DE102007049533B4

DE102007049533B4 - Operating circuit for light-emitting diodes and method for operating light-emitting diodes

Info

Publication number: DE102007049533B4
Application number: DE102007049533.3A
Authority: DE
Inventors: Falk Richter
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: AT516957A5; EP2201821B1; WO2009049876A3; WO2009049876A9; AT516957B1; DE102007049533A1; CN101828428A; EP2201821A2; WO2009049876A2

Abstract

Betriebsschaltung (1) für wenigstens eine Leuchtdiode (7), aufweisend eine Schaltreglerschaltung, der eine Gleichspannung (V1) zugeführt wird und mittels einem durch eine Steuereinheit (13) getakteten Schalter (5) eine Versorgungsspannung für die wenigstens eine Leuchtdiode (7) bereitstellt, und einen mit der Steuereinheit (13) verbundenen Stromsensor (6, 12) zum Erfassen des durch die zumindest eine Leuchtdiode (7) fließenden Stromes während der Einschaltphase (E) des Schalters (5), wobei die Steuereinheit (13) die Zeitdauer (toff) zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters (5) abhängig von dem mittels des Stromsensors (6, 12) während der Einschaltphase (E) erfassten Strom bestimmt, wobei die Steuereinheit (13) mittels zumindest eines durch den Stromsensor (6, 12) erfassten Stromwertes den Stromwert (IA) am Ende der Freilaufphase (F) des Schalters (5) berechnet, und wobei die Steuereinheit (13) beginnend mit der Einschaltphase (E) des Schalters (5) eine Ausblendzeit (tblk) abwartet und unmittelbar nach der Ausblendzeit (tblk) mittels des Stromsensors (6, 12) einen ersten Stromwert (IB) erfasst.Operating circuit (1) for at least one light emitting diode (7), comprising a switching regulator circuit to which a DC voltage (V1) is supplied and by means of a clocked by a control unit (13) switch (5) provides a supply voltage for the at least one light emitting diode (7), and a current sensor (6, 12) connected to the control unit (13) for detecting the current flowing through the at least one light emitting diode (7) during the switch-on phase (E) of the switch (5), wherein the control unit (13) sets the time duration (toff ) between a switching off and a subsequent switching on of the switch (5) as a function of the current detected by the current sensor (6, 12) during the switch - on phase (E), the control unit (13) being controlled by at least one current sensor (6, 12 ) current value (IA) calculated at the end of the freewheeling phase (F) of the switch (5), and wherein the control unit (13) starting from the switch-on (E) of the switch (5) a blanking time (tblk) waits and immediately after the blanking time (tblk) by means of the current sensor (6, 12) detects a first current value (IB).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung und ein Verfahren zum Betrieb von Leuchtdioden mittels Schaltreglern zur Bereitstellung der Betriebsspannung für die LEDs.The present invention relates to a circuit and a method for operating light-emitting diodes by means of switching regulators for providing the operating voltage for the LEDs.

Es ist grundsätzlich bekannt, Schaltregler, insbesondere Tiefsetzsteller (Buck-Konverter) zur Ansteuerung von Leuchtdioden zu verwenden. Dabei steuert eine Steuereinheit einen getakteten Halbleiter-Leistungsschalter an, mittels dessen in dessen eingeschalteten Zustand eine Induktivität energetisiert wird, wobei sich die Energie der Induktivität im ausgeschalteten Zustand des Schalters dann über die Leuchtdiodenstrecke entlädt.It is basically known to use switching regulators, in particular step-down converters (buck converters) for driving light-emitting diodes. In this case, a control unit controls a clocked semiconductor power switch, by means of which an inductance is energized in its on state, wherein the energy of the inductor then discharges in the off state of the switch via the light emitting diode path.

Es kommt somit durch die Leuchtdioden zum einem Zick-Zack-förmigen Stromverlauf um einen konstanten Mittelwert herum, wobei sich im eingeschalteten Zustand des Schalters jeweils eine ansteigende Flanke und im ausgeschalteten Zustand des Schalters eine abfallende Flanke des Leuchtdiodenstroms ergibt.It thus comes through the light emitting diodes to a zigzag-shaped current curve around a constant mean around, resulting in the on state of the switch in each case a rising edge and in the off state of the switch, a falling edge of the light emitting diode.

Somit kann der zeitliche Mittelwert des Leuchtdiodenstroms durch entsprechende Taktung des Leistungsschalters eingestellt werden. Zur Regelung des Mittelwerts des Leuchtdiodenstroms muss dementsprechend der Strom durch die Leuchtdioden auch erfasst werden.Thus, the time average of the LED current can be adjusted by appropriate timing of the circuit breaker. To control the mean value of the light-emitting diode current, the current through the light-emitting diodes must therefore also be detected.

So ist auf diesem Gebiet beispielsweise aus US 2007/0097044 A1 eine LED-Steuereinheit zum Steuern der Helligkeit von LEDs bekannt. Hierzu sind eine Induktivität und ein Schalter zum Steuern des Stroms durch eine LED mit der LED in Reihe geschaltet. Eine Steuerschaltung wurde entwickelt um ein Kontrollsignal zum Schalten des Schalters als Antwort auf den LED-Strom zu erzeugen. Eine Diode ist parallel zu der Induktivität geschaltet, um ein Freilaufen der Energie der Induktivität durch die LED zu ermöglichen.For example, in this field US 2007/0097044 A1 an LED control unit for controlling the brightness of LEDs known. For this purpose, an inductance and a switch for controlling the current through an LED are connected in series with the LED. A control circuit has been developed to generate a control signal for switching the switch in response to the LED current. A diode is connected in parallel with the inductor to allow the energy of the inductor to be freewheeled by the LED.

Des Weiteren ist aus US 2005/0151708 A1 ein LED-Modul mit einer oder mehreren auf einer Platine in Reihe angebrachten LEDs bekannt. Eine im Wesentlichen konstante Stromquelle ist operativ mit einer Stromversorgung und mit der Vielzahl von LEDs verbunden, wobei jede der LEDs Licht mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Helligkeit emittiert. In einer Ausführungsform kann die LED auf einer von der Stromversorgung separaten Platine montiert werden. Ein System von LED-Modulen kann aus mehreren LED-Modulen aufgebaut werden, die jeweils einen im Wesentlichen gleichförmigen vorbestimmten Helligkeitspegel erzeugen. Das System von LED-Modulen kann elektrisch voneinander getrennt werden.Furthermore, it is off US 2005/0151708 A1 an LED module with one or more mounted on a board in series LEDs known. A substantially constant current source is operatively connected to a power supply and to the plurality of LEDs, each of the LEDs emitting light at a substantially uniform brightness. In one embodiment, the LED may be mounted on a separate board from the power supply. A system of LED modules may be constructed of a plurality of LED modules each producing a substantially uniform predetermined brightness level. The system of LED modules can be electrically separated from each other.

In 1 ist schematisch ein Beispiel für eine Schaltung zum geregelten Betrieb für Leuchtdioden dargestellt. Im hier gezeigten Beispiel gemäß 1 ist als Grundschaltung für LED-Module ein erster Buck-Konverter 10 dargestellt. Für den Betrieb zumindest einer Leuchtdiode 7 wird der Schaltung eine Eingangs-Gleichspannung V₁ zugeführt, die natürlich auch eine gleichgerichtete Wechselspannung sein kann.In 1 is shown schematically an example of a circuit for controlled operation of light-emitting diodes. In the example shown here according to 1 is as a basic circuit for LED modules a first Buck converter 10 shown. For the operation of at least one light emitting diode 7 the circuit is supplied with an input DC voltage V ₁ , which of course can also be a rectified AC voltage.

Eine Serienschaltung zwischen einem Schalter 5, beispielsweise einem Halbleiter-Leistungsschalter insbesondere einem MOSFET, und einer Freilaufdiode 2 energetisiert in eingeschalteten Zustand des Schalters 5 eine Induktivität 3 mittels des durch den Schalter 5 fließenden Stroms. Im ausgeschalteten Zustand des Schalters 5 entlädt sich die in der Induktivität 3 gespeicherte Energie in Form eines Stromes durch die zumindest eine Leuchtdiode 7 A series connection between a switch 5 , For example, a semiconductor power switch, in particular a MOSFET, and a freewheeling diode 2 energized in the switched-on state of the switch 5 an inductance 3 by means of the switch 5 flowing electricity. In the off state of the switch 5 discharges in the inductor 3 stored energy in the form of a current through the at least one light emitting diode 7

Der durch die zumindest eine Leuchtdiode 7 fließende Strom kann an einem Shuntwiderstand 6 durch eine entsprechende Sensorik gemessen werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass an dem Shuntwiderstand 6 der Strom nur während der Einschaltphase des Schalters 5 gemessen werden kann. In der Freilaufphase fließt der Strom durch die Freilaufdiode 2, die zumindest eine Leuchtdiode 7 und die Induktivität 3 und ist für eine am Shuntwiderstand 6 angeschlossene Sensorik nicht detektierbar.The through the at least one light emitting diode 7 flowing electricity can be connected to a shunt resistor 6 be measured by a corresponding sensor. The disadvantage here, however, is that on the shunt resistor 6 the current only during the switch-on phase of the switch 5 can be measured. In the freewheeling phase, the current flows through the freewheeling diode 2 , the at least one light emitting diode 7 and the inductance 3 and is for a shunt resistor 6 connected sensors can not be detected.

Um jedoch einen gewissen Rippel, d. h. einen bestimmten zeitlichen Mittelwert des Leuchtdiodenstroms einhalten zu können, wird eine Information auch über den Kurvenverlauf des Stromes während der Freilaufzeit benötigt.However, a certain ripple, d. H. To be able to comply with a specific time average of the light-emitting diode current, information about the curve of the current during the freewheeling time is required.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist das Vorsehen eines weiteren Stromsensors, durch welchen der Strom während der Freilaufphase gemessen werden kann. Nachteilig hierbei ist jedoch die aufwändige Schaltung und Sensorik sowie die damit verbundenen Fehlerquellen.One way to achieve this is to provide another current sensor by which the current during the freewheeling phase can be measured. The disadvantage here, however, is the complex circuit and sensors and the associated error sources.

Eine weitere Möglichkeit ist es, die Elemente der Schaltung so anzuordnen, dass sowohl in der Einschaltphase als auch in der Freilaufphase der Strom detektiert werden kann. Allerdings ist eine solche Schaltung sehr aufwändig.Another possibility is to arrange the elements of the circuit so that the current can be detected both in the switch-on and in the freewheeling phase. However, such a circuit is very expensive.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode sowie ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer Leuchtdiode bereitzustellen, welcher auf einfache Art und Weise eine Konstanthaltung des Diodenstroms und somit der Diodenleistung ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide an operating circuit for at least one light emitting diode and a method for operating at least one light emitting diode, which allows in a simple manner, a constant holding the diode current and thus the diode power.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.This object is achieved by the features of the independent claims. The dependent claims further form the central idea of the invention in a particularly advantageous manner.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode, aufweisend eine Schaltreglerschaltung, der eine Gleichspannung zugeführt wird und mittels einem durch eine Steuereinheit getakteten Schalter eine Versorgungsspannung für die wenigstens eine Leuchtdiode bereitstellt, und einen mit der Steuereinheit verbundenen Stromsensor zum Erfassen des durch die zumindest eine Leuchtdiode fließenden Stromes während der Einschaltphase des Schalters, wobei die Steuereinheit die Zeitdauer zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters abhängig von dem mittels des Stromsensors während der Einschaltphase erfassten Strom bestimmt.The present invention relates to an operating circuit for at least one light emitting diode, comprising a switching regulator circuit, which is supplied with a DC voltage and provides a supply voltage for the at least one light emitting diode by means of a switch clocked by a control unit, and a current sensor connected to the control unit for detecting the at least a light emitting diode flowing current during the switch-on phase of the switch, wherein the control unit determines the time duration between a switch off and a subsequent switch-on of the switch depending on the current detected by the current sensor during the switch-on phase.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer Leuchtdiode mittels einer Schaltreglerschaltung, der eine Gleichspannung zugeführt wird und die mittels eines getakteten Schalters eine Versorgungsspannung für die wenigstens eine Leuchtdiode bereitstellt, umfassend die Schritte Erfassen des durch die zumindest eine Leuchtdiode (LED) fließenden Stromes während der Einschaltphase des Schalters und Bestimmen der Zeitdauer zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters abhängig von dem während der Einschaltphase erfassten Strom.The present invention further relates to a method for operating at least one light-emitting diode by means of a switching regulator circuit, which is supplied with a DC voltage and provides a supply voltage for the at least one light-emitting diode by means of a clocked switch, comprising the steps of detecting the light emitted by the at least one light-emitting diode (LED). flowing current during the switch-on phase of the switch and determining the time duration between a switch-off and a subsequent switch-on of the switch depending on the current detected during the switch-on phase.

Die Steuereinheit berechnet mittels zumindest eines durch den Stromsensor erfassten Stromwertes den Stromwert am Ende der Freilaufphase des Schalters.The control unit calculates the current value at the end of the freewheeling phase of the switch by means of at least one current value detected by the current sensor.

Vorteilhafterweise vergleicht die Steuereinheit den berechneten Stromwert am Ende der Freilaufphase mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht.Advantageously, the control unit compares the calculated current value at the end of the freewheeling phase with a predetermined setpoint value.

Des Weiteren verändert vorteilhafterweise die Steuereinheit die Zeitdauer zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters nicht, falls der berechnete Stromwert am Ende der Freilaufphase dem Sollwert entspricht.Furthermore, advantageously, the control unit does not change the time duration between a switch-off and a subsequent switch-on of the switch, if the calculated current value at the end of the free-running phase corresponds to the desired value.

Andernfalls erhöht vorteilhafterweise die Steuereinheit die Zeitdauer zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters, falls der berechnete Stromwert am Ende der Freilaufphase größer als der Sollwert ist.Otherwise, the control unit advantageously increases the time duration between switching off and subsequent switching on of the switch if the calculated current value at the end of the freewheeling phase is greater than the setpoint value.

Andernfalls verringert vorteilhafterweise die Steuereinheit die Zeitdauer zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters, falls der berechnete Stromwert am Ende der Freilaufphase kleiner als der Sollwert ist.Otherwise, if the calculated current value at the end of the freewheeling phase is less than the desired value, the control unit advantageously reduces the time duration between a switch-off and a subsequent switch-on of the switch.

Die Steuereinheit wartet beginnend mit der Einschaltphase des Schalters eine Ausblendzeit ab und erfasst unmittelbar nach der Ausblendzeit mittels des Stromsensors einen ersten Stromwert.Starting from the switch-on phase of the switch, the control unit monitors a blanking time and detects a first current value immediately after the blanking time by means of the current sensor.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinheit den Stromwert am Ende der Freilaufphase mittels des ersten Stromwertes berechnet durch I_A = I_B, wobei I_A der Stromwert am Ende der Freilaufphase und I_B der erste Stromwert ist.According to a first embodiment, it is provided that the control unit calculates the current value at the end of the freewheeling phase by means of the first current value I _A = I _B , where I _{A is} the current value at the end of the freewheeling phase and I _{B is} the first current value.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinheit einen zweiten Stromwert am Ende der Einschaltphase bestimmt und
die Steuereinheit den Stromwert am Ende der Freilaufphase mittels des ersten und zweiten Stromwertes berechnet aus

wobei I_A der Stromwert am Ende der Freilaufphase, I_B der erste Stromwert und I_D der zweite Stromwert ist.According to a second embodiment, it is provided that the control unit determines a second current value at the end of the switch-on phase and
the control unit calculates the current value at the end of the freewheeling phase by means of the first and second current values

where I _{A is} the current value at the end of the freewheeling phase, I _{B is} the first current value and I _{D is} the second current value.

Gemäß einer dritten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinheit nach Erfassen des ersten Stromwertes erneut die Dauer der Ausblendzeit abwartet und unmittelbar nach der zweifachen Ausblendzeit einen dritten Stromwert erfasst und
dass die Steuereinheit den Stromwert am Ende der Freilaufphase mittels des ersten und dritten Stromwertes berechnet aus I_A = 2·I_B – I_C, wobei I_A der Stromwert am Ende der Freilaufphase, I_B der erste Stromwert und I_C der dritte Stromwert ist.According to a third embodiment, it is provided that the control unit again waits for the duration of the blanking time after the first current value has been detected, and a third current value is detected immediately after twice the blanking time and
the control unit calculates the current value at the end of the freewheeling phase by means of the first and third current values I _A = 2 * I _B - I _C , where I _{A is} the current value at the end of the freewheeling phase, I _{B is} the first current value and I _{C is} the third current value.

Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr anhand der Figuren der begleitenden Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Hierbei zeigtFurther features, advantages and features of the present invention will now be explained with reference to the figures of the accompanying drawings and the detailed description of exemplary embodiments. This shows

1 einen bekannten Buck-Konverter für Leuchtdioden, 1 a known buck converter for light emitting diodes,

2 den typischen Stromverlauf durch ein Leuchtdiodenmodul in einem Buck-Konverter, 2 the typical current flow through a light-emitting diode module in a buck converter,

3 eine erfindungsgemäße Betriebsschaltung für Leuchtdioden, 3 an operating circuit according to the invention for light-emitting diodes,

4 und 5 Details bezüglich des Stromverlaufs durch das Leuchtdiodenmodul, und 4 and 5 Details regarding the current flow through the light-emitting diode module, and

6 ein Flussdiagramm mit den Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Leuchtdiodenmoduls. 6 a flowchart with the steps of the inventive method for operation of the light emitting diode module.

2 zeigt die typischen Spannungs- und Stromverläufe in einem Buck-Konverter, bzw. im Fall einer Rechteckspannung. 2 shows the typical voltage and current waveforms in a Buck converter, or in the case of a square-wave voltage.

In 2 ist hierfür entlang der X-Achse die Zeit dargestellt und entlang der Y-Achse der Spannungsverlauf bzw. der Stromverlauf durch die zumindest eine Leuchtdiode 7.In 2 For this purpose, the time is shown along the X-axis and along the Y-axis of the voltage curve or the current waveform through the at least one light emitting diode 7 ,

Durch entsprechendes Ansteuern des Schalters 5 wird die Betriebsschaltung mit einer Recheckspannung versorgt, d. h. während der Einschaltphase E des Schalters 5 über eine Zeitspanne t_On wird die Betriebsschaltung mit einer bestimmten Spannung versorgt, und während einer Freilaufphase F über eine Zeitspanne t_Off, während welcher der Schalter 5 offen ist, wird die Schaltung nicht durch die Spannungsquelle versorgt.By appropriate activation of the switch 5 the operating circuit is supplied with a Recheckspannung, ie during the switch-on phase E of the switch 5 over a period t _on the operating circuit is supplied with a certain voltage, and during a freewheeling phase F over a period of time t _Off , during which the switch 5 is open, the circuit is not powered by the voltage source.

Durch die bereits erläuterte Induktivität 3 ergibt sich an der zumindest einen Leuchtdiode 7 ein Stromverlauf wie in 2 dargestellt. Während der Einschaltphase E des Schalters 5 steigt der Strom durch die zumindest eine Leuchtdiode 7 an und während der darauffolgenden Freilaufphase F sinkt der Strom durch die zumindest eine Leuchtdiode 7 wieder ab. Allerdings entsteht beim Einschalten des Schalters 5 zu Beginn der Einschaltphase E durch ein Snuber-Netzwerk oder die parasitäre Kapazität des Schalters 5 eine Stromspitze. Nach dessen Abklingen steigt der Strom aufgrund der Induktivität 3 linear an. Nach dem Ausschalten des Schalters 5 läuft sich die Induktivität über die Last und die Diode 2 frei. Die Zeitdauer während der Stromspitze wird als Blanking-Time t_blk bzw. als Ausblendzeit t_blk bezeichnet.By the already explained inductance 3 results from the at least one light emitting diode 7 a current course as in 2 shown. During the switch-on phase E of the switch 5 the current rises through the at least one light-emitting diode 7 on and during the subsequent freewheeling phase F, the current sinks through the at least one light-emitting diode 7 again. However, this occurs when the switch is switched on 5 at the beginning of the switch-on phase E by a snubber network or the parasitic capacitance of the switch 5 a current spike. After its decay, the current increases due to the inductance 3 linear. After switching off the switch 5 the inductance runs across the load and the diode 2 free. The time duration during the current peak is referred to as blanking time t _blk or as blanking time t _blk .

Um einen konstanten zeitlichen Mittelwert für den Leuchtdiodenstrom zu erhalten, ist es notwendig, den Stromwert am Ende der Freilaufzeit zu kennen, da in Abhängigkeit von diesem Stromwert die Zeitdauer zwischen einem Ausschalten und einem folgenden Einschalten des Schalters 5 festgelegt wird. Da aber wie bereits erläutert, der Freilaufstrom nicht über den Shuntwiderstand wegläuft, kann dieser Strom nicht detektiert werden.In order to obtain a constant time average for the luminous diode current, it is necessary to know the current value at the end of the freewheeling time, since in dependence on this current value the time duration between a switch-off and a subsequent switch-on of the switch 5 is determined. Since, however, as already explained, the freewheeling current does not run away beyond the shunt resistor, this current can not be detected.

Die vorliegende Erfindung umgeht dieses Problem, indem der Strom direkt nach dem Einschalten des Schalters 5 detektiert wird und durch die Messwerte des Stromes während der Einschaltzeit E auf den Freilaufstrom rückgeschlossen wird.The present invention circumvents this problem by turning on the power immediately after turning on the switch 5 is detected and is deduced by the measured values of the current during the switch-on time E on the freewheeling current.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Betriebsschaltung 1 für den Betrieb wenigstens einer Leuchtdiode 7. Die Schaltung entspricht hierbei dem ersten Buck-Konverter 11, wie er in 1 dargestellt ist und bereits erläutert wurde. Erfindungsgemäß ist hierbei zusätzlich ein Sensor 12 vorgesehen, welcher geeignet ist, den mittels des Shuntwiderstands 6 gemessenen Strom zu detektieren und den Wert an eine Steuereinheit 13 weiterzuleiten. Die Steuereinheit 13 steuert den Schalter 5 an und ist des Weiteren geeignet, auf Basis der von dem Sensor 12 übermittelten Strommesswerte die Ausschaltzeitdauer t_Off sowie die Einschaltzeitdauer t_On des Schalters 5 entsprechend zu bestimmen. Die Bestimmung der Ausschaltzeitdauer t_Off durch die Steuereinheit 13 wird im Folgenden im Detail erläutert. 3 shows an operating circuit according to the invention 1 for the operation of at least one light emitting diode 7 , The circuit corresponds to the first buck converter 11 as he is in 1 is shown and has already been explained. According to the invention, this is additionally a sensor 12 provided which is suitable by means of the shunt resistor 6 to detect measured current and the value to a control unit 13 forward. The control unit 13 controls the switch 5 and is further suitable based on that of the sensor 12 transmitted current measured values, the switch-off duration t _Off and the switch-on time t _{On of} the switch 5 to determine accordingly. The determination of the switch-off period t _Off by the control unit 13 will be explained in detail below.

In 4 ist nochmals der Spannungs- und Stromverlauf in einem Leuchtdiodenmodul dargestellt. Eine erste Möglichkeit, auf den Strom I_A am Ende der Freilaufzeit rückschließen zu können, ist, nach der Ausblendzeit, d. h. der Blankingtime t_blk, einen ersten Stromwert I_B zu messen. Bei dieser ersten Möglichkeit wird davon ausgegangen, dass t_blk viel kleiner ist als t_On und somit der nach der Blankingtime gemessene Strom I_B ungefähr dem Strom I_A am Ende der Freilaufzeit entspricht. Somit kann der Stromwert am Ende der Freilaufphase mittels der ersten Stromwertes berechnet werden aus I_A = I_B. In 4 is again the voltage and current waveform shown in a light emitting diode module. A first possibility to be able to _infer the current I _A at the end of the freewheeling time is, after the blanking time, ie the blanking time t _blk , to measure a first current value I _B. In this first possibility, it is assumed that t _{blk is} much smaller than t _on and thus the current I _B measured after the blanking time corresponds approximately to the current I _A at the end of the freewheeling time. Thus, the current value at the end of the freewheeling phase can be calculated by means of the first current value I _A = I _B.

Der so berechnete Stromwert am Ende der Freilaufphase I_A wird mit einem Sollwert verglichen und falls I_A größer als der gewünschte Sollwert ist, so wird beim nächsten Takt die Zeitdauer t_Off zwischen einem Ausschalten und einem Folgenden Anschalten vergrößert. Ist der Strom I_A kleiner als der gewünschte Sollwert, so wird hingegen beim nächsten Takt t_Off verkürzt. Entspricht der Strom I_A ggf. auch innerhalb vorbestimmter Toleranzwerte dem gewünschten Sollwert, so wird beim nächsten Takt t_Off unverändert belassen.The current value thus calculated at the end of the freewheeling phase I _A is compared with a setpoint value and if I _{A is} greater than the desired setpoint value, then the time period t _Off between a switch-off and a subsequent switch-on is increased at the next cycle. If the current I _{A is} smaller than the desired reference value, then t _{Off is} shortened at the next cycle. If the current I _A also corresponds to the desired setpoint value within predetermined tolerance values, t _{Off is} left unchanged at the next cycle.

Eine zweite Methode zur Bestimmung des Stromes am Ende der Freilaufphase I_A wird im Folgenden erläutert. Diese Methode kann dann Anwendung finden, falls die Blankingtime t_blk nicht gegenüber der Einschaltzeitdauer t_On vernachlässigbar ist und durch die oben angenommene Näherung die Genauigkeitsanforderungen an I_A nicht erfüllt werden können oder im Fall, dass I_A besonders genau bestimmt werden muss. Für diesen Fall ist es möglich, noch einen zweiten Stromwert I_D am Ende der Einschaltphase E zu messen. Der Strom I_A am Ende der Freilaufphase kann dann folgendermaßen berechnet werden:

A second method for determining the current at the end of the freewheeling phase I _A is explained below. This method can then be used if the blanking time t _{blk is} not negligible compared with the switch-on time t _On and if the approximation above assumes that the accuracy requirements for I _A can not be met or if I _A must be determined particularly accurately. In this case, it is possible to measure a second current value I _D at the end of the switch-on phase E. The current I _A at the end of the freewheel phase can then be calculated as follows:

Diese Berechnung beruht auf dem Prinzip, dass der Strom nach dem Einschalten des Schalters 5 linear ansteigt und somit durch zwei Messungen des Stromverlaufs I_B und I_D auf den Strom I_A am Ende der Freilaufphase zurückgerechnet werden kann.This calculation is based on the principle that the current after switching on the switch 5 increases linearly and thus by two measurements of the current waveform I _B and I _D can be calculated back to the current I _A at the end of the freewheeling phase.

Der Rechenaufwand für die oben genannte zweite Methode ist insbesondere bei einer Digitalschaltung verhältnismäßig kompliziert, da sowohl Division als auch Multiplikation durchgeführt werden muss.The computational effort for the above-mentioned second method is relatively complicated, especially in a digital circuit, since both division and multiplication must be performed.

Erfindungsgemäß wird daher eine dritte Methode vorgeschlagen, welche auf der Messung eines dritten Stromwertes I_C basiert. Dies ist schematisch in 5 dargestellt. Für diese Methode wird ebenfalls die Blankingtime t_blk abgewartet und dann der erste Stromwert am Ende der Blankingtime I_B erfasst. Anschließend wird nochmals die Blankingtime t_blk abgewartet und der dritte Stromwert I_C erfasst. Da die Differenz aus I_C und I_B, also I_C – I_B, auf Grund es linearen Spulenstroms gleich der Differenz I_B – I_A, ist, kann I_A berechnet werden aus: I_A = I_B – (I_C – I_B) = 2·I_B – I_C. According to the invention, therefore, a third method is proposed which is based on the measurement of a third current value I _c . This is schematically in 5 shown. For this method the blanking time t _blk is also waited for and then the first current value at the end of the blanking time I _{B is} detected. Subsequently, the blanking time t _blk is again waited for and the third current value I _C detected. Since the difference between I _C and I _B , ie I _C - I _B , is equal to the difference I _B - I _A due to the linear coil current, I _A can be calculated from: I _A = I _B - (I _C - I _B ) = 2 · I _B - I _C.

Somit lässt sich auch in einer Digitalschaltung der Stromwert I_A am Ende der Freilaufphase verhältnismäßig einfach berechnen, da sich die Berechnung im Digitalbereich auf eine Bitverschiebung sowie eine Subtraktion reduziert.Thus, even in a digital circuit, the current value I _A can be calculated relatively easily at the end of the freewheeling phase, since the calculation in the digital domain is reduced to a bit shift as well as a subtraction.

Durch die vorliegende Erfindung ist sichergestellt, dass der Stromfluss durch die zumindest eine Leuchtdiode 7 möglichst nie auf Null abfällt, d. h. die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den continuous conduction mode. Somit ergibt sich ein möglichst kleiner Rippel des Stromverlaufs durch die zumindest eine Leuchtdiode 7.The present invention ensures that the current flow through the at least one light-emitting diode 7 never falls to zero, that is, the invention relates in particular to the continuous conduction mode. This results in the smallest possible ripple of the current flow through the at least one light emitting diode 7 ,

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Übersicht in 6 nochmals schematisch dargestellt.The inventive method is in the overview in 6 again shown schematically.

Das Verfahren beginnt in Schritt S0 mit dem Ende der Freilaufphase F. Im folgenden Schritt S1 gibt die Steuereinheit 13 das Signal für die Einschaltphase an den Schalter 5 aus. Im folgenden Schritt S2 wird die Ausblendzeit, d. h. die Blankingtime t_blk abgewartet. Im folgenden Schritt S3, welcher auch aus mehreren Unterschritten besteht kann, zumindest ein Stromwert, d. h. ein Messwert des Stromes während der Einschaltphase, durch den Shuntwiderstand 6 und die Sensorik 12 aufgenommen.The process starts in step S0 with the end of the freewheeling phase F. In the following step S1, the control unit outputs 13 the signal for the switch-on phase to the switch 5 out. In the following step S2, the blanking time, ie the blanking time t _{blk is} waited. In the following step S3, which may also consist of several substeps, at least one current value, ie a measured value of the current during the switch-on phase, by the shunt resistor 6 and the sensors 12 added.

Im folgenden Schritt S4 berechnet die Steuereinheit auf Basis der übermittelten Stromwerte den Rücklaufstrom, d. h. den Strom I_A am Ende der Freilaufphase. Im folgenden Schritt S5 wird überprüft, ob der Rücklaufstrom einen vorgegebenen Sollwert entspricht. Falls dies der Fall ist, wird im folgenden Schritt S7 keine Veränderung der Ausschaltzeit t_Off vorgenommen.In the following step S4, the control unit calculates the return current based on the transmitted current values, ie the current I _A at the end of the freewheeling phase. In the following step S5, it is checked whether the return current corresponds to a predetermined desired value. If this is the case, no change in the switch-off time t _{Off is} made in the following step S7.

Andernfalls, falls im Schritt S5 festgestellt wird, dass der Rücklaufstrom I_A nicht einem Sollwert entspricht, wird im folgenden Schritt S6 überprüft, ob der Rücklaufstrom I_A größer als der Sollwert ist. Falls dies der Fall ist, wird in einem folgenden Schritt S8 die nächste Ausschaltzeit erhöht, andernfalls wird in einem folgenden Schritt S9 die folgende Ausschaltzeit verringert. Hierbei ist die Ausschaltzeit die Zeitdauer zwischen dem Ausschalten und dem folgenden Einschalten des Schalters 5. Das Verfahren endet in Schritt S10.Otherwise, if it is determined in step S5 that the return current I _A does not correspond to a desired value, it is checked in the following step S6 whether the return current I _{A is} greater than the desired value. If so, in a following step S8 the next off-time is increased, otherwise in a following step S9 the following off-time is reduced. In this case, the switch-off time is the time between the switch-off and the subsequent switch-on of the switch 5 , The process ends in step S10.

Die in Schritt S4 vorgenommene Berechnung kann hierbei auf einer der drei genannten Methoden basieren in Abhängigkeit von den Voreinstellungen und den aufgenommenen Messwerten.The calculation made in step S4 can in this case be based on one of the three methods mentioned, depending on the presettings and the recorded measured values.

Die vorliegende Betriebsschaltung und das vorliegende Verfahren zum Betrieb wenigstens einer Leuchtdiode ergibt also, dass unabhängig von der Last, beispielsweise unabhängig von der Anzahl der versorgten Leuchtdioden, der Stromverlauf immer zwischen einem Wert I_max und einem Wert I_min gehalten wird, d. h. dass immer bei demselben Wert I_min > 0 das Wiedereinschalten des Schalters 5 erfolgt. Ein Vorteil des durch die Erfindung garantierten verhältnismäßig geringen Rippels, d. h. der Differenz zwischen I_min und Imax, also I_min – I_max, ist es, dass die Leuchtdiode im Wesentlichen mit einem gleichbleibenden Strom versorgt wird, so dass sich die Farbverschiebung bei sehr unterschiedlichen Leuchtdiodenströmen nicht zeigt. Dies ist ein Nachteil von Schaltungen, die im discontinuous mode arbeiten, bei dem also der Leuchtdiodenstrom auf Null absinkt und ggf. auch eine zeitlang auf Null verbleibt, bevor der Schalter wieder eingeschaltet wird.The present operating circuit and the present method for operating at least one light-emitting diode thus yields that regardless of the load, for example regardless of the number of light-emitting diodes supplied, the current profile is always kept between a value I _max and a value I _min , ie always at the same value I _min > 0 the switch on again 5 he follows. An advantage of the relatively small ripple guaranteed by the invention, ie the difference between I _min and Imax, ie I _min - I _max , is that the LED is essentially supplied with a constant current, so that the color shift at very different Light-emitting diode currents does not show. This is a disadvantage of circuits that operate in discontinuous mode, ie where the LED current drops to zero and possibly even a time remains at zero before the switch is turned on again.

Claims

Operating circuit ( 1 ) for at least one light emitting diode ( 7 ), comprising a switching regulator circuit to which a DC voltage (V ₁ ) is supplied and by means of a by a control unit ( 13 ) clocked switch ( 5 ) a supply voltage for the at least one light emitting diode ( 7 ) and one with the control unit ( 13 ) connected current sensor ( 6 . 12 ) for detecting by the at least one light emitting diode ( 7 ) flowing current during the switch-on phase (E) of the switch ( 5 ), the control unit ( 13 ) the time duration (t _off ) between switching off and then switching on the switch ( 5 ) depending on the means of the current sensor ( 6 . 12 ) determined during the switch-on phase (E), the control unit ( 13 ) by means of at least one by the current sensor ( 6 . 12 ) current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) of the switch ( 5 ), and wherein the control unit ( 13 ) starting with the switch-on phase (E) of the switch ( 5 ) waits for a blanking time (t _blk ) and immediately after the blanking time (t _blk ) by means of the current sensor ( 6 . 12 ) detects a first current value (I _B ).

Operating circuit ( 1 ) according to claim 1, wherein the control unit ( 13 ) compares the calculated current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) with a predetermined desired value.

Operating circuit ( 1 ) according to claim 2, wherein the control unit determines the time duration (t _off ) between switching off and subsequently switching on the switch ( 5 ) does not change if the calculated current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) corresponds to the setpoint value.

Operating circuit ( 1 ) according to claim 2 or 3, wherein the control unit determines the duration (t _off ) between switching off and subsequently switching on the switch ( 5 ) Increases, if the calculated current value (I _A) is at the end of the freewheeling phase (F) is greater than the target value.

Operating circuit ( 1 ) according to claim 2, 3 or 4, wherein the control unit determines the duration (t _off ) between a switch-off and a subsequent switch-on of the switch ( 5 ) is reduced if the calculated current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) is less than the nominal value.

Operating circuit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the control unit ( 13 ) the current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) by means of the first current value (I _B ) calculated by

I _A = I _B ,

where I _{A is} the current value at the end of the freewheeling phase (F) and I _{B is} the first current value.

Operating circuit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the control unit ( 13 ) determines a second current value (I _D ) at the end of the switch-on phase (E), and wherein the control unit ( 13 ) calculates the current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) by means of the first (I _B ) and second current value (I _D )

where I _{A is} the current value at the end of the freewheeling phase (F), I _{B is} the first current value and I _{D is} the second current value.

Operating circuit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein after detecting the first current value (I _B ), the control unit again waits for the duration of the blanking time (t _blk ) and immediately after twice the blanking time (t _blk ) _detects a third current value (I _c ) and the control unit ( 13 ) calculates the current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) by means of the first (I _B ) and third current value (I _C )

I _A = 2 * I _B - I _C ,

where I _{A is} the current value at the end of the freewheeling phase (F), I _{B is} the first current value and I _{C is} the third current value.

Method for operating at least one light-emitting diode ( 7 ) by means of a switching regulator circuit, which is supplied with a DC voltage (V ₁ ) and by means of a clocked switch ( 5 ) a supply voltage for the at least one light emitting diode ( 7 ), comprising the steps of detecting the light emitted by the at least one light-emitting diode ( 7 ) (LED) flowing current during the switch-on phase (E) of the switch ( 5 ) and determining the time duration (t _off ) between switching off and then switching on the switch ( 5 ) depending on the current detected during the switch-on phase (E), the control unit ( 13 ) by means of at least one by the current sensor ( 6 . 12 ) Current value detected current value (I _A) (at the end of the freewheeling phase F) of the switch ( 5 ), and wherein the control unit ( 13 ) starting with the switch-on phase (E) of the switch ( 5 ) waits for a blanking time (t _blk ) and immediately after the blanking time (t _blk ) by means of the current sensor ( 6 . 12 ) detects a first current value (I _B ).

Method according to claim 9, wherein the control unit ( 13 ) compares the calculated current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) with a predetermined desired value.

Method according to claim 10, wherein the control unit determines the duration (t _off ) between switching off and subsequently switching on the switch ( 5 ), if the calculated current value at the end of the freewheeling phase (F) corresponds to the setpoint value.

Method according to claim 9 or 10, wherein the control unit determines the duration (t _off ) between switching off and subsequently switching on the switch ( 5 ), if the calculated current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) is greater than the setpoint.

A method according to claim 10, 11 or 12, wherein the control unit determines the duration (t _off ) between a switch-off and a subsequent switch-on of the switch ( 5 ) is reduced if the calculated current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) is less than the nominal value.

Method according to one of claims 9 to 13, wherein the control unit ( 13 ) the current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) by means of the first current value (I _B ) calculated by

I _A = I _B ,

Method according to one of claims 9 to 13, wherein the control unit ( 13 ) determines a second current value (I _D ) at the end of the switch-on phase (E), and wherein the control unit ( 13 ) calculates the current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) by means of the first (I _A ) and second current value (I _D )

Method according to one of claims 9 to 13, wherein after detecting the first current value (I _A ) the control unit again waits for the duration of the blanking time (t _blk ) and immediately after the double blanking time (t _blk ) _detects a third current value (I _C ) and the control unit ( 13 ) calculates the current value (I _A ) at the end of the freewheeling phase (F) by means of the first (I _A ) and third current value (I _C )

I _A = 2 * I _B - I _C ,