用于運行led的至少一個第一和第二級聯電路的電路裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于運行LED的至少一個第一和第二級聯電路的電路裝置，所述 電路裝置包括:具有用于與整流的交流供給電壓耦合的第一輸入端子和第二輸入端子的輸 入端;具有輸入端的線性調節器；以及較高的第一LED單元和較低的第二LED單元，其中第一 LED單元包括LED的第一級聯電路而第二LED單元包括LED的第二級聯電路。
【背景技術】
[0002] 這類電路裝置從DE 29 25 692 A1中已知。在此已知的是，從交流電網中經由整流 器給分別包括多個LED的LED的級聯電路饋電。然而這導致強烈的光調制、所謂的"閃爍"和 LED的能量低效的使用。對于較高的功率等級而言，該方法途徑還導致在功率因數和諧波方 面具有規范性指示的問題。
[0003] 從DE 20 2013 000 064 U1中已知遵循半波的電壓的LED級聯電路的連續橋接，其 中具有正弦形的電流調節的線性調節器與LED級聯電路串聯連接。
[0004] 從EP 2 519 080 A2(圖4)中已知多個LED級聯電路與電流源的串聯電路，其中LED 在每個LED級聯電路內根據半波的電壓與切換裝置串聯連接或并聯連接。
[0005] 從DE 10 2012 006 315 A1(圖4)中已知多個LED級聯電路與電流源的串聯電路， 其中LED級聯電路根據半波的電壓與切換裝置串聯連接或者并聯連接并且橋接。
[0006] 從US 2010/0134018 A1(圖4至5B)中已知遵循半波的電壓的LED的連續的橋接，其 中具有正弦形的電流調節的線性調節器與LED級聯電路串聯連接，其控制輸入端經由分壓 器與整流的交變電壓耦合。
[0007] 從EP 2 645 816 A1 (圖6)中已知遵循半波的電壓的LED級聯電路的連續的橋接， 其中線性調節器與LED級聯電路串聯連接，其中電容器與LED并聯連接，并且其中去耦二極 管與LED串聯設置，使得電容器在LED橋接時不放電。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于：改進這類的用于運行LED的至少一個第一級聯電路和第二級 聯電路的電路裝置，使得實現LED的更高效的運行。
[0009]該目的通過具有權利要求1的特征的電路裝置實現。
[0010] 本發明基于如下認識：當設有分壓器時，這類的電路裝置的功效進而效率可以提 升以及可以滿足在功率因數方面的規定，所述分壓器耦合在第一輸入端子和第二輸入端子 之間，其中分壓器的抽頭與線性調節器的輸入端耦合，所述線性調節器與LED級聯電路串聯 地耦合。通過這種措施，能夠使電路裝置的電流消耗與整流的交流供給電壓的相應的相位 有關。
[0011] 每個LED單元包括第一二極管，所述第一二極管與相應的LED級聯電路串聯地耦 合，其中該第一二極管用作為阻流二極管。第一二極管和相應的LED級聯電路的耦合點是第 一節點，其中LED級聯電路的不與第一二極管耦合的端子是第二節點，其中第一二極管的不 與LED級聯電路耦合的端子是第三節點。此外，每個LED單元具有第一電容器和第二二極管 的串聯電路，所述第二二極管耦合在第三節點和第二節點之間，其中第一電容器與第二二 極管的耦合點是第四節點。此外，每個LED單元具有第一電子開關和第二電子開關，所述第 一和第二電子開關分別具有控制電極、參考電極和工作電極，其中第一電子開關的控制電 極與第五節點耦合，其中第一電子開關的參考電極與第四節點耦合，其中第一電子開關的 工作電極與第二電子開關的控制電極耦合，其中第二電子開關的參考電極與第三節點耦 合，其中第二電子開關的工作電極與第二節點耦合。如在下文中還要予以詳細說明的那樣， 以這種方式能夠實現如下前提條件:根據整流的交流供給電壓的瞬時值接通或者關斷不同 的LED級聯電路。在此，可以是LED級聯電路中的僅僅唯一一個處于運行中或者也可以是多 個LED級聯電路同時處于運行中。為了這個目的，最高的LED單元的第三節點與第一輸入端 子耦合，其中最低的LED單元的第二節點與線性調節器耦合為，使得線性調節器在最低的 LED單元的第二節點和第二輸入端子之間串聯地耦合。不是最高的LED單元的相應的LED單 元的第三節點與接下來較高的LED單元的第二節點親合。
[0012] 由于相應的第一電子開關通過改變參考電極上的電勢來切換，所以在其控制電極 上施加適當選擇的直流電壓。根據本發明，由此所有LED單元的第五節點與直流電壓源耦 合。
[0013] 此外，切換裝置至少與最高的LED級聯電路相關聯，所述切換裝置設計用于在第一 狀態中使LED級聯電路的所有LED串聯連接而在第二狀態中使得LED級聯電路的第一半LED 與LED級聯電路的第二半LED并聯連接。這種措施考慮如下情形：當這類的例如針對200V的 交流供給電壓設計的電路裝置在100V的交流供給電壓上運行時，在沒有其它措施的情況下 光電流下降到非常小的值上。這例如在如下情況下才會出現:為歐洲市場而設計的根據本 發明的電路裝置以例如在日本通用的電網電壓來運行。這導致:不同的LED級聯電路的LED 部分地不再發光。由此引起光密度的無法接受的不均勻性。
[0014] 相反，針對來自100V電網的供電所設計的電路裝置不能夠在200V電網上運行，因 為輸入功率由此非常強地提高。整個系統的效率(lm/W)可能非常差。此外存在如下危險：電 路裝置的電子構件在此尤其要提到的是LED在最短的時間內損壞。
[0015] 為了應對該問題，目前這類電路裝置強制性地借助于具有寬范圍輸入的外部電子 鎮流器來運行。然而這一方面是昂貴的而另一方面發光體設計極為受限。
[0016] 通過根據本發明的措施，在LED級聯電路上降落的電壓、即所謂的串電壓 (Strangspannung)匹配于實際上存在的交流供給電壓。由此可以可靠地避免所不期望的發 光密度的不均勻性、差的效率以及電路裝置的器件的損壞或者過早的老化。
[0017] 在一個優選的實施方式中，至少最高的LED級聯電路的第一半LED的較低的端部是 第六節點，而最高的LED級聯電路的第二半LED的較高的端部是第七節點，其中切換裝置包 括第一開關、第二開關和第三開關，其中第一開關耦合在第六節點和第七節點之間，其中第 二開關耦合在第一節點和第七節點之間，并且其中第三開關耦合在第六節點和第二節點之 間。這特別簡單地實現在輸入電壓減半時也相應地將串電壓減半。最高的LED級聯電路的這 兩個子串借助于切換裝置在輸入電壓較高時串聯連接而在輸入電壓較低時并聯連接。
[0018] 可以設計為:切換裝置僅與最高的LED級聯電路相關聯，然而也可以設計為：相應 的切換裝置與至少一個另外的LED級聯電路、優選每個LED級聯電路相關聯。
[0019] 分壓器優選包括開關以及至少一個第一和第二歐姆電阻，其中開關設計和設置 為，在第一狀態中將第二歐姆電阻與第一歐姆電阻隔離而在第二狀態中使第一和第二歐姆 電阻并聯連接。該開關用于相應地調整電流值，使得在交流供給電壓減半時有雙倍的電流 流經(多個)LED級聯電路，以便實現恒定的光功率。
[0020] 在一個優選的改進方案中，電路裝置此外包括控制裝置，所述控制裝置設計和設 置為檢測施加在輸入端上的電壓的幅度，其中控制裝置此外設計為，根據所檢測到的施加 在輸入端上的電壓的幅度來控制至少一個切換裝置以及分壓器的開關。以這種方式不必手 動地執行串或電流期望值的切換。控制裝置據此包括具有相應的切換自動裝置的輸入電壓 識別裝置。優選地，該輸入電壓識別裝置在使用施密特觸發器以及M0SFET電路時實現。
[0021] 在本文中，控制裝置優選設計為，在與輸入端上的處于第一電壓范圍中的電壓相 關的第一狀態中，將至少一個切換裝置控制為，使得相應的LED串聯連接，并且將分壓器的 開關控制為，使得隔離第二歐姆電阻；而在與輸入端上的處于第二電壓范圍中的電壓關聯 的第二狀態中，將至少一個切換裝置控制為，使得第一半LED與第二半LED并聯連接，其中與 第二電壓范圍相關聯的電壓小于與第一電壓范圍關聯的電壓，并且將分壓器的開關控制 為，使得第二歐姆電阻與第一歐姆電阻并聯連接。
[0022] 在一個優選的實施方式中，相應的LED級聯電路的接通持續時間在電路裝置在第 二狀態中運行時減小，以便提供電路裝置的LED總功率，所述LED總功率基本上對應于第一 狀態中的LED總功率。以這種方式能夠防止LED過載，如在下文中還要予以詳細說明的那樣。 [0023]已證實為有利的是，LED單元分別包括不同數量的LED。以這種方式基本上實現如 下可行性:使LED串電壓匹配于整流的交流供給電壓的瞬時值。
[0024]在此可以設計為:每個較高的LED單元與接下來較低的LED單元相比具有兩倍數量 的LED。以這種方式可以對整流的交流供給電壓進行特別均勻的匹配。
[0025]尤其是在切換裝置僅與最高的LED級聯電路相關聯的變型形式中，已證實為有利 的是，LED單元的數量并非二元地構造。盡管如此以這種方式仍能夠實現適當的電功率特 性，然而較低的LED級聯電路的成本和安裝耗費與最高的LED級聯電路的成本和安裝耗費相 比由于節省了相應的切換裝置而減小。在具有三個LED單元的實施例中，第一LED單元例如 具有26個LED，第二LED單元具有8個LED，以及第三LED單元具有四個LED。
[0026] 優選地，在本文中，位于最高的LED級聯電路內的LED的接通持續時間周期性地減 小。以這種方式可以可靠地避免較低的LED級聯電路的過載。
[0027] 在設有切換裝置的LED單元中，優選第一電容器與第一半LED并聯連接而第二電容 器與第二半LED并聯連接。因此這根據本發明至少涉及具有最高的LED級聯電路的LED單元。 以這種方式，即使在串聯運行時也可以減少光調制和閃爍現象。特別優選的是，每個其它的 LED單元同樣包括至少一個第二電容器，所述第二電容器與相應的LED級聯電路并聯連接。 以這種方式也能夠在如下階段中由相應的第二