DE3644347A1 - Method for operating a light-emitting diode - Google Patents

Method for operating a light-emitting diode

Info

Publication number
DE3644347A1
DE3644347A1 DE19863644347 DE3644347A DE3644347A1 DE 3644347 A1 DE3644347 A1 DE 3644347A1 DE 19863644347 DE19863644347 DE 19863644347 DE 3644347 A DE3644347 A DE 3644347A DE 3644347 A1 DE3644347 A1 DE 3644347A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
light
pulse
emitting diode
led
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19863644347
Other languages
German (de)
Inventor
Hartmut Dipl Phys Dr I Grethen
Frank Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19863644347 priority Critical patent/DE3644347A1/en
Publication of DE3644347A1 publication Critical patent/DE3644347A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • H03K4/56—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor using a semiconductor device with negative feedback through a capacitor, e.g. Miller integrator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/62—Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
    • H03K17/6285—Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several outputs only combined with selecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/94—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having trapezoidal shape
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

It is known for light-emitting diodes to be driven with a pulsed current consisting of rectangular waveform current pulses. The new method is intended to make possible to compensate for the drop in the radiation power of the light-emitting diode occurring during the pulse duration, because of heating. This is achieved in that the light-emitting diode (LED1...LEDn) has current pulses (I2) applied to it which rise with time over the pulse duration. The current pulse (I2) preferably initially rises suddenly to an initial value in order to rise linearly from there to a higher final value at the end of the pulse duration. The method is preferably used whenever a high radiation power yield is needed in the case of light-emitting diodes. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Leucht­ iode mit Stromimpulsen.The invention relates to a method for operating a light iode with current pulses.

Es ist beispielsweise aus "Das Opto-Kochbuch", Texas Instruments, 1975, Seite 265 bekannt, Leuchtdioden (Lumineszenzdioden, LEDs) mit einem gepulsten Strom anstelle eines glatten Gleichstromes anzusteuern. Dadurch wird es ermöglicht, die Leuchtdiode während der Impulsdauer mit einem gegenüber dem maximal zulässi­ gen Gleichstrom erheblich höheren maximal zulässigen Impuls­ spitzenstrom zu betreiben, um auf diese Weise eine vergleichs­ weise höhere Leistung der von der Leuchtdiode abgegebenen Strahlung zu erhalten.For example, from "The Opto Cookbook", Texas Instruments, 1975, page 265 known, light emitting diodes (luminescent diodes, LEDs) with a pulsed current instead of a smooth direct current head for. This enables the light emitting diode during the pulse duration with a compared to the maximum permissible significantly higher maximum permissible pulse to operate peak current, in this way a comparative as higher output of the emitted by the LED To get radiation.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art die Leuchtdiode mit während der Impulsdauer zeitlich an­ steigenden Stromimpulsen beaufschlagt.According to the invention, the method specified in the introduction Type the LED in time with during the pulse duration increasing current impulses.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß während der Impulsdauer durch das Ansteigen des die Leuchtdiode ansteuernden Stromimpulses ein weitgehend konstanter Verlauf der von der Leuchtdiode abgegebenen Strah­ lungsleistung erzeugt wird. Während nämlich bei der herkömm­ lichen Ansteuerung der Leuchtdiode mit rechteckförmigen Strom­ impulsen aufgrund der Erwärmung der Leuchtdiode durch den durch sie fließenden Strom die Leistung der abgegebenen Strahlung während der Impulsdauer merklich abfällt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dieser Leistungsabfall durch den zeitlichen Anstieg des Stromes während der Impulsdauer weitgehend kompensiert, so daß eine besonders hohe mittlere Strahlungsleistung erzielt wird. A major advantage of the method according to the invention is that during the pulse duration by the increase of the current pulse driving the LED is largely constant course of the beam emitted by the LED power is generated. While with the conventional Lichen control of the LED with rectangular current impulses due to the heating of the light emitting diode by the through it flowing electricity the output of the delivered Radiation drops noticeably during the pulse duration the process according to the invention this drop in performance the temporal increase in the current during the pulse duration largely compensated, so that a particularly high average Radiant power is achieved.  

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß aufgrund des erzielten gleichmäßigen Verlaufs der abgegebenen Strahlungsleistung die Lebensdauer der Leuchtdiode erheblich verlängert wird. Während nämlich bei dem bekannten Verfahren zu Beginn der Impulsdauer eine hohe Anfangsstrahlungs­ leistung erzeugt werden muß, um wegen des Leistungsabfalls der Strahlung eine vorgegebene mittlere Strahlungsleistung zu er­ halten, treten derartige Leistungsspitzen bei der Ansteuerung der Leuchtdiode nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf; vielmehr entspricht hierbei der zeitliche Verlauf der Strahlungs­ leistung auch deren Mittelwert, so daß die Leuchtdiode nicht unnötig belastet wird.Another advantage of the method according to the invention is in that due to the uniform course of the emitted radiation power the life of the LED is significantly extended. While namely with the known Process at the beginning of the pulse duration a high initial radiation power must be generated to due to the drop in performance of the Radiation to a predetermined average radiation power hold, such power peaks occur in the control the light emitting diode according to the method of the invention; rather, the time course of the radiation corresponds here performance also their mean value, so that the light emitting diode is not is unnecessarily burdened.

In diesem Zusammenhang wird gemäß einer Weiterbildung des er­ findungsgemäßen Verfahrens jeder Stromimpuls am Anfang sprung­ haft auf einen Anfangswert ansteigend und von dort während der Impulsdauer bis auf einen gegenüber dem Anfangswert höheren Endwert ansteigend gewählt. Durch den Sprunganteil in dem Strom­ verlauf wird gleich zu Beginn der Impulsdauer eine Strahlung vorgegebener Leistung erzeugt, die aufgrund des dann kontinuier­ lich bis auf den Endwert ansteigenden Stromes und der damit verbundenen Erwärmung der Leuchtdiode weitgehend konstant bleibt.In this context, according to a further training of the inventive method jump every current pulse at the beginning rises to an initial value and from there during the pulse duration up to a higher one than the initial value End value selected increasing. By the jump share in the stream Radiation will start at the beginning of the pulse duration predetermined power generated, which is then due to the continuous Lich up to the final value increasing current and with it associated heating of the LED largely constant remains.

Der Stromimpuls steigt in vorteilhafter Weise zwischen dem An­ fangs- und Endwert zumindest annähernd linear an. Während näm­ lich durch den Sprunganteil in dem Stromverlauf ein exponentiell abklingender Anteil der Strahlungsleistung hervorgerufen wird, ergibt sich aus dem linear ansteigenden Anteil des Stromes ein umgekehrt verlaufender Anteil der Strahlungsleistung, so daß sich durch geeignete Dimensionierung des Stromanstiegs im Hin­ blick auf den leuchtdiodenspezifischen Strahlunsabfall ein über die gesamte Impulsdauer nahezu konstanter Verlauf der Strahlungsleistung erzielen läßt. Zusätzlich läßt sich ein linear ansteigender Stromverlauf ohne großen schaltungstechni­ schen Aufwand erzeugen. The current pulse advantageously increases between the on initial and final value at least approximately linear. During näm Lich exponential due to the jump share in the current curve decaying portion of the radiation power is caused, results from the linearly increasing proportion of the current reverse proportion of the radiant power, so that through appropriate dimensioning of the current rise in the outward direction look at the light emitting diode-specific radiation drop almost constant course of the pulse duration Radiation power can be achieved. In addition, one can linearly increasing current curve without large circuit technology generate effort.  

Zur Erzielung einer maximalen Strahlungsleistung ohne die Leuchtdiode zu überlasten wird der Strom vorzugsweise so gewählt, daß der Anfangswert niedriger und der Endwert höher als der bei Beaufschlagung der Leuchtdiode mit Rechteckimpulsen gleicher Impulsdauer maximal zulässige Diodendurchflußstrom ist.To achieve maximum radiation power without the To overload the light-emitting diode, the current is preferably so chosen that the initial value lower and the final value higher than that when square-wave pulses are applied to the LED same pulse duration maximum permissible diode flow current is.

Im Hinblick auf die Erzeugung von Stromimpulsen dem oben ange­ gebenen Verlauf zur Ansteuerung der Leuchtdiode ist erfindungs­ gemäß vorgesehen, daß in einer Steuereinrichtung eine dem Ver­ lauf der Stromimpulse entsprechende Steuerspannung erzeugt wird, mit der eine in Reihe mit der Leuchtdiode an einer Versorgungs­ spannung liegende steuerbare Widerstandsanordnung gesteuert wird. Dabei erfolgt die Steuerung der Widerstandsanordnung durch die Steuerspannung nahezu leistungslos, so daß sich die Steuerspannung als energiearmes Signal ohne Berücksichtigung der jeweiligen Leistungsaufnahme der Leuchtdiode erzeugen läßt.With regard to the generation of current pulses the above given course for driving the light emitting diode is fiction provided according to that in a control device Ver control voltage corresponding to the current pulses is generated, with the one in series with the LED on a supply voltage controlled controllable resistor arrangement controlled becomes. The resistance arrangement is controlled almost powerless by the control voltage, so that the Control voltage as low-energy signal without consideration can generate the respective power consumption of the LED.

In diesem Zusammenhang wird eine Ansteuerung weiterer Leucht­ dioden zusätzlich zu der einen Leuchtdiode mit besonders geringem Steuerungs- und Schaltungsaufwand dadurch erreicht, daß zur An­ steuerung der weiteren Leuchtdioden mit diesen jeweils an der Stromversorgung in Reihe liegende weitere Widerstandsanordnungen aus derselben Steuereinrichtung gesteuert werden.In this context, a control of additional lights diodes in addition to the one light-emitting diode with particularly low Control and circuit complexity achieved in that the An control of the other LEDs with these on the Power supply further resistance arrangements in series can be controlled from the same control device.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen. Im einzelnen zeigtTo explain the invention, reference is made to the figures below referred to the drawing. In detail shows

Fig. 1 einen Stromimpuls herkömmlicher und der erfindungsgemäßen Art zur Ansteuerung einer Leuchtdiode und Fig. 1 shows a current pulse of the conventional type and for controlling a light emitting diode and

Fig. 2 die aus der Ansteuerung nach Fig. 1 resultierenden zeit­ lichen Verläufe der Strahlungsleistung; FIG. 2 shows the time profiles of the radiation power resulting from the control according to FIG. 1;

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Leuchtdiode und in Fig. 3 shows a circuit arrangement for driving a light emitting diode and in

Fig. 4 ist eine weitere Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mehrerer Leuchtdioden dargestellt. Fig. 4 shows a further circuit arrangement is shown more light emitting diodes for driving.

Fig. 1 zeigt in einem Strom-Zeit-Diagramm I(t) die herkömm­ liche Art der Ansteuerung einer Leuchtdiode durch einen gestri­ chelt dargestellten Stromimpuls I 1 in Rechteckform. Der Impuls­ spitzenstrom während der Impulsdauer T kann in Abhängigkeit von der Impulsdauer T und der nachfolgenden Impulspause bis zu einem folgenden, hier nicht gezeigten Stromimpuls ein Vielfaches des für den Dauerbetrieb der Leuchtdiode maximal zulässigen Gleich­ stroms betragen. Zahlenbeispiele hierfür sind in der eingangs erwähnten Literaturstelle "Opto-Kochbuch" enthalten. Fig. 1 shows in a current-time diagram I (t) the conven union type of driving a light-emitting diode by a current pulse I 1 shown in broken lines in a rectangular shape. The pulse peak current during the pulse duration T can, depending on the pulse duration T and the subsequent pulse pause up to a subsequent current pulse, not shown here, be a multiple of the maximum direct current permitted for continuous operation of the light-emitting diode. Numerical examples of this are contained in the "Opto Cookbook" reference mentioned at the beginning.

Aus der Ansteuerung der Leuchtdiode mit dem Stromimpuls I 1 folgt ein in Fig. 2 in einem Strahlungsleistungs-Zeit-Diagramm Φ (t) gestrichelt dargestellter Verlauf Φ 1 der Strahlungsleistung der Leuchtdiode. Die Zahlen an der Ordinate stellen lediglich relative Meßwerte dar. Der gezeigte Strahlungsverlauf Φ 1 erreicht zu Beginn des Stromimpulses I 1 sein Maximum und fällt während der Impulsdauer T aufgrund der Erwärmung der Leuchtdiode infolge des durch sie fließenden Stromes I 1 etwa exponentiell ab. Infolgedessen liegt das Maximum der Strahlungsleistung Φ 1 erheb­ lich über dem zeitlichen Mittel der Strahlungsleistung Φ 1 während der Impulsdauer T, so daß aufgrund der hohen Kurzzeitbelastung die Lebensdauer der Leuchtdiode herabgesetzt wird.Controlling the light-emitting diode with the current pulse I 1 is followed by a curve Φ 1 of the radiation power of the light-emitting diode shown in dashed lines in FIG. 2 in a radiation power-time diagram Φ (t) . The numbers on the ordinate only represent relative measured values. The radiation curve Φ 1 shown reaches its maximum at the beginning of the current pulse I 1 and falls approximately exponentially during the pulse duration T due to the heating of the light-emitting diode as a result of the current I 1 flowing through it. As a result, the maximum of the radiation power Φ 1 is significantly Lich over the time average of the radiation power Φ 1 during the pulse duration T , so that the life of the light-emitting diode is reduced due to the high short-term load.

Fig. 1 zeigt ferner in ausgezogener Linienführung einen weite­ ren Stromimpuls I 2 zur Ansteuerung der Leuchtdiode nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren. Dabei wird die Leuchtdiode mit einem Strom beaufschlagt, der zu Beginn des Stromimpulses I 2 sprung­ haft einen Anfangswert I 2 a erreicht und nachfolgend während der Impulsdauer T auf einen Endwert I 2 e ansteigt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel erfolgt dieser Anstieg linear; der Stromver­ lauf kann jedoch auch nach anderen Gesetzmäßigkeiten ansteigend gewählt sein. Fig. 1 also shows in solid lines a wide ren current pulse I 2 for driving the light emitting diode according to the inventive method. A current is applied to the light-emitting diode which jumps to an initial value I 2 a at the beginning of the current pulse I 2 and subsequently increases to an end value I 2 e during the pulse duration T. In the example shown in FIG. 1, this increase is linear; however, the current flow can also be selected to increase in accordance with other laws.

Fig. 2 zeigt - ebenfalls in ausgezogener Linienführung - den durch den Stromimpuls I 2 in der Leuchtdiode hervorgerufenen Ver­ lauf der Strahlungsleistung Φ 2. Diese fällt zunächst nach Beginn des Stromimpulses I 2 aufgrund der Erwärmung der Leuchtdiode von einem Anfangswert ab, wobei jedoch dieser Leistungsabfall durch den zeitlichen Anstieg des Stromes I 2 während der Impulsdauer T kurz darauf ausgeglichen und im weiteren Verlauf der Strahlungs­ leistung Φ 2 weitgehend kompensiert wird. Zur weiteren Glättung des Verlaufs der Strahlungsleistung Φ 2 ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Anstieg des Stromes I 2 während der Im­ pulsdauer T degressiv verlaufend zu wählen, um den kurzzeitigen Leistungseinbruch im anfänglichen Verlauf der Strahlungsleistung Φ 2 zu kompensieren. Wie ein Vergleich der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Strom- und Strahlungsleistungsverläufe I 1, I 2, Φ 1 und Φ 2 zeigt, wird durch Ansteuerung einer Leuchtdiode nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren gegenüber der bisherigen Ansteuerung mit einem rechteckförmigen Stromimpuls I 1 bei einem über die Impulsdauer T im Mittel geringeren Strom eine höhere mittlere Strahlungsleistung erzielt. Fig. 2 shows - also in solid lines - the caused by the current pulse I 2 in the LED Ver Ver the radiation power Φ 2nd This initially falls after the start of the current pulse I 2 due to the heating of the light-emitting diode from an initial value, but this power drop is compensated for shortly thereafter by the rise in current I 2 during the pulse duration T and is largely compensated for in the further course of the radiation power Φ 2 . To further smooth the course of the radiation power Φ 2 , it is possible within the scope of the invention to choose the increase in the current I 2 during the pulse duration T to decrease degressively in order to compensate for the brief power drop in the initial course of the radiation power Φ 2 . As a comparison showing in FIGS. Electricity 1 and 2 shown and radiation power waveforms I 1, I 2, Φ 1 and Φ 2, a light emitting diode according to the will he inventive method compared to the previous driving with a rectangular current pulse I 1 wherein by controlling a lower average current over the pulse duration T achieves a higher average radiation power.

Im folgenden wird eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur An­ steuerung einer Leuchtdiode nach dem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von Fig. 3 beschrieben. Die durch gestrichelte Linien umgrenzten Funktionseinheiten bilden insgesamt eine Steuerein­ richtung S, an deren Ausgangsanschluß A ein dem Verlauf des Strom­ impulses I 2 (Fig. 1) entsprechendes Ausgangssignal U 1 in Ab­ hängigkeit von einem Triggerimpuls U 2 an einem Eingangsanschluß E erzeugt wird. Der Ausgangsanschluß A der Steuereinrichtung S ist mit dem Basisanschluß eines, eine steuerbare Widerstandsan­ ordnung bildenden Transistors TR verbunden, der mit seiner Kollektor-Emitterstrecke in Reihe mit einem Strombegrenzungs­ widerstand R 1 und der anzusteuernden Leuchtdiode LED an einer Versorgungsspannung U B angeschlossen ist.A preferred circuit arrangement for controlling a light-emitting diode using the method according to the invention is described below with reference to FIG. 3. The functional units delimited by dashed lines form an overall control device S , at the output terminal A of which the current pulse I 2 ( FIG. 1) corresponding output signal U 1 is generated in dependence on a trigger pulse U 2 at an input terminal E. The output terminal A of the control device S is connected to the base terminal of a transistor TR which forms a controllable resistor arrangement, which is connected to its collector-emitter path in series with a current limiting resistor R 1 and the LED to be controlled LED is connected to a supply voltage U B.

Die Steuereinrichtung S besteht aus mehreren, durch die gestri­ chelten Linien umgrenzten Funktionseinheiten in folgender Anordnung. Unmittelbar an dem Eingang E der Steuereinrichtung S ist eine Impulsformerstufe IF angeschlossen. Diese enthält eine Diode D 1, die in Durchlaßrichtung zwischen dem Eingang E und einem als Ausgang der Impulsformerstufe IF dienenden Schaltungs­ punkt P 1 angeordnet ist; an diesem Schaltungspunkt P 1 liegt eine Parallelschaltung aus einem Ladekondensator C 1 und einem Entlade­ widerstand R 2. Zur Eliminierung der Durchlaßspannung ist die Diode D 1 in dem Gegenkopplungszweig eines als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärkers OV 1 angeordnet, dessen nichtinvertierender Eingang (+) mit dem Eingang E verbunden ist. Bis auf den Entladewiderstand R 2 entspricht diese Schal­ tungsanordnung einem Scheitelwertmesser, wie er aus "Halbleiter­ schaltungstechnik" von U. Tietze und Ch. Schenk, 1978, 4. Auflage, Seite 662 bekannt ist. Wenn die Spannung an dem Eingang E kleiner als die Spannung am Ladekondensator C 1 ist, sperrt die Diode D 1 und der Ladekondensator C 1 entlädt sich über den Entlade­ widerstand R 2 mit einer Zeitkonstante R 2 · C 1; ansonsten ist die Spannung am Ladekondensator C 1 gleich der Spannung am Ein­ gang E. Dementsprechend wird aus dem Triggerimpuls U 2 am Eingang E ein Spannungsimpuls U 3 mit einer im Vergleich zu dem Triggerimpuls U 2 verzögert abklingenden Rückflanke erzeugt.The control device S consists of several functional units delimited by the dashed lines in the following arrangement. A pulse shaper stage IF is connected directly to the input E of the control device S. This contains a diode D 1 , which is arranged in the forward direction between the input E and a serving as the output of the pulse shaping stage IF circuit point P 1 ; at this node P 1 there is a parallel circuit consisting of a charging capacitor C 1 and a discharge resistor R 2 . To eliminate the forward voltage, the diode D 1 is arranged in the negative feedback branch of an operational amplifier OV 1 connected as a voltage follower, the non-inverting input (+) of which is connected to the input E. Except for the discharge resistor R 2 , this circuit arrangement corresponds to a peak value meter, as is known from "semiconductor circuit technology" by U. Tietze and Ch. Schenk, 1978, 4th edition, page 662. If the voltage at the input E is less than the voltage at the charging capacitor C 1 , the diode D 1 blocks and the charging capacitor C 1 discharges through the discharge resistor R 2 with a time constant R 2 · C 1 ; otherwise the voltage at the charging capacitor C 1 is equal to the voltage at the input E. Accordingly, a voltage pulse U 3 is generated from the trigger pulse U 2 at the input E with a trailing edge that decays in comparison to the trigger pulse U 2 .

Der Schaltungspunkt P 1 bildet den Eingang eines der Impulsformer­ stufe IF nachgeordneten nichtinvertierenden Schmitt-Triggers, wie er aus dem obenbezeichneten Buch "Halbleiter-Schaltungs­ technik", Seite 415 bekannt ist. Dieser besteht aus einem Operationsverstärker OV 2, dessen nichtinvertierender Eingang (+) über einen zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers OV 2 und dem Schaltungspunkt P 1 liegenden Spannungsteiler R 3, R 4 mitgekoppelt ist; der invertierende Eingang (-) des Operations­ verstärkers OV 2 mit dem Spannungsabgriff eines weiteren, an der Versorgungsspannung U B liegenden Spannungsteilers R 5, R 6 angeschlossen. Die Spannungsteiler R 3, R 4 und R 5, R 6 sind derart dimensioniert, daß die Ausschaltspannung U a des Schmitt-Triggers ST größer als Null ist. Sobald der Spannungsimpuls U 3 die Einschalt­ spannung U e des Schmitt-Triggers ST überschreitet, schaltet dieser an seinem ausgangsseitigen Schaltungspunkt P 2 die positive Versorgungsspannung +U B ein; unterschreitet der Spannungsimpuls U 3 während seines Verlaufs die Ausschaltspannung U a des Schmitt- Triggers ST, so schaltet dieser an den Schaltungspunkt P 2 die negative Versorgungsspannung -U B ein. Dementsprechend ergibt sich der mit U 4 bezeichnete Spannungsverlauf an dem Schaltungs­ punkt P 2.The circuit point P 1 forms the input of a non-inverting Schmitt trigger downstream of the pulse shaper stage IF , as is known from the above-mentioned book "Semiconductor circuit technology", page 415. This consists of an operational amplifier OV 2 , the non-inverting input (+) of which is coupled via a voltage divider R 3 , R 4 located between the output of the operational amplifier OV 2 and the circuit point P 1 ; the inverting input (-) of the operational amplifier OV 2 is connected to the voltage tap of a further voltage divider R 5 , R 6 connected to the supply voltage U B. The voltage dividers R 3 , R 4 and R 5 , R 6 are dimensioned such that the switch-off voltage U a of the Schmitt trigger ST is greater than zero. As soon as the voltage pulse U 3 exceeds the switch-on voltage U e of the Schmitt trigger ST , it switches on the positive supply voltage + U B at its switching point P 2 on the output side; falls below the voltage pulse U 3 during its run, the turn-off voltage U a of the Schmitt trigger ST, it switches the negative supply voltage to the circuit point P 2 - a U B. Correspondingly, the voltage curve denoted by U 4 at circuit point P 2 results.

Der Schaltungspunkt P 2 bildet den Eingang einer Integrierstufe IS (vgl. "Halbleiter-Schaltungstechnik", Seite 195) mit einem Operationsverstärker OV 3, dessen invertierender Eingang (-) über einen Integrierkondensator C 2 an einem Schaltungspunkt P 3 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OV 3 und über einen Widerstand R 7 mit dem Schaltungspunkt P 2 verbunden ist. Parallel zu dem Integrierkondensator C 2 ist eine Diode D 2 und parallel zu dem Widerstand R 7 eine weitere Diode D 3 mit einem Vorwider­ stand R 8 derart angeordnet, daß die Integrierstufe IS nur für positive Eingangsspannungen an dem Schaltungspunkt P 2 als Inte­ grator wirkt, dagegen für negative Eingangsspannungen als Umkehr­ verstärker mit einem Verstärkungsfaktor Null, d. h. sperrend wirkt. Dementsprechend ergibt sich aus dem Spannungsverlauf U 4 am Schaltungspunkt P 2 der mit U 5 bezeichnete Spannungsverlauf an dem den Ausgang des Integriergliedes IS bildenden Schaltungspunkt P 3.The circuit point P 2 forms the input of an integrating stage IS (cf. "Semiconductor circuit technology", page 195) with an operational amplifier OV 3 , the inverting input (-) of which via an integrating capacitor C 2 at a circuit point P 3 with the output of the operational amplifier OV 3 and connected via a resistor R 7 to node P 2 . Parallel to the integrating capacitor C 2 is a diode D 2 and parallel to the resistor R 7 a further diode D 3 with a series resistor R 8 was arranged such that the integrating stage IS only acts as an integrator for positive input voltages at the circuit point P 2 , on the other hand for negative input voltages as a reversing amplifier with a gain factor of zero, that is to say blocking. Accordingly, the voltage curve U 4 at the circuit point P 2 results in the voltage curve designated U 5 at the circuit point P 3 forming the output of the integrating element IS .

Der Schaltungspunkt P 2 ist weiterhin mit dem Eingangsanschluß P 4 eines Umkehrverstärkers IV angeschlossen. Dieser enthält in an sich bekannter Weise (vgl. "Halbleiter-Schaltungstechnik", Seite 107) einen Operationsverstärkers OV 4, dessen invertierender Eingang (-) über einen Widerstand R 9 mit dem Ausgang des Opera­ tionsverstärkers OV 4 am Schaltungspunkt P 5 und über einen Widerstand R 10 mit dem Schaltungspunkt P 4 verbunden ist. An dem Schaltungspunkt P 5 wird ein gegenüber dem Spannungsverlauf U 4 invertierter und mit dem Faktor R 9/(R 9 + R 10) gewichteter Spannungsverlauf U 6 erzeugt.The circuit point P 2 is also connected to the input terminal P 4 of an inverting amplifier IV . This contains in a manner known per se (cf. "semiconductor circuit technology", page 107) an operational amplifier OV 4 , the inverting input (-) of which is connected via a resistor R 9 to the output of the operational amplifier OV 4 at node P 5 and via a Resistor R 10 is connected to node P 4 . At the node P 5, a compared to the voltage curve U 4 and inverted by the factor R 9 / (R 9 + R 10) weighted voltage curve U 6 generated.

Der Integrierstufe IS und dem Umkehrverstärker IV ist eine Addierstufe AS mit zwei von den Schaltungspunkten P 3 und P 5 ge­ bildeten Eingängen nachgeordnet. Die Addierstufe AS (vgl. "Halbleiter-Schaltungstechnik", Seite 189) enthält einen als Umkehraddierer geschalteten Operationsverstärker OV 5, dessen invertierender Eingang (-) über einen Widerstand R 12 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OV 5 und über ein Widerstands­ teilernetzwerk, bestehend aus den Widerständen R 13, R 14, R 15 und R 16 mit den Schaltungspunkten P 3 und P 5 verbunden ist. Dem Ausgang des Operationsverstärkers OV 5 ist über ein Potentio­ meter R 17 ein als Spannungsfolger geschalteter Operationsver­ stärker OV 6 nachgeordnet, dessen Ausgang über eine Diode D 4 mit dem Ausgang A der Steuereinrichtung S verbunden ist. In dem Widerstandsteilernetzwerk R 13 bis R 16 mit dem als Umkehraddierer geschalteten Operationsverstärker OV 5 werden die Spannungen U 5 und U 6 mit unterschiedlichen Faktoren gewichtet und unter Um­ kehrung ihres Vorzeichens addiert. Der so gewonnene Spannungs­ verlauf wird über das Potentiometer R 17 in einstellbarer Ab­ schwächung dem Spannungsfolger OV 6 zugeführt und nachfolgend durch die Diode D 4 gleichgerichtet. An dem Ausgang A der Steuer­ einrichtung S erhält man damit einem dem gewünschten Stromimpuls I 2 (Fig. 1) zur Ansteuerung der Leuchtdiode LED entsprechenden Spannungsverlauf U 1.The integrating stage IS and the inverting amplifier IV is followed by an adder AS with two inputs formed by the circuit points P 3 and P 5 . The adder stage AS (cf. "Semiconductor circuit technology", page 189) contains an operational amplifier OV 5 connected as a reversing adder, the inverting input (-) of which via a resistor R 12 to the output of the operational amplifier OV 5 and a resistor divider network consisting of the resistors R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are connected to the circuit points P 3 and P 5 . Downstream of the output of the operational amplifier OV 5 is a potentiometer R 17 which is connected as a voltage follower to the operational amplifier OV 6 , the output of which is connected via a diode D 4 to the output A of the control device S. In the resistor divider network R 13 to R 16 with the operational amplifier OV 5 connected as a reversing adder, the voltages U 5 and U 6 are weighted with different factors and added with reversal of their sign. The voltage curve obtained in this way is fed via the potentiometer R 17 in an adjustable weakening from the voltage follower OV 6 and subsequently rectified by the diode D 4 . At the output A of the control device S , a voltage curve U 1 corresponding to the desired current pulse I 2 ( FIG. 1) for driving the light-emitting diode LED is obtained.

In Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mehrerer Leuchtdioden LED 1 . . . LEDn gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Die einzelnen Leuchtdioden LED 1 . . . LEDn sind über ihnen zugeordnete steuerbare Widerstandsanordnungen bestehend aus den Transistoren T 1 . . . Tn und einen einzigen Vorwiderstand RV an einer Versorgungsspannung U B angeschlossen. Die Basisan­ schlüsse der Transistoren T 1 . . . Tn sind mit einer entsprechenden Zahl von Ausgängen A 1 . . . An eines Demultiplexers DMUX verbunden, der in Abhängigkeit von der Ansteuerung seiner, der Zahl der Aus­ gänge A 1 . . . An entsprechenden Anzahl von Adreßeingängen X 1 . . . Xn ein an einem Analogeingang AE anliegendes Analogsignal an den jeweils ausgewählten Ausgang A 1 . . . An durchschaltet. Der Eingang AE des Demultiplexers DMUX ist mit dem Ausgang A der in Fig. 3 gezeigten Steuereinrichtung S verbunden, die an ihrem Eingang E mit einer Folge der in Fig. 3 gezeigten Trigger­ impulse U 2 beaufschlagt ist. Dementsprechend liegt an dem Eingang AE des Demultiplexers DMUX eine Folge von Spannungsimpulsen U 1 der in Fig. 3 gezeigten Art an. Der Eingang E der Steuerein­ richtung S steht weiterhin mit dem Takteingang ZE einer Zähl­ einrichtung Z in Verbindung, deren Ausgänge Q 1 . . . Qn mit den Adreßeingängen X 1 . . . Xn des Demultiplexers DMUX verbunden sind. Die Zähleinrichtung Z kann beispielsweise einen 1-ausn-Kodierer mit einem vorgeordneten und mit dem Signal U 2 als Zählsignal be­ aufschlagten Dualzähler (vgl. "Halbleiter-Schaltungstechnik", S. 456 bzw. 492) enthalten. Mit dem Triggerimpuls U 2 der Impuls­ folge am Eingang E der Steuereinrichtung S wird der jeweils nächste Ausgang unter den Ausgängen A 1 . . . An des Demultiplexers DMUX zur Übertragung eines Spannungsimpulses U 1 an den zugeord­ neten Transistor T 1 . . . Tn übertragen, über den die zugehörige Leuchtdiode LED 1 . . . LEDn mit Stromimpulsen I 2 beaufschlagt wird. Bei n Leuchtdioden LED 1 . . . LEDn werden die Leuchtdioden LED 1 . . .LEDn nacheinander zeitlich versetzt mit jeden n-ten Triggerimpuls U 2 angesteuert, wobei entsprechend dem erfindungs­ gemäßen Verfahren eine besonders hohe Strahlungsleistung der Leuchtdioden LED 1 . . . LEDn erzielt wird.In Fig. 4 a circuit configuration for driving is more light emitting diodes LED 1. . . LEDs shown according to the inventive method. The individual light emitting diodes LED 1 . . . LEDs are controllable resistor arrangements assigned to them and consisting of transistors T 1 . . . Tn and a single series resistor RV connected to a supply voltage U B. The Basisan connections of the transistors T 1 . . . Tn are with a corresponding number of outputs A 1 . . . Connected to a demultiplexer DMUX , which, depending on the control of its, the number of outputs A 1 . . . At the corresponding number of address inputs X 1 . . . Xn an analog signal present at an analog input AE to the respectively selected output A 1 . . . On through. The input of the demultiplexer DMUX AE is connected to the output A of the control device S shown in Fig. 3, the impulse E at its input with a sequence of the trigger shown in Fig. 3 U 2 is applied. Accordingly, a sequence of voltage pulses U 1 of the type shown in FIG. 3 is present at the input AE of the demultiplexer DMUX . The input E of the control device S is still connected to the clock input ZE of a counting device Z , whose outputs Q 1 . . . Qn with the address inputs X 1 . . . Xn of the demultiplexer DMUX are connected. The counting device Z can contain, for example, a 1-out-of- n encoder with an upstream dual counter (cf. "semiconductor circuit technology", p. 456 or 492), which is loaded with the signal U 2 as a counting signal. With the trigger pulse U 2 the pulse sequence at input E of control device S becomes the next output among outputs A 1 . . . At the demultiplexer DMUX for transmitting a voltage pulse U 1 to the assigned transistor T 1 . . . Transfer Tn , via which the associated LED LED 1 . . . LEDs with current pulses I 2 is applied. With n LEDs 1 . . . LEDs become LEDs 1 . . . LEDs successively actuated at different times with every n- th trigger pulse U 2 , a particularly high radiation power of the light-emitting diodes LED 1 corresponding to the method according to the invention. . . LEDn is achieved.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betreiben einer Leuchtdiode mit Strom­ impulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (LED) mit während der Impulsdauer (T) zeitlich ansteigenden Stromimpulsen (I 2) beaufschlagt wird.1. A method for operating a light-emitting diode with current, characterized in that the light-emitting diode (LED) with current pulses (I 2 ) which increase over time during the pulse duration (T ) is applied. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromimpuls (I 2) am Anfang sprunghaft auf einen Anfangswert (I 2 a) ansteigend und von dort während der Impulsdauer (T) bis auf einen gegenüber dem Anfangswert (I 2 a) höheren Endwert (I 2 e) ansteigend gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that each current pulse (I 2 ) at the beginning suddenly increases to an initial value (I 2 a) and from there during the pulse duration (T) to a higher than the initial value (I 2 a) Final value (I 2 e) is selected increasing. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls (I 2) zwischen dem Anfangs- und Endwert (I 2 a, I 2 e) zumindest annähernd linear ansteigt.3. The method according to claim 2, characterized in that the current pulse (I 2 ) between the start and end value (I 2 a , I 2 e) increases at least approximately linearly. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswert (I 2 a) niedriger und der Endwert (I 2 e) höher als der bei Beaufschlagung der Leuchtdiode (LED) mit Rechteck­ impulsen (I 1) gleicher Impulsdauer (T) maximale zulässige Dioden­ durchflußstrom gewählt ist.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the initial value (I 2 a) lower and the end value (I 2 e) higher than that when the light-emitting diode (LED) is acted on with rectangular pulses (I 1 ) of the same pulse duration (T ) maximum permissible diode flow current is selected. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Steuereinrichtung (S) eine dem Verlauf der Strom­ impulse (I 2) entsprechende Steuerspannung (U 1) erzeugt wird, mit der eine in Reihe mit der Leuchtdiode (LED) an einer Versor­ gungsspannung (U B ) liegende steuerbare Widerstandsanordnung (TR) gesteuert wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a control device (S) a pulse of the current (I 2 ) corresponding control voltage (U 1 ) is generated with which one in series with the light emitting diode (LED) a supply voltage (U B ) lying controllable resistor arrangement ( TR) is controlled. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung weiterer Leuchtdioden (LED 1 . . . LEDn) mit diesen jeweils an der Stromversorgung (U B ) in Reihe liegende weitere Widerstandsanordnungen (T 1 . . . Tn) aus derselben Steuer­ einrichtung gesteuert werden.6. The method according to claim 5, characterized in that for controlling further light-emitting diodes (LED 1 ... LEDn) with these in each case on the power supply (U B ) in series further resistance arrangements (T 1 ... Tn) from the same control device to be controlled.
DE19863644347 1986-12-19 1986-12-19 Method for operating a light-emitting diode Withdrawn DE3644347A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863644347 DE3644347A1 (en) 1986-12-19 1986-12-19 Method for operating a light-emitting diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863644347 DE3644347A1 (en) 1986-12-19 1986-12-19 Method for operating a light-emitting diode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3644347A1 true DE3644347A1 (en) 1988-06-30

Family

ID=6317134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863644347 Withdrawn DE3644347A1 (en) 1986-12-19 1986-12-19 Method for operating a light-emitting diode

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3644347A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0780103A2 (en) * 1995-12-22 1997-06-25 Heraeus Kulzer GmbH Irradiation apparatus
EP0780104A3 (en) * 1995-12-22 1997-12-03 Heraeus Kulzer GmbH Irradiation apparatus for curing plastic substances
USRE42161E1 (en) 1996-06-27 2011-02-22 Relume Corporation Power supply for light emitting diode array

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0780103A2 (en) * 1995-12-22 1997-06-25 Heraeus Kulzer GmbH Irradiation apparatus
EP0780104A3 (en) * 1995-12-22 1997-12-03 Heraeus Kulzer GmbH Irradiation apparatus for curing plastic substances
EP0780103A3 (en) * 1995-12-22 1997-12-03 Heraeus Kulzer GmbH Irradiation apparatus
USRE42161E1 (en) 1996-06-27 2011-02-22 Relume Corporation Power supply for light emitting diode array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2255822B2 (en) Driver circuit for a light emitting diode
DE2750808A1 (en) DYNAMIC CONTROL CIRCUIT FOR LED
DE1211258B (en) Circuit arrangement for passing on a pulse with a minimum delay
DE2712369A1 (en) OSCILLATOR FOR GENERATING RECTANGLE IMPULSES
DE2611553A1 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR VOLTAGE REGULATION
DE3644347A1 (en) Method for operating a light-emitting diode
DE4103675C2 (en) Circuit for voltage surge of AC input signals
DD209938A5 (en) POWER SUPPLY FOR FEEDING A LOAD
DE2738558C3 (en) Circuit arrangement for measuring currents at high potential
DE3128013C1 (en) Control circuit for at least one light emitting diode
DE3420327C2 (en)
DE1264494B (en) Frequency stable multivibrator
DE1903621A1 (en) Thyristor control circuit
DE3008865A1 (en) ELECTRICAL FLASH LIGHT SWITCH ARRANGEMENT
DE844367C (en) Electronic counter with forward and backward counting
DE2611903A1 (en) FUNCTION GENERATOR
DE834776C (en) Pulse voting circles
DE2337132A1 (en) DECIMAL LIMIT SETTING FOR COMPARISON WITH A BINARY DIGITAL SIGNAL
DE3617185C2 (en)
DE2732298A1 (en) Pulse generator with high switching frequency - has pulse duty factor determined by two control voltages applied to operational amplifier integrator feeding hysteresis switch
DE2409927A1 (en) STARTING AND OPERATING CIRCUIT FOR A GAS-FILLED TUBE
DE2424930C3 (en) Arrangement for analog / digital conversion
DE102010031657A1 (en) Buck converter for LED, has power supply circuit that supplies current to drive device to produce auxiliary portion of control signal for buck switch, where main portion of control signal is produced by voltage drop across shunt resistor
DE2163495A1 (en) OPTO-COUPLED ELECTRONIC RELAY WITH GALVANIC SEPARATION OF CONTROL CIRCUIT AND CIRCUIT
AT212391B (en) Switching device

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee