DE102011118119B4

DE102011118119B4 - LED-Ansteuerung für Hintergrundbeleuchtung

Info

Publication number: DE102011118119B4
Application number: DE102011118119.2A
Authority: DE
Inventors: Piero Bianco; Stefano Casula
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: DE102011118119A1; US8629632B2; CN102467885A; US20120119653A1; CN102467885B

Abstract

Leuchtdioden-Ansteuerungssystem (LED-Ansteuerungssystem), das Folgendes aufweist:einen mit einer Spannungsversorgung gekoppelten Ansteuerungs-IC (308), wobei der Ansteuerungs-IC (308) eine Basisspannung generiert und eine Kollektorspannung erfasst;einen mit dem Ansteuerungs-IC (308) gekoppelten, bipolaren NPN-Transistor (302), wobei der bipolare NPN-Transistor (302) mittels der Kollektorspannung bzw. der Basisspannung an einem Kollektor bzw. an einer Basis angesteuert wird, um gemäß einer Kollektorschaltung an einem Emitter (320) einen LED-Strom zu generieren;eine mit dem bipolaren NPN-Transistor (302) gekoppelte LED-Kette (104, 304), wobei die LED-Kette (104, 304) zwischen dem Emitter (320) des bipolaren NPN-Transistors (302) und Erde vorgespannt und mittels des LED-Stroms angesteuert wird; undeinen zwischen der Spannungsversorgung und dem bipolaren NPN-Transistor (302) gekoppelten Serienwiderstand (306), wobei der Serienwiderstand (306) einen bevorzugten Widerstandswert aufweist, der wenigstens teilweise den LED-Strom über den bipolaren NPN-Transistor (302) steuert, wobei derder Ansteuerungs-IC (308) die Basisspannung und die Kollektorspannung ermittelt, um Stromkreisunterbrechungen und Kurzschlüsse bei der LED-Kette (104, 304) zu erkennen.

Description

Querverweise auf mit dieser Anmeldung in Beziehung stehende Patentanmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der am 11. November 2010 eingereichten, vorläufigen US-Anmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 61/412,758 mit dem Titel „A LED Backlight Driver“ (LED-Ansteuerung für Hintergrundbeleuchtung), die hiermit vollständig per Bezugnahme in die Anmeldung aufgenommen ist.
Hintergrund
A. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Ansteuerungssystem und ein Verfahren zum Ansteuern von Leuchtdioden. Insbesondere betreffen einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele die Verwendung eines bipolaren NPN-Transistors (BJT, Injektionstransistor) zum Ansteuern einer LED-Kette, um die Anzahl der Kontaktstifte für die Hochspannungs-Steuerspannung möglichst gering zu halten und das Risiko eines Kurzschlusses zu verringern.
B. Hintergrund der Erfindung
Halbleitergestützte Festkörperbeleuchtungen (SSL), die bis vor Kurzem hauptsächlich mit einfachen Anzeigelampen in der Elektronik und in Spielzeugen verbunden waren, sind inzwischen genauso lichtstark wie andere Beleuchtungstechnologien und haben einen höheren Wirkungsgrad als diese. Insbesondere bei den Leuchtdioden (LEDs) wurden in den vergangenen Jahren enorme technologische Fortschritte erzielt. LEDs stehen für verschiedene Wellenlängen zur Verfügung und sind für Weißlicht-Beleuchtung geeignet. Die Lebensdauer von LEDs wurde auch auf über hunderttausend Stunden gesteigert, und sie können bei Eingangsleistungen mit hoher Wattzahl betrieben werden.
LEDs werden zur Verwendung in Beleuchtungsanwendungen als LED-Kette in Reihe geschaltet. Als Anzeigelampen verwendete, herkömmliche LEDs werden mit niedriger Spannung und niedrigem Strom (zum Beispiel 1,5 V, 10 mA) betrieben, und eine konstante Gleichstromversorgung ist ausreichend, um diese Anzeige-LEDs anzusteuern. Jedoch erfordert jede Leistungs-LED in der für Hintergrundbeleuchtung oder Beleuchtungszwecke verwendeten LED-Kette einen Nennstrom in dem Bereich von 35 bis 1400 mA, eine Vorwärtsspannung von 3 V und große Fertigungstoleranzen. Die LED-Kette muss mit Leistungselektronik angesteuert werden, um einen geregelten LED-Strom bereitzustellen und den Stromverbrauch durch parasitäre Effekte von Serienwiderständen zu vermeiden.
Um Verluste bei den Serienwiderständen zu vermeiden, werden die LED-Ketten mittels Schaltnetzteilen versorgt, und es werden normalerweise Linearregler verwendet, um den LED-Ausgangsstrom zu stabilisieren, wenn mehr als eine Kette vorhanden ist. Die Standardtopologien von DC/DC-Abwärtswandlern, -Aufwärtswandlern und -Abwärts/Aufwärtswandlern können verwendet werden, um die von den LEDs benötigte Versorgungsspannung bereitzustellen.
Die DE 10 2005 010 013 A1 betrifft einen Stromregler, der einen ersten Halbleiterkörper mit einem ersten und zweiten Anschlusskontakt, einen Transistor mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke, der in dem Halbleiterkörper integriert ist und dessen Laststrecke zwischen den Anschlusskontakten des Halbleiterkörpers verläuft, einen Strommesswiderstand, der wenigstens teilweise durch einen Abschnitt der Laststrecke des Transistors gebildet ist und eine Auswerte- und Ansteuerschaltung, die an den Strommesswiderstand angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, den Transistor abhängig von einer Spannung über dem Messwiderstand anzusteuern, aufweist.
Die DE 10 2008 018 236 A1 offenbart eine Schaltung zum Ausgleich bzw. zur zumindest teilweisen Kompensation von thermischen Schwankungen, bei der eine Stromquelle mit einer Einheit zur Temperaturkompensation verbunden ist. Die Einheit zur Temperaturkompensation kompensiert thermische Schwankungen der Stromquelle zumindest teilweise, wobei die Einheit zur Temperaturkompensation zumindest ein Bauteil mit einem Temperaturkoeffizienten, insbesondere mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, aufweist. Weiterhin werden ein Leuchtmodul oder eine Leuchte umfassend eine derartige Schaltung sowie Verfahren zum Betrieb der Schaltung und/oder der Leuchte bzw. des Leuchtmoduls angegeben.
Die DE 10 2004 025 909 A1 betrifft eine Stromversorgungsanordnung zur Stromversorgung einer Last. Sie weist einen Laststromkreis mit Lastanschlussklemmen zum Anschließen der Last und einen Strommesswiderstand, eine Stromquellenanordnung mit einer Leistungsstufe, die in den Laststromkreis geschaltet ist und eine Regelanordnung, die an den Strommesswiderstand gekoppelt ist und die ein Regelsignal bereitstellt, nach dessen Maßgabe die Leistungsstufe angesteuert ist, auf. Eine Fehlerdetektionsschaltung, die an den Strommesswiderstand gekoppelt ist und die ein Statussignal bereitstellt, das von einem Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand abhängig ist, ist ebenfalls vorhanden.
1 veranschaulicht ein standardmäßiges LED-Beleuchtungssystem 100, das LED-Ansteuerungselektronik 102 und LED-Ketten 104 aufweist, die auf zwei gesonderten Elektronikplatinen implementiert sind. Die Kontaktierung der Platine für die Ansteuerungselektronik 102 und der Platine für die LED-Ketten 104 erfolgt ferner mittels Kabeln in einem System. Die beiden veranschaulichten LED-Ketten auf der Platine für die LED-Kette 104 weisen eine gemeinsame Spannungsversorgung 120 und gesonderte Kontaktstifte 122 und 124 zum Ableiten des Stroms auf. Das Kernelement der Platine für die LED-Ansteuerungselektronik 102 ist ein LED-Ansteuerungsregler 106, der geeignete Spannungsversorgungen und digitale Steuerungen aufnimmt und zum Vorspannen der LED-Ansteuerungstransistoren 108 und 110 benötigte analoge Spannungen in einer Aufwärtswandler-Konfiguration generiert. Bei den LED-Ansteuerungstransistoren 108 und 110 handelt es sich um zwei bipolare NPN-Transistoren, von denen jeder eine gesonderte LED-Kette ansteuert. Obwohl die meiste Ansteuerungselektronik auf dem Ansteuerungsregler-Chip 106 integriert ist, werden vorzugsweise eigenständige Komponenten für die LED-Ansteuerungstransistoren 108 und 110 verwendet, da diese in der Lage sind, höhere Stromstärken zu bewältigen. Die Ansteuerungstransistoren 108 und 110 sind in die Platine für die LED-Ansteuerungselektronik 102 mit Anschlüssen an drei Kontaktstiften (Kollektor, Basis, Emitter) des integrierten Schaltkreises (IC) für die Ansteuerung 106 integriert. Die Stromentnahmen der Platine für die LED-Kette 104 sind mit den Kollektoren 122 und 124 der Ansteuerungstransistoren 108 und 110 verbunden. Der von den Ansteuerungstransistoren 108 und 110 bereitgestellte Strom liegt in dem Bereich zwischen 30 mA und 350 mA, um die Anforderungen verschiedener Anwendungen, wie beispielsweise von Notebook-Computern, LCD-Bildschirmen oder Fernsehflachbildschirmen zu erfüllen.
Für die Verwendung in Hintergrund-Displays muss das standardmäßige LED-Beleuchtungssystem 100 mehreren Ansprüchen gerecht werden. Der LED-Ansteuerungsstrom sollte nach Bedarf in der LED-Ansteuerungselektronik 102 überwacht und geregelt werden. Der Wirkungsgrad des Systems ist nur dann optimiert, wenn eine optimale Ausgangsspannung des Aufwärtswandlers anliegt, um die Spannung an den Kollektoren der Ansteuerungstransistoren 108 und 110 zu minimieren. Die Verringerung der Anzahl der Kontaktstifte des speziell angepassten Ansteuerungsregler-Chips 106 ist immer wünschenswert. Insbesondere ist die Verringerung der Anzahl der Kontaktstifte für die Analoganschlüsse zu den Ansteuerungstransistoren in hohem Maße bevorzugt, weil sie die Kosten für den Chip 106 erheblich reduzieren kann. In dieser Aufwärtswandler-Konfiguration liegen sowohl die Hochspannungs-Stromversorgung 120 als auch die Niederspannungs-Stromsenken 122 und 124 bei hohen analogen Spannungspegeln, und wenn eine Integration von eingebetteten Systemen zwischen Platinen und Chips beteiligt ist, ist das Risiko eines Erdschlusses immer gegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Ansteuerung, welche die Anzahl der Kontaktstifte für die Ansteuerungselektronik und das Risiko eines LED-Kurzschlusses minimiert. In dieser LED-Ansteuerung wird ein bipolarer NPN-Transistor in einer Aufwärtswandler-Konfiguration eingesetzt, um eine LED-Kette in den Anwendungen für Hintergrund-Displays anzusteuern. Diese Erfindung erlaubt es, die zum Steuern jedes Transistors benötigte Anzahl der Kontaktstifte des Regler-ICs von 3 auf 2 zu verringern. Der Ansteuerungsstrom wird von dem NPN-Transistor in die LED-Kette injiziert und dann weiter an Erde abgeleitet. Jede LED-Kette ist zwischen den Emitter des NPN-Transistors und Erde geschaltet, sodass sie nur einen Hochspannungsknoten aufweist und das Risiko eines Kurzschlusses zwischen Hochspannungsknoten und Erde während der Systemintegration minimiert ist.
Für die Fachleute auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass eine ähnliche LED-Ansteuerung mit Aufwärtswandler mittels N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (N-Kanal-MOSFET-, NMOS-Transistoren) implementiert werden kann. Um die gleiche LED-Beleuchtungsdichte zu generieren, müssen bei gleichbleibender Konfiguration die Transistorgröße, die Steuerspannungspegel und die peripheren Elektronikkomponenten angepasst werden.
Bestimmte Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wurden in diesem Zusammenfassungsabschnitt allgemein beschrieben; jedoch werden in diesem Dokument zusätzliche Merkmale, Vorteile und Ausführungsbeispiele vorgestellt oder sind für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet unter Berücksichtigung der zu gehörigen Zeichnungen, der Beschreibung und der Ansprüche offensichtlich. Demgemäß versteht es sich, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die in diesem Zusammenfassungsabschnitt offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Figurenliste
Im Folgenden wird auf erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sein können. Diese Figuren sollen veranschaulichend, nicht einschränkend sein. Obwohl die Erfindung allgemein im Kontext dieser Ausführungsbeispiele beschrieben wird, versteht es sich, dass dies den Schutzumfang der Erfindung nicht auf diese bestimmten Ausführungsbeispiele beschränken soll.

1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines LED-Beleuchtungssystems mit Aufwärtswandler-Konfiguration gemäß dem Stand der Technik.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer LED-Ansteuerung mit Aufwärtswandler auf der Grundlage eines bipolaren PNP-Transistors gemäß dem Stand der Technik.
3 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer LED-Ansteuerung mit Aufwärtswandler auf der Grundlage eines bipolaren NPN-Transistors gemäß verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sehen Systeme, Vorrichtungen und Verfahren für eine LED-Ansteuerung vor. In der folgenden Beschreibung sind zum Zwecke der Erläuterung spezifische Details dargelegt, um ein Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass die Erfindung auch ohne diese Details praktisch ausgeführt werden kann. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist es ersichtlich, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wie sie unten beschrieben sind, in einer Vielzahl von Arten und unter Verwendung einer Vielzahl von Mitteln ausgeführt werden können. Fachleute auf diesem Gebiet erkennen außerdem zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele, die in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sind, sowie zusätzliche Bereiche, in denen sich die Erfindung als nützlich erweisen kann. Demgemäß dienen die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Veranschaulichung spezifischer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele und sollen verhindern, dass die Erfindung unverständlich wird.
Die Bezugnahme auf „ein Ausführungsbeispiel“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur, ein bestimmtes Kennzeichen oder eine bestimmte Funktion, das bzw. die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, in wenigstens einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel umfasst ist. Das Vorkommen der Formulierung „in einem Ausführungsbeispiel“ oder dergleichen an diversen Stellen in der Beschreibung ist nicht zwangsläufig eine Bezugnahme auf jeweils dasselbe Ausführungsbeispiel.
2 veranschaulicht ein schematisches Blockdiagramm eines LED-Ansteuerungssystems mit Aufwärtswandler 200 auf der Grundlage des bipolaren PNP-Transistors 202 gemäß dem Stand der Technik. Der bipolare PNP-Transistor 202 ist in einer Kollektorschaltung geschaltet. Beide Enden jeder LED-Kette in der Platine für die LED-Kette 204 weisen eine Vorspannung von ungleich null und manchmal einen hohen Spannungswert auf; und hohe Ströme in dem Bereich zwischen 30 mA und 350 mA fließen durch die Kettenenden. Da sie in die Platine für die LED-Ansteuerung 240 integriert ist, erfordert die Platine für die LED-Kette 204 einen zusätzlichen Kurzschlussschutz. In bestimmten Ausführungsbeispielen tritt ein zufälliger Kurzschluss zwischen der LED-Spannungsversorgung 226 und Erde auf, wenn der Draht, der die Ansteuerungsplatine mit der LED-Platine verbindet, versehentlich Erde berührt. Ein derartiger Kurzschluss zwischen der Spannungsversorgung und Erde bewirkt einen katastrophalen Ausfall der PNP-Transistoren. Aus diesem Grund wird bei dieser Konstruktion ein zusätzlicher Schutzschaltkreis benötigt, um dieses Ereignis zu verhindern.
3 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines LED-Ansteuerungssystems mit Aufwärtswandler 300 auf der Grundlage eines bipolaren NPN-Transistors 302. In dem System sind mehrere LED-Ketten vorhanden, und jede Kette wird mittels eines gesonderten Transistors 302 und eines Widerstands 306 angesteuert. Der bipolare NPN-Transistor 302 ist in einer Kollektorschaltung geschaltet. Die Spannungsverstärkung zwischen dem Emitter 320 und der Basis 322 ist annähernd gleich 1, während der in den Emitter 320 injizierte Strom den Basisstrom um die Verstärkung β verstärkt. Daher wird die LED-Kette mittels eines Stroms angesteuert, der typischerweise das 100-150-Fache des von dem Ansteuerungs-IC 308 injizierten Basisstroms beträgt. Ähnlich dem LED-Ansteuerungssystem 200 benötigt das LED-Ansteuerungssystem 300 lediglich zwei Kontaktstifte des Ansteuerungs-ICs 308, um jeden NPN-Transistor 302 zu steuern. Die Platine für die LED-Ansteuerungselektronik 340 und die Platine für die LED-Kette 304 weisen für jede LED-Kette lediglich einen Knoten mit hoher Spannung und hohem Strom 320 auf, und die Niederspannungsseiten der LED-Ketten weisen eine gemeinsame Verbindung zur Erde auf. Wenn in einem bestimmten Ausführungsbeispiel aufgrund einer Drahtberührung ein Kurzschluss des Knotens 320 mit Erde auftritt, kann der Ansteuerungs-IC 308 diesen Ausfall erkennen, indem er eine Erhöhung des den Widerstand 306 durchfließenden LED-Stroms erkennt und daher den NPN-Transistor 302 deaktiviert, um das gesamte System zu schützen. Als Ergebnis benötigt das LED-System 300 auf NPN-Basis keinen zusätzlichen Schutz gegen Kurzschlüsse.
Zusätzlich zu dem Vorteil der Verringerung des Kurzschlussrisikos verbessert die LED-Ansteuerung mit Aufwärtswandler 300 die Kosteneffizienz. Eigenständige Komponenten von bipolaren NPN-Transistoren kosten viel weniger als diejenigen von bipolaren PNP-Transistoren. Eine Anwendung für Hintergrund-Displays erfordert mehrere LED-Ketten, und die Kosten können erheblich verringert werden.
Die LED-Ansteuerung mit Aufwärtswandler 300 trägt zudem, wie die Ansteuerung 200, einer einfachen Implementierung von LED-Fehlererkennung/Fehlerschutz und Wirkungsgradoptimierung Rechnung. In einem Ausführungsbeispiel wird ein LED-Kurzschlussereignis mittels des Ansteuerungs-ICs 308 erkannt, wenn die an der Basis des NPN-Transistors (322) zum Aufrechterhalten des vorliegenden LED-Stroms (an dem Widerstand 306 erkannte) benötigte Spannung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Ein Stromkreisunterbrechungsereignis wird durch Erkennen eines geringen Stroms an dem Widerstand 306 erkannt. In beiden Fällen kann der Ansteuerungs-IC 308 die defekte Kette deaktivieren, indem er den NPN-Transistor 322 abschaltet. Außerdem erlaubt die LED-Ansteuerung mit Aufwärtswandler 300 die Optimierung der LED-Versorgungsspannung, um den Wirkungsgrad zu maximieren, da die LED-Versorgungsspannung verringert werden kann, bis die Spannungsdifferenz zwischen den Knoten 324 und 322 möglichst niedrig ist, während sie hoch genug ist, um die NPN-Transistoren 302 für alle Ketten in ihrem aktiven Bereich zu halten.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass der vorgenannte Aufwärtswandler mittels eines N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (N-Kanal-MOSFET-, NMOS-Transistor) implementiert werden kann. Der NMOS-Transistor ist in einer Drain-Schaltung (Source-Folger) geschaltet. Die Ausgangsspannung der Ansteuerung folgt der mittels eines Ansteuerungs-ICs generierten NMOS-Gate-Spannung, und der in die LED-Kette injizierte Strom wird mittels der Ausgangsspannung der Ansteuerung bestimmt. MOSFET-basierte Verstärker können zwar im Vergleich zu BJTbasierten Verstärkern eine eingeschränkte Stromansteuerungsfähigkeit haben; jedoch ist ein NMOS-basierter Aufwärtswandler einfacher unter Verwendung von Leistungstransistoren, wie beispielsweise einem NMOS-Transistor mit erweitertem Drain-Anschluss oder einem NMOS-Transistor mit Doppeldiffusion, die von einigen Analogtechniken vorgesehen werden, implementierbar. Daher kann der NMOS-basierte Aufwärtswandler in den Chip des Ansteuerungs-ICs integriert werden, und die durch die Verwendung von monolithischen Leistungstransistoren verursachte, begrenzte Kostensteigerung wird durch die Kosteneinsparung durch die Kontaktierung mühelos ausgeglichen. Die Anzahl der Kontaktstifte ist ferner auf eins, nämlich die LED-Ansteuerspannung, reduziert, und der Vorteil einer einzigen Hochspannungsverbindung mit der Platine für die LED-Kette wird beibehalten.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es ferner offensichtlich, dass die oben beschriebenen Strukturen und Verfahren auf viele verschiedenen Typen von LED-Ansteuerungsschaltkreisen einschließlich sowohl isolierter als auch nicht isolierter Topologien angewendet werden können. Zum Beispiel kann eine isolierte LED-Ansteuerung in einer Flyback-Topologie auch mit den oben beschriebenen Leistungserweiterungen ausgeführt werden.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass in den spezifischen, in den Figuren gezeigten Beispielen weitere Komponenten und Funktionalität eingebaut werden können. Zudem können diese Beispiele so modifiziert werden, dass sie verschiedene Leistungskenndaten von LEDs oder LED-Ketten bewältigen können.
Die Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass die vorstehenden Beispiele und Ausführungsbeispiele beispielhaft sind und zum Zwecke der Erläuterung und Verständlichkeit dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Es sollen alle diesbezüglichen Veränderungen, Erweiterungen, Äquivalente, Kombinationen und Verbesserungen, die für die Fachleute auf diesem Gebiet beim Lesen der Beschreibung und der Begutachtung der Zeichnungen offensichtlich sind, in den wahren Gedanken und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.

Claims

Leuchtdioden-Ansteuerungssystem (LED-Ansteuerungssystem), das Folgendes aufweist: einen mit einer Spannungsversorgung gekoppelten Ansteuerungs-IC (308), wobei der Ansteuerungs-IC (308) eine Basisspannung generiert und eine Kollektorspannung erfasst; einen mit dem Ansteuerungs-IC (308) gekoppelten, bipolaren NPN-Transistor (302), wobei der bipolare NPN-Transistor (302) mittels der Kollektorspannung bzw. der Basisspannung an einem Kollektor bzw. an einer Basis angesteuert wird, um gemäß einer Kollektorschaltung an einem Emitter (320) einen LED-Strom zu generieren; eine mit dem bipolaren NPN-Transistor (302) gekoppelte LED-Kette (104, 304), wobei die LED-Kette (104, 304) zwischen dem Emitter (320) des bipolaren NPN-Transistors (302) und Erde vorgespannt und mittels des LED-Stroms angesteuert wird; und einen zwischen der Spannungsversorgung und dem bipolaren NPN-Transistor (302) gekoppelten Serienwiderstand (306), wobei der Serienwiderstand (306) einen bevorzugten Widerstandswert aufweist, der wenigstens teilweise den LED-Strom über den bipolaren NPN-Transistor (302) steuert, wobei der der Ansteuerungs-IC (308) die Basisspannung und die Kollektorspannung ermittelt, um Stromkreisunterbrechungen und Kurzschlüsse bei der LED-Kette (104, 304) zu erkennen.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die LED-Kette (104, 304) parallel zu einer weiteren Kette verläuft, die wenigstens eine LED aufweist und außerdem zwischen dem Emitter (320) des bipolaren NPN-Transistors (302) und Erde vorgespannt ist.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der NPN-Transistor (302) mit dem Ansteuerungs-IC (308) in einem Package integriert ist.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Ansteuerungs-IC (308), der bipolare NPN-Transistor (302) und der Serienwiderstand (306) eine LED-Ansteuerungselektronik (340) bilden und derart auf einer Platine kontaktiert sind, dass an der Schnittstelle zwischen der Platine für die LED-Ansteuerungselektronik und der LED-Kette (104, 304) ein Hochspannungs-Kontaktstift (122, 124) verwendet wird.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der bipolare NPN-Transistor (302) in der Kollektorschaltung geschaltet ist, in der die Spannungsverstärkung zwischen dem Emitter (320) und der Basis annähernd gleich 1 ist, und der LED-Strom ausgehend von einem in die Basis injizierten Strom verstärkt wird.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes aufweist: einen zweiten, mit dem Ansteuerungs-IC (308) gekoppelten, bipolaren NPN-Transistor (302), wobei der zweite bipolare NPN-Transistor (302) mittels einer zweiten Kollektorspannung bzw. einer zweiten Basisspannung an einem zweiten Kollektor bzw. an einer zweiten Basis angesteuert wird, um gemäß der Kollektorschaltung einen zweiten LED-Strom an einem zweiten Emitter (320) zu generieren; eine zweite, mit dem zweiten bipolaren NPN-Transistor (302) gekoppelte LED-Kette (104, 304), wobei die zweite LED-Kette (104, 304) zwischen dem zweiten Emitter (320) und Erde vorgespannt und mittels des zweiten LED-Stroms angesteuert wird; und einen zweiten, zwischen der Spannungsversorgung und dem zweiten bipolaren NPN-Transistor (302) gekoppelten Serienwiderstand, wobei der zweite Serienwiderstand einen zweiten bevorzugten Widerstandswert aufweist, der wenigstens teilweise den zweiten LED-Strom über den zweiten bipolaren NPN-Transistor (302) steuert; wobei der Ansteuerungs-IC (308) die zweite Basisspannung generiert und die zweite Kollektorspannung erfasst.
Leuchtdioden-Ansteuerungssystem (LED-Ansteuerungssystem), das Folgendes aufweist: einen mit einer Spannungsversorgung gekoppelten Ansteuerungs-IC (308), wobei der Ansteuerungs-IC (308) eine Gate-Spannung generiert und eine Drain-Spannung erfasst; einen mit dem Ansteuerungs-IC (308) gekoppelten NMOS-Transistor (302), wobei der NMOS-Transistor (302) von der Gate-Spannung bzw. von der Drain-Spannung an einem Drain bzw. Gate angesteuert wird, um gemäß einer Drainschaltung an einem Source-Anschluss einen LED-Strom zu generieren; eine mit dem NMOS-Transistor (302) gekoppelte LED-Kette (104, 304), wobei die LED-Kette (104, 304) zwischen der Source des NMOS-Transistors (302) und Erde vorgespannt und mittels des LED-Stroms angesteuert wird; und einen zwischen der Spannungsversorgung und dem NMOS-Transistor (302) gekoppelten Serienwiderstand (306), wobei der Serienwiderstand (306) einen bevorzugten Widerstandswert aufweist, der wenigstens teilweise den LED-Strom über den NMOS-Transistor (302) steuert, wobei der Ansteuerungs-IC (308) die Gate-Spannung und die Drain-Spannung ermittelt, um Stromkreisunterbrechungen und Kurzschlüsse bei der LED-Kette (104, 304) zu erkennen.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 7, wobei die LED-Kette (104, 304) parallel zu einer weiteren Kette verläuft, die wenigstens eine LED aufweist und außerdem zwischen dem Source-Anschluss des NMOS-Transistors (302) und Erde vorgespannt ist.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 7, wobei der NMOS-Transistor (302) in den Ansteuerungs-IC (308) integriert ist.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 7, wobei der Ansteuerungs-IC (308), der NMOS-Transistor (302) und der Serienwiderstand (306) eine LED-Ansteuerungselektronik (340) bilden und derart auf einer Platine kontaktiert sind, dass an der Schnittstelle zwischen der Platine für die LED-Ansteuerungselektronik und der LED-Kette (104, 304) ein Hochspannungs-Kontaktstift (122, 124) verwendet wird.
LED-Ansteuerungssystem nach Anspruch 7, das ferner Folgendes aufweist: einen zweiten, mit dem Ansteuerungs-IC (308) gekoppelten NMOS-Transistor (302), wobei der zweite NMOS-Transistor (302) mittels einer zweiten Drain-Spannung bzw. einer zweiten Gate-Spannung an einem zweiten Drain-Anschluss bzw. an einem zweiten Gate-Anschluss angesteuert wird, um gemäß einer Drainschaltung einen zweiten LED-Strom an einem zweiten Source-Anschluss zu generieren; eine zweite, mit dem zweiten NMOS-Transistor (302) gekoppelte LED-Kette (104, 304), wobei die zweite LED-Kette (104, 304) zwischen dem zweiten Source-Anschluss und Erde vorgespannt und mittels des zweiten LED-Stroms angesteuert wird; und einen zweiten, zwischen der Spannungsversorgung und dem zweiten NMOS-Transistor (302) gekoppelten Serienwiderstand (306), wobei der zweite Serienwiderstand (306) einen zweiten bevorzugten Widerstandswert aufweist, der wenigstens teilweise den zweiten LED-Strom über den zweiten NMOS-Transistor (302) steuert; wobei der Ansteuerungs-IC (308) die zweite Gate-Spannung generiert und die zweite Drain-Spannung erfasst.
Verfahren zum Ansteuern von Leuchtdioden (LEDs), das die folgenden Schritte umfasst: Koppeln einer Niederspannungsseite einer LED-Kette (104, 304) mit Erde, wobei die LED-Kette (104, 304) wenigstens eine LED aufweist; Koppeln einer Hochspannungsseite der LED-Kette (104, 304) mit einer LED-Ansteuerungselektronik über einen Hochspannungs-Kontaktstift (122, 124), wobei die LED-Ansteuerungselektronik einen Transistor (302) aufweist, der in einem linearen Bereich funktioniert und einen LED-Strom generiert; und Injizieren des LED-Stroms von der Hochspannungsseite zu der Niederspannungsseite der LED-Kette (104, 304), wobei der der Transistor (302) ein bipolarer NPN-Transistor (302) ist, der in einer Kollektorschaltung geschaltet ist, wobei der Emitter (320) des bipolaren NPN-Transistors (302) mit dem Hochspannungs-Kontaktstift (122, 124) verbunden ist, um den LED-Strom zu injizieren, oder wobei der Transistor (302) ein N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (NMOS-Transistor (302)) ist, der in einer Drainschaltung geschaltet ist, wobei der Source-Anschluss des NMOS-Transistors (302) mit dem Hochspannungs-Kontaktstift (122, 124) verbunden ist, um den LED-Strom zu injizieren, wobei die LED-Ansteuerungselektronik (340) ferner einen Ansteuerungs-IC (308) und einen zwischen einer Spannungsversorgung (326) und dem Transistor (302) gekoppelten Serienwiderstand (306) aufweist, und wobei der Ansteuerungs-IC (308) die Basisspannung bzw. die Gate-Spannung und die Kollektorspannung bzw. die Drain-Spannung ermittelt, um Stromkreisunterbrechungen und Kurzschlüsse bei der LED-Kette (104, 304) zu erkennen.
Verfahren zum Ansteuern von LEDs nach Anspruch 12, wobei der Ansteuerungs-IC (308), der Serienwiderstand (306) und der Transistor (302) auf einem Substrat der LED-Ansteuerungselektronik integriert sind.
Verfahren zum Ansteuern von LEDs nach Anspruch 13, wobei der Spannungsabfall an dem Serienwiderstand (306) verwendet wird, um den LED-Strom zu steuern und um eine Stromkreisunterbrechung und einen Kurzschluss der LED-Kette (104, 304) zu erkennen.
Verfahren zum Ansteuern von LEDs nach Anspruch 12, wobei die LED-Kette (104, 304) parallel zu einer weiteren Kette verläuft, die wenigstens eine LED aufweist und außerdem zwischen der Hochspannungsseite und der Niederspannungsseite vorgespannt ist.
Verfahren zum Ansteuern von LEDs nach Anspruch 12, das ferner folgende Schritte umfasst: Verbinden einer Niederspannungsseite einer zweiten LED-Kette (104, 304) mit Erde; Verbinden einer Hochspannungsseite einer zweiten LED-Kette (104, 304) mit der LED-Ansteuerungselektronik über einen zweiten Hochspannungs-Kontaktstift (122, 124), wobei die LED-Ansteuerungselektronik ferner einen zweiten Transistor (302) aufweist, der in einem linearen Bereich funktioniert und einen zweiten LED-Strom generiert; und Injizieren des zweiten LED-Stroms von der Hochspannungsseite in die Niederspannungsseite der zweiten LED-Kette (104, 304) mittels des zweiten Transistors (302).