技术领域
[0001] 本
发明涉及用于发光装置的驱动设备的领域，尤其涉及用于有机和无机发光
二极管(LED)或者
气体放电灯的驱动设备的领域。
背景技术
[0002] 已知的是：用于发光装置的驱动设备在设备的低压区域和高压区域之间具有
电流隔离。在此，尤其已知了两级驱动设备，其中为发光装置供电的转换器(变换器)在电势隔离的情况下通过在电源
电压侧(电势隔离的初级侧)上的控制
电路来激励。如果反馈
信号要从电势隔离的次级侧、即尤其从发光装置的区域引回至控制电路，则针对该反馈同样设置有电势隔离。电势隔离的次级侧上的激励通过另外的控制电路来进行，该另外的控制电路与刚被提及的、位于
电源电压电势上的控制电路分离。
发明内容
[0003] 现在，本发明基于以下任务：提出一种尤其用于驱动有机LED和无机LED的电路。
[0004] 该任务通过根据本发明
实施例的用于驱动至少一个发光装置的驱动设备来解决。本发明的有利改进方案是其他实施例的主题。
[0005] 本发明的第一方面涉及一种用于驱动至少一个发光装置、尤其一个或多个LED的驱动设备，其具有：
[0006] -直接或间接地以电源电压来供电的第一转换器，其具有第一参考电势，[0007] -与第一转换器电流隔离的、具有第二参考电势的第二转换器，用于对具有发光装置、尤其具有一个或多个LED的负载电路供电，以及
[0008] -用于控制第一转换器的第一
逻辑电路和用于控制第二转换器的第二逻辑电路，[0009] 其中第一逻辑电路和第二逻辑电路通过
接口电势隔离地彼此连接。
[0010] 电势隔离的接口可以是双向接口。
[0011] 此外，电势隔离的接口可以构建为集成的线圈、集成的空心线圈、外部
变压器或者
压电变压器。
[0012] 第一逻辑电路、第二逻辑电路和电势隔离的接口可以集成在集成电路中。
[0013] 通过电势隔离的接口可以在两个逻辑电路之间传输测量值、状态和/或
控制信号。
[0014] 驱动设备可以具有通过第一逻辑电路和/或第二逻辑电路来激励的至少一个功率
开关，由此第一转换器和/或第二转换器被时钟控制。
[0015] 第一逻辑电路可以构建为通过通信单元接收外部指令例如数字指令、尤其是DALI(数字可寻址照明接口)指令和状态信息，并且发送状态信息尤其是故障反馈。
[0016] 第一逻辑电路可以控制第一转换器使得借助被时钟控制的开关引起有源功率因数校正(“active PFC”)。
[0017] 位于第一参考电势上的初级侧的驱动参数信号可以引回第一逻辑电路。
[0018] 位于第二参考电势上的次级侧的驱动参数信号可以引回第二逻辑电路。
[0019] 第二逻辑电路可以构建为用于激励发光装置。
[0020] 尤其来自负载电路的区域的反馈信号可以引回第二逻辑电路，使得可以分析实际值用以调节发光装置驱动，和/或可以识别发光装置的故障。
[0021] 本发明的另一方面涉及一种用于驱动至少一个发光装置、尤其LED的驱动设备，其具有：
[0022] -以电源电压来供电的第一转换器，其具有第一参考电势，
[0023] -与第一转换器电流隔离的、具有第二参考电势的第二转换器，用于为具有发光装置的负载电路供电，以及
[0024] -用于控制第一转换器的第一逻辑电路和用于采集测量值的第二逻辑电路，[0025] 其中第一逻辑电路和第二逻辑电路通过电势隔离的接口彼此连接。
[0026] 本发明的另一方面涉及一种用于驱动至少一个发光装置、尤其LED的驱动设备，其具有：
[0027] -以电源电压来供电的转换器，用于对具有发光装置的负载电路供电，以及[0028] -用于控制转换器的第一逻辑电路和用于采集测量值的第二逻辑电路，[0029] 其中第一逻辑电路和第二逻辑电路通过电势隔离的接口彼此连接。
[0030] 转换器可以具有以输入交流电压来供电的电感器和用于控制电感器的充电或者放电的开关。
[0031] 本发明的另一方面涉及一种应急照明装置(Notlichtbeleuchtung)，其优选地具有发光装置(尤其一个或多个LED)以及上述类型的驱动设备。电源电压的故障优选被识别，以便因此立即基于自主的电源、尤其
电池来驱动发光装置。
[0032] 本发明的另一方面涉及一种发光体，尤其是用于应急照明装置的发光体，其具有上述类型的驱动设备。
[0033] 本发明的另一方面涉及一种
LED灯、尤其是用于替代常规
白炽灯的LED灯，其具有上述类型的驱动设备。
[0034] 本发明的另一方面涉及一种集成控制单元、尤其ASIC(
专用集成电路)，其构建用于上述类型的驱动设备。
附图说明
[0035] 本发明的另外的特征和优点在阅读对下面参照附图的优选实施形式的描述时变得清楚。
[0036] 图1示出了根据本发明的一个实施例的用于发光装置的驱动设备的示意图，其中第一转换器构建为反激式转换器(Sperrwandler)，
[0037] 图2示出了图1中所示的实施例的一个
变形方案，其中第一转换器构建为前向转换器( )，
[0038] 图3示出了本发明的一个实施形式，其中第二转换器构建为降压-
升压转换器，以及
[0039] 图4示出了本发明的另一实施例。
[0040] 图5示出了本发明的另一实施例。
具体实施方式
[0041] 在图1中所示的和总体上设置有附图标记1的用于发光装置的驱动设备是根据本发明的第一实施例。
[0042] 驱动设备1优选地设计用于驱动LED或者多个LED。驱动设备1在
输入侧与供电电源连接，该供电电源提供电源供给电压Uin和电源供给电流Iin。
[0043] 如在图1上所示，驱动设备1尤其具有第一转换器或第一功率转换级P1和第二转换器P2，该第二转换器对具有一个或多个发光装置(优选为LED)的负载电路L供电。第一转换器P1具有参考电势Z1，并且第二转换器P2具有参考电势Z2。第二转换器P2的一个特别的实施形式在图3中示出。
[0044] 在所示的第一实施例中，转换器P1通过所谓的隔离的反激式转换器或者回描转换器(Flyback-Konverter)来形成，其具有带有初级绕组n1和次级绕组n2的变压器。以已知的方式，可以通过相应交替地打开和闭合可控的开关S1来将由电源供给电压Uin提供的
能量传输到转换器P1的次级侧上并且用于对第二转换器P2供电。开关S1例如可以实施为晶体管或者MOSFET晶体管。在此，能量传输在开关S1的打开状态中进行，其中为此在隔离的反激式转换器P1的
输出侧上还设置有二极管D1。
[0045] 在图1上以C1来表示的第一逻辑电路在第一转换器P1的初级侧上并且通过
驱动器G1来激励开关S1。开关S1以已知的方式和方法被逻辑电路C1激励，或者借助于PWM(
脉宽调制)信号来激励。
[0046] 于是，在第一转换器P1的初级侧上，也就是说在绕组n1上有电源电压Uin，其在输＊出侧转换为电压Uin 。通过二极管D1形成了电流Iflb2，其对能量
存储器元件K1充电，在该能量存储器元件上出现电压UK1。该能量存储器元件K1例如可以是电容器或
电解电容器或者电池。电池的使用在下文中予以进一步阐述。由此，在能量存储器元件K1上出现稳定的中间电压UK1，基于该中间电压可以对第二转换器级P2和负载电路L或者发光装置馈电。
[0047] 如已经提及的那样，在图1中所示的优选数字逻辑电路C1和开关S1之间设置有驱动器G1。对此可替选地或者附加地，逻辑电路也可以具有内部驱动器(未示出)。
[0048] 如在图1中可见，优选数字集成逻辑电路C1可以构建为接收外部信号或者例如通过所连接的总线线路(未示出)
输出信号。这些信号例如可以是指令(诸如接通或关断指令或者预给定的调光值)或者状态信息(尤其在将本发明应用于应急照明的情况下与电源电压故障有关的信息)。
[0049] 因此，在第一逻辑电路C1中设置有用于外部双向通信的单元EKE。该单元EDE可以特别地构建用于支持用于控制数字光技术驱动设备的控制协议，诸如DALI协议(数字可寻址照明接口)。
[0050] 第一逻辑电路C1也可以构建为采集第一转换器P1的初级侧的反馈信号(在图1中未示出)。尤其是，输入电压Uin或者通过开关S1的电流(借助与开关S1
串联连接的测量
电阻器R1)可以被第一逻辑电路C1采集和确定。
[0051] 除了第一逻辑电路C1之外，在去耦的次级侧上也设置有第二逻辑电路C2。该另外的逻辑电路C2设计为采集次级侧的反馈信号并且在必要情况下也优选通过驱动器G2激励在次级侧上的有源元件(开关等等)。在此，反馈信号尤其可以来自负载电路L的区域、来自用于控制第二转换器P2的另外的开关的区域、来自第二转换器P2的区域或者来自转换＊器P1的次级侧(例如电压Uin )。
[0052] 在采集这种反馈信号时，优选地不需要电流隔离，因为这些反馈信号位于与逻辑电路C2相同的参考电势上。
[0053] 反馈信号尤其可以引回逻辑电路C2，这些反馈信号被作为实际值来分析，用于调节发光装置驱动。
[0054] 两个逻辑电路C1、C2通过电势隔离接口或者接口J1彼此连接。于是，根据本发明的驱动设备1具有两个逻辑电路C1、C2，其通过接口J1电势隔离或者电流隔离。由此，可以保证在驱动电路或驱动器电路1的次级侧与以电源电压来供电的初级侧之间的完全电流去耦。
[0055] 接口J1优选地为双向的。相应地，信号可以从第一逻辑电路C1传输至第二逻辑电路C2。例如，于是第二逻辑电路C2可以根据输送给第一逻辑电路C1的外部指令来激励在次级侧上的有源元件。
[0056] 然而，信号也可以沿着相反的方向在逻辑电路C1、C2之间通过接口J1来传输。作为对此的示例，可以将由第二逻辑电路C2采集的反馈信号作为状态信息通过接口J1并且通过第一逻辑电路C1向外转送。
[0057] 通过电势隔离的接口J1可以传送不同的信息，诸如测量值、状态和/或控制信号。信息可以异步地传送。然而，优选使用复用方法，以便可以在接口J1和逻辑电路C1、C2之间通过相应的物理信道同时传输多个测量值、状态或者控制信号。
[0058] 根据本发明的优选实施形式，逻辑电路C1、C2可以构建为IC(集成电路)或者ASIC(专用集成电路，英文名称为“application specific integrated circuit”)，尤其构建为数字电路。
[0059] 根据另外的优选实施形式，逻辑电路C1、C2和接口J1集成在IC中(例如在“多
芯片组件”中)。接口J1例如可以借助集成的空心线圈集成在这种IC中。空心线圈能够实现在逻辑电路C1、C2之间的高频传输。
[0060] 可选地，驱动器G1和/或G2也可以集成到IC中。通过接口J1的传输可以借助高频传输(例如在MHz或GHz范围中)来进行。
[0061] 同时，电势隔离的接口J1也可以构建为外部变压器(优选地没有芯)。
[0062] 此外，也可以将压电变压器用作电势隔离的接口J1。在这种压电变压器的情况下，纯粹以机械方式实现初级侧和次级侧的耦合。
[0063] 每个逻辑电路C1、C2可以具有时钟发生器CLOCK、模拟/数字转换器ADC、参考电压REF和PWM驱动器。相应的逻辑电路C1、C2的部件通过时钟发生器CLOCK来同步。逻辑电路C1、C2可以通过外部电源供给驱动电压或者在内部生成驱动电压。
[0064] 在逻辑电路C1或者C2内部优选地设置有用于反馈信号的多个模拟/数字转换器ADC以及数字地工作的调节电路。在此，调节电路负责激励和时钟控制所连接的相应转换器P1或者P2。该激励和时钟控制优选地借助PWM驱动器通过PWM信号来进行。
[0065] 这些部件并不一定设置在两个逻辑电路中。更确切而言，两个逻辑电路C1、C2之一的结构可以强烈地缩减。每个逻辑电路C1、C2必须能够完成的最小限度或者核心功能是：通过接口J1可以解码或者编码通常的高频调制的传输。所有其他部件或者例如用于分析测量信号的调节
算法可以集中在两个逻辑电路C1、C2之一中。存储器也可以集中在两个侧C1、C2之一上。
[0066] 优选地，也只有两个逻辑电路C1、C2之一对外通信。相应地，优选地仅仅第一逻辑电路C1具有用于外部双向通信的单元EKE。该外部通信单元EKE例如可以用于通过所连接的总线(未示出)接收控制信号或者用于通过总线输出反馈或者状态信号。
[0067] 功率转换器级P1可以以不同的方式来实施。除了如在图1中所示那样构建为隔离的反激式转换器之外，该功率转换器级例如可以构建为前向转换器或者其他的电势隔离的转换器电路。
[0068] 参照图2阐述了根据本发明的另一驱动设备1’。该实施例与第一实施例的区别在于第一转换器级P1’实施为前向转换器。该前向转换器P1’特别设计用于连续驱动(连续模式)。
[0069] 于是，在转换器P1’的情况下，具有绕组n1’、n2’的变压器又在初级侧通过开关S1来时钟控制。两个绕组n1’和n2’同向地缠绕，使得每当受逻辑电路C1激励而接通开关S1时就形成能量传输。
[0070] 为此，在初级侧还设置有第三绕组n3’，与其串联连接有二极管D1’，并且其中第三线圈n3’与第一线圈n1’和n2’反向地缠绕。该第三线圈n3’用于降低初级侧线圈n1’的磁化。
[0071] 现在，图3详细示出了第二转换器P2的可能扩展方案，该扩展方案可以与根据图1的隔离的反激式转换器P1组合或者与根据图2的前向转换器P1’组合。
[0072] 第二转换器P2例如可以实施为反激式转换器或者
开关调节器。第二转换器P2具有与电感器L2串联的可控的开关S2以及二极管D2。
[0073] 通过由逻辑电路C2经由驱动器G2来交替地激励开关S2，以该方式对LED装置提供电流，该LED装置通过该电流来驱动。由此，通过选择激励开关S2的
频率和/或占空比可以将在能量存储器元件K1上的电压提高或者降低至适于发光装置工作的电压。
[0074] 可选地，驱动器G2可以集成在逻辑电路C2中或者构建为独立的单元。
[0075] 对于通过逻辑电路C2控制开关S2而言，电流隔离并非必需的。同样通过第一逻辑电路C1控制开关S1没有进行电流隔离。换言之，开关S1、S2在没有电势隔离的情况下由逻辑电路C1、C2来控制。
[0076] 在次级侧上的可能的反馈信号是在LED装置上的电压降UL以及通过LED装置的电流IL和通过开关S2的电流。
[0077] 通过激励在次级侧上的开关S2，例如可以通过PWM调制实现调光。
[0078] 本发明并不限于所示的实施例。也可能的是，例如第一转换器P1是自由振荡的反激式转换器。于是，总之根据本发明仅仅在初级侧或者次级侧上需要开关。本发明相应地也包括如下实施形式，其中不存在用于控制第一转换器P1、P1’或者用于控制第二转换器P2的开关。在这种变型方案中，仅仅在电势侧激励开关S1、S2。
[0079] 现在进一步阐述了作为本发明的典型应用示例的应急照明装置。
[0080] 在构建为应急照明装置的情况下，能量存储器元件K1是电池，其可以基于隔离的反激式转换器或者前向转换器来充电并且在应急照明情况下对发光装置供电。
[0081] 在作为应急照明装置使用的情况中，次级侧的电源电压可以被第二逻辑电路C2监控，用于识别应急照明情况。在此，第二逻辑电路C2也可以采集应急照明装置的次级侧的其他工作参数。
[0082] 在作为应急照明装置的充电工作期间，通常仅仅第一转换器P1活动，以便持续性地对电池充电。针对存在应急状态的情况才开始应急照明工作，该应急状态的特征尤其在＊于在图1和2中所示的次级侧的电源电压Uin 与预定的期望值的偏差。
[0083] 对此可替选地并且替代间接通过次级侧的电源供给电压Uin＊监控电源电压，电源电压的监控也可以在初级侧进行。在该情况下，第一逻辑电路C1直接采集电源电压Uin。
[0084] 于是，在应急照明工作中，第二开关S2交替地接通和关断。接通和关断的占空比被逻辑电路C2相应地适配，以便调节输送给LED的电流的
水平并且由此调节功率，LED在该功率下工作。
[0085] 于是，负载L的激励和电池管理在次级侧进行，而电池充电的控制在初级侧完成。电源电压的监控可以如已经提及那样在初级侧或者次级侧进行。
[0086] 现在，图4示出了根据本发明的驱动设备1”的另一实施例。
[0087] 驱动设备1”与第一实施例的区别在于其仅仅具有一个转换器P”。另外的结合第一实施例提及的阐述相应地适用于驱动设备1”的该实施例。
[0088] 该转换器P”可以构建为功率因数校正(PFC)电路。优选地，转换器P”是交流电压功率转换器/直流电压功率转换器。
[0089] 输入电源交流电压Uin被平滑电容器K1过滤并且输送给电感器L1”，即线圈。电感器L1”与二极管D1”形成串联电路，该串联电路连接在输入电源交流电压Uin所在的输入
端子与提供用于对负载电路L供电的输出直流电压UL的输出端子之间。
[0090] 在电感器L1”与二极管D1”之间的连接
节点上连接有可控的开关S1”。
[0091] 如果开关S1”接通，则电感器L1”对地短接并且使二极管D1”截止。电感器L1”相应地充电，使得能量存储在电感器L1”中。
[0092] 相反，如果开关S1”关断，则二极管D1”导通，这引起：电感器L1”于是可以通过二极管D1”优选放电到直流电压电容器(未示出)中。
[0093] 开关S1”被第一逻辑电路C1以已知的方式和方法激励。来自转换器P1”的输入侧的不同测量信号输送给逻辑电路C1。在此，如在图4上所示的那样，尤其是将输入侧的测量量(电源输入电压Uin)以及(通过与开关S1”串联连接的
电阻器R1”)开关电流IS1”直接向逻辑电路C1输送。
[0094] 第二逻辑电路C2用于测量输出侧的反馈信号。在图4的实施例中，在续流路径(Freilaufpfad)中采集通过负载电路L或者通过发光装置的电流IL。
[0095] 此外，由第一逻辑电路C1和第二逻辑电路C2采集的测量值可以是状态信号，其于是优选地表示1比特的测量值。
[0096] 在图4中所示的驱动设备1”表示一个缩减的实施形式，即接口J1单向地实施。在该情况下仅仅涉及电势隔离地采集通过LED的电流IL。第二逻辑电路C2借助于编码单元KE编码所采集的测量值，用于通过接口J1来传输。第一逻辑电路包括相应的解码单元DE，用于接收和解码通过接口J1传输的信号。
[0097] 除了编码单元KE之外，第二逻辑电路C2优选地不具有另外的逻辑电路。包括用于外部双向通信的单元EKE的全部另外的逻辑电路集中在逻辑电路C1中。
[0098] 根据图5的电路变形方案与根据图4的实施形式的区别在于，电感器L1”与次级绕组L1s”磁耦合。借助该实施例要说明的是：在图4中应用的反激式转换器原理对于转换器P”并非强制性的，而是替代地也可以使用其他开关调节器原理。
[0099] 在图5中示出的电路变形方案是隔离的反激式转换器原理的示例。然而，转换器P”例如也可以通过带有用于电势隔离的变压器的谐振半桥来形成。
[0100] 在应用隔离的反激式转换器原理时，电感器L1”可以通过带有磁耦合的次级绕组L1s”的电感器L1”来取代，电感器L1”和次级绕组L1s”由此共同形成变压器。在此，次级绕组L1s”可以通过二极管D1”和可选的充电电容器C1”(与负载电路L并联，C1”未示出)向负载电路L馈电。电感器L1”可以附加地与另外的耦合输出绕组L13”磁耦合(未示出)。
[0101] 在此，可以通过第一逻辑电路C1例如在开关S1”的接通阶段中将在电阻器R1”上的电压降作为实际值信号来监控。在截止阶段中，例如可以通过第一逻辑电路C1确定在电感器L1”上的电压和/或通过电感器L1”的电流的过零。例如，电阻器(未示出)可以在电感器L1”和开关S1”之间的连接点上截取电压。通过第二逻辑电路C2可以在转换器P1”的次级侧上截取通过LED的电流IL，并且通过接口J1向第一逻辑电路C1传输相应的信号。
[0102] 以该方式，例如可以以非常紧凑的方式构建用于LED的驱动设备，使得该驱动设备由于其紧凑的结构和存在电势隔离可以非常良好地集成到LED灯中，即例如用于取代常规白炽灯或者基于
荧光灯的节能灯的LED灯。在此，由于紧凑的结构形式，驱动设备可以非常良好地设置在LED灯的
灯头中。
[0103] LED灯的灯头例如可以是E27灯头、B22灯头、GU4或GU10灯头。
