用于运行led的至少一个第一和第二级联电路的电路装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于运行LED的至少一个第一和第二级联电路的电路装置，所述 电路装置包括:具有用于与整流的交流供给电压耦合的第一输入端子和第二输入端子的输 入端;具有输入端的线性调节器；以及较高的第一LED单元和较低的第二LED单元，其中第一 LED单元包括LED的第一级联电路而第二LED单元包括LED的第二级联电路。
【背景技术】
[0002] 这类电路装置从DE 29 25 692 A1中已知。在此已知的是，从交流电网中经由整流 器给分别包括多个LED的LED的级联电路馈电。然而这导致强烈的光调制、所谓的"闪烁"和 LED的能量低效的使用。对于较高的功率等级而言，该方法途径还导致在功率因数和谐波方 面具有规范性指示的问题。
[0003] 从DE 20 2013 000 064 U1中已知遵循半波的电压的LED级联电路的连续桥接，其 中具有正弦形的电流调节的线性调节器与LED级联电路串联连接。
[0004] 从EP 2 519 080 A2(图4)中已知多个LED级联电路与电流源的串联电路，其中LED 在每个LED级联电路内根据半波的电压与切换装置串联连接或并联连接。
[0005] 从DE 10 2012 006 315 A1(图4)中已知多个LED级联电路与电流源的串联电路， 其中LED级联电路根据半波的电压与切换装置串联连接或者并联连接并且桥接。
[0006] 从US 2010/0134018 A1(图4至5B)中已知遵循半波的电压的LED的连续的桥接，其 中具有正弦形的电流调节的线性调节器与LED级联电路串联连接，其控制输入端经由分压 器与整流的交变电压耦合。
[0007] 从EP 2 645 816 A1 (图6)中已知遵循半波的电压的LED级联电路的连续的桥接， 其中线性调节器与LED级联电路串联连接，其中电容器与LED并联连接，并且其中去耦二极 管与LED串联设置，使得电容器在LED桥接时不放电。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于：改进这类的用于运行LED的至少一个第一级联电路和第二级 联电路的电路装置，使得实现LED的更高效的运行。
[0009]该目的通过具有权利要求1的特征的电路装置实现。
[0010] 本发明基于如下认识：当设有分压器时，这类的电路装置的功效进而效率可以提 升以及可以满足在功率因数方面的规定，所述分压器耦合在第一输入端子和第二输入端子 之间，其中分压器的抽头与线性调节器的输入端耦合，所述线性调节器与LED级联电路串联 地耦合。通过这种措施，能够使电路装置的电流消耗与整流的交流供给电压的相应的相位 有关。
[0011] 每个LED单元包括第一二极管，所述第一二极管与相应的LED级联电路串联地耦 合，其中该第一二极管用作为阻流二极管。第一二极管和相应的LED级联电路的耦合点是第 一节点，其中LED级联电路的不与第一二极管耦合的端子是第二节点，其中第一二极管的不 与LED级联电路耦合的端子是第三节点。此外，每个LED单元具有第一电容器和第二二极管 的串联电路，所述第二二极管耦合在第三节点和第二节点之间，其中第一电容器与第二二 极管的耦合点是第四节点。此外，每个LED单元具有第一电子开关和第二电子开关，所述第 一和第二电子开关分别具有控制电极、参考电极和工作电极，其中第一电子开关的控制电 极与第五节点耦合，其中第一电子开关的参考电极与第四节点耦合，其中第一电子开关的 工作电极与第二电子开关的控制电极耦合，其中第二电子开关的参考电极与第三节点耦 合，其中第二电子开关的工作电极与第二节点耦合。如在下文中还要予以详细说明的那样， 以这种方式能够实现如下前提条件:根据整流的交流供给电压的瞬时值接通或者关断不同 的LED级联电路。在此，可以是LED级联电路中的仅仅唯一一个处于运行中或者也可以是多 个LED级联电路同时处于运行中。为了这个目的，最高的LED单元的第三节点与第一输入端 子耦合，其中最低的LED单元的第二节点与线性调节器耦合为，使得线性调节器在最低的 LED单元的第二节点和第二输入端子之间串联地耦合。不是最高的LED单元的相应的LED单 元的第三节点与接下来较高的LED单元的第二节点親合。
[0012] 由于相应的第一电子开关通过改变参考电极上的电势来切换，所以在其控制电极 上施加适当选择的直流电压。根据本发明，由此所有LED单元的第五节点与直流电压源耦 合。
[0013] 此外，切换装置至少与最高的LED级联电路相关联，所述切换装置设计用于在第一 状态中使LED级联电路的所有LED串联连接而在第二状态中使得LED级联电路的第一半LED 与LED级联电路的第二半LED并联连接。这种措施考虑如下情形：当这类的例如针对200V的 交流供给电压设计的电路装置在100V的交流供给电压上运行时，在没有其它措施的情况下 光电流下降到非常小的值上。这例如在如下情况下才会出现:为欧洲市场而设计的根据本 发明的电路装置以例如在日本通用的电网电压来运行。这导致:不同的LED级联电路的LED 部分地不再发光。由此引起光密度的无法接受的不均匀性。
[0014] 相反，针对来自100V电网的供电所设计的电路装置不能够在200V电网上运行，因 为输入功率由此非常强地提高。整个系统的效率(lm/W)可能非常差。此外存在如下危险：电 路装置的电子构件在此尤其要提到的是LED在最短的时间内损坏。
[0015] 为了应对该问题，目前这类电路装置强制性地借助于具有宽范围输入的外部电子 镇流器来运行。然而这一方面是昂贵的而另一方面发光体设计极为受限。
[0016] 通过根据本发明的措施，在LED级联电路上降落的电压、即所谓的串电压 (Strangspannung)匹配于实际上存在的交流供给电压。由此可以可靠地避免所不期望的发 光密度的不均匀性、差的效率以及电路装置的器件的损坏或者过早的老化。
[0017] 在一个优选的实施方式中，至少最高的LED级联电路的第一半LED的较低的端部是 第六节点，而最高的LED级联电路的第二半LED的较高的端部是第七节点，其中切换装置包 括第一开关、第二开关和第三开关，其中第一开关耦合在第六节点和第七节点之间，其中第 二开关耦合在第一节点和第七节点之间，并且其中第三开关耦合在第六节点和第二节点之 间。这特别简单地实现在输入电压减半时也相应地将串电压减半。最高的LED级联电路的这 两个子串借助于切换装置在输入电压较高时串联连接而在输入电压较低时并联连接。
[0018] 可以设计为:切换装置仅与最高的LED级联电路相关联，然而也可以设计为：相应 的切换装置与至少一个另外的LED级联电路、优选每个LED级联电路相关联。
[0019] 分压器优选包括开关以及至少一个第一和第二欧姆电阻，其中开关设计和设置 为，在第一状态中将第二欧姆电阻与第一欧姆电阻隔离而在第二状态中使第一和第二欧姆 电阻并联连接。该开关用于相应地调整电流值，使得在交流供给电压减半时有双倍的电流 流经(多个)LED级联电路，以便实现恒定的光功率。
[0020] 在一个优选的改进方案中，电路装置此外包括控制装置，所述控制装置设计和设 置为检测施加在输入端上的电压的幅度，其中控制装置此外设计为，根据所检测到的施加 在输入端上的电压的幅度来控制至少一个切换装置以及分压器的开关。以这种方式不必手 动地执行串或电流期望值的切换。控制装置据此包括具有相应的切换自动装置的输入电压 识别装置。优选地，该输入电压识别装置在使用施密特触发器以及M0SFET电路时实现。
[0021] 在本文中，控制装置优选设计为，在与输入端上的处于第一电压范围中的电压相 关的第一状态中，将至少一个切换装置控制为，使得相应的LED串联连接，并且将分压器的 开关控制为，使得隔离第二欧姆电阻；而在与输入端上的处于第二电压范围中的电压关联 的第二状态中，将至少一个切换装置控制为，使得第一半LED与第二半LED并联连接，其中与 第二电压范围相关联的电压小于与第一电压范围关联的电压，并且将分压器的开关控制 为，使得第二欧姆电阻与第一欧姆电阻并联连接。
[0022] 在一个优选的实施方式中，相应的LED级联电路的接通持续时间在电路装置在第 二状态中运行时减小，以便提供电路装置的LED总功率，所述LED总功率基本上对应于第一 状态中的LED总功率。以这种方式能够防止LED过载，如在下文中还要予以详细说明的那样。 [0023]已证实为有利的是，LED单元分别包括不同数量的LED。以这种方式基本上实现如 下可行性:使LED串电压匹配于整流的交流供给电压的瞬时值。
[0024]在此可以设计为:每个较高的LED单元与接下来较低的LED单元相比具有两倍数量 的LED。以这种方式可以对整流的交流供给电压进行特别均匀的匹配。
[0025]尤其是在切换装置仅与最高的LED级联电路相关联的变型形式中，已证实为有利 的是，LED单元的数量并非二元地构造。尽管如此以这种方式仍能够实现适当的电功率特 性，然而较低的LED级联电路的成本和安装耗费与最高的LED级联电路的成本和安装耗费相 比由于节省了相应的切换装置而减小。在具有三个LED单元的实施例中，第一LED单元例如 具有26个LED，第二LED单元具有8个LED，以及第三LED单元具有四个LED。
[0026] 优选地，在本文中，位于最高的LED级联电路内的LED的接通持续时间周期性地减 小。以这种方式可以可靠地避免较低的LED级联电路的过载。
[0027] 在设有切换装置的LED单元中，优选第一电容器与第一半LED并联连接而第二电容 器与第二半LED并联连接。因此这根据本发明至少涉及具有最高的LED级联电路的LED单元。 以这种方式，即使在串联运行时也可以减少光调制和闪烁现象。特别优选的是，每个其它的 LED单元同样包括至少一个第二电容器，所述第二电容器与相应的LED级联电路并联连接。 以这种方式也能够在如下阶段中由相应的第二