DE112012005773T5

DE112012005773T5 - Vorrichtung zum Antrieb einer Vielzahl von Segmenten LED basierter Beleuchtungseinheiten

Info

Publication number: DE112012005773T5
Application number: DE112012005773.2T
Authority: DE
Inventors: Hung-Chi Chu; Yuh-Ren Shen
Original assignee: VastView Technology Inc
Current assignee: VastView Technology Inc
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2014-10-23
Also published as: WO2014047749A1

Abstract

Eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung weist mehrere LED basierte Beleuchtungssegmente auf, die in Reihe mit einer Stromsteuer-Vorrichtung geschaltet sind. Jedes Beleuchtungssegment hat wenigstens eine LED basierte Beleuchtungseinheit, die in Reihe geschaltet ist. Eine Anzahl Schaltsteuerungen, die von einer Schaltspannungs-Vergleichseinheit gesteuert wird, ist mit den zahlreichen LED basierten Beleuchtungssegmenten so geschaltet, dass eine Vielzahl von Betriebsmodi zum Einschalten einer unterschiedlichen Zahl LED basierter Beleuchtungssegmente geschaffen wird. Bei einer Ausführungsform ist jede Schaltsteuerung mit einem entsprechenden Segment parallel geschaltet. Die Schaltspannungsvergleichseinheit erzeugt ein Ausbreitungssignal, das sich durch die zahlreichen Schaltsteuerungen ausbreitet und sie steuert. Bei einer anderen Ausführungsform ist jede Schaltsteuerung zwischen ein positives Ende des entsprechenden Segmentes und eine Stromsteuer-Vorrichtung geschaltet. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit erzeugt zwei Ausbreitungssignale, die sich durch die zahlreichen Schaltsteuerungen verbreiten und diese steuern.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf LED basierte Beleuchtungseinheiten und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Antrieb einer Vielzahl von LED basierten Beleuchtungssegmenten in einer LED basierten Beleuchtungseinrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Licht emittierende Dioden (LEDs) sind Lichtquellen auf Halbleiterbasis, die oft in niederenergetischen Geräten und Anwendungsfällen für Anzeigezwecke Verwendung finden. Die Anwendung von LEDs in verschiedenartigen Beleuchtungseinheiten ist immer gebräuchlicher geworden. So haben beispielsweise LEDs starker Helligkeit weit verbreitet für Verkehrsleuchten, Fahrzeuganzeigeleuchten und Bremsleuchten Verwendung gefunden.
Eine LED hat eine I-V(Strom-Spannung)-Kennzeichnungskurve, die ähnlich derjenigen einer gewöhnlichen Diode ist. Wenn die an der LED anliegende Spannung kleiner ist als eine Durchlaßspannung, dann fließt nur ein sehr kleiner Strom durch die LED. Sobald die Spannung die Durchlaßspannung übersteigt, nimmt der Strom stark zu. Die Ausgangs-Lichtintensität eines LED-Lichts ist annähernd dem LED-Strom proportional, und zwar für die meisten Betriebswerte des LED-Stroms, mit Ausnahme für den Starkstromwert. Eine typische Antriebs-Vorrichtung für ein LED-Licht ist so gebaut, dass ein konstanter Strom zur Stabilisierung des von der LED emittierten Lichts sowie zur Verlängerung der Lebensdauer der LED erzeugt wird.
Um die Helligkeit eines LED-Lichts zu steigern, werden gewöhnlich mehrere LEDs in Reihe geschaltet, so dass eine LED basierte Beleuchtungseinheit gebildet wird, und eine Anzahl LED basierter Beleuchtungseinheiten kann darüber hinaus in Reihe geschaltet werden, um dadurch eine Beleuchtungs-Vorrichtung zu bilden. So beschreibt beispielsweise das US Patent 6 777 891 eine Vielzahl LED basierter Beleuchtungseinheiten als einen Computer gesteuerter Lichtstrang, wobei jede Beleuchtungseinheit einen einzeln steuerbaren Knoten des Lichtstrangs bildet.
Die Betriebsspannung, die für jede Beleuchtungseinheit erforderlich ist, hängt typischerweise von der Durchlaßspannung der LEDs in jeder Beleuchtungseinheit ab, sowie davon, wie viele LEDs für jede Beleuchtungseinheit verwendet werden und wie sie zusammengeschaltet sind sowie wie die entsprechenden Beleuchtungseinheiten organisiert sind, um von einer Stromquelle Strom zu empfangen. Demzufolge ist in vielen Anwendungsfällen eine gewisse Art von Spannungswandler-Vorrichtung erforderlich, um eine im allgemeinen niedrige Betriebsspannung für eine oder mehrere LED basierte Beleuchtungseinheiten von mehreren gewöhnlich zur Verfügung stehenden Spannungsquellen höherer Leistung zu erhalten. Die erforderliche Spannungswandler-Vorrichtung verringert den Wirkungsgrad, erhöht die Kosten und macht es auch schwierig, eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu miniaturisieren.
Das US Patent Nr. 7 781 979 bietet eine Vorrichtung zur Steuerung in Reihe geschalteter LEDs. Dabei sind zwei oder mehr LEDs in Reihe geschaltet. Ein Reihenstrom fließt durch die LEDs, sobald eine Betriebsspannung angelegt wird. Eine oder mehrere steuerbare Stromwege sind mit wenigstens einer LED parallel geschaltet, um den Reihenstrom rund um die LED aufzuteilen. Die Vorrichtung ermöglicht die Verwendung von Betriebsspannungen wie beispielsweise 120 V Wechselstrom oder 240 V Wechselstrom, ohne dass eine Umwandlungs-Vorrichtung benötigt wird.
Die US Patentanmeldung Nr. 2010/0 308 739 offenbart eine Anzahl LEDs, die in Reihe geschaltet sind, um mehrere Segmente von LEDs sowie mehrere Schalter zu schaffen, die mit den mehreren Segmenten der LEDs gekoppelt sind, um dadurch ein ausgewähltes Segment in Folge eines Steuersignals in einen Reihen-LED-Stromweg zu schalten oder aus einem solchen Weg herauszunehmen.
Da immer mehr LED basierte Beleuchtungseinheiten in Beleuchtungs-Einrichtungen großer Helligkeit eingesetzt werden, besteht ein großer Bedarf an konstruktiven Verfahren und Vorrichtungen, die die LED-basierten Beleuchtungseinheiten intelligent und effizient antreiben und verbinden können, um dadurch die Verwendbarkeit der LEDs zu steigern und stabile und große Helligkeit zu schaffen, indem die leicht zur Verfügung stehenden Wechselstromquelle einer Stromeinheit an der Wand zu benutzen. Dazu kommt, dass es auch höchst erwünscht ist, mehrere unterschiedliche Betriebsmodi für die angeschlossenen LED basierten Beleuchtungseinheiten zu schaffen, so dass die Helligkeit gemäß den verschiedenen Beleuchtungserfordernissen oder Schwankungen der Spannungshöhe der Wechselstromquelle gesteuert werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung dient also dazu, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die effizient eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung antreiben kann, um dadurch eine Vielzahl von Betriebsmodi gemäß der Spannungshöhe einer Eingangs-Wechselstromspannungsquelle zu schaffen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung in zahlreiche LED basierte Beleuchtungssegmente aufgeteilt, wobei jedes Segment eine Vielzahl von LED basierten Beleuchtungseinheiten aufweist. Die Vielzahl der LED basierten Beleuchtungssegmente ist in Reihe geschaltet, und das letzte Segment ist durch eine Stromsteuer-Einrichtung geerdet.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die wahlweise alle die zahlreichen LED basierten Beleuchtungssegmente einschalten kann, sobald die Eingangsspannungshöhe ansteigt und einige von ihnen oder alle diese LED basierten Beleuchtungssegmente abschalten kann, sobald die Eingangsspannungshöhe abfällt, um dadurch vielfache Betriebsmodi für die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu schaffen.
Demzufolge weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von Schaltsteuerungen auf, die von einer schaltenden Spannungsvergleichseinheit gesteuert werden. Jede Schaltsteuerung ist mit einem der zahlreichen LED basierten Beleuchtungssegmente parallel geschaltet. Die Schaltungsspannungs-Vergleichseinheit sendet einige gewöhnliche Signale an die Mehrheit der Schaltsteuerungen, und zwar auf der Grundlage der Spannungshöhe der Eingangsspannung, um dadurch die Schaltsteuerungen zurückzustellen und das Schalten der Schaltsteuerungen und des Signals in Abhängigkeit davon, ob die Eingangsspannungshöhe ansteigt oder abfällt, zu synchronisieren.
Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jede Schaltsteuerung zusätzlich zum Empfang der gewöhnlichen Signale von der schaltenden Spannungsvergleichseinheit des weiteren mit einem Eingang zur Aufnahme eines Eingangsausbreitungssignals versehen sowie mit einem Ausgang zur Aussendung eines Ausgangsausbreitungssignals.
Ein erstes Ausbreitungssignal wird von der schaltenden Spannungsvergleichseinheit erzeugt, an die erste Schaltsteuerung gesendet und die zahlreichen Schaltsteuerungen an die letzte Schaltsteuerung so weitergeleitet, dass die Mehrzahl der LED basierten Beleuchtungssegmente wahlweise eingeschaltet wird, sobald die Spannungshöhe der Eingangs-Wechselstromspannung ansteigt, und ausgeschaltet wird, sobald die Spannungshöhe der Eingangs-Wechselstromspannung eine maximale Höhe erreicht und abfällt.
Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auch mehrere Schaltsteuerungen auf, die durch eine schaltende Spannungsvergleichseinheit gesteuert werden. Jedes LED basierte Beleuchtungssegment besitzt ein positives Ende, das mit einem negativen Ende eines vorhergehenden Segmentes in Reihe geschaltet ist. Jede Schaltsteuerung ist zwischen dem positiven Ende eines der vielen LED basierten Beleuchtungssegmente und einem Ende der Stromsteuer-Vorrichtung geschaltet.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform empfängt jede Schaltsteuerung auch die üblichen Signale von der schaltenden Spannungsvergleichseinheit, also ähnlich der ersten Ausführungsform. Jede Schaltsteuerung sendet ein Ausgangs-Ausbreitungssignal an beide Steuerungen, also sowohl die vorhergehende als auch die folgende Steuerung, und weist zwei Eingänge zum Empfang eines Eingangs-Ausbreitungssignals, das von der vorhergehenden Schaltsteuerung gesendet wird, auf und ein Eingangs-Ausbreitungssignal, das von der folgenden Schaltsteuerung gesendet wird.
Ähnlich der ersten Ausführungsform wird von der schaltenden Spannungs-Vergleichseinheit ein erstes Ausbreitungssignal erzeugt, das an die erste Schaltsteuerung gesendet wird und die zahlreichen Schaltsteuerungen bis zur letzten Schaltsteuerung durchläuft. Dazu kommt, dass von der schaltenden Spannungsvergleichseinheit ein letztes Ausbreitungssignal erzeugt wird, das an die letzte Schaltsteuerung gesendet wird und rückwärts durch die Mehrzahl der Schaltsteuerungen zu der ersten Schaltsteuerung weiterläuft.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform können ebenfalls die zahlreichen LED basierten Beleuchtungssegmente aufeinanderfolgend eingeschaltet werden, wenn die Spannungshöhe der Eingangswechselspannung sich erhöht, und die aufeinanderfolgend ausgeschaltet werden, wenn die Spannungshöhe der Eingangswechselspannung den maximalen Wert erreicht und abnimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird den auf diesem Gebiet tätigen Fachleuten durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen offenbart, in denen zeigen:
1 die Spannungshöhen der Eingangsspannung V_IN zum Betrieb einer LED basierten Beleuchtungs-Vorrichtung in M unterschiedlichen Betriebsmodi, und zwar unter Verwendung einer gleichgerichteten Wechselspannungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 das Blockdiagramm der Vorrichtung zum Antrieb mehrerer Segmente der LED basierten Beleuchtungseinheiten gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 die Wellenformen der gewöhnlichen Signale in Bezug auf die Eingangsspannung V_IN gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 eine beispielhafte Schaltung für die Schaltsteuerung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine beispielhafte Schaltung für die schaltende Spannungsvergleichseinheit gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung mit vier LED basierten Beleuchtungssegmenten, gesteuert durch die erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 das Blockdiagramm der Vorrichtung zum Antrieb mehrerer Segmente der LED basierten Beleuchtungseinheiten gemäß einer zweiten beovrzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine beispielhafte Schaltung für die Schaltungssteuerung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine beispielhafte Schaltung für die schaltende Spannungsvergleichseinheit gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung mit vier LED basierten Beleuchtungssegmenten, gesteuert durch die zweite bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
11 eine weitere beispielhafte Schaltung zum Schalten der Spannungsvergleichseinheit gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
12 die detaillierte Schaltung des Modus-Differential-Spannungsvergleichers in der Schaltspannungs-Vergleichseinheit, die in 11 gezeigt ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die beigefügten Zeichnungen werden vorgelegt, um ein Verständnis der Erfindung zu bewirken und sind eingefügt als Teil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung.
Wie oben erwähnt, werden üblicherweise zur Vergrößerung der Helligkeit einer LED basierten Beleuchtungs-Vorrichtung eine Anzahl LED-Beleuchtungseinheiten in Reihe geschaltet, von denen jede eine oder mehrere LEDs aufweisen, um dadurch die Beleuchtungsintensität zu steigern. Gewünschterweise wird die LED basierten Beleuchtungs-Vorrichtung mit einer Vielzahl von Beleuchtungsmodi versehen, um mit einem gleichgerichteten Wechselstrom als Eingangsspannungsquelle zu arbeiten. Ein einfacher Ansatz besteht darin, dass eine Schaltvorrichtung für jede LED basierte Beleuchtungseinheit verwendet wird, wobei die LED basierte Beleuchtungseinheit entweder parallel oder in Reihe geschaltet werden kann. Dieser Ansatz ist jedoch nicht praktikabel, da er sehr hohe Hardware-Kosten verursacht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine neue Vorrichtung zur Steuerung der LED basierten Beleuchtungs-Vorrichtung Segment um Segment geschaffen. Das neue Verfahren unterteilt die LED basierten Beleuchtungseinheiten in eine vielzahl Segmente. Jedes Segment bildet ein LED basiertes Beleuchtungssegment, umfassend eine oder mehrere LED basierte Beleuchtungseinheiten, die in Reihe geschaltet sind. In jedem Beleuchtungsmodus kann eine Anzahl LED basierter Beleuchtungssegmente eingeschaltet und in Reihe geschaltet und einige andere Segmente im Bypass, also parallel, geschaltet werden. Zur Vereinfachung nimmt die folgende Beschreibung an, dass jede LED basierte Beleuchtungseinheit nur eine LED hat.
1 zeigt die Spannungshöhen der Eingangsspannung V_IN im Betrieb einer LED basierten Beleuchtungs-Vorrichtung in M unterschiedlichen Betriebsmodi gemäß der vorliegenden Erfindung. V_IN ist eine gleichgerichtete Wechselstromspannung, und jeder Modus hat eine andere Zahl LED basierter Beleuchtungseinheiten, die in Reihe geschaltet sind. Wie in 1 gezeigt, arbeitet die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zwischen den Zeiten T_i und T_i+1 im Modus 1, da sich die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN zwischen V_i und V_i+1 vergrößert. Wenn die gleichgerichtete Wechselspannung den Maximalwert erreicht, d. h. VT_i+1, beginnt die Spannungshöhe zu sinken. Die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung arbeitet im Modus M, während die Spannungshöhe zwischen V_M und V_IN(max) liegt, und schaltet in den Betriebsmodus i, sobald die Spannung zwischen V_i und V_i+1 fällt. Der Unterschied zwischen der Spannung V_i und der Spannung V_i+1 ist der Differenzspannungsmodus V_mdiff.
2 zeigt das Blockdiagramm der Vorrichtung zum Antrieb mehrerer Segmente LED basierter Beleuchtungseinheiten gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform weist die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung mehrere LED basierte Beleuchtungssegmente 101, 102, ..., 10N auf, die in Reihe mit einer Stromsteuer-Vorrichtung 401 zwischen der Eingangsspannung V_IN und der Erde geschaltet sind.
Jedes LED basierte Beleuchtungssegment hat ein positives Ende und ein negatives Ende. Eine Schaltsteuerung ist parallel mit jedem LED basierten Beleuchtungssegment zwischen dem positiven Ende und dem negativen Ende geschaltet, und eine Schaltspannungsvergleichseinheit 301 steuert die Vielzahl der Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N.
Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 dient maßgeblich zum Vergleichen der Schaltspannung jedes Betriebsmodus gemäß der Eingangsspannung V_IN. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 sendet ein paar übliche Signale an jede Schaltsteuerung aus, zu denen Rückstellung, Auf/Ab und Synchronsignale gehören. Das Rückstellungssignal stellt alle Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N in ihren Anfangszustand zurück. Das Auf/Ab-Signal zeigt das Steigen oder Fallen der Eingangsspannung V_IN an. Das Synchron(Sync)-Signal ist ein Signal zur Synchronisierung des Schaltens der Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N. 3 zeigt die Wellenformen der gewöhnlichen Signale mit Bezug auf die Eingangsspannung V_IN an, die eine gleichgerichtete Wechselspannung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung empfängt jede Schaltsteuerung ein Eingangs-Ausbreitungssignal und sendet ein Ausgangs-Ausbreitungssignal zu der nächsten Schaltsteuerung, wie in 2 gezeigt. Wie aus 2 ersichtlich, ist die erste Schaltsteuerung 201 mit dem ersten LED basierten Beleuchtungssegment 101, das von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 ein erstes Ausbreitungssignal 3011 empfängt, parallel geschaltet. Das Ausbreitungssignal 2011 wird von der Schaltsteuerung 201 an die Schaltsteuerung 202 abgegeben, die wiederum das Ausbreitungssignal 2021 an die nächste Schaltsteuerung abgibt. In einigen Anwendungsfällen braucht keine Notwendigkeit dafür zu bestehen, das erste LED basierte Beleuchtungssegment 101 oben zu steuern. In diesem Fall sendet die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 das erste Ausbreitungssignal 3011 an die Schaltsteuerung 202, die mit dem zweiten LED basierten Beleuchtungssegment 102 parallel geschaltet ist.
Es wird festgestellt, dass bei der vorliegenden Erfindung jede der Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 gesteuert wird, um entweder das entsprechende LED basierte Beleuchtungssegment mit anderen LED basierten Beleuchtungssegmenten in Reihe zu schalten oder das entsprechende LED basierte Beleuchtungssegment kurzuschalten, so dass es parallel liegt. Jedes LED basierte Beleuchtungssegment kann eine unterschiedliche Anzahl LED basierter Beleuchtungseinheiten aufweisen. Die Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N brauchen nicht alle identisch zu sein. Dazu kommt, dass die in 1 gezeigte Stromsteuer-Vorrichtung 401 als Strombegrenzungs-Einrichtung durch einen Widerstand 501 ersetzt werden kann.
Wie in 1 gezeigt, arbeitet die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zwischen der Zeit T_i und T_i+1 im Modus i, wenn die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN sich zwischen V_i und V_i+1 erhöht. Gemäß der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, können die Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 gesteuert werden, um die LED basierten Beleuchtungseinheiten eines oder mehrerer Segmente in den LED basierten Beleuchtungssegmenten 101, 102, ..., 10N selektiv einzuschalten.
So kann beispielsweise während der Periode zwischen der Zeit T₁ und T₂ die Schaltsteuerung 201 durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 so gesteuert werden, dass die LED basierten Beleuchtungseinheiten in dem LED basierten Beleuchtungssegment 101 eingeschaltet werden, während alle anderen Segmente abgeschaltet sind, und die Schaltsteuerung 202 kann so gesteuert werden, dass das LED basierte Beleuchtungssegment 102 während der Periode zwischen der Zeit T₂ und T₃ eingeschaltet wird, während alle anderen Segmente ausgeschaltet sind. Sobald die Eingangsspannung den Wert zwischen V_M und V_IN(Max) erreicht, können alle Schaltsteuerungen 201, 202, ..., 20N so gesteuert werden, dass alle LED basierten Beleuchtungssegmente 101, 102, ..., 10N eingeschaltet werden.
4 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die Schaltsteuerung 201, 202, ..., 20N gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltsteuerung weist eine Schaltvorrichtung 2001 auf, die mit ihrem entsprechenden LED basierten Beleuchtungssegment parallel geschaltet ist. Die Schaltsteuerung empfängt ein Eingangs-Ausbreitungssignal P_in von der vorhergehenden Schaltsteuerung und sendet ein Ausgangs-Ausbreitungssignal P_out zu der folgenden Schaltsteuerung. Die üblichen Synchron (sync), Rückstell (reset) und Auf/Ab(up/down)-Signale werden von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 an die Schaltsteuerung für den Logikschaltkreis in der Schaltsteuerung gesendet, um ein Ausgangs-Ausbreitungssignal P_out zu erzeugen. Ein Schaltsteuersignal wird außerdem erzeugt, um die Schaltsteuerung 2001 zu öffnen oder kurzzuschließen.
5 zeigt einen beispielhaften Schaltkreis für die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 weist eine Vielzahl von Spannungs-Komparatoren 3001 auf. Gemäß der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_in erzeugt der Schaltkreis in der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 das erste Ausbreitungssignal und die üblichen sync-, reset und Auf/Ab-Signale, wie in 3 gezeigt.
6 zeigt eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung mit vier LED basierten Beleuchtungssegmenten, die durch die erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden. Das LED basierte Beleuchtungssegment 600 an der Spitze weist eine LED basierte Beleuchtungseinheit auf und wird durch keine Schaltsteuerung gesteuert. Es sind eine, zwei bzw. vier LED basierte Beleuchtungseinheiten in den anderen drei LED basierten Beleuchtungssegmenten 601–603 vorhanden, die mit drei Schaltsteuerungen 201–203 parallel geschaltet sind. Jede LED basierte Beleuchtungseinheit, die dargestellt ist, weist nur eine LED auf. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 sendet sync-, reset- und gewöhnliche Auf-/Ab-Signale an jede Schaltsteuerung. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 sendet ebenfalls das erste Ausbreitungssignal an die Schaltsteuerung 201, die dann ein Ausgangs-Ausbreitungssignal an die Schaltsteuerung 202 sendet, welche daraufhin ein Ausgangs-Ausbreitungssignal an die Schaltsteuerung 203 sendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Konstruktion der Schaltsteuerungen, wie einige oder alle der LED basierten Beleuchtungssegmente in unterschiedlichen Betriebsmodi ein- oder ausgeschaltet werden. Mit der in 4 gezeigten Steuerung kann die in 6 gezeigte LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung so gesteuert werden, dass sie in unterschiedlichen Betriebsmodi arbeitet, so dass eine bis acht LEDs eingeschaltet werden können.
Durch Verwendung der Schaltsteuerung von 4 bilden die drei Schaltsteuerungen 201–203 in der LED basierten Beleuchtungs-Vorrichtung von 6 einen 3-Bit-Auf/Ab-Zähler zur Steuerung der Schaltvorrichtung 2001 in jeder Schaltsteuerung. Das Ausbreitungssignal, das von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 301 gesendet wird, steuert die Auf/Ab-Zählung des 3-Bit-Zählers. Wenn die Schaltsteuerung 201–203 zurückgestellt sind, ist nur die LED im Segment 600 eingeschaltet, da die Schaltvorrichtungen 2001 in allen Schaltsteuerungen 201–203 kurzgeschaltet sind.
Wenn die Eingangsspannung V_IN ansteigt, und das Ausbreitungssignal durch die Schaltsteuerungen 201–203 läuft, liefert der 3-Bit-Zähler, der durch die Schaltsteuerungen 201–203 geliefert wird, die Signale 011, 101, 001, 110, 010, 100 und 000 im Modus 1, Modus 2, Modus 3, ... und Modus 7 aus, um die unterschiedlichen Betriebsmodi für LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu erzeugen und dadurch eine verschiedene Anzahl LEDs einzuschalten. So sind beispielsweise im Modus 3 die Bits der Schaltsteuerungen 201 und 202 0, da der 3-Bit-Zählerwert 001 beträgt. Daher werden die LEDs in den zugehörigen Segmenten 601 und 602 zusätzlich zu der LED in dem Segment 600 eingeschaltet.
7 zeigt das Blockdiagramm der Vorrichtung zum Antrieb mehrerer Segmente von LED basierten Beleuchtungseinheiten gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform weist die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung ebenfalls mehrere LED basierte Beleuchtungssegmente 101, 102, 103, ..., 10N auf, die mit einer Stromsteuer-Vorrichtung 401 zwischen einer Eingangsspannung V_IN und der Erde in Reihe geschaltet sind. Jedes LED basierte Beleuchtungssegment hat eine entsprechende Schaltsteuerung, die von einem positiven Ende des LED basierten Beleuchtungssegments mit einem ersten Ende der Stromsteuer-Vorrichtung 401 verbunden ist, und eine Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 steuert die zahlreichen Schaltsteuerungen 801, 802, ..., 80N.
Wie aus 7 ersichtlich ist, ist eine Schaltsteuerung bei dieser Ausführungsform mit den LED basierten Beleuchtungssegmenten unter dem positiven Ende des entsprechenden LED basierten Beleuchtungssegments parallel geschaltet. So ist beispielsweise die Schaltsteuerung 801 mit den LED basierten Beleuchtungselementen 101–10N parallel geschaltet, die Schaltsteuerung 802 mit den LED basierten Beleuchtungssegmenten 102–10N parallel geschaltet, die Schaltsteuerung 803 mit den LED basierten Beleuchtungssegmenten 103–10N parallel geschaltet, ..., usw.
Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 verantwortlich für das Vergleichen der Schaltspannung jedes Arbeitsmodus gemäß der Eingangsspannung V_IN. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 sendet ein paar übliche Signale, einschließlich Rückstell-Signal, Auf-/Ab-Signal und Synchronsignal, an jede Schaltsteuerung. Das Rückstell-Signal stellt alle Schaltsteuerungen 801, 802, ..., 80N in ihren Anfangszustand zurück. Das Auf-/Ab-Signal zeigt das Ansteigen oder Fallen der Eingangsspannung V_IN an. Das Synchron-Signal ist ein Signal zur Synchronisierung des Schaltens der Schaltsteuerungen 801, 802, ..., 80N.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet jede Schaltsteuerung ein Ausgangs-Ausbreitungssignal sowohl an die vorhergehende als auch an die folgende Schaltsteuerung, wenn diese vorhanden sind, wie in 7 gezeigt. Jede Schaltsteuerung empfängt auch die Ausgangs-Ausbreitungssignale, die von der vorhergehenden und der folgenden Schaltsteuerung gesendet werden, wenn diese vorliegen. Beispielsweise sendet die Schaltsteuerung 802 das Ausgangs-Ausbreitungssignal 8021 sowohl an die Schaltsteuerung 801 als auch an Schaltsteuerung 803 und empfängt von der Schaltsteuerung 801 das Ausgangs-Ausbreitungssignal 8011 und von der Schaltsteuerung 803 das Ausgangs-Ausbreitungssignal 8031.
Wie aus 7 ersichtlich ist, empfängt die erste Schaltsteuerung 801 von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 ein erstes Ausbreitungssignal 9011 anstatt eines Ausbreitungssignals von einer vorhergehenden Schaltsteuerung. Bei dieser Ausführungsform empfängt die letzte Schaltsteuerung 80N ein letztes Ausbreitungssignal 9012 von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 anstelle eines Ausbreitungssignals von einer folgenden Schaltsteuerung.
Wie oben erläutert, besteht in einigen Anwendungsfällen keine Notwendigkeit, das erste LED basierte Beleuchtungssegment 101 an der Spitze zu steuern. Unter diesen Umständen sendet die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 das erste Ausbreitungssignal 9011 an die Schaltsteuerung 802, wenn die Schaltsteuerung 801 nicht vorhanden ist. Dazu kommt, dass jedes LED basierte Beleuchtungssegment eine unterschiedliche Anzahl LED basierter Beleuchtungseinheiten aufweisen kann. Jede der Schaltsteuerungen 801, 802, ..., 80N braucht nicht identisch mit den anderen Schaltsteuerungen zu sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede der Schaltsteuerungen 801, 802, ..., 80N durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 so gesteuert wird, dass entweder die entsprechenden LED basierten Beleuchtungssegmente eingeschaltet werden oder die entsprechenden LED basierten Beleuchtungssegmente kurzgeschlossen werden, so dass sie überbrückt werden. Wenn beispielsweise die Schaltsteuerung 801 für einen Kurzschluß gesteuert wird, werden alle LED basierten Beleuchtungssegmente überbrückt, und wenn die Schaltsteuerung 802 kurzgeschlossen wird, werden alle LED basierten Beleuchtungssegmente mit Ausnahme des ersten LED basierten Beleuchtungssegmentes 101 überbrückt, ... usw.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet zwischen der Zeit T_i und T_i+1, auch im Modus i, wenn die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN zwischen V_i und V_i+1 ansteigt, wie in 1 gezeigt. Entsprechend der zweiten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, wird während der Periode zwischen der Zeit T₁ und T₂ nur die Schaltsteuerung 801 durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 gesteuert, um die LED basierten Beleuchtungseinheiten in dem LED basierten Beleuchtungssegment 101 einzuschalten, und alle anderen LED basierten Beleuchtungssegmente 102, 103, ..., 10N werden durch ihre entsprechenden Schaltsteuerungen 802, 803, ..., 80N kurzgeschlossen.
Während der Periode zwischen der T₂ und T₃ wird sowohl die Schaltsteuerung 801 als auch die Schaltsteuerung 802 durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 so gesteuert, dass die LED basierten Beleuchtungseinheiten in den LED basierten Beleuchtungssegmenten 101, 102 eingeschaltet werden, und die anderen LED basierten Beleuchtungssegmente 103, ..., 10N werden durch ihre entsprechenden Schaltsteuerungen 803, ..., 80N kurzgeschlossen.
Ähnlich der ersten Ausführungsform werden die LED basierten Beleuchtungssegmente, wie in 7 gezeigt, aufeinanderfolgend von dem Segment 101, dem Segment 102, ..., bis zu dem Segment 10N eingeschaltet, sobald die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN von 0 auf den maximalen Spannungswert V_IN(max) ansteigt. Wenn die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN die maximale Höhe erreicht und anfängt zu fallen, werden die LED basierten Beleuchtungssegmente aufeinanderfolgende abgeschaltet.
8 zeigt eine beispielsweise Schaltung für die Schaltsteuerung 801, 802, ..., 80N. die Schaltsteuerung weist eine Schaltvorrichtung 8001 auf, die mit den entsprechenden LED basierten Beleuchtungssegmenten parallel geschaltet ist. Die Schaltsteuerung empfängt ein erstes Eingangs-Ausbreitungssignal P1_in in von der vorhergehenden Schaltsteuerung sowie ein zweites Eingangs-Ausbreitungssignal P2_in von der folgenden Schaltsteuerung und sendet aus Ausgangs-Ausbreitungssignal P_out sowohl an die vorhergehende als auch an die folgende Schaltsteuerung. Die gewöhnlichen Synchron-, Rückstell- und Auf-/Ab-Signale werden von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 an die Schaltsteuerung für die Logikschaltung in der Schaltsteuerung gesendet, um ein Ausgangs-Ausbreitungssignal P_out zu erzeugen. Ein Schaltsteuerungssignal wird auch zum Öffnen oder Kurzschließen der Schaltvorrichtung 8001 erzeugt.
9 zeigt eine beispielsweise Schaltung für Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 weist eine Vielzahl von Spannungskomparatoren 9001 auf. Gemäß der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN erzeugt die Schaltung in der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 die üblichen Synchron-, Rückstell- und Auf-/Ab-Signale. Dazu kommt, dass die ersten und letzten Ausbreitungssignale 9011, 9012 ebenfalls von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 für die erste und die letzte Schaltsteuerung 801, 80N erzeugt werden, wie in 7 gezeigt.
10 zeigt eine LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung mit vier LED basierten Beleuchtungssegmenten, die durch die zweite bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Das LED basierte Beleuchtungssegment 100 an der Spitze wird nicht durch eine Schaltsteuerung gesteuert. Drei Schaltsteuerungen 801–803 sind entsprechend zwischen die positiven Enden der anderen drei LED basierten Beleuchtungssegmente 101–103 und das erste Ende der Stromsteuer-Vorrichtung 401 geschaltet.
Die Schaltspannungs-Steuereinheit 901 sendet an jede Schaltsteuerung Synchron-, Rückstell- und übliche Auf-/Ab-Signale. Jede Schaltspannungs-Steuereinheit 901 sendet des weiteren das erste Ausbreitungssignal 9011 an die Schaltsteuerung 801 und das letzte Ausbreitungssignal 9012 an die Schaltsteuerung 803. Die Schaltsteuerung 801 sendet ein Ausbreitungssignal 8011 an die Schaltsteuerung 802, die wiederum ein Ausbreitungssignal 8021 sowohl an die Schaltsteuerung 801 als auch an die Schaltsteuerung 803 sendet. Die Schaltsteuerung 803 sendet ebenfalls ein Ausbreitungssignal 8031 an die Schaltsteuerung 802.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 auch durch die in 11 gezeigte exemplarische Schaltung realisiert werden. Bei dieser Schaltung weist die Schaltspannungs-Vergleichseinheit 901 zusätzlich zu den beiden Spannungskomparatoren 9001 einen Differential-Vergleichs-Moduskomparator 9002 auf. Der Differential-Spannungs-Moduskomparator 9002 wird zur Erzeugung des Synchronsignals von den üblichen Rückstellungs- und Auf-/Ab-Signalen benutzt, wie in 12 gezeigt, und zwar anstelle der Ableitung des Synchronsignals von dem Ausgang einer Vielzahl von Spannungskomparatoren 9001, wie in 9 gezeigt.
12 zeigt die detaillierte Schaltung des Differential-Spannungs-Moduskomparators 9002 von 11. Zusätzlich zu den allgemeinen Rückstell- und Auf-/Ab-Signalen dient eine Spannungshöhe #Vx = α·V_IN, die von der Eingangsspannung V_IN hergeleitet wird, und zu dem Differential-Spannungs-Moduskomparator 9002, wobei α ein Maßstabsfaktor kleiner 1 ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen sich die LEDs in der LED basierten Beleuchtungseinheit auf alle Arten von Licht emittierenden Dioden, so beispielsweise Halbleiter und organisches Licht emittierende Dioden, die Licht bei unterschiedlichen Frequenzspektren aussenden können. Die Vorrichtung kann eine beliebige Zahl LED basierter Beleuchtungseinheiten aufweisen, und jede LED basierte Beleuchtungseinheit kann eine beliebige Zahl LED Vorrichtungen gemäß den Erfordernissen bei der speziellen Anwendung der Vorrichtung besitzen.
Die beispielsweisen Schaltungen, die für die Schaltsteuerungen und Spannungsvergleichseinheit gezeigt werden, dienen dem Zweck, die Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu erklären. Sowohl die Schaltsteuerungen als die Schaltspannungs-Vergleichseinheit können mit anderen äquivalenten Spannungen verbaut sein, die dieselben Funktionen erfüllen. Die Schaltvorrichtung in der Schaltsteuerung bezieht sich auf eine schaltende Vorrichtung mit geeignetem Steuerungsmechanismus zum Öffnen oder Schließen der Verbindungen einer Schaltung. Die Schaltvorrichtung kann mechanisch oder elektrisch oder ein Halbleiterschalter sein, der mit integrierten Schaltkreisen versehen ist.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, dass die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Antrieb einer LED basierten Beleuchtungseinrichtung durch Aufteilen einer Vielzahl von LED basierten Beleuchtungseinheiten in eine Vielzahl von LED basierten Beleuchtungssegmenten vorschlägt, die zahlreiche Schaltsteuerungen gesteuert werden. Eine Vielzahl von Betriebsmodi für die Beleuchtungsvorrichtung wird erhalten, indem eine Schaltspannungs-Vergleichseinheit benutzt wird, um einige gewöhnliche Signale an jede Schaltsteuerung zu senden, und es werden ein oder zwei Ausbreitungssignale erzeugt, die durch die Schaltsteuerungen das entsprechende LED basierte Beleuchtungssegment entweder kurzschließen oder einschalten.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für die auf diesem Gebiet tätigen Fachleute, dass eine Vielfalt von Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert werden soll.

Claims

Vorrichtung zum Antrieb einer Vielzahl von LED basierten Beleuchtungseinheiten, umfassend eine Vielzahl von LED basierten Beleuchtungssegmenten, die in Reihe geschaltet sind, wobei jedes LED basierte Beleuchtungssegmente ein positives Ende und ein negatives Ende hat und wenigstens eine LED basierte Beleuchtungseinheit aufweist, die in Reihe geschaltet ist; ferner umfassend eine Eingangsspannungsquelle, die mit dem positiven Ende eines ersten Segments der LED basierten Beleuchtungssegmente verbunden ist; eine Stromsteuer-Vorrichtung mit einem ersten Ende, dass mit dem negativen Ende eines letzten Segmentes der LED basierten Beleuchtungssegmente verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit der Erde verbunden ist; des weiteren umfassend mehrere Schaltsteuerungen, von denen jede dieser Schaltsteuerungen mit einem entsprechenden Segment der LED basierten Beleuchtungssegmente parallel geschaltet ist, um ein Eingangs-Ausbreitungssignal zu empfangen und ein Ausgangs-Ausbreitungssignal zu erzeugen; des weiteren umfassend eine Schaltspannungs-Vergleichseinheit, die diese zugeführte Eingangsspannung empfängt, zahlreiche gewöhnliche Signale erzeugt und an jede der zahlreichen Schaltsteuerungen sendet sowie ein erstes Ausbreitungssignal als Eingangs-Ausbreitungssignal der ersten Steuerung der zahlreichen Schaltsteuerungen erzeugt, wobei das Eingangs-Ausbreitungssignal jeder Schaltsteuerung mit Ausnahme der ersten Steuerung das Ausgangs-Ausbreitungssignal einer unmittelbar vorhergehenden Schaltsteuerung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaltsteuerung eine schaltende Vorrichtung zum Kurzschließen des entsprechenden LED basierten Beleuchtungssegments aufweist, und dass die schaltende Vorrichtung gemäß dem Eingangs-Ausbreitungssignal der Schaltsteuerung gesteuert wird, und dass das Ausgangs-Ausbreitungssignal jeder Schaltsteuerung von dem Eingangs-Ausbreitungssignal der Schaltsteuerung und der gewöhnlichen Signale abgeleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaltsteuerung ein Bit eines Vielbit-Zählers aufweist, der von den zahlreichen Schaltsteuerungen gebildet wird, um die schaltende Steuerung gemäß dem Eingangs-Ausbreitungssignal der Schaltsteuerung zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewöhnlichen Signale ein Rückstellsignal zum Rückstellen der Schaltsteuerungen aufweist, ferner ein Synchronsignal für die synchronisierende Schaltung der Schaltsteuerungen, und ein Aufwärts-/Abwärts-Signal zur Signalisierung, ob die zugeführte Eingangsspannung eine ansteigende oder abfallende Spannungshöhe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schaltspannungs-Vergleichseinheit mehrere Spannungskomparatoren zur Erzeugung der gewöhnlichen Signale aufweist, und dass das erste Ausbreitungssignal auf einer Spannungshöhe der zugeführten Eingangsspannung gestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment der LED basierten Beleuchtungssegmente mit einer Schaltsteuerung nicht parallel geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment der LED basierten Beleuchtungssegmente eine unterschiedliche Zahl LED basierter Beleuchtungseinheiten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schaltsteuerungen eine Schaltung aufweist, die sich von den anderen Schaltsteuerungen unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuer-Vorrichtung eine Strombegrenzungs-Vorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuer-Vorrichtung ein Widerstand ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zahlreichen LED basierten Beleuchtungssegmente ein erstes Segment, ein zweites Segment, ein drittes Segment und ein viertes Segment aufweisen, und dass die zahlreichen Schaltsteuerungen drei Schaltsteuerungen aufweisen, die entsprechend parallel mit den zweiten, dritten und vierten Segmenten geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zahlreichen Schaltsteuerungen einen 3-Bit-Zähler mit jeder Schaltsteuerung bilden, der ein einzelnes Bit des 3-Bit-Zählers aufweist, und dass jede Schaltsteuerung eine schaltende Vorrichtung besitzt, die durch das entsprechende einzelne Bit gesteuert wird, um das entsprechende Segment in den zahlreichen LED basierten Beleuchtungssegmenten kurzzuschließen oder das entsprechende Segment mit anderen Segmenten in Reihe zu schließen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Segment eine LED basierte Beleuchtungseinheit bildet, das zweite Segment eine LED basierte Beleuchtungseinheit bildet, das dritte Segment zwei LED basierte Beleuchtungseinheiten bildet und das vierte Segment vier LED basierte Beleuchtungseinheiten bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zahlreichen Schaltsteuerungen durch die Schaltspannungs-Vergleichseinheit so gesteuert werden, dass eine Vielzahl von Betriebsmodi zum Einschalten einer der acht LED basierten Beleuchtungseinheiten in der Vorrichtung gebildet werden.
Vorrichtung zum Antrieb mehrerer LED basierter Beleuchtungseinheiten, umfassend eine Vielzahl von LED basierten Beleuchtungssegmenten, die in Reihe geschaltet sind, wobei jedes LED basierte Beleuchtungssegmente ein positives Ende und ein negatives Ende hat und wenigstens eine LED basierte Beleuchtungseinheit aufweist, die in Reihe geschaltet ist; ferner umfassend eine Eingangsspannungsquelle, die mit dem positiven Ende eines ersten Segments der LED basierten Beleuchtungssegmente verbunden ist; eine Stromsteuer-Vorrichtung mit einem ersten Ende, dass mit dem negativen Ende eines letzten Segmentes der LED basierten Beleuchtungssegmente verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit der Erde verbunden ist; ferner umfassend eine Vielzahl von Schaltsteuerungen, von denen jede dieser Schaltsteuerungen ein erstes Ende aufweist, das dem positiven Ende eines entsprechenden Segmentes jeder LED basierten Beleuchtungssegmente verbunden ist, sowie ein zweites Ende, das mit dem ersten Ende der Stromsteuer-Vorrichtung verbunden ist, um erste und zweite Eingangs-Ausbreitungssignale zu empfangen und ein Ausgangs-Ausbreitungssignal zu erzeugen; des weiteren umfassend eine Schaltspannungs-Vergleichereinheit, die eine zugeführte Eingangsspannung empfängt, mehrere gewöhnliche Signale erzeugt und an jede der zahlreichen Schaltsteuerungen abgibt, des weiteren ein erstes Ausbreitungssignal erzeugt, und zwar als das erste Eingangs-Ausbreitungssignal einer ersten Steuerung der zahlreichen Schaltsteuerungen, sowie ein letztes Ausbreitungssignal erzeugt, und zwar als zweites Eingangs-Ausbreitungssignal einer letzten Steuerung der zahlreichen Schaltsteuerungen; wobei das erste Eingangs-Ausbreitungssignal jeder Schaltsteuerung, mit Ausnahme der ersten Steuerung, das Ausgangs-Ausbreitungssignal einer unmittelbar darauffolgenden Schaltsteuerung ist, und das zweite Eingangs-Ausbreitungssignal jeder Steuerung, mit Ausnahme der ersten Steuerung, das Ausgangs-Ausbreitungssignal einer unmittelbar folgenden Schaltsteuerung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaltsteuerung eine schaltende Vorrichtung aufweist, die das entsprechende LED basierte Beleuchtungssegment kurzschließt, und dass die schaltende Vorrichtung gemäß den ersten und zweiten Eingangs-Ausbreitungssignalen der Schaltsteuerung gesteuert wird, und dass das Ausgangs-Ausbreitungssignal jeder Schaltsteuerung von den ersten und zweiten Eingangs-Ausbreitungssignalen der Schaltsteuerung und den gewöhnlichen Signalen hergeleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu den gewöhnlichen Signalen ein Rückstellsignal zum Rückstellen der Schaltsteuerungen gehört, des weiteren ein synchrones Signal für die Synchronisierungsschaltung der Schaltsteuerungen, und ein Aufwärts-/Abwärts-Signal zur Signalgebung, ob die zugeführte Eingangsspannung eine ansteigende oder abfallende Spannungshöhe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltspannungs-Vergleichseinheit mehrere Spannungskomparatoren zur Erzeugung der gewöhnlichen Signale sowie der ersten und zweiten Ausbreitungssignale auf einem Spannungsniveau der Eingangs-Spannungszufuhr aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltspannungs-Vergleichseinheit zwei Spannungskomparatoren sowie einen Differential-Spannungsmodus-Komparator zur Erzeugung der gewöhnlichen Signale sowie der ersten und zweiten Ausbreitungssignale auf der Grundlage einer Spannungshöhe der zugeführten Eingangsspannung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Differential-Spannungsmodus-Komparator einen Bruchteil der Spannungshöhe der zugeführten Eingangsspannung empfängt, sowie das genannte Rückstellsignal, das Aufwärts-/Abwärts-Signal und einen Differential-Spannungsmodus zur Erzeugung des Synchronsignals empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment der LED basierten Beleuchtungssegmente nicht mit einer Schaltsteuerung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment der LED basierten Beleuchtungssegmente eine andere Anzahl LED basierter Beleuchtungseinheiten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schaltsteuerungen eine Schaltung hat, die sich von anderen Schaltsteuerungen unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuer-Vorrichtung eine Strombegrenzungs-Vorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuer-Vorrichtung ein Widerstand ist.