CN104054394A - 用于运转光闪光器的led操控 - Google Patents

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Abstract

具有多个串联连接的，由电源馈给的发光二极管(LED1...LED4)的发光二极管链，其中对每个发光二极管分配控制电路(5)，其具有受控制的开关(Q)和电压(Uref)的参考电压沉降(Dl)的与发光二极管并联连接的串联电路并且其布置成将在所有控制电路公共的控制线路(4)，相对LED串联电路的足点测量的控制电压(Ust)，与在开关与链的接着的LED或者足点的连接上的电压进行比较并且在控制电压(Ust)下降到预定值之下或者上升到预定值之上时关闭或者打开开关。

Description

用于运转光闪光器的LED操控
技术领域
本发明涉及具有多个串联连接的、由电源馈给的发光二极管的发光二极管链，其中对每个发光二极管分配控制电路，控制电路具有受控制的开关并且布置成根据对所有控制电路公共的控制线路上的控制电压打开或关闭受控制的开关。
背景技术
已知具有LED运转光电路，其中单独LED每个置为具有电极在公共馈给线路上并且具有其他电极在供应线路上，其由时钟发生器供给。这意味着高布线花费，至少因为在LED的某个数量(n+1)的情况下需要单独的线路。
开始提及类型的发光二极管链从WO 2010/046806 AI变得已知的。在根据现有技术的该解决方案中对每个受控制的开关分配自己的比较器，其中对每个比较器一方面馈送在公共控制线路上的控制电压并且另一方面馈送参考电压的分压器的部分电压。虽然在此需要操控线路，单独比较器不仅需要附加的布线，而且它还导致另外的成本。
用于串联连接的发光二极管的从WO 2011/096680 A2已知的操控电路仅涉及从交流电网的串联放置的发光二极管的电路供应，其中LED电流到半波电压的匹配应以省电的方式进行，然而并非所针对的串联电路的单独发光二极管的开动或切断。
发明内容
本发明的任务在于，减小用于发光二极管链的布线花费并且提供具有较小花费并且符合实际的，尤其还适合用于机动车应用的解决方案。
这个任务用开始提及类型的发光二极管链来解决，其中根据本发明每个控制电路具有电压的参考电压搜寻与受控制的开关的、与发光二极管并联连接的串联电路，并且每个控制电路布置成，将相对LED-串联电路的足点测量的控制电压，与开关与链的接着的LED或者足点的连接上的电压进行比较并且在控制电压下降到预定值之下或者上升到预定值之上时，关闭或者打开开关。
借助于本发明独立于使用的LED的数量仅要求三个线路用于发光二极管链。简单并且廉价的控制电路可以以最小空间直接靠近发光二极管构造。
根据实际的变型方案突出之处在于，控制电路用参考电压沉降（Referenzspannungssenke）和受控制的半导体开关的接通路段（Schaltstrecke）的串联电路桥接发光二极管，其中半导体开关的导通电压和参考电压的和比发光二极管的流电压更小，并且设置对所有发光二极管公共的控制线路，控制线路位于产生电压斜坡的斜坡生成器的输出上并且与全体半导体开关的控制输入相连。
在符合目的的实施的情况下参考电压沉降由至少一个参考电压二极管形成，其中有利地参考电压二极管是齐纳二极管。
在实际可行的变型方案的情况下规定，半导体开关(Ql)晶体管尤其是MOSFET。
为了首先保护MOSFET免受不期望的高栅极-源极电压损坏，符合目的的是，半导体开关的控制路段（Steuerstrecke）由保护二极管桥接，其中保护二极管有利地是齐纳二极管。
为确保，半导体开关可靠地断开，可以规定，与保护二极管并联连接电阻。
在联合保护二极管保护半导体开关免受过高电压的意义中有利的是，保护电阻位于半导体开关的控制输入和控制线路之间。
如果控制线路和各半导体开关的控制输入之间连接隔离二极管，则避免控制线路上操控电子设备的反作用。
虽然理论上任意斜坡形式都是可能的，在可定义参数选择的意义中也有意义的是，斜坡生成器布置成用于产生线性上升/下降的电压斜坡。
附图说明
本发明包括的其他优点在下面根据示范实施更详细地解释，该示范实施在附图中图示。在这些附图中：
图1以框图示出根据本发明的发光二极管链的原理构造，
图2示出发光二极管链的发光二极管的控制电路的电路图，
图3到7示出具有四个发光二极管的示例性发光二极管链的不同运行阶段，
图8以图表示出下降的控制电压的时间曲线以及具有四个发光二极管的链的每个发光的发光二极管的数量，
图9示出如图8的图表，但是具有上升控制电压以及
图10以图表示出下降的控制电压的时间曲线以及发光二极管的亮度的上升。
具体实施方式
图1示出根据本发明的发光二极管链1的构造:电源2提供电流Iled并且在这个示例的情况下相对足点或接地点3馈给四个串联连接的发光二极管LD1至LD4。发光二极管链的发光二极管LED1...LED4并不一定必然地是单独发光二极管，而是还可以在发光二极管的位置设置串联连接和/或并联连接的发光二极管。斜坡生成器5和电源2之间用虚线描绘的线路应表明，如必要的话可进行电流ILED的附加控制。
对每个发光二极管LED1...LED4分配控制电路AS1至AS4，控制电路具有受控制的开关Q和电压Uref的参考电压沉降Ds的与所属发光二极管并联连接的串联电路。
对所有控制电路AS1到AS4公共的控制线路4位于斜坡生成器5的输出上并且通过控制电路的在此象征性表明的比较电路6与受控制的开关的控制输入相连。此外每个控制电路布置成，将位于在控制线路4上相对足点3测量的控制电压Ust，与开关Q与链的接着的发光二极管LD2或者足点3的连接上的电压UF1至UF4进行比较，并且在控制电压Ust下降到预定值之下时关闭开关Q，或者在控制电压上升到预定值之上时打开开关Q。
因为全体控制电路相同地构造，所以在下面应参考图2详细描述控制电路的经过实践考验的实施例，该控制电路会分配给链的第一发光二极管LED1。
与发光二极管LED1并联地放置第二在导通方向接通的二极管（其总称为Dl并且形成参考电压沉降）与MOSFET Q的接通路段D-S的串联电路，MOSFET Q的源极S位于发光二极管LED1的阴极上并且MOSFET Q的漏极D位于二极管(一个或多个)Dl的阴极上。晶体管Q的栅极通过保护电阻R1和隔离二极管D2的串联电路位于控制线路4上。MOSFET Q的源极S和栅极G一方面由齐纳二极管D3并且另一方面由电阻R2桥接。
隔离二极管D2阻碍在发光二极管链1的各其余的电路上的反作用并且保护电阻R1连同齐纳二极管D3阻碍在MOSFET的栅极-源极-路段上的有害高电压。电阻R2确保，尽管存在二极管D2 MOSFET开关仍可以切断。此外二极管Dl适宜该任务：补偿MOSFET Q1的不可避免的栅极-源极电压容差并且考虑FET没有准确的开关点的情况。
下列给出的电压值应仅用作更好地解释本发明的功能并且取决于各使用的配件和电路参数选择。在示出的实施例中两个形成参考电压二极管Dl的二极管例如是具有每个0.6伏特的通常的流电压的肖特基二极管，使得参考电压沉降Dl的参考电压Uref在发光二极管的额定电流的情况下为1.2伏特。齐纳二极管D3的齐纳电压为8.2伏特，二极管D2的导通电压为0.6伏特。MOSFET Q通常从2伏特的栅极-源极-电压起传导。发光二极管的导通电压通常为2伏特。
现在进一步参考图3到7解释四级发光二极管链的功能，其中对于本领域技术人员清楚的是，本发明完全没有限制于确定数量的发光二极管并且在对应的参数选择的情况下可以规定比四级更多或更少。
在根据图3的第一阶段中控制电压Ust为6.5伏特。开关Q与链的接着的LED或者足点的连接上的电压为Us1=3.6伏特，Us2=2.4伏特，Us3=1.2伏特或者Us4=0伏特。每个MOSSFET的栅极-源极-电压比2伏特更大，即对于第一到第四级的2.3伏特，3.5伏特，4.7伏特和5.9伏特，因此全体MOSFET Q接转并且其漏极-源极-电压处于大约0伏特。在发光二极管LED1至LED4上各存在1.2伏特的电压，基本上对应于参考电压URef。这个电压明显位于2伏特的发光二极管的导通电压之下，没有发光二极管发光。在图8的图表中其对应于下降的电压斜坡的输出点。
在图4中控制电压Ust降为5.5伏特，第一级的MOSFET的栅极-源极-电压仍仅为1.3伏特，第一级的开关Q隔断并且第一发光二极管LED1发光。
在图5中控制电压Ust降为4.3伏特，第一级的MOSFET的栅极-源极-电压仍仅为0.1伏特，第二级的MOSFET的栅极-源极-电压还仅为1.3伏特，因此第二级的开关Q也隔断并且第二发光二极管LED1与第一发光二极管LED2一样发光。
在图6中控制电压Ust降到3.1伏特，第一级的MOSFET的栅极-源极-电压为0伏特，第二级的MOSFET的栅极-源极-电压还仅为0.1伏特并且第三级MOSFET的栅极-源极-电压还仅为1.3伏特，因此现在也隔断第三级的开关Q并且第三发光二极管LED3如第一和第二发光二极管LED1和LED2一样发光。
在图7中示出的阶段中，全体发光二极管LED1到LED4发光，这是因为在控制电压Ust低于1.9伏特的情况下单独级的MOSFET上的栅极-源极-电压现在为(在附图中从上到下)0伏特，0伏特，0伏特和1.3伏特。
对于图5，6和7中的源极电压Us1，图6和7中的Us2以及图7中的Us3在附图中未记录具体的电压值，这是因为这个电压由行动的LED的流电压确定，其与类型或者功率相关。
总的来说所述功能性在例如线性下降的、由斜坡生成器5产生的控制电压Ust的情况下导致，产生持续的、“填充”发光二极管链的光印记（Lichteindruck）。对此再次参照图8，图8在200ms的时期内展示这些功能性。如已经提及的，控制电压的曲线还可以遵循取代线性函数的其他任意的函数。
图9示出在上升的控制电压的情况下与图8相反的曲线。在运行中全体组合和变型是可能的，例如具有发光二极管链的对应光效率的控制电压的锯齿形或三角形曲线。
最后图10会还在下降的控制电压Ust的情况下示出在示例中使用的四个发光二极管的光强的相关性。
未详细描述上面已经表明的可能性，在某种程度上电源2通过斜坡生成器5控制，使得还可以得到其他效果，例如在“填充”链时发光二极管的上升亮度。

Claims (12)

1.具有多个串联连接的、由电源(2)馈给的发光二极管(LED1...LED4)的发光二极管链，其中对每个发光二极管分配控制电路(AS1...AS4)，所述控制电路具有受控制的开关(Q1...Q4)并且布置成，根据在对所有控制电路公共的控制线路(4)上的控制电压(Ust)打开或关闭受控制的开关，
其特征在于
每个控制电路(AS1...AS4)包括电压(Uref)的参考电压搜寻(Dl，Dl')与受控制的开关(Ql)的、与发光二极管(LED1...LED4)并联连接的串联电路，并且每个控制电路布置成，将相对LED串联电路的足点测量的控制电压(Ust)，与在开关与链的接着的LED或者足点的连接上的电压(UF1...UF4)进行比较，并且在控制电压(Ust)下降到预定值以下或者上升到预定值以上时，关闭或者打开开关。
2.根据权利要求1所述的发光二极管链，其特征在于控制电路(AS1...AS4)用参考电压沉降(Dl)与受控制的半导体开关(Q)的接通路段的串联电路桥接发光二极管(LED1...LED4)，其中半导体开关的导通电压(Ud)和参考电压(Uref)之和比发光二极管(LED1)的流电压更小，并且公共控制线路(4)位于产生电压斜坡的斜坡生成器(5)的输出上并且与全体半导体开关的控制输入相连。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管链，其特征在于参考电压沉降(Dl，Dl')由至少一个参考电压二极管形成。
4.根据权利要求3所述的发光二极管链，其特征在于参考电压二极管(Dl)是齐纳二极管。
5.根据权利要求1至4中任一个所述的发光二极管链，其特征在于半导体开关(Q)是晶体管。
6.根据权利要求5所述的发光二极管链，其特征在于半导体开关是MOSFET。
7.根据权利要求1至6中任一个所述的发光二极管链，其特征在于半导体开关(Q)的控制路段(G-S)由保护二极管(D3)桥接。
8.根据权利要求7所述的发光二极管链，其特征在于所述保护二极管(D3)是齐纳二极管。
9.根据权利要求7或8所述的发光二极管链，其特征在于与保护二极管(D3)并联连接电阻(R2)。
10.根据权利要求1至9中任一个所述的发光二极管链，其特征在于保护电阻(Rl)位于半导体开关(Q)的控制输入和控制线路之间。
11.根据权利要求1至10中任一个所述的发光二极管链，其特征在于控制线路(4)和各半导体开关(Q)的控制输入之间连接隔离二极管(D2)。
12.根据权利要求1至11中任一个所述的发光二极管链，其特征在于斜坡生成器(5)布置成用于产生线性上升/下降的电压斜坡。
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