EP2844035A1 - Device for supplying at least one consumer with electrical energy or for providing electric power for at least one consumer - Google Patents
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- EP2844035A1 EP2844035A1 EP14153428.9A EP14153428A EP2844035A1 EP 2844035 A1 EP2844035 A1 EP 2844035A1 EP 14153428 A EP14153428 A EP 14153428A EP 2844035 A1 EP2844035 A1 EP 2844035A1
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- 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]
- H05B45/40—Details of LED load circuits
- H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
Definitions
- the invention relates to a device for supplying at least one consumer with electrical energy or for providing electrical power for at least one consumer.
- the LEDs to be supplied are usually in series, rarely parallel connected and are typically powered by a power source.
- This regulated power source is powered by a power source, typically the board network of a car.
- the basic idea of the invention is not only to regulate the current, but also to determine the location at which the power loss is obtained by the regulation of the current, by a further control parameter specifying this location of the additional power loss.
- the invention is based on the recognition that basically a transistor, which is the regulating transistor of a current source, can be considered in the broadest sense as an adjustable resistor. If this transistor has a mean resistance, then a maximum of power drops across the transistor.
- this transistor can be replaced by another second transistor, which is followed by an external resistor.
- This second transistor then regulates the current, whereby a part of the control power dissipation does not drop in the second transistor itself, but in the external resistor.
- the integrated circuit heats up less, since the heating power is obtained outside of the housing in the said external resistance. If a current is required, which has a transistor resistance below the sum of the on-resistance of the second transistor and the external Resistance requires, so again takes over the first transistor, the scheme.
- the principle can also be applied to more than two current paths.
- two- as well as multi-dimensionally can be regulated between the current paths.
- control circuit As regards the essential approach according to the invention, it should be mentioned that potential power losses, which can occur in the control circuit, are converted via an external resistor or other consumer in the form of heat, which is then released to the environment.
- the control circuit itself, which is designed as an IC, protected from thermal overloads.
- the control circuit supplies to the consumer via at least two paths the "energy" or power demanded by the consumer.
- One of these two paths is as low as possible, so connected substantially lossless to the control circuit, namely via the above-mentioned first output of the control circuit, while the second power transmission path has the external resistor.
- these two power paths are now controlled accordingly, with the electric power being transported from the control circuit to the load exclusively via the first output up to a first limit value.
- each regulator module power loss is also generated in the form of heat to an extent that is of the magnitude of the electrical power to be provided to the consumer. Depending on the operating point in which the at least one driver of a controller module is located, this generates more or less heat. Thus, if the driver were to enter an operating range due to an increased power requirement of the consumer, generating more power dissipation which could affect the IC in the form of heat, the next regulator module will be added to the consumer for additional power delivery.
- the distribution of the available electrical power to the controller modules is dependent on the distribution parameters.
- control circuit 10 It is therefore a device for the regulated supply of at least one consumer 11 with electrical energy by a control circuit 10.
- the control circuit 10 has at least four terminals 1, 2, 3, 4.
- a connection 2 is, for example, the ground connection and the reference potential of the control circuit 10 according to the invention, which is part of the device according to the invention.
- An exemplary consumer 11 has two supply terminals 5, 6. The terminals 5, 6 of the consumer 11 are connected to an output 3 and the ground terminal 2 of the control circuit 10.
- the control circuit 10 is supplied from a regulated or unregulated energy source 7 at least via its supply voltage terminal 1 and the ground terminal 2 with electrical energy.
- the second output of the control circuit 4 is electrically connected via a second external resistor R 4 to a first terminal 5 of the load 11.
- the consumer 11 may also be an almost arbitrary electrical network of several consumers who are part of the consumer 11. For example, it may be in parts or in whole to a series and / or parallel connection of LEDs. It is only important that the supply of at least a portion of the consumer via the terminals 5, 6 takes place.
- the consumer 11 must have a common reference potential 2 with the control circuit 10 and the power source 7. This connection can be done electrically directly or indirectly via another consumer or another consumer network.
- the second terminal 6 of the load 11 may be connected directly to the ground terminal 2 of the control circuit 10.
- a connection via a first external resistor R 3 exists.
- this first external resistor R 3 has a different value than the second external resistor R 4 , since only then a regulation of the location of the seizure of the control power loss is possible to some extent.
- one of the external resistors R 3 , R 4 has a value of zero ohms, which in reality corresponds to a value that is very slightly different from zero.
- such a connection is simply realized as a direct connection, which corresponds for example to a resistance of a few mOhms.
- the resistors R 3 , R 4 can then be regarded as unequal, if, depending on the material of the resistors, the latter by more than 1% or better more than 2% or better more than 5% or better more than 10% or better more than 25% or better, more than 50% or better more than 100%.
- Particularly preferred are lead resistances between the first output 3 of the control circuit 10 and the second terminal of the load 6 of less than 10 ohms or better less than 5 ohms or better less than 2 ohms or better less than 1 ohms or better less than 100 mohms.
- Such low resistors may generally be considered to have a value of near zero ohms within the meaning of this disclosure.
- the consumer 11 is now supplied with the sum of the two output currents I3 + I4. So that the control circuit 10 can perform its actual core task, namely the regulation of the current through the load 11, it is obvious that the sum of the output currents I 3 + I 4 at the outputs 3, 4 of the control circuit 10 must be regulated. This sum of the output currents I 3 + I 4 must therefore be formed within the control circuit as an actual value. This actual value I 3 + I 4 is then compared in the control circuit with a setpoint I sum , which is predetermined. Both currents I 3, I 4 are then adjusted accordingly in case of deviations between the sum of the output currents I 3 + I 4 and the target value I sum.
- this "corresponding" readjustment is done, for example, by a proportional control in which the two currents I 3 , I 4 of the two outputs 3, 4 are readjusted by an equal factor.
- matching the setpoint value I sum with the predetermined summation current I 3 + I 4 may also include more complicated functions than the simple affine mapping described above. It is important that these can be described at least temporarily by a bijective, strictly monotonically increasing function between the desired value I soll and the current sum I 3 + I 4 .
- the setpoint I sum can be preset externally or fixed in the control circuit 10 as an internal reference current I ref_int .
- the second essential controllable parameter is the distribution of the sum current I 3 + I 4 to the output currents I 3 , I 4 . Since their sum I 3 + I 4 yes is determined by the said setpoint I sum , only the ratio of the distribution between these currents I 3 , I 4 is determined by at least one control parameter.
- This division parameter V p can be determined according to various aspects. In the simplest case, this is specified from the outside via an interface. For example, this can be done again via a data interface ST and another register or via a PWM interface, wherein the duty cycle, for example, the division parameter V p or one of the aforementioned analog values I ref_ext again. Much better, however, is the determination of the distribution parameter Vp within the control circuit 10 itself. For this purpose, the control circuit typically has a suitable component which performs this determination of the distribution parameter Vp.
- this division parameter Vp it initially makes sense to record essential operating parameters of the control circuit 10.
- This collection does not necessarily have to be permanent. It may be provided for certain operating parameters predetermined times.
- the measurements can be carried out cyclically or with the aid of a band-limited measuring trigger signal. Then, if the signal has certain conditions, eg. B. fulfilled a zero crossing, a measurement takes place.
- the latter methodology has the advantage that it is possible that the requirements of electromagnetic compatibility can be observed. However, this depends on the specific application.
- a multi-dimensional control which regulates both the current sum I 3 + I 4 and the current distribution between the output currents I 3 , I 4 , makes sense, since due to the measurements in particular faulty states can be detected, which for example to shutdown the control circuit by switching off one or more outputs 3, 4 can lead.
- These past values may be temporarily stored in a suitable analog or digital memory.
- the analog memories may be a low-pass filter or a sample-and-hold circuit.
- the device therefore comprises a component, typically a regulator RG, which compares one of the measured values or an intermediate stored reading or a value derived therefrom with an associated setpoint.
- the comparison is made by the regulator RG in such a way that the controller checks whether said measured value is smaller than the desired value or greater than the desired value.
- the controller checks whether the measured value is equal to a setpoint. This means that the measured value must lie within a tolerance band around the setpoint. It is therefore more of a target band. Of course, then it makes no sense to evaluate these measured values simultaneously as larger or smaller.
- one of the output currents I 3 , I 4 , I 8 or one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 or one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 or the sum of all or one Part of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 or the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 or the operating voltage provided by the power source 7 available U b or the temperature T of the control circuit 10, the temperature T of a portion of the control circuit 10 or the temperature T in the vicinity of the control circuit 10 or the temperature T in the vicinity of at least one consumer 11 or the temperature T in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 or the temperature T in a coolant or a cooling medium near a resistor R 3 , R 4 , R 8 or a cached value of these values or a variable derived from these values and / or their cached values become
- the distribution parameter Vp is the operating voltage U b or correlates with it.
- a division parameter Vp one of the output currents I 3 , I 4 or one of the output voltages U 3 , U 4 or one of the output powers P 3 , P 4 or the sum of all or part of the output currents I 3 + I 4 or the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 or the temperature T of the control circuit 10 or the temperature T of a part of the control circuit 10 or the temperature T in the vicinity of the control circuit 10 or the temperature T in the vicinity of a consumer 11 or the temperature T in the vicinity of a resistance R 3 , R 4 or the temperature T of a coolant or cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 to use.
- stored values of these values and / or variables derived from these values or the operating voltage U b can also be used for the regulation.
- a device not only has components for making these measurements and producing therefrom the said control signals I soll , Vp, but preferably, but not necessarily, also via a component having the function of error monitoring.
- This outputs at least one error signal S stat which can signal an error.
- Such an error signal S stat may also be the content of a register or a bit, which is connected via a digital interface, for. B. a data interface ST, can be read and its value is generated by said component.
- An analogue signaling via special lines is of course also possible.
- this component should also be able to receive error messages from other systems that are not part of the control circuit.
- the component should preferably be able to be linked to the error signal of another device according to the invention or another device not according to the invention. This makes it possible, for example, for a fault on a module consisting of control circuit and consumers to be able to switch off all modules connected by chaining. It is particularly advantageous if this chaining is done, for example, by means of a wired-or circuit and a pull-up resistor of the error signal S stat .
- a characteristic for an "open error” may be, for example, an output current I 3 , I 4 which is less than 10% or 20% or 30% or 40% or 50% of a predetermined target or expected value.
- a value of less than 30% has been found to be particularly advantageous.
- an output voltage U 3 , U 4 can be used which is smaller than a predetermined desired value at at least one of the outputs 3, 4 of the control circuit 10.
- this setpoint depends on the number of LEDs. For example, it may have a value of 0.5V or 0.1V or 1.5V but other values as well.
- at least one of the resistors R 3 , R 4 has a value of zero ohms or almost zero ohms. This is to be interpreted as having a value of less than 10 ohms or better less than 5 ohms or better less than 2 ohms or better less than 1 ohms or better less than 100 milliohms.
- a particular form of self-diagnosis of the device according to the invention can take place in that one of the current branches, for example the second terminal 4 of the control circuit 10 is not supplied with power and the voltage at this branch, in this example the second output voltage U 4 , is measured.
- the state of an LED chain acting as a consumer 11 can be determined more reliably.
- this measurement represents a disturbance of the operation. Therefore, this measurement, if any, only temporarily and typically only with a certain minimum time interval and, for example, periodically.
- a possible self-diagnosis in the form of error detection is therefore at least for a possible error only at certain times and not continuously.
- control circuits 10 for example for RGB light control.
- three LED chains in red, green and blue are needed.
- each of these LED chains is powered by a respective device according to the invention with energy.
- a color sensor MF for this purpose.
- This typically provides three actual values with which the respective current sums I sum_r , I sum_g and I sum_b can be readjusted .
- Three values can then be specified as an external setpoint, which are converted by a computer into the setpoints I sum_r , I sum_g and I sum_b , depending on the color model used.
- an external wiring can be done for example by reference currents I ref_ext_1 , I ref_ext_2 , I ref_ext_3 , which are impressed via external resistors R ref_1 , R ref_2 , R ref_3 .
- the external resistor R 3 , R 4 , R 4_1 , R 4_ 2 , R 4_ 3 , R 8 it is possible to allow at this operating temperature, which is far above the operating temperatures lie, which are allowed for semiconductors and thus a realization of the control circuit 10 according to the invention as an integrated circuit.
- the external resistor R 3 , R 4 , R 4_1 , R 4_2 , R 4_3 , R 8 may be mounted at a location other than the control circuit 10.
- an external resistor R 3, R 4, R 8, R 4_1, R 4_2, R 4_3 mounted or in such a spatial distance from the control circuit 10 is thermally otherwise isolated so that on reaching the maximum intended operating temperature T R of the respective external resistance R 3 , R 4 , R 8 , R 4_1 , R 4_2 , R 4_3, the temperature of the control circuit 10 in the best case by not more than 10 ° C or worse not more than 20 ° C or worse not more than 40 ° C or worse not more than 80 ° C is increased.
- cooling is particularly effective when the temperature difference between the external resistor and its cooling, such as a coolant or heat sink, is maximized. This can be done by maximizing the allowable operating temperature of the external resistor. It is therefore a feature of one embodiment of the invention, when an external resistor R 3 , R 4 , R 8 , R 4_1 , R 4_2 , R 4_3 in a specification-compliant operating state of the control circuit 10, a temperature of T R of greater than 150 ° C or better than 200 ° C, or better, greater than 250 ° C, or better, greater than 350 ° C, or better, greater than 450 ° C.
- Fig. 1 shows an exemplary inventive control circuit 10. It has the two outputs 3, 4 and for each of these outputs 3, 4 an associated current source IS 3 , IS 4 , which is controlled by a regulator RG.
- the current of the first current source IS 3 is passed directly into the first terminal 5 of the consumer 11, in this case an LED chain.
- the current of the second current source IS 4 is passed through the resistor R 4 and generates there a voltage drop.
- the output voltages U 3 , U 4 are detected by measuring devices MU 3 , MU 4 and fed to the controller RG as a measured value.
- the currents I 3 , I 4 are detected by two further measuring devices MI 3 , MI 4 and also supplied to the controller RG as a measured value.
- the powers P 3 , P 4 are detected by power measuring devices MP 3 , MP 4 and supplied as a measured value to the controller RG.
- the operating voltage U b is detected by a measuring device MU b and fed as a measured value to the controller RG. Not all of these readings are required for a successful realization. Here only the potential is to be represented.
- a temperature measuring device measures the temperature T and provides it to the regulator RG.
- the regulator RG controls the current sources IS 3 , IS 4 with the aid of these measured values and, if appropriate, with the aid of externally obtained control specifications, in this case a desired value I soll , as well as possibly stored and / or derived variables.
- Fig. 2 Here is contrary to Fig. 1 another resistor R 3 drawn.
- Fig. 3 points contrary to Fig. 1 a further output 8, which is also connected to the first terminal 5 via an external resistor R 8 .
- the associated measuring devices MU 8 , MI 8 , MP 8 also supply the respective measured values P 8 , U 8 , I 8 to the controller RG which controls the current sources as a whole.
- resistor R 8 is chosen to be twice the value of resistor R 4 .
- Fig. 4 shows an exemplary control circuit for a RGB LED lighting.
- the control circuits 10_1, 10_2, 10_3 each control an LED chain 11_1, 11_2, 11_3 of a color.
- the second terminals 4_1, 4_2, 4_3 are each connected via an external resistor R 4_1 , R 4_2 , R 4_3 to the first terminal 5_1, 5_2, 5_3 of the respective LED chain 11_1, 11_2, 11_3.
- the respective first terminals 3_1, 3_2, 3_3 are connected directly to these.
- the second terminals 6_1, 6_2, 6_3 of the LED chains 11_1, 11_2, 11_3 are connected to the ground terminal 2 of the device 10.
- a reference generator RefG makes it possible to set the setpoint values (eg I soll ) of the individual subdevices 10_1, 10_2, 10_3 externally by means of the currents I ref_ext_1 , I ref_ext_2 , I ref_ext_3 . These currents can be set via the resistors R ref_1 , R ref_2 , R ref_3 at voltage specification instead of current specification.
- a controller CTR controls the entire device. This can be addressed via a data interface ST.
- the exemplary device has a power supply SUP which processes the unregulated operating voltage U b for use in the control circuit 10.
- a color controller FR receives from a color sensor MF information about the color composition and the intensity of the radiated light.
- This information is converted by the color exciter FR into setpoint specifications for the subdevices 10_1, 10_2, 10_3.
- a color composition and illumination intensity is set that meets a specification.
- the setpoint specifications of different setpoint sources which have been described above, can be combined with each other, for example, by multiplication in a suitable device, typically the controller RG, to a common setpoint input I sum for the respective sum current I 3 + I 4 , I 3 + I 4 , + I 8 and / or the distribution parameter Vp.
- An error detection compares the measured values of the measuring instruments of the sub-apparatuses 10_1, 10_2, 10_3 with target prescriptions and / or desired-specification ranges. You can also use past and derived values. If the error detector FD detects an error condition, this is output via an error signal S stat . Of course, an output via the data interface ST is also possible.
- An internal reference intRef is used to set basic internal parameters.
- Fig. 5 shows the distribution of power consumption in different operating voltage ranges for a device similar to the Fig. 1 ,
- the LEDs are not yet fully conductive and limit the total current I 3 + I 4 .
- the current is gradually taken over by the second current branch at the second terminal 4 with the second external resistor R 4 .
- the power P R4 which is thereby converted in the resistor R 4 , increases parabolically.
- the power P LED which is converted in the LEDs, remains largely constant. From a certain operating voltage point, the second output 4 can no longer supply sufficient voltage.
- Fig. 6 shows the control characteristic of a preferred embodiment of the invention for the power supply of LEDs.
- This control characteristic is designed so that it has a plurality of operating voltage ranges as a function of the operating voltage U b .
- the first resistor R 3 has the value zero ohms. If there are several branches, then a resistor should have the value zero.
- the light emitting diodes (LEDs) do not yet switch on. Therefore, in this operating voltage range, the current through the LEDs and thus the output power increases as a function of the operating voltage U b .
- the setpoint current I sum is not yet output to the LEDs by the control circuit, since the total current I 3 + I 4 is not limited by the control circuit 10 but by the LEDs, ie the load 11.
- the first output 3 supplies the entire current.
- the first output 3 is connected directly to the load 11 in this example.
- the output current I 4 of the second output 4 which is connected to the load 11 via the second external resistor R 4 , is still 0 A at this operating voltage point. Therefore, the first output 3 must supply the total sum current I 3 + I 4 , because a voltage drop across the second external resistor R 4 at the second output 4 is not desired.
- the regulator of the current source at the first output 3 in order not to supply more power, would have to lower its parallel to the current source connected internal conductance. This would lead to an increasing power loss in this controller. Therefore, the second output will gradually take over part of the total current I 3 + I 4 . This happens, for example, in such a way that the first output voltage U 3 at the first output 3 of the control circuit 10 and thus the voltage which drops across the LEDs and thus the load 11, is kept constant. This means that the current I 3 + I 4 remains constant through the LEDs.
- the sum of the output currents I 3 + I 4 is kept constant.
- the sum current I 3 + I 4 is readjusted by the load 11 and kept constant.
- the area D is an area which is typically outside the respective specification for the control circuit 10 and therefore only has emergency running characteristics.
- Fig. 7 shows a circuit arrangement similar to that according to Fig. 1 but with a reduced number of input and output connections. Incidentally, the operation of this circuit is the same as that described above.
- the consumer 11 is supplied via a total of four power modules.
- two of these power modules are connected to one terminal of the consumer, each of these power module pairs having a possible low impedance (ideally without effective ohmic resistance) connected to the consumer path and a power path with external resistance.
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- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Abstract
Die Vorrichtung zur Versorgung mindestens eines Verbrauchers mit elektrischer Energie bzw. zur Bereitstellung elektrischer Leistung für mindestens einen Verbraucher ist versehen mit einer als IC ausgeführten Regelschaltung (10) mit einem Eingang (1), über den der Regelschaltung (10) elektrische Energie zuführbar ist, und mindestens einem ersten Ausgang (3) und einem zweiten Ausgang (4), über die ein Verbraucher (11) von der Regelschaltung (10) mit elektrischer Energie versorgbar ist bzw. über den die Regelschaltung (10) elektrische Leistung für einen Verbraucher (11) zur Verfügung stellt, mindestens einem außerhalb des ICs angeordneten, externen Widertand (R 3 , R 4 , R 8 ) zur außerhalb des ICs erfolgenden Abgabe von potentieller elektrischer Verlustleistung, wobei einerseits der externe Widerstand (R 3 , R 4 , R 8 ) mit dem zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) verbunden ist und andererseits an den externen Widerstand (R 3 , R 4 , R 8 ) der Verbraucher (11) anschließbar ist. Der Sollwert der von der Regelschaltung (10) zu regelnden elektrischen Leistung des Verbrauchers (11) ist vorgebbar. Die Aufteilung der elektrischen Energie für den Verbraucher (11) bzw. der für diesen zur Verfügung zu stellenden elektrischen Leistung auf die mindestens zwei Ausgänge (R 3 , R 4 ) der Regelschaltung (10) ist von dieser in Abhängigkeit von mindestens einem Aufteilungsparameter (V p ) steuerbar. Dieser ist der Regelschaltung (10) zuführbar oder in der Regelschaltung (10) ermittelbar.The device for supplying at least one consumer with electrical energy or for providing electrical power for at least one consumer is provided with a control circuit (10) designed as IC with an input (1), via which the control circuit (10) electrical energy can be supplied, and at least one first output (3) and one second output (4), via which a load (11) can be supplied with electrical energy by the control circuit (10) or via which the control circuit (10) supplies electrical power to a load (11 ) provides, at least one outside of the IC arranged external Widerertand (R 3, R 4, R 8) for taking place outside the ICs of potential electrical power loss, on the one hand, the external resistance (R 3, R 4, R 8) connected to the second output (4) of the control circuit (10) and on the other hand to the external resistor (R 3, R 4, R 8) of the consumer (11) bar is. The desired value of the electrical power of the load (11) to be regulated by the control circuit (10) can be predetermined. The distribution of the electrical energy for the consumer (11) or the electric power available for this to the at least two outputs (R 3, R 4) of the control circuit (10) is dependent on at least one distribution parameter (V p) controllable. This can be supplied to the control circuit (10) or can be determined in the control circuit (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung mindestens eines Verbrauchers mit elektrischer Energie bzw. zur Bereitstellung elektrischer Leistung für mindestens einen Verbraucher.The invention relates to a device for supplying at least one consumer with electrical energy or for providing electrical power for at least one consumer.
Für viele Anwendungen ist eine geregelte elektrische Energieversorgung notwendig. Insbesondere bei der Regelung der Versorgung von LED-Leuchten im Kfz sind besondere Anforderungen zu erfüllen.For many applications, a regulated electrical power supply is necessary. In particular, in the regulation of the supply of LED lights in the vehicle are special requirements to be met.
Die zu versorgenden LEDs sind in der Regel in Serie, seltener parallel geschaltet und werden typischerweise durch eine Stromquelle versorgt. Diese geregelte Stromquelle wird aus einer Energiequelle, typischerweise dem Board-Netz eines Kfz, gespeist.The LEDs to be supplied are usually in series, rarely parallel connected and are typically powered by a power source. This regulated power source is powered by a power source, typically the board network of a car.
Hierbei tritt das Problem auf, dass die Regelung der Stromquelle zu einem erheblichen Leistungsverlust innerhalb der Stromquellenschaltung führt. Dies hat dahingehend Konsequenzen, dass bei einer monolithischen Integration in Form einer integrierten Schaltung (IC) zusätzliche IC-Flächen notwendig werden, um die für den jeweiligen Halbleiter kritische Temperatur nicht zu überschreiten. Gleichzeitig sind ggf. besondere Maßnahmen zur Kühlung im Gehäuse der Stromquelle erforderlich.In this case, the problem arises that the regulation of the current source leads to a considerable loss of power within the current source circuit. This has the consequences that in the case of a monolithic integrated circuit (IC) integration additional IC areas are necessary in order not to exceed the critical temperature for the respective semiconductor. At the same time, special measures for cooling in the housing of the power source may be required.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus einer Regelung des LED-Stromes durch die versorgende Stromquelle herrührende Verlustleistung für die Stromquelle selbst zu minimieren, um hierdurch den Aufwand an IC-Fläche und den gehäusetechnischen Aufwand erheblich zu senken.It is the object of the invention to minimize the resulting from a regulation of the LED current through the power source supplying power loss for the power source itself, thereby significantly reducing the cost of IC area and the housing complexity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by means of a device according to
Der grundlegende Gedanke der Erfindung ist es, nicht nur den Strom zu regeln, sondern auch den Ort zu bestimmen, an dem die Verlustleistung durch die Regelung des Stromes anfällt, und zwar durch einen diesen Ort der zusätzlichen Verlustleistung spezifizierenden weiteren Regelparameter.The basic idea of the invention is not only to regulate the current, but also to determine the location at which the power loss is obtained by the regulation of the current, by a further control parameter specifying this location of the additional power loss.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Grunde ein Transistor, der der regelnde Transistor einer Stromquelle ist, im weitesten Sinne wie ein einstellbarer Widerstand betrachtet werden kann. Hat dieser Transistor einen mittleren Widerstandswert, so fällt ein Maximum an Leistung über dem Transistor ab.The invention is based on the recognition that basically a transistor, which is the regulating transistor of a current source, can be considered in the broadest sense as an adjustable resistor. If this transistor has a mean resistance, then a maximum of power drops across the transistor.
Es wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass daher ein Betriebsbereich definiert werden kann, in dem dieser Transistor durch einen anderen zweiten Transistor ersetzt werden kann, dem ein externer Widerstand nachgeschaltet ist. Dieser zweite Transistor regelt dann den Strom, wobei ein Teil der Regelverlustleistung nicht im zweiten Transistor selbst, sondern im externen Widerstand abfällt. Somit heizt sich die integrierte Schaltung weniger auf, da die Heizleistung ja außerhalb des Gehäuses in dem besagten externen Widerstand anfällt. Wird ein Strom benötigt, der einen Transistorwiderstand unterhalb der Summe aus dem On-Widerstand des zweiten Transistors und dem externem Widerstand erfordert, so übernimmt wieder der erste Transistor die Regelung.It has been recognized in the invention that therefore an operating range can be defined in which this transistor can be replaced by another second transistor, which is followed by an external resistor. This second transistor then regulates the current, whereby a part of the control power dissipation does not drop in the second transistor itself, but in the external resistor. Thus, the integrated circuit heats up less, since the heating power is obtained outside of the housing in the said external resistance. If a current is required, which has a transistor resistance below the sum of the on-resistance of the second transistor and the external Resistance requires, so again takes over the first transistor, the scheme.
Dieses recht einfache Prinzip lässt sich insofern verallgemeinern, als dass der Strom innerhalb zweier Strompfade durch zwei Parameter jeweils so geregelt wird, dass die Summe der Ströme in den beiden Strompfaden mit einem ersten Parameter korreliert und die Verteilung der Verlustleistung mit einem zweiten zusätzlichen Parameter verknüpft ist. Dies ist der Grundgedanke der Erfindung.This quite simple principle can be generalized insofar as the current within two current paths is regulated by two parameters in each case such that the sum of the currents in the two current paths correlates with a first parameter and the distribution of the power loss is linked to a second additional parameter , This is the basic idea of the invention.
Natürlich kann das Prinzip auch auf mehr als zwei Strompfade angewandt werden. In dem Fall kann sowohl zwei- als auch mehrdimensional zwischen den Strompfaden geregelt werden.Of course, the principle can also be applied to more than two current paths. In that case, two- as well as multi-dimensionally can be regulated between the current paths.
Erfindungsgemäß ist also die Vorrichtung zur Versorgung mindestens eines Verbrauchers mit elektrischer Energie bzw. zur Bereitstellung elektrischer Leistung für mindestens einen Verbraucher versehen mit
- einer als IC ausgeführten Regelschaltung mit einem Eingang, über den der Regelschaltung elektrische Energie zuführbar ist, und mindestens einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, über die ein Verbraucher von der Regelschaltung mit elektrischer Energie versorgbar ist bzw. über den die Regelschaltung elektrische Leistung für einen Verbraucher zur Verfügung stellt,
- mindestens einem außerhalb des ICs angeordneten, externen Widertand zur außerhalb des ICs erfolgenden Abgabe von potentieller elektrischer Verlustleistung, wobei einerseits der externe Widerstand mit dem zweiten Ausgang der Regelschaltung verbunden ist und andererseits an den externen Widerstand der Verbraucher anschließbar ist,
- wobei der Sollwert der von der Regelschaltung zu regelnden elektrischen Leistung des Verbrauchers vorgebbar ist und
- wobei die Aufteilung der elektrischen Energie für den Verbraucher bzw. der für diesen zur Verfügung zu stellenden elektrischen Leistung auf die mindestens zwei Ausgänge der Regelschaltung von dieser in Abhängigkeit von mindestens einem Aufteilungsparameter steuerbar ist, der der Regelschaltung zuführbar oder der in der Regelschaltung ermittelbar ist.
- a running as IC control circuit having an input via which the control circuit electrical energy can be supplied, and at least a first output and a second output via which a consumer of the control circuit with electrical energy is supplied or via the control circuit electrical power for a Provides consumers,
- at least one outside of the IC arranged, external Widerertand for taking place outside the ICs of potential electrical power loss, on the one hand, the external resistor is connected to the second output of the control circuit and on the other hand connected to the external resistance of the consumer,
- wherein the desired value of the regulated by the control circuit electrical power of the consumer is predetermined, and
- wherein the distribution of the electrical energy for the consumer or for this to be made available electrical power to the at least two outputs of the control circuit of this in dependence is controllable by at least one distribution parameter, which can be supplied to the control circuit or which can be determined in the control circuit.
Zum wesentlichen erfindungsgemäßen Ansatz sei erwähnt, dass potentielle Verlustleistungen, die in der Regelschaltung entstehen können, über einen externen Widerstand oder anderen Verbraucher in Form von Wärme umgesetzt wird, die dann an die Umgebung abgegeben wird. Damit wird die Regelschaltung selbst, die als IC ausgeführt ist, vor thermischen Überbeanspruchungen geschützt. Hierzu liefert die Regelschaltung an den Verbraucher über mindestens zwei Pfade die vom Verbraucher jeweils "abgerufene" Energie bzw. Leistung. Einer dieser beiden Pfade ist möglichst niederohmig, also im wesentlichen verlustfrei an die Regelschaltung angebunden, nämlich über den oben erwähnten ersten Ausgang der Regelschaltung, während der zweite Leistungsübertragungspfad den externen Widerstand aufweist. Über zwei Reglermodule werden nun diese beiden Leistungspfade entsprechend angesteuert, wobei bis zu einem ersten Grenzwert die elektrische Leistung von der Regelschaltung zum Verbraucher ausschließlich über den ersten Ausgang transportiert wird. In jedem Reglermodul wird auch Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt und zwar in einem Umfang, der von der Größe der für den Verbraucher zur Verfügung zu stellenden elektrischen Leistung ist. Je nachdem in welchem Arbeitspunkt sich der mindestens eine Treiber eines Reglermoduls befindet, erzeugt dieser also mehr oder weniger Wärme. Wenn demnach der Treiber aufgrund eines erhöhten Leistungsbedarfs des Verbrauchers in einem Betriebsbereich gelangen würde, in dem er mehr Verlustleistung erzeugt, die in Form von Wärme das IC beeinträchtigen könnte, wird erfindungsgemäß das nächste Reglermodul zur zusätzlichen Leistungsabgabe an den Verbraucher hinzugeschaltet.As regards the essential approach according to the invention, it should be mentioned that potential power losses, which can occur in the control circuit, are converted via an external resistor or other consumer in the form of heat, which is then released to the environment. Thus, the control circuit itself, which is designed as an IC, protected from thermal overloads. For this purpose, the control circuit supplies to the consumer via at least two paths the "energy" or power demanded by the consumer. One of these two paths is as low as possible, so connected substantially lossless to the control circuit, namely via the above-mentioned first output of the control circuit, while the second power transmission path has the external resistor. By means of two regulator modules, these two power paths are now controlled accordingly, with the electric power being transported from the control circuit to the load exclusively via the first output up to a first limit value. In each regulator module, power loss is also generated in the form of heat to an extent that is of the magnitude of the electrical power to be provided to the consumer. Depending on the operating point in which the at least one driver of a controller module is located, this generates more or less heat. Thus, if the driver were to enter an operating range due to an increased power requirement of the consumer, generating more power dissipation which could affect the IC in the form of heat, the next regulator module will be added to the consumer for additional power delivery.
Die Verteilung der zur Verfügung zu stehenden elektrischen Leistung auf die Reglermodule erfolgt in Abhängigkeit von den Aufteilungsparametern.The distribution of the available electrical power to the controller modules is dependent on the distribution parameters.
Der erfindungsgemäße Ansatz ist also konträr zu den im Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen zur Verhinderung einer Überhitzung von Treibertransistoren der Last bzw. einem Verbraucher zuzuführender Strom symmetrisch bzw. gleichförmig auf mehrere Treiber aufgeteilt wird, wie dies beispielsweise in
Im Folgenden wird zur Vereinfachung die Versorgung eines einzelnen Verbrauchers mittels zweier Stromquellen, die in zwei Strompfade einspeisen, beschrieben. Dem Fachmann wird es leicht möglich sein, diese Grundidee auf drei und mehr Strompfade zu erweitern.In the following, the supply of a single consumer by means of two current sources, which feed into two current paths is described for simplicity. The skilled person will easily be able to extend this basic idea to three or more current paths.
Die nachfolgend angegebenen Bezugszeichen beziehen sich auf die Zeichnung.The following reference numbers refer to the drawing.
Es handelt sich also um eine Vorrichtung zur geregelten Versorgung mindestens eines Verbrauchers 11 mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung 10. Zur Vereinfachung sei angenommen, dass die Regelschaltung 10 über mindestens vier Anschlüsse 1, 2, 3, 4 verfügt. Ein Anschluss 2 sei dabei beispielsweise der Masseanschluss und das Bezugspotenzial der erfindungsgemäßen Regelschaltung 10, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. Ein beispielhafter Verbraucher 11 verfügt über zwei Versorgungsanschlüsse 5, 6. Die Anschlüsse 5, 6 des Verbrauchers 11 sind mit einem Ausgang 3 und dem Masseanschluss 2 der Regelschaltung 10 verbunden. Die Regelschaltung 10 wird aus einer geregelten oder ungeregelten Energiequelle 7 mindestens über ihren Versorgungsspannungsanschluss 1 und den Masseanschluss 2 mit elektrischer Energie versorgt. Der zweite Ausgang der Regelschaltung 4 ist über einen zweiten externen Widerstand R4 mit einem ersten Anschluss 5 des Verbrauchers 11 elektrisch verbunden. Dabei kann der Verbraucher 11 auch ein fast beliebiges elektrisches Netzwerk mehrerer Verbraucher sein, die Teil des Verbrauchers 11 sind. Beispielsweise kann es sich in Teilen oder im Ganzen um eine Serien- und/oder Parallelschaltung von LEDs handeln. Wichtig ist nur, dass die Versorgung zumindest eines Teils des Verbrauchers über die Anschlüsse 5, 6 erfolgt.It is therefore a device for the regulated supply of at least one
In jedem Fall muss der Verbraucher 11 ein gemeinsames Bezugspotenzial 2 mit der Regelschaltung 10 und der Energiequelle 7 aufweisen. Diese Verbindung kann elektrisch direkt oder aber auch indirekt über einen weiteren Verbraucher oder ein weiteres Verbrauchernetzwerk geschehen. Beispielweise kann der zweite Anschluss 6 des Verbrauchers 11 direkt mit dem Masseanschluss 2 der Regelschaltung 10 verbunden sein.In any case, the
Natürlich ist es möglich, dass in der direkten Verbindung zwischen dem ersten Ausgang 3 der Regelschaltung 10 und dem ersten Anschluss des Verbrauchers 5 statt einer direkten Verbindung eine Verbindung über einen ersten externen Widerstand R3 besteht. Für den erfinderischen Gedanken ist es nur wesentlich, dass dieser erste externe Widerstand R3 einen anderen Wert als der zweite externe Widerstand R4 aufweist, da nur dann eine Regelung des Ortes des Anfalls der Regelverlustleistung in gewissem Umfang möglich ist. Natürlich ist es sinnvoll und zweckmäßig, wenn einer der externen Widerstände R3, R4 einen Wert von Null Ohm hat, was in der Realität einem sehr gering von Null verschiedenen Wert entspricht. In der Regel wird eine solche Verbindung einfach als direkte Verbindung realisiert, was beispielsweise einem Widerstand von wenigen mOhm entspricht.Of course, it is possible that in the direct connection between the
Die Widerstände R3, R4 können dann als ungleich angesehen werden, wenn je nach Material der Widerstände diese um mehr als 1% oder besser mehr als 2% oder besser mehr als 5% oder besser mehr als 10% oder besser mehr als 25% oder besser mehr als 50% oder besser mehr als 100% voneinander abweichen. Besonders bevorzugt sind Zuleitungswiderstände zwischen dem ersten Ausgang 3 der Regelschaltung 10 und dem zweiten Anschluss des Verbrauchers 6 von weniger als 10 Ohm oder besser weniger als 5 Ohm oder besser weniger als 2 Ohm oder besser weniger als 1 Ohm oder besser weniger als 100 mOhm. Solche niedrigen Widerstände können ganz allgemein im Sinne dieser Offenbarung als mit einem Wert von nahezu Null Ohm betrachtet werden.The resistors R 3 , R 4 can then be regarded as unequal, if, depending on the material of the resistors, the latter by more than 1% or better more than 2% or better more than 5% or better more than 10% or better more than 25% or better, more than 50% or better more than 100%. Particularly preferred are lead resistances between the
Der Verbraucher 11 wird nun mit der Summe der beiden Ausgangsströme I3 +I4 versorgt. Damit die Regelschaltung 10 ihre eigentliche Kernaufgabe, nämlich die Regelung des Stromes durch den Verbraucher 11 wahrnehmen kann, ist es offensichtlich, dass die Summe der Ausgangsströme I3+I4 an den Ausgängen 3, 4 der Regelschaltung 10 geregelt werden muss. Diese Summe der Ausgangsströme I3+I4 muss daher innerhalb der Regelschaltung als ein Ist-Wert gebildet werden. Dieser Ist-Wert I3+I4 wird dann in der Regelschaltung mit einem Sollwert Isum, der vorgegeben ist, verglichen. Beide Ströme I3, I4 werden dann bei Abweichungen zwischen der Summe der Ausgangsströme I3+I4 und dem Sollwert Isum entsprechend nachgeregelt. Im einfachsten Falle geschieht diese "entsprechende" Nachregelung beispielsweise durch eine Proportionalregelung, bei der beiden Ströme I3, I4 der beiden Ausgänge 3, 4 um einen gleichen Faktor nachgeregelt werden. Ein Entsprechen des Sollwerts Isum gegenüber dem vorgegebenen Summenstrom I3+I4 kann natürlich auch kompliziertere Funktionen als die zuvor beschriebene, einfache affine Abbildung umfassen. Wichtig ist, dass diese zumindest zeitweise durch eine bijektive, streng monoton steigende Funktion zwischen dem Sollwert Isoll und der Stromsumme I3+I4 beschrieben werden kann. Der Sollwert Isum kann dabei von außen vorgegeben werden oder in der Regelschaltung 10 als interner Referenzstrom Iref_int fest vorgegeben werden. Natürlich ist beispielsweise die Umrechnung dieser Größen durch analoge oder digitale Rechenschaltungen in andere Parameter wie beispielsweise Spannungen vor dem Vergleich möglich. Diese besagte Vorgabe des Sollwerts Isum kann von außen dabei beispielsweise durch einen Referenzstrom Iref_ext oder einen Referenzwiderstand Rref eingestellt werden. Bei einer programmierten Vorgabe kann beispielsweise durch eine Datenschnittstelle ST ein Wert in ein Register geschrieben werden, woraufhin ein Digital-zu-Analog-Converter ADC den Sollwert erzeugt. Im Stand der Technik sind hierfür mannigfache Methoden bekannt, so dass eine weitere Ausführung hier nicht notwendig ist.The
Als zweiter wesentlicher regelbarer Parameter ist die Verteilung des Summenstroms I3+I4 auf die Ausgangsströme I3, I4 zu nennen. Da deren Summe I3+I4 ja durch den besagten Sollwert Isum festgelegt ist, wird nur das Verhältnis der Aufteilung zwischen diesen Strömen I3, I4 durch mindestens einen Regelparameter bestimmt. Dieser wird im Folgenden als Aufteilungsparameter Vp bezeichnet. Dieser Aufteilungsparameter Vp kann nach verschiedenen Gesichtspunkten ermittelt werden. Im einfachsten Fall wird dieser von außen über eine Schnittstelle vorgegeben. Beispielsweise kann dies wieder über eine Datenschnittstelle ST und ein weiteres Register erfolgen oder über eine PWM-Schnittstelle, wobei das Tastverhältnis beispielsweise den Aufteilungsparameter Vp oder einen der erwähnten analogen Werte Iref_ext wieder gibt. Wesentlich besser ist jedoch die Ermittlung des Aufteilungsparameters Vp innerhalb der Regelschaltung 10 selbst. Hierfür verfügt die Regelschaltung typischerweise über eine geeignete Komponente, die diese Ermittlung des Aufteilungsparameters Vp durchführt.The second essential controllable parameter is the distribution of the sum current I 3 + I 4 to the output currents I 3 , I 4 . Since their sum I 3 + I 4 yes is determined by the said setpoint I sum , only the ratio of the distribution between these currents I 3 , I 4 is determined by at least one control parameter. This is referred to below as the division parameter V p . This division parameter V p can be determined according to various aspects. In the simplest case, this is specified from the outside via an interface. For example, this can be done again via a data interface ST and another register or via a PWM interface, wherein the duty cycle, for example, the division parameter V p or one of the aforementioned analog values I ref_ext again. Much better, however, is the determination of the distribution parameter Vp within the
Um diesen Aufteilungsparameter Vp zu ermitteln, ist es zunächst sinnvoll, wesentliche Betriebsparameter der Regelschaltung 10 zu erfassen. Dabei muss diese Erfassung nicht unbedingt ständig erfolgen. Es können für bestimmte Betriebsparameter vorbestimmte Zeitpunkte vorgesehen werden. Hierbei können die Messungen zyklisch oder mit Hilfe eines bandbegrenzten Mess-TriggerSignals erfolgen. Dann, wenn das Signal bestimmte Bedingungen, z. B. einen Nulldurchgang erfüllt, erfolgt eine Messung. Letztere Methodik hat den Vorteil, dass möglicherwiese die Anforderungen der elektromagnetischen Verträglichkeit beachtet werden können. Dies hängt jedoch vom konkreten Anwendungsfall ab. Als sinnvolle Messgrößen haben sich eine Messung des Ausgangsstromes I3, I4 der Regelschaltung 10 und/oder eine Messung der Ausgangsspannung U3, U4 der Regelschaltung 10 und/oder eine Messung der Ausgangsleistung P3, P4 der Regelschaltung 10 sowie die Messung von Betriebstemperaturen T herausgestellt. Letztere können beispielsweise in der Regelschaltung 10 selbst und/oder in Teilen der Regelschaltung 10 und/oder in der Nähe der Re-gelschaltung 10 und/oder in der Nähe eines Widerstands R3, R4 und/oder in der Nähe eines Verbrauchers 11 gemessen werden. Einer oder mehrerer dieser Werte können dann durch analoge und/oder digitale Berechnung zu dem besagten Aufteilungsparameter Vp umgeformt werden. Natürlich ist eine mehrdimensionale Regelung, die sowohl die Stromsumme I3+I4 als auch die Stromverteilung zwischen den Ausgangsströmen I3, I4 regelt, sinnvoll, da aufgrund der Messungen insbesondere fehlerhafte Zustände detektiert werden können, was beispielsweise zum Abschalten der Regelschaltung durch Abschaltung eines oder mehrerer Ausgänge 3, 4 führen kann. Insofern ist es sinnvoll, dass nicht nur die aktuellen Werte dieser Messwerte, sondern auch deren vergangene Werte und vergangene Werte für den Sollwert der Stromsumme Isum und den Aufteilungsparameter Vp für die Berechnung der aktuellen Sollwerte für die Stromsumme Isum und den Aufteilungsparameter Vp herangezogen werden. Diese vergangenen Werte werden ggf. in einem geeigneten analogen oder digitalen Speicher zwischengespeichert. Es kann sich bei den besagten analogen Speichern dabei beispielsweise um einen Tiefpass oder eine Sample-and-Hold-Schaltung handeln.In order to determine this division parameter Vp, it initially makes sense to record essential operating parameters of the
Alle diese gemessenen Parameter und auch der Verlauf der gespeicherten Werte sowie deren zeitliche einfachen und höheren Ableitungen und aus diesen abgeleitete Werte können jeweils mit Sollwerten verglichen werden.All these measured parameters as well as the course of the stored values as well as their temporally simple and higher derivatives and values derived therefrom can each be compared with nominal values.
Die Vorrichtung weist daher eine Komponente, typischerweise einen Regler RG, auf, die einen der gemessenen Werte oder einen zwischen-gespeicherten Messwert oder einen daraus abgeleiteten Wert mit einem zugehörigen Sollwert vergleicht. Der Vergleich erfolgt durch den Regler RG in der Weise, dass der Regler prüft, ob der besagte gemessene Wert kleiner als der Sollwert oder größer als der Sollwert ist. Natürlich ist es in manchen Fällen sinnvoll, dass der Regler prüft, ob der gemessene Wert gleich einem Sollwert ist. Dies bedeutet, dass der gemessene Wert innerhalb eines Toleranzbands um den Sollwert liegen muss. Es handelt sich also eher um ein Soll-Band. Natürlich ist es dann nicht sinnvoll, diese gemessenen Werte gleichzeitig als größer oder kleiner zu bewerten. Als Messwerte für einen solchen Vergleich können beispielsweise einer der Ausgangsströme I3, I4, I8 oder eine der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 oder eine der Ausgangsleistungen P3, P4, P8 oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 oder die von der Energiequelle 7 zur Verfügung gestellten Betriebsspannung Ub oder die Temperatur T der Regelschaltung 10 die Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder die Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder die Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 oder die Temperatur T in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 oder die Temperatur T in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 oder ein zwischengespeicherter Wert dieser Werte oder eine aus diesen Werten und/oder deren zwischengespeicherten Werten abgeleitete Größe verwendet werden.The device therefore comprises a component, typically a regulator RG, which compares one of the measured values or an intermediate stored reading or a value derived therefrom with an associated setpoint. The comparison is made by the regulator RG in such a way that the controller checks whether said measured value is smaller than the desired value or greater than the desired value. Of course, it makes sense in some cases for the controller to check whether the measured value is equal to a setpoint. This means that the measured value must lie within a tolerance band around the setpoint. It is therefore more of a target band. Of course, then it makes no sense to evaluate these measured values simultaneously as larger or smaller. As measured values for such a comparison, for example, one of the output currents I 3 , I 4 , I 8 or one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 or one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 or the sum of all or one Part of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 or the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 or the operating voltage provided by the
Es hat sich gezeigt, dass es bereits zu guten Ergebnissen führt, wenn der Aufteilungsparameter Vp die Betriebsspannung Ub ist oder mit dieser korreliert. Es ist aber ebenso denkbar, als Aufteilungsparameter Vp einen der Ausgangsströme I3, I4 oder eine der Ausgangsspannungen U3, U4 oder eine der Ausgangsleistungen P3, P4 oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme I3+I4 oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4 oder die Temperatur T der Regelschaltung 10 oder die Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder die Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder die Temperatur T in der Nähe eines Verbrauchers 11 oder die Temperatur T in der Nähe eines Widerstands R3, R4 oder die Temperatur T eines Kühlmittels oder Kühlmediums in der Nähe eines Widerstands R3, R4 zu verwenden.It has been shown that it already leads to good results if the distribution parameter Vp is the operating voltage U b or correlates with it. However, it is also conceivable, as a division parameter Vp one of the output currents I 3 , I 4 or one of the output voltages U 3 , U 4 or one of the output powers P 3 , P 4 or the sum of all or part of the output currents I 3 + I 4 or the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 or the temperature T of the
Darüber hinaus ist es auch möglich, die Summe der Ausgangsströme I3+I4 in Abhängigkeit von einer der Ausgangsspannungen U3, U4 oder in Abhängigkeit von einer der Ausgangsleistungen P3, P4 oder in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsleistungen P3+P4 oder in Abhängigkeit von der der Temperatur T der Regelschaltung 10 oder der Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder der Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder der Temperatur T in der Nähe eines Verbrauchers 11 oder der Temperatur T in der Nähe eines Widerstands R3, R4 zu regeln. Statt der vorgenannten Werte können ersatzweise oder zusätzlich auch gespeicherte Werte dieser Werte und/oder aus diesen Werten abgeleitete Größen oder die Betriebsspannung Ub für die Regelung verwendet werden.In addition, it is also possible, the sum of the output currents I 3 + I 4 as a function of one of the output voltages U 3 , U 4 or in dependence on one of the output powers P 3 , P 4 or in dependence on the sum of the output powers P 3 + P 4 or as a function of the temperature T of the
Wie bereits erwähnt, eröffnen die vorhandenen Messwerte die Möglichkeit, diese für eine Fehlererkennung zu nutzen. Daher verfügt eine erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur über Komponenten, um diese Messungen vorzunehmen und daraus die besagten Regelsignale Isoll, Vp zu erzeugen, sondern vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, auch über eine Komponente, die die Funktion einer Fehlerüberwachung hat. Diese gibt mindestens ein Fehlersignal Sstat aus, das einen Fehler signalisieren kann. Ein solches Fehlersignal Sstat kann auch der Inhalt eines Registers oder eines Bits sein, der über eine digitale Schnittstelle, z. B. eine Datenschnittstelle ST, gelesen werden kann und dessen Wert durch die besagte Komponente erzeugt wird. Eine analoge Signalisierung über spezielle Leitungen ist natürlich auch möglich.As already mentioned, the existing measured values open up the possibility of using them for error detection. Therefore, a device according to the invention not only has components for making these measurements and producing therefrom the said control signals I soll , Vp, but preferably, but not necessarily, also via a component having the function of error monitoring. This outputs at least one error signal S stat , which can signal an error. Such an error signal S stat may also be the content of a register or a bit, which is connected via a digital interface, for. B. a data interface ST, can be read and its value is generated by said component. An analogue signaling via special lines is of course also possible.
Von besonderer Wichtigkeit ist dabei, dass diese Komponente auch Fehlerbotschaften anderer System, die nicht Teil der Regelschaltung sind, empfangen können sollte. So sollte die Komponente vorzugsweise mit dem Fehlersignal einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung verkettet werden können. Dies ermöglicht es, dass beispielsweise ein Fehler an einem Modul, bestehend aus Regelschaltung und Verbrauchern, alle mittels Verkettung verbundenen Module abschalten kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Verkettung beispielsweise mittels einer Wired-or-Schaltung und einem Pull-Up-Widerstand des Fehlersignals Sstat geschieht.Of particular importance is that this component should also be able to receive error messages from other systems that are not part of the control circuit. Thus, the component should preferably be able to be linked to the error signal of another device according to the invention or another device not according to the invention. This makes it possible, for example, for a fault on a module consisting of control circuit and consumers to be able to switch off all modules connected by chaining. It is particularly advantageous if this chaining is done, for example, by means of a wired-or circuit and a pull-up resistor of the error signal S stat .
Als Fehler-Modi, die besonders bevorzugt erkannt werden sollen, ist zu nennen
- a) ein "Open-Fehler", bei dem eine Unterbrechung oder signifikante Einschränkung des Stromflusses durch einen Verbraucher erkannt wird, und
- b) ein Kurzschluss, bei dem ein Verbraucher überbrückt ist oder einen massiv abgesenkten Innenwiderstand aufweist.
- a) an "open fault" which detects a disruption or significant limitation of the flow of current through a consumer, and
- b) a short circuit in which a consumer is bridged or has a massively lowered internal resistance.
Ein Merkmal für einen "Open-Fehler" kann beispielsweise ein Ausgangsstrom I3, I4 sein, der kleiner als 10% oder 20% oder 30% oder 40% oder 50% eines vorgegeben Soll- oder Erwartungswertes ist. Hierbei hat sich ein Wert von kleiner als 30% als besonders vorteilhaft gezeigt.A characteristic for an "open error" may be, for example, an output current I 3 , I 4 which is less than 10% or 20% or 30% or 40% or 50% of a predetermined target or expected value. Here, a value of less than 30% has been found to be particularly advantageous.
Als ein Merkmal für einen Kurzschluss kann eine Ausgangsspannung U3, U4 verwendet werden, die an mindestens einem der Ausgänge 3, 4 der Regelschaltung 10 kleiner als ein vorgegebener Sollwert ist. Im Falle einer Stromversorgung für eine LED-Kette hängt dieser Sollwert von der Anzahl der LEDs ab. Er kann beispielsweise einen Wert von 0,5V oder 0,1V oder 1,5V aber auch andere Werte haben. Im Falle einer LED-Schaltung ist es übrigens sinnvoll, wenn mindestens einer der Widerstände R3, R4 einen Wert von Null Ohm oder nahezu Null Ohm hat. Dies ist so zu interpretieren, dass er einen Wert von weniger als 10Ohm oder besser weniger als 5Ohm oder besser weniger als 2Ohm oder besser weniger als 1Ohm oder besser weniger als 100mOhm habe sollte.As a feature for a short circuit, an output voltage U 3 , U 4 can be used which is smaller than a predetermined desired value at at least one of the
Wird nun ein solcher Fehler von extern mittels Signalisierung oder durch Messung oder durch Abweichung von einem Sollwert oder Sollwertbereich oder einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf oder Verlauf-Bereichs eines der zuvor besprochenen Parameter und /oder einer der zuvor beschriebenen Regelgrößen und/oder einer aus diesen abgeleiteten Größe durch eine Komponente der Regelschaltung 10 erkannt, so besteht eine möglich Maßnahme, die eine optionale Steuerung innerhalb der Regelschaltung 10 ergreifen kann darin, dass die Energieversorgung zumindest eines Verbrauchers 11 in Form der durch die Regelschaltung 10 an diesen abgegebenen Energie reduziert oder eingestellt wird.If now such an error from externally by means of signaling or by measurement or by deviation from a setpoint or setpoint range or a predetermined time course or course range of one of the previously discussed parameters and / or one of the previously described control variables and / or derived from these size detected by a component of the
Eine besondere Form der Selbstdiagnose der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch erfolgen, dass einer der Stromzweige, beispielsweise der zweite Anschluss 4 der Regelschaltung 10 nicht mit Strom versorgt wird und die Spannung an diesem Zweig, in diesem Beispiel die zweite Ausgangsspannung U4, gemessen wird. Hierdurch kann der Zustand einer als Verbraucher 11 agierenden LED-Kette zuverlässiger bestimmt werden. Allerdings stellt eine solche Messung eine Störung des Betriebs dar. Daher kann diese Messung, wenn überhaupt, nur zeitweilig und typischerweise nur mit einem gewissen zeitlichen Mindestabstand und beispielsweise periodisch erfolgen. Eine mögliche eine Selbstdiagnose in Form einer Fehlererkennung erfolgt daher zumindest für einen möglichen Fehler nur zu bestimmten Zeiten und nicht kontinuierlich.A particular form of self-diagnosis of the device according to the invention can take place in that one of the current branches, for example the
Natürlich ist es denkbar, mehrere erfindungsgemäße Regelschaltungen 10 beispielsweise für eine RGB-Licht-Regelung einzusetzen. Hierfür werden beispielsweise drei LED-Ketten in den Farben Rot, Grün und Blau benötigt. In dieser beispielhaften Ausprägung wird jede dieser LED-Ketten durch jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Energie versorgt. Für die Einstellung der richtigen Farbe ist es daher sinnvoll, für diesen Zweck diese Dreifach-Regelschaltung mit einem Farb-Sensor MF zu kombinieren. Dieser liefert typischerweise drei Ist-Werte, mit denen die jeweiligen Stromsummen Isum_r, Isum_g und Isum_b nachgeregelt werden können. Als externer Sollwert können dann drei Werte vorgegeben werden, die je nach verwendeten Farbmodell durch einen Rechner in die Sollwerte Isum_r, Isum_g und Isum_b umgerechnet werden. Natürlich ist auch die direkte Vorgabe der Sollwerte durch eine externe Beschaltung und/oder mittels einer Programmierung denkbar. Eine solche externe Beschaltung kann beispielsweise durch Referenzströme Iref_ext_1, Iref_ext_2, Iref_ext_3 erfolgen, die über externe Widerstände Rref_1, Rref_2, Rref_3 eingeprägt werden.Of course, it is conceivable to use a plurality of
An dieser Stelle sei abschließend noch erwähnt, dass es bei geeigneter Ausgestaltung des externen Widerstands R3, R4, R4_1, R4_2, R4_3, R8 möglich ist, bei diesem Betriebstemperaturen zuzulassen, die weit über den Betriebstemperaturen liegen, die für Halbleiter und damit eine Realisierung der erfindungsgemäßen Regelschaltung 10 als integrierte Schaltung erlaubt sind. Auch kann der externe Widerstand R3, R4, R4_1, R4_2, R4_3, R8 an einem anderen Ort als die Regelschaltung 10 montiert werden. Dies erlaubt es, beispielsweise, durch eine geeignete thermische Isolation zwischen externem Widerstand R3, R4, R4_1, R4_2, R4_3, R8 und Regelschaltung 10 diese vor einer zu hohen Temperaturlast zu schützen. Der Widerstand fungiert damit als eine Art elektrischer Kühlkörper bezogen auf das System, was den Charakter der Erfindung besonders deutlich macht. Es ist daher ein Merkmal einer entsprechenden Ausprägung der Erfindung, dass ein externer Widerstand R3, R4, R8, R4_1, R4_2, R4_3 in einer solchen räumlichen Entfernung von der Regelschaltung 10 montiert oder thermisch sonst wie isoliert ist, so dass bei Erreichen der maximalen bestimmungsgemäßen Betriebstemperatur TR des betreffenden externen Widerstands R3, R4, R8, R4_1, R4_2, R4_3 die Temperatur der Regelschaltung 10 im besten Fall um nicht mehr als 10°C oder schlechter nicht mehr als 20°C oder schlechter nicht mehr als 40°C oder schlechter nicht mehr als 80°C erhöht wird.Finally, it should be mentioned at this point that, with a suitable embodiment of the external resistor R 3 , R 4 , R 4_1 , R 4_ 2 , R 4_ 3 , R 8, it is possible to allow at this operating temperature, which is far above the operating temperatures lie, which are allowed for semiconductors and thus a realization of the
Auf der anderen Seite ist eine Kühlung dann besonders effektiv, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem externen Widerstand und seiner Kühlung, beispielsweise einem Kühlmittel oder einem Kühlkörper, maximiert wird. Dies kann durch Maximierung der zulässigen Betriebstemperatur des externen Widerstands geschehen. Es ist daher ein Merkmal einer Ausprägung der Erfindung, wenn ein externer Widerstand R3, R4, R8, R4_1, R4_2, R4_3 in einem spezifikationskonformen Betriebszustand der Regelschaltung 10 eine Temperatur von TR von größer als 150°C oder besser größer als 200°C oder besser größer als 250°C oder besser größer als 350°C oder besser größer als 450°C erreicht. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise denkbar, die Kühlung durch flüssiges Metall, also beispielsweise Blei oder Zinn etc. vorzunehmen. Dabei kann auch die Schmelzwärme ausgenutzt werden, wenn die Belastungen nur kurzzeitig sind. Die Vorrichtung ist daher in der Lage, sehr große Spitzenlasten erfolgreich zu regeln, was sie signifikant vom Stand der Technik unterscheidet.On the other hand, cooling is particularly effective when the temperature difference between the external resistor and its cooling, such as a coolant or heat sink, is maximized. This can be done by maximizing the allowable operating temperature of the external resistor. It is therefore a feature of one embodiment of the invention, when an external resistor R 3 , R 4 , R 8 , R 4_1 , R 4_2 , R 4_3 in a specification-compliant operating state of the
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
- Fig. 1
- beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit einer einzelnen LED-
Kette 11 als Verbraucher, - Fig. 2
- beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit einer einzelnen LED-
Kette 11 als Verbraucher und einem ersten Widerstand R3, - Fig. 3
- beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Regelschaltung 10 mit einer einzelnen LED-
Kette 11 als Verbraucher und drei Ansteuerkanälen und drei Stromquellen IS3, IS4, IS8, - Fig. 4
- beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei LED-Ketten 11_1, 11_2, 11_3 als Verbraucher und drei erfindungsgemäßen Regelschaltungen 10_1, 10_2, 10_3 und einer FehlerDetektion FD, einem Farbsensor MF und einem Farbregler (FR),
- Fig. 5
- zeigt die beispielhafte Veränderung der Leistungsumsetzung in der LED,
der Regelschaltung 10 und im Widerstand R4 mit Veränderung der Betriebsspannung Ub, - Fig. 6
- zeigt die beispielhafte Veränderung der Leistungsumsetzung in der LED,
der Regelschaltung 10 und im Widerstand R4 mit Veränderung der Betriebsspannung Ub bei drei Stromquellen und - Fign. 7 und 8
- Schaltungen alternativer Varianten der Vorrichtung mit lediglich drei Anschlüssen für die Energieversorgung der Regelschaltung und Energieabgabe durch die Regelschaltung an den Verbraucher bzw. vier Leistungsbereitstellungsmodulen.
- Fig. 1
- exemplary basic structure of a
device 10 according to the invention with asingle LED chain 11 as a consumer, - Fig. 2
- exemplary basic structure of a
device 10 according to the invention with asingle LED chain 11 as a consumer and a first resistor R 3 , - Fig. 3
- exemplary basic structure of a
control circuit 10 according to the invention with asingle LED chain 11 as a consumer and three drive channels and three current sources IS 3 , IS 4 , IS 8 , - Fig. 4
- exemplary basic structure of a device according to the invention with three LED chains 11_1, 11_2, 11_3 as consumers and three control circuits 10_1, 10_2, 10_3 according to the invention and an error detection FD, a color sensor MF and a color controller (FR),
- Fig. 5
- shows the exemplary change in the power conversion in the LED, the
control circuit 10 and in the resistor R 4 with a change in the operating voltage U b , - Fig. 6
- shows the exemplary change in the power conversion in the LED, the
control circuit 10 and in the resistor R 4 with a change in the operating voltage U b at three power sources and - FIGS. 7 and 8
- Circuits of alternative variants of the device with only three connections for the power supply of the control circuit and energy output by the control circuit to the consumer or four power supply modules.
Die folgenden Figuren geben nur einige mögliche Konfigurationen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder. Die erfindungsgemäßen Möglichkeiten ergeben sich aus der vorangegangenen Beschreibung und den Ansprüchen.The following figures represent only a few possible configurations of a device according to the invention. The possibilities according to the invention will become apparent from the foregoing description and the claims.
Ebenso wird die Betriebsspannung Ub durch eine Messvorrichtung MUb erfasst und als Messwert dem Regler RG zugeführt. Nicht alle diese Messwerte sind für eine erfolgreiche Realisierung erforderlich. Hier soll lediglich das Potenzial dargestellt werden. Eine Temperaturmessvorrichtung misst die Temperatur T und stellt diese dem Regler RG zur Verfügung. Der Regler RG steuert mit Hilfe dieser Messwerte und ggf. mit der Hilfe von extern erhaltenen Steuervorgaben, hier ein Sollwert Isoll, sowie mit ggf. gespeicherten und/oder daraus abgeleiteten Größen die Stromquellen IS3, IS4.Likewise, the operating voltage U b is detected by a measuring device MU b and fed as a measured value to the controller RG. Not all of these readings are required for a successful realization. Here only the potential is to be represented. A temperature measuring device measures the temperature T and provides it to the regulator RG. The regulator RG controls the current sources IS 3 , IS 4 with the aid of these measured values and, if appropriate, with the aid of externally obtained control specifications, in this case a desired value I soll , as well as possibly stored and / or derived variables.
Werden mehr als zwei Ausgänge für die Versorgung eines Verbrauchers, hier einer LED-Kette, benutzt, so sind natürlich komplexere Bereichsmuster denkbar.If more than two outputs are used to supply a load, in this case an LED chain, then naturally more complex area patterns are conceivable.
In den Bereichen B und C wird also die Summe der Ausgangsströme I3+I4 konstant gehalten. In dem Bereich B wird mit dem Ausgangsstrom I4 des zweiten Ausgangs 4 nachgeregelt, während im Bereich C durch den Spannungsabfall über die Regelschaltung 10 der Summenstrom I3+I4 durch den Verbraucher 11 nachgeregelt wird und konstant gehalten wird. Der Bereich D ist ein Bereich, der typischerweise außerhalb der jeweiligen Spezifikation für die Regelschaltung 10 liegt und daher nur Notlaufeigenschaften aufweisen muss.In the areas B and C, therefore, the sum of the output currents I 3 + I 4 is kept constant. In the area B is readjusted with the output current I 4 of the
Anhand der Ausführungsbeispiele nach
Zur Klarstellung und Verallgemeinerung des Erfindungskonzeptes sei an dieser Stelle noch hervorgehoben, dass mit dem Begriff "externer Widerstand" nicht notwendigerweise ein ohmscher Widerstand gemeint ist. Vielmehr soll mit diesem Begriff, wie sich aus dem Kontext der Erfindung ergibt, zum Ausdruck gebracht werden, dass ein außerhalb des ICs angeordneter Verlustleistungsverbraucher vorhanden ist, der elektrische Verlustleistung in Form beispielsweise von Wärme an die Umgebung abgibt.To clarify and generalize the concept of the invention, it should be stressed at this point that the term "external resistance" does not necessarily mean an ohmic resistance. Rather, this term is intended to express, as it results from the context of the invention, that a power dissipation consumer arranged outside the IC is present, which delivers electrical power loss in the form of, for example, heat to the environment.
Die Erfindung weist ferner ein oder mehrere der nachfolgend aufgeführten Merkmale/Merkmalsgruppen auf:
- 1. Vorrichtung zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers 11 mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung 10, wobei
- die Regelschaltung 10 über
1, 2, 3, 4, 8 verfügt,mindestens vier Anschlüsse - der Verbraucher 11 über mindestens
5, 6,zwei Versorgungsanschlüsse verfügt - die Regelschaltung 10 über mindestens über zwei ihrer Anschlüsse 1, 2 aus einer geregelten oder ungeregelten Energiequelle 7 mit elektrischer Energie versorgt wird,
3, 4, 8mindestens ein Ausgang der Regelschaltung 10 über einen externen Widerstand R3, R4, R8 mit mindestens einem erstenAnschluss 5 desVerbrauchers 11 elektrisch verbunden ist, 3, 4, 8ein anderer Ausgang der Regelschaltung 10 über einen externen Widerstand R3, R4, R8 oder direkt mit dem besagten ersten Anschluss 5 desVerbrauchers 11 elektrisch verbunden ist,der Verbraucher 11 mit zumindest einem weiteren zweitenAnschluss 6mit der Energiequelle 7 oder einem weiterenAnschluss 2der Regelschaltung 10 elektrisch verbunden ist,- bei dem Vorhandensein mindestens zweier externer Widerstände (R3, R4, R8) diese unterschiedliche Werte haben,
- die Summe der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 an
3, 4, 8den Ausgängen der Regelschaltung 10 einem als Sollwert Isum vorgegebenen Summenstrom I3+I4, I3+I4+I8 entspricht und - die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 auf die Ausgangsströme I3, I4, I8 der
3, 4, 8Ausgänge der Regelschaltung 10 von mindestens einem Regelparameter, d. h. einem Verteilungsparameter Vp, abhängig ist, der inder Regelschaltung 10 ermittelt wird oder von außen über eine analoge oder digitale Schnittstelle ST oder ein anderes Signal PWM vorgegeben wird.
- die Regelschaltung 10 über
- 2. Vorrichtung nach
Ziffer 1, wobei dieRegelschaltung 10 mindestens zwei Stromquellen IS1, IS2, IS8 umfasst, die die Ausgangsströme I3, I4, I8 liefern. - 3. Vorrichtung nach
Ziffer 1oder 2, wobei die Regelschaltung mindestens eine Vorrichtung MI3, MI4, MI8 umfasst, die zumindest zeitweise mindestens einen Ausgangsstrom I3, I4, I8 misst. - 4. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 3, wobei die Regelschaltung mindestens eine Vorrichtung MU3, MU4, MU8 umfasst, die mindestens eine Ausgangsspannung U3, U4, U8 zumindest zeitweise an einem der Ausgänge 3, 4, 8der Regelschaltung 10 misst. - 5. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 4, wobei die Regelschaltung mindestens eine Vorrichtung MUb umfasst, die mindestens eine Versorgungsspannung Ub einer Regelschaltung 10 zumindest zeitweise misst. - 6. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 5, wobei die Regelschaltung mindestens eine Vorrichtung MP3, MP4, MP8 umfasst, die mindestens eine Ausgangsleistung P3, P4, P8 zumindest zeitweise an einem der Ausgänge 3, 4der Regelschaltung 10 misst. - 7. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 6, wobei dieRegelschaltung 10 mindestens eine Vorrichtung umfasst, die mindestens eine Temperatur T zumindest zeitweise- in
der Regelschaltung 10 selbst und/oder - in
Teilen der Regelschaltung 10 und/oder - in der Nähe der Regelschaltung 10 und/oder
- in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 und/oder
- in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8
- in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8
- in
- 8. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 3
bis 7- wobei die Vorrichtung mindestens eine Komponente RG aufweist, die mindesten einen der gemessenen Werte oder einem zwischengespeicherten Messwert oder einem daraus abgeleiteten Wert mit mindestens einem zugehörigen Sollwert vergleicht,
- wobei der Vergleich durch die Vorrichtung RG dadurch erfolgt, ob der besagte gemessene Wert kleiner als der Sollwert oder größer als der Sollwert oder auch optional gleich dem Sollwert ist, wobei gleich bedeutet, dass der gemessene Wert innerhalb eines Toleranzbands um den Sollwert liegt und alle Werte die innerhalb dieses Toleranzbandes liegen nicht als größer oder kleiner bewertet werden,
- wobei mindestens einer der Messwerte
- einer der Ausgangsströme I3, I4, I8 oder
- eine der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 oder
- eine der Ausgangsleistungen P3, P4, P8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme I3+ I4, I3+ I4+ I8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 oder
- die
von der Energiequelle 7 zur Verfügung gestellten Betriebsspannung Ub oder - die Temperatur T der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 oder
- die Temperatur T in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 oder
- die Temperatur T in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 oder
- ein zwischengespeicherter Wert dieser Werte oder
- eine aus diesen Werten und/oder deren zwischengespeicherten Werten abgeleitete Größe
- 9. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 8, wobei- mindestens ein Verteilungsparameter Vp
- einer der Ausgangsströme I3, I4, I8 oder
- eine der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 oder
- eine der Ausgangsleistungen P3, P4, P8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme I3+ I4, I3+ I4+I8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 oder
- die Betriebsspannung Ub der Regelschaltung 10 oder
- der Temperatur T der Regelschaltung 10 oder
- der Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder
- der Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder
- der Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 oder
- der Temperatur T in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 oder
- der Temperatur T in einem Kühlmittels oder einem Kühlmediums in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 oder
- ein zwischengespeicherter Wert der vorstehenden Werte oder
- eine aus den vorstehenden Werten abgeleitete Größe oder
- eine aus den zwischengespeicherten Werten der vorstehenden Werte abgeleitete Größe
- mindestens ein Verteilungsparameter Vp
- 10. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 9, wobei- die Summe von mindesten zwei Ausgangsströmen I3+ I4, I3+I4+I8 von
- mindestens einer der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 und/oder
- mindestens einer der Ausgangsleistungen P3, P4, P5 und/oder
- der Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 und/oder
- der
von der Energiequelle 7 zur Verfügung gestellten Betriebsspannung Ub und/oder - der Temperatur T der Regelschaltung 10 und/oder
- der Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 und/oder
- der Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 und/oder
- der Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 und/oder
- der Temperatur T in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 und/oder
- der Temperatur T in einem Kühlmittels oder einem Kühlmediums in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 und/oder
- einem zwischen gespeichertem Wert dieser Werte und/oder
- einer aus den vorstehenden Werten abgeleiteten Größe und/oder
- einer aus den zwischengespeicherten Werten der vorstehenden Werte abgeleiteten Größe
- die Summe von mindesten zwei Ausgangsströmen I3+ I4, I3+I4+I8 von
- 11. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 10 und nach Ziffer 8, wobei- mindestens eine der besagten Komponenten FD der Ziffer 8 die Funktion einer Fehlerüberwachung hat und mindestens ein Fehlersignal Sstat ausgibt oder auf Aufforderung ausgibt,
- das Fehlersignal Sstat einen Fehler signalisieren kann.
- 12. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1
bis 11 und nach Ziffer 11, wobei- mindestens eine der besagten Komponenten FD des Anspruchs 11 mit dem Fehlersignal Sstat_ext einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung verkettet werden kann, sodass die Vorrichtung das Fehlersignal Sstat_ext der weiteren Vorrichtung als Fehler mittels des Fehlersignals Sstat ausgibt.
- 13. Vorrichtung nach Ziffer 12, wobei die Verkettung durch eine "wired-or"-Verknüpfung erfolgt.
- 14. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 11
bis 13, wobei mindestens einer der erkannten Fehler ein "Open-Fehler" oder ein Kurzschluss ist. - 15. Vorrichtung nach
Ziffer 14, wobei- ein "Open-Fehler" erkannt wird, wenn mindestens ein Ausgangsstrom I3, I4 kleiner
als 10% oder 20% oder 30% oder 40% oder 50% eines Soll- oder Erwartungswertes ist oder - ein Kurzschluss erkannt wird, wenn die Ausgangsspannung U3, U4, U8 an mindestens einem der Ausgänge 3, 4
der Regelschaltung 10 kleiner als ein Sollwert ist.
- ein "Open-Fehler" erkannt wird, wenn mindestens ein Ausgangsstrom I3, I4 kleiner
- 16. Vorrichtung nach Ziffer 15, wobei
- ein Kurzschluss erkannt wird, wenn mindestens eine Ausgangsspannung U3, U4, U8 an mindestens einem der Ausgänge 3, 4
der Regelschaltung 10 kleiner als 0,5V oder 0,1V oder 1,5V ist und - mindestens einer der Verbraucher eine LED oder eine Zusammenschaltung von LEDs ist und
- einer der
3, 4, 8Ausgänge der Regelschaltung 10 direkt mit einem erstenAnschluss 5 desVerbrauchers 11 verbunden ist.
- ein Kurzschluss erkannt wird, wenn mindestens eine Ausgangsspannung U3, U4, U8 an mindestens einem der Ausgänge 3, 4
- 17. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 11 bis 16, wobei im Falle eines Fehlers die Energieversorgung zumindest eines Verbrauchers in Form der durch die Regelschaltung an diesen abgegebenen Energie reduziert oder eingestellt wird.
- 18. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 11 bis 17, wobei eine Selbstdiagnose in Form einer Fehlererkennung durch mindestens eine Komponente FD zumindest für einen möglichen Fehler nur zu bestimmten Zeiten und nicht kontinuierlich erfolgt.
- 19. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 18, wobei
mindestens ein Verbraucher 11- eine LED oder
- mindestens teilweise eine
Serienschaltung von LEDs 11, 11_1, 11_2, 11_3 oder
- mindestens teilweise eine Parallelschaltung von LEDs ist.
- 20. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 19, wobei
- zumindest ein Ausgangsstrom I4, I8 eines
4, 8Ausgangs der Regelschaltung 10 von der Betriebsspannung Ub abhängt , wobei auch Betriebsspannungsbereiche D umfasst sind, in den keine korrekte Funktion mehr erfolgt, und - dieser Ausgangsstrom I4, I4 in zumindest einem Betriebsspannungsbereich C, C1, C2 konstant ist.
- zumindest ein Ausgangsstrom I4, I8 eines
- 21. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 20, wobei
- zumindest eine Stromsumme I3+I4 von mindestens zwei Ausgangsströmen I4, I3 zweier zugehöriger Ausgänge 3, 4
der Regelschaltung 10 von der Betriebsspannung Ub abhängt, wobei auch Betriebsspannungsbereiche D umfasst sind, in den keine korrekte Funktion mehr erfolgt, und - diese Stromsumme I3+I4, I3+I4+I8 und/oder die Verbraucherverlustleistung PLED in zumindest einem Betriebsspannungsbereich B, C, C1, C2 konstant ist und
- zumindest einer der Ströme I4 in zumindest einem der Spannungsbereich B nicht konstant ist in dem die Stromsumme I3+I4, I3+I4+I8 und/oder die Verbraucherverlustleistung PLED konstant ist.
- zumindest eine Stromsumme I3+I4 von mindestens zwei Ausgangsströmen I4, I3 zweier zugehöriger Ausgänge 3, 4
- 22. Vorrichtung zur geregelten Versorgung mindestens zweier Verbraucher 11_1, 11_2 mit elektrischer Energie,
- wobei die Vorrichtung mindestens zwei Regelschaltungen 10_1, 10_2 nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 21 umfasst und
- wobei mindestens ein Teil dieser mindestens zwei Regelschaltungen 10_1, 10_2 je mindestens einen der Verbraucher 11_1, 11_2 mit elektrischer Energie versorgt und
- wobei dieser jeweilige Verbraucher 11_1, 11_2 nicht durch eine der anderen Regelschaltungen 10_1, 10_2 ebenfalls mit Energie versorgt wird.
- 23. Vorrichtung nach Ziffer 22, wobei die Referenzströme Iref_ext für die Stromquellen von mindestens zwei der Regelschaltungen 10_1, 10_2 der Vorrichtung separat durch je ein externes Referenzsignal oder durch Programmierung eingestellt werden können.
- 24. Vorrichtung bestehend aus mindestens zwei oder drei Teilvorrichtungen 10_1, 10_2, 10_3 nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 23
- wobei jede Teilvorrichtung je eine LED-Kette 11_1, 11_2, 11_3 oder je eine andere Verschaltung lichterzeugender Bauteile mit elektrischer Energie versorgt und
- wobei die LED-Ketten 11_1, 11_2, 11_3 oder anderen Verschaltungen lichterzeugender Bauteile mindestens einen räumlichen Bereich gemeinsam beleuchten und
- wobei die LED-Ketten 11_1, 11_2, 11_3 oder anderen Verschaltungen lichterzeugender Bauteile jeweils in einer anderen Farbe oder Schwerpunktwellenlänge strahlen und
- wobei die Vorrichtung zumindest einen Farb-Sensor MF aufweist und
- wobei zumindest dieser Farb-Sensor MF mindestens einen Messwert für die Farbe zumindest eines Teils des aus dem beleuchteten Bereich zurückgestreuten Lichts und/oder des Lichts der LED-Ketten oder der anderen besagten lichterzeugenden Bauteile liefert und
- wobei die jeweiligen Summenströme I3+I4 der jeweiligen Teilvorrichtungen in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert des Farb-Sensors MF und mindestens einem zugehörigen Sollwert eingestellt werden.
- 25. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 24
- wobei mindestens ein externer Widerstand R3, R4, R8, R4_1, R4_21 R4_3 in einer räumlichen Entfernung
von der Regelschaltung 10 montiert oder thermisch sonst wie isoliert ist, - sodass bei Erreichen der maximalen Betriebstemperatur TR des betreffenden externen Widerstands R3, R4, R8, R4_11 R4_2, R4_3 die
Temperatur der Regelschaltung 10 um nichtmehr als 10°C oder nicht mehr als 20°C oder nicht mehr als 40°C oder nicht mehr als 80°C erhöht wird.
- wobei mindestens ein externer Widerstand R3, R4, R8, R4_1, R4_21 R4_3 in einer räumlichen Entfernung
- 26. Vorrichtung nach einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 25, wobei mindestens ein externer Widerstand R3, R4, R8, R4_11 R4_21 R4_3 in zumindest einem spezifikationskonformen Betriebszustand der Regelschaltung 10 eine Temperatur von TR größer als 150°C oder größer als 200°C oder größer als 250°C oder größer als 350°C oder größer als 450°C erreicht.
- 27.
Regelschaltung 10 zur Verwendung in einer Vorrichtung in einer oder mehreren der Ziffern 1 bis 26- wobei die Regelschaltung mindestens zwei Stromquellen IS3, IS4, IS8 umfasst und
- die Summe der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 an
3, 4, 8den Ausgängen der Regelschaltung 10 einem als Sollwert Isum vorgegebenen Summenstrom I3+I4, I3+I4+I8 entspricht und - die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 auf die Ausgangsströme I3, I4, I8 der
3, 4, 8Ausgänge der Regelschaltung 10 von mindestens einem Regelparameter, d. h. einem Verteilungsparameter Vp, abhängig ist, der inder Regelschaltung 10 ermittelt wird oder von außen über eine analoge oder digitale Schnittstelle ST oder ein anderes Signal PWM vorgegeben wird.
- 28. Verfahren zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers 11 mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung 10, wobei
- die Regelschaltung 10 über
1, 2, 3, 4, 8 verfügt,mindestens vier Anschlüsse - der Verbraucher 11 über mindestens
5, 6,zwei Versorgungsanschlüsse verfügt - die Regelschaltung 10 über mindestens über zwei ihrer Anschlüsse 1, 2 aus einer geregelten oder ungeregelten Energiequelle 7 mit elektrischer Energie versorgt wird,
3, 4, 8mindestens ein Ausgang der Regelschaltung 10 über einen externen Widerstand R3, R4, R8 mit mindestens einem erstenAnschluss 5 desVerbrauchers 11 elektrisch verbunden ist, 3, 4, 8ein anderer Ausgang der Regelschaltung 10 über einen externen Widerstand R3, R4, R8 oder direkt mit dem besagten ersten Anschluss 5 desVerbrauchers 11 elektrisch verbunden ist,der Verbraucher 11 mit zumindest einem weiteren zweitenAnschluss 6mit der Energiequelle 7 oder einem weiterenAnschluss 2der Regelschaltung 10 elektrisch verbunden ist,- bei dem Vorhandensein mindestens zweier externer Widerstände R3, R4, R8 diese unterschiedliche Werte haben,
- die Summe der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 an
3, 4, 8den Ausgängen der Regelschaltung 10 einem als Sollwert Isum vorgegebenen Summenstrom I3+I4, I3+I4+I8 entspricht und - die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme I3+I4, I3+I4+I8 auf die Ausgangsströme I3, I4, I8 der
3, 4, 8Ausgänge der Regelschaltung 10 von mindestens einem Regelparameter, d. h. einem Verteilungsparameter Vp, abhängig ist, der inder Regelschaltung 10 ermittelt wird oder von außen über eine analoge oder digitale Schnittstelle ST oder ein anderes Signal PWM vorgegeben wird.
- die Regelschaltung 10 über
- 29. Verfahren nach Ziffer 24, wobei die Regelung mit Hilfe von mindestens zwei realen Stromquellen mit endlichen Innenwiderständen erfolgt, die die Ausgangsströme I3, I4, I5 liefern.
- 30. Verfahren nach Ziffer 24 oder 29, wobei zumindest zeitweise mindestens ein Ausgangsstrom I3, I4, I8 gemessen wird.
- 31. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 30, wobei mindestens eine Ausgangsspannung U3, U4, U8 zumindest zeitweise an einem der Ausgänge 3, 4, 8
der Regelschaltung 10 gemessen wird. - 32. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 31, wobei mindestens eine Versorgungsspannung Ub einer Regelschaltung 10 gemessen wird.
- 33. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 32, wobei mindestens eine Ausgangsleistung P3, P4, P8 zumindest zeitweise an einem der Ausgänge 3, 4, 8
der Regelschaltung 10 gemessen wird. - 34. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 33, wobei
- mindestens eine Temperatur T zumindest zeitweise
- in
der Regelschaltung 10 selbst oder - in
Teilen der Regelschaltung 10 oder - in der Nähe der Regelschaltung 10 oder
- in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 oder
- in der Nähe eines externen Widerstands R3, R4, R8 oder
- in einem Kühlmittels oder einem Kühlmediums in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8
- in
- mindestens eine Temperatur T zumindest zeitweise
- 35. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 30 bis 34
- wobei mindesten einer der gemessenen Werte oder mindestens einer der zwischengespeicherten Werte oder mindestens einer aus diesen abgeleiteten Werte (besagte Werte) mit mindestens einem Sollwert verglichen wird,
- wobei der Vergleich dadurch erfolgt, dass festgestellt wird ob der besagte Wert kleiner als der Sollwert oder größer als der Sollwert oder auch optional gleich dem Sollwert ist, wobei gleich bedeutet, dass der besagte Wert innerhalb eines Toleranzbands um den Sollwert liegt und ein besagter Wert, der innerhalb dieses Toleranzbandes liegt nicht als größer oder kleiner im Rahmen des besagten Vergleichs bewertet wird,
- wobei mindestens einer der besagten Werte
- einer der Ausgangsströme I3, I4, I8 oder
- eine der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 oder
- eine der Ausgangsleistungen P3, P4, P8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme I3+ I4, I3+ I4+ I8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 oder
- die
von der Energiequelle 7 zur Verfügung gestellten Betriebsspannung Ub oder - die Temperatur T der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 oder
- die Temperatur T in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 oder
- die Temperatur T in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 oder
- ein zwischengespeicherter Wert dieser Werte oder
- eine aus diesen Werten und/oder deren zwischengespeicherten Werten abgeleitete Größe
- 36. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 35, wobei
- mindestens ein Verteilungsparameter Vp
- einer der Ausgangsströme I3, I4, I8 oder
- eine der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 oder
- eine der Ausgangsleistungen P3, P4, P8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme I3+ I4, I3+ I4+ I8 oder
- die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 oder
- die
von der Energiequelle 7 zur Verfügung gestellten Betriebsspannung Ub oder - die Temperatur T der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 oder
- die Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 oder
- die Temperatur T in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 oder
- die Temperatur T in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 oder
- ein zwischen gespeicherter Wert der vorstehenden Werte oder
- eine aus diesen vorstehenden Werten abgeleitete Größe oder
- eine aus zwischengespeicherten Werten der vorstehenden Werte abgeleitete Größe
- mindestens ein Verteilungsparameter Vp
- 37. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 36, wobei
- die Summe von mindesten zwei Ausgangsströmen I3+I4, I3+ I4+ I8 in Abhängigkeit von
- mindestens einer der Ausgangsspannungen U3, U4, U8 und/oder
- mindestens einer der Ausgangsleistungen P3, P4, P8 und/oder
- der Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen P3+P4, P3+P4+P8 und/oder
- der
von der Energiequelle 7 zur Verfügung gestellten Betriebsspannung Ub und/oder - der Temperatur T der Regelschaltung 10 und/oder
- der Temperatur T eines Teils der Regelschaltung 10 und/oder
- der Temperatur T in der Nähe der Regelschaltung 10 und/oder
- der Temperatur T in der Nähe zumindest eines Verbrauchers 11 und/oder
- der Temperatur in der Nähe zumindest eines externen Widerstands R3, R4, R8 und/oder
- der Temperatur T in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands R3, R4, R8 und/oder
- einem zwischengespeichertem Wert dieser Werte und/oder
- einer aus den vorstehenden Werten abgeleiteten Größe und/oder
- einer von deren zwischengespeicherten den vorstehenden Werten abgeleiteten Größe
- die Summe von mindesten zwei Ausgangsströmen I3+I4, I3+ I4+ I8 in Abhängigkeit von
- 38. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 37 und nach Ziffer 35, wobei
- durch den Vergleich eines Messwertes mit einem Sollwert entsprechend Ziffer 35 eine Fehlerüberwachung und/oder Fehlererkennung durchgeführt wird und
- wobei mindestens ein Fehlersignal Sstat erzeugt wird, das zur Signalisierung eines Fehlers dient, wenn dieser durch den besagten Vergleich festgestellt wird.
- 39. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 38 und nach Ziffer 38, wobei
- mindestens ein externes Fehlersignal Sstat_ext empfangen wird und
- auch dann ein Fehlersignal Sstat, das zur Signalisierung eines Fehlers dient, erzeugt wird, also ein Fehler signalisiert wird, wenn mindestens ein empfangenes externes Fehlersignal Sstat_ext einen anderen Fehler signalisiert.
- 40. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 38 bis 39, wobei mindestens einer der erkannten Fehler ein "Open-Fehler" oder ein Kurzschluss ist.
- 41. Verfahren nach Ziffer 40, wobei
- ein "Open-Fehler" erkannt wird, wenn mindestens ein gemessener Ausgangsstrom I3, I4, I8 kleiner
als 10% oder 20% oder 30% oder 40% oder 50% eines Soll- oder Erwartungswertes ist oder - ein Kurzschluss erkannt wird, wenn mindesten eine gemessene Ausgangsspannung U3, U4, U8 kleiner als ein Sollwert ist.
- ein "Open-Fehler" erkannt wird, wenn mindestens ein gemessener Ausgangsstrom I3, I4, I8 kleiner
- 42. Verfahren nach Ziffer 41, wobei ein Kurzschluss erkannt wird, wenn mindestens eine Ausgangsspannung U3, U4, U8 kleiner als 0,5V oder 0,
1V oder 1,5V ist - 43. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 38 bis 42, wobei im Falle eines Fehlers die Energieversorgung zumindest eines Verbrauchers in Form der durch die Regelschaltung an diesen abgegebenen Energie reduziert oder eingestellt wird.
- 44. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 38 bis 43, wobei eine Selbstdiagnose in Form einer Fehlererkennung zumindest für einen möglichen Fehler nur zu bestimmten Zeiten und nicht kontinuierlich erfolgt.
- 45. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 44, wobei zumindest ein Ausgangsstrom I4 in zumindest einem Betriebsspannungsbereich C konstant ausgeregelt wird.
- 46. Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 45, wobei
- zumindest eine Stromsumme I3+I4, I3+ I4+ I8 von mindestens zwei Ausgangsströmen I4, I3, I8 in zumindest einem Betriebsspannungsbereich B, C, C1, C2 konstant gehalten wird und
- zumindest einer der Ströme I4 in zumindest einem der Betriebsspannungsbereiche B nicht konstant ausgeregelt wird in dem die besagte Stromsumme I3+I4, I3+ I4+ I8 von mindestens zwei Ausgangsströmen I4, I3, I8 konstant gehalten wird,
- wobei der letztere Betriebsspannungsbereich B ein Teil des zuerst genannten Betriebsspannungsbereiches B, C, C1, C2 ist oder mit diesem gleich ist.
- 47. Verfahren zur geregelten Versorgung mindestens zweier Verbraucher 11_1, 11_2, 11_3 mit elektrischer Energie, wobei mindestens ein Teil dieser der Verbraucher 11_1, 11_2, 11_3 jeweils mittels eines Verfahren nach einer oder mehreren der Ziffern 24 bis 46 mit elektrischer Energie versorgt wird.
- 48. Verfahren nach Ziffer 47, wobei mindestens zwei Ausgangsströme I3, I4, I8 durch je ein externes Referenzsignal Iref_ext_1, Iref_ext_2, Iref_ext_3 oder durch Programmierung eingestellt werden.
- 1. A device for the regulated supply of a
consumer 11 with electrical energy by acontrol circuit 10, wherein- the
control circuit 10 has at least four 1, 2, 3, 4, 8,terminals - the
consumer 11 has at least two 5, 6,supply connections - the
control circuit 10 is supplied with electrical energy via at least two of its 1, 2 from a regulated orterminals unregulated energy source 7, - at least one
3, 4, 8 of theoutput control circuit 10 via an external resistor R 3 , R 4 , R 8 is electrically connected to at least onefirst terminal 5 of theload 11, - another
3, 4, 8 of theoutput control circuit 10 is electrically connected via an external resistor R 3 , R 4 , R 8 or directly to saidfirst terminal 5 of theload 11, - the
consumer 11 is electrically connected to at least one furthersecond connection 6 with theenergy source 7 or afurther connection 2 of thecontrol circuit 10, - in the presence of at least two external resistors (R 3 , R 4 , R 8 ) these have different values,
- the sum of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 at the
3, 4, 8 of the control circuit 10 a setpoint I sum sum current I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 corresponds andoutputs - the current distribution distribution of the sum of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 to the output currents I 3 , I 4 , I 8 of the
3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10 of at least one control parameter, ie a distribution parameter V p , which is determined in thecontrol circuit 10 or is specified from the outside via an analog or digital interface ST or another signal PWM.
- the
- 2. Device according to
item 1, wherein thecontrol circuit 10 comprises at least two current sources IS 1 , IS 2 , IS 8 , the output currents I 3 , I 4 , I 8 supply. - 3. The device according to
1 or 2, wherein the control circuit comprises at least one device MI 3 , MI 4 , MI 8 , at least temporarily measures at least one output current I 3 , I 4 , I 8 .item - 4. Device according to one or more of the
numbers 1 to 3, wherein the control circuit comprises at least one device MU 3 , MU 4 , MU 8 , the at least one output voltage U 3 , U 4 , U 8 at least temporarily at one of the 3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10 measures. - 5. The device according to one or more of the
numbers 1 to 4, wherein the control circuit comprises at least one device MU b which measures at least one supply voltage U b of acontrol circuit 10 at least temporarily. - 6. Device according to one or more of the
numbers 1 to 5, wherein the control circuit comprises at least one device MP 3 , MP 4 , MP 8 , the at least one output power P 3 , P 4 , P 8 at least temporarily at one of theoutputs 3, 4th thecontrol circuit 10 measures. - 7. Device according to one or more of the
numbers 1 to 6, wherein thecontrol circuit 10 comprises at least one device, the at least one temperature T at least temporarily- in the
control circuit 10 itself and / or - in parts of the
control circuit 10 and / or - in the vicinity of the
control circuit 10 and / or - near at least one
consumer 11 and / or - in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8
- in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8
- in the
- 8. Device according to one or more of the
numbers 3 to 7- wherein the device comprises at least one component RG which compares at least one of the measured values or a cached measured value or a value derived therefrom with at least one associated desired value,
- wherein the comparison by the device RG is made by whether said measured value is less than the desired value or greater than the setpoint value or optionally also the setpoint value, where equal means that the measured value lies within a tolerance band around the setpoint value and all values which lie within this tolerance band are not rated as larger or smaller,
- where at least one of the measured values
- one of the output currents I 3 , I 4 , I 8 or
- one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 or
- one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 or
- the sum of all or part of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 or
- the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 or
- the supplied from the
power source 7 available operating voltage U b or - the temperature T of the
control circuit 10 or - the temperature T of a part of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of at least one
consumer 11 or - the temperature T in the vicinity of at least one external resistor R3, R4, R8 or
- the temperature T in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- a cached value of these values or
- a quantity derived from these values and / or their cached values
- 9. Device according to one or more of the
numbers 1 to 8, wherein- at least one distribution parameter V p
- one of the output currents I 3 , I 4 , I 8 or
- one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 or
- one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 or
- the sum of all or part of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 or
- the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 or
- the operating voltage U b of the
control circuit 10 or - the temperature T of the
control circuit 10 or - the temperature T of a part of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of at least one
consumer 11 or - the temperature T in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- the temperature T in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- a cached value of the above values or
- a quantity derived from the above values or
- a quantity derived from the cached values of the above values
- at least one distribution parameter V p
- 10. Device according to one or more of the
numbers 1 to 9, wherein- the sum of at least two output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 of
- at least one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 and / or
- at least one of the output powers P 3 , P 4 , P 5 and / or
- the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 and / or
- the provided by the
power source 7 available operating voltage U b and / or - the temperature T of the
control circuit 10 and / or - the temperature T of a part of the
control circuit 10 and / or - the temperature T in the vicinity of the
control circuit 10 and / or - the temperature T in the vicinity of at least one
consumer 11 and / or - the temperature T in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 and / or
- the temperature T in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8 and / or
- one between the stored value of these values and / or
- a derived from the above values and / or size
- a quantity derived from the cached values of the above values
- the sum of at least two output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 of
- 11. The device according to one or more of the
numbers 1 to 10 and afterparagraph 8, wherein- at least one of said components FD of the
number 8 has the function of an error monitoring and outputs at least one error signal S stat or outputs on request, - the error signal S stat can signal an error.
- at least one of said components FD of the
- 12. The device according to one or more of the
numbers 1 to 11 and afterparagraph 11, wherein- at least one of said components FD of
claim 11 can be concatenated with the error signal S stat_ext another device according to the invention or another device not according to the invention, so that the device outputs the error signal S stat_ext the other device as an error by means of the error signal S stat .
- at least one of said components FD of
- 13. The device according to item 12, wherein the chaining is done by a wired-or-link.
- 14. The device according to one or more of the
numerals 11 to 13, wherein at least one of the detected error is an "open error" or a short circuit. - 15. The device according to
paragraph 14, wherein- an "open error" is detected if at least one output current I 3 , I 4 is less than 10% or 20% or 30% or 40% or 50% of a target or expected value, or
- a short circuit is detected when the output voltage U 3 , U 4 , U 8 at least one of the
3, 4 of theoutputs control circuit 10 is smaller than a desired value.
- 16. The device according to item 15, wherein
- a short circuit is detected when at least one output voltage U 3 , U 4 , U 8 at least one of the
3, 4 of theoutputs control circuit 10 is less than 0.5V or 0.1V or 1.5V, and - at least one of the consumers is an LED or an interconnection of LEDs and
- one of the
3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10 is connected directly to afirst terminal 5 of theload 11.
- a short circuit is detected when at least one output voltage U 3 , U 4 , U 8 at least one of the
- 17. The device according to one or more of the
numerals 11 to 16, wherein in the case of an error, the power supply to at least one consumer is reduced or adjusted in the form of the votes by the control circuit to this energy. - 18. The device according to one or more of the
numbers 11 to 17, wherein a self-diagnosis in the form of error detection by at least one component FD at least for a possible error only at certain times and not continuously. - 19. The device according to one or more of the
numbers 1 to 18, wherein- at least one
consumer 11- an LED or
- at least partially a series circuit of
LEDs 11, 11_1, 11_2, 11_3 or
- at least partially a parallel connection of LEDs.
- at least one
- 20. Device according to one or more of the
numbers 1 to 19, wherein- at least one output current I 4 , I 8 of an
4, 8 of theoutput control circuit 10 depends on the operating voltage U b , wherein also operating voltage ranges D are included, in which no more correct function takes place, and - this output current I 4 , I 4 is constant in at least one operating voltage range C, C1, C2.
- at least one output current I 4 , I 8 of an
- 21. Device according to one or more of the
numbers 1 to 20, wherein- at least one current sum I 3 + I 4 of at least two output currents I 4 , I 3 of two associated
3, 4 of theoutputs control circuit 10 depends on the operating voltage U b , wherein also operating voltage ranges D are included, in which no more correct function takes place, and - this current sum I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 and / or the consumer power loss P LED in at least one operating voltage range B, C, C1, C2 is constant and
- at least one of the currents I 4 in at least one of the voltage range B is not constant in which the current sum I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 and / or the consumer power loss P LED is constant.
- at least one current sum I 3 + I 4 of at least two output currents I 4 , I 3 of two associated
- 22. Device for the regulated supply of at least two consumers 11_1, 11_2 with electrical energy,
- wherein the device comprises at least two control circuits 10_1, 10_2 according to one or more of the
numbers 1 to 21 and - wherein at least a portion of these at least two control circuits 10_1, 10_2 each supplied to at least one of the consumers 11_1, 11_2 with electrical energy and
- wherein this respective consumer 11_1, 11_2 is not powered by one of the other control circuits 10_1, 10_2 also with energy.
- wherein the device comprises at least two control circuits 10_1, 10_2 according to one or more of the
- 23. The device according to item 22, wherein the reference currents I ref_ext for the current sources of at least two of the control circuits 10_1, 10_2 of the device can be set separately by an external reference signal or by programming.
- 24. Device comprising at least two or three subdevices 10_1, 10_2, 10_3 according to one or more of the
numbers 1 to 23- each subdevice supplies one LED chain 11_1, 11_2, 11_3 or each other interconnection of light-generating components with electrical energy and
- wherein the LED chains 11_1, 11_2, 11_3 or other interconnections of light-generating components jointly illuminate at least one spatial area and
- wherein the LED chains 11_1, 11_2, 11_3 or other interconnections of light-generating components each radiate a different color or centroid wavelength and
- wherein the device comprises at least one color sensor MF and
- wherein at least this color sensor MF at least one measured value for the color of at least a portion of the backscattered from the illuminated area light and / or the light of the LED chains or the other said light-generating components supplies and
- wherein the respective sum currents I 3 + I 4 of the respective subdevices as a function of the at least one measured value of the Color sensor MF and at least one associated setpoint.
- 25. Device according to one or more of the
numbers 1 to 24- wherein at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 , R 4_1 , R 4_21 R 4_3 is mounted at a spatial distance from the
control circuit 10 or thermally otherwise isolated, - so that upon reaching the maximum operating temperature T R of the respective external resistor R 3 , R 4 , R 8 , R 4 _ 11 R 4_2 , R 4_3, the temperature of the
control circuit 10 by not more than 10 ° C or not more than 20 ° C or not more than 40 ° C or not more than 80 ° C is increased.
- wherein at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 , R 4_1 , R 4_21 R 4_3 is mounted at a spatial distance from the
- 26. Device according to one or more of the
numbers 1 to 25, wherein at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 , R 4_11 R 4_21 R 4_3 in at least one specification-compliant operating state of thecontrol circuit 10, a temperature of T R greater than 150 ° C or greater than 200 ° C or greater than 250 ° C or greater than 350 ° C or greater than 450 ° C reached. - 27.
Control circuit 10 for use in a device in one or more of thenumbers 1 to 26- wherein the control circuit comprises at least two current sources IS3, IS4, IS8 and
- the sum of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 at the
3, 4, 8 of the control circuit 10 a setpoint I sum sum current I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 corresponds andoutputs - the current distribution distribution of the sum of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 to the output currents I 3 , I 4 , I 8 of the
3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10 of at least one control parameter, ie a distribution parameter V p , which is determined in thecontrol circuit 10 or from the outside via an analog or digital interface ST or another signal PWM is specified.
- 28. A method for the regulated supply of a
consumer 11 with electrical energy by acontrol circuit 10, wherein- the
control circuit 10 has at least four 1, 2, 3, 4, 8,terminals - the
consumer 11 has at least two 5, 6,supply connections - the
control circuit 10 is supplied with electrical energy via at least two of its 1, 2 from a regulated orterminals unregulated energy source 7, - at least one
3, 4, 8 of theoutput control circuit 10 via an external resistor R 3 , R 4 , R 8 is electrically connected to at least onefirst terminal 5 of theload 11, - another
3, 4, 8 of theoutput control circuit 10 is electrically connected via an external resistor R 3 , R 4 , R 8 or directly to saidfirst terminal 5 of theload 11, - the
consumer 11 is electrically connected to at least one furthersecond connection 6 with theenergy source 7 or afurther connection 2 of thecontrol circuit 10, - in the presence of at least two external resistors R 3 , R 4 , R 8 these have different values,
- the sum of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 at the
3, 4, 8 of the control circuit 10 a setpoint I sum sum current I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 corresponds andoutputs - the current distribution distribution of the sum of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 to the output currents I 3 , I 4 , I 8 of the
3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10 of at least one control parameter, ie a distribution parameter V p , which is determined in thecontrol circuit 10 or from the outside via an analog or digital interface ST or another signal PWM is specified.
- the
- 29. The method according to item 24, wherein the control is carried out with the aid of at least two real power sources with finite internal resistances which supply the output currents I 3 , I 4 , I 5 .
- 30. The method according to item 24 or 29, wherein at least temporarily at least one output current I 3 , I 4 , I 8 is measured.
- 31. The method according to one or more of the numerals 24 to 30, wherein at least one output voltage U 3 , U 4 , U 8 at least temporarily at one of the
3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10 is measured. - 32. The method according to one or more of the numerals 24 to 31, wherein at least one supply voltage U b of a
control circuit 10 is measured. - 33. The method according to one or more of the numbers 24 to 32, wherein at least one output power P 3 , P 4 , P 8 at least temporarily measured at one of the
3, 4, 8 of theoutputs control circuit 10. - 34. The method according to one or more of the numbers 24 to 33, wherein
- at least one temperature T at least temporarily
- in the
control circuit 10 itself or - in parts of the
control circuit 10 or - near the
control circuit 10 or - near at least one
consumer 11 or - near an external resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8
- in the
- at least one temperature T at least temporarily
- 35. Procedure according to one or more of paragraphs 30 to 34
- wherein at least one of the measured values or at least one of the cached values or at least one of these derived values (said values) is compared with at least one desired value,
- wherein the comparison is made by determining whether said value is less than the target value or greater than the target value or optionally equal to the target value, where equal means that said value is within a tolerance band around the target value and a said value, within this tolerance band is not considered to be greater or smaller in the context of said comparison,
- where at least one of said values
- one of the output currents I 3 , I 4 , I 8 or
- one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 or
- one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 or
- the sum of all or part of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 or
- the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 or
- the supplied from the
power source 7 available operating voltage U b or - the temperature T of the
control circuit 10 or - the temperature T of a part of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of at least one
consumer 11 or - the temperature T in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- the temperature T in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- a cached value of these values or
- a quantity derived from these values and / or their cached values
- 36. The method according to one or more of items 24 to 35, wherein
- at least one distribution parameter V p
- one of the output currents I 3 , I 4 , I 8 or
- one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 or
- one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 or
- the sum of all or part of the output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 or
- the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 or
- the supplied from the
power source 7 available operating voltage U b or - the temperature T of the
control circuit 10 or - the temperature T of a part of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of the
control circuit 10 or - the temperature T in the vicinity of at least one
consumer 11 or - the temperature T in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- the temperature T in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8 or
- between stored value of the above values or
- a quantity derived from these above values or
- a quantity derived from cached values of the above values
- at least one distribution parameter V p
- 37. The method according to one or more of the numbers 24 to 36, wherein
- the sum of at least two output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 as a function of
- at least one of the output voltages U 3 , U 4 , U 8 and / or
- at least one of the output powers P 3 , P 4 , P 8 and / or
- the sum of all or part of the output powers P 3 + P 4 , P 3 + P 4 + P 8 and / or
- the provided by the
power source 7 available operating voltage U b and / or - the temperature T of the
control circuit 10 and / or - the temperature T of a part of the
control circuit 10 and / or - the temperature T in the vicinity of the
control circuit 10 and / or - the temperature T in the vicinity of at least one
consumer 11 and / or - the temperature in the vicinity of at least one external resistor R 3 , R 4 , R 8 and / or
- the temperature T in a coolant or a cooling medium in the vicinity of a resistor R 3 , R 4 , R 8 and / or
- a cached value of these values and / or
- a derived from the above values and / or size
- one of their cached size derived from the above values
- the sum of at least two output currents I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 as a function of
- 38. The procedure of one or more of paragraphs 24 to 37 and paragraph 35, where:
- by comparing a measured value with a setpoint according to point 35 an error monitoring and / or fault detection is performed and
- wherein at least one error signal S stat is generated, which is used to signal an error when it is detected by said comparison.
- 39. The method of one or more of paragraphs 24 to 38 and paragraph 38, where:
- at least one external error signal S stat_ext is received and
- Even then, an error signal S stat , which is used to signal an error is generated, ie an error is signaled if at least one received external error signal S stat_ext signals another error.
- 40. The method of one or more of items 38 to 39, wherein at least one of the detected faults is an open fault or a short circuit.
- 41. The procedure under paragraph 40, in which
- an "open error" is detected if at least one measured output current I 3 , I 4 , I 8 is less than 10% or 20% or 30% or 40% or 50% of a target or expected value, or
- a short circuit is detected when at least one measured output voltage U 3 , U 4 , U 8 is less than a setpoint.
- 42. The method according to item 41, wherein a short circuit is detected when at least one output voltage U 3 , U 4 , U 8 is less than 0.5V or 0.1V or 1.5V
- 43. The method according to one or more of the numbers 38 to 42, wherein in the event of a fault, the power supply of at least one consumer is reduced or adjusted in the form of the energy delivered to the latter by the control circuit.
- 44. The method according to one or more of the numbers 38 to 43, wherein a self-diagnosis in the form of an error detection takes place at least for a possible error only at certain times and not continuously.
- 45. The method according to one or more of the numbers 24 to 44, wherein at least one output current I 4 is constantly regulated in at least one operating voltage range C.
- 46. The method according to one or more of the numbers 24 to 45, wherein
- at least one current sum I 3 + I 4 , I 3 + I 4 + I 8 of at least two output currents I 4 , I 3 , I 8 is kept constant in at least one operating voltage range B, C, C1, C2 and
- at least one of the currents I 4 is not controlled constant in at least one of the operating voltage range B in which the said current sum is held constant at least two output currents I 4, I 3, I 8 I 3 + I 4, I 3 + I 4 + I 8 .
- the latter operating voltage range B being part of or equal to the first operating voltage range B, C, C1, C2.
- 47. A method for the regulated supply of at least two consumers 11_1, 11_2, 11_3 with electrical energy, wherein at least a part of these consumers 11_1, 11_2, 11_3 each by means of a method according to one or more of the numerals 24 to 46 is supplied with electrical energy.
- 48. Method according to No. 47, wherein at least two output currents I 3 , I 4 , I 8 are set by an external reference signal I ref_ext_1 , I ref_ext_2 , I ref_ext_3 or by programming.
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-
2014
- 2014-01-31 EP EP14153428.9A patent/EP2844035A1/en not_active Withdrawn
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