具有供電裝置和至少一個(gè)光源模塊的帶有接口的照明設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電源件，其具有：用于輸出電流的輸出端、通信線路和電流測量裝置以及具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微控制器，其中電流測量裝置在通信線路上產(chǎn)生電流，所述電流與電流設(shè)定電阻的電導(dǎo)成比例，借助模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)㈦娏鬓D(zhuǎn)換成數(shù)字值，電源件根據(jù)所測量的電流的數(shù)字值而具有不同的運(yùn)行狀態(tài)，并且至少一個(gè)光源模塊能夠連接到輸出端上，其中至少一個(gè)光源模塊具有電流設(shè)定電阻，所述電流設(shè)定電阻能夠連接到通信線路上。本發(fā)明還設(shè)計(jì)一種光源模塊，其具有輸入端和通信線路以及用于設(shè)定施加到光源模塊上的電流的電流設(shè)定電阻。最后，本發(fā)明還涉及一種用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)連接到電源件上的光源模塊的電流值的方法，其中將測量電壓施加到通信線路上，測量在通信線路中流動(dòng)的電流，將直流分量加到所測量的電流上，調(diào)整所測量的電流的幅值，對所測量的電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，評估所測量的電流值，并且根據(jù)所評估的電流值設(shè)定電源件的故障狀態(tài)或功能狀態(tài)。
【專利說明】具有供電裝置和至少一個(gè)光源模塊的帶有接口的照明設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)照明領(lǐng)域，即涉及主要或者僅通過LED進(jìn)行通用照明，并且描述具有在光源模塊和對其供電的供電裝置之間的接口的照明設(shè)備、光源模塊以及所屬的供電裝置。本發(fā)明普遍涉及用于對一個(gè)光源模塊或多個(gè)光源模塊、尤其是具有發(fā)光二級管(LED)作為光源的這種光源模塊供電的供電裝置，以及涉及包括供電裝置和至少一個(gè)光源模塊的照明設(shè)備。特別地，不同的、在此公開的本發(fā)明的方法和電路涉及用于對具有發(fā)光二級管(LED)作為光源的一個(gè)光源模塊或多個(gè)光源模塊的自設(shè)定的供電裝置，并且涉及基于LED的照明設(shè)備，所述照明設(shè)備包括自設(shè)定的供電裝置和至少一個(gè)光源模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]基于例如為LED的半導(dǎo)體光源的照明組件提供相對于傳統(tǒng)的熒光燈、高壓放電燈或白熾燈的重要的替選方案。根據(jù)原理，LED不僅具有高的轉(zhuǎn)換效率、高的光學(xué)效率、長的能預(yù)期的使用壽命和低的運(yùn)行成本，而且也具有許多另外的優(yōu)點(diǎn)。在一些應(yīng)用中，基于LED的照明設(shè)備能夠包括供電裝置，所述供電裝置提供用于多個(gè)光源模塊的LED工作電流，所述光源模塊中的每個(gè)光源模塊又包括一個(gè)或多個(gè)LED。例如,光源模塊能夠具有電路載體，例如印刷電路或者“印刷電路板(PCB) ”，在所述印刷電路或所述印刷電路板上安裝有一個(gè)或多個(gè)LED。這種電路載體能夠推入到燈具的軌道中或者插入到主載體的底座中，在所述主載體上能夠存在供電裝置。
[0003]在基于LED的照明設(shè)備的不同的應(yīng)用或設(shè)施中，所需要的LED或光源模塊的數(shù)量是各自不同的。例如，LED或光源模塊的數(shù)量能夠匹配于特定設(shè)施的所需要的光放射。
[0004]通常，由供電裝置提供的LED工作電流的數(shù)值能夠適配于要由所述供電裝置供電的LED或光源模塊的數(shù)量。當(dāng)應(yīng)當(dāng)在基于多個(gè)LED的、具有不同數(shù)量的LED或光源模塊的照明設(shè)備中使用唯一的供電裝置時(shí)，供電裝置必須包含用于設(shè)定LED工作電流的理論值的設(shè)備，所述設(shè)備根據(jù)所述光源模塊所包含的光源的不同數(shù)量將工作電流需求匹配于不同的光源模塊。目前，在所述LED照明設(shè)備的制造時(shí)間點(diǎn)確定應(yīng)當(dāng)包含在基于LED的特定的照明設(shè)備中的LED和光源模塊的數(shù)量。當(dāng)應(yīng)在具有不同數(shù)量的光源模塊的不同的LED照明設(shè)備中使用同一供電裝置時(shí)，那么供電裝置必須在制造時(shí)間點(diǎn)針對所設(shè)置的LED照明設(shè)備進(jìn)行編程，使得所提供的LED工作電流適合于特定數(shù)量的光源模塊，所述光源模塊包含在預(yù)設(shè)的LED照明設(shè)備中。
[0005]一旦在基于LED的照明設(shè)備的較長的使用壽命期間必須更換具有較短使用壽命的光源模塊，就形成本發(fā)明實(shí)際基于的問題:LED構(gòu)件級上的進(jìn)步目前是明顯的，使得當(dāng)例如所述光源模塊與對比模塊相比新三年時(shí)，類型相同的光源模塊顯著放射更多的光或者對于相同的所放射的光顯著需要更少的電流。在上面的論述中因此不僅在照明設(shè)備的制造時(shí)間點(diǎn)存在的規(guī)定是重要的，而且該時(shí)間點(diǎn)本身也是重要的。
[0006]該問題借助在供電裝置和光源模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的裝置來解決。在此，數(shù)據(jù)交換表示:光源模塊將一些信息傳遞給供電裝置，所述信息涉及模塊的為了滿足其光學(xué)規(guī)定的電流需求或其工作溫度以在超過一定的溫度邊界值時(shí)降低所提供的電流的數(shù)值。已知不同的方法來在光源模塊和供電裝置之間交換所述信息。能夠使用總線以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
在此例如已知如1......1OV接口的模擬總線或者例如DALI (數(shù)字可尋址照明接口)的數(shù)字總線。同樣已知的技術(shù)是簡單的電阻網(wǎng)絡(luò)，所述電阻網(wǎng)絡(luò)能夠由供電裝置測量并且將一個(gè)或多個(gè)正在連接的光源模塊的電流需求傳輸給所述供電裝置。DE 100 51 528 Al公開這種接口，其中在第三線路和負(fù)的供電線路之間連接特定電阻，所謂的電流設(shè)定電阻。當(dāng)將多個(gè)光源模塊連接到單獨(dú)的供電裝置上時(shí)，電阻彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接，并且以該方式將總和信號發(fā)送回供電裝置，以便限定總電流需求。德國專利申請102011087658.8同樣公開用于限定每個(gè)單獨(dú)的光源模塊的電流需求的電阻、即模塊特定的電流設(shè)定電阻。
[0007]總線解決方案具有額外需要的兩個(gè)連接線路的缺點(diǎn)。電阻解決方案僅需要一個(gè)附加的連接線路，但是評估電阻網(wǎng)絡(luò)和從中設(shè)定電流值能夠是極其復(fù)雜的。
[0008]從由供電裝置和光源模塊構(gòu)成的完整的照明系統(tǒng)出現(xiàn)在市場上以來，不同的公司尋求提出共同的方法以實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)的兩個(gè)組成部分之間的通信；同樣地，對于復(fù)雜的高端系統(tǒng)而言使用一些數(shù)字協(xié)議，然而，后一種技術(shù)并不是本發(fā)明的背景并且必須分開處理。
[0009]歐司朗公司已經(jīng)提出一種接口，所述接口也能夠?qū)⑤o助功率提供給用于在光源模塊上進(jìn)行溫度回調(diào)的有源電路。在該接口類型中，光源模塊上的電流設(shè)定電阻結(jié)合供電裝置中的上拉電阻以形成形成分壓器，其目的是形成中點(diǎn)電壓，所述中點(diǎn)電壓限定供電裝置的輸出電流。一旦模塊過熱，光源模塊上的運(yùn)算放大器開始限制中點(diǎn)電壓進(jìn)而限制所提供的工作電流。
[0010]飛利浦公司提出另一種接口，在所述接口中一個(gè)信號線路與電流設(shè)定電阻連接，并且另一信號線路與溫度靈敏的電阻連接，并且其中由電源件本身執(zhí)行溫度回調(diào)，而在此在光源模塊上不需要任何有源構(gòu)件。
[0011]這兩種最后提出的接口需要用于共同的信號接地線路反饋的第三額外線路并且將由電流設(shè)定電阻在光源模塊上產(chǎn)生的電壓用于設(shè)定工作電流理論值，使得一個(gè)或多個(gè)電流設(shè)定電阻之上的電壓越高，工作電流就設(shè)定得越高。
[0012]最近，歐司朗公司提出稍微變形的接口，所述接口基于上面提及的I……1V總線，然而所述總線通過供電裝置中的精密電流源而變形，所述精密電流源能夠?qū)崿F(xiàn):借助每個(gè)光源模塊僅一個(gè)簡單的電流設(shè)定電阻來實(shí)現(xiàn)精確的工作電流理論值設(shè)定。該接口的另一變形又在于:通過齊納二極管取代光源模塊上的電流設(shè)定電阻。
[0013]目前，市場出現(xiàn)新的要求:通過同一供電裝置并聯(lián)連接不同的模塊和其共同的電源的可行性。由該供電裝置提供的工作電流必須在此對應(yīng)于全部當(dāng)前連接在其上的光源模塊的標(biāo)稱電流值的總和，并且必須也在多模塊裝置中保持溫度回調(diào)的能力。數(shù)據(jù)線路上的熱回調(diào)信號最終甚至應(yīng)當(dāng)相對于總電流設(shè)定信號是占優(yōu)的。
[0014]同時(shí)需要:更簡單地構(gòu)成照明設(shè)備，這目前引起降低附加的數(shù)據(jù)線路的數(shù)量。基于總線的接口需要至少四條線路，兩個(gè)線路用于光源模塊工作電流并且至少兩個(gè)線路用于總線。
[0015]用于滿足要求的新的特性考慮為:
[0016]-多個(gè)模塊應(yīng)能并聯(lián)連接并且由同一供電裝置利用相同的接口供電。在此，各個(gè)模塊視作為彼此間是相同的，或者至少視作為具有彼此相同的工作電壓。
[0017]-用于工作電流設(shè)定的接口應(yīng)當(dāng)能夠具有減少的數(shù)量的線路并且由于成本理由應(yīng)是盡可能簡單的，尤其在光源模塊側(cè)上。
[0018]至今為止提出的和已知的所有接口不能夠正確地支持光源模塊的多重連接。此夕卜，已知的接口不能夠識別錯(cuò)誤布線和錯(cuò)誤連接的模塊。已知的接口不一定是容錯(cuò)的。錯(cuò)誤布線和錯(cuò)誤的光源模塊能夠?qū)е码娫醇谢蚬庠茨K中的故障。提出新的接口，所述新的接口不再具有這些缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的是，提出一種電源件和光源模塊，所述電源件和光源模塊具有用于設(shè)定要施加到光源模塊上的電流的接口，所述接口是容錯(cuò)的。此外，本發(fā)明的目的是，提出一種用于設(shè)定至少一個(gè)連接到電源件上的光源模塊的電流值的方法，所述方法在耗費(fèi)小的情況下能夠保護(hù)參與的組件。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，借助具有權(quán)利要求1的特征的電源件以及具有權(quán)利要求7的特征的光源模塊和具有權(quán)利要求9的特征的照明設(shè)備來實(shí)現(xiàn)所述目的。借助具有方法權(quán)利要求10的特征的用于設(shè)定電流值的方法來實(shí)現(xiàn)關(guān)于方法的目的。
[0021]通過具有所述特征的電源件，為了設(shè)定電流需要僅一個(gè)附加的通信線路，因?yàn)楣餐褂迷陔娫醇凸庠茨K之間的電流線路。能夠?qū)⒍鄠€(gè)光源模塊連接到電源件上，而不會(huì)損害用于正確設(shè)定電流的功能。
[0022]優(yōu)選地，光源模塊并聯(lián)地連接到電源件上。這具有下述優(yōu)點(diǎn):電流設(shè)定電阻也并聯(lián)連接，并且并聯(lián)連接的電阻的所得出的電導(dǎo)與所連接的全部光源模塊的電流需求成比例。
[0023]電源件的運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)選包括功能狀態(tài)和故障狀態(tài)。因此，能夠?qū)㈠e(cuò)誤布線和錯(cuò)誤模塊與相對應(yīng)的故障狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，在所述故障狀態(tài)下沒有電流被釋放給光源模塊。在功能狀態(tài)下，由電源件釋放由通信線路確定的電流。
[0024]尤其優(yōu)選的是，在至少一個(gè)功能狀態(tài)下，將電流施加到輸出端上，所述電流與光源模塊中的電流設(shè)定電阻的電導(dǎo)成比例。
[0025]優(yōu)選地，在至少一個(gè)故障狀態(tài)下，沒有電流施加到至少一個(gè)光源模塊上。由此，保護(hù)光源模塊和電源件免受由于錯(cuò)誤確定大小的電流而引起的損壞。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，電流測量裝置具有放大電路、偏置匹配電路和幅值匹配電路。通過這些電路能夠在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端上歸一化所測量的電流信號，使得確保期望的功能。所測量的電流值在此歸一化成，使得其位于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)設(shè)的調(diào)制范圍內(nèi)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，光源模塊具有輸入端和通信線路，以及用于設(shè)定施加到光源模塊上的電流的電流設(shè)定電阻。所述組件在期望的功能的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)光源模塊的簡單的設(shè)計(jì)方案。
[0028]另一實(shí)施方式能夠是:光源模塊還具有溫度回調(diào)單元。所述溫度回調(diào)單元能夠?qū)崿F(xiàn):在光源模塊的溫度過高的情況下回調(diào)電流。這例如能夠在裝入位置和裝入地點(diǎn)中不適當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)。通過該實(shí)施方式能夠保護(hù)光源模塊免于損壞。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，照明設(shè)備具有帶有全部或部分上述特征的電源件，以及帶有全部或部分上述特征的至少一個(gè)光源模塊，所述光源模塊連接到電源件上。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，用于設(shè)定用于至少一個(gè)連接到電源件上的光源模塊的電流值的方法具有下述步驟:
[0031]-將測量電壓施加到通信線路上；
[0032]-測量在通信線路中流動(dòng)的電流；
[0033]-將直流分量加到所測量的電流上；
[0034]-調(diào)整所測量的電流的幅值；
[0035]-對所測量的電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
[0036]-評估所測量的電流值；
[0037]-根據(jù)所評估的電流值設(shè)定電源件的故障狀態(tài)或功能狀態(tài)。
[0038]一個(gè)設(shè)計(jì)方案是:在數(shù)值低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的15%至25%時(shí)并且在數(shù)值高于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的75%至85%時(shí)設(shè)定故障狀態(tài)，并且在數(shù)值位于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的15%至25%之間和75%至85%之間時(shí)設(shè)定功能狀態(tài)。
[0039]另一設(shè)計(jì)方案是:在通信線路中流動(dòng)的電流與至少一個(gè)光源模塊的電流設(shè)定電阻的電導(dǎo)成比例。
[0040]另一設(shè)計(jì)方案是:將所測量的電流的幅值和相加的直流分量調(diào)整成，使得對于對應(yīng)于能夠由電源件輸出的最小電流的電流設(shè)定電阻而言，所測量的在通信線路中流動(dòng)的電流的數(shù)值在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后對應(yīng)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的15%至25%。
[0041]另一設(shè)計(jì)方案是:將所測量的電流的幅值和相加的直流分量調(diào)整成，使得對于對應(yīng)于能夠由電源件輸出的最大電流的電流設(shè)定電阻而言，所測量的在通信線路中流動(dòng)的電流的數(shù)值在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后對應(yīng)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的75%至85%。
[0042]具有根據(jù)本發(fā)明的電源件和根據(jù)本發(fā)明的光源模塊的根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的另外的有利的改進(jìn)形式和設(shè)計(jì)方案從下面的從屬權(quán)利要求和下面的描述中得出，尤其從下面描述的不同部分的細(xì)節(jié)的組合中得出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)根據(jù)下面的實(shí)施例的描述以及根據(jù)附圖得出，在所述附圖中相同的或功能相同的元件能夠設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。在此示出:
[0044]圖1示出用于電流設(shè)定電阻的并聯(lián)電路的設(shè)計(jì)方案；
[0045]圖2示出用于溫度回調(diào)的極其簡單的解決方案；
[0046]圖3示出具有溫度回調(diào)單元TDU的整體設(shè)計(jì)方案；
[0047]圖4示出用于TDU的兩個(gè)簡單的實(shí)施方式；
[0048]圖5示出供電裝置側(cè)的接口的簡單的實(shí)施方式，其中Vout是供電裝置內(nèi)部的電壓，所述電壓通過通信線路CL中的電流形成并且用作為用于由供電裝置提供的LED工作電流的調(diào)節(jié)回路的理論值；
[0049]圖6示出用于根據(jù)圖5的電路的特征曲線族；
[0050]圖7示出電流測量裝置的特征曲線族；
[0051]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的方框電路圖；
[0052]圖9示出如何在電源件中構(gòu)成微控制器的流程圖；
[0053]圖10示出圖8中繪制的相關(guān)的功能塊的電路方面的設(shè)計(jì)方案的示例；
[0054]圖11示出具有簡化的評估電路的根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的數(shù)字實(shí)施方式的方框電路圖；
[0055]圖12示出簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式；
[0056]圖13示出簡化的電流測量裝置CMU的第二實(shí)施方式；
[0057]圖14示出簡化的電流測量裝置CMU的第三實(shí)施方式；
[0058]圖15a示出具有簡化的評估電路的根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的數(shù)字實(shí)施方式的方框電路圖；
[0059]圖15b示出簡化的電流測量裝置CMU的第四實(shí)施方式；
[0060]圖16示出簡化的電流測量裝置CMU的第五實(shí)施方式；
[0061]圖17示出簡化的電流測量裝置CMU的第六實(shí)施方式；
[0062]圖18示出簡化的電流測量裝置CMU的第七實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0063]下面，描述電路裝置的多個(gè)實(shí)施方式。所基于的設(shè)計(jì)方案始終是三線接口或者“模擬單線接口 ”，在所述模擬單線接口上并聯(lián)連接一個(gè)或多個(gè)光源模塊并且能夠與唯一的供電裝置連接，并且實(shí)時(shí)地滿足每個(gè)光源模塊的當(dāng)前的需求。根據(jù)本發(fā)明的電流裝置應(yīng)用設(shè)定電阻，以便限定電流值。為了測量所述設(shè)定電阻，描述不同范例的實(shí)施方式。在圖1至7中，在下面描述接口的模擬的實(shí)施方式。
[0064]圖1示出用于工作電流額定值的設(shè)定電阻的通常的設(shè)計(jì)方案。示出三個(gè)光源模塊LEM，所述光源模塊連接在唯一的供電裝置PSU上。連接由三個(gè)線路構(gòu)成:供電線路LED+、共同的接地線路LED-和通信線路CL。每個(gè)光源模塊都包括至少一個(gè)LED鏈。LED鏈包括多個(gè)LED。多個(gè)在本發(fā)明的意義中表示:至少三個(gè)LED串聯(lián)連接。每個(gè)光源模塊或每個(gè)LED鏈包含單獨(dú)配設(shè)的設(shè)定電阻Rsetm以限定相應(yīng)有效的工作電流額定值、所謂的電流設(shè)定電阻Rsetm。電流設(shè)定電阻Rsetm或者電流設(shè)定電阻Rsetl、Rset2、Rsetm將共同的接地線路LED-耦聯(lián)到供電裝置之外的通信線路CL上。這引起由全部存在于系統(tǒng)中的電流設(shè)定電阻Rsetl、Rset2、Rsetm構(gòu)成的并聯(lián)電路，使得供電裝置PSU測量所述并聯(lián)電路的等效電阻Rset0該設(shè)計(jì)方案表明:供電裝置PSU不如現(xiàn)有技術(shù)那樣讀取電壓，而是讀取電流來代表所述等效電阻的電導(dǎo)。然后，對等效電阻的數(shù)值應(yīng)用倒數(shù)定律，以便預(yù)設(shè)由供電裝置提供的LED工作電流的數(shù)值。該定律如下:
[0065]lout = Kv/Rset
[0066]Kv具有電壓的大小。Rset是通過電流設(shè)定電阻Rsetl或者通過多個(gè)電流設(shè)定電阻Rsetl、Rset2、Rsetm的并聯(lián)電路形成的數(shù)值。由此，由供電裝置提供的工作電流的數(shù)值與電流設(shè)定電阻Rsetl或至少一個(gè)光源模塊的等效電阻Rset成反比，即等效電阻越低，供電裝置PSU的輸出電流就越高。對工作電流的數(shù)值最后對應(yīng)于每個(gè)單獨(dú)的光源模塊的電流額定值的總和的要求通過已知的歐姆定律本身滿足。
[0067]圖2示出具有熱回調(diào)能力的接口的設(shè)計(jì)電路圖。極其簡單的熱回調(diào)裝置通過將PTC元件與Rset串聯(lián)來添加。一旦光源模塊LEM的溫度升高，PTC電阻值也升高并且引起該模塊的較小的電流額定值。這種布置的缺點(diǎn)是:其不適合于光源模塊的多重連接，因?yàn)椴⒙?lián)的電流設(shè)定電阻Rset的電導(dǎo)的加熱的單獨(dú)的PTC效應(yīng)僅僅會(huì)消耗與之相關(guān)的加熱模塊的貢獻(xiàn)，這對于有效地降低相關(guān)的光源模塊的溫度是不足夠的。并聯(lián)的較冷的電路設(shè)定電阻因此抵抗唯一的電流設(shè)定電阻的取決于溫度的電阻提高。因此，溫度回調(diào)裝置的主要特征不被確保。然而當(dāng)部分電流降低在溫度上升的情況下還是可接受的時(shí)，例如在一些由供電裝置供電的光源模塊中或在光源模塊彼此間良好熱耦合時(shí)，這種解決方案能夠用于極其低成本的應(yīng)用。此外，簡單的熱敏的元件與電流設(shè)定電阻串聯(lián)具有下述缺點(diǎn):其電導(dǎo)進(jìn)而用于光源模塊的電流的數(shù)值連續(xù)地、近似線性地或逐漸地降低，而沒有限定熱回調(diào)的精確的起點(diǎn)，即使一些PTC元件圍繞其額定觸發(fā)溫度顯示出極其陡的響應(yīng)時(shí)也如此。因此，“標(biāo)稱”電流設(shè)定會(huì)被回調(diào)元件的“寄生”效果破壞。
[0068]圖3示出具有光源模塊上的熱回調(diào)單元TDU的三線接口的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)方案基于另外的途徑，即在光源模塊上設(shè)置用于熱回調(diào)單元TDU的電流源。所述電流源借助于適當(dāng)連接的熱敏的元件進(jìn)行溫度控制并且為了避免用于接口的附加的線路，或者直接由供電線路LED+或者由出自相關(guān)的光源模塊的至少一個(gè)LED鏈中的中間抽頭來供應(yīng)所需的輔助能量。電流源包括放大器和溫度敏感的電阻，放大器的輸入電流流動(dòng)經(jīng)過所述電阻，所述放大器將所述輸入電流放大成電流源的電流ITDU。電流源具有響應(yīng)閾值，只要沒有達(dá)到光源模塊的一定的超溫，所述響應(yīng)閾值就妨礙每次產(chǎn)生電流ITDU。由此，放大的電流隨溫度的上升(ITDU的上升)而足夠陡，因此由供電裝置和多個(gè)熱獨(dú)立的光源模塊構(gòu)成的整體系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn):將單獨(dú)的過熱的光源模塊的最大溫度進(jìn)行限制，而沒有在此由于熱轉(zhuǎn)換時(shí)間推移而觸發(fā)非穩(wěn)態(tài)。用于電流IDTU的電流源能夠完全取消由并聯(lián)的全部電流設(shè)定電阻的等效電阻值Rset形成的信號:以該方式所述電流源甚至能夠在高度集中過熱的同時(shí)在光源模塊多重連接的情況下可靠地保護(hù)整體系統(tǒng)和尤其光源模塊，所述電流源集成在所述光源模塊上。
[0069]借助上述溫度相關(guān)的電流源得到另外的問題。需要的是，與模塊X的實(shí)際溫度無關(guān)地、因此與由電流源提供的電流無關(guān)測量第X個(gè)模塊的電阻Rset。必須確定的是:如何測量電阻Rset，以便預(yù)估電流源的作用。在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置中，應(yīng)用固定的電壓源Vk，以便通過下述方式測量電阻值，即電路裝置將電壓源的電壓施加在電流設(shè)定電阻Rset (或者多個(gè)電流設(shè)定電阻Rset的并聯(lián)電路)之上，并且讀取由此引起的電流。電壓源的電壓因此在用于通信線路CL的供電裝置側(cè)的端子上輸出。這又引起溫度回調(diào)單元TDU與借助于Vk/Rset限定的電流直接相互作用，并且實(shí)現(xiàn)主溫度回調(diào)裝置的最終提出的目的。
[0070]圖4a不出光源模塊的第一實(shí)施方式,所述光源模塊提供具有僅一個(gè)雙極晶體管、NTC元件和一些能添加的電阻的接口。電路包含電壓源VI，所述電壓源從光源模塊的供電線路LED+中引出。LED具有相當(dāng)穩(wěn)定的導(dǎo)通電壓，使得其能夠用作為足夠好的電壓源代替物。根據(jù)TDU所需的饋電電壓，電壓源Vl能夠始終關(guān)于總的接地線路LED-而連接在多個(gè)串聯(lián)連接的LED的兩個(gè)部段之間的抽頭上。這表示:電壓Vl能夠以對應(yīng)于單獨(dú)的LED的導(dǎo)通電壓的多倍的方式進(jìn)行設(shè)定。由NTC和閾值電阻Rthr構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述電壓Vl并聯(lián)。NPN雙極晶體管(BJT)Ql的基極與NTC和Rthr之間的節(jié)點(diǎn)連接。Ql的集電極與電壓Vl連接。Ql的發(fā)射極與通信線路CL經(jīng)由發(fā)射極電阻Rtg耦聯(lián)。圖4a的全部這些至此描述的組成部分形成熱回調(diào)單元TDU。
[0071]至少一個(gè)電流設(shè)定電阻Rset連接在通信線路CL和共同的接地線路LED-之間。
[0072]在所述電路中，將Ql的發(fā)射極電勢提升到由供電裝置PSU預(yù)設(shè)的電壓(在此為Vk)上，由此實(shí)現(xiàn)閾值，在所述閾值之下不將電流ITDU注入到通信線路CL中。當(dāng)溫度上升時(shí)，NTC開始提升Ql的基極電勢，直至NPN晶體管Ql到達(dá)激活范圍。從現(xiàn)在開始，發(fā)射極電阻Rtg限定熱回調(diào)單元TDU的放大進(jìn)而限定注入的電流ITDU在溫度上升時(shí)的增大。與電壓Vl和Vk相關(guān)地，電阻Rthr和NTC的電阻值在規(guī)定為TDU的觸發(fā)閾值的溫度下確定用于溫度回調(diào)的開始點(diǎn)。所述裝置的另一優(yōu)點(diǎn)是電流ITDU關(guān)于溫度的可實(shí)現(xiàn)的良好的線性。
[0073]除在光源模塊的側(cè)上的實(shí)現(xiàn)方案的簡單性之外，本發(fā)明的令人感興趣的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明由于單獨(dú)地通過供電裝置側(cè)的接口的相應(yīng)的電路復(fù)雜性設(shè)定期望的精度和特征適合于用在不同質(zhì)量等級的系統(tǒng)中。換而言之可行的是，根據(jù)所需要的精度和/或另外的所需的特征構(gòu)成供電裝置側(cè)的讀取接口。
[0074]圖4b示出補(bǔ)充的實(shí)現(xiàn)方案作為光源模塊LEM的側(cè)上的接口的第二實(shí)施方式。在此，PNP雙極晶體管Q2連同PTC—起應(yīng)用。PTC是具有正溫度系數(shù)的溫度靈敏的電阻。如在圖4a中那樣，電壓Vl或者從完整數(shù)量的串聯(lián)的LED中或從其一部分中導(dǎo)出。與圖4a的實(shí)施方式相反，Q2的集電極形成具有電流ITDU的電流源端子，所述電流源端子與CL連接。以該方式，熱回調(diào)閾值不再與Vk相關(guān)，而是僅還與可良好復(fù)現(xiàn)的電壓Vl相關(guān)，以及與通過PTC的溫度靈敏的電阻值和閾值電阻Rthr形成的分壓器的數(shù)值相關(guān)。如在圖4a中那樣，集電極電阻Rtg確定熱回調(diào)單元RDU的放大。
[0075]不需要其他附圖來闡述:在交換分壓器中的元件的順序的情況下，分別使用根據(jù)圖4a或圖4b補(bǔ)充的雙極晶體管，所述分壓器限定使用閾值溫度。由耦聯(lián)在Vl上的PNP晶體管結(jié)合NTC構(gòu)成的組合是尤其令人感興趣的，所述NTC與晶體管的基極和共同的接地線路LED-連接。
[0076]圖5示出供電裝置PSU的接口的一個(gè)實(shí)施方式。這是用于較簡單的供電裝置的極其簡單的電路裝置，在那里不需要高的精度。由于盡可能少的連接線路的需求和共同的接地線路LED-的設(shè)計(jì)，得到在所述共同的接地線路上的電壓降的問題，這通過至少一個(gè)光源模塊的工作電流引起。該實(shí)施方式采用基于唯一的運(yùn)算放大器的極其簡單的電路，而沒有對由于光源模塊電流在共同的接地線路上引起的電壓偏置進(jìn)行任何補(bǔ)償。供電裝置接口的所述唯一的運(yùn)算放大器OpAmp在其負(fù)輸入端處與通信線路CL連接并且在其正輸入端處與已經(jīng)已知的電壓Vk連接，所述電壓由于其與共同的接地LED-直接相關(guān)而形成用于供電裝置PSU的接口電路的基準(zhǔn)。放大器輸出端經(jīng)由電流測量電阻Rfb與負(fù)輸入端連接，由此實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器的強(qiáng)制性的負(fù)反饋。所述運(yùn)算放大器的希望將其兩個(gè)輸入端的電勢彼此相稱的性能首先產(chǎn)生通信線路CL上的基準(zhǔn)電壓Vk并且其次生成內(nèi)部的測量信號Vout，所述測量信號的數(shù)值對應(yīng)于電壓Vk，以測量電流Icl乘以電流測量電阻Rfb增大。所述測量信號Vout用于設(shè)定LED工作電流1ut，所述LED工作電流由功率部件CG提供給供電裝置的輸出端。供電裝置的輸出端與LED+和LED-連接，即與至少一個(gè)光源模塊的供電線路連接。
[0077]測量誤差能夠通過選擇用于Vk的適當(dāng)數(shù)值而降低到適合于相應(yīng)的應(yīng)用的數(shù)值上。在一個(gè)范例性的實(shí)施方式中，將接地線路上的最大的測量誤差確定成50V。這對應(yīng)于50微歐姆連接裝置上的一安培。測量誤差的這種確定得到5V作為電壓Vk的最小值，因此Vout具有通過電壓降引起的誤差。
[0078]為了實(shí)現(xiàn)更好的精度，能夠應(yīng)用另外的補(bǔ)償技術(shù)防止在共同的接地線路上的電壓降。一種技術(shù)是在測定出Rset之前切斷用于至少一個(gè)光源模塊的工作電流。在接通整體系統(tǒng)時(shí)能夠通過工作電流的釋放延遲來執(zhí)行該測量。
[0079]要注意的是，在通過移除供電線路LED+上的供電切斷光源模塊的鏈的情況下，通信線路CL上的當(dāng)前的電流水平不受溫度信號影響。這不是缺點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)光源模塊完全被切斷時(shí)不需要所述信息，更確切地說這是不僅以提高的精度、而且也在沒有通過可能的過熱引起任何偏差的情況下讀取數(shù)值Rset的一種方法。該讀取因此在沒有任何通過相應(yīng)的光源模塊溫度弓I起偏差的情況下進(jìn)行。
[0080]而純的溫度信息通過將比較電壓Vk與運(yùn)算放大器OpAmp的正輸入端簡單地分開并且通過將該輸入端與共同的接地線路連接來提供。由此，通信線路CL上的電壓變得接近于零，并且CL中的電流因此與Rset的數(shù)值無關(guān)。因此，CL中的電流僅還是光源模塊溫度的函數(shù)。在多重連接的情況下、即在多個(gè)連接的模塊的情況下，電流是模塊與最高溫度的函數(shù)。這使運(yùn)行光源模塊的供電裝置能夠?qū)崿F(xiàn):立即降低用于所述模塊的工作電流并且確定光源模塊的當(dāng)前的工作溫度，甚至當(dāng)其不過熱時(shí)也如此。對于溫度的高的測量精度而言有利的是:Rset是已知的。
[0081]圖6示出供電裝置的溫度相關(guān)的特征曲線族。曲線簇關(guān)于至少一個(gè)光源模塊的溫度顯示出供電裝置的內(nèi)部的控制電壓Vout。各個(gè)曲線與當(dāng)前連接的至少一個(gè)光源模塊的電流需求相關(guān)。良好可見的是，在大約93°C溫度的情況下開始熱回調(diào)，直到在大約100°C至104°C中，完全切斷用工作電流來供應(yīng)。
[0082]接口的功能在下面根據(jù)實(shí)際的示例闡述。如在附圖中可見的是:10V的內(nèi)部測量信號Vout引起IA的輸出電流。接口應(yīng)當(dāng)以下述方式構(gòu)成，即在IA的輸出電流中得到Rset的為ImS的電導(dǎo)。根據(jù)圖6將電壓源Vk調(diào)節(jié)到5V。這表示:將5V施加到Rset上(見圖5)。運(yùn)算放大器以使其兩個(gè)輸入端上的電平差最小化的方式工作，這能夠通過其經(jīng)由Rfb進(jìn)行的負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)。因此當(dāng)Vk對應(yīng)于5V時(shí)，這表示:5V也施加在運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端上。這在相應(yīng)的電流設(shè)定電阻Rset上引起5V并且引起通過通信線路CL的為5V/lk0hm=5mA的電流。通過通信線路CL的該5mA同樣流過電流測量電阻Rfb，因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸入端具有高的阻抗進(jìn)而具有可忽略的電流消耗。因?yàn)楦鶕?jù)圖6針對期望的工作電流的內(nèi)部的測量信號Vout的電壓應(yīng)當(dāng)為10V，所以電流測量電阻Rfb上的電壓同樣必須為5V，這得到用于Rfb的IkOhm或者ImS的電阻值。根據(jù)該示例，具有2A的電流需求的光源模塊具有2mS或5000hm的電流設(shè)定電阻Rset。
[0083]如已經(jīng)提及的那樣，三線接口具有下述缺點(diǎn):測量信號在共同的接地線路LED-上的通過至少一個(gè)光源模塊的工作電流引起的電壓降的情況下失真。測量電流確實(shí)連同LED工作電流一起通過共同的接地線路LED-引導(dǎo)。
[0084]圖7示出電流測量裝置CMU的特征曲線，所述電流測量裝置主要與電流測量電阻Rfb相關(guān)。特征曲線相對于標(biāo)準(zhǔn)化的電流測量電阻Rfb/RsetMin顯示出電流測量單元CMU的輸出端的內(nèi)部信號Vout。RsetMin是至少一個(gè)電流設(shè)定電阻的允許的最小值，所述電流設(shè)定電阻引起供電裝置PSU的最大特定輸出電流1utMax。因此，供電裝置在所示出的數(shù)值為I的情況下當(dāng)Rfb = Rsetmin時(shí)提供其最大電流，即在至少一個(gè)光源模塊電壓給定的情況下也在其輸出端處提供其最大功率。屬于最大功率的內(nèi)部測量信號Vout是2 * Vk，如在圖6的示例中描述。
[0085]本發(fā)明的數(shù)字實(shí)施方案
[0086]在下面的附圖8至10中現(xiàn)在描述本發(fā)明的數(shù)字實(shí)施方案。下面的實(shí)施方案包含表述“光源模塊LEM”。借助該表述，應(yīng)當(dāng)包含至少一個(gè)光源模塊LEM，但是也能夠表示多個(gè)光源模塊LEMl至LEMm。所述表述包括連接于電源件PSU上的全部光源模塊。每個(gè)光源模塊LEM1、LEM2......LEMm具有電流設(shè)定電阻Rsetl、Rset2......Rsetm。光源模塊并聯(lián)地連接到電源件PSU上。因此，電流設(shè)定電阻Rsetl、Rset2……Rsetm同樣并聯(lián)連接，并且得到合成的電流設(shè)定電阻Rset。因此，借助電流設(shè)定電阻Rset在下文中始終表示所連接的全部光源模塊LEM的合成的電流設(shè)定電阻Rset。
[0087]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的數(shù)字實(shí)施方式的方框電路圖。電阻Rsetl是光源模塊LEM的一部分，另外的電路部件位于電源件PSU上。因此，方框電路圖主要涉及電源件PSU中的重要的電路部件，所述電路部件能夠測量設(shè)定電阻Rset并且將信息轉(zhuǎn)換成用于光源模塊LEM的LED的電流。所示出的是電流測量單元CMU的負(fù)責(zé)用于檢測所饋入的電流進(jìn)而檢測電流設(shè)定電阻Rset的部件。
[0088]電流設(shè)定電阻Rset連接到放大電路30上，所述放大電路將電壓饋入到電阻中并且測量電流設(shè)定電阻Rset上的電流。放大電路輸出與電流設(shè)定電阻Rset的電導(dǎo)成比例的電壓。所述電壓輸入到偏置匹配電路33中，所述偏置匹配電路然后又將匹配的電壓輸入到幅值匹配電路35中。在此，還匹配電壓的幅值，使得最佳地控制隨后的模數(shù)轉(zhuǎn)換器37，然后將所述電壓輸入到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器中。模數(shù)轉(zhuǎn)換器37是配屬于電源件PSU的微控制器39的一部分。微控制器然后控制功率部件CG，所述功率部件又設(shè)定電源件PSU的輸出端上的相應(yīng)的電流。
[0089]電流設(shè)定電阻Rsetl中的所測量的電流的該匹配有益于能夠盡可能有效地實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的解決方案。因此，現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明不是將模數(shù)轉(zhuǎn)換器37的整個(gè)數(shù)值范圍、而是僅將部分范圍用于測量電阻，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器37的數(shù)值范圍的邊界范圍用于檢測故障情況。
[0090]圖9示出如何在電源件PSU中構(gòu)成控制器39的流程圖。在開始時(shí)，即當(dāng)電源件PSU接通或者用電網(wǎng)電壓供電時(shí)，斷開電源件PSU中的功率部件CG。功率部件CG負(fù)責(zé)用于對連接到電源件PSU上的光源模塊LEM供電。所述范例的流程的數(shù)值范圍針對具有8比特分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行設(shè)計(jì)。8比特分辨率表示:模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠以256個(gè)數(shù)值表示其電壓范圍。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍對應(yīng)于數(shù)值256。當(dāng)然，同樣能夠應(yīng)用具有不同分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而不會(huì)偏離根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)。例如在市場上廣泛傳播的是具有10比特分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微控制器。因此，所述微控制器例如能夠產(chǎn)生O和1023之間的數(shù)值。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍對應(yīng)于數(shù)值1024。模數(shù)轉(zhuǎn)換器37在當(dāng)前范例的實(shí)施方式中因此借助測量輸出O和255之間的數(shù)值，所述數(shù)值與所輸入的電壓關(guān)聯(lián)。該流程始于測量輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器37中的電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換器如剛才描述的那樣向回提供O和255之間的數(shù)值。
[0091]該數(shù)值現(xiàn)在在多個(gè)步驟中被查詢并且與一定范圍相關(guān)聯(lián)。在當(dāng)前的實(shí)施方式中，設(shè)有五個(gè)不同的范圍，所述范圍能夠全部與特定的功能或故障情況相關(guān)聯(lián)。根據(jù)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器37測量的數(shù)值，電源件(PSU)采用功能狀態(tài)或故障狀態(tài)。功能狀態(tài)的特征在于:接通電源件PSU的功率部件CG并且對所連接的光源模塊LEM供電。故障狀態(tài)的特征在于，斷開電源件PSU的功率部件CG或使其保持?jǐn)嚅_并且不對所連接的光源模塊LEM供電。
[0092]在當(dāng)前的實(shí)施方式中，將O至23的范圍與錯(cuò)誤布線的故障情況相關(guān)聯(lián)，因?yàn)殡娏髟O(shè)定電阻Rset過大或者不存在。電源件PSU的功率部件CG保持?jǐn)嚅_，光源模塊沒有由工作電流供電。
[0093]24至86的范圍與過小的LED電流的故障情況相關(guān)聯(lián)，當(dāng)連接不適合用于電源件PSU的光源模塊LEM時(shí)，能夠出現(xiàn)上述情況，其中所述光源模塊需要電源件PSU不能夠提供的過小的工作電流。電源件PSU的功率部件CG保持?jǐn)嚅_，光源模塊沒有由工作電流供電。
[0094]范圍87至239與額定運(yùn)行的功能情況相關(guān)聯(lián)。這是下述唯一的情況，其中接通電源件PSU的功率部件CG，并且用所需要的工作電流對光源模塊供電。
[0095]范圍240至249與過大的LED電流的故障情況相關(guān)聯(lián)，當(dāng)連接不適合用于電源件PSU的或過多的光源模塊LEM時(shí)，能夠出現(xiàn)上述情況，其中所述光源模塊需要過大的工作電流，電源件PSU不再能夠提供所述工作電流。電源件PSU的功率部件CG保持?jǐn)嚅_，光源模塊沒有由工作電流供電。
[0096]范圍250至255與短路的故障情況相關(guān)聯(lián)。電流設(shè)定電阻Rset極其小或者接近零Ohm。這由于模塊故障或者由于錯(cuò)誤布線而出現(xiàn)。電源件PSU的功率部件CG保持?jǐn)嚅_，光源模塊沒有由工作電流供電。
[0097]在10us至500us的循環(huán)時(shí)間之后，啟動(dòng)新的測量。因此,對所連接的光源模塊LEM連續(xù)地監(jiān)控故障。一旦出現(xiàn)故障，斷開電源件PSU中的功率部件CG，以便保護(hù)光源模塊LEM和電源件PSU。
[0098]如果能夠由電源件PSU提供由電源件模塊LEM所需要的電流大小，那么由電源件PSU的功率部件CG提供所述電流大小并且將其施加到光源模塊LEM上。
[0099]圖10示出在圖8中示出的重要的功能塊的電路方面的設(shè)計(jì)方案的示例。
[0100]在此也適用根據(jù)本發(fā)明的原理，即將電壓施加到通信線路CL上，并且測量在該線路中的電流。流過通信線路CL的電流在當(dāng)前示例性的實(shí)施方式中引起設(shè)定LED電流1ut:1ut = 1000Ια。
[0101]每個(gè)電源件在該示例性的實(shí)施方式中具有標(biāo)稱的調(diào)制范圍1utmin-1outmax,這類似地對應(yīng)于電流設(shè)定電阻Rset的范圍Rsetmax-Rsetmin。
[0102]具有運(yùn)算放大器ICla的左側(cè)的放大級產(chǎn)生電壓VI，所述電壓間接地與電流設(shè)定電阻Rset成比例或者直接地與通信線路Ia上的電流成比例。
[0103]由基準(zhǔn)二極管D2產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓Vref為5.0OV并且施加在電流設(shè)定電阻Rset上。因此適用下述關(guān)系:
[0104]Icl = 5V/Rset [I]
[0105]lout = 5000V/Rset [2]
[0106]Vl = Vref (1+Rl/Rset) +Vsh = Vref+R1ICL+Vsh [3]
[0107]因此，電阻Rl的大小設(shè)計(jì)成，使得在電流設(shè)定電阻Rsetmin最小的情況下在Vl中出現(xiàn)的最大電壓Vlmax滿足下述關(guān)系:Vlmax〈Vcc-l.5V。二極管Dl是抑制二極管,所述抑制二極管保護(hù)通信線路CL的輸入端防止錯(cuò)誤布線和ESD。所述二極管必須還根據(jù)小的泄漏電流來選擇，因此其不會(huì)使發(fā)光二極管電流1ut失真。電阻RAl和RBl用于設(shè)定Vref。圍繞放大器的RC環(huán)節(jié)R11、R12、C1、R2、R3、C3以及R4、R5、C5用于低通濾波。通信線路CL的輸入變量是Rset，即不是動(dòng)態(tài)變化的。因此，能夠通過濾波器緩和不期望的高頻干擾。運(yùn)算放大器ICla和IClb的反饋路徑中的電容器用于穩(wěn)定?，F(xiàn)在，左側(cè)的放大級的輸出電壓Vl輸入到右側(cè)的放大級中。具有運(yùn)算放大器IClb的右側(cè)的放大級用于補(bǔ)償分流電阻Rshunt上的電壓Vsh。下述關(guān)系適用:
[0108]V2 = V1*R3/(R2+R3)*(1+R6/(R4+R5)_Vsh*R6/(R4+R5)) [4]
[0109]對于R3 = R4且R4+R5 = R6而言從中得出:
[0110]V2 = Vl-Vsh = Vref (1+Rl/Rset) = Vref+Rl Icl [5]
[0111]以該方式，在寬的頻率范圍中補(bǔ)償分流電阻Rshunt的動(dòng)態(tài)影響，所述分流電阻由發(fā)光二級管的工作電流1ut流過?，F(xiàn)在，電壓V2必須仍匹配于模數(shù)轉(zhuǎn)換器37的調(diào)制范圍。
[0112]信號借助于基準(zhǔn)二極管向下移動(dòng)預(yù)設(shè)的偏置電壓FV并且隨后借助于適度的因數(shù)降低。
[0113]這對應(yīng)于將Rset范圍的幅值和位置匹配于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍。該措施確保:良好地使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍，并且其得到:
[0114]Vadc = (V2-FV) *R8/ (R7+R8) [6]
[0115]電阻RA2和RB2用于設(shè)定偏置電壓FV。
[0116]如果現(xiàn)在將[5]使用在[6]中，那么現(xiàn)在得到下述關(guān)系:
[0117]Vadc = R8/ (R7+R8) * (Vref+Rl* Icl-FV) [7]
[0118]lout = 100Icl = 1000/R1 [ (1+R7/R8) VADC-Vref+FV] [8]
[0119]1ut= a Vadc+ β [9]
[0120]模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓的數(shù)值中的一個(gè)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比特分辨率(8或10比特)仍轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ａ喀痢?br> [0121]功能狀態(tài)和故障狀態(tài)在當(dāng)前的實(shí)施方式中現(xiàn)在如下形成:
[0122]范圍Rsetmin-Rsetmax例如在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的60%上形成。因此，在調(diào)制范圍的上端處和下端處還分別保留20%以檢測故障狀態(tài)和另外的功能狀態(tài):
[0123]a)電流設(shè)定電阻Rset小于對應(yīng)于電源件中的最大輸出電流1utmax的電阻。該范圍例如能夠用于:將電流調(diào)節(jié)切換到外部的輸入端上并且例如借助于DALI協(xié)議設(shè)定電流。
[0124]b)電流設(shè)定電阻Rset更小直至短路。這表示錯(cuò)誤布線并且與此相應(yīng)地將電源件PSU置于故障狀態(tài)中。
[0125]c)電流設(shè)定電阻Rset大于對應(yīng)于最小輸出電流1utmin的電阻。該范圍例如也能夠用于:將電流調(diào)節(jié)切換到外部的輸入端上并且例如借助于DALI協(xié)議設(shè)定電流。
[0126]d)電流設(shè)定電阻Rset更大直至開路。這同樣表示錯(cuò)誤布線或者光源模塊故障并且與此相應(yīng)地將電源件PSU置于故障狀態(tài)中。
[0127]情況a和b之間的或者c和d之間的邊界在此純示例地選擇并且原則上能夠任意地選擇。在全部邊界中設(shè)有遲滯，以便避免模式之間的振蕩。情況d也包含識別在通信線路CL上的超壓(由于錯(cuò)誤布線)。
[0128]圖11示出具有簡化的評估電路的根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的數(shù)字實(shí)施方式的方框電路圖。簡化的評估電路基于下述知識:為了適當(dāng)?shù)卦u估電流設(shè)定電阻Rset而需要電勢分離或電勢移動(dòng)，因?yàn)樵谟糜贚ED的電路中存在電流測量元件43，使得測量信號相對于電路接地GND不具有直接的接地參考。但是因?yàn)榇蠖鄶?shù)評估變型形式(其為通過微控制器或者模擬電路進(jìn)行數(shù)字評估)預(yù)設(shè)信號的接地參考，所以需要評估電路，所述評估電路提供相對于接地GND的測量信號。接地GND在此是電源件PSU的內(nèi)部的電路接地。電流測量元件43的一個(gè)端子與接地GND連接。電流測量元件43的另一端子與負(fù)輸出端LED-、在上面也稱作為共同的接地線路連接。因此,能夠在共同的接地線路LED-和內(nèi)部的電路接地GND之間進(jìn)行區(qū)分。盡管其電勢是類似的，但是不是相同的。因此，測量信號的電壓必須以共同的接地線路LED-和內(nèi)部的電路接地GND之間的電勢差移動(dòng)。這借助電流鏡發(fā)生，所述電流鏡測量通信線路CL上的電流。該電流在電流鏡的另一側(cè)上借助于電阻轉(zhuǎn)換成與內(nèi)部的電路接地相關(guān)的電壓GND。所述電壓然后例如能夠由微控制器49的模數(shù)轉(zhuǎn)換器47適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行評估。
[0129]圖12示出簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的核心是簡單的電流鏡，然而已經(jīng)將所述電流鏡擴(kuò)展，使得所述電流鏡將預(yù)設(shè)的電壓Vk施加到通信線路CL上。流過電流設(shè)定電阻Rset的電流被映射并且然后能夠借助于電阻Rout轉(zhuǎn)換成內(nèi)部測量信號Vout。所述內(nèi)部的測量信號Vout與內(nèi)部的電路接地GND相關(guān)。電流鏡具有輸入側(cè)的晶體管Ql和輸出側(cè)的晶體管Q2。輸入側(cè)的晶體管Ql現(xiàn)在被控制成，使得將預(yù)設(shè)的電壓Vk施加在通信線路CL上。這能夠通過不同的電路措施來實(shí)現(xiàn)。
[0130]在簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式中，通過基極電路中的具有齊納二極管DKef的電路和第三晶體管Q3將通信線路CL上的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)的數(shù)值上。第三晶體管Q3的集電極與第一晶體管Ql的基極連接。第三晶體管Q3的發(fā)射極與第一晶體管Ql的集電極連接。該點(diǎn)也是通信線路CL的輸入端。齊納二極管DKef的陰極與第三晶體管Q3的基極連接。齊納二極管Dltef的陽極與共同的接地線路LED-連接。電阻RKrf連接在第三晶體管Q3的基極和供電電壓Vrc之間。電流鏡經(jīng)由電阻Rl和R2連接到供電電壓Vcc上。晶體管Ql和Q2是PNP晶體管，晶體管Q3是NPN晶體管。在第三晶體管Q3的發(fā)射極和共同的接地線路之間可選地還連接有濾波電容器Cf!。
[0131]現(xiàn)在，在下面闡述電路裝置的功能:
[0132]如果通信線路CL上的電壓過高，那么降低第三晶體管Q3的基極電流。因此，第三晶體管Q3的集電極電流也降低，因此第一晶體管Ql的基極發(fā)射極電壓下降。因此，第一晶體管Ql的集電極電流也下降，所述集電極電流對應(yīng)于通信線路CL上的電流。降在電流設(shè)定電阻Rset上的電壓因此同樣降低。通過該動(dòng)作鏈將通信線路CL上的電壓保持在預(yù)設(shè)的數(shù)值上，并且測量在通信線路CL上流動(dòng)的電流并且將該電流在電流鏡上映射。在那里，所述電流又轉(zhuǎn)換成電壓Vait，所述電壓是電流設(shè)定電阻Rset的電導(dǎo)的度量。電路提供盡可能的供電電壓獨(dú)立性以及良好地抑制供應(yīng)電壓波動(dòng)。
[0133]在通信線路CL上的5V的預(yù)設(shè)電壓Vk以及大約IV至5V的發(fā)射極負(fù)反饋電壓的情況下，在精度足夠的情況下，適用的是:
[0134]U(Rl) = R1*I (Rl) = R1*Icl [10]
[0135]U (R2) =U(Rl) [11]
[0136]I (R2) = R1*Icl/R2 [12]
[0137]I (R2) = I (Rout) [13]
[0138]Vout = ICL*R0Ut*Rl/R2 [14]
[0139]在Vk = 5V的情況下因此適用的是:
[0140]Vout= (5V/Rset)*R0Ut*Rl/R2 [15]
[0141]輸出電壓Vwt因此僅還與通信線路CL上的可測量的電流Ia和已知的數(shù)值相關(guān)進(jìn)而能夠簡單地進(jìn)行評估。
[0142]有利的是，晶體管Ql和Q2也用作為共同的殼體中的成對的雙晶體管，因?yàn)檫@提高電路的精度。但是根據(jù)對于精度的要求，這不是必需的進(jìn)而是可選的。
[0143]如果輸出電壓Vrat的較大的電勢移動(dòng)是必需的話，那么這能夠通過適當(dāng)?shù)剡x擇Rl和R2來實(shí)現(xiàn)。也或者代替Rl和R2的數(shù)值選擇能夠?qū)⒘硪浑娮杞尤氲郊姌OQ2至Rout的路段中，以便能夠?qū)2的集電極發(fā)射極路段上的電壓降設(shè)定成期望的數(shù)值。
[0144]簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式提供下述優(yōu)點(diǎn):所述電流測量裝置具有+2mV/K的最小溫度系數(shù)，因?yàn)?.6V的所使用的齊納二極管具有極其小的溫度系數(shù)。因?yàn)榈谌w管Q3也例如具有2mV/K的TC，所以該裝置的溫度相關(guān)性大約為4mV/K。在±50K的溫度差的情況下，這會(huì)對應(yīng)于通信線路CL上的預(yù)設(shè)電壓的±2%的變化。因此，能夠以大約土 IK精確地監(jiān)控光源模塊LEM。需要用于對電路供電的電壓Vrc相對于共同的接地LED-為大約12V，進(jìn)而能夠簡單地提供。電容器Cfl和Cf2用于對電路進(jìn)行濾波和穩(wěn)定并且不是強(qiáng)制必需的。電阻RB用于平衡電流鏡并且同樣不是強(qiáng)制必需的。
[0145]圖13示出簡化的電流測量裝置CMU的第二實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的第二實(shí)施方式類似于簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式，因此僅闡述相對于第一實(shí)施方式的區(qū)別。
[0146]在第二實(shí)施方式中，還能夠更精確地設(shè)定通信線路CL上的電壓。在供電電壓VCC和共同的接地LED-之間如在第一實(shí)施方式中那樣連接參考二極管Dltef和電阻Rltef的串聯(lián)電路。然而，參考二極管DKrf和電阻Rltef之間連接點(diǎn)不如在第一實(shí)施方式中那樣直接地連接到第三晶體管Q3的基極上，而是經(jīng)由由電阻RKefl和RKef2構(gòu)成的分壓器來連接，所述分壓器連接在參考二極管Dltef和電阻器Rltef之間的連接點(diǎn)和共同的接地線路LED-之間。第三晶體管Q3的基極連接在分壓器的中點(diǎn)上。
[0147]為了改進(jìn)溫度補(bǔ)償，還能夠?qū)㈦p二極管接入電阻Rltef2和共同的接地線路LED-之間。
[0148]圖14示出簡化的電流測量裝置CMU的第三實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的第三實(shí)施方式類似于簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式，因此僅闡述相對于第一實(shí)施方式的區(qū)別。
[0149]在電流測量裝置CMU的第三實(shí)施方式中，齊納二極管通過可調(diào)齊納二極管取代?？烧{(diào)齊納二極管例如能夠是TL431類型的可調(diào)齊納二極管?？烧{(diào)齊納二極管Dltef如第一實(shí)施方式中的齊納二極管那樣連接。可調(diào)齊納二極管DKrf的控制電極與由兩個(gè)電阻Rltefl和Rltef2構(gòu)成的分壓器的中點(diǎn)連接。由兩個(gè)電阻Rltefl和Rltef2構(gòu)成的分壓器連接在通信線路CL和共同的接地線路LED-之間。該電路變型形式通過可調(diào)電壓基準(zhǔn)在設(shè)定通信線路CL上的預(yù)設(shè)的電壓Vk時(shí)提供最聞的精度。
[0150]圖15a示出具有簡化的評估電路的根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的數(shù)字實(shí)施方式的方框電路圖。圖15b示出簡化的電流測量裝置CMU的第四實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的第四實(shí)施方式類似于簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式，因此僅闡述相對于第一實(shí)施方式的區(qū)別。
[0151]在第四實(shí)施方式中，借助于微控制器39調(diào)節(jié)電流鏡的基極電壓。微控制器39被編程為，使得所述微控制將通信線路CL上的電壓Vk調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)的數(shù)值、例如5V。對此，電流測量裝置CMU具有兩個(gè)另外的輸出端CL、LED-和輸入端PWM。將公共的接地LED-的和通信線路CL的電勢施加到兩個(gè)另外的輸出端上。因此，通過微控制器借助第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器37a測量通信線路CL上的電勢并且借助于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器37b測量共同的接地電路LED-的電勢，微控制器39能夠相對于其參考電樞GND測量通信線路CL上的電壓。這兩個(gè)電勢現(xiàn)在能夠在數(shù)字上彼此抵消，使得通信線路CL上的電壓相對于其參考電勢LED-是已知的。內(nèi)部的測量電壓Vout借助于第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器37c測量。微控制器然后將脈寬調(diào)制信號PWM施加到輸入端PWM上。輸入端PWM與Mos場效應(yīng)晶體管QPWM的柵極連接。Mos場效應(yīng)晶體管QPWM的漏極端子經(jīng)由電阻RPWM連接到第一晶體管Ql的基極上。Mos場效應(yīng)晶體管QPWM的源極端子連接到內(nèi)部的電路接地GND上。微控制器39將脈寬調(diào)制的信號施加到輸入端PWM上，所述脈寬調(diào)制信號借助于微控制器39調(diào)節(jié)成，使得通信線路CL上的電壓對應(yīng)于預(yù)設(shè)的電壓。在此，能夠通過改變輸入端PWM上的占空因數(shù)來調(diào)節(jié)電壓。經(jīng)由相應(yīng)的編程能夠幾乎完全地控制電流測量裝置CMU的溫度相關(guān)性。這例如能夠通過在微控制器39中存儲(chǔ)的表格來實(shí)現(xiàn):根據(jù)溫度改變輸入端PWM上的占空因數(shù)。
[0152]在借助于微控制器39進(jìn)行的數(shù)字控制中，也能夠以時(shí)鐘控制的方式驅(qū)動(dòng)電流測量裝置CMU。因?yàn)楣庠茨KLEM的熱惰性大，所以合成的電流設(shè)定電阻Rset的測量能夠以較大的時(shí)間間隔進(jìn)行，在其余時(shí)間期間，電流測量裝置CMU然后是非活躍的。由此電流鏡的晶體管Ql和Q2不必要加熱并且降低裝置的溫度相關(guān)性。例如，電流測量裝置CMU始終能夠在幾毫秒中被激活以確定所連接的光源模塊LEM的電流需求，以便此后在一秒或多秒期間禁用。這給晶體管Ql、Q2充足的時(shí)間再次冷卻，進(jìn)而引起所述晶體管的平均電流負(fù)載的顯著降低。
[0153]圖16示出簡化的電流測量裝置CMU的第五實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的第五實(shí)施方式類似于簡化的電流測量裝置CMU的第四實(shí)施方式，因此僅闡述相對于第四實(shí)施方式的區(qū)別。
[0154]與第四實(shí)施方式不同的是，在第五實(shí)施方式中節(jié)約用于電流測量裝置CMU的電壓供應(yīng)裝置V。。，電流測量裝置CMU代替于此經(jīng)由光源模塊LEM的供電線路LED+的工作電壓來供電。為了對電路供電，必須確保:供電線路LED+的工作電壓位于共同的接地線路LED-之上至少12V。
[0155]圖17示出簡化的電流測量裝置CMU的第六實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的第六實(shí)施方式類似于簡化的電流測量裝置CMU的第五實(shí)施方式，因此僅闡述相對于第五實(shí)施方式的區(qū)別。
[0156]也在第六實(shí)施方式中，為電流測量裝置CMU節(jié)約工作電壓VCC并且由供應(yīng)線路LED+對電流測量裝置CMU饋電。但是，從供電線路截取的電壓還借助于組件Rsupply和Csupply來濾波。由此，在調(diào)光度小的情況下降低電流測量裝置CMU的可能的時(shí)鐘控制運(yùn)行對于光源模塊LEM的光輸出的影響。
[0157]圖18示出簡化的電流測量裝置CMU的第七實(shí)施方式。簡化的電流測量裝置CMU的第七實(shí)施方式類似于簡化的電流測量裝置CMU的第一實(shí)施方式，因此僅闡述相對于第一實(shí)施方式的區(qū)別。在該實(shí)施方式中，電流測量裝置CMU也由供電線路LED+饋電。但是，饋電電路附加地具有穩(wěn)定電壓的功能，使得用于電流測量裝置CMU的供電電壓與供電線路LED+上的電壓無關(guān)地保持相同。因此將第一和第二晶體管Ql和Q2上的損耗功率保持為恒定值，這引起電流測量裝置CMU的精度的提高。
[0158]附圖標(biāo)記列表
[0159]電源件PSU
[0160]通信線路CL
[0161]發(fā)光模塊LEM
[0162]電流設(shè)定電阻Rset
[0163]功率部件CG
[0164]電流測量裝置CMU
[0165]放大器30
[0166]偏置匹配電路33
[0167]幅值匹配電路35
[0168]模數(shù)轉(zhuǎn)換器37
[0169]微控制器39
[0170]溫度回調(diào)單元TDU
[0171]內(nèi)部的測量信號Vout
【權(quán)利要求】
1.一種電源件(PSU)，其具有: -輸出端(LED+，LED-)，以用于輸出電流； _通?目線路(CL)； -電流測量裝置(CMU)和具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(37)的微控制器(39)，其中-所述電流測量裝置(CMU)在所述通信線路(CL)上產(chǎn)生電流，所述電流與電流設(shè)定電阻(Rset)的電導(dǎo)成比例， -借助所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(37)能夠?qū)⑺鲭娏鬓D(zhuǎn)換成數(shù)字值， -所述電源件(PSU)根據(jù)所測量的所述電流的數(shù)字值具有不同的運(yùn)行狀態(tài)，并且-至少一個(gè)光源模塊(LEM)能夠連接到所述輸出端(LED+，LED-)上，其中至少一個(gè)所述光源模塊(LEM)具有所述電流設(shè)定電阻(Rset)，所述電流設(shè)定電阻能夠連接到所述通信線路(CL)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源件(PSU)，其特征在于，多個(gè)光源模塊(LEMl，LEM2，LEMm)并聯(lián)地連接到所述電源件(PSU)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源件(PSU)，其特征在于，所述運(yùn)行狀態(tài)包括功能狀態(tài)和故障狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源件(PSU)，其特征在于，在至少一個(gè)功能狀態(tài)下，將電流施加到所述輸出端(LED+，LED-)上，所述電流與所述電流設(shè)定電阻(Rset)的電導(dǎo)成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源件(PSU)，其特征在于，在至少一個(gè)故障狀態(tài)下，不將電流施加到至少一個(gè)所述光源模塊(LEM)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源件(PSU)，其特征在于，所述電流測量裝置(CMU)具有放大電路、偏置匹配電路(33)和幅值匹配電路(35)。
7.一種光源模塊(LEM)，其用于連接到根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電源件(PSU)上，其特征在于，所述光源模塊具有輸入端(LED+，LED_)和通信線路(CL)，以及用于設(shè)定施加到所述光源模塊(LEM)上的電流的電流設(shè)定電阻(Rset)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源模塊(LEM)，其特征在于，所述光源模塊(LEM)還具有溫度回調(diào)單元(TDU)。
9.一種照明設(shè)備，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電源件(PSU)以及根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的至少一個(gè)光源模塊(LEM)，所述光源模塊連接到所述電源件(PSU)上。
10.一種用于設(shè)定用于至少一個(gè)連接到電源件(PSU)上的光源模塊(LEM)的電流值的方法，其特征在于，所述方法設(shè)有下述步驟: -將測量電壓施加到通信線路(CL)上； -測量在所述通信線路中流動(dòng)的電流； -將直流分量加到所測量的所述電流上； -調(diào)整所測量的所述電流的幅值； -對所測量的所述電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； -評估所測量的電流值； -根據(jù)所評估的所述電流值設(shè)定所述電源件(PSU)的故障狀態(tài)或功能狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在數(shù)值低于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的15 %至25 %時(shí)并且在數(shù)值高于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的75 %至85 %時(shí)設(shè)定故障狀態(tài)，并且在數(shù)值位于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的15%至25%之間和75%至85%之間時(shí)設(shè)定功能狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述通信線路中流動(dòng)的電流與至少一個(gè)所述光源模塊(LEM)的電流設(shè)定電阻(Rset)的電導(dǎo)成比例。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所測量的所述電流的幅值和相加的直流分量調(diào)整成，使得對于對應(yīng)于能夠由所述電源件(PSU)輸出的最小電流的所述電流設(shè)定電阻(Rset)而言，所測量的在所述通信線路中流動(dòng)的電流的數(shù)值在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后對應(yīng)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的15%至25%的數(shù)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所測量的所述電流的幅值和相加的直流分量調(diào)整成，使得對于對應(yīng)于能夠由所述電源件(PSU)輸出的最大電流的所述電流設(shè)定電阻(Rset)而言，所測量的在所述通信線路中流動(dòng)的電流的數(shù)值在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后對應(yīng)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍的75%至85%的數(shù)值。
【文檔編號】H05B33/08GK104412710SQ201380033982
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】西格弗里德·邁爾, 弗朗茨·邁爾, 弗朗切斯科·安杰林, 保羅·德安娜, 貝恩德·魯?shù)婪? 申請人:歐司朗股份有限公司