4 des zweiten Spannungsteilers abgenommener Strom wird einer Spannungsauswerteeinheit 3 in Form eines Komparators zugeführt, die einem Eingang des Reglers 4 ein Tag/Nacht-Erkennungssignal ausgibt. Der Regler 4 ist mit einem weiteren Ausgang an die LED-Einheit 5 angeschlossen und gibt dieser ein Pulsweitenmodulationssignal zum Dimmen der LED-Einheit 5.A second voltage divider comprising the resistors R3 and R4 is connected in parallel with the series circuit and the capacitor C and connected to the voltage input side end of the diode D. A current drawn between the two resistors R3 and R4 of the second voltage divider becomes a voltage evaluation unit 3 supplied in the form of a comparator, which is an input of the regulator 4 outputs a day / night detection signal. The regulator 4 is with another output to the LED unit 5 connected and gives this a pulse width modulation signal for dimming the LED unit 5 ,

Bei der gezeigten Schaltung kann über den Ausgang des Reglers 4 und den dritten Differenzverstärker 2c der Ist-Wert des Stroms manipuliert und ein modifizierter Ist-Wert erhalten werden, um unterschiedliche Stromkennlinien zu ermöglichen. Der Soll-Wert und modifizierte Ist-Wert werden über den zweiten Differenzverstärker 2b subtrahiert, und das Ergebnis wird die Eingangsgröße für einen Transistor-Regelkreis mit dem ersten Differenzverstärker 2a, dem Lastwiderstand RL und dem Shunt-Widerstand RS1. Entspricht der modifizierte Ist-Wert nicht dem Soll-Wert, wird der Transistorschalter T, wenn der modifizierte Ist-Wert zu klein ist, stärker durchgesteuert, wobei die Stromaufnahme der LED-Einheit 5 steigt, oder weniger durchgesteuert, wenn der modifizierte Ist-Wert zu groß ist und diese Stromaufnahme sinkt. Der Transistor-Regelkreis wird immer dann aktiv, wenn kein Strom in den Gleichrichtkondensator C fließt, und es wird gewährleistet, dass eine kontinuierliche Stromaufnahme vorhanden ist.In the circuit shown can be via the output of the regulator 4 and the third differential amplifier 2c the actual value of the current is manipulated and a modified actual value is obtained in order to enable different current characteristics. The desired value and modified actual value are via the second differential amplifier 2 B is subtracted, and the result becomes the input to a transistor loop with the first differential amplifier 2a , the load resistor RL and the shunt resistor RS1. If the modified actual value does not correspond to the desired value, if the modified actual value is too small, the transistor switch T is turned on more strongly, the current consumption of the LED unit 5 increases, or less controlled, if the modified actual value is too large and this current consumption drops. The transistor control circuit is always active when no current flows in the rectifying capacitor C, and it is ensured that a continuous current consumption is present.

Durch einen analogen Regelkreis können die PWM-Verhältnisse der LED-Ströme für Tag und Nacht im LED-Treiber mit dem Regler 4 in einem weiten Bereich geändert werden, ohne dass sich die Stromaufnahme am Gleichrichter ändert. Der Regler 4 ist programmierbar zur Anpassung an unterschiedliche LED-Cluster von LED-Einheiten. Die LED-Cluster können hinsichtlich der Anzahl, Farben und/oder dem Stromverbrauch der LEDs in einem LED-Cluster unterschiedlich sein.An analogue control circuit allows the PWM ratios of the LED currents for day and night in the LED driver with the controller 4 be changed in a wide range, without changing the current consumption at the rectifier. The regulator 4 is programmable for adaptation to different LED clusters of LED units. The LED clusters may be different in number, color and / or power consumption of the LEDs in an LED cluster.

Die in 2 als ein mögliches Beispiel der Erfindung dargestellte Schaltung ist dazu ausgelegt, eine Glühlampe mit einer Leistung von 20 Watt an einem Wechselstromanschluss zu ersetzen.In the 2 a circuit shown as a possible example of the invention is designed to replace an incandescent lamp with a power of 20 watts at an ac connection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gleichrichterrectifier
2a2a: erster Differenzverstärkerfirst differential amplifier
2b2 B: zweiter Differenzverstärkersecond differential amplifier
2c2c: dritter Differenzverstärkerthird differential amplifier
33: SpannungsauswerteeinheitSpannungsauswerteeinheit
44: Reglerregulator
55: LED-EinheitLED unit
1010: StromesserfassungEsser current version
CC: Kondensatorcapacitor
DD: Diodediode
LL: SpuleKitchen sink
RLRL: Lastwiderstandload resistance
RS1RS1: erster Shunt-Widerstandfirst shunt resistance
RS2RS2: zweiter Shunt-Widerstandsecond shunt resistor
R1, R2R1, R2: Widerstände eines ersten SpannungsteilersResistors of a first voltage divider
R3, R4R3, R4: Widerstände eines zweiten SpannungsteilersResistors of a second voltage divider
TT: Transistorschaltertransistor switch

Claims

Circuit for controlling the power consumption of an LED unit ( 5 ), full A voltage input for a pulsating DC voltage, a voltage output for delivering a power to the LED unit ( 5 ), - at least one capacitor (C) at the voltage output for smoothing the half-waves, - a controlled switch (T), which is arranged in parallel with the capacitor (C), - a controller for the controlled switch and for regulating the power At least one diode (D) having a voltage input side end and a voltage output side end connected to the capacitor (C) which is connected to the voltage input between the voltage input and the voltage output for suppressing a return of a discharge of the capacitor (C), at least a load resistor (RL) and a series circuit comprising the switch (T) and the load resistor (RL) arranged in parallel with the capacitor (C) and connected to the voltage input side end of the diode (D), characterized in that the series circuit further comprises a first shunt resistor (RS1), the switch (T) intervening n the load resistor (RL) and the first shunt resistor (RS1) is connected.

A circuit according to claim 1, characterized in that the switch (T) is a transistor whose base is connected to the controller.

A circuit according to claim 2, wherein - the controller comprises a first differential amplifier ( 2a ) comprising an output to the base of the transistor (T), - the circuit has a node between an input of the first differential amplifier ( 2a ), the first shunt resistor (RS1) and the controlled switch and - at another input of the first differential amplifier ( 2a ) is applied a signal from an optionally amplified difference between a desired value and an actual value or modified actual value for a current.

The circuit of claim 3, wherein the controller further comprises: a first voltage divider having at least two resistors (R1, R2) connected in parallel with the series circuit and the capacitor (C) and connected to the voltage input side end of the diode (D) , - a second differential amplifier ( 2 B ) with an output to the further input of the first differential amplifier ( 2a ) and - a node between an input of the second differential amplifier ( 2 B ) and the two resistors (R1, R2) of the first voltage divider, wherein at a further input of the second differential amplifier ( 2 B ) a signal from the actual value or the modified actual value is applied.

The circuit of claim 4, wherein the controller further comprises: - one to the LED unit ( 5 ) connected controller ( 4 ) with an input for a day / night detection signal and output of a pulse width modulation signal for dimming the LED unit, - a second voltage divider with at least two resistors (R3, R4) connected in parallel with the series circuit and the capacitor (C) and with the voltage input side end of the diode (D) is connected, - a voltage evaluation unit ( 3 ) - a node between an input of the voltage evaluation unit ( 3 ) and the two resistors (R3, R4) of the second voltage divider, wherein an output of the voltage evaluation unit ( 3 ) is connected to the input for a day / night detection signal.

Circuit according to Claim 5, in which the regulator ( 4 ) further comprises an output for a signal corresponding to an offset current and the controller further comprises a third differential amplifier ( 2c ) comprising: - an output connected to the further input of the second differential amplifier ( 2 B ), an input connected to the output of an ammeter ( 10 ), - another input at which the signal corresponding to the offset current from the output of the controller ( 4 ) is present.

Circuit according to one of the preceding claims, wherein at the voltage input a rectifier ( 1 ) is provided for delivering the pulsating DC voltage.

LED lamp, in particular signal lamp for rail, sea or road traffic or in the form of a vehicle lamp, comprising a circuit according to one of claims 1 to 7 and an LED unit ( 5 ), the LED unit ( 5 ) is connected to the voltage output of the circuit.

Use of a combination of a circuit according to claim 7 and an LED unit ( 5 ), the LED unit ( 5 ) is connected to the voltage output of the circuit, to replace an incandescent lamp with a power between 15 and 40 watts at an AC connection.