用于LED的操作电路和用于控制LED的方法

摘要

用于至少一个LED的操作电路，所述操作电路被输以直流电压或经整流的交流电压并且借助线圈(L1)和借助通过控制单元(SR)定时的第一开关(S1)来提供用于至少一个LED的供电电压，其中，当接通第一开关S1时，在所述线圈(L1)中暂存在切断第一开关(S1)时经由二极管(D1)和经由至少一个LED放电的电能，其中，所述控制单元(SR)监控在接通所述第一开关(S1)期间流经所述线圈(L1)的电流，并且一旦超过规定的第一参考电流(Refl)，则打开所述开关(S1)，其中，所述控制单元(SR)在随后执行对所述线圈(L1)实现退磁的识别，其中，所述开关(S1)在识别到所述线圈(L1)实现退磁时被重新闭合，并且其中，当在接通所述第一开关(S1)期间流经所述开关(S1)的规定的第二参考电流(Ref2)被超越时，开关(S1)打开，并且随后在预先确定的间歇时间间隔内禁用对所述线圈(L1)实现退磁的识别。

权利要求

1.一种用于至少一个LED的操作电路，所述操作电路被输入直流电压或经整流的交流电压并且借助线圈(L1)和通过控制单元(SR)定时的第一开关(S1)来提供用于所述至少一个LED的供电电压，其中，当接通所述第一开关(S1)时，在所述线圈(L1)中暂存在切断所述第一开关(S1)时经由二极管(D1)和经由所述至少一个LED放电的电能，其特征在于，所述控制单元(SR)在接通所述第一开关(S1)期间监控流经所述线圈(L1)的电流，并且一旦超过规定的第一参考电流(Refl)，则打开所述开关(S1)，其中，所述控制单元(SR)在随后执行对所述线圈(L1)实现退磁的识别，其中，在识别到所述线圈(L1)实现退磁时所述开关(S1)被重新闭合，并且其中，当在接通所述第一开关(S1)期间流经所述开关(S1)的规定的第二参考电流(Ref2)被超越时，所述开关(S1)打开，并且随后在预先确定的间歇时间间隔内禁用对所述线圈(L1)实现退磁的识别。

2.根据权利要求1所述的操作电路,其特征在于,当在接通所述操作电路期间流经所述开关(S1)的所述规定的第二参考电流(Ref2)被再次超越时关闭所述控制单元(SR)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的操作电路，其特征在于，所述控制单元(SR)由微型控制器构成。

4.一种用于控制至少一个LED的方法，所述至少一个LED被输入直流电压或经整流过的交流电压并且借助线圈(L1)和通过控制单元(SR)定时的第一开关(S1)被提供用于所述至少一个LED的供电电压，其中，当接通所述第一开关(S1)时，在所述线圈(L1)中暂存切断所述第一开关(S1)时经由二极管(D1)和经由所述至少一个LED放电的电能，其特征在于，所述控制单元(SR)在接通所述第一开关(S1)期间监控流经所述线圈(L1)的电流，并且一旦超过规定的第一参考电流(Refl)，则打开所述开关(S1)，其中，所述控制单元(SR)在随后执行对所述线圈(L1)实现退磁的识别，其中，所述开关(S1)在识别到所述线圈(L1)实现退磁时被重新闭合，并且其中，当在接通所述第一开关(S1)期间流经所述开关(S1)的规定的第二参考电流(Ref2)被超越时，所述开关(S1)打开，并且随后在预先确定的间歇时间间隔内禁用对所述线圈(L1)实现退磁的识别。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,当在接通操作电路期间流经所述开关(S1)的所述规定的第二参考电流(Ref2)被反复超过时关闭所述控制单元(SR)。

说明书

用于LED的操作电路和用于控制LED的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及具有发光二极管的操作电路以及用于控制发光二极管的方法。

背景技术

[0002] 例如发光二极管的半导体光源近些年在照明应用中持续受到关注。除其它外原因还在于，无论是在光源的亮度还是在光效率(每瓦特的光功率)方面都获得了决定性的技术创新和极大的进步。还由于发光二极管因其比较长的使用寿命而能够发展为如白炽灯或气体放电灯的传统光源的替代产品。

[0003] 半导体光源在现有技术中是充分已知的并且在以下被简称为LED(发光二极管)。以下，该概念不仅包括由无机材料制成的发光二极管，还包括由有机材料制成的发光二极管。公知的是，LED的光辐射与流经该LED的电流有关。

[0004] 因此为了调节亮度而基本上在模块中操作LED，在该模块中，通过LED的电流被调节。

[0005] 在实践中，为了控制一个或更多个LED的布置而优选采用例如降压转换器(压降或降压变换器)。例如在DE 10 2006 034 371 A1中已知这样一种开关稳压器。其中，控制单元控制一种高频时钟开关(例如功率晶体管)。在开关被接通的状态下，电流流经LED装置以及由此被充电的线圈。线圈暂存的电能在开关被切断的状态下经由LED放电(空载运行阶段)。流经LED装置的电流示出了锯齿形时间曲线：在开关被接通的状态下，LED电流示出了上升沿，而在开关被切断的状态下产生下降沿。LED电流的时间平均值描述流经LED装置的有效电流并且是用于LED亮度的值。通过相应的功率开关的时钟能够调节平均的、有效电流。

[0006] 现在，操作装置的功能在于调整流经LED的、期望的平均电流并且根据高频接通和切断开关的情况(通常在10千赫兹以上的区域内)而定，将电流随时间变化的波动幅度保持为尽可能低。

[0007] 较大的电流波动幅度(波纹或波动)尤其在LED中产生不利的影响，因为发射光的光谱可随电流幅度的变化而改变。

[0008] 为了在操作过程中将发射的光谱保持为尽可能恒定，已知的是，在用于调节亮度的LED中不改变电流幅度，而是采用所谓的PWM(脉宽调节)方法。其中，通过操作装置向LED输送具有(在时间平均值上)恒定电流幅度的低频(通常为范围在100赫兹至1000赫兹的频率)脉冲包。上述高频波动叠加在一个脉冲包内的电流上。现在LED的亮度可通过脉冲包的频率来控制；例如可对LED进行调光，做法是增大多个脉冲包之间的时间间隔。

[0009] 对该操作装置的实际需求在于，其能够被尽可能灵活多变地使用，例如与实际连接的需要被操作的、作为负载的LED的数量无关。因此，该负载可在例如LED失效时在操作过程中发生变化。

[0010] 在传统科技中以所谓的‘连续导通模式’或者说不中断操作来操作LED。借助图1a和图1b来详述该方法(现有技术)。

[0011] 在图1a所示的示例中，描述了一种作为基本电路的、用于操作至少一个LED(或多个串联连接的LED)的降压转换器(降压变换器)，其具有第一开关S1。该操作电路被供以直流电压或整流过的交流电压U0。

[0012] 在第一开关S1被接通的状态下(在时间段t_on期间)在线圈L1中产生电能，该电能在该第一开关S1被切断的状态下(时间段t_off)经由至少一个LED放电。在图1b中示出了所产生的电流的时间曲线(现有技术)。其中示出了脉宽调节(PWM)的两个脉冲包。对此，放大地示出了一个脉冲包内的电流曲线。出于色彩恒常性(Farbkonstanz)的原因，在一个脉冲包内波纹的振幅应尽可能小。这可通过适当选择接通时间点t0和切断时间点t1来实现。因此，所述时间点能够例如被选择使得在电流低于确定的最小参考值时接通第一开关S1，并且在电流超越最大参考值时切断该开关。然而，该方法具有以下多个缺点：一方面，为了获得尽可能小的波纹，需要快速连续的接通和切断过程。电流的增大(上升沿及下降沿)无法由操作装置来控制，并且被视作是给定的，因为其通过线圈L1的电感以及通过LED的功率损耗来确定。

[0013] 为了要减少波动(波纹)，须在一个时间段中出现多个切换过程，这不可避免地产生了切换损耗。另一方面，该开关损耗在连续导通模式下特别高。

[0014] 实际的半导体开关切换的极为迅速，但其并非无限快地切换。在切换过程中消耗的电量越大，切换过程持续的时间越长，并且在切换过程中施加在开关处的功率越大。现在，在持续操作中切换损耗因进行切换过程而特别高，同时施以大量电流。

发明内容

[0015] 本发明的任务在于，提供一种用于至少一个LED的、相对于现有技术改进的操作电路以及一种用于操作至少一个LED的方法，该方法以简单的形式和方式实现保持电流恒定和因而保持LED功率恒定。

[0016] 根据本发明的第一方面，向用于至少一个LED的操作电路输送直流电压或整流过的交流电压。借助线圈和由控制单元定时的第一开关来供应用于至少一个LED的供电电压，其中，在接通第一开关时将在切断第一开关时通过二极管和通过至少一个LED放电的电能暂存在线圈中。

[0017] 控制单元能够在接通第一开关期间监测流经线圈的电流，并且一旦超越规定的第一参考电流，则打开该开关，其中该控制单元随后执行对该线圈实现退磁的识别，其中在识别到该线圈实现退磁时重新接通该开关，并且其中，当在接通第一开关期间流经该开关的规定的第二参考电流被超越时打开该开关并且随后在预先确定的间歇时间间隔内禁用对线圈实现退磁的识别(即暂时不执行该识别过程)

[0018] 该控制单元监测在接通第一开关的过程中流经该线圈的电流，并且在反复超越规定的第二参考电流的阈值时识别故障。这会导致切断操作电路。

[0019] 在本发明的一个优选的实施方式中，操作电路具有第一传感器单元和/或第二传感器单元，该第一传感器单元产生与流经第一开关的电流有关的第一传感信号，该第二传感器单元检测线圈实现退磁并且产生传感信号。

[0020] 这些传感信号被输送至控制单元并被加以处理。

[0021] 根据本发明，该控制单元使用第一传感器单元的信号或第二传感器单元的信号或者两个信号的组合以便确定第一开关的接通和/或切断时间点。

[0022] 根据本发明，该控制单元在流经第一开关的电流超越最大参考值时切断该第一开关并且在流经LED的电流超越最小参考值时，例如当线圈被退磁和/或二极管截止时，在该时间点重新接通该第一开关。

[0023] 在本发明的一个优选的实施方式中，第一传感器单元是测量电阻(分流器)。

[0024] 在本发明的另一个实施方式中，第二传感器单元是以电感方式耦合至线圈的次级绕组或者霍尔传感器,或者第二传感器单元识别线圈实现退磁,做法是其借助(欧姆的)分压器监测第一开关上面的电压。

[0025] 本发明还涉及一种用于控制至少一个LED的方法。

附图说明

[0026] 以下借助优选实施例参照附图更详细地阐述本发明。

[0027] 图1a示出了一个根据已知现有技术的电路布置；

[0028] 图1b示出了具有在图1a的电路布置(现有技术)中的LED电流的时间曲线的示图；

[0029] 图2a示出了根据本发明的用于LED的操作电路(降压)的第一示例；

[0030] 图2b示出了描述在图2a所示的电路布置中随时间变化的电流曲线和控制信号的示图；

[0031] 图3和图4示出了本发明的具体实施方式；

[0032] 图5示出了图2a中的电路的转换(升降压)；

[0033] 图6示出了本发明的另一个具体的实施方式。

具体实施方式

[0034] 图1a和图1b示出了现有技术。

[0035] 图2a中所示的电路布置用于操作至少一个(或多个串联和/或并联连接的)LED。在所示示例中，例如将两个LED串联连接，当然还可以只有一个或多个LED。LED或者串联和/或并联连接的LED以下还被称作LED段。本发明的一个优势在于，操作电路与串联连接的LED的形式和数量极为灵活地匹配。该电路被供以直流电压U0，该直流电压当然也可以是整流过的交流电压。

[0036] LED与线圈L1和第一开关S1串联连接。从而，该电路布置具有二极管D1(该二极管D1与LED和线圈L1并联连接)以及与LED并联连接的可选的电容器C1。

[0037] 在第一开关S1被接通的状态下，电流流经LED以及由此被磁化的线圈S1。在第一开关S1被切断的状态下，存储在线圈的磁场中的电能以电流的形式经由二极管D1和LED放电。与此同时，在接通该第一开关S1的起始阶段，电容器C1充电。

[0038] 在第一开关S1的切断阶段期间(空载运行阶段)，电容器C1放电并且在流经LED段的电流方面发挥作用。在电容器C1尺寸适合的情况下，这将导致对流经LED的电流平滑。优选采用场效晶体管或者还有双极晶体管作为第一开关S1。该第一开关S1被高频接通，通常在超过10千赫兹，优选超过50千赫兹的频率范围内。

[0039] 该操作类型的优势在于，当第一开关S1如后面被实施的那样，优选在施加于其上的功率近似于零的情况下被接通时，其在操作期间被保护。相反现有技术中(切换过程在较高功率的情况下进行)，须为第一开关S1采用具有极短切换时间的高品质构件，以便将切换损耗保持在可容忍的范围内。

[0040] 该操作类型的优势在于，完全还可针对第一开关S1和二极管D1采用具有相比而言略长的切换时间或者较长的腾空时间的比较廉价的构件。

[0041] 在图2a的电路中还设置有控制单元SR，该控制单元预先确定第一开关S1的时钟以便调节LED功率。

[0042] 控制单元SR将第一传感器单元SE1的信号和/或第二传感器单元SE2的信号用作输入参数，以便确定该第一开关S1的准确接通时间点和输出时间点(Output Timing)。

[0043] 第一传感器单元SE1与第一开关S1串联布置并且检测经由第一开关S1的电流。这用于监测流经第一开关S1的电流。如果经由第一开关S1的电流超过一定的第一参考值Ref1的话，则切断该第一开关S1。在一个有利的实施方式中，在第一传感器单元SE1中可例如存在测量电阻(分流器或电流测量电阻)。

[0044] 为了监控电流，现在可以获取测量电阻(分流器)上的压降并且例如借助比较器与参考值进行比较。

[0045] 如果测量电阻(分流器)上的压降超过规定的第一参考电流Ref1，则打开第一开关S1。

[0046] 第二传感器单元SE2被布置在在空载运行阶段有电流流过的电流支路内，优选在线圈L1附近或者线圈L1上，或者也与LED串联或并联(例如电流镜)。借助该第二传感器单元SE2，控制单元SR可针对第一开关S1的接通时间点确定一个合适的时间点。

[0047] 因此，在一个优选的操作方式中，优选在流经线圈L1的电流首次为零或者至少极小时，即优选在当二极管D1在空载运行阶段结束时截止的时间范围内，接通第一开关S1。在此情况下，在第一开关S1的接通时间点，在开关S1处施加尽可能小的电流。通过识别流经线圈L1的电流过零实现近似无损的切换。流经LED的电流优选只显示较小的波纹并且波动并不强烈。这归因于并联连接至LED的电容器C1的平滑效果。在较小线圈电流的阶段中，电容器C1承担为LED馈电的作用。

[0048] 控制单元SR能够监测在接通第一开关S1期间流经线圈L1的电流，并且一旦超越规定的第一参考电流Ref1，则打开该开关S1，其中该控制单元SR随后执行对该线圈L1实现退磁的识别，其中在识别该线圈L1实现退磁时重新接通该开关S1。当在接通第一开关S1期间流经该开关S1的规定的第二参考电流Ref2被超越时打开该开关S1并且随后在预先确定的间歇时间间隔内禁用对线圈L1实现退磁的识别。以此方式能够避免的是，在例如短路的故障情况下，因耦合而错误识别的线圈L1退磁导致第一开关S1的诱导再次接通。

[0049] 第一开关S1的单个电流曲线和最佳的接通时间点应借助图2b中的视图被更详细地描述。

[0050] 类似于图1b中的曲线示出了关于两个脉冲包的电流i_L的时间曲线。

[0051] 放大的视图示出了在一个脉宽调节(PWM)脉冲包内的电流曲线：描绘了流经线圈L1的电流i_L的时间曲线、流经LED的电流i_LED的时间曲线以及第一开关S1的状态的时间曲线(在状态0时第一开关S1被切断、在状态1时该开关被接通；用于开关S1的状态的信号对应于该开关S1的控制信号(即门信号))。在时间点t_0第一开关S1被接通并且电流开始流经LED和线圈L1。电流i_L示出了根据指数函数的上升沿，其中在此所关注的区域内识别出电流i_L的类似线性的上升沿。i_LED区别于i_L的地方在于，电流i_L的一部分起到为电容器C1充电的作用。在时间点t_1(例如当达到期望的最大参考值时)打开第一开关S1导致的是，存储在线圈的磁场中的电能经由二极管D1和LED以及电容器C1放电。电流i_L沿相同的方向继续流动，但却持续减小并且甚至能够达到负值。只要此前在被导通极化的二极管D1中积聚的载流子被从二极管D1的阻断层中排出，则负电流(即具有相反方向的电流)始终存在。电流i_LED与之相反地只微弱减小并且得以保持，因为电容器C1起到平滑的作用。

[0052] 在时间点t_2二极管截止。电流i_L减小(然而继续是负的)并且趋近于零。在此阶段中，二极管D1上的寄生电容和其余电路中的其它寄生电容被再充电。

[0053] 在第一开关S1上方的节点Ux处以及在线圈L1处的电压在该时间段迅速变化。节点Ux处的电压降低至一个较低的值(由于二极管D1截止)。这时当电流i_L实现过零或者至少实现接近过零时，提供了用于第一开关S1的有利的重新接通时间点t_3。在此时间点上，线圈L1不被磁化或者几乎不被磁化。第一开关S1可在该时间点以较小的损耗被接通，因为几乎没有电流流经线圈L1。然而在时间点t_2或者此前不久已能够再接通，因为在此时间区间内流经线圈L1的电流极低。

[0054] 现在，提供第二传感器单元SE2用于探测第一开关S1的有利的接通时间点。在第一实施方式中，例如能够测定流经线圈L1的电流i_L。然而，这需要成本比较高的电路。流经线圈L1的电流i_L能够例如借助霍尔传感器来测定。补充或替代的是，可因此考虑另外的/其它的适用于探测有利的接通时间点的参数。

[0055] 在另一个有利的实施方式中能够例如测定线圈L1的磁化状态。在第二传感器单元SE2时可以例如涉及线圈L1的次级绕组L2，其量取线圈L1上的电压。对线圈L1上随时间变化的电压曲线(尤其是在时间点t_2后刚刚阻断二极管D1之后的趋势)的监测实现了有关第一开关S1有利的重新接通时间点的说明。在一个简单的实施方案中一个比较器已足够，该比较器能够根据高于或低于阈值来识别退磁(以及因此的过零)的实现。

[0056] 作为在线圈L1上进行电压监测的替代或补充，可以例如监测在第一开关S1的上方节点Ux处的电压。节点Ux处的电压在二极管截止时从一个较高值明显降至一个较低值。因此，用于重新接通第一开关S1的信号可在电压Ux低于一定的阈值的情况下被触发。控制单元SR在该时间点上在线圈L1被退磁和/或二极管D1截止时重新接通第一开关S1。其中，第二传感器单元SE2可由一个以电感方式耦合至线圈L1的次级绕组L2或者由位于节点Ux处的分压器(R1，R2)组成。

[0057] 然而，为了操作操作电路和调整流经LED的电流还能想到其它调节机构，这样LED电流低于预先确定阈值可例如成为重新接通的条件。还可只凭借在接通开关S1期间测定的流经测量电阻(分流器)RS的电流来进行调节，其中，在此情况下例如可以在固定时钟频率下改变开关S1的接通时间或者可以根据时间平均电流来调节LED电流。

[0058] 控制单元SR使用第一传感器单元SE1和/或第二传感器单元SE2的信息来确定第一开关S1的切断和接通时间点并从而产生高频信号以直接或者间接调节LED电流。还能够想到借助对输往操作电路的功率进行评估来调节功率。

[0059] 对开关S1的控制取决于调节回路，其中根据用于操作电路中的电流和/或电压的至少一个预先确定阈值以及与真实值相对比而至少通过高频控制来对第一开关S1定时。

[0060] 例如可以以滞后模式操作操作电流，其中，根据是否达到阈值来接通和切断开关S1。

[0061] 可例如以脉宽调节(PWM)信号的形式通过控制单元SR实现对亮度的调节并从而实现对时间平均LED功率的调节。该脉宽调节(PWM)信号的频率通常位于从100赫兹至1000赫兹的数量级并且优选与调节的(例如调节LED电流的)高频控制信号相重叠。

[0062] 图3至图6示出了本发明的具体实施方式，根据本发明的故障识别也同样可被用在所述实施方式上。

[0063] 在图3中示出了上述(降压转换器或降压变换器的)开关装置的一个具体实施方式。在此借助测定在第一开关S1上方的节点Ux处的电压来探测有利的切断时间点。这通过欧姆分压器R1和R2来实现。该节点Ux位于线圈L1、二极管D1与开关S1之间。

[0064] 作为分压器还可以是例如电容式分压器或者由电阻和电容构成的组合式分压器。测量电阻(分流器)RS用于测定流经第一开关S1的电流。对节点Ux处随时间变化的电压曲线(尤其是在时间点t_2附近刚刚二极管D1截止之后的‘塌陷’)的监测实现了有关第一开关S1有利的重新接通时间点的说明。

[0065] 作为在线圈L1上进行电压监测的替代或补充，能够例如监测在第一开关S1的上方节点Ux处的电压。节点Ux处的电压在二极管截止时从一个较高值明显降至一个较低值。因此，用于重新接通第一开关S1的信号在电压Ux低于一定的阈值的情况下被触发。

[0066] 在图3的电路布置中还布置有与LED和电容器C1并联的第二开关S2。该第二开关S2能够被选择性/独立地控制并且可例如是晶体管(MOSFET或者双极晶体管)。一旦接通第二开关S2，则电容器C1的放电过程被加速。因电容器C1的放电加速实现的是，流经LED的电流迅速趋近于零。这例如在脉宽调节(PWM)包的末尾处是需要的，此处流经LED的电流应尽快减小，即电流曲线的下降沿应尽可能陡峭(出于色彩恒常性的原因)。

[0067] 优选可在较低的调光级别下启动和控制第二开关S2，在此脉冲调节(PWM)包极其短并且重要的是，流经LED的电流在脉冲包的末尾处迅速趋近于零。例如可通过适当控制第二开关S2来实现更低的调光级别。

[0068] 该第二开关S2的另一个功能在于，其在接通状态下桥接LED。这例如在要切断LED，即不应发射光但仍施加供电电压U0时是必要的。在不通过第二开关S2来桥接的情况下，电流(尽管较小)流经LED以及电阻R1和R2并且(少许)点亮这些LED。

[0069] 值得注意的是，用于加速电容器C1的放电以及桥接LED的与LED和电容器C1并联的第二开关S2的布置而并不仅限于图3的电路布置的具体实施方式，而是可在本发明的不同实施方式中作为附加的改进来应用。

[0070] 图4如下示出了图3中的电路的一个变型，即在线圈L1处实现对电压的监测。线圈L1的电压可例如借助耦合至线圈L1(或者以电感方式耦合至线圈L1的附加线圈L2)的次级绕组L2来测定。现在，次级绕组L2用于探测第一开关S1的有利的接通时间点。对线圈L1上随时间变化的电压曲线(尤其是在时间点t_2后二极管D1截止附件的‘塌陷’)的监测实现了有关第一开关S1有利的重新接通时间点的说明。

[0071] 该监测例如可如上所述也借助次级绕组L2来实现。

[0072] 对过零或退磁的时间点的确定可如上所述也借助阈值监测来实现(对低于或高于阈值进行监测，在借助次级绕组L2来监测的过程中，电压的极性取决于次级绕组L2卷绕至线圈L1的卷绕方向)。

[0073] 应注意的是，用于检测第一开关S1的有利接通时间点的方法当然可被用于其它电路拓扑，因此例如可被用于所谓的反激式转换器或降压变换器或者所谓的流量转换器或正激变换器。图5如下示出了图2a的电路的一个变型，即改变了抗流线圈(choke)L1、二极管D1以及LED段的取向的布置(形成反激式转换器或降压变换器)。

[0074] 本发明的一个可能的改进在图6中示出。借助监测绕组L2上的电压来识别线圈L1的退磁的实现可通过根据标准可用的控制开关电路IC来实现。该控制开关电路IC(集成开关电路)(对应于或者说包含根据图2至图5的控制单元SR)具有用于借助监测应用在线圈上的次级绕组的电压识别该线圈的退磁的实现的输入端。

[0075] 此外，控制开关电路IC还具有用于控制开关的输出端和其它监测输入端。

[0076] 该监测输入端中的第一个可被用于预先确定例如参考电压的参考值。

[0077] 第二监测输入端可被用于监测是否达到最大电压或者还被用于借助电阻上的电压测量来监测是否达到最大电流。第三监测输入端可被用于监测其它电压或者还被用于启用和禁用控制开关电路IC或者控制操控该控制开关电路IC的开关。

[0078] 根据图6，控制开关电路IC在接通第一开关S1期间通过测量电阻(分流器)Rs和控制开关电路IC的输入端4监测流经第一开关S1的电流。一旦通过测量电阻(分流器)RS测定的电压达到某一最大值，则打开第一开关S1。预先确定用于打开第一开关S1所需的电压水平可通过预先确定控制开关电路IC的输入端3处的参考值(即参考电压)来调整。

[0079] 例如可由微型控制器来预先确定参考电压，该参考电压预先确定测量电阻(分流器)RS两端所允许的最大电压水平并从而预先确定允许流经第一开关S1的最大电流。

[0080] 微型控制器例如可输出脉宽调节(PWM)信号，该信号随后通过滤波器10来平滑(例如RC组件)并从而作为具有一定振幅的直流电压信号被施加在控制开关电路IC的输入端3上。通过改变微型控制器的脉宽调节(PWM)信号的占空比能够调整控制开关电路IC的输入端3上的信号的振幅。

[0081] 控制开关电路IC可通过输入端5借助监测应用于线圈L1上的次级绕组L2上的电压来对线圈L1实现退磁进行识别。该识别可被用作重新接通信号。一旦通过控制开关电路IC识别到线圈L1的退磁，则该控制开关电路IC能够通过关于输出端7的控制接通第一开关S1。

[0082] 控制开关电路IC可通过在输入端1上施加电压来启动和/或也可被禁用。这个在输入端1上用于启动的电压也可在高电平与低电平之间切换，其中在高电平时控制开关电路被启动并且在低电平时至少中断对第一开关S1的控制。

[0083] 对输入端1的这个控制可通过微型控制器来实现。例如可以以此方式实现对控制开关电路IC的高频启动和禁用，并从而实现对第一开关S1的控制以及从而实现对用于LED的调光的操作电路的低频控制。

[0084] 关于输入端1另外还可经由施加在该输入端上的信号的振幅来预先确定用于控制开关电路IC的另一个参考电压。该电压还能够例如影响允许的通过开关的最大电流水平或者也能够影响第一开关S1的允许接通时长。控制开关电路IC和/或控制开关电路IC与微型控制器的组合可共同形成控制单元SR。

[0085] 第一开关S1的接通时长还可取决于操作电路内的另一个电压测量。例如还可向该控制开关电路IC输送电压测量Vsense。

[0086] 经由该电压测量可例如通过分压器R40/R47实现对线圈L1与LED之间的节点处的电压的监测或测量。电压测量Vsense可被输往控制开关电路IC的另一个输入端、作为附加值另外被输往控制开关电路IC的一个已确定的输入端或者还被输往微型控制器的一个输入端。

[0087] 因此可构建一个系统，其中一方面通过低频脉宽调节(PWM)实现对LED的调光的简单控制，而另一方面结合流经LED的尽可能恒定的电流实现操作设备尽可能低损耗的高频操作。

[0088] 通过微型控制器可预先确定用于为LED调光的脉宽调节(PWM)信号的频率以及占空比，同时还能够预先确定流经第一开关S1的允许的最大电流水平。该微型控制器可通过被输送至控制开关电路IC的输入端1的信号经由低频脉宽调节(PWM)来控制对LED的调光。此外，该微型控制器还可通过被输送至控制开关电路IC的输入端3的信号预先确定流经第一开关S1的允许的最大电流水平以及该第一开关S1的必要接通时长。

[0089] 操作电路还可包含被这样布置的另一个开关S2，即该第二开关S2能够桥接LED。该第二开关S2还可被这样布置，即其可接收流经被设置为高阻抗的电压测量路径或者流经类似设置的LED的高阻抗电路布置的电流或者将其中断。

[0090] 通过将第二开关S2与LED并联连接，该开关可桥接并从而禁用LED。

[0091] 该方法可被用于调整LED的亮度(调光)。一个可能的变型将会是，该调光通过第二开关S2来实现，与此同时经由对第一开关S1的控制仅对流经LED的电流进行调整和调节。

[0092] 然而对两个开关S1和S2的控制可被合并以优化调光控制。这样能够例如另外将第二开关S2仅用于调光至低调光级别的过程。操作电路因所存在的拓扑结构和调节电路被这样设计，即该操作电路的输出电压(即LED两端的电压)被规定为允许的最大值。如果通过闭合该第二开关S2将LED桥接，则操作电路如此规定输出电压，即不可有能导致可能发生故障的过高的电流流过。对第二开关S2的这一控制可例如仅被用于调光至低调光级别。

[0093] 当降压转换器(降压变换器)固定以电源操作(以如在实施例中所述的所谓的滞后模式)工作并有效运行时，能够仅仅借助应为极低阻抗的第二开关S2来对LED调光而损耗却极低。

[0094] 另外，第二开关S2还可被这样控制，即其可接收流经被设置为高阻抗的电压测量路径或者类似设置的LED的高阻抗电路布置的电流。

[0095] 在第一开关S1例如根据图6没有被定时的情况下，应不会有电流流经LED。然而因设置有分压器R40/R47，因此会有较少的电流流经LED。在此情况下，当如所期望地禁用LED时(例如当不应发射光时)闭合第二开关S2，从而中断或者避免电流流经LED。

[0096] 第二开关S2能够至少始终在连接至低频脉宽调节(PWM)包时被控制，以便桥接或者禁用LED(在上一个放电沿期间，即脉宽调节(PWM)脉冲包的末端)。流经LED的电流的中断也可通过将第二开关S2与LED串联布置来实现。

[0097] 图6中的示例(当然其它示例也可行)可如下被扩展设置多个根据图6的操作电路。控制开关电路IC或各个操作电路的控制单元SR由一个总的微型控制器来控制。各个操作电路能够例如控制不同波长或色彩的LED带。对该微型控制器的控制可通过接口(无线的或者有线的)来实现。其中，能够传输用于调节亮度或色彩又或者有关该接口的状态信息的控制信号。

[0098] 在这样的操作电路中存在以下问题，即在短路与负载阶跃之间存在差别。

[0099] 例如在使用如图2a中的降压转换器(降压变换器)时：在较小负载上出现负载阶跃就意味着较快的电流增大。在开关S1的接通时间(调节)恒定时，该电流值超越所设置的额定值。因该缓慢的调节而产生可能损坏LED(LED段)的高电流。而在短路时发生同样的情况，这会妨碍短路识别。

[0100] 为了操作操作电路和调节流经LED的电流，例如仅因在接通开关S1期间测定的流经测量电阻(分流器)RS的电流而进行调节，其中，在此情况下例如能够在固定时钟频率下改变开关S1的接通时间或者能够借助时间平均电流来调节LED电流。恰恰在测定时间平均电流的调节回路中，例如经由切换周期的一部分或者也经由多个切换周期可能出现的问题在于，即该调节对于准确识别例如短路或者非满负载的故障并及时做出反应来说过于缓慢。

[0101] 本发明描述了一种区别于负载阶跃的短路的识别的方法。

[0102] (布置在控制单元SR内的未示出的)比较器探测(流经第一传感器单元SE1或者第二传感器单元SE2，例如流经一个分流器电阻Rs的)线圈电流IL1并且在规定的(预先确定的)最大电流时切断对负载的电流输送(例如打开开关S1)。

[0103] 同时将开关S1的当前接通时间设置为规定的最小值(用于下一接通周期)。其中，该最小值被这样规定，即，被规定为最小的负载电压还能够无故障地运行。如果此时比较器在下一周期中再次反应，则被识别为短路。如果其不反应，则实现负载转换，其中接通时间可被再次调节至额定电流。在反复超越规定的最大电流的阈值时即被识别为故障，其中在首次超越后，开关S1的接通时间被设置为预先确定的最小值。

[0104] 在故障的情况下，可至少暂时关闭操作电路，例如经由控制单元SR通过关闭开关S1的时钟。这样，控制单元SR可例如在识别出故障情况(短路故障)时转换为故障操作模式。

[0105] 在此故障操作模式下，开关S1的时钟只能够暂时(例如在单个脉冲包中)实现而在较长的时间区间内被禁用。由此能够实现对暂时时钟的这些时间的识别，其中能够测定是否还存在故障。当不再存在故障时，还可重新转换为正常操作模式。

[0106] 然而还例如在运行中将LED接通和断开时，即例如在运行中重新连接LED负载或者因接触问题而断开端子时，可能导致负载阶跃。

[0107] 在较小负载上出现负载阶跃就意味着较快的电流增大。例如在以恒定接通时间和变化的切断时间来调节或者在恒定频率下调节占空比时，电流的实际值在此负载阶跃的情况下超越预先确定的额定值。因该缓慢的调节而可能产生可能损坏LED(LED段)的高电流。在短路时会产生类似的过程，这将妨碍短路的识别。

[0108] 对短路故障的识别或者至故障操作模式的转换也可以作为故障通知经由接头以信号形式发送或者以光信号或声音信号的形式发送。

[0109] 控制单元SR可由微型控制器、FPGA、PAL或者还由专用的集成开关电路组成。

[0110] 因此，实现了一种用于至少一个LED的操作电路，该操作电路被输以直流电压或整流过的交流电压并且借助线圈L1和通过控制单元SR定时的第一开关S1来供应用于至少一个LED的供电电压，其中，在接通第一开关S1时将电能暂存在线圈L1中，该电能在切断第一开关S1时经由二极管D1和经由至少一个LED被放电。控制单元SR在接通第一开关S1时监测流经线圈L1或流经该开关S1的电流，并且一旦超过规定的最大电流，则将开关S1的接通时间设置为规定的最小值，并且在反复超越规定的最大电流的阈值时被识别为故障。

[0111] 因为流经线圈L1的电流在接通开关S1时与流经开关S1的电流相对应，因而由此有效地防止了线圈L1以及开关S1的过载。

[0112] 该故障识别方法当然不被规定为降压转换器拓扑结构(降压变换器)。

[0113] 根据本发明的控制如上所述并不限于图2中的拓扑或者电路布置，根据其它图1至图6中的电路也同样是可行的。

[0114] 本发明例如可被用在降压转换器、升压转换器、逆变器(降压变换器)、绝缘反激式转换器(反激变换器)、Sepic转换器或者也被用于其它拓扑结构和电路布置中。

[0115] 本发明总体上涉及一种用于至少一个LED的操作电路，该操作电路借助开关稳压器经由第一时钟开关S1来供电，其中通过该时钟开关S1的频率和/或占空比来影响流经LED的电流，并且通过控制单元SR预先确定该时钟开关S1的频率和/或占空比作为控制信号。

[0116] 因此实现了一种用于控制至少一个LED的方法，其中通过一个时钟操作电路经由定时控制单元的第一开关S1向该LED供应供电电压。该控制单元SR在接通该第一开关S1时监测操作电路中的电流(例如流经线圈L1、流经LED或者流经开关S1的电流)，并且一旦超过规定的最大电流时，则将开关S1的接通时间设置为规定的最小值，并且在反复超越规定的最大电流的阈值时被识别为故障。

[0117] 电流的规定最小值(该规定的最小值被设定为用于根据规定的最大电流的超越情况的故障识别的阈值)优选低于在正常操作过程中期望达到的待监测电流(例如流经线圈L1、流经LED或者流经开关S1的电流)的额定值。

[0118] 在图6的示例中，可这样影响控制开关电路IC，即对控制开关电路IC的输入端3处的参考值(即参考电压)的预先确定加以调节。由此无需将用于短路情况的整个故障识别装置集成在控制切换电路IC中，而是也可以补充地布置另一个故障识别电路(例如在外部微型控制器中)。这样，该故障识别电路可以在首次识别到规定的最大电流被超越时相应地减少输入端3处的信号。由此能够经由该输入端3实现预先确定待监测电流(在此为在接通期间流经线圈L1的电流或流经开关S1的电流)的规定最小值的过程。现在当再次识别到过高的电流时，则能够禁用控制开关电路IC。在该示例中，用于监测流经线圈L1或流经开关S1的电流的比较器作为额外的构件被布置在控制开关电路IC的外部或者也被布置在微型控制器(其也预先确定用于控制切换电路IC的参考值)内。