用於運行至少一個放電燈和至少一個led的電路裝置的製作方法
2023-09-23 21:03:25
專利名稱：用於運行至少一個放電燈和至少一個led的電路裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於運行至少一個放電燈和至少一個LED的電路裝置，所述電路裝置包括輸入端，所述輸入端帶有第一和第二輸入端子以用於與交流電源電壓連接；第一輸出端，所述第一輸出端帶有第一和第二輸出端子以用於與至少一個放電燈連接；第二輸出端，所述第二輸出端帶有第三和第四輸出端子以用於與至少一個LED連接；第一整流器，所述第一整流器整流器輸入端和整流器輸出端，所述整流器輸入端包括第一整流器輸入端子和第二整流器輸入端子，所述整流器輸出端帶有第一整流器輸出端子和第二整流器輸出端子，其中第一整流器輸入端子與第一輸入端子連接並且第二整流器輸入端子與第二輸入端子連接，並且整流器輸出端子與第一和第二整流器輸出端子連接；存儲電容器，所述存儲電容器連接在第一和第二整流器輸出端子之間；逆變器，所述逆變器包括橋接電路，其中所述橋接電路至少包括第一和第二電子開關的串聯電路，其中在所述第一和第二電子開關之間形成第一橋中點；和第一電感器，所述第一電感器連接在第一橋中點和第一輸出 端子之間。
背景技術：
從WO 2007/066252 Al中已知這種電路裝置。從所述參考文獻中已知的電路裝置的缺點在於，不能夠彼此分開地接通LED和螢光燈。從DE 10 2005 030 115 Al中同樣已知類型相關的電路裝置，其中也僅能夠一起運行LED和螢光燈。然而，鑑於節能的運行而值得期望的是，能夠彼此獨立地運行兩個光源中的至少一個。後者例如能實現，運行LED以實現緊急照明，而放電燈則在使用者在場時才啟用。此外，參考DE 10 2007 049 397 Al，其中能夠在運行LED和運行螢光燈之間切換，然而，在那裡提出的電路裝置在LED運行的情況下工作為降壓變換器。僅連接上部的半橋開關。下部的半橋開關在LED運行期間保持打開。用於在LED運行和螢光燈運行之間切換的控制是耗費的，因為對此必須連接位於高位的開關，為此通常需要高端驅動器。此外，在交流電源電壓和LED之間不存在電絕緣，因此，所述電路裝置不滿足在LED運行設備中常見的、所謂的SELV (Safety Extra LowVoltage,安全超低電壓)要求。
發明內容
因此，本發明的目的在於改進類型相關的電路裝置，使得實現與另一光源的運行無關地運行兩個光源中的至少一個。此外，這種類型的電路裝置應滿足SELV要求，也就是說，在交流電源電壓和LED輸出端之間應存在電絕緣。最後，所述電源布置應能夠低成本地實現。所述目的通過帶有權利要求I的特徵的電路裝置來實現。本發明基於下述知識當首先至少一個LED通過與電感器、即與燈扼流圈連接的變壓器供電時，能夠實現所述目的，其中必須採取一定措施，以便接通和切斷該供電。因此，根據本發明，類型相關的電路裝置還包括帶有初級線圈和次級線圈的變壓器，其中初級線圈與第一電感器串聯地連接。所述電路裝置還包括連接在第一變壓器的次級線圈和第二輸出端之間的第二整流器。最後，所述電路裝置包括帶有第四電子開關的開關裝置，其中開關裝置與第一變壓器的初級線圈連接，以便控制通過第一變壓器的初級線圈的電流。在這種類型的電路裝置中，能夠滿足用於至少一個LED的運行的SELV要求。此外可能的是，彼此分開地運行放電燈和所述至少一個LED。因此，例如能夠藉助於至少一個LED來作為緊急照明而實現照明，而當需要完全照明時，接通至少一個放電燈。根據本發明的電路裝置以兩種運行類型，即不僅在螢光燈運行時而且在LED運行時利用與輸入端連接的整流器、存儲電容器以及逆變器。因此，能夠極其低成本地實現根據本發明的電路裝置。優選實施形式的特徵在於，尤其是升壓變換器的電壓變換器連接在存儲電容器和逆變器之間。由此，能夠擴大待藉助當前電路裝置運行的放電燈的帶寬，並且儘可能地與交流電源電壓無關地實現所述放電燈的運行。優選地，第一輸出端子與第一電感器的背離第一橋中點的端子連接。在此，在第一 變型形式中，開關裝置與第一變壓器的初級線圈串聯地連接，尤其連接在第一變壓器的初級線圈和第一整流器的第二整流器輸出端子之間。如果開關裝置導通，由此實現對至少一個LED供電。在開關裝置關斷時，至少一個LED停止運行。開關裝置連接在第一變壓器的初級線圈和第一整流器的第二整流器輸出端子之間，其中第二整流器輸出端子通常表示與第一變壓器的初級線圈導電連接的電路裝置的部分的參考電勢，通過以上能夠實現的是開關裝置能夠在不必需高端驅動器的情況下進而極其低成本地進行接通。在此，例如能夠藉助於至少一個LED來實現緊急照明，而當需要照明時才接通至少一個放電燈。優選地，在所述變型形式中，第二輸出端子與第一整流器的第二整流器輸出端子尤其經由第一電容器連接。在第二變型形式中，第一變壓器的初級線圈串聯地連接在第二輸出端子和第二整流器輸出端子之間。因此換言之，所述至少一個LED的供電與放電燈串聯地連接。優選地，第一變壓器的初級線圈與開關裝置並聯。如果因此開關裝置導通，那麼初級線圈不通電。由此，至少一個LED保持斷開。如果相反地開關裝置關斷，那麼除放電燈之外，接通至少一個LED並且經由初級線圈供給電流。優選地，開關裝置還包括帶有整流器輸入端和整流器輸出端的第三整流器，其中所述整流器輸入端與第一變壓器的初級線圈連接，其中第三電子開關與整流器輸出端並聯。開關裝置的這種變型方案考慮到，尤其在點燃放電燈時，放電燈上的電壓能夠變得極其高。因此，開關上的電勢能夠暫時低於零，使得在第四電子開關實現為MOSFET(金屬氧化物半導體場效應電晶體)的情況下，所述第四電子開關的體二極體能夠開始導通。這會導致至少一個LED不期望地閃爍，這通過上述措施被完全有效地避免。在將IGBT (絕緣柵雙極型電晶體)用於第四電子開關時，雖然對此產生更高的成本，但同樣能夠避免上述問題。根據一個優選的改進形式，電路裝置還包括第二變壓器，其中第二變壓器包括初級線圈和次級線圈，其中第二變壓器的初級線圈連接在第一電感器和第一變壓器的初級線圈之間，其中第二變壓器的次級線圈連接在第一電感器和第一輸出端的第一輸出端子之間。在此，第二變壓器作用為對稱式變壓器，由此，以預設的匝數比分配用於放電燈的電流和對至少一個LED的供電。因此，能夠在運行模式「僅LED運行」和「LED和放電燈同時運行」之間切換。如果在點燃放電燈時開關Q4關斷，那麼單獨地運行放電燈同樣是可能的。優選地，第二電容器與第一輸出端並聯。因此，能夠與電感器一起，即與燈扼流圈一起實現點燃連接在第一輸出端處的放電燈。根據優選的改進形式，電路裝置還包括帶有第五和第六輸出端子的第三輸出端以及連接在第一橋中點和第五輸出端子之間的第二電感器。由此提供運行另一個放電燈的可能性，更準確地說，提供與連接在第一輸出端處的放電燈以及連接在第二輸出端處的至少一個LED的接通/斷開狀態無關地運行另一放電燈的可能性。優選地，為了該目的，第三電容器與第三輸出端並聯。所述第三電容器與第二電感器一起使得實現用於點燃連接在第三輸出端處的放電燈的諧振電路成為可能。參數選擇能夠與在第一電感器和第二電容器中相同；然而，也能夠與其無關地進行所述參數選擇。優選地，第四電容器與第二輸出端並聯地連接，所述第四電容器確保提供給至少一個LED的電流變平滑。 此外，優選地，齊納二極體與第二輸出端並聯地連接，所述齊納二極體將在第二輸出端處提供的輸出電壓限制於可預設的數值上。根據一個有利的實施形式，歐姆電阻器與第四電子開關串聯地連接。這實現對在第二輸出端處提供給至少一個LED的輸出電流進行測量和調節。最後能夠提出，逆變器的電子開關設置於高位並且逆變器的第二電子開關設置於低位，其中第二電子開關與第四電子開關之間的連接構成是低阻抗的，使得第二電子開關和第三電子開關能夠以相同的電勢來開關。因此，換言之，能夠在沒有用於控制第四電子開關的附加耗費的情況下應用用於控制逆變器的開關的控制裝置。其他有利的實施形式從從屬權利要求中得出。
現在，在下文中參考附圖詳細描述本發明的實施例。其中圖I示出根據本發明的電路裝置的第一實施例的示意圖；圖2示出根據本發明的電路裝置的第二實施例的示意圖；圖3示出根據本發明的電路裝置的第三實施例的示意圖；圖4示出根據本發明的電路裝置的第四實施例的示意圖；以及圖5示出根據本發明的電路裝置的第五實施例的示意圖。
具體實施例方式下面，相同的和起相同作用的器件使用相同的附圖標記。因此，僅一次性地介紹所述器件。圖I示出根據本發明的電路裝置10的第一實施例的示意圖。尤其為電源電壓的交流電源電壓Un能夠連接在帶有第一輸入端子El和第二輸入端子E2的輸入端處。隨後是包括二極體D7、D8、D9和DlO的第一整流器。能夠在整流器D7至DlO的上遊連接線路濾波器。在所述整流器上連接有升壓變換器，所述升壓變換器包括電感器L2、二極體D12以及帶有控制輸入端S3的電子開關Q3。升壓變換器的控制通常是已知的並且因此在此不繼續討論。
在升壓變換器的輸出端處提供的電壓存儲在電容器Cl中。通過電容器Cl降低的電壓Uzw通常稱作中間電路電壓。所述中間電路電壓被輸送給當前包括半橋電路的逆變器。所述逆變器包括帶有控制輸入端SI的第一電子開關Ql以及帶有控制輸入端S2的第二電子開關Q2。在所述兩個電子開關之間限定第一橋中點BM1。燈扼流圈LI與第一橋中點BMl連接，所述燈扼流圈LI與電容器C2 —起形成諧振電路，以便點燃連接在包括輸出端子Al和A2的第一輸出端處的放電燈FL1。兩個連接電容器C5和C7補全逆變器的橋接電路。此外，第一變壓器Trl與所述輸出端Al連接，所述第一變壓器的初級線圈Lll與燈扼流圈LI串聯地連接。電容器C6以及開關裝置12與變壓器Trl的初級線圈Lll串聯，所述開關裝置當前包括帶有控制輸入端S4的第四電子開關Q4。分流電阻器Rl與開關裝置12串聯地設置。包括二極體Dl、D2、D3、D4的第二整流器的輸入端與第一變壓器Trl的次級線圈L12連接。電容器C3與所述第二整流器的輸出端連接，所述電容器C3用於使第二整流器的輸出電流變平滑。齊納二極體Z與電容器C3並聯地連接，所述齊納二極體Z將在包括輸出端子A3和A4的第二輸出端處的輸出電壓限制於可預設的數值上。與電容器C3並聯的·歐姆電阻器R2用於使電容器C3放電，因此，在至少一個LED D5、D6、Dn連接在第二輸出端A3、A4處的情況下，所述電容器沒有電壓。電容器C4將初級電路和次級電路連接並且典型地是Yl電容器。電壓Uzw的直流分量在連接電容器C7和C5上降低。開關Q4通過信號S4閉合以運行所述至少一個LED D5、D6、Dn。因為開關Q4經由低歐姆電阻器Rl與電路裝置的當前顯示出第一整流器的第二輸出端子處電勢的接地線連接，所以所述開關能夠直接由控制裝置14來控制。通過在歐姆電阻器Rl上的電壓能夠測量與經過至少一個LED D5、D6、Dn的電流Ia成比例的信號。所述信號能夠用作調節LED電流Ia的反饋。在開關Q4閉合時，交變電流流過變壓器Trl的初級線圈LI I，進而同樣流過變壓器Trl的次級線圈L12。變壓器Trl承擔初級電路和次級電路之間的電絕緣。匝數比確定輸出電流Ia的幅度。為了與輸出端負載D5、D6、Dn無關地獲得恆定輸出電流Ia，變壓器Trl的初級線圈的電感應當不低於5mH。在運行所述至少一個LED D5、D6、Dn時，在點燃放電燈FLl之前，電容器C2上的電壓必須位於最大容許電壓之下。在放電燈運行時，逆變器通常以例如70kHz至175kHz的運行頻率來起動，以便預熱放電燈。在點燃放電燈FLl之後，隨後通常切換到40kHz至70kHz的運行頻率上。反之，在LED單獨運行時，能夠在開始選擇40kHz至70kHz的運行頻率。控制裝置14在兩種運行類型中都能夠通過來自逆變器的泵浦電路來供電，使得不需要附加的輔助電源。LED運行和螢光燈運行或兩種光源運行之間的切換能夠通過在控制裝置14上的控制輸入端St來進行。根據本發明的電路裝置10的圖2中示出的實施形式與圖I中示出的實施形式相比特徵在於，所述電路裝置還包括對稱式變壓器Tr2。所述對稱式變壓器的初級線圈L21連接在燈扼流圈LI和變壓器Trl的初級線圈Lll之間。所述對稱式變壓器的次級電感器L22連接在燈扼流圈LI和輸出端子Al之間。當開關Q4閉合時，以L21與L22的匝數比分配用於放電燈FLl和LED驅動電路的電流，所述LED驅動電路的電流即流過變壓器Trl的初級線圈Lll的電流。因此，能夠在運行模式「僅LED運行」和「LED和螢光燈同時運行」之間切換。根據本發明的電路裝置10的圖3中示意示出的實施形式與圖I中示出的實施形式的不同在於設有與第一橋中點BMl連接的另一燈扼流圈L3。所述燈扼流圈一方面與另一輸出端子A5連接以及經由電容器C7與另一輸出端子A6連接。輸出端子A5、A6形成電路裝置的另一輸出端以用於連接另一放電燈FL2。一方面諧振電路LI和C2並聯並且另一方面諧振電路L3和C7並聯。在圖3的實施例中，放電燈FL2持續發光，而通過閉合和打開開關Q4，能夠在螢光燈FLl的運行和至少一個LED D5、D6、Dn的運行之間來迴轉換。在根據本發明的電路裝置的圖4中示出的實施例中，開關裝置12與變壓器Trl的初級線圈Lll並聯。所述並聯電路與第一輸出端A1、A2串聯。在開關裝置12關斷時，不但放電燈FLl發光，而且至少一個LED D5、D6、Dn也發光。在開關裝置12導通的情況下，初級線圈Lll被橋接並且僅有放電燈FLl發光。此外，只有在使用可用的放電燈FLl時，才能夠運行至少一個LED D5、D6、Dn。
在根據本發明的電路裝置的圖5中示意性示出的實施形式中，與圖I中示出的實施形式相比較，修改了開關裝置12。所述開關裝置12還包括第三整流器，所述第三整流器包括二極體D13、D14、D15、D16，其中整流器輸入端與變壓器Trl的初級線圈Lll串聯地連接，並且其中開關Q4與整流器輸出端並聯。通過所述措施避免在開關Q4構成為MOSFET的情況下，開關裝置12以不期望的方式由於例如能夠在點燃放電燈FLl時產生的高電壓而無意地導通,更確切地說由於開關Q4的體二極體而無意地接通。這可能導致LED D5、D6、Dn不期望地閃爍。
權利要求
1.用於運行至少一個放電燈(FLl)和至少一個LED(D5，D6，Dn)的電路裝置(10)，包括 -輸入端，所述輸入端帶有第一輸入端子(El)和第二輸入端子(E2)以用於與交流電源電壓(Un)連接； -第一輸出端，所述第一輸出端帶有第一輸出端子(Al)和第二輸出端子(A2)以用於與所述至少一個放電燈(FLl)連接； -第二輸出端，所述第二輸出端帶有第三輸出端子(A3)和第四輸出端子(A4)以用於與所述至少一個LED (D5，D6，Dn)連接； -第一整流器(D7，D8，D9，D10)，所述第一整流器帶有整流器輸入端和整流器輸出端，所述整流器輸入端包括第一整流器輸入端子和第二整流器輸入端子，所述整流器輸出端帶有第一整流器輸出端子和第二整流器輸出端子，其中所述第一整流器輸入端子與所述第一輸入端子(E2)連接，並且所述第二整流器輸入端子與所述第二輸入端子連接； -存儲電容器(Cl)，所述存儲電容器連接在所述第一整流器輸出端子和第二整流器輸出端子之間； -逆變器，所述逆變器包括橋接電路，其中所述橋接電路至少包括第一電子開關(Ql)和第二電子開關(Q2)的串聯電路，其中在所述第一電子開關(Ql)和所述第二電子開關(Q2)之間形成第一橋中點(BMl);和 -第一電感器(LI)，所述第一電感器連接在所述第一橋中點(BMl)和所述第一輸出端子(Al)之間； 其特徵在於， 所述電路裝置(10)還包括 -第一變壓器(Trl)，所述第一變壓器帶有初級線圈(Lll)和次級線圈(L12)，其中所述初級線圈(Lll)與所述第一電感器(LI)串聯地連接； -第二整流器(D1、D2、D3、D4)，所述第二整流器連接在所述第一變壓器(Trl)的所述次級線圈(L12)和所述第二輸出端之間；和 -開關裝置(12)，所述開關裝置帶有第四電子開關(Q4)，其中所述開關裝置(12)與所述第一變壓器(TrI)的所述初級線圈(LII )連接，以便控制流過所述第一變壓器(TrI)的所述初級線圈(Lll)的電流。
2.根據權利要求I所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 尤其在所述存儲電容器(CI)和所述逆變器之間連接有電壓變換器(L2，Q3，D12)、尤其是升壓變換器。
3.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述第一輸出端子(Al)與所述第一電感器(LI)的背離所述第一橋中點(BMl)的端子連接。
4.根據權利要求3所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述開關裝置(12)與所述第一變壓器(TrI)的所述初級線圈(LII)串聯地連接，尤其連接在所述第一變壓器(TrI)的所述初級線圈(LII)和所述第一整流器的所述第二整流器輸出端子之間。
5.根據權利要求4所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述第二輸出端子(A2)尤其經由第一電容器連接與所述第一整流器(D7，D8，D9，D10)的所述第二整流器輸出端子連接。
6.根據權利要求3所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述第一變壓器(Trl)的所述初級線圈(Lll)串聯地連接在所述第二輸出端子(A2)和所述第二整流器輸出端子之間。
7.根據權利要求5所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述開關裝置(12)與所述第一變壓器(Trl)的所述初級線圈(Lll)並聯地連接。
8.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述開關裝置(12)還包括帶有整流器輸入端和整流器輸出端的第三整流器(D13，D14，D15，D16)，其中所述整流器輸入端與所述第一變壓器(Trl)的所述初級線圈(Lll)連接，其中所述第三電子開關(Q4)與所述整流器輸出端並聯地連接。
9.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述電路裝置(10)還包括第二變壓器(Tr2)，其中所述第二變壓器(Tr2)包括初級線圈(L21)和次級線圈(L22)，其中所述第二變壓器(Tr2)的所述初級線圈(L21)連接在所述第一電感器(LI)和所述第一變壓器(Trl)的所述初級線圈(Lll)之間，其中所述第二變壓器(Tr2)的所述次級線圈(L22)連接在所述第一電感器(LI)和所述第一輸出端的所述第一輸出端子(Al)之間。
10.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於，第二電容器(C2)與所述第一輸出端並聯地連接。
11.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述電路裝置(10)還包括 -第三輸出端，所述第三輸出端帶有第五輸出端子(A5)和第六輸出端子(A6);和-第二電感器(L3)，所述第二電感器連接在所述第一橋中點(BMl)和所述第五輸出端子(A5)之間。
12.根據權利要求11所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述第三輸出端與第三電容器(C7)並聯地連接。
13.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述第二輸出端與第四電容器(C3 )並聯地連接。
14.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於，所述第二輸 出端與齊納二極體(Z)並聯地連接。
15.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述第四電子開關(Q4)與歐姆電阻器(Rl)串聯地連接。
16.根據上述權利要求之一所述的電路裝置(10)， 其特徵在於， 所述逆變器的所述第一電子開關(Ql)設置於高位，並且所述逆變器的所述第二電子開關(Q2)設置於低位，其中所述第二電子開關(Q2)與所述第四電子開關(Q4)的連接構成為是低阻抗的，使得所述第二電子開關(Q2)和所述第三電子開關(Q4)能夠以相同的電勢來開關。
全文摘要
本發明涉及用於運行至少一個放電燈(FL1)和至少一個LED(D5，D6，Dn)的電路裝置(10)，其中LED的端子具有所謂的SELV(安全特低電壓)絕緣。
文檔編號H05B35/00GK102907177SQ201180024777
公開日2013年1月30日 申請日期2011年3月21日 優先權日2010年5月19日
發明者託馬斯·波利斯昌斯基 申請人:歐司朗股份有限公司