包含能量存儲(chǔ)模塊的led照明裝置和操作led照明裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含權(quán)利要求1的前序特征的用于AC電壓源的LED照明裝置，并且涉及用于操作該LED照明裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與例如諸如白熾燈泡的熱光源相比，LED作為光源具有高發(fā)光效率和低能量需求的優(yōu)點(diǎn)，并作為結(jié)果地具有低熱量發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果，在許多領(lǐng)域中，LED是熱光源的理想替代。如果考慮諸如例如飛機(jī)、火車等交通工具的空間照明，特別是客艙的空間照明，那么LED小的結(jié)構(gòu)空間也和所提到的優(yōu)點(diǎn)一起作為特別有利的優(yōu)點(diǎn)被提供。
[0003]然而，與熱光源相反，LED的操作具有這樣的邊界條件:沒有自適應(yīng)電路的情況下，LED不可以由AC電壓操作，而僅可能在非常有限的DC電壓范圍中被驅(qū)動(dòng)。一方面，在LED的情況下，必須超過最小電壓從而使得LED發(fā)光。另一方面，如果所施加的電壓太高，那么過大的電流流過LED，使得LED在沒有主動(dòng)冷卻的情況下在短時(shí)間之后故障。結(jié)果，關(guān)于用于供應(yīng)LED的電壓電平的操作窗口相對(duì)為窄。結(jié)果，不可以將LED直接連接到AC電壓源，因?yàn)橛捎跇O大變化的電壓值，LED的操作是不可能的。
[0004]文件DE 10 2011 003 931 AU DE 10 2012 006 315 AU DE 10 2012 006 316AU DE 10 2012 006 341 Al和DE 10 2012 006 343 Al描述了在各個(gè)情況下都具有多個(gè)LED的LED結(jié)構(gòu)，其中LED可以靈活地彼此互連，從而使得整體LED可以實(shí)現(xiàn)不同的正向電壓。經(jīng)整流的AC電壓作為供電電壓被輸送到這些LED結(jié)構(gòu)，其中控制器件確保LED結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)于供電電壓的當(dāng)前電壓值的開關(guān)狀態(tài)。如此，可以利用整流器電路從AC電壓源操作LED結(jié)構(gòu)，而無(wú)需開關(guān)模式電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于提出用于AC電壓源的可以以特別功能可靠的方式被操作的LED照明裝置的目標(biāo)。通過包括權(quán)利要求1所述特征的LED照明裝置并通過包括權(quán)利要求14所述特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。根據(jù)從屬權(quán)利要求、以下說明和附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例或有利實(shí)施例顯而易見。
[0006]在本發(fā)明的上下文中，提出針對(duì)AC電壓源設(shè)計(jì)的LED照明裝置。該AC電壓源可以是例如具有230伏特均方根總線電壓和50赫茲總線頻率的公共電力總線。特別優(yōu)選地，AC電壓源具有100和150伏特之間(特別是115伏特)的均方根電壓，以及100赫茲和800赫茲之間(特別是150赫茲和400赫茲之間)的總線頻率。特別優(yōu)選地，在飛機(jī)上提供該AC電壓源?？蛇x擇地，包括AC電壓源和LED照明裝置的飛機(jī)形成本發(fā)明的進(jìn)一步主題。
[0007]LED照明設(shè)備包括整流器器件，其將AC電壓源的AC電壓整流為具有供電電流的經(jīng)整流的供電電壓。整流器器件可以是例如橋式電路。AC電壓被特別優(yōu)選地具體化為正弦電壓；在備選實(shí)施例中，還可以涉及失真的正弦電壓或某個(gè)其它交流AC電壓。供電電壓被特別優(yōu)選地具體化為具有規(guī)律重復(fù)的(優(yōu)選地，正弦的)半周期的經(jīng)整流供電電壓和/或脈動(dòng)DC電壓。
[0008]LED照明裝置包括至少一個(gè)LED發(fā)光單元；然而，還可以提供多個(gè)LED發(fā)光單元。一些或所有LED發(fā)光單元在每種情況下包括多個(gè)LED，并且或者共同包括或者各自分別包括開關(guān)結(jié)構(gòu)。LED被具體化為發(fā)光二極管，并且可以被統(tǒng)一具體化為白色或可以發(fā)射不同顏色(特別是紅色、綠色和藍(lán)色)作為光顏色?？傮w而言，LED發(fā)光單元可以發(fā)射白色光或有色光，特別是有色的混合光。
[0009]開關(guān)結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)以互連不同開關(guān)狀態(tài)中的LED，其中LED發(fā)光單元在不同的開關(guān)狀態(tài)中具有不同的正向電壓。由依賴于開關(guān)狀態(tài)相互串聯(lián)或相互并聯(lián)的LED實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)的不同正向電壓，從而改變正向電壓。如果，例如，各自具有3.4伏特的正向電壓的兩個(gè)LED被串聯(lián)，那么聯(lián)合正向電壓是6.8伏特。如果所述LED并聯(lián)，那么正向電壓僅3.4伏特。根據(jù)該系統(tǒng)化，LED—包括子組一可以被并聯(lián)和串聯(lián)從而實(shí)現(xiàn)不同的正向電壓?？蛇x地作為補(bǔ)充地，開關(guān)狀態(tài)可以被設(shè)計(jì)以生成LED發(fā)光單元的具體混合顏色。
[0010]特別優(yōu)選地，LED發(fā)光單元具有至少兩個(gè)，優(yōu)選地至少三個(gè)，特別地至少四個(gè)，不同的開關(guān)狀態(tài)，不同的開關(guān)狀態(tài)各自具有不同的LED發(fā)光單元正向電壓。特別地，按照本申請(qǐng)人的文獻(xiàn) DE 10 2012 006 315 AU DE 10 2012 006 316 AU DE 10 2012 006 341 Al 和DE 10 2012 006 343 Al中描述的方式設(shè)計(jì)具有開關(guān)結(jié)構(gòu)的LED發(fā)光單元。
[0011 ] LED照明裝置包括電流吸收器件，其被設(shè)計(jì)以用于控制通過LED發(fā)光單元的LED電流。從電路角度來(lái)看，電流吸收器件與至少一個(gè)LED發(fā)光單元串聯(lián)。供電電壓(特別是經(jīng)整流的供電電壓)出現(xiàn)在包括電流吸收器件和LED發(fā)光單元的串聯(lián)電路處。特別地，電流吸收器件被設(shè)計(jì)以將電功率轉(zhuǎn)換為熱量，從而改變LED電流。
[0012]LED照明裝置額外地包括控制器件，其被設(shè)計(jì)以用于驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元，特別是LED發(fā)光單元的開關(guān)結(jié)構(gòu)，以及電流吸收器件。在正常操作模式中，LED發(fā)光單元和電流吸收器件被驅(qū)動(dòng)以使得LED發(fā)光單元的正向電壓和通過LED發(fā)光單元的LED電流適應(yīng)于供電電壓和/或AC電壓的瞬時(shí)值，并且可選地作為補(bǔ)充地適應(yīng)于用于LED發(fā)光單元的亮度的調(diào)光值。瞬時(shí)值可以是測(cè)量的瞬時(shí)值或估計(jì)的瞬時(shí)值。
[0013]以使得LED電流被設(shè)置從而使得供電電流的時(shí)間分布與供電電壓的時(shí)間分布和/或AC電壓源的AC電壓的時(shí)間分布同步的方式實(shí)現(xiàn)LED電流的改變。電流吸收器件的監(jiān)督(特別是控制或調(diào)節(jié))可以使得LED照明裝置可以特別實(shí)現(xiàn)大于0.98 (優(yōu)選地大于0.99)的功率因子。
[0014]此外，控制器件驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元，特別是開關(guān)結(jié)構(gòu)，從而使得正向電壓適應(yīng)于供電電壓的瞬時(shí)值，從而使得LED在它們的操作窗口中被操作。這是特別地通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:每半周期驅(qū)動(dòng)至少兩次(優(yōu)選地至少四次)LED發(fā)光單元，特別是開關(guān)結(jié)構(gòu)，從而改變開關(guān)狀態(tài)并因此改變正向電壓。特別優(yōu)選地，用于控制器件的參考變量在供電電壓處和/或AC電壓處被抽出(tap-off)。
[0015]在本發(fā)明的上下文中，提出LED照明裝置包括能量存儲(chǔ)模塊，其與電流吸收器件和LED發(fā)光單元電并聯(lián)，其中能量存儲(chǔ)模塊被設(shè)計(jì)用于供應(yīng)至少一個(gè)LED發(fā)光單元并且為存儲(chǔ)操作模式提供存儲(chǔ)電壓。作為能量存儲(chǔ)模塊的電路結(jié)構(gòu)的結(jié)果，在正常操作模式中，供電電壓同樣出現(xiàn)在所述能量存儲(chǔ)模塊處，從而使得能量存儲(chǔ)模塊在能量存儲(chǔ)操作模式中可以提供對(duì)應(yīng)于或者至少實(shí)質(zhì)對(duì)應(yīng)于供電電壓的峰值的存儲(chǔ)電壓?？刂破骷辉O(shè)計(jì)以在存儲(chǔ)操作模式中驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元和電流吸收器件從而使得LED發(fā)光單元的正向電壓和通過LED發(fā)光單元的LED電流適應(yīng)于能量存儲(chǔ)模塊的存儲(chǔ)電壓的瞬時(shí)值。結(jié)果，在存儲(chǔ)操作模式中，能量存儲(chǔ)模塊的存儲(chǔ)電壓，而不是供電電壓，被用于供應(yīng)至少一個(gè)LED發(fā)光單元和電流吸收器件，并且LED發(fā)光單元，特別是開關(guān)結(jié)構(gòu)，被控制器件依賴于存儲(chǔ)電壓而監(jiān)管。
[0016]在這種情況下，本發(fā)明考慮確實(shí)在移動(dòng)運(yùn)輸中(特別是