EP3345457B1

EP3345457B1 - Assembly with control gear for lamps

Info

Publication number: EP3345457B1
Application number: EP16762949.2A
Authority: EP
Inventors: Lukas Saccavini; John SCHÖNBERGER
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2025-03-19
Anticipated expiration: 2036-08-19
Also published as: EP3345457A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung umfassend ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und einen elektrischen Schaltkreis, dessen Spannungsversorgung aus einem Energie-Übertragungselement des Betriebsgeräts galvanisch getrennt erfolgt.The invention relates to an arrangement comprising an operating device for lamps and an electrical circuit, the voltage supply of which is galvanically isolated from an energy transmission element of the operating device.

Für den Betrieb von Leuchtmitteln wie beispielsweise Leuchtdioden (LED) oder Fluoreszenzleuchten werden Betriebsgeräte, auch Vorschaltgeräte eingesetzt. Die Betriebsgeräte sind eingerichtet, aus einer Netzversorgungsspannung die erforderliche Versorgungsspannung für die Leuchtmittel zu erzeugen und dabei zugleich sicherheitstechnische Anforderungen zu erfüllen. In Verbindung mit dem Betriebsgerät und den Leuchtmitteln werden weitere elektrische Schaltkreise eingesetzt.Operating devices, also known as ballasts, are used to operate light sources such as light-emitting diodes (LEDs) or fluorescent lamps. These devices are designed to generate the required supply voltage for the light sources from a mains supply voltage while simultaneously meeting safety requirements. Additional electrical circuits are used in conjunction with the operating device and the light sources.

Solche weiteren elektrischen Schaltkreise können Sensoren wie Bewegungssensoren oder Helligkeitssensoren umfassen. Dabei erfordert der Betrieb dieser Sensoren die Verfügbarkeit einer Versorgungsspannung zur Spannungsversorgung des jeweiligen Sensors. Die Sensoren können beispielsweise zur messtechnischen Erfassung physikalischer Parameter und Übermittlung der aufgenommenen Parameter in einem elektrischen Sensorsignal an das Betriebsgerät dienen.Such additional electrical circuits may include sensors such as motion sensors or brightness sensors. The operation of these sensors requires the availability of a supply voltage to power the respective sensor. The sensors can be used, for example, to measure physical parameters and transmit the recorded parameters to the operating device as an electrical sensor signal.

Zur Spannungsversorgung eines Sensors sind entsprechende Zuleitungen und oft auch weitere zu versorgende Schaltungskreise für die Steuerung und externe Kommunikation des Sensors erforderlich. Üblicherweise erzeugt ein im Rahmen des Betriebsgeräts verwendeter Konverter die notwendige Niedervoltversorgungsspannung, die dem Sensor über Versorgungsleitungen zugeführt wird. Die Erzeugung dieser Niedervoltversorgungsspannung bedeutet aber zusätzlichen Aufwand innerhalb des Konverters, zusätzliche externe Anschlussmöglichkeiten wie Steckverbinder und zusätzliche Versorgungsleitungen zwischen Konverter und Sensor neben zusätzlichen Verbindungsleitungen für das Sensorsignal zur Übermittlung von Sensordaten an das Betriebsgerät. Andererseits werden Induktivitäten des Betriebsgeräts, insbesondere eines Transformators des Betriebsgeräts, üblicherweise in eine Kupferfolie eingeschlagen, um die unvermeidbaren Streufelder zu kontrollieren. Die so in die Folge eingetragene Streuleistung bleibt damit ungenutzt. US 2012 212 150 A1 , US 2009 284 179 A1 , US 2007 236 159 A1 , US 2009 159 677 A1 , WO 2008 012 702 A1 , und FR 2 955 011 A1 betreffen Anordnungen gemäß des Oberbegriffs des beiliegenden Anspruchs 1. WO 2012/049582 A1 betrifft das Gebiet der Energieübertragungstechnologie unter Verwendung eines induktiven drahtlosen Energieübertragungssystems.To supply voltage to a sensor, appropriate supply lines and often additional circuits are required for the control and external communication of the sensor. Typically, a converter used within the operating device generates the necessary low-voltage supply voltage, which is then fed to the sensor via supply lines. However, generating this low-voltage supply voltage requires additional effort within the converter, additional external connection options such as connectors and additional supply lines between the converter and the sensor, as well as additional connecting lines for the Sensor signal for transmitting sensor data to the control gear. On the other hand, inductors of the control gear, especially a transformer of the control gear, are usually wrapped in copper foil to control the unavoidable stray fields. The resulting stray power thus remains unused. US 2012 212 150 A1 , US 2009 284 179 A1 , US 2007 236 159 A1 , US 2009 159 677 A1 , WO 2008 012 702 A1 , and FR 2 955 011 A1 relate to arrangements according to the preamble of the accompanying claim 1. WO 2012/049582 A1 concerns the field of energy transfer technology using an inductive wireless energy transfer system.

Ausgehend von dem eingangs dargestellten Stand der Technik widmet sich die Erfindung der technischen Aufgabe, den Einsatz von externen Schaltungen und Betriebsgeräten für Leuchtmittel in einem engen räumlichen Verbund zu verbessern und durch Nutzung der in der Streuleistung enthaltenen Energie die Gesamteffizienz zu verbessern.Based on the state of the art presented at the beginning, the invention is dedicated to the technical task of improving the use of external circuits and operating devices for lamps in a close spatial connection and of improving the overall efficiency by utilizing the energy contained in the scattered power.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Anordnung nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved according to the invention by the features of the arrangement according to independent claim 1. Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims.

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung nach dem unabhängigen Anspruch 1 insbesondere umfassend ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und einen elektrischen Schaltkreis, wobei das Betriebsgerät zumindest ein Energie-Übertragungselement umfasst, gelöst. Erfindungsgemäß ist ein induktives Koppelelement des elektrischen Schaltkreises in einem magnetischen oder elektromagnetischen Streufeld des Energie-Übertragungselements angeordnet. Beispielsweise ist das Energie-Übertragungselement als induktives Element ausgebildet.This object is achieved by an arrangement according to independent claim 1, in particular comprising an operating device for lighting means and an electrical circuit, wherein the operating device comprises at least one energy transmission element. According to the invention, an inductive coupling element of the electrical circuit is arranged in a magnetic or electromagnetic stray field of the energy transmission element. For example, the energy transmission element is designed as an inductive element.

Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine Spannungsversorgung für eine extern zu dem Betriebsgerät angeordnete elektrische Schaltung bereitgestellt, wobei keine zusätzliche Verdrahtung für die Spannungszuführung aus dem Betriebsgerät zu dem Schaltkreis erforderlich ist. Der Aufwand zur Verbindung, wie Steckverbinder, mechanische Durchführungen durch ein Gehäuse des Betriebsgeräts, Kabel, Kabelführungen wird durch die Erfindung reduziert. Es kann somit eine kontaktlose Energieübertragung zu der elektrischen Schaltung ermöglicht werden.By means of the arrangement according to the invention, a voltage supply is provided for an electrical circuit arranged externally to the operating device, whereby no additional wiring is required for the voltage supply from the operating device to the circuit is required. The invention reduces the complexity of the connection, such as connectors, mechanical feedthroughs through the housing of the operating device, cables, and cable guides. This enables contactless power transmission to the electrical circuit.

Zugleich wird es ermöglicht, einen Niedervoltspannungskreis für die elektrische Schaltung und einen eingangsseitigen Netzspannungsabschnitt des Betriebsgeräts galvanisch getrennt auszulegen.Somit sind Anforderungen hinsichtlich Schutzes vor hohen Spannungen ohne zusätzlichen Aufwand in einfacher Weise zu erfüllen.At the same time, it is possible to design a low-voltage circuit for the electrical circuit and an input-side mains voltage section of the operating device in a galvanically isolated manner. This makes it easy to meet requirements regarding protection against high voltages without additional effort.

Die Nutzung des Streufelds einer zu Erfüllung anderer Aufgaben als der Spannungsversorgung des Schaltkreises ohnehin vorhandenen Induktivität des Betriebsgeräts verringert den Aufwand durch Verzicht auf zusätzliche Bauelemente in dem Betriebsgerät, beispielsweise einem Konverter, hinsichtlich Anzahl der Bauelemente und erforderlichen Geräteabmessungen. Insbesondere eine Netzeingangsdrossel, eine Primärwicklung eines Trenntransformators, eine Spule eines Flyback-Konverters, etc. können das induktive Element des Betriebsgeräts sein, dessen Streufeld erfindungsgemäß genutzt wird. Darüber hinaus kann durch Aufnahme der Streuleistung auf den Einsatz der Folie, die normalerweise die Induktivität umgibt, verzichtet werden.Utilizing the stray field of an operating device's inductance, which is already present to perform tasks other than supplying power to the circuit, reduces the complexity by eliminating the need for additional components in the operating device, such as a converter, in terms of the number of components and required device dimensions. In particular, a mains input choke, a primary winding of an isolating transformer, a coil of a flyback converter, etc., can be the inductive element of the operating device whose stray field is utilized according to the invention. Furthermore, by absorbing the stray power, the use of the foil that normally surrounds the inductance can be dispensed with.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst der elektrische Schaltkreis ein Spannungsversorgungsmittel eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds.According to an advantageous development of the arrangement according to the invention, the electrical circuit comprises a voltage supply means configured to generate a supply voltage for the electrical circuit from absorbed energy of the magnetic or electromagnetic stray field.

Das magnetische Koppelelement entnimmt dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld, einem Wechselfeld, durch Induktion in einem Leiter des Koppelements Energie und stellt diese in Form eines Wechselstroms (Wechselspannung) bereit. Mittels des Spannungsversorgungsmittels kann dieser induzierte Wechselstrom gleichgerichtet und als bereitgestellte Niedervoltversorgungsspannung beispielsweise eines Sensors genutzt werden.The magnetic coupling element extracts energy from the magnetic or electromagnetic stray field, an alternating field, through induction in a conductor of the coupling element and provides it in the form of an alternating current (alternating voltage). Using the power supply, this induced alternating current can be rectified and used as a low-voltage supply voltage, for example, for a sensor.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung weist der elektrische Schaltkreis ein Speichermittel, insbesondere eine Kapazität, zur Speicherung elektrischer Engergie auf.According to a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the electrical circuit has a storage means, in particular a capacitor, for storing electrical energy.

Mittels des Speichermittels kann eine näherungsweise konstante Niedervoltgleichspannung zum Betrieb beispielsweise einer Steuerschaltung, eines Mikrosteuerschaltkreises (engl. Microcontroller) oder eines anwenderspezifischen Schalkreises (engl. ASIC) bereitgestellt werden. Bei Einsatz einer geeigneten Kapazität als Speichermittel ist es zugleich möglich, einen kontinuierlichen Betrieb des Schaltkreises auch für einen gepulsten Betrieb des Betriebsgeräts zu gewährleisten.The storage medium can be used to provide an approximately constant low-voltage DC voltage for operating, for example, a control circuit, a microcontroller, or an application-specific integrated circuit (ASIC). When using a suitable capacity as the storage medium, it is also possible to provide a continuous To ensure operation of the circuit also for pulsed operation of the operating device.

Die Anordnung nach einer weiteren Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrische Schaltkreis einen Sensor, insbesondere einen Bewegungssensor oder Helligkeitssensor, und/oder eine Kommunikationsschnittstelle, vorzugsweise zur drahtlosen Kommunikation, umfasst, und das Energie-Übertragungselement in einem gepulsten Betrieb angesteuert wird. Die über das magnetische Koppelelement aufgenommenen Feldenergie wird in dem Speichermittel zwischengespeichert und steht auch für einen Bewegungssensor der zum Aktivieren eines Leuchtmittels verwendet wird, zu Verfügung.The arrangement according to a further embodiment is characterized in that the electrical circuit comprises a sensor, in particular a motion sensor or brightness sensor, and/or a communication interface, preferably for wireless communication, and the energy transmission element is controlled in pulsed mode. The field energy absorbed via the magnetic coupling element is temporarily stored in the storage means and is also available for a motion sensor used to activate a lighting device.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung umfasst einen elektrischen Schaltkreis mit einem ersten Kommunikationsmittel ausgelegt zur Kommunikation mit dem Betriebsgerät.A further embodiment of the arrangement comprises an electrical circuit with a first communication means designed for communication with the operating device.

Mittels des ersten Kommunikationsmittels des elektrischen Schalkreises wird ein Signal, insbesondere eine Sensorsignal oder Datensignal des elektrischen Schaltkreises an das Betriebsgerät übermittelt. Somit kann mit geringem Aufwand ein Kommunikationskanal zwischen dem Betriebsgerät und dem elektrischen Schaltkreis verwirklicht werden.By means of the first communication means of the electrical circuit, a signal, in particular a sensor signal or data signal, from the electrical circuit is transmitted to the operating device. Thus, a communication channel between the operating device and the electrical circuit can be implemented with little effort.

Das erste Kommunikationsmittel einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung hat vorzugsweise einen Modulator ausgelegt zur Taktung des induktiven Koppelelements und/oder einer Sendeinduktivität.The first communication means of a preferred embodiment of the arrangement according to the invention preferably has a modulator designed to clock the inductive coupling element and/or a transmitting inductance.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kommuniziert das erste Kommunikationsmittel mittels Veränderung einer Last des induktiven Koppelelements mit dem Betriebsgerät.According to an advantageous development of the arrangement according to the invention, the first communication means communicates with the operating device by changing a load of the inductive coupling element.

Wird das erste Kommunikationsmittel derart ausgelegt, so sind spezielle Signalleitungen zwischen dem elektrischen Schaltkreis und dem Betriebsgerät nicht erforderlich und für die Spannungsversorgung wie auch für die Signalisierung und/oder Datenkommunikation ist der schaltungstechnische Aufwand gering.If the first means of communication is designed in this way, special signal lines between the electrical circuit and the operating device are not required and the circuitry effort for the power supply as well as for the signaling and/or data communication is low.

Die Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt das Betriebsgerät mit einem zweiten Kommunikationsmittel, das dafür ausgelegt ist, mit dem ersten Kommunikationsmittel des elektrischen Schaltkreises zu kommunizieren.The arrangement according to a further embodiment shows the operating device with a second communication means which is designed to communicate with the first communication means of the electrical circuit.

Entsprechend einer Weiterbildung zeichnet sich das Betriebsgerät dadurch aus, dass es ein Gehäuse und einen Gehäusedeckel umfasst, wobei der elektrische Schaltkreis außerhalb des Gehäuses oder an dem Gehäuse des Betriebsgeräts angeordnet ist.According to a further development, the operating device is characterized in that it comprises a housing and a housing cover, wherein the electrical circuit is arranged outside the housing or on the housing of the operating device.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines Ausführungsbeispiels bildet das induktive Koppelelement des elektrischen Schaltkreises an dem Gehäusedeckel angeordnet oder in den Gehäusedeckel integriert aus.The arrangement according to the invention of an embodiment forms the inductive coupling element of the electrical circuit arranged on the housing cover or integrated into the housing cover.

Die Versorgung des elektrischen Schaltkreises über magnetische Kopplung ermöglicht die Anordnung des elektrischen Schaltkreises außerhalb des Gehäuses des Betriebsgeräts. Damit ist eine erweiterte und/oder geänderte Funktionalität des Betriebsgeräts durch Hinzufügen eines geeignet ausgelegten elektrischen Schaltkreises, eine Reparatur und/oder Ersatz einfach zu bewerkstelligen. Das eigentliche Betriebsgerät kann dabei unverändert bleiben.Powering the electrical circuit via magnetic coupling allows the electrical circuit to be located outside the control gear housing. This makes it easy to extend and/or modify the functionality of the control gear by adding a suitably designed electrical circuit, or to repair and/or replace it. The actual control gear can remain unchanged.

Der Gehäusedeckel einer vorteilhaften Weiterbildung weist zumindest eine Markierung zur Bezeichnung einer Position des induktiven Koppelelements an dem Gehäusedeckel auf.The housing cover of an advantageous development has at least one marking for designating a position of the inductive coupling element on the housing cover.

Durch die Markierung wird eine exakte Positionierung des magnetischen Koppelelements in Bezug auf das Energie-Übertragungselement ermöglicht. Auch bei nachträglichem Anbringen der elektrischen Schaltung auf den Gehäusedeckel ist so eine optimale Positionierung von magnetischem Koppelelement und Energie-Übertragungselement und damit eine maximale Energieentnahme aus dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld zu erreichen.The marking enables precise positioning of the magnetic coupling element in relation to the energy transfer element. Even if the electrical circuit is subsequently attached to the housing cover, optimal positioning of the magnetic coupling element and energy transfer element is achieved, thus ensuring maximum energy extraction from the magnetic or electromagnetic stray field.

Eine Anordnung nach einem Ausführungsbeispiel ist dadurch ausgezeichnet, dass das induktive Koppelelement zusammen mit dem induktiven Element eine magnetische Kraft auf den elektrischen Schaltkreis in Richtung auf den Gehäusedeckel ausübt.An arrangement according to one embodiment is characterized in that the inductive coupling element together with the inductive element exerts a magnetic force on the electrical circuit in the direction of the housing cover.

Die Nutzung der magnetischen Kraft ermöglicht eine verbesserte Haftung der elektrischen Schaltung an dem Gehäusedeckel, gegebenenfalls zusätzlich zu einer Fixierung mittels Schrauben, durch Kleben, etc.The use of magnetic force enables improved adhesion of the electrical circuit to the housing cover, if necessary, in addition to fixation by means of screws, gluing, etc.

Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist das induktive Element zumindest ein Teil eines LLC-Transformators des Betriebsgeräts und/oder einer Induktivität eines Konverters des Betriebsgeräts.According to a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the inductive element is at least part of an LLC transformer of the operating device and/or an inductance of a converter of the operating device.

Die Nutzung vorhandener und technisch notwendiger Induktivitäten des Betriebsgeräts und ihres magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds ermöglicht eine Energieversorgung externer elektrischer Schaltungen ohne zusätzlichen betriebsgeräteseitigen Aufwand.The use of existing and technically necessary inductances of the operating device and their magnetic or electromagnetic stray field enables the energy supply of external electrical circuits without additional effort on the part of the operating device.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung umfassend ein LED-Modul mit einem Leuchtmittel und einen elektrischen Schaltkreis, wobei das Betriebsgerät zumindest ein Energie-Übertragungselement, vorzugsweise induktives Element, umfasst, und wobei der elektrische Schaltkreis ein induktives Koppelelement (aufweist, das in einem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld des Energie-Übertragungselements angeordnet ist.The invention also relates to an arrangement comprising an LED module with a light source and an electrical circuit, wherein the operating device comprises at least one energy transmission element, preferably an inductive element, and wherein the electrical circuit has an inductive coupling element which is arranged in a magnetic or electromagnetic stray field of the energy transmission element.

Der elektrische Schaltkreis kann ein Spannungsversorgungsmittel eingerichtet zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Schaltkreis aus aufgenommener Energie des magnetischen oder elektro-magnetischen Streufelds umfassen.The electrical circuit may comprise a voltage supply means configured to generate a supply voltage for the electrical circuit from absorbed energy of the magnetic or electromagnetic stray field.

Der elektrische Schaltkreis kann zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgelegt sein.The electrical circuit may be designed to output and receive wireless signals, in particular radio signals.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einem Betriebsgerät und einem elektrischen Schaltkreis,
Fig. 2: Ansichten einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einem Betriebsgerät und einem elektrischen Schaltkreis,
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises eines zweiten Ausführungsbeispiels, und
Fig. 4: ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.

The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and figures.

Fig. 1: a schematic representation of an arrangement according to the invention comprising an operating device and an electrical circuit,
Fig. 2: Views of an arrangement according to the invention comprising an operating device and an electrical circuit,
Fig. 3: a schematic representation of an electrical circuit according to the invention of a first embodiment,
Fig. 4: a schematic representation of an electrical circuit according to the invention of a second embodiment, and
Fig. 4: another embodiment of the invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben oder entsprechende Elemente. Aus Gründen der Darstellung wird in der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele auf eine Wiederholung weitgehend verzichtet.In the figures, like reference numerals designate the same or corresponding elements. For clarity of illustration, repetition is largely omitted in the following description of advantageous embodiments.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Anordnung umfasst ein Betriebsgerät 1 zum Betrieb eines Leuchtmittels 2 sowie einen elektrischen Schaltkreis 3. In Figur 1 ist ein Leuchtmittel 2 in Form einer LED gezeigt. Es ist ohne von der Erfindung abzuweichen, ebenso möglich, dass das Betriebsgerät 1 mehrere Leuchtmittel 2, die ihrerseits wieder eine Mehrzahl von lichtabgebenden Elementen wie LEDs, Gasentladungslampen, etc. umfassen, versorgt.In Figure 1 An arrangement according to the invention is shown in accordance with a first exemplary embodiment of the invention. The arrangement comprises an operating device 1 for operating a lighting means 2 and an electrical circuit 3. Figure 1 A light source 2 in the form of an LED is shown. Without deviating from the invention, it is also possible for the operating device 1 to supply multiple light sources 2, which in turn comprise a plurality of light-emitting elements such as LEDs, gas discharge lamps, etc.

Die Erfindung wird am Beispiel eines LLC-Konverters zum Betreiben mindestens eines Leuchtmittels, beispielsweise einer LED-Strecke erläutert. Treiberschaltungen für den Betrieb von Leuchtdioden, sind bekannt. Beispielsweise werden als Treiberschaltungen Konverter mit einer LLC-Schaltung verwendet, nachfolgend als LLC-Konverter bezeichnet. Bei LLC-Konvertern wird ein (Serien-) Resonanzkreis mittels einer hochfrequent getakteten Halbbrückenschaltung 5 mit einer hochfrequenten Wechselspannung gespeist. Der Resonanzkreis speist eine primärseitige Transformatorspule. Eine sekundärseitige Transformatorspule versorgt sodann direkt ein Leuchtmittel. Die dem Leuchtmittel zugeführte Versorgungsspannung wird typischerweise eine Gleichspannung sein. Die Gleichspannung kann grundsätzlich durch eine Gleichrichterschaltung erzeugt werden. Vorteilhaft ist es jedoch, die Gleichrichtung mittels eines Transformators mit Mittelabgriff an der Sekundärspule durchzuführen.The invention is explained using the example of an LLC converter for operating at least one light source, for example an LED array. Driver circuits for operating light-emitting diodes are known. For example, converters with an LLC circuit, hereinafter referred to as LLC converters, are used as driver circuits. In LLC converters, a (series) resonant circuit is supplied with a high-frequency alternating voltage by means of a high-frequency clocked half-bridge circuit 5. The resonant circuit feeds a primary-side transformer coil. A secondary-side transformer coil then directly supplies a light source. The supply voltage supplied to the light source will typically be a DC voltage. The DC voltage can in principle be generated by a rectifier circuit. However, it is advantageous to perform the rectification using a transformer with a center tap on the secondary coil.

Der LLC-Konverter ist somit eine elektrische Schaltung, die von einer Netzwechselspannung eingangsseitig gespeist und an das Leuchtmittel, beispielsweise eine oder mehrere LEDs, anschließbar sind, und ausgangsseitig eine Gleichspannung für einen definierten Betrieb bereitstellt.The LLC converter is therefore an electrical circuit that is fed by an AC mains voltage on the input side and can be connected to the light source, for example one or more LEDs. and provides a DC voltage on the output side for defined operation.

Das in Figur 1 dargestellte Betriebsgerät 1 weist einen Eingang 4 auf. An dem Eingang 4 liegt eine Eingangsspannung an, dies kann eine vorzugsweise gleichgerichtete Netzeingangsspannung U_NETZ seinn. Die Netzeingangsspannung U_NETZ kann beispielsweise auch gleichgerichtet werden und dann einer hier nicht dargestellten Leistungsfaktorkorrekturschaltung PFC zugeführt werden, welche eine stabilisierte Gleichspannung für den LLC-Konverter bereitstellt. Das Betriebsgerät 1 ist als LLC-Konverter dargestellt. Dabei folgt, vom Eingang 4 her betrachtet, eine Halbbrückenschaltung 5 und anschließend ein Serienresonanzkreis 6. Über einen Transformator 7 wird anschließend der LED-Ausgang 8 gespeist. Die erzeugte Ausgangsspannung U_LED wird an dem LED-Ausgang 8 für das Leuchtmittel 2 bereitgestellt.The Figure 1 The operating device 1 shown has an input 4. An input voltage is applied to the input 4; this can preferably be a rectified mains input voltage U _NETZ . The mains input voltage U _NETZ can, for example, also be rectified and then fed to a power factor correction circuit PFC (not shown here), which provides a stabilized direct voltage for the LLC converter. The operating device 1 is shown as an LLC converter. This is followed, from the input 4, by a half-bridge circuit 5 and then a series resonant circuit 6. The LED output 8 is then fed via a transformer 7. The generated output voltage U _LED is provided at the LED output 8 for the lamp 2.

Bei dem gezeigten Betriebsgerät 1 wird eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom von der Halbbrückenschaltung 5 erzeugt und an einen Serienresonanzkreis 6 bereitgestellt. Die mit der Wechselspannung bereitgestellte Energie schwingt in einem Resonanzkreis und wird zumindest teilweise an die Last des Transformators 7 abgegeben.In the illustrated operating device 1, an alternating voltage or alternating current is generated by the half-bridge circuit 5 and supplied to a series resonant circuit 6. The energy supplied by the alternating voltage oscillates in a resonant circuit and is at least partially supplied to the load of the transformer 7.

Der Serienresonanzkreis des LLC-Konverters besteht allgemein aus einem Kapazität C, einer Induktivität L und einer weiteren Spule L'. Die weitere Spule L' dient dazu, die mittels der Wechselspannung bereitgestellte Energie zu dem Leuchtmittel 2 als Last transportieren zu können. Um die Energie transportieren zu können wird die Last über den Transformator 7 mit dem Serienresonanzkreis 6 gekoppelt. Der Transformator 7 dient dabei als galvanische Barriere (galvanische Sperre) zwischen der erzeugten Wechselspannung und der an das Leuchtmittel abgegebenen Gleichspannung.The series resonant circuit of the LLC converter generally consists of a capacitance C, an inductance L, and another coil L'. The additional coil L' serves to transport the energy provided by the alternating voltage to the lamp 2 as the load. To transport the energy, the load is coupled to the series resonant circuit 6 via the transformer 7. The transformer 7 serves as a galvanic barrier (galvanic barrier) between the generated alternating voltage and the direct voltage delivered to the lamp.

Der Transformator 7 stellt eine galvanische Trennung von eingangsseitigem Abschnitt mit hoher Spannung und einem ausgangsseitigen Abschnitt mit Niedervoltversorgungsspannung für das Leuchtmittel 2 sicher. Mittels es Transformators 7 wird somit eine Potentialbarriere, auch SELV-Barriere bezeichnet, zur Schutztrennung verwirklicht. In dem Transformator 7 erzeugt ein primärseitiger Eingangswechselstrom ein magnetisches Wechselfeld, das in den sekundärseitigen Spulen einen Ausgangswechselstrom induziert. Dabei ist sind die primärseitige Eingangsspule und die mindestens eine sekundärseitige Ausgangsspule, dargestellt in Figur 1 sind zwei Ausgangsspulen, beispielsweise auf einen Ferrit- oder Eisenkern mit hoher magnetischer Leitfähigkeit (Permeabilität) µ aufgebracht. Die Leistungsübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite erfolgt im Wesentlichen über ein magnetisches Wechselfeld über den magnetischen Fluss Φ in dem Ferritkern des Transformators.The transformer 7 ensures a galvanic separation of the input-side section with high voltage and an output-side section with low-voltage supply voltage for the lamp 2. By means of the transformer 7, a potential barrier, also called SELV barrier, is thus realized for protective separation. In the transformer 7, a primary-side Input alternating current is an alternating magnetic field that induces an output alternating current in the secondary coils. The primary input coil and the at least one secondary output coil, shown in Figure 1 Two output coils are mounted, for example, on a ferrite or iron core with high magnetic conductivity (permeability) µ. Power transfer between the primary and secondary sides occurs essentially via an alternating magnetic field via the magnetic flux Φ in the ferrite core of the transformer.

Es ist üblich, über Hilfswicklungen auf dem Ferritkern induzierte zusätzliche Hilfsspannungen zu erzeugen, die beispielsweise Steuerschalkreise des Betriebsgeräts über Versorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgen.It is common practice to generate additional auxiliary voltages induced on the ferrite core via auxiliary windings, which, for example, supply control circuits of the operating device with electrical energy via supply lines.

Der Transformator 8 weist allerdings nicht nur einen magnetischen Fluss Φ in dem Ferritkern der ausgehend von den Primärwicklungen auch die Sekundärwicklungen des Transformators gezielt durchströmt, sondern auch einen magnetischen Streufluss Φ_s auf. Aufgrund eines notwendigen räumlichen Abstand von mehreren Wicklungen des Transformators kommt zu einem magnetischen Streufluss Φ_s. Der magnetischen Streufluss Φ_s wird von der Primärwicklung verursacht, durchdringt allerdings nicht die sekundärseitigen Spulen. Dadurch trägt dieser Streufluss Φ_s nicht zur magnetischen Kopplung der Primärseite mit der Sekundärseite des Transformators 7 bei. Der magnetischen Streufluss Φ_s ist daher als "Fluss-Verlust" zu verstehen. Dieser magnetischen Streufluss Φ_s kann durch Umwicklung des Transformators 7 mit Kupferfolie vermindert werden. Damit wird eine Verringerung der Verlustleistung des Transformators 7 erreicht.However, transformer 8 not only has a magnetic flux Φ in the ferrite core, which flows from the primary windings to the secondary windings of the transformer, but also a magnetic leakage flux Φ _s . Due to the necessary spatial spacing between several windings of the transformer, a magnetic leakage flux Φ _s occurs. The magnetic leakage flux Φ _s is caused by the primary winding, but does not penetrate the secondary coils. As a result, this leakage flux Φ _s does not contribute to the magnetic coupling of the primary side with the secondary side of transformer 7. The magnetic leakage flux Φ _s is therefore to be understood as "flux loss." This magnetic leakage flux Φ _s can be reduced by wrapping transformer 7 with copper foil. This reduces the power loss of transformer 7.

Erfindungsgemäß wird im Bereich des magnetischen Streuflusses Φ_s des Transformators 7 ein induktives Koppelelement 9 angeordnet. Dieses induktive Koppelelement 9 kann beispielsweise als zumindest eine Leiterschleife oder in Form einer Antenne mit einer geeigneten Bauform ausgebildet sein. In dem induktiven Koppelelement 9 wird durch den magnetischen Streuflusses Φ_s ein Strom induziert, der nun zur Spannungsversorgung des elektrischen Schaltkreises 3 genutzt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung sind Streuleistungen von z. B. 1 bis 4 Watt aus dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld zur Versorgung aktiver elektrischer Schaltungen, die lediglich eine geringe Leistungsaufnahme haben, zu entnehmen.According to the invention, an inductive coupling element 9 is arranged in the region of the magnetic leakage flux Φ _s of the transformer 7. This inductive coupling element 9 can be designed, for example, as at least one conductor loop or in the form of an antenna with a suitable design. A current is induced in the inductive coupling element 9 by the magnetic leakage flux Φ _s , which current can then be used to supply voltage to the electrical circuit 3. With the arrangement according to the invention, Stray powers of, for example, 1 to 4 watts can be extracted from the magnetic or electromagnetic stray field to supply active electrical circuits that only have a low power consumption.

Vorstehend erfolgt die Diskussion der erfindungsgemäßen Spannungsversorgung anhand des magnetischen Felds bzw. Induktivtäten. Die Betrachtung ist ebenso für die Betrachtung elektromagnetischer Felder in entsprechender Weise gültig. Dabei ist der Begriff induktives Koppelelement 9 mit dem Begriff Antenne gleichzusetzen. Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Nutzung eines elektro-magnetischen Feldes wird später anhand der Figur 5 erläutert.The discussion of the inventive power supply is based on the magnetic field or inductances. This consideration also applies to the consideration of electromagnetic fields in a corresponding manner. The term inductive coupling element 9 is synonymous with the term antenna. An example of the inventive use of an electromagnetic field will be explained later on with reference to Figure 5 explained.

Der elektrische Schaltkreis 3 nach dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst neben einem induktiven Koppelelement 9 ein Spannungsversorgungsmittel umfassend einen Gleichrichter 10 und eine Kapazität 11. Der Gleichrichter 10 erhält von dem induktiven Element 9 eine in dem induktiven Koppelelement 9 induzierte Wechselspannung und erzeugt durch Gleichrichtung eine Niedervoltgleichspannung mit einem geeigneten Spannungspegel zum Versorgen einer Steuerschaltung 12. Diese Niedervoltgleichspannung liegt an einem Speichermittel 11 an, dass diese Niedervoltgleichspannung beispielsweise glättet, Spannungsspitzen kurzschließt und elektrische Energie speichert.The electrical circuit 3 according to the Figure 1 The exemplary embodiment shown comprises, in addition to an inductive coupling element 9, a voltage supply means comprising a rectifier 10 and a capacitor 11. The rectifier 10 receives from the inductive element 9 an alternating voltage induced in the inductive coupling element 9 and, by rectification, generates a low-voltage direct voltage with a suitable voltage level for supplying a control circuit 12. This low-voltage direct voltage is applied to a storage means 11 which, for example, smooths this low-voltage direct voltage, short-circuits voltage peaks and stores electrical energy.

Das Speichermittel 11 ist bevorzugt als Kondensator (Kapazität) realisiert. Insbesondere ist als Speichermittel 11 ein Kondensator hoher Energiedichte geeignet. Als Speichermittel 11 kann besonders vorteilhaft ein Doppelschichtkondensator, auch elektrochemischer Doppelschichtkondensator (engl. EDLC) oder Superkondensator (engl. "Goldcap"^™), eingesetzt werden.The storage medium 11 is preferably implemented as a capacitor (capacitance). A high-energy-density capacitor is particularly suitable as the storage medium 11. A double-layer capacitor, also known as an electrochemical double-layer capacitor (EDLC) or supercapacitor (Goldcap ^™ ), can be used particularly advantageously as the storage medium 11.

Der elektrische Schaltkreis 3 nach Figur 1 umfasst weiter einen Sensor 13, der über den Steuerschaltkreis 11 mit Spannung versorgt wird. Eine durch den Sensor aufgenommene Messgröße, beispielsweise für einen zu erfassenden physikalischen Parameter wie eine Helligkeit, wird durch den Steuerschaltkreis 12 erfasst, gemäß einer Ausführungsbeispiel zwischengespeichert, und/oder in Form erfasster Sensordaten an ein erstes Kommunikationsmittel 14 übergeben.The electrical circuit 3 according to Figure 1 further comprises a sensor 13, which is supplied with voltage via the control circuit 11. A measured variable recorded by the sensor, for example for a physical parameter to be recorded, such as brightness, is recorded by the control circuit 12, temporarily stored according to one embodiment, and/or transferred to a first communication means 14 in the form of recorded sensor data.

Das erste Kommunikationsmittel 14 gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist beispielsweise dazu ausgelegt, Sensordaten in Form eines Sensorsignals an das Betriebsgerät 1 zu übermitteln. Das erste Kommunikationsmittel 14 eines Ausführungsbeispiels umfasst dazu einen Modulator. Das erste Kommunikationsmittel 14 kann weiter Leitungstreiber zur Übermittlung des Sensorsignals mittels spezieller Sensorsignalleitungen an das Betriebsgerät 1 umfassen. Das erste Kommunikationsmittel 14 eines weiterenThe first communication means 14 according to an advantageous embodiment is designed, for example, to transmit sensor data in the form of a sensor signal to the operating device 1. The first communication means 14 of one embodiment comprises a modulator for this purpose. The first communication means 14 can further comprise line drivers for transmitting the sensor signal to the operating device 1 via special sensor signal lines. The first communication means 14 of another

Ausführungsbeispiels umfasst einen Bustreiber um die Sensordaten über einen Bus, insbesondere eine DALI-Bus zu übermitteln. Der elektrische Schaltkreis 3 nach Figur 1 zeigt hingegen eine Sensorsignalleitung von dem ersten Kommunikationsmittel 14 zu dem induktiven Element 9. Das erste Kommunikationsmittel 14 nach Figur 1 ist dafür ausgelegt, drahtlos, beispielsweise durch eine spezielle Sendeinduktivität oder durch geeignet modulierte Taktung des induktiven Koppelelements 9 an ein Signal an das Betriebsgerät 1 zu übermitteln.The embodiment comprises a bus driver to transmit the sensor data via a bus, in particular a DALI bus. The electrical circuit 3 according to Figure 1 shows a sensor signal line from the first communication means 14 to the inductive element 9. The first communication means 14 according to Figure 1 is designed to transmit a signal to the operating device 1 wirelessly, for example by means of a special transmitting inductance or by means of suitably modulated timing of the inductive coupling element 9.

Das Betriebsgerät 1 nach einer Ausführung der erfindungsgemäßen Lehre umfasst ein in Figur 1 nicht dargestelltes zweites Kommunikationsmittel. Das zweite Kommunikationsmittel ist dazu ausgelegt, das Signal mit den Sensordaten und /oder weiteren Daten wie Steuerdaten, Statusdaten, etc. , zu empfangen, das Signal zu demodulieren und die übertragenen Informationen und/oder Sensordaten zu extrahieren und zur Weiterverarbeitung in dem Betriebsgerät 1 und/oder Übermittlung an andere Empfänger durch das Betriebsgerät bereitzustellen.The operating device 1 according to an embodiment of the teaching according to the invention comprises a Figure 1 Second communication means (not shown). The second communication means is designed to receive the signal with the sensor data and/or other data such as control data, status data, etc., to demodulate the signal, and to extract the transmitted information and/or sensor data and provide them for further processing in the operating device 1 and/or transmission to other receivers by the operating device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung mit unterschiedlichen Ausführungen des Kommunikationskanals zur Signalübertragung zwischen Betriebsgerät 1 und elektrischem Schaltkreis 3 werden unter Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert.Embodiments of the invention with different designs of the communication channel for signal transmission between operating device 1 and electrical circuit 3 are described with reference to Figures 3 and 4 explained in more detail.

Zunächst werden in Figur 2 zwei Ansichten einer erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In der oberen Teilansicht der Figur 3 ist die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung aus Betriebsgerät 1 und elektrischem Schaltkreis 3 gezeigt.First, Figure 2 two views of an arrangement according to the invention according to a first embodiment of the invention. In the upper partial view of the Figure 3 shows a top view of an arrangement according to the invention comprising operating device 1 and electrical circuit 3.

Der elektrische Schaltkreis 3 in Figur 2 verbindet über zwei Sensorleitungen 16, 17 den Sensor 13, beispielsweise einen Bewegungssensor. Diese Sensorleitungen 16, 17 können die Spannungsversorgung des Sensors 13 ebenso wie die Übermittlung von Sensorsignalen (Sensordaten) an die Hauptbaugruppe 3.1 des elektrischen Schaltkreises 3 sicherstellen. Die Hauptbaugruppe 3.1 des elektrischen Schaltkreises 3 ist in Figur 2 als ein elektrischer Schaltkreis 3 als Leiterplatte 20 mit darauf aufgebrachten Bauelementen 18, 19, 21 dargestellt. Die Leiterplatte 20 weist weiter eine in der der oberen Teilansicht der Figur 2 dargestellte Leiterbahnstruktur 22 auf, die das induktive Koppelelement 9 realisiert.The electrical circuit 3 in Figure 2 connects the sensor 13, for example a motion sensor, via two sensor lines 16, 17. These sensor lines 16, 17 can ensure the voltage supply of the sensor 13 as well as the transmission of sensor signals (sensor data) to the main assembly 3.1 of the electrical circuit 3. The main assembly 3.1 of the electrical circuit 3 is in Figure 2 as an electrical circuit 3 as a printed circuit board 20 with components 18, 19, 21 mounted thereon. The printed circuit board 20 further comprises a in the upper partial view of the Figure 2 shown conductor track structure 22, which realizes the inductive coupling element 9.

Entgegen der Darstellung in Figur 2 wird der elektrische Schaltkreis 3 bevorzugt in einem eigenen Schaltungsgehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt ist dieses Schaltungsgehäuse zumindest im Bereich des magnetischen Koppelelements 9 für magnetische Felder durchlässig und dämpfungsarm ausgeführt. Dieses Schaltungsgehäuse kann den elektrischen Schaltkreis 3 auch nur teilweise abdecken. So kann das Schaltungsgehäuse derart ausgeformt sein, dass es lediglich eine Oberseite des elektrischen Schaltkreises 3, die nicht durch den Gehäusedeckel 24 geschützt ist, bedeckt.Contrary to the representation in Figure 2 The electrical circuit 3 is preferably arranged in its own circuit housing. This circuit housing is particularly preferably designed to be permeable to magnetic fields and low-attenuation, at least in the region of the magnetic coupling element 9. This circuit housing can also only partially cover the electrical circuit 3. Thus, the circuit housing can be shaped such that it only covers an upper side of the electrical circuit 3, which is not protected by the housing cover 24.

Der Gehäusedeckel 24 einer Ausführungsform der Erfindung zeigt darüber hinaus eine Markierung 25 auf seiner Oberseite. Die Oberseite des Gehäusedeckels 24 ist diejenige Fläche des Gehäusedeckels 24, die nach Zusammensetzen des Gehäusedeckels 24 und des Gehäuses 23 nach außen weist. Die Markierung 25 kann als farblich oder taktil unterscheidbare Markierung einen Bereich auf dem Gehäusedeckel 24 bezeichnen. Wird das induktive Koppelelement 9 auf diesem markierten Bereich des Gehäusedeckels 24 angeordnet, so wird das magnetische Koppelelement 9 eine besonders hohe Streuleistung aus dem magnetischen oder elektro-magnetischen Streufeld entnehmen können. Die Markierung 25 kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel so ausgebildet sein, dass es zumindest teilweise die Funktion einer mechanischen Befestigung des elektrischen Schaltkreises 3 an dem Gehäusedeckel 24 übernehmen kann. Dies kann beispielsweise durch die Ausformung schienenartiger Führungen an der Oberseite des Gehäusedeckels 24 erfolgen.The housing cover 24 of one embodiment of the invention further features a marking 25 on its upper side. The upper side of the housing cover 24 is the surface of the housing cover 24 that faces outward after the housing cover 24 and the housing 23 have been assembled. The marking 25 can designate an area on the housing cover 24 as a color- or tactilely distinguishable marking. If the inductive coupling element 9 is arranged on this marked area of the housing cover 24, the magnetic coupling element 9 will be able to extract a particularly high stray power from the magnetic or electromagnetic stray field. According to a further exemplary embodiment, the marking 25 can be designed such that it can at least partially assume the function of a mechanical fastening of the electrical circuit 3 to the housing cover 24. This can be achieved, for example, by forming rail-like guides on the upper side of the housing cover 24.

Das Schaltungsgehäuse des elektrischen Schaltkreises 3 oder die Leiterplatte 20 kann beispielsweise mittels Verschrauben oder eine Klebverbindung auf dem Gehäuse 23, oder, wie in Figur 2 gezeigt, auf dem Gehäusedeckel 24 befestigt werden. Eine zumindest zusätzliche Haftung des elektrischen Schaltkreises 3 an dem Gehäuse 23 ist durch die magnetische Kraft ausgeübt von dem induktiven Element (Transformator) 7 auf den elektrischen Schaltkreis 3 in Richtung auf den Gehäusedeckel 24 zu erzielen.The circuit housing of the electrical circuit 3 or the printed circuit board 20 can be fixed, for example, by means of screwing or an adhesive connection on the housing 23, or, as in Figure 2 shown, on the housing cover 24. At least additional adhesion of the electrical circuit 3 to the housing 23 is achieved by the magnetic force exerted by the inductive element (transformer) 7 on the electrical circuit 3 in the direction of the housing cover 24.

In der unteren Teilansicht der Figur 2 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung aus Betriebsgerät 1 und elektrischem Schaltkreis 3 in einem teilweisen Schnitt dargestellt. Dabei ist in einem Bereich der unteren Teilfigur das Gehäuse 23 so gezeigt, dass die räumliche Anordnung des Transformators 7 auf einer Hauptleiterplatte 26 des Betriebsgeräts 1 erkennbar ist. Dabei wird aus der unteren Teilfigur der Figur 2 ersichtlich, dass das induktive Koppelelement 9 direkt oberhalb des Transformators 7, jedoch extern zu dem Gehäuse 23 mit Gehäusedeckel 24 des Betriebsgeräts 1 angeordnet ist. Damit wird eine besonders günstige Anordnung des induktiven Koppelelements 9 im Hinblick auf die zu entnehmende Energie aus dem Streufeld des Transformators 7 erreicht.In the lower part of the Figure 2 is a side view of the arrangement according to the invention comprising operating device 1 and electrical circuit 3 in a partial section. In this case, the housing 23 is shown in an area of the lower part of the figure in such a way that the spatial arrangement of the transformer 7 on a main circuit board 26 of the operating device 1 can be seen. In this case, the lower part of the figure Figure 2 It can be seen that the inductive coupling element 9 is arranged directly above the transformer 7, but externally to the housing 23 with the housing cover 24 of the operating device 1. This achieves a particularly favorable arrangement of the inductive coupling element 9 with regard to the energy to be extracted from the stray field of the transformer 7.

In Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen Schaltkreises entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dabei wird ein Kommunikationskanal als Rückkanal (engl. feedback channel) zwischen dem elektrischem Schaltkreis 3 und dem Betriebsgerät 1 realisiert. Dieser Kommunikationskanal wird durch ein erstes Kommunikationsmittel 14 auf der Seite des elektrischen Schaltkreises 3 gespeist. Das erste Kommunikationsmittel 14 kann dazu einen Modulator zur Erzeugung eines Sendesignals durch Modulation der zu übertragenden Daten auf einen Träger umfassen. Das Sendesignal wird entweder über spezielle Datenleitungen drahtlos, über einen Bus, insbesondere über einen DALI-Bus, oder aber drahtlos an das Betriebsgerät 1 und/oder an weitere Empfänger, z. B. eine zentrale Lichtsteuereinheit übertragen. Das erste Kommunikationsmittel 14 kann beispielsweise auch Leitungstreiber zur Übermittlung des Sensorsignals mittels spezieller Sensorsignalleitungen an das Betriebsgerät 1 umfassen. Das erste Kommunikationsmittel 14 eines weiteren Ausführungsbeispiels umfasst einen Bustreiber um die Sensordaten über einen Bus, insbesondere einen DALI-Bus zu übermitteln.In Figure 3 A schematic representation of an electrical circuit according to a first exemplary embodiment of the invention is shown. In this case, a communication channel is implemented as a feedback channel between the electrical circuit 3 and the operating device 1. This communication channel is fed by a first communication means 14 on the side of the electrical circuit 3. The first communication means 14 can comprise a modulator for generating a transmission signal by modulating the data to be transmitted onto a carrier. The transmission signal is transmitted either wirelessly via special data lines, via a bus, in particular via a DALI bus, or wirelessly to the operating device 1 and/or to further receivers, e.g., a central lighting control unit. The first communication means 14 can, for example, also comprise line drivers for transmitting the sensor signal to the operating device 1 via special sensor signal lines. The first communication means 14 of a further The embodiment comprises a bus driver to transmit the sensor data via a bus, in particular a DALI bus.

In Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises entsprechend einem vorteilhaften zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der elektrische Schaltkreis 3 nach Figur 4 zeigt hingegen einen Schalter 27. Der Schalter 27 wird durch die Steuerschaltung 12 angesteuert und entsprechend den zu übertragenen Daten, z. B. Sensordaten des Sensors 13, geschaltet. Mittels Schaltens des Schalters 27, der beispielsweise durch einen Transistor realisiert werden kann, wird die an einem Ausgang 29 des induktiven Elements 9 wirksame Last verändert. Damit ist durch Taktung des induktiven Elements 9 durch den Schalter 27 eine Modulation der Last des induktiven Elements 9 in Abhängigkeit von durch das Steuergerät 12 ausgegebenem Schaltersignal erreicht. Das Steuergerät 12 kann damit Sensordaten des Sensors 13 an ein nicht dargestelltes Steuergerät des Betriebsgeräts 1 übermitteln. Das erste Kommunikationsmittel 14 ist somit eingerichtet, drahtlos Sensordaten an das Betriebsgerät zu übermitteln, ohne eine eigene Datenleitungen zudem Betriebsgerät 1 ausgehende von dem elektrischen Schaltkreis 3 zu benötigen und ohne herkömmliche Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung zu benutzen.In Figure 4 A schematic representation of an electrical circuit according to the invention is shown in accordance with an advantageous second embodiment of the invention. The electrical circuit 3 according to Figure 4 shows a switch 27. The switch 27 is controlled by the control circuit 12 and switched according to the data to be transmitted, e.g., sensor data from the sensor 13. By switching the switch 27, which can be implemented, for example, by a transistor, the load effective at an output 29 of the inductive element 9 is changed. Thus, by clocking the inductive element 9 by the switch 27, a modulation of the load of the inductive element 9 is achieved as a function of the switch signal output by the control unit 12. The control unit 12 can thus transmit sensor data from the sensor 13 to a control unit (not shown) of the operating device 1. The first communication means 14 is thus configured to wirelessly transmit sensor data to the operating device without requiring its own data lines from the electrical circuit 3 to the operating device 1 and without using conventional methods for wireless data transmission.

Damit ist eine besonders vorteilhafte Anordnung von einem oder mehreren Sensoren 13 in Verbindung mit zumindest einem Betriebsgerät 1 für Leuchtmittel 2 verwirklicht, die erfindungsgemäß nur geringen zusätzlichen Schaltungs- und Installationsaufwand für Stromversorgung und Signalübermittlung benötigen.This provides a particularly advantageous arrangement of one or more sensors 13 in conjunction with at least one operating device 1 for lamps 2, which according to the invention require only minimal additional circuitry and installation effort for power supply and signal transmission.

Der Kommunikationskanal zwischen dem Betriebsgerät 1 und der elektrischen Schaltung 3 kann auch bidirektional ausgeführt werden. Das erste Kommunikationsmittel 14 und das zweite Kommunikationsmittel sind dann für einen Duplexbetrieb geeignet zu wählen.The communication channel between the operating device 1 and the electrical circuit 3 can also be bidirectional. The first communication means 14 and the second communication means must then be selected for duplex operation.

In Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Anordnung entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Anordnung umfasst ein LED-Modul 31 mit einem integrierten Betriebsgerät zum Betrieb eines Leuchtmittels 2 sowie einen elektrischen Schaltkreis 3.In Figure 5 An arrangement according to the invention is shown in accordance with a further exemplary embodiment of the invention. The arrangement comprises an LED module 31 with an integrated operating device for operating a light source 2 and an electrical circuit 3.

In Figur 5 ist ein Leuchtmittel 2 in Form einer LED gezeigt. Das Beispiel der Figur 5 zeigt sowohl eine seitliche Schnittansicht eines LED-Moduls (oben) als auch eine Draufsicht auf das LED-Modul (unten).In Figure 5 A light source 2 in the form of an LED is shown. The example of the Figure 5 shows both a side sectional view of an LED module (top) and a top view of the LED module (bottom).

Dieses Beispiel der Figur 5 zeigt ein LED-Modul 31 mit integriertem Betriebsgerät (hier nicht dargestellt). Das Betriebsgerät kann eine Treiberschaltung zum Betreiben mindestens eines Leuchtmittels, beispielsweise einer LED-Strecke aufweisen. Treiberschaltungen für den Betrieb von Leuchtdioden sind bekannt. Beispielsweise kann als Treiberschaltung ein Tiefsetzsteller (Buck- Konverter) oder ein Inverswandler (Buck-Boost-Konverter) genutzt werden. Die Treiberschaltung kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie die LED 2 mit einem konstanten Strom versorgt.This example of Figure 5 shows an LED module 31 with an integrated control gear (not shown here). The control gear can have a driver circuit for operating at least one light source, for example, an LED array. Driver circuits for operating light-emitting diodes are known. For example, a step-down converter (buck converter) or an inverse converter (buck-boost converter) can be used as the driver circuit. The driver circuit can, for example, be designed to supply the LED 2 with a constant current.

Der elektrische Schaltkreis 3 mit dem Sensor 13 kann ähnlich aufgebaut sein wie bei den vorgehenden Beispielen ausgeführt sein und vorzugsweise ein Steuergerät 12, einen Gleichrichter 10 und eine Kapazität 11 sowie ein erstes Kommunikationsmittel 14 aufweisen.The electrical circuit 3 with the sensor 13 can be constructed similarly to the previous examples and preferably comprise a control unit 12, a rectifier 10 and a capacitor 11 as well as a first communication means 14.

Der Transformator 37 stellt eine galvanische Trennung von eingangsseitigem Abschnitt mit einer mit dem Eingangsnetz verbundenen Spannung und einem ausgangsseitigen Abschnitt mit Niedervoltversorgungsspannung für den Sensor 13, welche potentialgetrennt zum Eingangsnetz ist, sicher. Mittels des Transformators 37 wird somit eine Potentialbarriere, auch SELV-Barriere bezeichnet, zur Schutztrennung verwirklicht. Der Transformator 37 ist als kernloser Transformator ausgebildet, bei dem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung vorzugsweise in Planartechnik ausgeführt sind.Transformer 37 ensures galvanic isolation between the input section, which carries a voltage connected to the input network, and the output section, which carries the low-voltage supply voltage for sensor 13 and is electrically isolated from the input network. Transformer 37 thus creates a potential barrier, also known as a SELV barrier, for protective isolation. Transformer 37 is designed as a coreless transformer, with the primary and secondary windings preferably constructed using planar technology.

In dem Transformator 37 erzeugt ein primärseitiger Eingangswechselstrom mit vorzugsweise hoher Frequenz, beispielsweise im Bereich von 1 bis 20 MHz, ein elektromagnetisches Wechselfeld, das in der sekundärseitigen Spule einen Ausgangswechselstrom induziert. Dabei ist die primärseitige Eingangsspule innerhalb des Gehäuses 33 des LED-Moduls 31 angeordnet. Die mindestens eine sekundärseitige Ausgangsspule als induktives Koppelelement 39 ist außerhalb des Gehäuses 33 des LED-Moduls angeordnet. Beispielsweise kann die sekundärseitige Ausgangsspule als Teil des elektrischen Schaltkreises 3 auf einer Folie oder Platine angeordnet sein, welche an dem LED-Modul aufgebracht wird, beispielsweise durch eine Klebeverbindung.In the transformer 37, a primary-side input alternating current with preferably a high frequency, for example in the range of 1 to 20 MHz, generates an electromagnetic alternating field that induces an output alternating current in the secondary-side coil. The primary-side input coil is arranged within the housing 33 of the LED module 31. The at least one secondary-side output coil as an inductive coupling element 39 is arranged outside the housing 33 of the LED module. For example, the secondary-side output coil can be part of the electrical Circuit 3 may be arranged on a foil or circuit board which is applied to the LED module, for example by an adhesive connection.

Die Leistungsübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite erfolgt im Wesentlichen über ein elektro-magnetisches Wechselfeld über den magnetischen Fluss des Transformators. Der Transformator 37 mit der sekundärseitige Ausgangsspule als induktives Koppelelement 39 wird gemäß diesem Beispiel nicht durch ein einstückiges Bauteil gebildet, sondern durch die Primärwicklung und die sekundärseitige Ausgangsspule, die räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, so dass die sekundärseitige Ausgangsspule von dem LED-Modul 31 und somit der Primärwicklung entfernt werden kann, die Anordnung wird jedoch derart gewählt, dass eine Leistungsübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite über ein elektro-magnetisches Wechselfeld ermöglicht werden kann.Power is transferred between the primary and secondary sides essentially via an alternating electromagnetic field via the magnetic flux of the transformer. According to this example, the transformer 37 with the secondary output coil as the inductive coupling element 39 is not formed by a single component, but rather by the primary winding and the secondary output coil, which are arranged spatially separated from one another, so that the secondary output coil can be removed from the LED module 31 and thus from the primary winding. However, the arrangement is chosen such that power can be transferred between the primary and secondary sides via an alternating electromagnetic field.

Erfindungsgemäß wird im Bereich des elektromagnetischen Feldes der Primärwicklung des Transformators 37 ein induktives Koppelelement 39 angeordnet. Dieses induktive Koppelelement 39 kann beispielsweise als zumindest eine Leiterschleife oder in Form einer Antenne mit einer geeigneten Bauform ausgebildet sein. In dem induktiven Koppelelement 39 wird durch den magnetischen Streuflusses ein Strom induziert, der nun zur Spannungsversorgung des elektrischen Schaltkreises 3 genutzt werden kann.According to the invention, an inductive coupling element 39 is arranged in the region of the electromagnetic field of the primary winding of the transformer 37. This inductive coupling element 39 can be designed, for example, as at least one conductor loop or in the form of an antenna with a suitable design. The magnetic stray flux induces a current in the inductive coupling element 39, which can then be used to supply voltage to the electrical circuit 3.

Beispielsweise enthält das LED-Modul neben der Treiberschaltung für die LED zusätzlich eine Taktschaltung zum Ansteuern und Speisen der Primärwicklung des Transformators 37, also des Energie-Übertragungselementes, mit hoher Frequenz. Diese Taktschaltung kann beispielsweise aus einer internen Gleichspannung oder aber auch aus dem LED-Speisestrom versorgt werden.For example, in addition to the driver circuit for the LED, the LED module also contains a clock circuit for controlling and feeding the primary winding of transformer 37, i.e., the energy transfer element, at high frequency. This clock circuit can be powered, for example, by an internal DC voltage or by the LED supply current.

In einer optionalen Variante können durch entsprechende Taktung mittels der Taktschaltung sowohl Energie als auch Daten über den Transformator 37 an den elektrischen Schaltkreis 3 übertragen werden. Auf diese Weise können die Taktschaltung und der Transformator 37 Teil eines Kommunikationskanals zwischen dem Betriebsgerät 1 und der elektrischen Schaltung 3 sein.In an optional variant, both energy and data can be transmitted to the electrical circuit 3 via the transformer 37 by appropriate clocking using the clock circuit. In this way, the clock circuit and the transformer 37 can be part of a communication channel between the operating device 1 and the electrical circuit 3.

Der elektrische Schaltkreis 3 kann weiterhin über einen Modulator verfügen, der dazu ausgelegt sein kann, die sekundärseitige Ausgangsspule als induktives Koppelelement 39 zu takten und somit ein erstes Kommunikationsmittel zu bilden. Auf diese Weise kann über den Transformator 37 auch eine bidirektionale Kommunikation erfolgen.The electrical circuit 3 can further comprise a modulator, which can be designed to clock the secondary-side output coil as an inductive coupling element 39 and thus form a first means of communication. In this way, bidirectional communication can also take place via the transformer 37.

Das LED-Modul kann somit beispielsweise mit einem Aufsatz versehen werden, wobei der Aufsatz den elektrischen Schaltkreis 3 enthält. Der Sensor 13 des elektrischen Schaltkreises 3 kann beispielsweise einen Bewegungssensor und / oder einen Helligkeitssensor enthalten. Der Aufsatz mit dem elektrischen Schaltkreis 3 kann derart aufgebaut sein, dass er auf dem LED-Modul angeordnet sein kann, ohne die Lichtabstrahlung der LED zu beeinflußen oder einzuschränken. In dem Beispiel gemäß Figur 5 ist der Aufsatz ringförmig ausgebildet, und kann beispielsweise auf den Rand eines rundes LED-Spotmoduls aufgebracht werden, so dass eine Funktion des Sensors 13 ermöglicht wird, da dieser in der Abstrahlrichtung des LED-Moduls angeordnet sein kann, ohne die Lichtabstrahlung der LED zu beeinflußen oder einzuschränken.The LED module can thus, for example, be provided with an attachment, wherein the attachment contains the electrical circuit 3. The sensor 13 of the electrical circuit 3 can, for example, contain a motion sensor and/or a brightness sensor. The attachment with the electrical circuit 3 can be constructed in such a way that it can be arranged on the LED module without influencing or restricting the light emission of the LED. In the example according to Figure 5 the attachment is ring-shaped and can, for example, be applied to the edge of a round LED spot module, so that a function of the sensor 13 is enabled, since it can be arranged in the radiation direction of the LED module without influencing or restricting the light emission of the LED.

Gemäß einer Weiterführung der Erfindung und der oben erläuterten Ausführungsbeispiele kann der elektrische Schaltkreis 3 auch über eine zusätzliche oder alternative dritte Kommunikationsschnittstelle verfügen. Diese dritte Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise als dritte Kommunikationsschnittstelle zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgebildet sein. Beispielsweise kann die dritte Kommunikationsschnittstelle zur Ausgabe und zum Empfang von Funksignalen gemäß einem definierten Standard wie beispielsweise Bluetooth, WLAN oder Zigbee ausgelegt sein. Die drahtlosen Signale kann der elektrische Schaltkreis 3 beispielsweise auch mit anderen Geräten wie beispielsweise zusätzlichen Steuergeräten oder Verbrauchern austauschen, ohne dass das Betriebsgerät in diese Kommunikation eingebunden werden muß. Auf diese Weise ist es möglich, einen elektrischen Schaltkreis 3 mit einem Sensor 13 bereitzustellen, der über eine kontaktlose Energieübertragung versorgt wird und zur Ausgabe und zum Empfang von drahtlosen Signalen, insbesondere Funksignalen, ausgelegt ist.According to a further development of the invention and the exemplary embodiments explained above, the electrical circuit 3 can also have an additional or alternative third communication interface. This third communication interface can, for example, be designed as a third communication interface for outputting and receiving wireless signals, in particular radio signals. For example, the third communication interface can be designed for outputting and receiving radio signals according to a defined standard such as Bluetooth, WLAN, or Zigbee. The electrical circuit 3 can, for example, also exchange the wireless signals with other devices, such as additional control devices or consumers, without the operating device having to be integrated into this communication. In this way, it is possible to provide an electrical circuit 3 with a sensor 13 that is supplied via contactless energy transmission and is designed for outputting and receiving wireless signals, in particular radio signals.

Teile des elektrischen Schaltkreises 3 gemäß den Ausführungsbeispielen können auch in eine integrierte Schaltung integriert werden. Beispielsweise können das Steuergerät 12, der Gleichrichter 10 und optional das erste Kommunikationsmittel 14 in eine gemeinsamen integrierten Schaltung zusammengefasst werden. Es wäre auch möglich, den Sensor 13 mit in die integrierte Schaltung zu integrieren. Die integrierte Schaltung kann beispielsweise als Multi-Chip-Module oder Einzel-Chip-Modul ausgeführt sein.Parts of the electrical circuit 3 according to the exemplary embodiments can also be integrated into an integrated circuit. For example, the control unit 12, the rectifier 10, and optionally the first communication means 14 can be combined into a common integrated circuit. It would also be possible to integrate the sensor 13 into the integrated circuit. The integrated circuit can be implemented, for example, as a multi-chip module or a single-chip module.

Claims

Arrangement comprising an operating device (1) for at least one lamp (2) and an electrical circuit (3), the operating device (1) comprising at least one energy transmission element (7) which is designed as an inductive element,
the inductive element being at least one part of an LLC transformer of the operating device (1),

the energy transmission element (7) being designed such that a primary-side input alternating current in the energy transmission element (7) generates an alternating magnetic field which induces a secondary-side output alternating current which is supplied to the at least one lamp (2),

and the electrical circuit (3) having an inductive coupling element (9) which is arranged in a magnetic or electromagnetic stray field of the energy transmission element (7),

characterized in that

the electrical circuit (3) is arranged externally to the operating device (1)

so that a current is induced in the inductive coupling element (9) by the magnetic or electromagnetic stray field which is now used to supply voltage to the electrical circuit (3),

that the inductive coupling element (9) is designed as at least one conductor loop or in the form of an antenna that has a suitable construction,

that the operating device (1) comprises a housing (23) and a housing cover (24),

that the electrical circuit (3) is arranged outside the housing (23),

the housing (23) being designed to be permeable to magnetic fields and to have low attenuation at least in the region of the inductive coupling element (9), and

the housing cover (24) having a marking (25) on the surface which faces outwards after the housing cover (24) and the housing (23) have been assembled, in order to designate a marked region on the housing cover (24)

so that, when the inductive coupling element (9) is arranged on this marked region, the inductive coupling element (9) is designed to draw a particularly high stray power from the magnetic or electromagnetic stray field.
Arrangement according to claim 1, characterized in that
the electrical circuit (3) comprises a voltage supply means (10, 11) designed to generate a supply voltage for the electrical circuit (3) from absorbed energy of the magnetic or electromagnetic stray field.
Arrangement according to either claim 1 or claim 2, characterized in that
the electrical circuit (3) comprises a storage means (11), in particular a capacitor, for storing electrical energy.
Arrangement according to any of claims 1 to 3, characterized in that
the electrical circuit (3) comprises a sensor (13), in particular a motion sensor, and/or a communication interface, and the energy transmission element (7) is configured to be controlled in a pulsed operation.
Arrangement according to any of claims 1 to 4, characterized in that
the electrical circuit (3) comprises a first communication means (14) designed to communicate with the operating device (1).
Arrangement according to claim 5, characterized in that
the first communication means (14) comprises a modulator designed to clock the inductive coupling element (9) and/or a transmitting inductance.
Arrangement according to either claim 5 or claim 6, characterized in that
the first communication means (14) is designed to communicate with the operating device (1) by changing a load of the inductive coupling element (9).
Arrangement according to any of claims 5 to 7, characterized in that
the operating device (1) comprises a second communication means designed to communicate with the first communication means (14) of the electrical circuit (3).
Arrangement according to any of the preceding claims, characterized in that
the inductive coupling element (9) of the electrical circuit (3) is arranged on the housing cover (24) or is integrated into the housing cover (24).
Arrangement according to any of the preceding claims, characterized in that
the arrangement further comprises an LED module (31), and

that the operating device is integrated into the LED module (31).
Arrangement according to any of the preceding claims, characterized in that
the electrical circuit (3) is designed to output and receive wireless signals, in particular radio signals.