(57)【要約】  動作回路（１０）は、供給電圧（ＵＶ）に接続され、かつ第１コンバータ回路（３０）を有する供給回路（１１）を有する。中間回路電圧（ＵＺ）をバッファするために、供給回路（１１）は、エネルギー貯蔵部（１５）を有する中間回路（１４）を介して電力段（１６）に接続される。電力段（１６）は、第２コンバータ回路（３８）を有する。電力段（１６）の出力側には、少なくとも１つの発光体（２０）が接続される。所望の調光レベルは、調光入力信号（ＤＥ）によって指定される。調光入力信号（ＤＥ）に応じて、照明電力を調整するために、電力段（１６）は、調光制御信号（ＤＳ）によって作動される。調光制御信号（ＤＳ）または調光制御信号（ＤＳ）を特徴づける信号は、中間回路電圧（ＵＺ）を指定電圧範囲内に維持するために、供給回路（１１）の制御部において考慮される。
2019515418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光体を動作させるための動作回路であって、
供給電圧に接続するための入力部、および制御可能な第１コンバータ回路を有する供給回路と、
エネルギー貯蔵部を有し、前記供給回路の出力部に接続され、かつ中間回路電圧が印加される中間回路と、
前記中間回路に接続されている入力部、および前記少なくとも１つの発光体に接続されている出力部を有し、かつ制御可能な第２コンバータ回路を有する電力段と、
調光入力信号が送信される調光制御部であって、調光周波数を有し、かつ前記電力段のアクティブフェーズおよび前記電力段のパッシブフェーズを定義するパルス幅変調された調光制御信号を前記電力段に対して生成することによって、前記調光入力信号に基づいて、前記少なくとも１つの発光体の前記照明電力を調整するように構成される調光制御部と、
前記調光制御信号が送信される供給制御部であって、前記調光周波数に依存しない第１コンバータ周波数を有するパルス幅変調された供給制御信号を前記第１コンバータ回路に対して生成することによって、および前記供給回路のパッシブフェーズ中に前記供給制御信号を零入力値に維持することによって、前記供給回路のアクティブフェーズ中に、前記中間回路に出力される前記電力を調整するように構成される供給制御部とを備え、
前記供給制御部は、前記中間回路電圧が指定電圧範囲内に留まるように、前記調光制御信号に応じて、第１電力モードにおいて前記供給制御信号を調整する
動作回路。
【請求項２】
前記供給制御部は、第２電力モードにおいて、前記調光制御信号に依存せずに前記供給制御信号を調整する
請求項１に記載の動作回路。
【請求項３】
電力に対する電力しきい値が設定され、前記供給制御部は、前記第１電力モードにおいて、前記電力しきい値未満で稼働する
請求項１または２に記載の動作回路。
【請求項４】
前記供給制御部は、前記第２電力モードにおいて、前記電力しきい値を超えて稼働する
請求項３に記載の動作回路。
【請求項５】
前記供給制御部は、前記供給回路のアクティブフェーズ中に前記中間回路に供給された前記エネルギーが前記電力段のアクティブフェーズ中に前記中間回路から取り出された前記エネルギーに対応するように、前記調光制御信号に応じて前記供給制御信号を調整する
請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の動作回路。
【請求項６】
前記調光制御信号は、前記調光スイッチを作動させる、かつ／または前記第２コンバータ回路の第２コンバータスイッチの作動に用いられる
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の動作回路。
【請求項７】
前記調光制御信号は、前記電力段の前記アクティブフェーズ中に前記調光スイッチを導通状態に維持し、前記電力段の前記パッシブフェーズ中に前記遮断状態に維持する
請求項６に記載の動作回路。
【請求項８】
前記調光制御信号は、第２コンバータ周波数で、前記第２コンバータスイッチを、前記電力段の前記アクティブフェーズ中において導通状態と遮断状態との間で交互に切り替え、前記電力段の前記パッシブフェーズ中において前記遮断状態に維持する
請求項６に記載の動作回路。
【請求項９】
前記電力段の前記アクティブフェーズの前記継続時間、および前記供給回路の前記アクティブフェーズの前記継続時間の長さは等しい
請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の動作回路。
【請求項１０】
前記電力段の前記アクティブフェーズおよび前記供給回路の前記アクティブフェーズは、同時に開始する
請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の動作回路。
【請求項１１】
前記電力段の前記アクティブフェーズおよび前記供給回路の前記アクティブフェーズは、時間がずれて開始する
請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の動作回路。
【請求項１２】
前記電力段の前記アクティブフェーズは、前記供給回路の前記パッシブフェーズ中に行われる
請求項１１に記載の動作回路。
【請求項１３】
前記供給回路の前記アクティブフェーズは、前記電力段の前記パッシブフェーズ中に行われる
請求項１１または１２に記載の動作回路。
【請求項１４】
前記供給制御信号の第１デューティサイクルおよび前記調光制御信号の第２デューティサイクルは、同じ大きさを有する
請求項１〜１３のうちのいずれか１項に記載の動作回路。
【請求項１５】
入力部において供給電圧に接続され、制御可能な第１コンバータ回路を有する供給回路と、エネルギー貯蔵部を有し、前記供給回路の出力部に接続され、かつ印加される中間回路電圧を有する中間回路と、前記中間回路に接続されている入力部、および少なくとも１つの発光体に接続されている出力部を有し、かつ制御可能な第２コンバータ回路を有する電力段と、調光入力信号が送信される調光制御部と、供給制御部とを備える動作回路を用いて、少なくとも１つの発光体を動作させるための方法であって、前記方法は、
前記少なくとも１つの発光体の前記照明電力を調整するために、調光周波数を有し、かつ前記電力段のアクティブフェーズおよび前記電力段のパッシブフェーズを定義するパルス幅変調された調光制御信号を、前記調光入力信号に応じて、前記電力段に対して生成するステップと、
前記供給回路のアクティブフェーズ中に、前記調光周波数に依存しない第１コンバータ周波数で前記中間回路に出力される前記電力を調整するために、パルス幅変調された供給制御信号を前記第１コンバータ回路に対して生成し、前記中間回路電圧が指定電圧範囲内に留まるように、前記供給回路のパッシブフェーズ中に、第１電力モードにおける前記調光制御信号に依存する前記供給制御信号を零入力値に維持するステップとを含む
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの発光体を動作させるための動作回路および方法（プロセス）に関する。発光体は、特に、半導体発光体であり、例えば発光ダイオードである。
【背景技術】
【０００２】
発光体を動作させるための電流調整器または電圧調整器を備える動作回路は、少なくとも１つの発光体に照明電力を与えるために、例えば、１以上のコンバータを有する。照明電力が調光器を介して調整可能でなくてはならないことが要求されることは頻繁にある。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０１００３１８４５Ａ１号明細書において、発光ダイオードのための動作回路が記載されており、当該動作回路は、複数の発光ダイオードを同時に調光するように機能するスイッチを有するコンバータを有する。これによって、発光ダイオードに追加して直列に接続された、制御可能な調光スイッチを省くことが可能になる。調光信号によって確立されたアクティブフェーズ中に、コンバータスイッチは、導通状態と遮断状態との間で交互に切り換えられ、パッシブフェーズ中に、遮断状態に維持される。同様の動作回路が、欧州特許第１５７６８５８Ｂ１号明細書においても開示されている。
【０００４】
そのような調光可能なコンバータでは、発光ダイオードのちらつきが生じる場合がある。ちらつきを回避するために、独国特許出願公開第１１２０１３００２９３３Ｔ５号明細書において、パッシブフェーズの始めに、すなわち先行するアクティブフェーズの終わりに、コンバータのコイルまたは発光ダイオードを通る電流を制限するしきい値を低くすることが提案されている。なぜなら、アクティブフェーズからパッシブフェーズへの移行の際に、発光ダイオードを通る電流が多すぎると、目で見ることができるちらつきが生じる場合があるからである。このしきい値は、次のアクティブフェーズが始まる前に元の値に上げられる。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１００３１２３９Ａ１号明細書において、２つのコンバータが中間回路を介して連結される動作回路を開示されている。第１コンバータの出力部での中間回路電圧は、他のコンバータが発光ダイオードに与える電力に応じて、可変的に調整される。
【０００６】
発光ダイオードの低い電力または低い照明電力を達成するために、独国特許出願公開第１０２０１３２１６８７７Ａ１号明細書において、電力が電力しきい値より低くなるとき、通常のパルス幅変調の場合とは異なり、切り替えられたモードの電源静止形コンバータのターンオン時間がさらに減少されることが記載されている。その代わりに、ターンオン時間の継続時間を電力しきい値未満に一定に維持し、パルス幅変調された信号のターンオフ時間の継続時間のみを長くする。そのため、電力しきい値までの出力領域において、パルス幅変調された信号のデューティサイクルは、ターンオン時間の継続時間は一定である一方で、スイッチング周波数を変更することにより適合される。
【０００７】
欧州特許出願公開第２７２３１４６Ａ１号明細書では、一定のコンバータ周波数においてではなく、連続的に変化するコンバータ周波数で動作されるＤＣ−ＤＣコンバータが記載されている。これを達成するために、ランプ波発生器を用いてランプ信号を生成し、コンバータ周波数をランプ信号の大きさに応じて変更する。発光ダイオードと直列に接続された調光スイッチを作動させるために、ランプ信号をパルス幅変調された調光信号と同期する。ランプは、パルス幅変調された調光信号の立ち上がり斜面または、立ち下がり斜面でリセットされる。これは、動作回路の電磁両立性を向上させることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００３１８４５Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１５７６８５８Ｂ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１１２０１３００２９３３Ｔ５号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２０１００３１２３９Ａ１号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２０１３２１６８７７Ａ１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第２７２３１４６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
既知の動作回路および方法を発端とし、本発明の目標は、発光体のちらつきの回避を容易にする、発光体を動作させるための動作回路および方法を創作することであると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これは、請求項１の特徴を有する動作回路および請求項１５の特徴を有する方法によって達成される。
【００１１】
動作回路または方法は、少なくとも１つの発光体、特に半導体発光体、例えば少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるように機能する。複数の発光体が設けられる場合、それらは互いに直列および／または並列に接続されてもよい。
【００１２】
動作回路は、例えば線間電圧などの供給電圧に接続するための入力部を有する供給回路を備える。供給回路の入力部は、整流器および／またはフィルタを介して、線間電圧と間接的に接続され得る。供給回路は、第１コンバータスイッチを有する制御可能な第１コンバータ回路を有しているか、または第１コンバータ回路によって形成される。実施の形態の好ましい一例において、供給回路を、力率改善（ＰＦＣ）を行うように構成することができる。
【００１３】
供給回路の出力部は、当該出力部に接続されている中間回路を有する。中間回路は、供給回路の出力部と電力段の入力部とを接続する。中間回路は、中間回路電圧が印加される、例えばコンデンサなどのエネルギー貯蔵部を有し、中間回路電圧は電力段のためにバッファされる。
【００１４】
電力段の出力側には、少なくとも１つの発光体が接続される。実施の形態の一例において、制御可能な調光スイッチは、少なくとも１つの発光体と直列に設けられ得る。電力段は、少なくとも１つの発光体に対して電力を与える。１以上の発光ダイオードが発光体として用いられる場合、電流源として、特に定電流源として電力段が機能することが好ましい。電力段は、制御可能な第２コンバータスイッチを有する第２コンバータ回路を有する。
【００１５】
動作回路は、調光制御部も備える。調光制御部は、例えばオペレータによって調整することができる調光入力信号を受信して、調光レベルを指定する。調光制御部は、調光入力信号に応じて、パルス幅変調された調光制御信号を生成するように構成される。調光制御信号は、指定された調光周波数を有する。調光周波数は、交流電圧ネットワークの回線周波数（５０または６０Ｈｚ）より、例えば、およそ５倍大きいことが好ましい。電力段の照明電力は調光制御信号によって調整される。パルス幅変調された調光制御信号は、デューティサイクルによって、電力段のアクティブフェーズおよび電力段のパッシブフェーズを定義する。パッシブフェーズ中には、電力は、電力段の出力部において、少なくとも１つの発光体には出力されない。
【００１６】
動作回路は、調光制御信号を受信する供給制御部も有する。供給制御部は、中間回路に出力される供給回路のエネルギーまたは電力を制御する。供給制御部は、パルス幅変調された供給制御信号を、供給回路に送信して、中間回路に出力されるエネルギーまたは電力を指定する。パルス幅変調された供給制御信号は、調光制御信号の調光周波数に依存しない、第１コンバータ周波数を有する。第１コンバータ周波数は、調光周波数より、例えば、３０倍大きいことが好ましい。供給制御信号は、供給回路のアクティブフェーズおよびパッシブフェーズを定義する。アクティブフェーズ中に、中間回路に電力が出力される。パッシブフェーズ中には、中間回路に電力は出力されない。供給回路のアクティブフェーズ中に、第１コンバータスイッチは、あるコンバータ周波数で、導通状態と遮断状態との間で切り替えられる。供給回路のパッシブフェーズ中に、供給制御信号は、零入力値（例えばデジタル信号の「ＬＯＷ」）のままであり、第１コンバータスイッチは、指定された状態、特に遮断状態を維持する。供給制御信号を直接用いて、第１コンバータスイッチを作動させることができる。
【００１７】
供給制御部は、第１電力モードで動作され得る。この第１電力モードにおいて、供給回路のための供給制御信号は、調光制御信号に応じて、調整または生成される。調光制御信号は、少なくとも１つの発光体へどのくらいの電力量が必要かを示す。それに応じて、供給制御信号は、中間回路電圧が指定電圧範囲内に留まり、最大中間回路電圧を超えず、かつ、最小中間回路電圧よりも低下しないように、調整される。
【００１８】
例えば、指定電圧範囲は、設定値ともなり得、その設定値の周辺で中間回路電圧値がある許容範囲内で揺動（フラクチュエーション）することができ、かつ揺動してもよい。実際の中間回路電圧値の揺動は、中間回路電圧の開ループまたは閉ループ制御部の待ち時間に起因して、および／またはネットワークの交流電圧による、いわゆる「リプル」に起因して生じる場合がある。
【００１９】
指定電圧範囲内では実質的に一定の中間回路電圧によって、少なくとも１つの発光体のちらつきが回避される。しかしながら、複数のコンバータ回路に対するコンバータ周波数は、それぞれ、互いに依存せず、かつ調光制御信号の調光周波数に依存せずに指定することができる。理想的には、中間回路電圧は、設定値の電圧に対応するように、開ループまたは閉ループ制御によって制御される。
【００２０】
実施の形態の一例において、中間回路電圧を測定し、供給制御部に送信することが可能である。供給制御信号は、中間回路電圧の記録された電圧値にもさらに依存することができる。
【００２１】
調光制御部および供給制御部は、別個の制御部として設計することもでき、または一般的な制御部に統合することもできる。
【００２２】
供給制御部は、第２電力モードで動作され得ることが好ましい。この第２電力モードにおいて、供給制御信号は、調光制御信号および供給制御回路への出力に依存せずに決定される。実施の形態の一例において、電力しきい値は、電力に対して指定することができ、供給制御部は、第１電力モードでは、この電力しきい値未満で稼働し、第２電力モードでは、電力しきい値を超えて稼働する。
【００２３】
供給制御部は、供給回路のアクティブフェーズ中に中間回路に伝送された電気エネルギーが、電力段のアクティブフェーズ中に中間回路から取り出された電気エネルギーに対応するように、調光制御信号に応じて第１電力モードで供給制御信号を調整することが好ましい。この方法でエネルギー収支を等しくすることによって、ある考慮された期間において、複数のサイクルまたはアクティブおよびパッシブフェーズにわたって中間回路のエネルギー貯蔵部に貯蔵される平均エネルギーを一定に維持し、その結果、中間回路電圧は指定電圧内に留まる。
【００２４】
実施の形態の一例において、パルス幅変調された調光制御信号は、少なくとも１つの発光体と直列に接続されている調光スイッチを直接作動させることができる。別の実施の形態の一例において、調光制御信号を用いて、第２コンバータ回路の第２コンバータスイッチを作動させることができる。調光制御信号を考慮して、第２コンバータスイッチを作動させるとき、コンバータスイッチは、調光制御信号によって指定された電力段のアクティブフェーズの継続時間中は、第２コンバータ周波数で、遮断状態と導通状態との間で交互に切り替えられ、さらに、コンバータスイッチは、調光制御信号によって指定された電力段のパッシブフェーズの継続時間中は、遮断状態に維持される。
【００２５】
第２コンバータ周波数は、交流電圧ネットワークの調光周波数より、例えば、３０倍大きいことが好ましい。第１および第２コンバータ周波数は、同じでも異なってもよい。実施の形態の一例において、コンバータ周波数および調光周波数はそれぞれ一定であってもよい。
【００２６】
調光制御信号を利用して調光スイッチを作動させるとき、調光スイッチは電力段のアクティブフェーズ中に導通状態となり、電力段のパッシブフェーズ中に遮断状態となる。
【００２７】
電力段のアクティブフェーズの継続時間、および供給回路のアクティブフェーズの継続時間の長さが等しいことが好ましい。これによって、中間回路電圧が指定電圧範囲内に維持され、特に、実質的に一定に維持される。
【００２８】
動作回路の実施の形態の一例において、電力段のアクティブフェーズおよび供給回路のアクティブフェーズは、同時に開始する。中間回路へのエネルギーの供給および中間回路からのエネルギーの取り出しは、同時に行われる。
【００２９】
電力段のアクティブフェーズおよび供給回路のアクティブフェーズは、互いに時間がずれて開始することも可能である。例えば、電力段のアクティブフェーズは、供給回路のパッシブフェーズ中に行うことができ、または、供給回路のアクティブフェーズは、電力段のパッシブフェーズ中に行うことができる。本実施の形態において、中間回路へのエネルギーの供給および中間回路からのエネルギーの取り出しは、時間がずれている。
【００３０】
また、供給制御信号のデューティサイクルおよび調光制御信号のデューティサイクルは、同じ大きさを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る、発光体を動作させるための動作回路および方法により、発光体のちらつきの回避を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
効果的な本発明の実施の形態は、従属請求項および明細書から得られる。それに従って、本発明の実施の形態の好ましい例を、付属の図面を参照して、詳細に説明する。当該図面は以下のとおりである。
【図１】図１は、動作回路の実施の形態の一例のブロック図である。
【図２】図２は、動作回路の別の実施の形態の一例のブロック図である。
【図３】図３は、動作回路の実施の形態の一例の回路図である。
【図４】図４は、動作回路の別の実施の形態の一例の回路図である。
【図５】図５は、先行技術に従って動作回路の供給回路が間欠的に動作するときの、中間回路電圧および供給制御信号の時間挙動の原理の概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の一例における、調光制御信号、コンバータ制御信号、有効調光制御信号、供給制御信号ＶＳ、および中間回路電圧の時間挙動の原理の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の一例における、有効調光制御信号、供給制御信号、および中間回路電圧の時間挙動の一例の原理の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、実施の形態の一例に係る動作回路１０を概略的に示すブロック図である。動作回路１０は供給回路１１を有し、当該供給回路の入力部１２は供給電圧ＵＶと接続される。供給電圧ＵＶは、例えば、整流された線間電圧となり得る。供給回路１１の入力部１２は、例えば、整流器およびフィルタを介して、交流電圧ネットワークに接続され得る。
【００３４】
供給回路１１の出力部１３は、エネルギー貯蔵部１５が接続されている中間回路１４を有する。供給回路１１は、中間回路１４に対して電気エネルギーを与える。本実施の形態の一例において、エネルギー貯蔵部１５は、コンデンサ、特に電解コンデンサの形をとる。
【００３５】
動作回路１０は、電力段１６も備える。電力段１６の入力部１７は、中間回路１４に接続される。中間回路１４は、電力段１６に電気エネルギーを供給する。中間回路電圧ＵＺは、電力段１６の入力部１７に印加される。
【００３６】
電力段１６の出力部１８は、少なくとも１つの発光体２０が接続されている発光体配列１９を有する。特に、発光体２０は、例えば発光ダイオードなどの半導体発光体であってもよい。発光体２０は、互いに直列および／または並列に接続することができる。電力段１６は、要求された照明電力に対応する電気エネルギーを発光体配列１９に与える。
【００３７】
動作回路１０は、制御部２１も備える。制御部２１は、電力段１６および供給回路１１の両方を制御する。制御部２１は、供給回路１１によって中間回路１４への電力またはエネルギーの供給を、電力段１６によって中間回路１４からの電力またはエネルギーの取り出しを制御する。中間回路１４への電気エネルギーの供給、または中間回路１４からの電気エネルギーの取り出しはどちらも、制御部２１によって指定される。これは、発光体配列１９の照明電力が調光入力信号ＤＥの指定に対応し、電気エネルギーが供給回路１１によって中間回路１４に供給されることによって、中間回路電圧ＵＺが最小中間回路電圧ＵＺｍｉｎおよび最大中間回路電圧ＵＺｍａｘ（図６および図７）によって定義される指定電圧範囲内に留まるように、供給回路１１および電力段１６を作動させることを含む。
【００３８】
制御部２１は、供給回路１１および電力段１６に対して別個の作動信号を生成することができる（図１）。その代わりに、供給回路１１の作動、および電力段１６の作動のどちらにも同じ制御信号を用いることも可能である（図２）。
【００３９】
図３は、動作回路１０の実施の形態の一例を示す。供給回路１１は、第１コンバータ回路３０の形をとる。本実施の形態の一例において、第１コンバータ回路３０は、力率改善（ＰＦＣ）を行うために構成され、それに対応するように制御されることができるステップアップコンバータの形をとる。
【００４０】
ここで用いられるアップコンバータの形をとる第１コンバータ回路３０は、インダクタンス３１およびコンバータダイオード３２から形成される直列回路を有する。直列回路は、インダクタンス３１を介して、入力部１２の端子に接続されており、コンバータダイオード３２の陰極を介して出力部１３の端子に接続されている。インダクタンス３１およびコンバータダイオード３２の間の接続点は、制御可能な第１コンバータスイッチ３３を介して、本例ではグランド電位Ｍであるところの低電位にある入力部１２の他の端子および出力部１３の他の端子にそれぞれ接続される。
【００４１】
制御部２１は、第１コンバータスイッチ３３を作動させるための供給制御信号ＶＳを生成する供給制御部３４を有する。供給制御信号ＶＳは、パルス幅変調された信号である。
【００４２】
電力段１６は、第２コンバータ回路３８を有する。実施の形態の一例において、第２コンバータ回路３８は、ガルバニック絶縁されることなく設計されており、ステップダウンコンバータとして実装される。入力部１７に印加された正極の中間回路電位は、制御可能な第２コンバータスイッチ３９に接続される。第２コンバータスイッチ３９は、インダクタンス４０と直列に接続される。インダクタンス４０および第２コンバータスイッチ３９の間の接続点は、陽極がグランド電位Ｍと対応付けられるコンバータダイオード４１を介して、グランド電位Ｍに接続される。第２コンバータ回路３８の出力部は、当該出力部に対して並列に接続される出力コンデンサ４２を有する。出力コンデンサ４２の一方側はグランド電位Ｍに接続され、他方側は第２コンバータ回路３８のインダクタンス４０に接続される。
【００４３】
電力段１６の出力部１８は、当該出力部に接続されている発光体配列１９を有する。発光体配列１９は、電力段１６の調光スイッチ４３と直列に接続される。調光スイッチ４３は、電流方向において、発光体配列１９よりも前に、または発光体配列１９および第２コンバータ回路３８よりも後に接続されることができる。
【００４４】
制御部２１の調光制御部４７は、制御可能な調光スイッチ４３を作動させるための調光制御信号ＤＳを生成する。調光制御信号ＤＳは、調光制御部４７に送信される調光入力信号ＤＥに応じて生成される。調光制御信号ＤＳも、連結分岐４８を介して供給制御部３４に送信される。この連結分岐４８は、供給制御部３４によるさらなる処理のために調光制御信号ＤＳを適応させるために配置される、信号整合部４９を有することができる。信号整合部４９は任意であり、省略することもできる。調光制御信号ＤＳの時間応答は、信号整合部４９によって変更されないことが好ましい。
【００４５】
第２コンバータスイッチ３９を作動させるために、図３に係る実施の形態の一例において制御部２１は、別個のコンバータ制御部５０を有している。このコンバータ制御部５０は、制御可能な第２コンバータスイッチ３９に対してコンバータ制御信号ＷＳを生成する。
【００４６】
コンバータ回路３０、３８のそれぞれは、例えばフライバックコンバータ、電圧反転型コンバータ、ＳＥＰＩＣコンバータなどの他のコンバータトポロジーによっても実現されることができる。本実施の形態の一例において、第１コンバータ回路３０は、中間回路１４からガルバニック絶縁されることなく設計されている。
【００４７】
第１コンバータ回路３０は、供給回路１１の出力部１３において与えなければならない電力に応じて、異なる動作モードで稼働する。いわゆる「不連続モード」または間欠的動作モードにおいて、図５に概略的に示されるように、比較的大きな変動が中間回路電圧ＵＺに生じる場合がある。供給回路１１のアクティブフェーズＡＶ中に、供給回路の第１コンバータ回路３０が動作され、電気エネルギーは中間回路１４に供給される。供給回路１１のパッシブフェーズＰＶ中に、中間回路１４への電気エネルギーの供給は中断される。これによって、図５に概略的に示されている、中間回路電圧ＵＺにおける揺動が生成されることがある。これらの揺動における変化の継続時間は比較的長く、すなわち、変動の周波数は、１００Ｈｚ未満と比較的低く、これによって、知覚可能な発光体のちらつきが生成されることがある。
【００４８】
図５〜７の概略図において、対象となっているＶＳ、ＤＳ、ＤＳ＊、ＷＳの信号の値「Ｈ」は、対象となっている作動させたスイッチが導通状態であることを示し、一方、信号の「Ｌ」の値は、作動させたスイッチがそれぞれ遮断状態であることを示す。アクティブフェーズ中の斜影線は、対象となっている信号または作動させたスイッチがアクティブで稼働中であり、示された周波数および調整されたデューティサイクルにおいて、信号状態またはスイッチング状態を変更することを意味すると理解されるであろう。なお、ここでは、図面において示されているものは、実際の縮尺通りではなく、また、第２コンバータ周波数ｆ２は、図６に示されているよりも調光制御周波数ｆｄに対して大きくなり得る。さらに、図５に示される中間回路電圧ＵＺの上昇または下降は、関連付けられたコンデンサ充電プロセスまたはコンデンサ放電プロセス中に、例えばほぼ指数関数的な非線形挙動を示す場合もある。
【００４９】
図３に係る実施の形態の一例の動作を、図６を用いて以下に説明する。
【００５０】
供給制御信号ＶＳによって第１コンバータスイッチ３３が作動されることによって、供給電圧ＵＶから、電力段１６に与えられる中間回路電圧ＵＺが生成される。パルス幅変調された供給制御信号ＶＳは、指定されたデューティサイクルを有しており、第１コンバータ周波数ｆ１で動作する。
【００５１】
コンバータ制御部５０は、第２コンバータスイッチ３９を作動させるコンバータ制御信号ＷＳを生成し、第２コンバータ回路３８がその出力部において、発光体配列１９に対して電力を与えるようにする。この電力は、一定の出力電流であることが好ましい。パルス幅変調されたコンバータ制御信号ＷＳは、指定されたデューティサイクルを有しており、第２コンバータ周波数ｆ２で動作する。
【００５２】
調光制御部４７の調光制御信号ＤＳはパルス幅変調されている。調光制御信号ＤＳのデューティサイクルは、発光体配列１９を通る平均電流または発光体配列１９への平均電力を決定し、その結果、照明電力または明るさを決定する。調光制御信号ＤＳの調光周波数ｆｄは、明らかに１００Ｈｚより大きく、実質的に、コンバータ周波数ｆ１、ｆ２未満である。
【００５３】
中間回路電圧ＵＺの電圧揺動を回避するために、本発明は、供給回路１１の少なくとも１つの第１電力モードにおいて、中間回路１４への電力の供給および中間回路１４からの電力の取り出しを調整する。第１電力モードにおいて、中間回路１４に対して与えられる電力は、指定された電力しきい値未満である。電力しきい値は供給制御部３４において指定され得る。また、中間回路電圧ＵＺを測定または決定して、供給制御部３４に送信することも可能である（図３および図４において破線で示されている）。指定された一定の電力しきい値の代わりに、中間回路電圧ＵＺが指定電圧範囲外となり、その結果、最大中間回路電圧ＵＺｍａｘを超える場合、または、最小中間回路電圧ＵＺｍｉｎより低下した場合、第１電力モードにおいて切り替えを行うことが可能である。
【００５４】
供給制御回路３４は、少なくとも供給制御回路１１が第１電力モードのとき、調光制御部４７によって生成された調光制御信号ＤＳに応じて、供給制御信号ＶＳを生成する。調光制御信号ＤＳに基づいて、供給制御部３４は、発光体配列１９に要求された照明活動に対して、どのくらいの電気エネルギーが必要かを決定することができる。そのため、同じ電気エネルギーを、中間回路１４に同時にまたは時間的にずらして供給することができる。エネルギーバランスを等しくすることにより、中間回路電圧ＵＺを少なくとも実質的に一定に保つことができる。
【００５５】
図６に示されるように、調光制御信号ＤＳは、調光レベルに従って指定されたデューティサイクルにおいて、調光信号周波数ｆｄで調光スイッチ４３を作動させるように切り替える。第２コンバータスイッチ３９は、コンバータ切り替え信号ＤＳを第２コンバータ周波数ｆ２で接続する。第２コンバータスイッチ３９と調光スイッチ４３とを直列に接続することによって、有効調光制御信号ＤＳ＊が生成される。電力段１６のアクティブフェーズＡＬ中に、第２コンバータ周波数ｆ２を有する平均電流が発光体配列１９を通ることが可能になる。電力段１６のパッシブフェーズＰＬ中には、発光体配列１９を通る電流は阻止される。アクティブフェーズＡＬ中での高周波での切り替わりは、斜影線によって表されている。
【００５６】
第１電力モードにおいて、第１コンバータスイッチまたは供給回路１１は、供給回路１１のアクティブフェーズＡＶ中に、第１コンバータスイッチ３３が第１コンバータ周波数ｆ１で、導通状態と遮断状態との間で切り替えられ、中間回路１４に電気エネルギーを供給するように作動される。第１供給回路１１のパッシブフェーズＰＶ中には、第１コンバータスイッチ３３は切り替えられず、例えば、遮断状態を維持する。
【００５７】
図６に示された実施の形態の一例において、電力段１６および供給回路１１のアクティブフェーズＡＬ、ＡＶは同じ大きさであり、同時に開始して同時に終了する。これによって、供給回路１１のアクティブフェーズＡＶ中に中間回路１４に供給される電気エネルギーの量、および、電力段１６のアクティブフェーズＡＬ中に中間回路１４から取り出される電気エネルギーの量を、実質的に同じ大きさにすることができ、その結果、中間回路電圧ＵＺは実質的に一定のままである。
【００５８】
電力しきい値を超える第２電力モードにおいて、供給回路１１を、調光レベルまたは調光信号に依存せずに、かつ電力段１６に依存せずに動作させることができる。第２電力モードにおいて、供給回路１１の第１コンバータ回路３０の間欠的動作は行われないか、または、交互に行われるアクティブフェーズおよびパッシブフェーズの継続時間が短いため、中間回路電圧ＵＺの揺動は十分に小さい。供給回路１１および電力段１６の連係動作は、電磁両立性および高調波の生成に関して欠点を伴うことがあるため、調光信号ＤＳに応じて、供給回路１１の制御部を低出力の範囲（第１電力モード）に制限することが有益である。
【００５９】
電力しきい値は、調光制御部４７のみによってだけでなく、代替または追加の方法で指定されることもできる。調光信号ＤＳを、第１電力モードにおいてのみ供給回路１１に送信し、第２電力モードでは送信しないことが可能である。
【００６０】
図４は、実施の形態の変形例を示す。実質的な差異は、別個の調光スイッチ４３が省かれ、電力段１６は第２コンバータ回路３８によって形成されるということである。コンバータスイッチ３９は、もはやコンバータ制御信号ＷＳによってではなく、調光制御信号ＤＳおよびコンバータ制御信号ＷＳを組み合わせる、またはＡＮＤ演算を行うことによって形成される有効調光制御信号ＤＳ＊によって作動される。これを達成するために、調光制御信号ＤＳは、コンバータ制御部５０に送信され、当該コンバータ制御部は、内部に指定されたコンバータ制御信号ＷＳと組み合わせて用いて、有効調光制御信号ＤＳ＊を形成する。他の点において、図４の実施の形態の一例は、図３の実施の形態の一例に対応する。動作のモードは実質的に同じであるため、先の説明を参照することが可能である。
【００６１】
図７は、供給回路１１および電力段１６の制御部の変形例を示す図である。電力段１６のアクティブフェーズＡＬおよび供給回路１１のアクティブフェーズＡＶは、時間がずれている。本例によれば、電力段１６のアクティブフェーズＡＬは、供給回路１１のパッシブフェーズＰＶ中に行われ、逆に、供給回路１１のアクティブフェーズＡＶは、電力段１６のパッシブフェーズＰＬ中に行われる。これによって、中間回路１４への電気エネルギーの供給および中間回路１４からの電気エネルギーの取り出しは、時間的に分離される。図７に示された作動は、図３に係る実施の形態の一例、および図４に係る実施の形態の一例の両方に用いることができる。
【００６２】
別の実施の形態の一例において、電力段１６および供給回路１１のアクティブフェーズＡＬ、ＡＶは、一部が時間的に重複してもよい。
【００６３】
本発明は、上記例では少なくとも１つの発光ダイオードであるところの少なくとも１つの発光体２０を動作させるための動作回路１０および方法に関する。動作回路１０は、供給電圧ＵＶに接続され、かつ第１コンバータ回路３０を有する供給回路１１を有する。中間回路電圧ＵＺをバッファするために、供給回路１１は、エネルギー貯蔵部１５を有する中間回路１４を介して電力段１６に接続される。電力段１６は、第２コンバータ回路３８を有する。電力段１６の出力側には、少なくとも１つの発光体２０が接続される。所望の調光レベルは、調光入力信号ＤＥによって指定される。調光入力信号ＤＥに応じて、照明電力を調整するために、電力段１６は、調光制御信号ＤＳによって作動される。調光制御信号ＤＳまたは調光制御信号ＤＳを特徴づける信号は、中間回路電圧ＵＺを指定電圧範囲内に維持するために、供給回路１１の制御部において考慮される。
【符号の説明】
【００６４】
１０  動作回路
１１  供給回路
１２  供給回路の入力部
１３  供給回路の出力部
１４  中間回路
１５  エネルギー貯蔵部
１６  電力段
１７  電力段の入力部
１８  電力段の出力部
１９  発光体配列
２０  発光体
２１  制御部
３０  第１コンバータ回路
３１  インダクタンス
３２  コンバータダイオード
３３  第１コンバータスイッチ
３４  供給制御部
３８  第２コンバータ回路
３９  第２コンバータスイッチ
４０  インダクタンス
４１  コンバータダイオード
４２  出力コンデンサ
４３  調光スイッチ
４７  調光制御部
４８  連結分岐
４９  信号整合部
５０  コンバータ制御部
ＤＥ  調光入力信号
ＤＳ  調光制御信号
ＤＳ＊  有効調光制御信号
ｆ１  第１コンバータ周波数
ｆ２  第２コンバータ周波数
ｆｄ  調光周波数
Ｍ  グランド電位
ＵＶ  供給電圧
ＵＺ  中間回路電圧
ＵＺｍａｘ  最大中間回路電圧
ＵＺｍｉｎ  最小中間回路電圧
ＶＳ  供給制御信号
ＷＳ  コンバータ制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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