DE10004024A1

DE10004024A1 - Circuit arrangement for operating light-emitting diodes

Info

Publication number: DE10004024A1
Application number: DE10004024A
Authority: DE
Inventors: Guenther Bebenroth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-02
Also published as: EP1169771A1; WO2001057997A1; AU4044801A

Abstract

The invention relates to a circuit configuration for operating light-emitting diodes that comprises a switch-mode regulator, a device for connecting a voltage source (10, 26), and a device for connecting a consumer (15, 16, 17, 18). The invention is characterized in that the switch-mode regulator comprises a transistor (F1), a first clock generator (13) and two coils (11, 12), said first coil (11) being connected to the transistor (F1) as a down converter and the second coil (12) being connected to the transistor (F1) as an up converter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Leuchtdioden.The invention relates to a circuit arrangement for Operation of light emitting diodes.

Derartige gattungsgemäße Schaltungsanordnungen sind aus der DE 199 30 343.9 desselben Anmelders bekannt. Diese weisen einen Impulsgenerator bzw. Taktgenerator, ein Mittel zum Ankoppeln einer Spannungsquelle und ein Mittel zum Ankoppeln eines Leuchtkörpers bzw. einer Leuchtdiode auf, wobei mittels des Impulsgenerators bzw. Taktgenerators eine Impulsfolge generierbar ist, die eine Frequenz von mehr als 10 Hz aufweist.Such generic circuit arrangements are made known from DE 199 30 343.9 by the same applicant. This have a pulse generator or clock generator Means for coupling a voltage source and a Means for coupling a lamp or one LED on, by means of the pulse generator or Clock generator can generate a pulse train that has a frequency of more than 10 Hz.

Bei derartigen Schaltungsanordnungen zum Betreiben von Leuchtdioden ist eine relativ komplizierte Schaltungs anordnung nötig, um die gewünschte genaue Flußspannung einzustellen, zumal die Kennlinie von Leuchtdioden bei einer geringen Variation der Flußspannung zu einer großen Variation des durch die Leuchtdiode fließenden Stromes führt, was insbesondere bei einem zu hohen Strom bzw. bei einer zu hohen Flußspannung zu einer Beschädi gung der Leuchtdioden und damit u. U. zu einer Beschädi gung der Bauelemente der Schaltungsanordnung bei einem Durchbrennen bzw. einem Verringern des Widerstandes in der Leuchtdiode führen kann. Ferner kann es bei der gattungsgemäßen Schaltungsanordnung dazu kommen, daß Primärelemente bzw. Batterien zu stark entladen werden, so daß diese auslaufen können. Hierzu müssen bei her kömmlichen Schaltungsanordnungen weitere Bauelemente vorgesehen werden oder korrosionsbeständige Materialien im Bereich der Batterien, so daß es entweder nicht zu einem Auslaufen der Batterien kommt oder aber keine Schädigung des Leuchtkörpers bzw. beispielsweise einer Taschenlampe hervorgerufen wird.In such circuit arrangements for operating Light emitting diodes is a relatively complicated circuit arrangement necessary to get the desired exact forward voltage to adjust, especially since the characteristic of LEDs a small variation in the forward voltage to a large one Variation of the flowing through the light emitting diode Electricity leads, especially when the current is too high or if the forward voltage is too high, damage supply of the LEDs and thus u. U. to a damage supply of the components of the circuit arrangement at one Blowing or reducing the resistance in the LED can lead. Furthermore, it can Generic circuit arrangement come to that Primary elements or batteries are discharged too much, so that they can leak. To do this, at conventional circuit arrangements other components be provided or corrosion-resistant materials in the field of batteries so that it doesn't either battery leakage or none Damage to the filament or, for example, one Flashlight is evoked.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben von Leuchtdioden derart weiterzubilden, daß eine genaue Einstellung der Flußspannung der Leuchtdioden möglich ist, wobei insbesondere Energiequellen möglichst weit gehend ausgeschöpft werden sollen, ohne daß es zu einer Tiefentladung von beispielsweise Primärelementen kommt. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die äußerst stabil gegen mechanische Einflüsse ist. Es ist zudem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsan ordnung zum Betreiben von Leuchtdioden anzugeben, die einen hohen Wirkungsgrad hat.In contrast, the invention is based on the object a generic circuit arrangement for operation of LEDs in such a way that an accurate The forward voltage of the LEDs can be set is, in particular energy sources as far as possible should be exhausted without it becoming one Deep discharge of, for example, primary elements comes. It is also an object of the present invention specify a circuit arrangement that is extremely stable against mechanical influences. It is also one Object of the present invention, a circuit order to operate LEDs that has a high efficiency.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Leuchtdioden mit einem Schaltregler, einem Mittel zum Ankoppeln einer Spannungsquelle und einem Mittel zum Ankoppeln eines Verbrauchers, die dadurch weitergebildet ist, daß der Schaltregler einen Transistor, einen ersten Taktgenerator und zwei Spulen umfaßt, wobei die erste Spule mit dem Transistor als Abwärtswandler geschaltet ist und die zweite Spule mit dem Transistor als Aufwärtswandler geschaltet ist.This task is solved by a circuit arrangement for operating LEDs with a switching regulator, a means for coupling a voltage source and a means for coupling a consumer, the is further developed in that the switching regulator Transistor, a first clock generator and two coils comprises, wherein the first coil with the transistor as Down converter is switched and the second coil with the transistor is connected as a step-up converter.

Durch diese Maßnahme, bei der insbesondere sowohl ein Abwärtswandler als auch ein Aufwärtswandler mit einem Transistor realisiert ist, ist ein besserer Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung möglich. Ferner ist es möglich, eine gleichbleibende Spannung einzustellen. Bei Verwen dung von weißen Leuchtdioden oder Lumineszenzdioden wird beispielsweise eine Spannung von 3,6 V eingestellt, wobei dann 20 mA durch die Leuchtdiode fließen. Vor zugsweise wird als Taktgenerator ein Maxim 608 oder 868 verwendet, der mit Eingangsspannungen von ca. 1 bis 16 V betrieben werden kann. Bei Spannungen von beispielsweise über 3,6 V der in diesem Beispiel gewünschten Flußspan nung greift die Funktion des Abwärtswandlers. Bei niedrigeren Spannungen bis herunter zu 1 V greift die Funktion des Aufwärtswandlers. Unterhalb von 1 V ist der Taktgenerator nicht mehr gleichmäßig betreibbar, es kommt zu einem sichtbaren Blinken der Verbraucher, wodurch deutlich angezeigt wird, daß beispielsweise die Batterien nun vollständig entladen sind, allerdings noch nicht tiefentladen. Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet Taktgenerator insbesondere auch Impulsgenerator.This measure, in which in particular both a step-down converter and a step-up converter is implemented with a transistor, enables a better efficiency of the circuit arrangement. It is also possible to set a constant voltage. When using white light-emitting diodes or luminescent diodes, for example, a voltage of 3.6 V is set, 20 mA then flowing through the light-emitting diode. A Maxim 608 or 868 is preferably used as the clock generator, which can be operated with input voltages of approximately 1 to 16 V. At voltages of, for example, more than 3.6 V of the forward voltage desired in this example, the function of the step-down converter takes effect. At lower voltages down to 1 V, the function of the step-up converter takes effect. Below 1 V, the clock generator can no longer be operated uniformly, and the consumer flashes visibly, which clearly indicates that, for example, the batteries are now completely discharged, but not yet deeply discharged. In the context of this invention, clock generator also means, in particular, pulse generator.

Vorzugsweise ist der Verbraucher wenigstens eine Leucht diode. Wenn vorzugsweise ein Widerstand zwischen Basis des Transistors und Masse geschaltet ist, wobei mittels der Spannung, die über dem Widerstand abfällt, die Pulsbreite des ersten Taktgenerators gesteuert und/oder geregelt wird, ist es möglich, den Spulenstrom zu be grenzen, wodurch der Wirkungsgrad hoch ist. Der Spulenstrom, der sich an dem Widerstand als Spannungsabfall bemerkbar macht, wird so bemessen, daß die Spule gerade die Sättigung erreicht. Jede weitere Stromerhöhung würde nicht zur Ausgangsleistung beitragen, sondern nur die Spule selbst erwärmen, wodurch der Wirkungsgrad verrin gert wird. Bei Sättigung der Spulen wird durch die angegebene Beschaltung die Pulsbreite des Taktgenerators verringert und damit im nächsten Takt der Spulenstrom wieder etwas reduziert.The consumer is preferably at least one light diode. If preferably a resistance between base of the transistor and ground is connected, by means of the voltage drop across the resistor, the Pulse width of the first clock generator controlled and / or is regulated, it is possible to be the coil current limit, whereby the efficiency is high. The coil current, which looks at the resistance as a voltage drop noticeable is dimensioned so that the coil is straight reached saturation. Any further increase in electricity would do not contribute to the output power, only that Heat the coil yourself, which reduces efficiency is gert. When the coils are saturated, the specified circuit the pulse width of the clock generator reduced and thus the coil current in the next cycle again somewhat reduced.

Vorzugsweise ist der Transistor ein Feldeffekttransi stor, wodurch der Wirkungsgrad weiter erhöht wird, da dieser einen geringeren Innenwiderstand hat als ein herkömmlicher Transistor. Vorzugsweise wird ein Taktge nerator verwendet, der sich dadurch auszeichnet, daß sowohl die Ausgangsspannung als auch der durch die Spule fließende Strom zur Regelung herangezogen werden kann. Durch diese erfindungsgemäßen und bevorzugten Ausfüh rungsformen kann ein Wirkungsgrad von ungefähr 90% erzielt werden.The transistor is preferably a field effect transistor stor, which further increases the efficiency since this has a lower internal resistance than one conventional transistor. Preferably a Taktge nerator used, which is characterized in that both the output voltage and that through the coil flowing current can be used for regulation. Through this inventive and preferred embodiment forms can have an efficiency of around 90% be achieved.

Vorzugsweise ist ein zweiter Taktgenerator hinter dem Schaltregler und vor einem zweiten Transistor geschal tet, der den Verbraucher ein- und ausschaltet. Durch diese Maßnahmen kann relativ viel Energie bzw. Leistung eingespart werden. Vorzugsweise wird ein Takt von ungefähr 1 kHz verwendet. Vorzugsweise ist der zweite Transistor ein Feldeffekttransistor, wodurch der Wir kungsgrad der Schaltungsanordnung erhöht wird. Der Durchgangswiderstand eines Feldeffekttransistors liegt bei ungefähr 1 mΩ, so daß kein oder nur ein sehr ge ringer Spannungsabfall über dem Feldeffekttransistor festzustellen ist, wodurch im wesentlichen kein Ener gieverlust über diesem zu bemerken ist. A second clock generator is preferably behind the Switching regulator and in front of a second transistor that switches the consumer on and off. By These measures can use a lot of energy or power be saved. Preferably a clock of used about 1 kHz. Preferably the second one Transistor is a field effect transistor, which makes the we kungsgrad the circuit arrangement is increased. The Volume resistance of a field effect transistor lies at about 1 mΩ, so that no or only a very ge Ringer voltage drop across the field effect transistor it can be determined that essentially no energy Loss of casting above this is noticeable.

Vorzugsweise weist der Takt des zweiten Taktgenerators eine Frequenz auf, die größer als das zeitliche Auflö sungsvermögen des menschlichen Auges ist. Dieses ist beispielsweise vorzugsweise 1 kHz. Durch diese Maßnahme wird zum Energiesparen der Integrationseffekt des Auges ausgenutzt. Es wird diesbezüglich auf die Offenbarung der DE 199 30 343.9 desselben Anmelders Bezug genommen, bei der ausführlich die bevorzugte Taktung ausgeführt ist, so daß ein optimaler Energieverbrauch einstellbar ist. Insbesondere sind bevorzugterweise zwei Taktgene ratoren hier verwendbar, die zu einer Überlagerung zweier Takte führen.The clock of the second clock generator preferably has a frequency that is greater than the temporal resolution of the human eye. This is for example preferably 1 kHz. By this measure becomes the energy saving the integration effect of the eye exploited. It will refer to Revelation in this regard DE 199 30 343.9 by the same applicant, at which the preferred timing is detailed is so that an optimal energy consumption adjustable is. In particular, two clock genes are preferred rators can be used here that lead to an overlay lead two bars.

Die Aufgabe wird ferner durch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Leuchtdioden mit einem ersten Taktge nerator und einem zweiten Taktgenerator, einem Mittel zum Ankoppeln einer Spannungsquelle und einem Mittel zum Ankoppeln eines Verbrauchers gelöst, wobei zwischen dem ersten Taktgenerator und dem zweiten Taktgenerator ein Aufwärtswandler und/oder ein Abwärtswandler geschaltet ist.The task is further accomplished by a circuit arrangement for operating LEDs with a first clock nerator and a second clock generator, a means for coupling a voltage source and a means for Coupling a consumer solved, being between the first clock generator and the second clock generator Up converter and / or a down converter switched is.

Durch diese Maßnahme ist bei verhältnismäßig geringem Energieverbrauch und Erzielen einer gleichmäßigen Spannung ein hoher Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung möglich. Hierbei kann sehr exakt die Flußspannung einge stellt werden, wobei insbesondere eine Tiefentladung von beispielsweise Batterien vermieden werden kann.This measure is relatively small Energy consumption and achieving an even Voltage a high efficiency of the circuit arrangement possible. Here, the forward voltage can be turned on very precisely are provided, in particular a deep discharge of for example batteries can be avoided.

Vorzugsweise ist der Verbraucher wenigstens eine Leucht diode. Wenn vorzugsweise zwischen dem zweiten Taktgene rator und dem Mittel zum Ankoppeln eines Verbrauchers ein zweiter Transistor angeordnet ist, ist ein Betreiben nachgeschalteter Leuchtdioden besonders einfach möglich. Wenn vorzugsweise der zweite Transistor ein Feldeffekttransistor ist, fällt über dem Transistor wenig Spannung ab, so daß wenig Energieverlust zu verzeichnen ist, so daß der Wirkungsgrad hoch ist. Wenn vorzugsweise der zweite Transistor mit eine Frequenz schaltbar ist, die größer als das zeitliche Auflösungsvermögen des mensch lichen Auges ist, ist eine weitere Energieeinsparung möglich. Hierbei wird beispielsweise vorzugsweise eine Frequenz von 1 kHz verwendet. Bezüglich der Schaltbar keit des zweiten Transistors mit einer gewünschten Frequenz wird insbesondere auf die DE 199 30 343.9 desselben Anmelders verwiesen.The consumer is preferably at least one light diode. If preferably between the second clock gene rator and the means for coupling a consumer a second transistor is arranged is an operation downstream LEDs particularly easy. If preferably the second transistor is a field effect transistor little voltage drops across the transistor from, so that there is little energy loss, so that the efficiency is high. If preferably the second transistor with a frequency that can be switched greater than the temporal resolving power of humans eye is another energy saving possible. Here, for example, a Frequency of 1 kHz is used. Regarding the switchable speed of the second transistor with a desired Frequency is particularly based on DE 199 30 343.9 referenced by the same applicant.

Vorzugsweise weist ein Leuchtkörper eine erfindungsge mäße bzw. bevorzugte Schaltungsanordnung auf. Der Leuchtkörper ist bevorzugterweise eine Taschenlampe. Vorzugsweise umfaßt der Leuchtkörper wenigstens zwei Leuchtdioden, die parallel geschaltet sind. Wenn vor zugsweise zwei Ketten von in Reihe geschalteten Leucht dioden vorgesehen sind, die parallel geschaltet sind, können besonders helle Leuchtkörper realisiert werden.Preferably, a filament has a fiction moderate or preferred circuit arrangement. The The lamp is preferably a flashlight. The luminous element preferably comprises at least two LEDs that are connected in parallel. If before preferably two chains of lights connected in series diodes are provided which are connected in parallel, particularly bright illuminants can be realized.

Vorzugsweise werden die Leuchtdioden mit einer Fluß spannung betrieben, die höher ist als die von dem Hersteller für kontinuierlichen Betrieb der Leuchtdioden angegebene. Bei bevorzugter Verwendung von weiß strah lenden Leuchtdioden wird vorzugsweise eine Flußspannung verwendet, die etwas unter derjenigen liegt, die eine bläuliche Einfärbung des Lichtes der Leuchtdiode her vorruft. Vorzugsweise ist der Leuchtkörper eine Lampe, insbesondere eine Taschenlampe. Ferner vorzugsweise ist der Leuchtkörper eine Anzeigetafel, insbesondere eine Verkehrsanzeigetafel.Preferably the light emitting diodes have a flux voltage operated, which is higher than that of the Manufacturer for continuous operation of the LEDs specified. If preferred, use white jet The light emitting diodes are preferably a forward voltage is used, which is slightly lower than the one bluish coloring of the light from the light-emitting diode calls. The luminous element is preferably a lamp, especially a flashlight. It is also preferred the luminous element is a scoreboard, in particular one Traffic bulletin board.

Durch die bevorzugte Taktung der Leuchtdioden ist es möglich, diese mit einer höheren Flußspannung bzw. einem höheren Betriebsstrom zu betreiben als vom Hersteller angegeben, ohne daß diese nach kurzer Zeit des Betriebs deren Helligkeit einbüßen.It is due to the preferred timing of the LEDs possible this with a higher forward voltage or a operate higher operating current than the manufacturer specified without this after a short period of operation lose their brightness.

Die Erfindung wird ferner durch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Leuchtdioden mit einem Mittel zum Ankoppeln einer Spannungsquelle, einem Mittel zum Ankoppeln wenigstens einer Leuchtdiode und mit wenig stens einem Taktgenerator, wobei die Schaltungsanordnung auf wenigstens einer Platine angeordnet ist, gelöst, wobei die Platine insbesondere mit dem wenigstens einen Taktgenerator, mit einer Vergußmasse vergossen ist.The invention is further enhanced by a circuit arrangement for operating light-emitting diodes with a means for Coupling a voltage source, a means for Connect at least one light emitting diode and with little least a clock generator, the circuit arrangement is arranged on at least one board, solved, wherein the board in particular with the at least one Clock generator, is potted with a potting compound.

Durch diese Maßnahme ist die Schaltungsanordnung im wesentlichen fast unzerstörbar. Insbesondere kann diese bis 1.000 g beschleunigt werden. Vorzugsweise wird eine derartige Schaltungsanordnung in Taschenlampen Verwen dung finden.By this measure, the circuit arrangement in the essentially almost indestructible. In particular, this can accelerated up to 1,000 g. Preferably one Use such circuitry in flashlights find.

Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung auf zwei beabstandeten Platinen angeordnet und die Vergußmasse in dem Raum zwischen den Platinen angeordnet. Durch diese Maßnahme werden insbesondere Probleme von durch Spulen hervorgerufenen Magnetfeldern, die zu Induktionen in anderen Bauelementen führen, vermieden. Wenn vorzugs weise das Mittel zum Ankoppeln einer Spannungsquelle Kontakte umfaßt, die auf einer weiteren Platine ange ordnet sind, können günstige einseitig zu bestückende Platinen Verwendung finden. Vorzugsweise ist der Raum zwischen der weiteren Platine und der wenigstens einen Platine mit Vergußmasse ausgefüllt, so daß die mecha nische Belastbarkeit weiter erhöht wird.The circuit arrangement is preferably on two spaced boards and the potting compound in the space between the boards. Through this In particular, problems are caused by coils induced magnetic fields which lead to induction in lead other components avoided. If preferred as the means for coupling a voltage source Contacts included, which is on another board are classified, can be cheap unilaterally populated Find boards. Preferably the room between the other board and the at least one Board filled with potting compound so that the mecha African resilience is further increased.

Ferner vorzugsweise ist die wenigstens eine Leuchtdiode an einer Halterung angebracht und der Raum zwischen der Halterung und der benachbarten Platine mit Vergußmasse ausgefüllt. Hierdurch wird die mechanische Belastbarkeit noch weiter erhöht.The at least one light-emitting diode is also preferred attached to a bracket and the space between the Bracket and the adjacent board with sealing compound filled out. This increases the mechanical resilience increased even further.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem plarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigenThe invention is hereinafter without limitation general inventive concept based on execution examples with reference to the drawings exem Plarically described to the rest of the Disclosure of all not explained in the text Details according to the invention expressly referenced becomes. Show it

Fig. 1 eine erfindungsgemäße und bevorzugte Ausfüh rungsform einer Schaltungsanordnung, und Fig. 1 shows an inventive and preferred embodiment of a circuit arrangement, and

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung der Anordnung der Schaltungsanordnung zum Einbrin gen in eine Taschenlampe. Fig. 2 is a schematic sectional view of the arrangement of the circuit arrangement for Einbrin gene in a flashlight.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen be zeichnet, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird und lediglich die Abweichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden.In the following figures, the same or corresponding parts with the same reference numerals draws, so that there is no renewed performance and only the deviations in these Illustrated embodiments compared to the first embodiment will be explained.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung. Fig. 1 shows a circuit diagram of a preferred embodiment of the invention.

Eine Spannung Vcc wird an die Batterieklemme 10 mit Masse GND angelegt. Um Störungen der angelegten Spannung zu verhindern und bei einer Taktung ein schnelles Bereitstellen von Strom zu ermöglichen, ist eine Elek trolytkondensator C5 zwischen Masse GND und einem Eingang des Taktgenerators 13, der insbesondere ein Maxim 608 oder ein Maxim 886 sein kann, angeordnet. Der Elektrolytkondensator C5 dient dazu, den Innenwiderstand der Batterie faktisch zu verringern. C5 hat ungefähr einen Wert von 22 µF. Der Kondensator C1 hat eine Größe von 100 nF. Hinter dem Taktgenerator 13 ist eine Span nungsteiler durch die Widerstände R1 und R3 sowie dem Kondensator C4 angeordnet, um die Impulsbreite des Taktgenerators einzustellen und ferner die gewünschte Flußspannung der Leuchtdioden zu erreichen.A voltage Vcc is applied to the battery terminal 10 with the ground GND. In order to prevent disturbances of the applied voltage and to enable a rapid provision of current during a clocking, an electrolytic capacitor C5 is arranged between ground GND and an input of the clock generator 13 , which can in particular be a Maxim 608 or a Maxim 886 . The electrolytic capacitor C5 serves to actually reduce the internal resistance of the battery. C5 is approximately 22 µF. The capacitor C1 has a size of 100 nF. Behind the clock generator 13 is a voltage divider through the resistors R1 and R3 and the capacitor C4 to adjust the pulse width of the clock generator and also to achieve the desired forward voltage of the light emitting diodes.

R1 hat einen Wert von ungefähr 51 kΩ, R3 hat ungefähr einen Wert von 62 kΩ und C4 einen Wert von 2,2 nF. Der Feldeffekttransistor F1 zusammen mit der Diode D5, die als ein NDC 632-Chip realisiert sind, dient als gemein sames Bauelement zum Abwärtswandeln und Aufwärtswandeln der Spannung. Zum Abwärtswandeln ist die Spule 11 vorgesehen (100 µH) und zum Aufwärtswandeln ist die Spule 12 (100 µH) in Reihe zur Masse geschaltet. Der Abwärtswandler ist eine Spule in Reihe zur Betriebs spannung und dem Transistor F1. Die Diode D1 ist bei spielsweise ein 1N5817. Der Elektrolytkondensator C2 fungiert als Spannungsquelle und hat eine Größe von ungefähr 22 µF.R1 is approximately 51 kΩ, R3 is approximately 62 kΩ, and C4 is 2.2 nF. The field effect transistor F1 together with the diode D5, which are implemented as an NDC 632 chip, serves as a common component for down-converting and up-converting the voltage. Coil 11 is provided for downward conversion (100 μH) and coil 12 (100 μH) is connected in series with ground for upward conversion. The step-down converter is a coil in series with the operating voltage and the transistor F1. The diode D1 is a 1N5817 for example. The electrolytic capacitor C2 functions as a voltage source and has a size of approximately 22 μF.

Die Diode D2 (beispielsweise 1N5817) dient zusammen mit dem Elektrolytkondensator C3 (22 µF) dazu, eine Gleich spannung zu erzeugen, wobei im Elektrolytkondensator C3 die umgesetzte Spulenenergie gespeichert ist. Der Widerstand R2, der beispielsweise 75 mΩ beträgt, dient dazu, den Strom in den Spulen zu begrenzen, so daß die Spule bzw. die Spulen gerade eine Sättigung erreichen. Durch die Spannung, die über dem Widerstand R2 abfällt, wird der Taktgenerator geregelt, so daß die Impulse verkürzt oder verlängert werden. The diode D2 (for example 1N5817) serves together with the electrolytic capacitor C3 (22 µF), an equal generate voltage, with C3 in the electrolytic capacitor the converted coil energy is stored. The Resistor R2, which is for example 75 mΩ, is used to limit the current in the coils so that the Coil or coils are just reaching saturation. Due to the voltage drop across resistor R2, the clock generator is regulated so that the pulses shortened or extended.

Die in dem Kondensator C3 gespeicherte Spulenenergie dient als Versorgung für einen zweiten Taktgenerator 14, der beispielsweise einen Takt von 1 kHz zur Verfügung stellt. Mit den dazu geschalteten Widerständen R4, R5 und den Dioden D3 und D4 wird das Tastverhältnis des zweiten Taktgenerators 14 geändert. Mit dem Widerstand R4 und der Diode D3 wird die Lowphase geändert, wohin gegen mit dem Widerstand R5 und der Diode D4 die High phase geändert wird. Die Dioden D3 und D4 sind bei spielsweise die Bauelemente 1N5817. Die Widerstände R4 und R5 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit 7 kΩ und 15 kΩ angegeben. Der nachgeschaltete Feldeffekttransis tor F2 mit Diode D6 (NDC632) dient als Schalter für die nachgeschalteten Leuchtdioden, wobei aufgrund des geringen Durchgangswiderstandes des Feldeffekttran sistors von ungefähr 0,001 Ω im wesentlichen kein Spannungsabfall zu verzeichnen ist. Hinter den Wider ständen R6, R7 und R8 sind die Anschlüsse 15, 16 und 17 für die Anoden von drei Leuchtdioden angegeben, wohin gegen der Anschluß 18 mit den Kathoden der Leuchtdioden verbunden ist.The coil energy stored in the capacitor C3 serves as a supply for a second clock generator 14 which , for example, provides a clock of 1 kHz. The duty cycle of the second clock generator 14 is changed with the resistors R4, R5 and the diodes D3 and D4 connected to it. The low phase is changed with the resistor R4 and the diode D3, whereas the high phase is changed with the resistor R5 and the diode D4. The diodes D3 and D4 are, for example, the components 1N5817. The resistors R4 and R5 are specified in this embodiment as 7 kΩ and 15 kΩ. The downstream field effect transistor F2 with diode D6 (NDC632) serves as a switch for the downstream LEDs, due to the low volume resistance of the field effect transistor sistor of approximately 0.001 Ω essentially no voltage drop is recorded. Behind the opponents R6, R7 and R8, the connections 15 , 16 and 17 for the anodes of three light-emitting diodes are indicated, whereas the connection 18 is connected to the cathodes of the light-emitting diodes.

Der Vorteil der hier dargestellten Schaltung liegt u. a. darin, daß diese über einen großen Betriebsspannungsbe reich arbeitet. Die Ausgangsspannung wird so bemessen, daß sie exakt an die notwendige Flußspannung der Leucht dioden angepaßt ist. Bei Leuchtdioden auf GaN-Basis liegt diese bei etwa 3,5 V. Bei einer derartigen Fluß spannung fließen ungefähr 20 mA durch die jeweilige Leuchtdiode. Diese können allerdings aufgrund der getak teten Beschaltung auch mit 4,1 V Flußspannung betrieben werden, wodurch kurzfristig Ströme von 80 mA durch die Leuchtdioden fließen, wodurch die Helligkeit deutlich erhöht wird. The advantage of the circuit shown here is u. a. in that these have a large operating voltage works richly. The output voltage is measured so that they exactly match the required forward voltage of the light diodes is adapted. For GaN-based LEDs this is around 3.5 V. With such a flow voltage flows about 20 mA through each Led. However, due to the getak teten wiring also operated with 4.1 V forward voltage be, whereby short-term currents of 80 mA through the LEDs flow, which makes the brightness clear is increased.

Bei der vorgestellten Schaltung kann die Eingangsspan nung sowohl unter als auch über der Ausgangsspannung liegen. Bei Verwendung eines Maxim 668 beträgt die minimale Eingangsspannung ungefähr 1 V, wohingegen die maximale Spannung 8 V beträgt. Die obere Grenze liegt normalerweise beim Maxim 608 bei 16 V, diese wird allerdings durch den Feldeffekttransistor F1 bestimmt und in diesem Beispiel auf 8 V begrenzt.In the circuit presented, the input voltage can be both below and above the output voltage. When using a Maxim 668 , the minimum input voltage is approximately 1 V, whereas the maximum voltage is 8 V. The upper limit is normally 16 V for the Maxim 608 , but this is determined by the field effect transistor F1 and limited to 8 V in this example.

Die Ausgangsspannung wird durch den Spannungsteiler der Widerstände R1 und R3 auf die gewünschte Größe begrenzt.The output voltage is through the voltage divider Resistors R1 and R3 limited to the desired size.

Die Spule L1 bildet zusammen mit dem Transistor F1 einen Aufwärtswandler. Dazu wird der Transistor F1 von dem Taktgenerator 13 ständig geschaltet. Hierbei ist die Spule in Reihe zur Eingangsspannung gelegt, so daß sich die Spannungen addieren können. Über der Diode D1 wird die Spannung für den Taktgenerator 13 bereitgestellt. Diese wird über den Kondensator C5 geglättet und redu ziert gleichzeitig den Innenwiderstand der Stromversor gung. Der Kondensator C2 und die Spule 12 bilden in Verbindung mit dem Transistor F1, der über den Taktge nerator 13 gesteuert ist, einen Abwärtswandler.Coil L1 forms a step-up converter together with transistor F1. For this purpose, the transistor F1 is continuously switched by the clock generator 13 . Here, the coil is placed in series with the input voltage so that the voltages can add up. The voltage for the clock generator 13 is provided via the diode D1. This is smoothed over the capacitor C5 and at the same time reduces the internal resistance of the power supply. The capacitor C2 and the coil 12 , in conjunction with the transistor F1, which is controlled by the clock generator 13 , form a step-down converter.

Um einen Auf- und Abwärtswandler in einer Schaltung einbringen bzw. mischen zu können, wird das Prinzip des invertierenden Wandlers benutzt, bei dem die Spule 12 nach Masse geschaltet ist. Die Versorgung erfolgt über den Kondensator C2. Dieser lädt sich, wenn F1 offen ist, über den Weg Spule 11 - Kondensator C2 - Spule 12 auf. Wird der Transistor T1 geschlossen, so wird der Pluspol des Kondensators an Masse gelegt. Damit liegt parallel zur Spule 12 eine negative Spannung während des Ein schaltvorgangs. Die Spule baut beim Ausschalten eine entgegengesetzt gerichtete Spannung auf, die über die Diode D2 als positive Ausgangsspannung zur Verfügung steht und im Speicherkondensator C3 gespeichert wird. Die Diode D2 stellt sowohl für den Auf- als auch den Abwärtswandler den benötigten zweiten Schalter dar.In order to be able to introduce or mix a step-up and step-down converter in a circuit, the principle of the inverting converter is used, in which the coil 12 is connected to ground. The supply takes place via the capacitor C2. This is charged when F1 is open via the path coil 11 - capacitor C2 - coil 12 . If the transistor T1 is closed, the positive pole of the capacitor is connected to ground. This is parallel to the coil 12, a negative voltage during the switching process. When switched off, the coil builds up an opposite voltage, which is available as a positive output voltage via diode D2 and is stored in storage capacitor C3. Diode D2 represents the second switch required for both the step-up and step-down converters.

Der hohe Wirkungsgrad wird bei diesem Ausführungsbei spiel dadurch erreicht, daß der Strom durch die Spulen mit Hilfe des Widerstandes R2 überwacht wird. Hierbei wird der Spulenstrom, der an dem Widerstand R2 als Spannungsabfall zu verzeichnen ist, so bemessen, daß die Spule gerade die Sättigung erreicht. Jede weitere Stromerhöhung würde nicht zur Ausgangsleistung beitra gen, sondern nur die Spule selbst erwärmen und damit den Wirkungsgrad verringern. Ist die Sättigung der Spule erreicht, wird die Pulsbreite über den Eingang C5 des Taktgenerators verringert und damit im nächsten Takt der Spulenstrom wieder etwas reduziert. Der zweite Taktge nerator 14 ist beispielsweise Bestandteil eines ICs, wie z. B. der CD 4093, von dem allerdings nur ein Gatter benötigt wird. Dieser ist ein Schmitt-Trigger mit invertiertem Ausgang. Hierdurch läßt sich mit geringem Aufwand ein Taktgenerator aufbauen. Hierzu wird nur ein Kondensator C6 (1 nF) und ein Widerstand zur Rückkopp lung zwischen Ein- und Ausgang benötigt. Um die Breite der Low- und Highphase des Ausgangssignals getrennt einstellen zu können, werden zwei getrennte Widerstände R4 und R5 benutzt. Diese sind über die Dioden D3 und D4 entkoppelt.The high efficiency is achieved in this game Ausführungsbei that the current through the coils is monitored with the help of the resistor R2. The coil current, which is recorded as a voltage drop across the resistor R2, is dimensioned such that the coil just reaches saturation. Any further current increase would not contribute to the output power, but would only heat the coil itself and thus reduce the efficiency. When saturation of the coil is reached, the pulse width is reduced via input C5 of the clock generator and the coil current is thus somewhat reduced in the next cycle. The second Taktge generator 14 is, for example, part of an IC, such as. B. the CD 4093 , of which only one gate is required. This is a Schmitt trigger with an inverted output. This allows a clock generator to be set up with little effort. All that is required is a capacitor C6 (1 nF) and a resistor for feedback between input and output. In order to be able to set the width of the low and high phase of the output signal separately, two separate resistors R4 and R5 are used. These are decoupled via diodes D3 and D4.

Der zweite Feldeffekttransistor F2 wird lediglich als Schalter der Leuchtdioden verwendet. Hierdurch wird eine Reduzierung des gesamten Strom- bzw. Energieverbrauchs erreicht, da das menschliche Auge eine Art Tiefpaß- Funktion hat und die Lichtimpulse zu einem Gesamt-Hel ligkeitseindruck integriert. Hierzu schwingt der Taktgenerator mit einer Frequenz von wenigstens 100 Hz, um Flimmerfreiheit zu erreichen.The second field effect transistor F2 is only used as Switch of the LEDs used. This will create a Reduction of total electricity and energy consumption achieved because the human eye has a kind of low-pass Has function and the light impulses to a total hel integrated impression. For this, the clock generator oscillates at a frequency of at least 100 Hz, um Achieve flicker-free.

Die Widerstände R7 und R8 sind Schutzwiderstände, die in Reihe zu den Leuchtdioden geschaltet sind. Diese glei chen auch die herstellungsbedingten Toleranzen in der Flußspannung der Leuchtdioden aus. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Leuchtdioden im wesentlichen gleich hell leuchten.The resistors R7 and R8 are protective resistors, which in Row are connected to the LEDs. This same also the manufacturing tolerances in the Forward voltage of the LEDs. That way achieved that the light emitting diodes are essentially the same shine brightly.

Fig. 2 stellt eine Schnittdarstellung der Anordnung der Schaltung dar, die insbesondere vorzugsweise in Ta schenlampen einbaubar ist. Es sind zwei Leuchtdioden 21 dargestellt, die an einem Gehäuse 20 befestigt sind. Die elektrischen Zuführungen zu den Leuchtdioden sind durch Kabel 22 dargestellt. Diese verbinden die Leuchtdioden mit Kontakten auf einer Platine 23, auf die Bauelemente 24 der Schaltungsanordnung angebracht sind. Fig. 2 shows a sectional view of the arrangement of the circuit, which is particularly preferably installed in Ta lamps. Two light-emitting diodes 21 are shown, which are fastened to a housing 20 . The electrical leads to the light emitting diodes are represented by cables 22 . These connect the light-emitting diodes to contacts on a circuit board 23 , on which components 24 of the circuit arrangement are attached.

Es ist ferner eine zweite Platine 23 dargestellt, auf der weitere Bauelemente 24 der Schaltungsanordnung ange bracht sind. Die Schaltungsanordnung wird getrennt angeordnet, um Störungen, die durch induzierte Magnet felder der Spulen hervorgerufen werden, in Bauelementen zu minimieren. Ferner ist eine weitere Platine 23 dargestellt, die Kontakte 26 aufweist. An diese Kontakte 26 wird eine Spannung angelegt. Beispielsweise ist der äußere Kontakt 26 ein Ring und der innere Kontakt 26 ein gefüllter Kreis aus jeweils Metall. Um die Stoßfestig keit der Schaltungsanordnung und damit die mechanische Belastbarkeit wesentlich zu erhöhen, ist in dem Raum zwischen den Platinen eine Vergußmasse 25 eingebracht. Diese Vergußmasse kann Epoxidharz, Polyesterharz oder ein Gießharz sein, wie beispielsweise das sogenannte Polyglass-Resin oder ein XOR-Kristall-Resin des Her stellers Artidee. There is also shown a second circuit board 23 on which further components 24 of the circuit arrangement are introduced. The circuit arrangement is arranged separately in order to minimize interference in components caused by induced magnetic fields of the coils. Furthermore, a further circuit board 23 is shown, which has contacts 26 . A voltage is applied to these contacts 26 . For example, the outer contact 26 is a ring and the inner contact 26 is a filled circle made of metal. In order to increase the shock resistance speed of the circuit arrangement and thus the mechanical strength, a potting compound 25 is introduced in the space between the boards. This potting compound can be epoxy resin, polyester resin or a casting resin, such as the so-called polyglass resin or an XOR crystal resin from the manufacturer Artidee.

Reference list

GND Masse
Vcc angelegte Spannung
GND mass
Vcc applied voltage

1010th

Batterieklemme
Battery clamp

1111

11

. Spule
, Kitchen sink

1212th

22

. Spule
, Kitchen sink

1313

11

. Taktgenerator
, Clock generator

1414

22

. Taktgenerator
, Clock generator

15-1715-17

Anschluß zu Anoden der Connection to anodes of the

11

. bis . to

33rd

. LED
, LED

1818th

Anschluß zu den Kathoden der LED's
Connection to the cathodes of the LEDs

2020th

Halterung
bracket

2121

LED
LED

2222

Kabel
electric wire

2323

Platine
circuit board

2424th

Bauelemente
Components

2525th

Vergußmasse
Sealing compound

2626

Kontakt
C1-C6 Contact
C1-C6

11

.-.-

66

. Kondensator
D1-D6 , capacitor
D1-D6

11

.-.-

66

. Diode
F1 erster FET
F2 zweiter FET
R1-R8 , diode
F1 first FET
F2 second FET
R1-R8

11

.-.-

88th

. Widerstand
, resistance

Claims

1. Circuit arrangement for operating light-emitting diodes with a switching regulator, a means for coupling a voltage source ( 10 , 26 ), and a means for coupling a consumer ( 15 , 16 , 17 , 18 ), characterized in that the switching regulator has a transistor ( F1), a first clock generator ( 13 ) and two coils ( 11 , 12 ), the first coil ( 11 ) being connected with the transistor (F1) as a step-down converter and the second coil ( 12 ) with the transistor (F1) as Up converter is switched.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized records that the consumer at least one Leuchtdi ode is.

3. A circuit arrangement according to claim 1 and / or 2, characterized in that a resistor (R2) is connected between the base of the transistor (F1) and ground (GND), wherein by means of the voltage which drops across the resistor (R2) Pulse width of the first clock generator ( 13 ) can be controlled and / or regulated.

4. Circuit arrangement according to one or more of the Claims 1-3, characterized in that the Transi stor (F1) is a field effect transistor.

5. Circuit arrangement according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a second clock generator ( 14 ) is connected behind the switching regulator and before a second transistor (F2) which switches the consumer on and off.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized indicates that the second transistor (F2) is a field is perfect transistor.

7. Circuit arrangement according to claim 5 and / or 6, characterized in that the clock of the second clock generator ( 14 ) has a frequency which is greater than the temporal resolution of the human eye.

8. Circuit arrangement for operating light-emitting diodes with a first clock generator ( 13 ) and a second clock generator ( 14 ), a means for coupling a voltage source ( 10 ), and a means for coupling a consumer ( 15 , 16 , 17 , 18 ), thereby characterized in that an up converter and / or a down converter is connected between the first clock generator ( 13 ) and the second clock generator ( 14 ).

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the consumer is at least one Leuchtdi ode ( 21 ).

10. Circuit arrangement according to claim 8 and / or 9, characterized in that a second transistor (F2) is arranged between the second clock generator ( 14 ) and the means for coupling a consumer ( 15 , 16 , 17 , 18 ).

11. Circuit arrangement according to one or more of the Claims 8 to 10, characterized in that the second transistor (F2) is a field effect transistor.

12. Circuit arrangement according to claim 10 and / or 11, characterized in that the second transistor (F2) is switchable at a frequency greater than that temporal resolution of the human eye.

13. Luminous body with a circuit arrangement after one or more of claims 1 to 12.

14. Luminous element according to claim 13, characterized net that the filament at least two light emitting diodes includes connected in parallel.

15. Luminous element according to claim 14, characterized net that at least two chains of in form Teten LEDs are provided, the ge parallel are switched.

16. Luminous body according to one or more of the claims 13 to 15, characterized in that the filament a lamp, especially a flashlight.

17. Luminous body according to one or more of the claims 13 to 15, characterized in that the filament a display board, in particular a traffic display fel is.

18. Circuit arrangement for operating light-emitting diodes ( 21 ) with a means for coupling a voltage source ( 10 , 26 ), a means for coupling ( 22 ) at least one light-emitting diode ( 21 ) and with at least one clock generator ( 13 , 14 ), wherein the circuit arrangement is arranged on at least one circuit board ( 23 ), characterized in that the circuit board ( 23 ) is cast with a casting compound ( 25 ).

19. Circuit arrangement according to claim 18, characterized in that the circuit arrangement is arranged on two spaced boards ( 23 ) and the sealing compound ( 25 ) is arranged in the space between the boards ( 23 ).

20. Circuit arrangement according to claim 18 and / or 19, characterized in that the means for coupling comprises a voltage source (10, 26) contacts (26) which are arranged on a further circuit board (23).

21. Circuit arrangement according to claim 20, characterized in that the space between the further board ( 23 ) and the at least one board ( 23 ) is filled with potting compound ( 25 ).

22. Circuit arrangement according to one or more of claims 18 to 21, characterized in that the at least one light-emitting diode ( 21 ) is attached to a holder ( 20 ) and the space between the holder ( 20 ) and the adjacent circuit board ( 23 ) with sealing compound ( 25 ) is filled out.