DE10245626A1 - Circuitry to reduce ripple for LED arrangement, uses detected light intensity of LEDs to adjust to nominal light intensity for LED traffic lights - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Restwelligkeitsreduzierung bei einer LED- Anordnung („LED- Array").The present invention relates relates to a circuit arrangement and a method for reducing ripple with an LED arrangement (“LED Array ").
Als LED- Anordnungen (LED: lichtemittierende Diode) gelten vorliegend grundsätzlich alle denkbaren LED- Verschaltungen wie z.B. zwei oder mehr parallel zueinander verschaltete LED-Ketten, in denen jeweils mindestens ein LED- Bauelement angeordnet ist, wobei bei zwei oder mehr LED- Bauelementen, diese seriell miteinander verschaltet sind. Aber auch eine LED-Kette, in der mindestens ein LED- Bauelement angeordnet ist, wobei bei zwei oder mehr LED- Bauelementen, diese seriell miteinander verschaltet sind, ist mit dem Begriff „LED- Anordnung" umfasst.As LED arrangements (LED: light emitting Diode) apply here in principle all conceivable LED connections such as two or more in parallel interconnected LED chains, in each of which at least one LED component is arranged, with two or more LED components, these in series with each other are connected. But also an LED chain, in which at least one LED component is arranged, with two or more LED components, these are connected in series with one another is included in the term “LED arrangement”.
Um bei LED- Anordnungen eine möglichst günstige Kostensituation zu erhalten, werden bei Ampelanwendungen nur so viele LEDs wie unbedingt notwendig eingesetzt. Das heißt herkömmlicherweise beschränken sich die LEDs auf die für die Ampelanwendung sichtbaren LEDs.In order to achieve the best possible cost situation with LED arrangements In traffic light applications, only as many LEDs are required as absolutely necessary necessary used. This means conventionally restrict the LEDs on the for the traffic light application visible LEDs.
Um die geforderten Ansprechzeiten einhalten zu können – d. h. um das Umschalten von einem Betriebszustand zu einem anderen gewährleisten zu können -, kann die Bestromung der LEDs nicht mit Gleichstrom erfolgen, da in herkömmlicher Weise dazu ein großer Kondensator notwendig wäre. Dieser Kondensator würde zur Nichteinhaltung der Ansprechzeiten führen. Es kommt zu Schwingungen im System. Diese Restwelligkeit (Oszillation um einen Mittelwert) ist dabei so groß, dass die Stromstärke durch die LED- Anordnung z. B. im Peak (Spitzenwert) nahezu den doppelten Wert des mittleren Stromes aufweist.At the required response times to be able to comply - d. H. to ensure switching from one operating state to another to be able to -, the LEDs cannot be energized with direct current, because in conventional Great way to do this Capacitor would be necessary. This capacitor would lead to non-compliance with response times. Vibrations occur in the system. This residual ripple (oscillation around an average) is so big that amperage through the LED arrangement z. B. in the peak (peak value) almost twice Value of the average current.
Auf Grund der Abhängigkeit der LED- Lebensdauer von der in der LED umgesetzten Leistung hat also diese Restwelligkeit eine sehr negative Auswirkung auf die Lebensdauer einer solchen LED- Anordnung. D.h. die Restwelligkeit bewirkt eine zusätzliche umgesetzte Leistung, welche die LED-Lebensdauer verringert.Due to the dependency of the LED lifespan of the power converted in the LED has this residual ripple a very negative impact on the life of such LED arrangement. That the ripple causes an additional one implemented power, which reduces the LED lifespan.
Gemäß dem Stand der Technik ist eine hohe Restwelligkeit stets vorhanden, da gemäß dem Stand der Technik dieses Problem nicht gelöst wird. Auf herkömmliche Weise wird zur Einhaltung der Lebensdaueranforderungen eine entsprechend hohe Anzahl an LEDs eingesetzt. Dabei ergibt sich allerdings eine ungünstige Kostensituation.According to the state of the art a high ripple is always present, since this according to the prior art Problem not solved becomes. Conventional A way to comply with the life expectancy requirements high number of LEDs used. However, there is one unfavorable Cost situation.
Auf herkömmliche Weise ist mit einem Kondensator oder einer Spule das Problem der Restwelligkeit nur sehr schwer in den Griff zu bekommen, denn dazu sind umständliche Schaltungen mit aktiven Schaltern notwendig, wobei die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems eingeschränkt ist.The conventional way is with a Capacitor or a coil the problem of ripple only very difficult to get a grip on, because they are cumbersome Circuits with active switches necessary, the reliability of the Overall system limited is.
Herkömmmliche Leistungsversorgungsschaltungen (power supplies) für Ampelsignalgeber verwenden zum Einstellen der erforderlichen Stromstärke MOSFETs, FETs oder Transistoren mit entsprechender Verschaltung. Bei Netzteilen finden Transformatoren Anwendung, die die an einer Ampel anliegende Spannung auf für LED- Lichtquellen kompatible Spannungen umwandeln. In Deutschland wird eine Spannung von 230 Volt Wechselstrom auf eine Spannung von ca. 15 Volt Gleichstrom transformiert. Es liegt hier herkömmlicherweise eine hohe Restwelligkeit vor.Conventional power supply circuits (power supplies) for Traffic light signal transmitters use MOSFETs to set the required current, FETs or transistors with appropriate wiring. For power supplies transformers are used that match the ones at a traffic light Tension on for Convert LED light sources to compatible voltages. In Germany a voltage of 230 volts alternating current to a voltage of approx. 15 volts DC transformed. It's traditionally here a high ripple.
Herkömmlicherweise ist immer ein Einstell- Widerstand vorgesehen, der die von den Leistungsversorgungsschaltungen abgegebene Stromstärke direkt beeinflußt. Dieser Einstell- Widerstand wird vorteilhafterweise auf die Platine der LED- Lichtquelle (LED- Anordnung) ausgelagert, da dann für unterschiedliche LED- Lichtquellen, die auch unterschiedliche Stromstärken erfordern, nur eine Leistungsversorgung (power supply) notwendig ist. In Abhängigkeit von der an dem Einstell- Widerstand anliegenden Spannung fließt über diesen Einstell-Widerstand ein entsprechender Einstell- Strom zur Einstellung der Leistungsversorgungsschaltung.Traditionally there is always one Setting resistor is provided, which by the power supply circuits emitted current directly affected. This setting resistor is advantageously on the board the LED light source (LED arrangement) outsourced, because then for different LED light sources that also require different currents, only one power supply is necessary. Dependent on of the voltage across the setting resistor flows through it Setting resistance a corresponding setting current for setting the power supply circuit.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei Ampelanwendungen, insbesondere bei einer LED- Anordnung, das Auftreten von Restwelligkeiten zu vermeiden. Zudem sollen lediglich kostengünstige Bauelemente Verwendung finden. Ebenso soll die Anzahl der erforderlichen LEDs auf das Notwendige beschränkt sein. Es soll ebenso die Bestromung der LEDs mit Wechselstrom ausgeführt sein. Zudem soll die Einhaltung der geforderten Ansprechzeiten realisiert werden.It is an object of the present invention Traffic light applications, especially with an LED arrangement, the occurrence to avoid residual ripples. In addition, only low-cost components Find use. Likewise, the number of LEDs required limited to what is necessary his. The LEDs are also to be supplied with alternating current. In addition, compliance with the required response times should be realized become.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruches
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Helligkeit bzw. die Lichtausgangsleistung (Lichtoutput) bzw. die Lichtstärke einer LED- Lichtquelle bzw. LED- Anordnung direkt zur Veränderung des eingangs genannten Einstell- Widerstandes bzw. des Einstell- Stroms genutzt werden. Damit funktioniert der Einstell- Widerstand als Steuer- Widerstand bzw. der Einstell-Strom als Steuer- Strom. Wenn dieser Steuer- Widerstand bzw. Steuer- Strom beim Erreichen einer bestimmten Mindestlichtstärke sehr schnell seinen Wert verändert, so kann dieser Rückkoppeleffekt zur Reduzierung der Welligkeit genutzt werden, ohne dass dazu große teure Kondensatoren notwendig sind. Gleichzeitig wird auch die Mindestlichtstärke entsprechend den Anforderungen sicher eingehalten und die Lebensdauer in doppelter Weise erhöht.According to the present invention, the brightness or the light output power (light output) or the light intensity of an LED light source or LED arrangement can be used directly to change the setting resistance or the setting current mentioned at the beginning. The setting resistor thus functions as a control resistor or the setting current as a control current. If this control resistor or control current changes its value very quickly when a certain minimum light intensity is reached, this feedback effect can be used to reduce the ripple without the need for large, expensive capacitors. At the same time, the minimum light intensity according to the requirements is reliably maintained and the service life in two ways elevated.
Dies geschieht erstens durch Reduzierung der Restwelligkeit und zweitens dadurch, dass es nicht mehr wie auf herkömmliche Weise notwendig ist, LEDs mit einem weit über den Mindestanforderungen liegenden Lichtstärkewert herzustellen und auszuliefern, um zum Lebensende die Mindestlichtstärke noch einhalten zu können.First, this is done by reducing the Ripple and secondly because it is no longer like on conventional way is necessary, LEDs with a far above the minimum requirements lying light intensity value to manufacture and deliver in order to have the minimum light intensity at the end of life to be able to comply.
Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:Other features, advantages and practicalities The invention is described below using exemplary embodiments. Show it:
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Eine der LED- Ketten ist als Referenzkette RK ausgebildet und gibt ihr Licht auf einen Photoempfänger PE1 ab. Der Photoempfänger PE1 ist in Serienschaltung mit einem Widerstand Rc Verbunden, so dass über diesen eine der empfangenen Lichtstärke proportionale Spannung URG abfällt.One of the LED chains is designed as a reference chain RK and emits its light onto a photo receiver PE1. The photoreceiver PE1 is connected in series with a resistor Rc, so that a voltage U RG proportional to the received light intensity drops across it.
Die Spannung URG wird einem Schalttransistor MOSFET bzw. T1 zugeführt, der in einer Serienschaltung mit einem Widerstand RSD und einer Zenerdiode ZDSD verschaltet ist .The voltage U RG is fed to a switching transistor MOSFET or T1, which is connected in a series circuit with a resistor RSD and a Zener diode ZD SD .
Die Source/Drain- Anschlüsse des Schalttransistors T1 sind mit Eingangsanschlüssen eines Optokopplers OK verbunden. Da die Serienschaltung des Schalttransistors T1, die Serienschaltungen des Photoempfängers PE1 und der Referenzkette parallel geschaltet mit den Versorgungsanschlüssen der Leistungsversorgungsschaltung LVS verbunden sind, kann am Ausgang des Optokopplers OK ein der Lichtstärke der LED- Kette entsprechendes Signal abgenommen werden.The source / drain connections of the Switching transistors T1 are OK with input connections of an optocoupler connected. Since the series circuit of the switching transistor T1, the Series connections of the photoreceiver PE1 and the reference chain connected in parallel with the supply connections of the power supply circuit LVS are connected, at the output of the optocoupler OK one of the light intensity of the LED chain corresponding signal can be removed.
Mittels einer elektronischen Vorrichtung
EV nach
Gemäß
Die Referenzlichtstärke wird mittels eines Photoempfängers PE1, insbesondere einer Photodiode, bevorzugt mittels einer PIN- Photodiode (I: intrinsic) detektiert. Eine PIN-Photodiode kann im Vergleich zu einer einfachen Photodiode noch kleinere Lichtstärken messen und Signale mit höherer Frequenz erfassen. Der Photoempfänger PE1 kann alternativ bzw. kumulativ auch ein Phototransistor, ein Phototyristor, ein Phototriac und/oder ein Photo-Schmitt-Trigger sein.The reference light intensity is using a photo receiver PE1, in particular a photodiode, preferably by means of a PIN Photodiode (I: intrinsic) detected. A PIN photodiode can be compared to a simple photodiode measure even smaller light intensities and signals with higher Detect frequency. The photo receiver Alternatively or cumulatively, PE1 can also be a phototransistor, a phototyristor, a phototriac and / or a photo-Schmitt trigger.
Der Photostrom durch die Photodiode PE1 fließt über einen Widerstand RG (G: Gate) zu einem Anschluss einer Leistungsversorgungsschaltung LVS der LED- Anordnung. Die Spannung am Widerstand RG ist also proportional zur auf die Photodiode PE1 auftreffenden Lichtstärke. Diese Spannung steuert ein elektronisches Schaltelement (den Schalttransistor T1) z.B. in der Form eines MOSFET- Transistors, der bei genügend hoher Steuerspannung (Gatespannung) leitend wird. VMOSFETs eignen sich, wenn große Leistungen geschaltet werden müssen. Das elektronische Schaltelement kann auch ein bipolarer Transistor sein.The photocurrent through the photodiode PE1 flows through a resistor R G (G: gate) to a connection of a power supply circuit LVS of the LED arrangement. The voltage across the resistor R G is therefore proportional to the light intensity striking the photodiode PE1. This voltage controls an electronic switching element (the switching transistor T1), for example in the form of a MOSFET transistor, which becomes conductive when the control voltage (gate voltage) is sufficiently high. VMOSFETs are suitable when large powers have to be switched. The electronic switching element can also be a bipolar transistor.
Der FET ist mit seiner Source(S)- Drain(Dr)- Strecke parallel zu einem Photosender (z.B. zu einer Sendediode SD) eines Optokopplers OK geschaltet. Die Gate- Source- Spannung wird über den Widerstand RG aufgebaut bzw. liegt an diesem an.The source (S) - drain (Dr) path of the FET is connected in parallel to a photo transmitter (for example to a transmitter diode SD) of an optocoupler OK. The gate-source voltage is built up via the resistor R G or is applied to it.
Als FET- Transistoren können alle Arten, insbesondere Isolierschicht bzw. Sperrschicht- FETs verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von MOSFETs (metal-oxide semiconductor- FETs).All can be used as FET transistors Types, in particular insulating layer or barrier FETs used become. The use of MOSFETs (metal oxides) is particularly advantageous semiconductor FETs).
Es sind insbesondere sowohl selbstsperrende n- Kanal als auch selbstsperrende p- Kanal MOSFET- Transistoren verwendbar. Die Verschaltung muss dann entsprechend angepasst sein. n- Kanal-FETs lassen sich durch p- Kanal- FETs ersetzen, wenn die zugehörige Schaltung von der Kathode zur Anode gespiegelt wird.In particular, they are both self-locking n-channel as well as self-blocking p-channel MOSFET transistors usable. The interconnection must then be adjusted accordingly. Leave n-channel FETs replace themselves with p-channel FETs if the associated circuit is mirrored from the cathode to the anode.
Der Photosender des Optokopplers OK kann eine Sendediode SD in Form einer IRED oder einer LED sein. Die Sendediode SD ist über eine zur Sendediode SD entgegengesetzt gepolte Zenerdiode ZDSD mit einem elektrischen Anschluss und über einen Widerstand RSD mit einem weiteren elektrischen Anschluss der Leistungsversorgungsschaltung LVS verbunden.The photo transmitter of the optocoupler OK can be a transmitter diode SD in the form of an IRED or an LED. The transmission diode SD is connected to an electrical connection via a Zener diode ZD SD, which is polarized opposite to the transmission diode SD, and to a further electrical connection of the power supply circuit LVS via a resistor R SD .
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach
Indem der leitende Transistor (MOSFET) die Sendediode SD des Optokopplers OK überbrückt und damit Strom von der Sendediode SD des Optokopplers OK abzieht, steigt der „Widerstand" des Photoempfängers PEO K des Optokopplers an bzw. es verringert sich dessen Ausgangsstrom IA. Der Photoempfänger PEO K ist vorteilhafterweise als Phototransistor bereitgestellt. Er kann aber alternativ oder kumulativ auch eine Photodiode, ein Phototyristor, ein Phototriac und/oder ein Photo- Schmitt- Trigger sein.Since the conductive transistor (MOSFET) bridges the transmitter diode SD of the optocoupler OK and thus draws current from the transmitter diode SD of the optocoupler OK, the “resistance” of the photo receiver PE O K of the optocoupler increases or its output current I A decreases Photo receiver PE O K is advantageously provided as a phototransistor, but it can alternatively or cumulatively also be a photodiode, a phototyristor, a phototriac and / or a Photo-Schmitt trigger.
Das Sinken des Ausgangsstroms IA steuert die Leistungsversorgungsschaltung LVS der LED- Anordnung derart, dass die der LED- Anordnung zugeführte elektrische Leistung P durch Senken der Versorgungsspannung und/oder des Versorgungsstromes reduziert wird. Eine Verringerung der abgegebenen elektrischen Leistung P kann ebenso durch eine Korrektur des Leistungsfaktors ausgeführt sein.The decrease in the output current I A controls the power supply circuit LVS of the LED arrangement in such a way that the electrical power P supplied to the LED arrangement is reduced by lowering the supply voltage and / or the supply current. A reduction in the output electrical power P can also be carried out by correcting the power factor.
Die durch die LED- Anordnung emittierte Lichtstärke wird folglich reduziert.The light intensity emitted by the LED arrangement is consequently reduced.
Der Ausgangsstrom IA des Optokopplers verändert sich also von einem sehr großen Wert (bzw. von einem sehr kleinen Wert des Widerstandes des Phototransistors PEOK), wenn die auf die (PIN-) Photodiode PE1 auftreffende Lichtstärke unterhalb des geforderten Wertes liegt, zu sehr kleinen Werten, wenn die auf die (PIN-) Photodiode PE1 auftreffende geforderte Licht stärke geringfügig überschritten wird. Der Widerstand des Phototransistors PEoK verändert sich umgekehrt zu sehr großen Werten.The output current I A of the optocoupler thus changes from a very large value (or from a very small value of the resistance of the phototransistor PE OK ) if the light intensity striking the (PIN) photodiode PE1 is below the required value, too much small values if the required light intensity impinging on the (PIN) photodiode PE1 is slightly exceeded. The resistance of the phototransistor PEo K changes conversely to very large values.
Aufgrund der durch die elektronische Vorrichtung EV erfolgenden Gegenkopplung zur Regelung der von der LED- Anordnung emittierten Lichtstärke auf eine vorgegebene Solllichtstärke funktioniert die elektronische Vorrichtung EV bei Unterschreiten der Solllichtstärke in „entgegengesetzter Richtung". D.h. ein Absinken der Lichtstärke unterhalb der Solllichtstärke verringert die Steuerspannung am Widerstand RG derart, dass der MOSFET sperrt und die Sendediode SD des Optokopplers durch das elektronische Schaltelement MOSFET bestromt geschaltet wird. Damit erhöht sich der Ausgangsstrom IA des Photoempfängers PEO K des Optokopplers OK. Der erhöhte Ausgangsstrom führt als Information für die Leistungsversorgungsschaltung LVS zu einer Erhöhung der der LED- Anordnung zugeführten elektrischen Leistung P.Due to the negative feedback provided by the electronic device EV for regulating the light intensity emitted by the LED arrangement to a predetermined desired light intensity, the electronic device EV functions in the “opposite direction” when the light intensity falls below the desired light intensity. That is, a decrease in the light intensity below the desired light intensity reduces the control voltage Resistor R G in such a way that the MOSFET blocks and the transmitter diode SD of the optocoupler is energized by the electronic switching element MOSFET, which increases the output current I A of the photoreceiver PE O K of the optocoupler OK. The increased output current provides information for the power supply circuit LVS to increase the electrical power P supplied to the LED arrangement
Die durch die LED- Anordnung emittierte Lichtstärke wird folglich erhöht.The light intensity emitted by the LED arrangement is consequently increased.
Das Ausgangssignal des Optokopplers OK in Form seines Ausgangsstroms IA übernimmt die Steuerung der Leistungsversorgungsschaltung LVS (power-supply) der LED- Anordnung, welche bei einem hohen Ausgangsstrom IA insbesondere den Strom durch die LED- Anordnung auf eine hohe Stromstärke einstellt, und bei einem niedrigen Ausgangsstrom IA insbesondere den Strom durch die LED- Anordnung auf einen minimalen Wert, der ebenfalls vorgegeben ist, reduziert. Die Änderung der Leistungsabgabe an die LED- Anordnung kann auch über eine Änderung der an die LED- Anordnung angelegten Wechselspannung bzw. durch eine Änderung des Leistungsfaktors erfolgen.The output signal of the optocoupler OK in the form of its output current I A takes over the control of the power supply circuit LVS (power-supply) of the LED arrangement, which in particular sets the current through the LED arrangement to a high amperage at a high output current I A , and at a low output current I A in particular reduces the current through the LED arrangement to a minimum value, which is also predetermined. The power output to the LED arrangement can also be changed by changing the AC voltage applied to the LED arrangement or by changing the power factor.
Da in diesem System für die Stromregulierung keine Kondensatoren oder Spulen eingesetzt sind, kann das System innerhalb der Frequenz der Restwelligkeit reagieren und sich aussteuern.Because in this system for power regulation the system can use no capacitors or coils react and modulate within the frequency of the residual ripple.
In
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Gegenkopplung der durch die LED- Anordnung emittierten Lichtstärke zur Leistungsabgabe an die LED- Anordnung ebenso durch eine elektronische Vorrichtung EV ermöglicht, bei der der elektronische Schalter bzw. das elektronische Schaltelement in Form eines MOSFETs zu dem Photosender (z.B. Sendediode SD) des Optokopplers OK in Serie geschaltet ist und selbstleitend ist. Der MOSFET kann einen n- Kanal oder einen p- Kanal aufweisen. Damit emittiert die Sendediode SD ebenso, wenn die Steuerspannung zwischen Gate und Source am MOSFET zu gering ist.According to a further embodiment a negative feedback of the light intensity emitted by the LED arrangement Power output to the LED arrangement also by an electronic Device EV enables in which the electronic switch or the electronic switching element in the form of a MOSFET to the photosender (e.g. transmitter diode SD) of the Optocoupler OK is connected in series and is self-conductive. The MOSFET can have an n-channel or a p-channel. In order to the transmitter diode SD also emits when the control voltage between Gate and source on the MOSFET is too low.
Erfindungsgemäß werden auch die an den genannten Schaltungsanordnungen ausgeführten Arbeitsverfahren beansprucht.According to the invention, those mentioned Circuit arrangements executed working procedures claimed.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung sind die LED- Ketten derart entsprechend
Bei einer Verknüpfung der Stromverteilungsschaltung
gemäß der
Bei einer Verknüpfung der Stromverteilungsschaltung
gemäß der
Die Stromverteilungsschaltung und die LED- Ketten liegen in Serie. Alle LED- Ketten mit Regelungsanordnungen liegen parallel zur elektronischen Vorrichtung EV zur Gegenkopplung der von der LED- Anordnung emittierten Lichtstärke zur Leistungsabgabe der Leistungsversorgungsschaltung LVS an die LED- Anordnung.The power distribution circuit and the LED chains are in series. All LED chains with control arrangements lie parallel to the electronic device EV for negative feedback the luminous intensity emitted by the LED arrangement for the output of the Power supply circuit LVS to the LED arrangement.
Zur Funktionsweise der vorteilhaften
Stromverteilungschaltung in einer LED- Anordnung gemäß
Der Widerstand Rx2 beeinflusst die Stromverteilung in den einzelnen LED- Ketten. Dabei ist der Widerstandswert Rx2 umgekehrt proportional zum dazugehörigen Kollektorstrom.The resistance Rx2 influences the Current distribution in the individual LED chains. Here is the resistance value Rx2 is inversely proportional to the associated collector current.
Eine entsprechende Ansteuerschaltung beaufschlagt die Basisanschlüsse Bx der Transistoren Tx mit einem vorbestimmten Strom. Je eine Ansteuerschaltung, ein Bipolartransistor und ein Emitterwiderstand bilden eine Stromquelle, die den Strom in dem jeweiligen Zweig bestimmt. Diese Stromquelle bildet jeweils eine Regelungsanordnung.A corresponding control circuit acts on the basic connections Bx of the transistors Tx with a predetermined current. One control circuit each a bipolar transistor and an emitter resistor form a current source, which determines the current in the respective branch. This power source forms one regulation arrangement each.
Zudem sind alle Basisanschlüsse Bx der Transistoren Tx auf das gleiche Potential gesetzt.In addition, all base connections are Bx of the transistors Tx set to the same potential.
Die Beaufschlagung durch die Ansteuerschaltung erfolgt dadurch, dass eine die Basisanschlüsse Bx der Transistoren Tx mit einem vorbestimmten Strom beaufschlagende Einrichtung, als Serienschaltung aus einer Diode Dx und einem elektrischen Widerstand Rx1 bereitgestellt ist.The application by the control circuit takes place in that the base connections Bx of the transistors Tx device with a predetermined current, as a series connection made up of a diode Dx and an electrical resistor Rx1 is.
Die Dioden Dx und die Widerstände Rx1 ermöglichen die Bereitstellung einer für die Funktion der elektrischen Regelungsanordnung notwendigen Stromversorgung der jeweiligen Transistor- Basis. Als Differenz zwischen der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung einer LED- Kette und der gemeinsamen Basisspannung der Transistoren liegt an der Ansteuerschaltung eines Transistors seine entsprechende Kollektor- Basis- Spannung an. Eine Veränderung in der Durchlassspannung einer LED-Kette (z.B. durch Kurzschluss einer LED) wird durch eine entsprechende Veränderung der zugehörigen Kollektor- Basis-Spannung abgefangen, so dass sich der Kollektorstrom nicht bzw. nur sehr gering ändert. Dieser ist umgekehrt proportional zum dazugehörigen Emitterwiderstand Rx2.The diodes Dx and the resistors Rx1 enable providing one for the function of the electrical control arrangement necessary power supply the respective transistor base. As the difference between the supply voltage, the Forward voltage of an LED chain and the common base voltage the transistors are connected to the control circuit of a transistor its corresponding collector base voltage. A change in the forward voltage of an LED chain (e.g. by short-circuiting a LED) is changed by changing the corresponding collector Intercepted basic voltage, so that the collector current does not change or changes very little. This is inversely proportional to the associated emitter resistance Rx2.
Zudem verhindern die Dioden Dx einen Stromfluß von einem LED-Zweig in einen anderen.In addition, the diodes Dx prevent a current flow of one LED branch in one others.
Eine vorteilhaftes LED- Anordnung,
umfasst mindestens zwei parallel zueinander verschaltete LED- Ketten
(Kette x), in denen jeweils mindestens eine LED (
Da diese Ausführungsform entweder auf npn- oder pnp- Transistoren beruht, sind folgende zwei Varianten möglich: Es ist besonders vorteilhaft, wenn die jeweilige Regelungsanordnung einen bipolaren Transistor (Tx) enthält, dessen Kollektoranschluss (Cx) jeweils mit der Kathodenseite der zugehörigen LED-Kette verbunden ist und dessen Emitteranschluß (Ex) jeweils über einen elektrischen Widerstand (Rx2) unmittelbar oder mittelbar mit einem Anschluß der Leistungsversorgungsschaltung (LVS) der Schaltungsanordnung verbunden ist, wobei die Basisanschlüsse (Bx) der Transistoren (Tx) zur Symmetrisierung der Stromverteilung miteinander elektrisch leitend verbunden sind, und wobei eine Ansteuerschaltung die Basisanschlüsse (Bx) der Transistoren (Tx) mit einem vorbestimmten Strom beaufschlagt.Since this embodiment is either on npn- or pnp transistors, the following two variants are possible: It is particularly advantageous if the respective control arrangement contains a bipolar transistor (Tx), the collector terminal (Cx) is connected to the cathode side of the associated LED chain and its emitter connection (Ex) each over an electrical resistance (Rx2) directly or indirectly with a connection of the Power supply circuit (LVS) connected to the circuit arrangement is, with the basic connections (Bx) of the transistors (Tx) for symmetrizing the current distribution are electrically conductively connected to one another, and being a drive circuit the basic connections (Bx) of the transistors (Tx) with a predetermined current.
Ebenso vorteilhaft ist eine Schaltungsanordnung für eine LED-Anordnung, wobei die jeweilige Regeleinrichtung einen bipolaren Transistor (Tx) enthält, dessen Kollektoranschluss (Cx) jeweils mit der Anodenseite der zugehörigen LED- Kette verbunden ist und dessen Emitteranschluß (Ex) jeweils über einen elektrischen Widerstand (Rx2) unmittelbar oder mittelbar mit einem Anschluß der Leistungsversorgungsschaltung (LVS) der Schaltungsanordnung verbunden ist, wobei die Basisanschlüsse (Bx) der Transistoren (Tx) zur Symmetrisierung der Stromverteilung miteinander elektrisch leitend verbunden sind, und wobei eine Ansteuereinrichtung die Basisanschlüsse (Bx) der Transistoren (Tx) mit einem vorbestimmten Strom beaufschlagt.A circuit arrangement is also advantageous for one LED arrangement, being the respective control device contains a bipolar transistor (Tx), the Collector connection (Cx) with the anode side of the associated LED Chain is connected and its emitter connection (Ex) each via a electrical resistance (Rx2) directly or indirectly with a Connection of the Power supply circuit (LVS) connected to the circuit arrangement is, with the basic connections (Bx) of the transistors (Tx) for symmetrizing the current distribution are electrically conductively connected to one another, and wherein a control device the basic connections (Bx) of the transistors (Tx) with a predetermined current.
Die Dioden Dx und die Widerstände Rx1 ermöglichen die Bereitstellung einer für die Funktion der elektrischen Regelungsanordnung notwendigen Stromversorgung der jeweiligen Transistor- Basis. Als Differenz zwischen der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung einer LED- Kette und der gemeinsamen Basisspannung liegt an der Ansteuerschaltung die entsprechende Kollektor- Basis- Spannung an. Eine Veränderung in der Durchlassspannung einer LED- Kette (z.B. durch Kurzschluss einer LED) wird durch eine entsprechende Veränderung der zugehörigen Kollektor- Basis- Spannung abgefangen, so dass sich der Kollektorstrom und damit der entsprechende Kettenstrom nicht bzw. nur sehr wenig ändert. Dieser ist umgekehrt proportional zum dazugehörigen Emitterwiderstand Rx2.The diodes Dx and the resistors Rx1 enable providing one for the function of the electrical control arrangement necessary power supply the respective transistor base. As the difference between the supply voltage, the Forward voltage of an LED chain and the common base voltage the corresponding collector base is connected to the control circuit Tension. A change in the forward voltage of an LED chain (e.g. due to short circuit an LED) is changed by changing the corresponding collector Base voltage intercepted so that the collector current and so that the corresponding chain current does not change or changes very little. This is inversely proportional to the associated emitter resistance Rx2.
Zudem verhindern die Dioden Dx einen Stromfluß von einem LED-Zweig in einen anderen.In addition, the diodes Dx prevent a current flow of one LED branch in one others.
Fällt in einer LED- Kette eine LED durch Kurzschluss aus, so verringert sich die Durchlassspannung der LED- Kette, die aber durch die dazugehörige Regelungsanordnung kompensiert wird, indem sich die Kollektor- Basis- Spannung am zugehörigen Transistor erhöht. Da bei Veränderungen in der Durchlassspannung einer LED- Kette über die elektrischen Widerstände Rxl nur der Basisstrom der Transistoren Tx fließt (ca. Faktor 100..250 kleiner als der Kollektorstrom), können die Rx1 so dimensioniert werden, dass eine sehr kleine Veränderung der Stromstärke durch Rx1 (im Bereich < 1 mA) bereits eine große Änderung des Spannungsabfalls an dem Rx1 bewirkt, wodurch die unterschiedlichen Durchlassspannungen in den einzelnen LED-Ketten ausgeglichen werden können. Die Summe aus Durchlassspannung der LED- Kette und der Kollektor- Basisspannung des dazugehörigen Transistors entspricht der Differenz zwischen der Versorgungsspannung und dem Basispotential der Transistoren, da auch alle Basisanschlüsse weiterhin gleiches Potential aufweisen. Die jeweiligen Kollektorströme der LED- Ketten bleiben damit ebenso annähernd konstant.falls in an LED chain an LED by short circuit, so reduced the forward voltage of the LED chain, but this is due to the associated control arrangement is compensated by the collector base voltage on the associated transistor elevated. Because of changes in the forward voltage of an LED chain via the electrical resistors Rxl only the base current of the transistors Tx flows (approx. factor 100..250 smaller than the collector current) the Rx1 be dimensioned so that a very small change the current by Rx1 (in the range <1 mA) already a big change of the voltage drop across the Rx1, causing the different Forward voltages in the individual LED chains can be compensated. The Sum of forward voltage of the LED chain and the collector base voltage of the associated one Transistor corresponds to the difference between the supply voltage and the base potential of the transistors, since all base connections continue have the same potential. The respective collector currents of the LED Chains stay just as close constant.
Fällt in einer LED- Kette eine LED aufgrund von Durchbrennen ("open contact" oder Kontaktunterbrechung) aus, so fließt durch die defekte Kette kein Strom mehr. Die Spannung zwischen Kollektor und Basis des zugehörigen Transistors Tx bricht zusammen. An der Basis des Transistors der defekten Kette muss nach wie vor das Potential anliegen wie an den Basiseingängen der restlichen Transistoren. Dies wird durch die gemeinsame elektrische Verbindung der Transistorbasen erreicht, über die entsprechende Ausgleichsströme fließen können. Die intakten LED- Ketten übernehmen zunächst die Ausgleichsströme. Diese zusätzlichen Teilströme fließen dann über die jeweiligen Dx und Rx1 und über die gemeinsame elektrische Verbindung der Transistorbasen in die Basis des nunmehr als Diode betriebenen Transistors der ausgefallenen Kette und durch seinen Emitterwiderstand Rx2. Durch die Zusammenschaltung aller Basiseingänge auf gleichem Potential erhalten auch die verbleibenden intakten Ketten den Strom weiterhin entsprechend der durch die Dimensionierung der Emitter- Widerstände Rx2 vorgegebenen Verteilung. Dabei sind die Emitter- Widerstandswerte Rx2 umgekehrt proportional zum Emitterstrom, der sich als Summe aus Basis- und Kollektorstrom ergibt.falls an LED in an LED chain due to burnout ("open contact" or contact interruption) out, so flows no more electricity due to the defective chain. The voltage between the collector and Basis of the associated Transistor Tx breaks down. At the base of the transistor defective chain must still be as potential as at the base inputs of the remaining transistors. This is due to the common electrical Connection of the transistor bases achieved, through which the corresponding compensation currents can flow. The take over intact LED chains first the equalizing currents. These additional substreams then flow over the respective Dx and Rx1 and over the common electrical connection of the transistor bases in the Base of the now operated as a diode of the failed Chain and through its emitter resistance Rx2. By interconnection all basic inputs the remaining intact are kept at the same potential The chain continues to chain according to the dimensioning of the emitter resistors Rx2 given distribution. Here are the emitter resistance values Rx2 is inversely proportional to the emitter current, which is the sum results from base and collector current.
Mit den vorteilhaften Stromverteilungsschaltungen können im Falle der Veränderung von Durchlassspannungen in LED- Ketten die Kettenströme und damit die von den LED- Ketten emittierten Lichtstärken stabilisiert werden.With the advantageous power distribution circuits can in case of change of forward voltages in LED chains the chain currents and thus the light intensities emitted by the LED chains are stabilized.
Die Beschreibung der Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung auf diese zu verstehen.The description of the invention Hand of the embodiments is self-evident not as a limitation the invention to understand this.
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