DE102017108093A1

DE102017108093A1 - Temperaturschutzschaltung für leuchtdioden

Info

Publication number: DE102017108093A1
Application number: DE102017108093.7A
Authority: DE
Inventors: Marco Pamato; Maurizio Galvano
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: DE102017108093B4; CN107302814A; CN107302814B; US9763305B1

Abstract

Es werden Techniken zum Regeln der Temperatur mehrerer Leuchtdioden (LED) durch Überwachen des Spannungsabfalls über die LED offenbart. Bei einem Beispiel führt eine Treiberschaltung den LED einen konstanten Treiberstrom zu. Eine Temperaturregelschaltung überwacht den Spannungsabfall über die LED, um zu bestimmen, ob die Sperrschichttemperatur der LED eine maximale Arbeitstemperatur überschreitet. Falls die Sperrschichttemperatur der LED die maximale Arbeitstemperatur überschreitet, verwendet die Temperaturregelschaltung eine digitale Pulsweitenmodulation (DPWM), um das digitale Tastverhältnis des den LED zugeführten Treiberstroms zu verringern.

Description

Diese Offenbarung betrifft allgemein den Temperaturschutz für elektrische Lasten und insbesondere den Temperaturschutz von Leuchtdioden (LED).
Ein Leuchtdioden-(LED)-Treiber ist eine elektrische Vorrichtung, welche die Leistung einer oder mehrerer LED regelt. Der Leistungspegel der LED wird durch den LED-Treiber konstant gehalten, während sich die elektrischen Eigenschaften infolge der Temperaturerhöhungen und -verringerungen, welche die eine oder die mehreren LED durchmachen, ändern. Ohne den geeigneten Treiber kann die LED zu heiß und instabil werden, wodurch eine schlechte Funktionsweise oder ein früher Ausfall hervorgerufen wird.
Im Allgemeinen beschreibt die Offenbarung Techniken zum Regeln der Temperatur einer LED durch Überwachen des Spannungspotentials über die LED an Stelle der tatsächlichen Temperatur. Im Allgemeinen verwenden die Techniken der Offenbarung die Tatsache, dass bei einem gegebenen konstanten Strom das Spannungspotential über eine LED nur von der Sperrschichttemperatur der LED abhängt. Gemäß den Techniken der Offenbarung führt eine Treiberschaltung einer oder mehreren LED einen konstanten Strom zu. Eine Temperaturregelschaltung überwacht das Spannungspotential über die LED, um die Sperrschichttemperatur der LED zu bestimmen. Als Reaktion auf diese Temperaturbestimmung verwendet die Temperaturregelschaltung eine Modulation zum digitalen Regeln eines Tastverhältnisses eines der LED zugeführten Treiberstroms, um die Temperatur der LED zu regeln. Dementsprechend benötigt eine hier beschriebene Treiberschaltung kein Thermoelement und ist dementsprechend kostengünstiger als andere Treiberschaltungen. Ferner ist es bei einer hier beschriebenen Treiberschaltung nicht erforderlich, dass die LED-Anordnung auf der gleichen Platine wie die Treiberschaltung angeordnet wird, und sie ist dementsprechend flexibler als andere Treiberschaltungsentwürfe. Weil eine hier beschriebene Treiberschaltung ein Tastverhältnis eines der LED-Anordnung zugeführten Treiberstroms digital moduliert, gewährleistet die Treiberschaltung zusätzlich, dass die LED-Anordnung einen konstanten Spitzenstrom empfängt, wenn es arbeitet, wodurch eine Chromatizitäts- und Farbverschiebung oder Instabilität verhindert wird, die auftritt, wenn der Spitzenstrom verringert wird, um die LED-Intensität zu verringern. Schließlich ermöglicht ein hier offenbarter LED-Treiber, dass die Betriebslebensdauer einer LED-Anordnung optimiert wird, weil die thermischen Begrenzungen der LED-Anordnung und des LED-Treibers getrennt konfiguriert werden können.
Bei einem Beispiel beschreibt diese Offenbarung ein Verfahren, welches Folgendes aufweist: Erhalten eines ersten Signals, das ein Spannungspotential über mehreren LED angibt, durch eine Temperaturregelschaltung eines Leuchtdioden-(LED)-Treibers und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, Ausgeben eines zweiten Signals durch die Temperaturregelschaltung, welches dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Tastverhältnisses eines Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Bei einem anderen Beispiel beschreibt diese Offenbarung eine Temperaturregelschaltung eines Leuchtdioden-(LED)-Treibers, welche dazu ausgebildet ist, Folgendes auszuführen: Erhalten eines ersten Signals, das ein Spannungspotential über mehreren LED angibt, und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, Ausgeben eines zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Bei einem anderen Beispiel beschreibt diese Offenbarung ein System, welches Folgendes aufweist: mehrere Leuchtdioden (LED), die dazu ausgebildet sind, ein erstes Signal auszugeben, das ein Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und einen Leuchtdioden-(LED)-Treiber, welcher Folgendes aufweist: eine Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, Folgendes auszuführen: Erhalten des ersten Signals, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, Ausgeben eines zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der Pulsweitenmodulation (PWM) ein Tastverhältnis eines Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, dynamisch zu modulieren, und den Schalter, der dazu ausgebildet ist, den mehreren LED entsprechend dem durch das zweite Signal definierten Tastverhältnis Strom zuzuführen.
Die Einzelheiten eines oder mehrerer Beispiele der Techniken dieser Offenbarung sind in der anliegenden Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Techniken werden anhand der Beschreibung und der Zeichnung sowie anhand der Ansprüche verständlich werden.
1 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung, welche eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED entsprechend den Techniken der Offenbarung ausführt,
2 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung aus 1 in weiteren Einzelheiten, wobei die LED-Treiberschaltung eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED ausführt,
3 zeigt in weiteren Einzelheiten eine als Beispiel dienende Spannungsvergleicherschaltung der LED-Treiberschaltung aus 2 gemäß den Techniken der Offenbarung,
4 zeigt in weiteren Einzelheiten eine als Beispiel dienende Spannungsvergleicherschaltung der LED-Treiberschaltung aus 2 gemäß den Techniken der Offenbarung,
5 ist eine Graphik, die als Beispiel dienende Konfigurationen für die Spannungsvergleicherschaltung aus 2 gemäß den Techniken der Offenbarung, veranschaulicht,
6 ist ein Blockdiagramm, das eine als Beispiel dienende Implementation der LED-Treiberschaltung aus 2 in weiteren Einzelheiten veranschaulicht, wobei eine LED-Treiberschaltung eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED ausführt,
7 ist ein Diagramm von Zeitsignalen für eine als Beispiel dienende LED-Treiberschaltung gemäß den Techniken der Offenbarung,
8 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung aus 2 in weiteren Einzelheiten, wobei eine LED-Treiberschaltung eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED ausführt,
9 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung aus 6 in weiteren Einzelheiten, wobei eine LED-Treiberschaltung eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED ausführt,
10 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung aus 2 in weiteren Einzelheiten, wobei eine LED-Treiberschaltung eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED ausführt, und
11 ist ein Flussdiagramm eines als Beispiel dienenden Verfahrens zum Ausführen der Techniken der Offenbarung.
Ein Leuchtdioden-(LED)-Treiber ist eine elektrische Vorrichtung, welche die Leistung einer oder mehrerer LED regelt. Ein LED-Treiber reagiert auf die sich ändernden Anforderungen der LED durch Bereitstellen einer konstanten Leistungsmenge für die LED, während sich ihre elektrischen Eigenschaften mit der Temperatur ändern. Ein LED-Treiber ist eine in sich abgeschlossene Leistungsversorgung, deren Ausgaben mit den elektrischen Eigenschaften der einen oder mehreren LED abgestimmt sind. LED-Treiber können ein Dimmen durch Modulationsschaltungen bieten und mehr als einen Kanal für eine getrennte Steuerung verschiedener LED oder LED-Anordnungen aufweisen. Der Leistungspegel der LED wird durch den LED-Treiber konstant gehalten, während sich die elektrischen Eigenschaften infolge der Temperaturerhöhungen und -verringerungen, welche die eine oder die mehreren LED durchmachen, ändern. Ohne den geeigneten Treiber kann die LED zu heiß und instabil werden, wodurch eine schlechte Funktionsweise oder ein früher Ausfall hervorgerufen wird. Beispielsweise nimmt die Betriebslebensdauer einer LED erheblich ab, wenn die durchschnittliche Sperrschichttemperatur (TJ) zunimmt.
Bei einem ersten Entwurf für eine Temperaturschutzschaltung für einen LED-Treiber ist ein Thermoelement direkt mit der Last (beispielsweise der LED) verbunden und überwacht die Temperatur der LED. Dieser Entwurf ist kostspielig, weil er das Funktionieren zahlreicher kostspieliger Thermoelemente erfordert. Ferner erfordert dieser Entwurf einen großen Leiterplattenplatz, weil er zusätzliche Verbindungen für die Thermoelemente erfordert.
Bei einem anderen Entwurf für eine Temperaturschutzschaltung für einen LED-Treiber ist die Last in derselben Platine wie der Stromregler angeordnet. Bei diesem Entwurf wird angenommen, dass der Stromregler und die Last wegen ihrer Nähe in etwa die gleiche Arbeitstemperatur erreichen. Ein Thermoelement überwacht die Sperrschichttemperatur des Stromreglers, wodurch indirekt die Temperatur der LED überwacht wird. Diesem Entwurf mangelt es an Vielseitigkeit, weil die LED in der Nähe der LED-Treiberschaltung angeordnet werden muss, weil die Sperrschichttemperatur der Treiberschaltung sonst nicht mit der Sperrschichttemperatur der LED korrelieren kann. Bei realen Anwendungen kann die LED häufig fern von der Treiberschaltung angeordnet sein, um Entwurfsrandbedingungen zu erfüllen. Dies bedeutet, dass eine Begrenzung des der LED zugeführten Stroms auf der Grundlage der gemessenen Sperrschichttemperatur der Treiberschaltung eine Überhitzung der LED bei einem Entwurf nicht verhindern kann, bei dem die LED so weit von der Treiberschaltung entfernt ist, dass sie unterschiedliche Temperaturen haben.
Diese beiden Entwürfe regeln die Temperatur der LED-Last durch direktes Messen der Temperatur und verwenden eine Rückkopplungsschleife zum Verringern des der Last zugeführten Spitzentreiberstroms als Reaktion auf die gemessene Temperatur. Diese Methodologie hat den Nachteil, dass der Treiber, um die Intensität der LED zu verringern, den Spitzentreiberstrom verringert, der den LED zugeführt wird. Wenn der Spitzentreiberstrom bis unter die minimalen Spezifikationen der LED verringert wird, können die LED nicht mehr richtig funktionieren. Falls beispielsweise der Spitzenstrom, welcher der LED zugeführt wird, kleiner ist als der minimale Strom, der durch die vom Hersteller festgelegte Spezifikation definiert ist, kann die LED eine Chromatizitätsverschiebung oder eine Farbinstabilität durchmachen. Dies bedeutet, dass die LED einen anderen Farbton emittieren kann als vorgesehen, was negative Auswirkungen auf das die LED aufweisende System haben kann.
Eine Diode in der Art einer LED hat eine bekannte Beziehung zwischen dem durch die Diode fließenden Strom, der Spannungsdifferenz über die Diode und der Temperatur der Diodensperrschichten. Diese Beziehung wird durch die ideale Diodengleichung beschrieben:
In der vorstehenden Gleichung ist I der durch die Diode fließende Strom, I₀ die Diodenleckstromdichte, q der Absolutwert der Elektronenladung, V die Spannungsdifferenz über die Diode, n ein Idealitätsfaktor zwischen 1 und 2, k die Boltzmann-Konstante und T die absolute Temperatur in Kelvin der Diodensperrschichten. Es sei bemerkt, dass, wenn I₀, q, n und k Konstanten sind und I und V bekannte Werte aufweisen, die Temperatur T der Diodensperrschichten berechnet werden kann.
1 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12, welche eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED 16 gemäß den Techniken der Offenbarung ausführt. Im Allgemeinen empfängt der LED-Treiber 12 einen Versorgungsstrom 20 von einer Spannungsversorgung 10. Eine Leistungsregelschaltung 14 führt eine digitale Modulation des Versorgungsstroms 20 aus, um einen digital modulierten Treiberstrom 22 zum Ansteuern der LED 16 zu erzeugen. Eine Temperaturregelschaltung 18 empfängt ein Signal 24, das ein Spannungspotential über die LED 16 angibt. Weil das Spannungspotential über die LED 16 und der Treiberstrom 22 bekannt sind, kann die Temperaturregelschaltung 18 die Temperatur der LED 16 berechnen. Auf der Grundlage dieser berechneten Temperatur kann die Temperaturregelschaltung 18 ein Tastverhältnis der Leistungsregelschaltung 14 einstellen, um die "Einschaltzeit" des den LED 16 zugeführten Versorgungsstroms 22 einzustellen, wodurch die Temperatur der LED 16 geregelt wird.
Wenngleich die Techniken der Offenbarung hier durch Bereitstellen von Beispielen einer Modulation, die unter Verwendung einer digitalen Pulsweitenmodulation (DPWM) ausgeführt wird, erläutert werden, können die Techniken dieser Offenbarung auch auf andere Typen von Modulationssignalen anwendbar sein. Bei einigen Beispielen kann eine digitale Pulsdauermodulation oder eine digitale Pulsdichtemodulation an Stelle der DPWM verwendet werden, um das Tastverhältnis zu modulieren.
Die Spannungsversorgung 10 ist eine Leistungsquelle, die dazu ausgebildet ist, dem LED-Treiber 12 Leistung bereitzustellen. Bei einigen Beispielen ist die Spannungsversorgung 10 eine Batterie in der Art einer Alkali-, Zink-Kohlenstoff-, Bleisäure-, Quecksilber-, Lithiumionen-, Lithiumpolymer-, Silberoxid-, Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid- oder Nickel-Zink-Batterie. Bei einigen Beispielen ist die Spannungsversorgung 10 eine Gleichstrom("DC")-Leistungsversorgung, eine Wechselstrom("AC")-Leistungsversorgung, die gleichgerichtet ist, um eine DC-Leistungsversorgung bereitzustellen, oder eine Ausgabe eines linearen Spannungsreglers.
Die Leistungsregelschaltung 14 wandelt den Konstantstrom 20 in den Treiberstrom 22 um, der eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis ist, das durch ein DPWM-Steuersignal 26 von der Temperaturregelschaltung 18 gesteuert wird. Bei einigen Beispielen ist die Leistungsregelschaltung 14 ein Stromregler. Das Tastverhältnis beschreibt das Verhältnis zwischen der "Einschaltzeit" und der "Ausschaltzeit" des Signals. Mit anderen Worten entspricht ein "hohes" Tastverhältnis einer hohen Leistung und einem hohen durchschnittlichen Strom, weil der Treiberstrom 22 meistens eingeschaltet ist. Dagegen entspricht ein "niedriges" Tastverhältnis einer niedrigen Leistung und einem niedrigen durchschnittlichen Strom, weil der Treiberstrom 22 meistens ausgeschaltet ist. Das Tastverhältnis wird in Prozent ausgedrückt, wobei 100 % voll eingeschaltet ist (beispielsweise ein konstanter Gleichstrom). Bei einigen Beispielen ist die Leistungsregelschaltung 14 ein Zähler-Vergleicher-DPWM, ein Verzögerungsleitungsmultiplexer-DPWM, ein Ringoszillatormultiplexer-DPWM oder ein hybrider DPWM, wobei ein solches System sowohl Zähler-Vergleicher- als auch Ringoszillatormultiplexer-Konfigurationen kombiniert.
Die Temperaturregelschaltung 18 dient dazu, das Spannungspotential über die LED 16 zu überwachen und die Temperatur der LED 16 auf der Grundlage der überwachten Spannung zu berechnen. Als Reaktion auf die bestimmte Temperatur stellt die Temperaturregelschaltung 18 das Tastverhältnis der DPWM ein, um den Treiberstrom 22, der den LED 16 zugeführt wird, zu regeln. Beispielsweise verringert die Temperaturregelschaltung 18, nachdem festgestellt wurde, dass ein Spannungspotential 24 über die LED 16 eine hohe Sperrschichtarbeitstemperatur angibt, das Tastverhältnis der Leistungsregelschaltung 14, um den durchschnittlichen Strom, welcher den LED 16 durch den Treiberstrom 22 zugeführt wird, zu verringern. Bei einem anderen Beispiel erhöht die Temperaturregelschaltung 18, nachdem festgestellt wurde, dass ein Spannungspotential 24 über die LED 16 angibt, dass die LED 16 auf eine niedrige oder nominelle Sperrschichtarbeitstemperatur abgekühlt wurden, das Tastverhältnis der Leistungsregelschaltung 14, um den durchschnittlichen Strom, der den LED 16 durch den Treiberstrom 22 zugeführt wird, wieder auf eine normale Betriebsleistung zu erhöhen.
Die LED 16 können eine beliebige LED-Art in der Art organischer LED (OLED), phosphorbasierter LED, Quantenpunkt-LED (QD-LED), Mini-LED, Niederstrom-LED, LED mit sehr hoher Ausgangsleistung, Hochleistungs-LED, mehrfarbiger LED oder Filament-LED sein. Bei einigen Beispielen ist die LED 16 eine einzige LED. Bei anderen Beispielen sind die LED 16 eine LED-Kette oder eine Gruppe von LED-Ketten oder eine LED-Anordnung. Die Techniken der Offenbarung sind jedoch nicht auf LED beschränkt, sondern können gleichermaßen angewendet werden, um eine Temperaturregelung einer beliebigen elektrischen Last auszuführen, wobei das Spannungspotential über die Last vom Strom und von der Temperatur abhängt.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem die Spannung der LED 16 an Stelle der Temperatur der LED 16 überwacht wird. Auch ist es, weil die LED 16 direkt gemessen werden, statt die Temperatur der LED 16 von der Temperatur des LED-Treibers 12 abzuleiten, nicht erforderlich, dass die LED 16 in enger Nähe zum LED-Treiber 12 in derselben Leiterplatte angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
2 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung 12 aus 1 in weiteren Einzelheiten, wobei die LED-Treiberschaltung 12 eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED 16 ausführt. Beim Beispiel aus 2 führt eine Leistungsregelschaltung 14 eine DPWM des von der Spannungsversorgung 10 erhaltenen Versorgungsstroms 20 aus, um den digitalen pulsweitenmodulierten Treiberstrom 22 zum Ansteuern der LED 16 zu erzeugen. Die Temperaturregelschaltung 18 misst einen LED-Ausgangsspannungsanschluss 24, der ein Spannungspotential über die LED 16 angibt. Auf der Grundlage dieser Messung stellt die Temperaturregelschaltung 18 das Tastverhältnis des Versorgungsstroms 22 ein, wodurch die durchschnittliche Leistung, die den LED 16 bereitgestellt wird, eingestellt wird, während ein konstanter Spitzenversorgungsstrom aufrechterhalten wird und eine Temperaturregelung der LED 16 ausgeführt wird.
Bei einigen Beispielen weist die Temperaturregelschaltung 18 einen Spannungsvergleicher 42 zum Vergleichen des LED-Ausgangsspannungsanschlusses 24 mit einem Referenzspannungsanschluss 40 auf. Der Referenzspannungsanschluss 40 gibt eine Referenzspannung aus, die durch Zuführen eines Konstantstroms I_Ref zu einem Referenzwiderstand RRef 38 erzeugt wird. Bei einigen Beispielen wird RRef 38 so ausgewählt, dass, wenn die Temperatur der LED 16 eine vorgegebene maximale Arbeitstemperatur überschreitet, die Spannung des LED-Ausgangsspannungsanschlusses 24 kleiner als jene des Referenzspannungsanschlusses 40 ist, während, wenn die Temperatur der LED 16 kleiner als eine vorgegebene Arbeitstemperatur ist, die Spannung des LED-Ausgangsspannungsanschlusses 24 größer als jene des Referenzspannungsanschlusses 40 ist. Bei einigen Beispielen ist der Referenzspannungsanschluss 40 als eine externe Verbindung zur LED-Treiberschaltung 12 bereitgestellt, während bei anderen Beispielen der Referenzspannungsanschluss 40 eine interne Komponente der LED-Treiberschaltung 12 ist. Bei einigen Beispielen ist der LED-Treiber 12 ein Mehrkanal-LED-Treiber und weist einen Referenzspannungsanschluss 40 für jeden vom LED-Treiber 12 angesteuerten Kanal auf.
Der Spannungsvergleicher 42 tastet den LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 mit einer vorgegebenen Frequenz f_dim ab. Um genaue Messungen zu gewährleisten, tastet der Spannungsvergleicher 42 den LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 nur ab, während das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 Strom zuführt. Beim Beispiel aus 2 beträgt f_dim etwa 400 Hz. Typischerweise liegt f_dim jedoch zwischen 100 und 1000 Hz und wird auf der Grundlage ausgewählt, dass das menschliche Auge nicht in der Lage ist, die Frequenz als flackerndes Licht wahrzunehmen.
Der Spannungsvergleicher 42 vergleicht den LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 mit dem Referenzspannungsanschluss 40 und gibt einen Vergleichsstrom aus, der durch den externen Widerstand R_ext 36 fließt. R_ext 36 wird ausgewählt, um die Steigung des durch die LED 16 fließenden durchschnittlichen Stroms zu definieren. Beispielsweise bewirken kleinere Werte von R_ext 36 eine kleinere Steigung des durch die LED 16 fließenden durchschnittlichen Stroms, während höhere Werte von R_ext 36 eine größere Steigung des durch die LED 16 fließenden durchschnittlichen Stroms bewirken. Demgemäß wird R_ext 36 ausgewählt, um die Rate festzulegen, um die das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 als Reaktion auf die ansteigende Temperatur verringert wird. Bei einigen Beispielen ist R_ext 36 eine interne Komponente des LED-Treibers 12. Bei anderen Beispielen ist R_ext 36 eine externe Komponente. Im letztgenannten Fall kann R_ext 36 nach Wunsch geändert werden, um das Profil der thermischen Begrenzung der Last zu konfigurieren, beispielsweise während Tests oder Prototypisierungen einer LED-Anordnung und der begleitenden LED-Treiberschaltung.
Eine Abtast-und-Halte(S/H)-Schaltung 32 tastet den Vergleichsstrom vom Spannungsvergleicher 42 ab und gibt den abgetasteten Wert aus, wobei die Ausgabe während eines spezifizierten minimalen Zeitraums auf einem konstanten Pegel gehalten wird. Bei einigen Beispielen funktioniert die S/H-Schaltung 32 als ein Analog-Digital-Wandler (ADC), um einen analogen Vergleichsstrom vom Spannungsvergleicher 42 in ein diskretes Digitalsignal umzuwandeln. Die S/H-Schaltung 32 misst die Zeit zum Halten eines Abtastwerts unter Verwendung von Taktsignalen von einem Taktgenerator 34. Im Allgemeinen tastet die S/H-Schaltung 32 den Vergleichsstrom mit der Frequenz f_dim ab.
Der Modulator 30 empfängt die gehaltene Ausgabe der S/H-Schaltung 32 und verwendet ein Taktsignal vom Taktgenerator 34, um ein moduliertes Signal 44 zu erzeugen. Bei einigen Beispielen wird der Modulator 30 unter Verwendung eines Sägezahnwellengenerators, eines Oszillators oder eines linearen Stromreglers mit einer PWM-Einrichtung implementiert. Bei einigen Beispielen ist das modulierte Signal 44 ein unter Verwendung der DPWM moduliertes Signal. Bei einigen Beispielen kann das modulierte Signal 44 ein unter Verwendung der Pulsdauermodulation oder der digitalen Pulsdichtemodulation moduliertes Signal sein. Bei einigen Beispielen wird das modulierte Signal 44 ferner aufbereitet, indem es mit einem generischen Dimmsignal kombiniert wird, das von einer Kanaldimmschaltung 28 bereitgestellt wird. Das modulierte Signal 44 wird durch ein Filter 46 geführt, das dem modulierten Signal 44 eine minimale Grenze auferlegt, um ein Steuersignal 26 für das Einstellen des Tastverhältnisses der Leistungsregelschaltung 14 zu erzeugen. Bei einigen Beispielen stellt die Leistungsregelschaltung 14 als Reaktion auf das Steuersignal 26 das Tastverhältnis eines Schalters ein, um den Versorgungsstrom 20 in einen digital modulierten Treiberstrom 22 zu transformieren. Bei anderen Beispielen stellt das Steuersignal 26 das Tastverhältnis eines Schalters direkt ein, um den Versorgungsstrom 20 in einen digital modulierten Treiberstrom 22 zu transformieren. Der digital modulierte Treiberstrom 22 fließt durch die LED 16, wobei er den LED 16 mit einem konstanten Spitzenstrom Leistung zuführt, während der durchschnittliche Strom einstellbar ist.
Demgemäß stellt die Temperaturregelschaltung 18 als Reaktion auf ein vom LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 erhaltenes gemessenes Spannungssignal unter Verwendung der Pulsweitenmodulation ein Tastverhältnis eines den LED 16 zugeführten Treiberstroms 22 ein, um eine Temperaturregelung der LED 16 in einer Rückkopplungsschleife auszuführen. Wenn beispielsweise die Temperatur der LED 16 ansteigt, gibt der Spannungsvergleicher 42 an, dass ein vom LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 erhaltenes gemessenes Spannungssignal kleiner ist als ein vom Referenzspannungsanschluss 40 erhaltenes gemessenes Spannungssignal. Dementsprechend erzeugt der Modulator 30 ein Signal, das die Leistungsregelschaltung 14 veranlasst, das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 zu verringern. Bei einem anderen Beispiel gibt der Spannungsvergleicher 42, wenn die Temperatur der LED 16 abnimmt, an, dass ein vom LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 erhaltenes gemessenes Spannungssignal größer ist als ein vom Referenzspannungsanschluss 40 erhaltenes gemessenes Spannungssignal. Während dies der Fall ist, erzeugt der Modulator 30 ein Signal, das die Leistungsregelschaltung 14 veranlasst, das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 zu erhöhen. Demgemäß funktioniert die Temperaturregelschaltung 18 in einer Rückkopplungsschleife, um das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 zu erhöhen oder zu verringern, um dadurch den durchschnittlichen Strom, der den LED 16 zugeführt wird, zu erhöhen oder zu verringern, wodurch der Leistungsverbrauch und die Temperatur der LED 16 eingestellt werden, um zu verhindern, dass die LED 16 überhitzen.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die in 2 dargestellte Architektur der Treiberschaltung 12 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden Treiberschaltung 12 aus 2 sowie in anderen Typen von Treiberschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, implementiert werden. Beispielsweise ist die Temperaturregelschaltung 18 bei anderen Konfigurationen eine Komponente außerhalb der Treiberschaltung 12. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 2 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
Die 3 und 4 zeigen in weiteren Einzelheiten die Spannungsvergleicherschaltung 42 aus 2 gemäß den Techniken der Offenbarung. 3 zeigt die unter Verwendung von Bipolar-Sperrschichttransistoren (BJT) implementierte Spannungsvergleicherschaltung 42, während 4 die unter Verwendung von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) implementierte Spannungsvergleicherschaltung 42 zeigt.
Beim Beispiel aus 3 sind beide Transistoren 62A und 62B beim gleichen Strom vorgespannt, so dass beide Transistoren 62A und 62B die gleiche Basis-Emitter-Spannung (V_be) besitzen. Der Strom I, der in den Transistor 64 fließt, ist durch die folgende Gleichung definiert:
Der Strom I fließt in den Transistor 64 und wird mit dem externen Widerstand R_ext 36 multipliziert. Dieser Strom fließt nicht in 62A, so dass es keine Diskrepanz zwischen V_be von 62A und 62B gibt. Die Spannung am Ausgangsanschluss 60 ist durch die folgende Gleichung definiert:
Der Referenzspannungsanschluss 40 weist eine konstante Temperatur auf, während der LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 als Funktion der ansteigenden Temperatur der LED 16 abnimmt. Dementsprechend ist die abgetastete Spannung temperaturabhängig. Sie steigt mit der Temperatur an und ist proportional zum externen Widerstand R_ext 36. Bei einigen Beispielen kann an Stelle des internen Widerstands R_int 66 ein externer Widerstand verwendet werden, um die Genauigkeit zu verbessern. In diesem Fall wird die Spannung am Ausgangsanschluss 60 nicht durch die thermische Diskrepanz zwischen R_int 66 und R_ext 36 beeinflusst. 4 funktioniert ähnlich 3, mit der Ausnahme, dass die Transistoren 62A, 62B und 64 MOSFET-Transistoren an Stelle von BJT-Transistoren sind.
Demgemäß ist ersichtlich, dass der Spannungsvergleicher 42 als Reaktion auf ein gemessenes Spannungssignal, das vom LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 erhalten wird, eine Temperaturänderung der LED 16 bestimmt. Ferner ist der Spannungsvergleicher 42 dazu ausgebildet, festzustellen, wenn die Temperatur der LED 16 über eine vorgegebene maximale Arbeitstemperatur ansteigt, wie durch Auswahlen des Referenzwiderstands RRef 38 festgelegt wird. Auf diese Weise kann eine hier offenbarte LED-Treiberschaltung das Durchlassspannungspotential über die LED 16 verwenden, um die Temperatur der LED 16 zu messen und eine Temperaturregelung der LED auszuführen. Dementsprechend kann ein hier offenbarter LED-Treiber eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden. Zusätzlich führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Die in den 3 und 4 dargestellte Architektur der Spannungsvergleicherschaltung 42 ist nur für Beispielzwecke dargestellt. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden Spannungsvergleicherschaltung 42 aus den 3 und 4 sowie in anderen Typen von Spannungsvergleicherschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben werden, implementiert werden. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in den 3 und 4 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
5 ist eine Graphik, die als Beispiel dienende Konfigurationen für die Spannungsvergleicherschaltung 42 aus 2 gemäß den Techniken der Offenbarung zeigt. Wie 5 zeigt, bleibt das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 bei 100 %, bis es die Ecke 68 trifft, von wo an das Tastverhältnis mit konstanter Steigung mit ansteigender Temperatur abnimmt. Die Ecke 68 wird durch Auswählen eines Werts für den Referenzwiderstand RRef 38 definiert, um eine Spannung am Referenzspannungsanschluss 40 festzulegen, so dass, wenn die LED 16 eine vorgegebene maximale Arbeitstemperatur überschreiten, die am LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 gemessene Spannung kleiner ist als die Spannung am Referenzspannungsanschluss 40. Durch Auswählen eines Werts von R_ext 36 wird die Abnahmerate im Tastverhältnis des Treiberstroms 22 als Reaktion auf die ansteigende Temperatur festgelegt. Beim Beispiel aus 5 sind fünf verschiedene Werte für den externen Widerstand R_ext 36 dargestellt: 1 Kiloohm (kΩ) 69A, 2,5 kΩ 69B, 5 kΩ 69C, 7,5 kΩ 69D und 10 kΩ 69E. Wie 5 zeigt, bewirken kleinere Werte von R_ext 36 eine geringere Steigung des durch die LED 16 fließenden durchschnittlichen Stroms, während höhere Werte von R_ext 36 eine höhere Steigung des durch die LED 16 fließenden durchschnittlichen Stroms bewirken. Demgemäß wird R_ext 36 ausgewählt, um die Rate festzulegen, bei der die Temperaturregelschaltung 18 den Treiberstrom 22 als Reaktion auf die ansteigende Temperatur der LED 16 verringert. Dies ermöglicht es, dass die Treiberschaltung 12 in einer weiten Vielzahl von Anwendungen verwendet wird, bei denen sowohl die Anzahl als auch die Eigenschaften der LED 16 variieren. Dementsprechend kann ein hier offenbarter LED-Treiber eine Temperaturregelung und einen Schutz für LED in fast beliebigen Anwendungen ausführen, während noch die hier offenbarten Vorteile der Techniken erreicht werden können.
Die in 5 dargestellte Architektur der Spannungsvergleicherschaltung 42 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden Spannungsvergleicherschaltung 42 aus 5 sowie in anderen hier nicht spezifisch beschriebenen Typen von Spannungsvergleicherschaltungen implementiert werden. Beispielsweise können zahlreiche Werte von R_ext 36 über die fünf hier dargestellten Werte hinaus ausgewählt werden. Bei einigen Beispielen wird der Wert von R_ext 36 ausgewählt, um die besten Ergebnisse bei einer spezifischen Anwendung zu erreichen, in der der LED-Treiber 12 verwendet wird. Bei anderen Beispielen wird der Wert von R_ext 36 ausgewählt, um eine Anwendung für allgemeine Zwecke zu erfüllen, und optimiert, um in einer weiten Vielzahl von Verwendungsfällen zu funktionieren. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 5 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
6 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung 12 aus 2 in weiteren Einzelheiten, wobei die LED-Treiberschaltung 12 eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED 16 ausführt. Im Allgemeinen funktioniert die LED-Treiberschaltung 12 aus 6 ähnlich der LED-Treiberschaltung 12 aus 2. Beim Beispiel aus 6 führt der Modulator 30 eine Pulsweitenmodulation aus. Ein Vergleicher 70 vergleicht ein konstantes Signal von der S/H-Schaltung 32 mit einer von einem Sägezahngenerator 72 bereitgestellten Sägezahnwelle. Der Vergleicher 70 gibt das resultierende Signal als DPWM-Signal 44 an das Filter 46 aus, welches dem DPWM-Signal 44 eine minimale Pulsbreite auferlegt, um das DPWM-Steuersignal 26 zu erzeugen, welches das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 einstellt. Bei einigen Beispielen stellt der Sägezahngenerator 72 die Sägezahnwelle bei einer Frequenz f_dim bereit.
Das maximale Tastverhältnis des Treiberstroms 22 ist 100 %, wenn die LED 16 nicht thermisch begrenzt sind (beispielsweise wenn die LED 16 unterhalb einer vorgegebenen maximalen Arbeitstemperatur sind). Das minimale Tastverhältnis ist durch das Filter 46 definiert. Um zu gewährleisten, dass die LED-Ausgangsspannung 24 geeignet abgetastet wird, ist das durch das Filter 46 definierte minimale Tastverhältnis größer als die Abtastperiode des Spannungsvergleichers 42. Falls dies nicht der Fall ist, kann der Spannungsvergleicher 42 beispielsweise die LED-Ausgangsspannung 24 während des "Aus"-Tastverhältnisses des Treiberstroms 22 abtasten und null Volt inkorrekt als LED-Ausgangsspannung 24 messen, statt eine Messung auszuführen, während die LED 16 den Spitzenstrom erhalten.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 eine direkte Messung der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die in 6 dargestellte Architektur der LED-Treiberschaltung 12 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12 aus 6 sowie in anderen Typen von LED-Treiberschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, implementiert werden. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 6 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
7 ist ein Diagramm, das Zeitsignale für die als Beispiel dienende LED-Treiberschaltung 12 aus 6 gemäß den Techniken der Offenbarung zeigt. Beim Beispiel aus 7 zeigt eine Graphik 50 die Temperatur der LED 16 über die Zeit und zeigt eine Graphik 52 das vom LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 erhaltene gemessene Spannungssignal als Funktion der Temperatur der LED 16. Eine Graphik 54 zeigt das von der S/H-Schaltung 32 abgetastete vom Spannungsvergleicher 42 bereitgestellte Spannungssignal. Eine Graphik 56 zeigt die von der S/H-Schaltung 32 abgetastete und gehaltene Ausgangsspannung der S/H-Schaltung 32 (durchgezogene Linie), die mit der Ausgabe des Sägezahngenerators 72 verglichen wird, um das DPWM-Signal 44 zu erzeugen. Eine Graphik 58 zeigt den Treiberstrom 22, der den LED 16 zugeführt wird, wobei das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 digital moduliert wird, um die Temperatur der LED 16 zu regeln, während den LED 16 noch ein konstanter Spitzenstrom bereitgestellt wird.
Wie in 7 dargestellt ist, gibt der Spannungsvergleicher 42, wenn die Temperatur der LED 16 eine vorgegebene Temperaturschutzobergrenze kreuzt, an, dass ein vom LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 erhaltenes gemessenes Spannungssignal kleiner ist als ein vom Referenzspannungsanschluss 40 erhaltenes gemessenes Spannungssignal. An diesem Punkt erzeugt der Vergleicher 70 ein moduliertes Steuersignal 26, wodurch die Temperaturschutzschaltung 18 veranlasst wird, das Tastverhältnis des in die LED 16 fließenden Treiberstroms 22 zu verringern.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die in 7 dargestellte Architektur der LED-Treiberschaltung 12 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12 aus 7 sowie in anderen Typen von LED-Treiberschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, implementiert werden. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 7 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
8 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung 12 aus 2 in weiteren Einzelheiten, wobei die LED-Treiberschaltung 12 eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED 16 ausführt. Im Allgemeinen funktioniert die LED-Treiberschaltung 12 aus 8 im Wesentlichen ähnlich der LED-Treiberschaltung 12 aus 2. Die LED-Treiberschaltung 12 aus 8 unterscheidet sich jedoch in mehreren Hinsichten. Erstens weist die LED-Treiberschaltung 12 aus 8 an Stelle der S/H-Schaltung 32 einen ADC 76 auf, um das Analogsignal vom Spannungsvergleicher 42 in einen Digitalwert umzuwandeln. Zusätzlich weist der Modulator 30 einen Vergleicher 70 auf, der ein Digitalsignal vom ADC 76 mit einer vom digitalen Sägezahngenerator 74 bereitgestellten digitalen Sägezahnwelle vergleicht. Der Vergleicher 70 gibt das resultierende Signal als DPWM-Signal 44 an das Filter 46 aus, welches dem DPWM-Signal 44 eine minimale Pulsbreite auferlegt, um das DPWM-Steuersignal 26 zu erzeugen, welches das Tastverhältnis des Treiberstroms 22 einstellt. Bei einigen Beispielen stellt der digitale Sägezahngenerator 74 die digitale Sägezahnwelle bei einer Frequenz von f_dim bereit.
Die als Beispiel dienende LED-Treiberschaltung 12 aus 8 bietet mehrere Vorteile gegenüber der als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12 aus 6. Erstens können durch die Verwendung des ADC 76 an Stelle der S/H-Schaltung 32 die Fehler in der Signaldetektion infolge des Leckstroms in Kondensatoren, die zum Implementieren der S/H-Schaltung 32 verwendet werden, begrenzt werden. Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass die LED-Treiberschaltung 12 aus 8 weniger Leiterplattenplatz für die Implementation erfordern kann, weil sie nicht den großen Leiterplattenplatz benötigt, der für die Aufnahme der Kondensatoren notwendig, die für die Implementation der S/H-Schaltung 32 verwendet werden.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die in 8 dargestellte Architektur der LED-Treiberschaltung 12 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12 aus 8 sowie in anderen Typen von LED-Treiberschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, implementiert werden. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 8 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
9 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung 12 aus 6 in weiteren Einzelheiten, wobei die LED-Treiberschaltung 12 eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED 16 ausführt. Im Allgemeinen funktioniert die LED-Treiberschaltung 12 aus 9 im Wesentlichen ähnlich der LED-Treiberschaltung 12 aus 6.
Beim Beispiel aus 9 spezifiziert ein Benutzer die Anzahl der LED innerhalb der LED 16. Bei einigen Beispielen spezifiziert der Benutzer die Anzahl der LED durch Kommunizieren mit der LED-Treiberschaltung 12 über einen Digitalkommunikationsbus in der Art einer seriellen Peripherieschnittstelle (SPI). Der LED-Ausgangsspannungsanschluss 24 ist über einen Puffer 82 und einen Multiplexer ("MUX") 80 mit der LED-Treiberschaltung 12 verbunden. Ein Abschnitt des Spannungsteilers 78 wird vom Benutzer so ausgewählt, dass die Ausgabe des MUX 80 nicht die Durchlassspannung der Reihe von LED 16 ist, sondern die Durchlassspannung einer einzigen LED. Demgemäß wird der Referenzwiderstand RRef 38 ausgewählt, um der Spannung einer einzigen LED zu entsprechen. Falls sich die Anzahl der LED 16 ändert, bleibt RRef 38 konstant, und der Benutzer wählt einen neuen Abschnitt des Spannungsteilers 78 aus, so dass die Ausgabe des MUX 80 die Durchlassspannung einer einzigen LED ist. Dementsprechend ermöglicht die LED-Treiberschaltung 12 aus 9 eine breite Vielzahl von LED-Konfigurationen, ohne den Referenzwiderstand R_Ref 38 jedes Mal zu ändern, wenn sich die Konfiguration der LED 16 ändert. Eine solche LED-Treiberschaltung 12 kann beim Testen verschiedener LED-Konfigurationen oder als ein LED-Treiber für allgemeine Zwecke, der für eine breite Vielzahl von LED-Anwendungen geeignet ist, nützlich sein.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die in 9 dargestellte Architektur der LED-Treiberschaltung 12 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12 aus 9 sowie in anderen Typen von LED-Treiberschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, implementiert werden. Beispielsweise kann die LED-Treiberschaltung aus 8 modifiziert werden, so dass sie einen programmierbaren MUX und einen Spannungsteiler, wie hier beschrieben, aufweist. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 9 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
10 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Implementation der LED-Treiberschaltung 12 aus 1 in weiteren Einzelheiten, wobei die LED-Treiberschaltung 12 eine Temperaturregelung einer oder mehrerer LED 16 ausführt. Im Gegensatz zur LED-Treiberschaltung 12 aus 2 benötigt die LED-Treiberschaltung 12 aus 10 keinen internen Taktgeber 34.
Die LED-Treiberschaltung aus 10 weist einen linearen Stromregler 86 mit einer PWM-Einrichtung 84 auf. Kein Taktgeber, Oszillatoren oder Sägezahngeneratoren sind erforderlich, um bei diesem Beispiel die Temperaturschutzschaltung 18 zu implementieren. Die PWM-Einrichtung 84 stellt ein Dimmsteuersignal 26 durch Laden oder Entladen eines Widerstand-Kondensator(RC)-Netzes 88 bereit. Bei einigen Beispielen ist das RC-Netz 88 eine interne Komponente des LED-Treibers 12, während bei anderen Beispielen das RC-Netz 88 außerhalb des LED-Treibers 12 ist. Der Modulator 30 empfängt ein analoges PWMI-Rampensignal 90 von der PWM-Einrichtung 84 und vom Ausgang der S/H-Schaltung 32. Der Modulator 30 vergleicht diese beiden Signale und erzeugt ein digitales PWM-Signal 44, welches ein Tastverhältnis des Treiberstroms 22 steuert.
Die als Beispiel dienende LED-Treiberschaltung 12 aus 10 verwendet das analoge PWMI-Rampensignal 90 im Modulator wieder. Zuerst wird es mit dem Ausgang der S/H-Schaltung 32 verglichen und verwendet, um das Digitalsignal bereitzustellen, das den Strom schaltet, wenn die Temperatur ansteigt. Ferner wird die ansteigende Flanke des analogen PWMI-Rampensignals 90 verwendet, um einen Puls zu erzeugen, der die Erfassung der Ausgangsspannung durch die S/H-Schaltung 32 auslöst. Dementsprechend benötigt die als Beispiel dienende LED-Treiberschaltung 12 aus 10 keinen Taktgeber oder Oszillator zum Ausführen der Temperaturverwaltung der LED 16 gemäß den hier offenbarten Techniken.
Wie vorstehend erörtert wurde, wird das minimale Tastverhältnis des Treiberstroms 22 durch das Filter 46 definiert. Um zu gewährleisten, dass die LED-Ausgangsspannung 24 geeignet abgetastet wird, ist das minimale durch das Filter 46 definierte Tastverhältnis größer als die Abtastperiode des Spannungsvergleichers 42 und der S/H-Schaltung 32. Falls dies nicht der Fall ist, kann der Spannungsvergleicher 42 oder die S/H-Schaltung 32 beispielsweise die LED-Ausgangsspannung 24 während des "Aus"-Tastverhältnisses des Treiberstroms 22 abtasten und null Volt inkorrekt als LED-Ausgangsspannung 24 messen, statt eine Messung auszuführen, während die LED 16 den Spitzenstrom erhalten. Hier wird die geeignete Erfassung der LED-Ausgangsspannung 24 garantiert, weil der Puls für die Abtastaktivität an der ansteigenden Flanke des Digitalsignals, das die Leistungsstufe ein-/ausschaltet, erzeugt wird.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die in 10 dargestellte Architektur der LED-Treiberschaltung 12 dient nur als Beispiel. Die in dieser Offenbarung dargelegten Techniken können in der als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltung 12 aus 10 sowie in anderen Typen von LED-Treiberschaltungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, implementiert werden. Nichts in dieser Offenbarung sollte als die Techniken dieser Offenbarung auf die in 10 dargestellte als Beispiel dienende Architektur beschränkt ausgelegt werden.
11 ist ein Flussdiagramm eines als Beispiel dienenden Verfahrens zum Ausführen der Techniken der Offenbarung. 11 wird mit Bezug auf die als Beispiel dienende LED-Treiberschaltung 12 aus 2 beschrieben. 11 ist jedoch ebenso auf die als Beispiel dienenden LED-Treiberschaltungen aus den 6 und 8–10 anwendbar.
Beim als Beispiel dienenden Verfahren aus 11 empfängt die Temperaturschutzschaltung 18 des LED-Treibers 18 ein LED-Spannungsausgangssignal 24, welches das Spannungspotential über die LED 16 angibt (102). Der Spannungsvergleicher 42 vergleicht das LED-Spannungsausgangssignal 24 mit einem Referenzspannungssignal 40 (104). Der Spannungsvergleicher 42 gibt einen Vergleichsstrom aus, welcher die Differenz zwischen dem LED-Spannungsausgangssignal 24 und dem Referenzspannungssignal 40 der S/H-Schaltung 32 angibt. Bei einigen Beispielen ist die Spannung des LED-Ausgangsspannungsanschlusses 24 kleiner als jene am Referenzspannungsanschluss 40, wenn die Temperatur der LED 16 eine vorgegebene maximale Arbeitstemperatur überschreitet, während die Temperatur der LED 16 jedoch kleiner als eine vorgegebene Arbeitstemperatur ist, ist die Spannung des LED-Ausgangsspannungsanschlusses 24 größer als jene am Referenzspannungsanschluss 40. Die S/H-Schaltung 32 tastet den Vergleichsstrom vom Spannungsvergleicher 42 ab und gibt den abgetasteten und gehaltenen Wert an den Modulator 30 aus.
Als Reaktion auf den Vergleich des LED-Spannungsausgangssignals 24 mit dem Referenzspannungssignal 40 gibt der Modulator 30 ein moduliertes Signal 44 aus, das dazu dient, die Leistungsregelschaltung 14 dynamisch zu modulieren (106). Bei einigen Beispielen moduliert das modulierte Signal 44 ein Tastverhältnis der Leistungsregelschaltung 14. Bei einigen Beispielen wird der Modulator 30 unter Verwendung eines Sägezahnwellengenerators, eines Oszillators oder eines linearen Stromreglers mit einer PWM-Einrichtung implementiert. Bei einigen Beispielen ist das modulierte Signal 44 ein unter Verwendung der DPWM moduliertes Signal. Bei anderen Beispielen ist das modulierte Signal 44 ein unter Verwendung der digitalen Pulsdauermodulation oder der digitalen Pulsdichtemodulation moduliertes Signal. Bei einigen Beispielen wird das modulierte Signal 44 ferner aufbereitet, indem es mit einem von der Kanaldimmschaltung 28 bereitgestellten generischen Dimmsignal kombiniert wird, um das Steuersignal 26 zu erzeugen.
Die Leistungsregelschaltung 14 führt als Reaktion auf das Steuersignal 26 eine Temperaturregelung der LED 16 durch Zuführen des modulierten Treiberstroms 22 zu den LED 16 aus (108). Der digital modulierte Treiberstrom 22 fließt durch die LED 16, wobei er den LED 16 mit einem konstanten Spitzenstrom Leistung zuführt. Durch Einstellen der Dauer des Tastverhältnisses des Treiberstroms 22 stellt die Temperaturregelschaltung 18 den durchschnittlichen Strom, der den LED 16 zugeführt wird, ein, wodurch die Intensität und der Leistungsverbrauch der LED 16 eingestellt wird. Durch Verringern des Leistungsverbrauchs der LED 16 als Reaktion darauf, dass das LED-Spannungsausgangssignal 24 eine Temperatur der LED 16 angibt, kann die Temperaturregelschaltung 18 die Temperatur der LED 16 regeln.
Dementsprechend kann der LED-Treiber 12 eine Temperaturüberwachung und einen Schutz der LED 16 ausführen, ohne ein kostspieliges Thermoelement zu verwenden, indem er an Stelle der Temperatur, wie es bei anderen Vorrichtungen geschieht, die Spannung der LED 16 über den Spannungsvergleicher 42 überwacht. Auch führt die Temperaturregelschaltung 12 direkte Messungen der LED 16 aus. Daher ist es nicht erforderlich, dass die LED 16 innerhalb der gleichen Leiterplatte in enger Nähe zum LED-Treiber 12 angeordnet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Weil der Treiberstrom 22 unter Verwendung der Pulsweitenmodulation digital moduliert wird, bleibt der tatsächliche von den LED 16 erhaltene Strom ferner entweder bei einem konstanten Wert oder bei null. Demgemäß erhöht oder verringert die Temperaturregelschaltung 18 die "Einschaltzeit" des Tastverhältnisses des Treiberstroms, um den durchschnittlichen Treiberstrom, der den LED 16 zugeführt wird, einzustellen, wodurch die Intensität der LED 16 verringert wird. Auf diese Weise verringert der LED-Treiber 12 die Intensität der LED 16, führt den LED 16 jedoch weiter einen konstanten Spitzenstrom zu, wodurch er es ermöglicht, dass die LED 16 innerhalb der spezifizierten Entwurfsparameter arbeiten und Chromatizitäts- und Farbverschiebungen oder andere negative Eigenschaften verhindert werden, die auftreten, wenn die Intensität der LED 16 durch Verringern des Spitzenstroms verringert wird. Daher kann der LED-Treiber 12 die DPWM verwenden, um den durchschnittlichen von den LED 16 erhaltenen Strom und damit die Intensität der LED 16 einzustellen, um die den LED 16 zugeführte Leistung zu verringern und eine thermische Beschädigung durch Überhitzen zu verhindern.
Die folgenden Beispiele können einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung erläutern.
Beispiel 1. Verfahren, das umfasst: Erhalten eines ersten Signals, das ein Spannungspotential über mehreren LED angibt, durch eine Temperaturregelschaltung eines Leuchtdioden-(LED)-Treibers und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, Ausgeben eines zweiten Signals durch die Temperaturregelschaltung, welches dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Tastverhältnisses eines Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Beispiel 2. Verfahren nach Beispiel 1, bei dem das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation umfasst.
Beispiel 3. Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 2, bei dem beim Ausgeben des zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, ein zweites Signal ausgegeben wird, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch Verringern des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Beispiel 4. Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 3, welches weiterhin umfasst: Vergleichen des ersten Signals, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, mit einer Referenzspannung und Ausgeben einer ersten Anzeige, dass die Temperatur der mehreren LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und der Referenzspannung.
Beispiel 5. Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 4, bei dem das Ausgeben des zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, umfasst: Vergleichen der ersten Anzeige mit einer Sägezahnwellenform und Ausgeben des zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und der Sägezahnwellenform.
Beispiel 6. Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 5, bei dem das Ausgeben des zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, umfasst: Vergleichen der ersten Anzeige mit einem durch eine Pulsweitenmodulations(PWM)-Einrichtung erzeugten Signal und Ausgeben des zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und dem von der PWM-Einrichtung erzeugten Signal.
Beispiel 7. Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 6, welches weiterhin umfasst: Erhalten einer Anzeige der Anzahl der mehreren LED, Bestimmen des Spannungspotentials über eine LED von den mehreren LED auf der Grundlage der Anzeige der Anzahl der mehreren LED und des Spannungspotentials über den mehreren LED, Vergleichen des Spannungspotentials über der einen LED von den mehreren LED mit einer Referenzspannung und Ausgeben einer ersten Anzeige, dass die Temperatur der wenigstens einen LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem Spannungspotential über der einen LED von den mehreren LED und der Referenzspannung.
Beispiel 8. Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 7, bei dem das Ausgeben des zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, umfasst: Bestimmen, dass das zweite Signal dazu ausgebildet ist, das Tastverhältnis des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, bis unter ein minimales Tastverhältnis zu verringern, Einstellen des zweiten Signals zum Verringern des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, auf das minimale Tastverhältnis auf der Grundlage der Bestimmung und Ausgeben des eingestellten zweiten Signals, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch Verringern des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, auf das minimale Tastverhältnis zu regeln.
Beispiel 9. Temperaturregelschaltung eines Leuchtdioden-(LED)-Treibers, welche dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal zu erhalten, das ein Spannungspotential über mehreren LED angibt, und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, ein zweites Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Beispiel 10. Temperaturregelschaltung nach Beispiel 9, bei dem das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters unter Verwendung der Pulsweitenmodulation umfasst.
Beispiel 11. Temperaturregelschaltung nach einem der Beispiele 9 bis 10, bei dem die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, ferner dazu ausgebildet ist, ein zweites Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch Verringern des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Beispiel 12. Temperaturregelschaltung nach einem der Beispiele 9 bis 11, wobei die Temperaturregelschaltung dazu ausgebildet ist, das erste Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, mit einer Referenzspannung zu vergleichen, und eine erste Anzeige auszugeben, dass die Temperatur der mehreren LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und der Referenzspannung.
Beispiel 13. Temperaturregelschaltung nach einem der Beispiele 9 bis 12, wobei die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, ferner dazu ausgebildet ist, die erste Anzeige mit einer Sägezahnwellenform zu vergleichen, und das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und der Sägezahnwellenform zu regeln.
Beispiel 14. Temperaturregelschaltung nach einem der Beispiele 9 bis 13, wobei die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, ferner dazu ausgebildet ist, die erste Anzeige mit einem Signal zu vergleichen, das durch eine Pulsweitenmodulations(PWM)-Einrichtung erzeugt wird, und das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und dem von der PWM-Einrichtung erzeugten Signal zu regeln,.
Beispiel 15. Temperaturregelschaltung nach einem der Beispiele 9 bis 14, wobei die Temperaturregelschaltung ferner dazu ausgebildet ist: eine Anzeige der Anzahl der mehreren LED zu erhalten, das Spannungspotential über einer LED von den mehreren LED auf Grundlage der Anzeige der Anzahl der mehreren LED und des Spannungspotentials über den mehreren LED zu bestimmen, das Spannungspotential über der einen LED von den mehreren LED mit einer Referenzspannung zu vergleichen, und eine erste Anzeige auszugeben, dass die Temperatur der wenigstens einen LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem Spannungspotential über die eine LED von den mehreren LED und der Referenzspannung.
Beispiel 16. Temperaturregelschaltung nach einem der Beispiele 9 bis 15, bei der die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, ferner dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass das zweite Signal dazu ausgebildet ist, ein Tastverhältnis eines Schalters des Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, unter ein minimales Tastverhältnis zu verringern, das zweite Signals dazu einzustellen, das Tastverhältnis des Schalters des Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, auf das minimale Tastverhältnis zu verringern auf der Grundlage der Bestimmung, und das eingestellte zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch Verringern des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, auf das minimale Tastverhältnis zu regeln.
Beispiel 17. System, das umfasst: mehrere Leuchtdioden (LED), die dazu ausgebildet sind, ein erstes Signal auszugeben, das ein Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und einen Leuchtdioden-(LED)-Treiber, welcher umfasst: eine Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das erste Signal zu erhalten, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, ein zweites Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Tastverhältnisses eines Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln; und den Schalter, der dazu ausgebildet ist, den mehreren LED entsprechend dem durch das zweite Signal definierten Tastverhältnis Strom zuzuführen.
Beispiel 18. System nach Beispiel 17, bei dem das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation umfasst.
Beispiel 19. System nach einem der Beispiele 17 bis 18, bei dem die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, ferner dazu ausgebildet ist, ein zweites Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch Verringern des Tastverhältnisses des Schalters, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Beispiel 20. System nach einem der Beispiele 17 bis 19, bei dem die Temperaturregelschaltung dazu ausgebildet ist: das erste Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, mit einer Referenzspannung zu vergleichen, und eine erste Anzeige, auszugeben dass die Temperatur der mehreren LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und der Referenzspannung.
Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können zumindest teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden. Beispielsweise können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken innerhalb eines oder mehrerer Prozessoren implementiert werden, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitaler Signalprozessoren (DSP), anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGA) oder einer anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungsanordnung sowie beliebiger Kombinationen dieser Komponenten. Der Begriff "Prozessor" oder "Verarbeitungsschaltungsanordnung" kann sich allgemein auf beliebige der vorstehenden Logikschaltungsanordnungen für sich oder in Kombination mit anderen Logikschaltungsanordnungen oder eine andere äquivalente Schaltungsanordnung beziehen. Eine Steuereinheit, die Hardware umfasst, kann auch eine oder mehrere der Techniken dieser Offenbarung ausführen.
Diese Hardware, Software und Firmware kann innerhalb derselben Vorrichtung oder innerhalb getrennter Vorrichtungen implementiert werden, um die verschiedenen in dieser Offenbarung beschriebenen Operationen und Funktionen zu unterstützen. Zusätzlich können beliebige der beschriebenen Einheiten, Module oder Komponenten zusammen oder getrennt als diskrete, jedoch miteinander zusammenarbeitsfähige Logikvorrichtungen implementiert werden. Die Darstellung verschiedener Merkmale als Module oder Einheiten soll verschiedene funktionelle Aspekte hervorheben und impliziert nicht notwendigerweise, dass diese Module oder Einheiten durch getrennte Hardware- oder Softwarekomponenten verwirklicht werden müssen. Vielmehr kann Funktionalität in Zusammenhang mit einem oder mehreren Modulen oder einer oder mehreren Einheiten durch getrennte Hardware- oder Softwarekomponenten ausgeführt werden oder in gemeinsame oder getrennte Hardware- oder Softwarekomponenten integriert werden.

Claims

Verfahren, das aufweist: Erhalten eines ersten Signals, das ein Spannungspotential über mehreren LED angibt, durch eine Temperaturregelschaltung eines Leuchtdioden-(LED)-Treibers und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, Ausgeben durch die Temperaturregelschaltung eines zweiten Signals, welches dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das dynamische Modulieren des Stromreglers durch das zweite Signal, das dynamische Modulieren eines Tastverhältnisse eines Schalters des Stromreglers unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das dynamischen Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters des Stromreglers durch das zweite Signal unter Verwendung der Pulsweitenmodulation das Verringern des Tastverhältnisses des Schalters des Stromreglers aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Vergleichen des ersten Signals mit einer Referenzspannung und Ausgeben einer ersten Anzeige, dass die Temperatur der mehreren LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Signal und der Referenzspannung.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ausgeben des zweiten Signals aufweist: Vergleichen der ersten Anzeige mit einer Sägezahnwellenform und Ausgeben des zweiten Signals auf Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und der Sägezahnwellenform.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Ausgeben des zweiten Signals aufweist: Vergleichen der ersten Anzeige mit einem Signal, das durch eine Pulsweitenmodulations-(PWM)-Einrichtung erzeugt wird, und Ausgeben des zweiten Signals auf Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und dem von der PWM-Einrichtung erzeugten Signal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Erhalten einer Anzeige der Anzahl der mehreren LED, Bestimmen des Spannungspotentials über einer LED von den mehreren LED auf Grundlage der Anzeige der Anzahl der mehreren LED und des Spannungspotentials über den mehreren LED, Vergleichen des Spannungspotentials über der einen LED von den mehreren LED mit einer Referenzspannung und Ausgeben einer ersten Anzeige, dass die Temperatur der wenigstens einen LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf Grundlage des Vergleichs zwischen dem Spannungspotential über der einen LED von den mehreren LED und der Referenzspannung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausgeben des zweiten Signals aufweist: Bestimmen, dass das zweite Signal dazu ausgebildet ist, ein Tastverhältnis eines Schalters des Stromreglers bis unter ein minimales Tastverhältnis zu verringern, Einstellen des zweiten Signals dazu, das Tastverhältnis des Schalters des Stromreglers auf das minimale Tastverhältnis zu verringern, auf der Grundlage der Bestimmung und Ausgeben des eingestellten zweiten Signals.
Temperaturregelschaltung eines Leuchtdioden-(LED)-Treibers, welche dazu ausgebildet ist: ein erstes Signal zu erhalten, das ein Spannungspotential über mehreren LED angibt, und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, ein zweites Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln.
Temperaturregelschaltung nach Anspruch 9, bei dem das dynamische Modulieren des Stromreglers durch das zweite Signal, das dynamische Modulieren eines Tastverhältnisses eines Schalters des Stromreglers unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation aufweist.
Temperaturregelschaltung nach Anspruch 10, bei der das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters des Stromreglers durch das zweite Signal, das Verringern des Tastverhältnisses des Schalters des Stromreglers aufweist.
Temperaturregelschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Temperaturregelschaltung dazu ausgebildet ist: das erste Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, mit einer Referenzspannung zu vergleichen und auf Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Signal und der Referenzspannung eine erste Anzeige auszugeben, dass die Temperatur der mehreren LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist.
Temperaturregelschaltung nach Anspruch 12, bei der die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, weiterhin dazu ausgebildet ist: die erste Anzeige mit einer Sägezahnwellenform zu vergleichen und das zweite Signal auf Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und der Sägezahnwellenform auszugeben.
Temperaturregelschaltung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, weiterhin dazu ausgebildet ist: die erste Anzeige mit einem Signal zu vergleichen, das durch eine Pulsweitenmodulations-(PWM)-Einrichtung erzeugt wird, und das zweite Signal auf Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Anzeige und dem von der PWM-Einrichtung erzeugten Signal auszugeben.
Temperaturregelschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei der die Temperaturregelschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist,: eine Anzeige der Anzahl der mehreren LED zu erhalten, das Spannungspotential über einer LED von den mehreren LED auf Grundlage der Anzeige der Anzahl der mehreren LED und des Spannungspotentials über den mehreren LED zu bestimmen, das Spannungspotential über der einen LED von den mehreren LED mit einer Referenzspannung zu vergleichen und eine erste Anzeige auszugeben, dass die Temperatur der wenigstens einen LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf Grundlage des Vergleichs zwischen dem Spannungspotential über der einen LED von den mehreren LED und der Referenzspannung.
Temperaturregelschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der die Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zweite Signal auszugeben, weiterhin dazu ausgebildet ist: zu bestimmen, dass das zweite Signal dazu ausgebildet ist, ein Tastverhältnis eines Schalters des Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, unter ein minimales Tastverhältnis zu verringern, das zweite Signal einzustellen, das Tastverhältnis des Schalters des Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, auf das minimale Tastverhältnis zu verringern, auf der Grundlage der Bestimmung und das eingestellte zweite Signal auszugeben.
System, das aufweist: mehrere Leuchtdioden (LED), die dazu ausgebildet sind, ein erstes Signal auszugeben, das ein Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und einen Leuchtdioden-(LED)-Treiber, der aufweist: eine Temperaturregelschaltung, die dazu ausgebildet ist: das erste Signals, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, auszugeben, und als Reaktion auf das erhaltene erste Signal, ein zweites Signal auszugeben, das dazu ausgebildet ist, die Temperatur der mehreren LED durch dynamisches Modulieren eines Stromreglers, der den mehreren LED Strom zuführt, zu regeln, und den Stromregler, der dazu ausgebildet ist, modulierten Strom den mehreren LED entsprechend dem zweiten Signal zuzuführen.
System nach Anspruch 17, bei dem das dynamische Modulieren des Stromreglers durch das zweite Signal aufweist, das dynamische Modulieren eines Tastverhältnisses eines Schalters des Stromreglers unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation.
System nach Anspruch 17 oder 18, bei dem das dynamische Modulieren des Tastverhältnisses des Schalters des Stromreglers durch das zweite Signal unter Verwendung der Pulsweitenmodulation aufweist, das Tastverhältnis des Schalters des Stromreglers zu verringern.
System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die Temperaturregelschaltung dazu ausgebildet ist: das erste Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, mit einer Referenzspannung zu vergleichen, und eine erste Anzeige auszugeben, dass die Temperatur der mehreren LED größer als eine maximale Arbeitstemperatur ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Signal, welches das Spannungspotential über den mehreren LED angibt, und der Referenzspannung.