DE102010003739B4 - Circuit arrangement for operating a plurality of LEDs - Google Patents
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Abstract
Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Vielzahl von LEDs mit – einem Versorgungsspannungsanschluss (UV) zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung (Ua); – einem Bezugspotentialanschluss zum Koppeln mit einem Bezugspotential; – einer Stromquelle (I0), die mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist; – der Serienschaltung mindestens einer ersten (LED1) und mindestens einer zweiten LED (LED2), wobei der mindestens einen ersten LED (LED1) eine erste Bypassvorrichtung (BP1a) und der mindestens einen zweiten LED (LED2) eine zweite Bypassvorrichtung (BP2a) parallel geschaltet ist, wobei die erste (BP1a) und die zweite Bypassvorrichtung (BP2a) jeweils einen Steueranschluss aufweisen, wobei die Parallelschaltung der mindestens einen ersten LED (LED1) und der ersten Bypassvorrichtung (BP1a), die Parallelschaltung der mindestens einen zweiten LED (LED2) und der zweiten Bypassvorrichtung (BP2a) sowie die Stromquelle (I0) seriell zwischen den Versorgungsspannungsanschluss (UV) und den Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist; – einem PWM-Generator (12) mit mindestens einem ersten Ausgang (A1), der mit dem Steueranschluss der ersten Bypassvorrichtung...Circuit arrangement for operating a plurality of LEDs with - a supply voltage connection (UV) for coupling with a DC supply voltage (Ua); - a reference potential connection for coupling to a reference potential; - A current source (I0), which is coupled to the reference potential connection; - The series connection of at least one first (LED1) and at least one second LED (LED2), wherein the at least one first LED (LED1) a first bypass device (BP1a) and the at least one second LED (LED2) a second bypass device (BP2a) connected in parallel The first (BP1a) and the second bypass device (BP2a) each have a control connection, the parallel connection of the at least one first LED (LED1) and the first bypass device (BP1a), the parallel connection of the at least one second LED (LED2) and the second bypass device (BP2a) and the current source (I0) are serially coupled between the supply voltage connection (UV) and the reference potential connection; - A PWM generator (12) with at least one first output (A1), which with the control connection of the first bypass device ...
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Vielzahl von LEDs mit einem Versorgungsspannungsanschluss zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung, einem Bezugspotentialanschluss zum Koppeln mit einem Bezugspotential, einer Stromquelle, die mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist, der Serienschaltung mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED, wobei der mindestens einen ersten LED eine erste Bypassvorrichtung und der mindestens einen zweiten LED eine zweite Bypassvorrichtung parallel geschaltet ist, wobei die erste und die zweite Bypassvorrichtung jeweils einen Steueranschluss aufweisen, wobei die Parallelschaltung der mindestens einen ersten LED und der ersten Bypassvorrichtung, die Parallelschaltung der mindestens einen zweiten LED und der zweiten Bypassvorrichtung sowie die Stromquelle seriell zwischen den Versorgungsspannungsanschluss und den Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist, einem PWM(Pulsweitenmodulation)-Generator mit mindestens einem ersten Ausgang, der mit dem Steueranschluss der ersten Bypassvorrichtung gekoppelt ist, und mindestens einem zweiten Ausgang, der mit dem Steueranschluss der zweiten Bypassvorrichtung gekoppelt ist, und einer Pegelwandlervorrichtung mit mindestens einem ersten Pegelwandler, der zwischen den ersten Ausgang des PWM-Generators und den Steueranschluss der ersten Bypassvorrichtung gekoppelt ist, und einem zweiten Pegelwandler, der zwischen den zweiten Ausgang des PWM-Generators und den Steueranschluss der zweiten Bypassvorrichtung gekoppelt ist.The present invention relates to a circuit arrangement for operating a plurality of LEDs having a supply voltage terminal for coupling to a DC supply voltage, a reference potential terminal for coupling to a reference potential, a current source coupled to the reference potential terminal, the series connection of at least one first and at least one second LED, wherein the at least one first LED, a first bypass device and the at least one second LED, a second bypass device is connected in parallel, wherein the first and the second bypass device each having a control terminal, wherein the parallel connection of the at least one first LED and the first bypass device, the parallel circuit of at least one second LED and the second bypass device and the current source is serially coupled between the supply voltage terminal and the reference potential terminal, a PWM (Pulse Width Modulation) generator at least one first output coupled to the control port of the first bypass device and at least one second output coupled to the control port of the second bypass device and a level converter device having at least one first level converter connected between the first output of the PWM generator and the control terminal of the first bypass device, and a second level converter coupled between the second output of the PWM generator and the control terminal of the second bypass device.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Problematik, wie sie beispielsweise bei Autoscheinwerfern auftritt, die als Leuchtmittel eine Vielzahl von LEDs verwenden. Zur Realisierung von selektiven Beleuchtungsfunktionen, beispielsweise Kurvenlicht, Ausleuchtung von Personen, Tieren oder Verkehrszeichen am Straßenrand, Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, etc., ist es erwünscht, einzelne LEDs oder Gruppen von LEDs selektiv aus- und einzuschalten.The present invention relates to a problem, as occurs for example in car headlights, which use a plurality of LEDs as the light source. In order to realize selective illumination functions, such as cornering light, illumination of persons, animals or traffic signs on the roadside, switching from high beam to low beam, etc., it is desirable to selectively switch individual LEDs or groups of LEDs off and on.
Aus der
Aus der
Die
Zur Lösung dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die jeweilige Bypassvorrichtung über einen jeweiligen ohmschen Widerstand anzusteuern, der zwischen den jeweiligen Pegelwandler und die jeweilige Bypassvorrichtung gekoppelt ist. Umfasst der jeweilige Pegelwandler einen Transistor, beispielsweise einen npn-Transistor, dann ist der jeweilige ohmsche widerstand in der Basisleitung angeordnet. Dies führt jedoch in der Praxis dazu, dass LEDs, die innerhalb des LED-Strangs näher zum Bezugspotential angeordnet sind, eine andere Helligkeit abgeben als LEDs, die näher zum Versorgungsspannungsanschluss angeordnet sind.To solve this problem, it is known from the prior art, to control the respective bypass device via a respective ohmic resistance, which is coupled between the respective level converter and the respective bypass device. If the respective level converter comprises a transistor, for example an npn transistor, then the respective ohmic resistance is arranged in the base line. In practice, however, this leads to LEDs, which are arranged closer to the reference potential within the LED string, emitting a different brightness than LEDs, which are arranged closer to the supply voltage terminal.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine eingangs genannte Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, dass die Helligkeitsabgabe einer LED weitgehend unabhängig davon ist, wo sie zwischen Versorgungsspannungsanschluss und Bezugspotentialanschluss angeordnet ist.The object of the present invention is therefore to develop a circuit arrangement mentioned in such a way that the brightness output of an LED is largely independent of where it is arranged between the supply voltage terminal and reference potential terminal.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.These objects are achieved by a circuit arrangement having the features of
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es im Stand der Technik deshalb zu Helligkeitsunterschieden zwischen auf höherem Potential liegenden und auf niedrigerem Potential liegenden LEDs kommt, da über den Basiswiderstand ein relevanter Stromanteil des Stroms, der eigentlich die LEDs durchfließen sollte, über die Bypassvorrichtung abgezogen wird. Auf je niedrigerem Potential die jeweilige LED liegt, umso mehr Strom wurde bereits von auf höherem Potential liegenden LEDs abgezweigt, so dass die auf niedrigerem Potential liegenden LEDs nur mehr eine geringere Helligkeit abgeben – im Vergleich zu der von den auf höherem Potential liegenden LEDs abgegebenen Helligkeit.The present invention is based on the finding that, in the prior art, brightness differences therefore occur between LEDs located at a higher potential and at a lower potential, since a relevant current component of the current that should actually flow through the LEDs is transmitted via the base device via the bypass device is deducted. The lower the potential of the respective LED, the more current has already been diverted from higher-potential LEDs, so that the LEDs lying at lower potential only deliver a lower brightness compared to the brightness emitted by the LEDs located at a higher potential ,
Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise ergibt sich überdies ein weiterer Nachteil: Da bei Verwendung eines ohmschen Widerstands in der Basisleitung – wenn der Pegelwandler einen Bipolartransistor umfasst; andere Realisierungen, z. B. mit einem Feldeffekttransistor sind selbstverständlich möglich – der den ohmschen Widerstand durchfließende Strom proportional zu der Span-Widerstand durchfließende Strom proportional zu der Spannung ist, die über dem ohmschen Widerstand anliegt, das heißt im Wesentlichen die Spannung am Auskoppelpunkt im LED-Strang, ist für die auf niedrigerem Potential liegenden LEDs der ohmsche Widerstand so zu dimensionieren, dass der Transistor, der als Bypassvorrichtung wirkt, genügend Steuerstrom erhält. Dies führt jedoch dazu, dass bei den auf höherem Potential liegenden LEDs ein höherer Strom als nötig fließt. Daraus resultieren unerwünscht hohe Verluste. Überdies wird dadurch der bereits erwähnte Nachteil, das heißt, dass es aufgrund des Abziehens von Strom aus dem LED-Strang durch die auf höherem Potential liegenden LEDs zu Helligkeitsschwankungen kommt, verstärkt.Moreover, in the case of the procedure known from the prior art, there is a further disadvantage: when using an ohmic resistance in the base line - when the level converter comprises a bipolar transistor; other realizations, eg. B. with a field effect transistor Of course possible - the current flowing through the ohmic resistance proportional to the voltage flowing through chip resistor is proportional to the voltage applied to the ohmic resistance, that is essentially the voltage at the output point in the LED strand is for the lower potential LEDs to dimension the ohmic resistance so that the transistor, which acts as a bypass device, receives sufficient control current. However, this results in a higher current than necessary for the higher potential LEDs. This results in undesirably high losses. Moreover, the above-mentioned disadvantage, that is to say that due to the removal of current from the LED string due to the LEDs lying at a higher potential, brightness fluctuations are amplified.
Um diese Probleme zu vermeiden, geht die vorliegende Erfindung den Weg, den ersten und zweiten Pegelwandler als Konstantstromquelle auszubilden. Dazu wird der im Stand der Technik in der Kollektorleitung (am Beispiel eines npn-Bipolartransistors) vorgesehene ohmsche Widerstand in die Emitterleitung, das heißt die Verbindung zwischen Emitter des Transistors des Pegelwandlers und den Bezugpotentialanschluss gekoppelt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird die Spannung am Ausgang des PWM-Generators durch einen Pegelwandler in einen Strom zur Steuerung der Bypassvorrichtung umgewandelt. Im Stand der Technik wird die Bypassvorrichtung hingegen durch eine Spannung gesteuert, wobei die zur Steuerung nötige Spannung dabei davon abhängt, wie viele LEDs ein- oder ausgeschaltet sind, die auf höherem Potential liegen als die aktuelle LED.To avoid these problems, the present invention makes the way to form the first and second level converter as a constant current source. For this purpose, in the prior art in the collector line (on the example of npn bipolar transistor) provided ohmic resistance in the emitter line, that is, the connection between the emitter of the transistor of the level converter and the reference potential terminal coupled. As a result of the measure according to the invention, the voltage at the output of the PWM generator is converted by a level converter into a current for controlling the bypass device. In the prior art, however, the bypass device is controlled by a voltage, wherein the voltage required for control depends on how many LEDs are on or off, which are at a higher potential than the current LED.
Durch die einfache Maßnahme der vorliegenden Erfindung wird nur mehr ein minimaler Strom aus dem LED-Strang abgezogen, der nur noch einen Bruchteil des Stroms beträgt, der im Stand der Technik aus dem LED-Strang abgezweigt wurde. Damit sinkt zwar der den auf tieferem Potential liegenden LEDs zugeführte Strom minimal gegenüber den auf höherem Potential liegenden LEDs ab, jedoch ist die Stromdifferenz nunmehr derart gering, dass Helligkeitsunterschiede von einem menschlichen Auge nicht mehr erfasst werden können. Dadurch, dass nur ein minimaler Strom aus dem LED-Strang abgezogen wird, das heißt nur der Strom, der aus dem Steueranschluss der Bypassvorrichtung herausfließt, sind die Verluste der Schaltungsanordnung minimiert.By the simple measure of the present invention, only a minimal current is removed from the LED string, which is only a fraction of the current that was diverted from the LED string in the prior art. Although the current supplied to the lower potential drops minimally in relation to the LEDs located at a higher potential, the current difference is now so small that brightness differences can no longer be detected by a human eye. The fact that only a minimum current is drawn from the LED string, that is, only the current flowing out of the control connection of the bypass device, the losses of the circuit arrangement are minimized.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der PWM-Generator ausgelegt ist, eine steigende Flanke an mindestens einem ersten Ausgang mit einer fallenden Flanke an mindestens einem zweiten Ausgang, und umgekehrt, zeitlich miteinander zu koordinieren. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass sich die über der Stromquelle abfallende Spannung möglichst wenig ändert. Während bei nicht koordiniertem Ein- und Ausschalten von LEDs die über der Stromquelle abfallende Spannung im Extremfall zwischen einem Minimalwert, der benötigt wird, um die auf dem niedrigsten Potential liegende LED noch sicher zu schalten, und dem am Versorgungsspannungsanschluss liegenden Potential schwanken kann, gelingt es durch diese Maßnahme, die Schwankungsbreite der über der Stromquelle abfallenden Spannung zumindest in einer Vielzahl von Betriebsbedingungen der Schaltungsanordnung, beispielsweise wenn alle LEDs mit einem PWM-Signal mit einem Duty-Cycle (Tastverhältnis) von 50% betrieben werden, zu minimieren. Dies resultiert in einer Verringerung der von der Schaltungsanordnung abgegebenen EMV- und Leitungsstörungen.A particularly preferred embodiment is characterized in that the PWM generator is designed to temporally coordinate a rising edge at at least one first output with a falling edge at at least one second output, and vice versa. This measure ensures that the voltage drop across the current source changes as little as possible. While in uncoordinated switching on and off of LEDs, the voltage drop across the current source in extreme cases between a minimum value that is needed to switch the lowest potential LED still safe, and the potential lying at the supply voltage potential, it succeeds by this measure, to minimize the variation in the voltage drop across the current source at least in a variety of operating conditions of the circuit, for example, when all LEDs are operated with a PWM signal having a duty cycle of 50%. This results in a reduction in the EMC and line noise emitted by the circuitry.
Bevorzugt erfolgt die zeitliche Koordinierung derart, dass das Steigen der Flanke und das Fallen der Flanke, und umgekehrt, gegenläufig ablaufen. Betrachtet man die Serienschaltung zweier LEDs, wobei die eine augenblicklich mit einer steigenden Flanke, die andere mit einer fallenden Flanke betrieben werden, so ändert sich die über der Serienschaltung abfallende Spannung nicht.The temporal coordination preferably takes place in such a way that the rise of the flank and the falling of the flank, and vice versa, occur in opposite directions. If one considers the series connection of two LEDs, one being operated instantaneously with a rising edge and the other with a falling edge, the voltage drop across the series circuit does not change.
Besonders bevorzugt erfolgt die zeitliche Koordinierung derart, dass die Änderung der über der Stromquelle im Betrieb der Schaltungsanordnung abfallenden Spannung unter einem vorgebbaren Schwellwert bleibt, wobei der Schwellwert insbesondere maximal 10%, bevorzugt maximal 5%, noch bevorzugter maximal 2% der im Betrieb am Versorgungsspannungsanschluss angeschlossenen Spannung beträgt.Particularly preferably, the temporal coordination takes place in such a way that the change in the voltage drop across the current source during operation of the circuit remains below a predefinable threshold, the threshold being in particular at most 10%, preferably at most 5%, more preferably at most 2%, of the supply voltage connection during operation connected voltage is.
Erfindungsgemäß umfasst der erste Pegelwandler einen ersten elektronischen Schalter mit einer Steuerelektrode, einer Bezugselektrode und einer Arbeitselektrode, wobei dessen Arbeitselektrode mit dem Steueranschluss der ersten Bypassvorrichtung, dessen Steuerelektrode mit dem ersten Ausgang des PWM-Generators und dessen Bezugselektrode über einen ersten ohmschen Widerstand mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist, wobei der zweite Pegelwandler einen zweiten elektronischen Schalter mit einer Steuerelektrode, einer Bezugselektrode und einer Arbeitselektrode umfasst, wobei dessen Arbeitselektrode mit dem Steueranschluss der zweiten Bypassvorrichtung, dessen Steuerelektrode mit dem zweiten Ausgang des PWM-Generators und dessen Bezugselektrode über einen zweiten ohmschen Widerstand mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme lassen sich die Pegelwandler durch geringstmöglichen Aufwand als Konstantstromquelle realisieren.According to the invention, the first level converter comprises a first electronic switch with a control electrode, a reference electrode and a working electrode, wherein its working electrode with the control terminal of the first bypass device, the control electrode to the first output of the PWM generator and the reference electrode via a first resistor to the reference potential terminal wherein the second level converter comprises a second electronic switch having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, wherein the working electrode with the control terminal of the second bypass device, the control electrode to the second output of the PWM generator and the reference electrode via a second resistor is coupled to the reference potential terminal. By this measure, the level converter can be realized by the least possible effort as a constant current source.
Efindungsgemäß ist zumindest die erste und die zweite Bypassvorrichtung als einstellbare Bypassvorrichtung ausgebildet, das heißt beispielsweise als variabler Widerstand, insbesondere als Transistor. Zusätzlich ist zwischen den ersten Ausgang des PWM-Generators und die Steuerelektrode des ersten elektronischen Schalters ein erster Tiefpass gekoppelt, wobei zwischen den zweiten Ausgang des PWM-Generators und die Steuerelektrode des zweiten elektronischen Schalters ein zweiter Tiefpass gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme ergeben sich weichere Schaltflanken, wodurch sich die Synchronisation einer steigenden mit einer fallenden Flanke deutlich vereinfacht. Dadurch kann der Regler für die Stromquelle mit deutlich reduziertem Aufwand realisiert werden, da er nicht mehr für den Fall ausgelegt werden braucht, dass er trotz Synchronisation von steigenden mit fallenden Flanken auf sehr spontane große Spannungsschwankungen reagieren muss. Durch diese Ausgestaltung ergeben sich weniger plötzliche Wechsel des von der Stromquelle bereitzustellenden Stroms.Efindungsgemäß is at least the first and the second bypass device as adjustable Bypass device formed, that is, for example, as a variable resistor, in particular as a transistor. In addition, a first low-pass filter is coupled between the first output of the PWM generator and the control electrode of the first electronic switch, wherein a second low-pass filter is coupled between the second output of the PWM generator and the control electrode of the second electronic switch. This measure results in softer switching edges, which significantly simplifies the synchronization of a rising edge with a falling edge. Thereby, the controller for the power source can be realized with significantly reduced effort, since it no longer needs to be designed for the case that it must respond to very spontaneous large voltage fluctuations in spite of synchronization of rising with falling edges. This configuration results in less sudden change of the current to be provided by the current source.
Erfindungsgemäß ist der erste und/oder der zweite Tiefpass als RC-Tiefpass ausgebildet. Dadurch lassen sich weichere Flanken bei verhältnismäßig geringem Aufwand erzielen. Erfindungsgemäß umfasst der RC-Tiefpass die Serienschaltung eines dritten und eines vierten ohmschen Widerstands, wobei der dritte ohmsche Widerstand zwischen den Kondensator des RC-Tiefpasses und den vierten ohmschen Widerstand gekoppelt ist und wobei der dritte ohmsche Widerstand mit einer Strombegrenzungsvorrichtung gekoppelt ist. Über die Strombegrenzungsvorrichtung wird erreicht, dass der vom PWM-Generator an den elektronischen Schalter des jeweiligen Pegelwandlers bereitzustellende Strom einen vorgebbaren Schwellwert nicht überschreitet. Dadurch wird ein konstanter Lade- und Entladestrom des Kondensators sichergestellt. Im Gegensatz zum exponentiellen Verlauf der Kondensatorspannung bei der RC-Lösung ergibt sich hier ein linearer Verlauf über der Zeit.According to the invention, the first and / or the second low-pass filter is designed as an RC low-pass filter. As a result, softer edges can be achieved with relatively little effort. According to the invention, the RC low-pass filter comprises the series connection of a third and a fourth ohmic resistor, wherein the third ohmic resistor is coupled between the capacitor of the RC low-pass filter and the fourth ohmic resistor and wherein the third ohmic resistor is coupled to a current limiting device. The current-limiting device ensures that the current to be provided by the PWM generator to the electronic switch of the respective level converter does not exceed a predefinable threshold value. This ensures a constant charge and discharge current of the capacitor. In contrast to the exponential course of the capacitor voltage in the RC solution, this results in a linear progression over time.
Bevorzugt umfasst dabei eine Strombegrenzungsvorrichtung einen ersten Transistor und einen dazu komplementären zweiten Transistor, wobei die Steuerelektroden des ersten und des zweiten Transistors mit dem dem Kondensator des RC-Tiefpasses zugewandten Pol des dritten ohmschen Widerstands gekoppelt sind, wobei die Bezugselektroden des ersten und des zweiten Transistors mit dem dem Ausgang des PMW-Generators zugewandten Pol des dritten ohmschen Widerstands gekoppelt sind, wobei die Arbeitselektrode des ersten Transistors mit einem Versorgungsspannungsanschluss und die Arbeitselektrode des zweiten Transistors mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist.In this case, a current-limiting device preferably comprises a first transistor and a complementary second transistor, the control electrodes of the first and second transistors being coupled to the pole of the third ohmic resistor facing the capacitor of the RC low-pass filter, the reference electrodes of the first and second transistors are coupled to the output of the PMW generator facing pole of the third ohmic resistor, wherein the working electrode of the first transistor is coupled to a supply voltage terminal and the working electrode of the second transistor to the reference potential terminal.
Die erste und/oder die zweite Bypassvorrichtung sind/ist bevorzugt als pnp-Transistor, als Darlington-Schaltung, als Komplementär-Darlington-Schaltung oder als n-Kanal-Transistor mit eingebauter Schutzdiode realisiert. Besonders vorteilhaft in der Ansteuerung sind dabei pnp-Transistoren, die kostengünstiger sind als Feldeffekttransistoren, jedoch in ihrem leitenden Zustand höhere Verluste aufweisen als Feldeffekttransistoren. Die Mehrverluste sind jedoch unbedeutend und stellen vorliegend kein zusätzliches Problem im Hinblick auf die Wärmeabfuhr dar, da diese ohnehin auf die beim Betrieb der LEDs entstehende Wärme ausgelegt ist und diese ein Vielfaches dessen beträgt, was in einem pnp-Transistor umgesetzt wird, der eine LED kurzschließt. Im Hinblick auf eine besonders gleichförmige Lichtverteilung ist die Darlington-Schaltung beziehungsweise die Komplementär-Darlington-Schaltung bevorzugt, da dann nur ein sehr kleiner Steuerstrom aus dem LED-Strang abgezweigt werden muss.The first and / or the second bypass device are / is preferably realized as a pnp transistor, as a Darlington circuit, as a complementary Darlington circuit or as an n-channel transistor with a built-in protective diode. In this case, pnp transistors, which are more cost-effective than field-effect transistors, but in their conducting state have higher losses than field-effect transistors, are particularly advantageous in driving. However, the additional losses are insignificant and represent no additional problem in terms of heat dissipation, since this is designed anyway on the heat generated during operation of the LEDs and this is a multiple of what is implemented in a pnp transistor having an LED shorts. With regard to a particularly uniform light distribution, the Darlington circuit or the complementary Darlington circuit is preferred because then only a very small control current has to be diverted from the LED string.
Besonders bevorzugt umfasst die erste und/oder die zweite Bypassvorrichtung einen npn-Transistor, wobei der Kollektor des npn-Transistors mit der Anode der zugehörigen LED und der Emitter mit der Kathode der zugehörigen LED gekoppelt ist, wobei die erste und/oder die zweite Bypassvorrichtung weiterhin mindestens eine Stromspiegelvorrichtung umfasst, wobei der Ausgang der Stromspiegelvorrichtung mit dem Emitter des npn-Transistors gekoppelt ist, wobei die Stromspiegelvorrichtung derart ausgelegt ist, dass der Ausgangsstrom der Stromspiegelvorrichtung hinsichtlich seiner Amplitude dem Basisstrom des npn-Transistors entspricht und hinsichtlich seiner Richtung entgegen dem Basisstrom des npn-Transistors gepolt ist. Diese Ausführung der Bypassvorrichtung ist bevorzugt als integrierte Schaltung realisiert. Sie bietet den Vorteil, dass der zur Steuerung des npn-Transistors benötigte Basisstrom nicht in den LED-Strang eingeführt wird, sondern von der Stromspiegelvorrichtung wieder abgezogen wird. Damit lässt sich erreichen, dass unabhängig vom Schaltzustand der jeweiligen Bypassvorrichtung der Stromfluss im LED-Strang, das heißt der Serienschaltung der Vielzahl von LEDs, unbeeinflusst bleibt, wodurch Helligkeitsschwankungen besonders zuverlässig vermieden werden können.Particularly preferably, the first and / or the second bypass device comprises an npn transistor, wherein the collector of the npn transistor is coupled to the anode of the associated LED and the emitter to the cathode of the associated LED, wherein the first and / or the second bypass device Furthermore, at least one current mirror device, wherein the output of the current mirror device is coupled to the emitter of the npn transistor, wherein the current mirror device is designed such that the output current of the current mirror device corresponds in amplitude to the base current of the npn transistor and in its direction opposite to the base current of the npn transistor is poled. This embodiment of the bypass device is preferably realized as an integrated circuit. It offers the advantage that the base current required for controlling the npn transistor is not introduced into the LED string, but is subtracted from the current mirror device again. This makes it possible to ensure that regardless of the switching state of the respective bypass device, the current flow in the LED string, that is, the series connection of the plurality of LEDs, is unaffected, whereby brightness fluctuations can be avoided particularly reliably.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.The preferred embodiments presented with reference to the circuit arrangement according to the invention and their advantages apply correspondingly, as far as applicable, to the method according to the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)Short description of the drawing (s)
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Parallel zu jeder LED – beziehungsweise parallel zu einer Vielzahl von LEDs – ist jeweils eine einstellbare Bypassvorrichtung geschaltet, die vorliegend mit BP1a, BP2a, BP3a, BPia, BPna bezeichnet sind. In dem Ausführungsbeispiel von
Die Pegelwandler PW umfassen vorliegend jeweils einen npn-Transistor. Dabei ist der Kollektor jedes Pegelwandlers PW mit der Steuerelektrode der zugehörigen Bypassvorrichtung BP gekoppelt, und der Emitter jedes Pegelwandlers PW über einen jeweiligen ohmschen Widerstand Ri mit dem Bezugspotential. Die Pegelwandler PW sind daher als Konstantstromquellen realisiert. Die Steuerelektrode, das heißt vorliegend die Basis des jeweiligen npn-Transistors, ist über einen jeweiligen Tiefpass TP1 bis TPn mit einem jeweiligen Ausgang A1 bis An eines PWM-Generators
Die
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Bypassvorrichtung ist in
Claims (7)
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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R081 | Change of applicant/patentee |
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