DE112013006888T5

DE112013006888T5 - Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder

Info

Publication number: DE112013006888T5
Application number: DE112013006888.5T
Authority: DE
Inventors: Hung-Chi Chu; Yuh-Ren Shen
Original assignee: VastView Technology Inc
Current assignee: VastView Technology Inc
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2015-12-03
Also published as: WO2014153678A1

Abstract

Eine Vorrichtung weist rote, grüne und blaue LED-Bänder auf, von denen jedes einen entsprechenden Schaltkreis hat. Jedes LED-Band ist in viele LED-Segmente aufgeteilt. Die drei LED-Bänder sind parallel oder in Reihe geschaltet. Jedes LED-Band kann mit einer entsprechenden Stromquelle in Reihe geschaltet sein oder eine übliche Stromquelle teilen. Ein Steuerer steuert jeden Schaltkreis so, dass die Zahl der LED-Segmente, die in dem roten, grünen oder blauen LED-Band in Reihe geschaltet sind, entsprechend gemäß einem Farbeinstellsignal und der Spannungshöhe einer Eingangsspannung gesteuert wird. Ein erstes Steuerverfahren dient zur Steuerung der Vorrichtung bei einer konstanten Eingangsspannung und ein zweites Steuerverfahren dient zur Steuerung der Vorrichtung bei einer periodisch zeitlich variierenden Eingangsspannung.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Beleuchtungs-Vorrichtungen auf der Grundlage von Licht emittierenden Dioden (LED) und insbesondere eine Vorrichtung zum Betreiben einer LED-basierten Beleuchtungs-Einrichtung, die vielfarbige LED-Bänder aufweist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
LEDs sind halbleiterbasierte Lichtquellen, die oft in der Schwachstrom-Instrumentierung und bei Geräteanwendungen für Anzeigezwecke benutzt werden. Die Anwendung von LEDs in einer Vielzahl von Beleuchtungs-Einheiten ist immer üblicher geworden. So werden beispielsweise LEDs starker Helligkeit für Verkehrsleuchten, Fahrzeugsbeleuchtungslichter und Bremslichter weit verbreitet benutzt.
Eine LED hat eine I–V Kennlinie, die der einer gewöhnlichen Diode ähnlich ist. Wenn die an der LED anliegende Spannung kleiner ist als eine Durchlaßspannung, fließt durch die LED nur ein sehr kleiner Strom. Sobald die Spannung die Durchlaßspannung übersteigt, verstärkt sich der Strom stark. Die abgegebene Beleuchtungsintensität eines LED-Lichts ist annähernd dem LED-Strom proportional, und zwar für die meisten Betriebswerte des LED-Stroms mit Ausnahme des hohen Stromwertes. Eine typische Antriebs-Vorrichtung für ein LED-Licht ist so ausgelegt, dass ein konstanter Strom zur Stabilisierung des von der LED emittierten Lichts erzeugt wird und die Lebensdauer der LED verlängert wird.
Um die Helligkeit eines LED-Lichts zu vergrößern, werden gewöhnlich eine Anzahl LEDs in Reihe geschaltet, so dass sie ein LED-basiertes Lichtband bilden, und eine Anzahl LED-basierter Lichtbänder können dann weiter in Reihe geschaltet werden, um ein Beleuchtungsgerät zu bilden. So beschreibt beispielsweise das US-Patent Nr. 6 777 891 mehrere LED-basierte Beleuchtungsbänder in Form eines computergesteuerten Lichtbandes, bei dem jedes Beleuchtungsband einen individuell gesteuerten Knoten des Lichtstrangs bildet.
Die Betriebsspannung, die für jedes Lichtband erforderlich ist, ist typischerweise von der Durchlaßspannung der LEDs in jedem Lichtband abhängig sowie davon, wie viele LEDs für jedes Lichtband benutzt werden und wie sie verbunden sind sowie wie die entsprechenden Lichtbänder organisiert sind, um von einer Stromquelle Strom zu empfangen. Demzufolge wird in vielen Anwendungsfällen eine gewisse Art von Spannungswandler-Vorrichtungen benötigt, um eine im allgemeinen geringere Betriebsspannung für ein oder mehrere LED-basierte Lichtbänder von im allgemeinen zur Verfügung stehenden höheren Stromzufuhr-Spannungen zu erhalten. Die Notwendigkeit einer Spannungswandler-Vorrichtung reduziert den Wirkungsgrad, erhöht die Kosten und vergrößert auch die Schwierigkeit, eine LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu miniaturisieren.
Das US-Patent Nr. 7 781 979 beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung von in Reihe geschalteten LEDs. Zwei oder mehr LEDs sind dabei in Reihe geschaltet. Ein Reihenstrom fließt durch die LEDs, wenn eine Betriebsspannung angelegt wird. Einer oder mehrere steuerbare Strompfade sind mit wenigstens einer LED parallel geschaltet, um den Reihenstrom rund um die LED zu parzellieren. Die Vorrichtung ermöglicht die Verwendung von Betriebsspannungen wie beispielsweise 120 V AC der 240 V AC, ohne dass eine Spannungswandler-Vorrichtung benötigt wird.
Die US-Veröffentlichung Nr. 2010/0 308 739 beschreibt mehrere LEDs, die in Reihe geschaltet sind, so dass eine Vielzahl von LED-Segmenten gebildet wird, und mehrere Schalter sind mit der Vielzahl der LED-Segmente gekoppelt, um ein gewähltes Segment in die Reihe eines LED-Strompfades ein- oder auszuschalten, und zwar in Abhängigkeit von einem Steuersignal. Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2011/0 085 619 beschreibt eine LED-Auswahlschaltung für einen LED-Treiber, der mehrere LED-Bänder ungleicher Längen bedient, um die LED-Stränge wahlweise an- und abzuschalten, und zwar entsprechend einer Wechselstrom-Eingangsspannung. Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2012/0 217 887 offenbart LED-Beleuchtungssysteme und Steuerverfahren, die in der Lage sind, in Abhängigkeit von der Änderung einer Wechselstromspannung eine durchschnittliche Beleuchtungsintensität zu erzeugen.
Da immer mehr LED-basierte Beleuchtungsbänder in Beleuchtungs-Einrichtungen großer Helligkeit Verwendung finden, besteht ein großer Bedarf an Verfahren und Geräten, die LED-basierte Beleuchtungsbänder intelligent und effektiv antreiben und verbinden, um dadurch die Verwendbarkeit der LEDs zu vergrößern und stabile und große Helligkeit durch Benutzung der immer zur Verfügung stehenden Wechselstromquelle der Stromsteckdose in einer Wand zu schaffen.
Prinzipiell besteht die Möglichkeit, ein Licht jeder beliebigen gewünschten Farbe zu erzeugen, wenn LEDs roter, grüner und blauer Farbe in einer Beleuchtungs-Vorrichtung zusammengebaut werden. Bei der leicht zur Verfügung stehenden Wechselstromspannung bildet jedoch der Betrieb einer vielfarbigen LED-Beleuchtungs-Vorrichtung im Hinblick auf das Design ihrer Antriebsschaltung eine weitere Herausforderung, da die Zahl der LEDs für Farbe und wie die LEDs unterschiedlicher Farben in Reihe oder parallel geschaltet sind, berücksichtigt werden muß, und zwar zusätzlich zu der Schwankung des Wechselstrom-Spannungseingangs.
Es besteht daher ein großer Bedarf an einer effizienten und flexiblen Antriebsschaltung für die vielfarbige LED-Beleuchtungs-Vorrichtung zur Erzeugung von Licht unterschiedlicher Farben und unterschiedlicher Helligkeit bei unterschiedlichen Beleuchtungs- und Farberfordernissen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat zur Grundlage die Schaffung einer Vorrichtung, welche vielfarbige LED-Bänder wirksam betreiben kann, wobei die Eingangsspannungszufuhr entweder eine konstante Spannung oder eine sich periodisch mit der Zeit variierende Spannung ist. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein rotes LED-Band, ein grünes LED-Band und ein blaues LED-Band auf, die jedes in mehrere LED-Segmente unterteilt sind und einen entsprechenden Schaltkreis haben, der durch einen Steuerer gesteuert wird.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die roten, grünen und blauen LED-Bänder parallel geschaltet, und jedes LED-Band ist entsprechend mit einer Stromquelle geerdet in Reihe geschaltet. Der Steuerer sendet Steuersignale an jeden Schaltkreis aus, um einige oder alle LED-Segmente in jedem LED-Band in Reihe zu schalten oder einige oder alle LED-Segmente in jedem LED-Band im Bypass zu schalten. Die Zahl der LED-Segmente, die in jedem LED-Band in Reihe geschaltet werden, bestimmt sich durch ein Farbeinstellsignal und die Spannungshöhe der Eingangsspannung.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die roten, grünen und blauen LED-Bänder in Reihe geschaltet, und nur das letzte LED-Band ist mit einer Stromquelle geerdet in Reihe geschaltet. Der Steuerer sendet an jeden Schaltkreis Steuersignale aus, um einige oder alle LED-Segmente in jedem LED-Band in Reihe zu schalten oder einige oder alle LED-Segment ein jedem LED-Band im Bypass zu schalten. Die Zahl der LED-Segmente, die in jedem LED-Band in Reihe geschaltet werden, wird durch ein Farbeinstellsignal und die Spannungshöhe der Eingangsspannung bestimmt.
Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die roten, grünen und blauen LED-Bänder parallel geschaltet, und die drei LED-Bänder sind durch einen Mehrfachschalter mit einer gewöhnlichen Stromquelle geerdet verbunden. Der Steuerer sendet Steuersignale aus, um einige oder alle in Reihe oder im Bypass geschalteten LED-Segmente oder alle LED-Segmente in jedem LED-Band zu verbinden. Der Steuerer sendet außerdem Mehrfachsignale aus, um den Mehrfachschalter zu steuern. Die Anzahl der LED-Segmente, die in jedem LED-Band in Reihe zu schalten sind, wird durch ein Farbeinstellsignal und die Spannungshöhe der Eingangsspannung bestimmt.
Erfindungsgemäß läßt sich der Schaltkreis durch vier beispielhafte Arten verwirklichen. Bei der ersten beispielhaften Art ist jedes LED-Segment mit einer Schaltvorrichtung parallel geschaltet. Bei der zweiten beispielhaften Art ist jedes LED-Segment mit einer LED-Steuerungsschaltung parallel geschaltet.
Bei der dritten beispielhaften Art hat jedes LED-Segment eine entsprechende Schalt-Vorrichtung, die ein Ende aufweist, das mit einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segments verbunden ist, sowie ein weiteres Ende, das mit dem negativen Ende des LED-Segments in dem LED-Band verbunden ist. Bei der vierten beispielhaften Art hat jedes LED-Segment einen entsprechenden LED-Steuerschaltkreis und jeder Steuerschaltkreis hat ein Ende, das an ein positives Ende des entsprechenden LED-Segments angeschlossen ist, sowie ein weiteres Ende, das an das negative Ende des letzten LED-Segmentes in dem LED-Band angeschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch zwei Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zum Betreiben von vielfarbigen LED-Bändern. Das erste Verfahren weist eine Vorrichtung auf, die eine Eingangsspannung besitzt, welche eine konstante Höhe hat. Das erste Verfahren zur Steuerung eignet sich mehr zur Anwendung für den Schaltkreis der ersten oder zweiten beispielhaften Art der vorliegenden Erfindung, ist jedoch weniger geeignet für den Schaltkreis der dritten oder vierten beispielhaften Art.
Das zweite Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung für das Betreiben der vielfarbigen LED-Bänder weist eine Eingangsspannung auf, die eine periodisch zeitabhängig variierende Spannung ist. Um das zweite Verfahren auf die erste, zweite oder dritte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung mit der ersten, zweiten, dritten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises anzuwenden, sind auch Variationen in der Schaltung des Steuerers vorgesehen, so dass die Schaltkreise und die zugehörigen Stromquellen in geeigneter Weise gesteuert werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird für die auf diesem Gebiet tätigen Fachleute durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, verständlich, in denen zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben von vielfarbigen LED-Bändern gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A–2D Schaltungen der vier beispielhaften Arten des Schaltkreises;
3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung, die zeigt, dass jedes LED-Band der vorliegenden Erfindung in M verschiedenen Arten betrieben werden kann, wenn die Spannungshöhe der Eingangsspannung sich ändert;
6 eine Darstellung, die das Schaltungs-Blockschaltbild des Steuerers für das erste Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung für das Betreiben von vielfarbigen LED-Bändern gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung, die das Schaltkreis-Blockdiagramm des Steuerers zeigt, der für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten bevorzugten Ausführungsform bei der ersten oder dritten beispielhaften Art des Schaltkeises verwendet wird;
8 das Blockschaltbild des für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der zweiten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises benutzt wird;
9 eine Darstellung, die das Blockschaltbild zeigt, das für das zweite Verfahren zur Steuerung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der ersten oder dritten beispielhaften Art des Schaltkreises verwendet wird;
10 eine Darstellung, die das Blockschaltbild des Steuerers zeigt, der für das zweite Verfahren zur Steuerung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der zweiten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises benutzt wird;
11 eine Darstellung des Blockschaltbildes des Steuerers, die für das zweite Verfahren zur Steuerung der dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der ersten oder zweiten beispielhaften Art des Schaltkreises verwendet wird;
12 eine Darstellung, die das Blockschaltbild des Steuerers zeigt, der für das zweite Verfahren zur Steuerung der dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der zweiten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises benutzt wird;
13 eine Darstellung, die den LED-Steuerungsschaltkreis der zweiten beispielhaften Art zeigt, welcher für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten oder dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
14 eine Darstellung, die den LED-Steuerungsschaltkreis für die vierte beispielhafte Art zeigt, die für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten oder dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die beigefügten Zeichnungen dienen zum weiteren Verständnis der Erfindung und bilden einen Teil der Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben von vielfarbigen LED-Bändern gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung ein rotes LED-Band 101, ein grünes LED-Band 102 und ein blaues LED-Band 103 auf, die parallel geschaltet sind. Jedes der roten, grünen und blauen LED-Bänder 101, 102 und 103 wird durch einen entsprechenden Schaltkreis 111, 112 und 113 gesteuert.
Wie aus 1 ersichtlich, weist das rote LED-Band 101 mehrere rote LED-Segmente 121 auf, die in Reihe geschaltet sind. Jedes LED-Segment 121 ist des weiteren mit mehreren roten LEDs versehen, die zwischen einem positiven Ende und einem negativen Ende jedes LED-Segments 121 geschaltet sind. Zur Vereinfachung zeigt 1 nur eine rote LED in jedem roten LED-Segment 121.
Eine Eingangsspannung V_IN liefert Strom für das rote LED-Band 101. Eine Stromquelle 131 verbindet das negative Ende des letzten roten LED-Segments 121 mit der Erde. Der Schaltkreis 111 dient zur Steuerung der gesamten Zahl roter LEDs, die in dem roten LED-Band 101 in Reihe geschaltet sind. Der Schaltkreis 111 wird durch einen Steuerer 104 gesteuert. Die Stromquelle 131 kann eine variable Stromquelle sein, die durch den Steuerer 104 gesteuert wird, oder eine konstante Stromquelle.
Wie aus 1 hervorgeht, haben bei der ersten bevorzugten Ausführungsform die LED-Bänder grüner, roter und blauer Farbe alle die gleiche Struktur. Das grüne LED-Band 102 weist mehrere grüne LED-Segmente 122 auf, die mit der Stromquelle 132 in Reihe geschaltet sind, und das blaue LED-Band 103 ist mit mehreren blauen LED-Segmenten 123 versehen, die mit der Stromquelle 133 in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der LED-Segmente in jedem LED-Band kann jedoch differieren.
Wie ebenfalls aus 1 ersichtlich, kann jeder Schaltkreis 111, 112 und 113 durch den Steuerer 104 gesteuert werden, um die Anzahl der LED-Segmente in den entsprechenden roten, grünen und blauen LED-Bändern 101, 102 und 103 in Reihe zu verbinden. Der Steuerer 104 steuert die Zahl der LED-Segmente, die in jedem LED-Band in Reihe geschaltet sind, gemäß einem Farbeinstellsignal 105, indem mehrere Steuersignale an die Schaltkreise gesendet werden. Der Steuerer 104 empfängt auch Strom von der Eingangsspannung V_IN.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Schaltkreise 111, 112 und 113 mit unterschiedlichen Arten von Schaltungen ausgestattet werden. 2 zeigt vier beispielhafte Arten. 2A zeigt die Schaltung einer ersten beispielhaften Art 251 des Schaltkreises. Wie ersichtlich, hat bei der ersten beispielhaften Art jedes LED-Segment 221 in dem LED-Band einen entsprechenden Schalter 252, der mit dem LED-Segment 221 parallel geschaltet ist. Daher kann jedes LED-Segment 221 unabhängig durch Verwendung des Steuersignals von dem Steuerer 104 der ersten beispielhaften Art 251 überbrückt werden, um zu steuern wieviel LED-Segmente 221 in dem LED-Band in Reihe geschaltet sind.
2B zeigt die Schaltung einer zweiten beispielhaften Art 261 des Schaltkreises. Wie aus 2B ersichtlich, hat jedes LED-Segment 221 eine entsprechende LED-Steuerschaltung 262, die parallel geschaltet ist. Jede LED-Steuerschaltung 262 empfängt von dem Steuerer 104 der zweiten beispielhaften Art 261 ein paar gewöhnliche Signale 264 und ein Eingangs-Ausbreitungssignal 263 und schickt ein Ausgangs-Ausbreitungssignal 265 an die LED-Steuerschaltung 262 aus, wie in 2B ersichtlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die LED-Steuerschaltung 262 durch den Steuerer 104 der zweiten beispielhaften Art 261 so gesteuert werden, dass das entsprechende LED-Segment 221 überbrückt wird. Das Ausgangs-Ausbreitungssignal 265, das von jeder LED-Steuerschaltung 262 abgegeben wird, dient als Eingangs-Ausbreitungssignal 263 der folgenden LED-Steuerschaltung 262. Die erste (obere) LED-Steuerschaltung 262 empfängt ein Vorwärts-Ausbreitungssignal von dem Steuerer 104 der zweiten beispielhaften Art 261 als ihr Eingangs-Ausbreitungssignal 263. Bei einigen Anwendungsfällen kann das erste LED-Segment 221 am Kopf des LED-Bandes eine entsprechende LED-Steuerschaltung 262 haben, so dass wenigstens ein LED-Segment 221 in dem LED-Band immer eingeschaltet ist.
Wie oben erwähnt, sendet der Steuerer 104 der zweiten beispielhaften Art 261 einige übliche Signale 264 an jeden LED-Steuerkreis 262. Die üblichen Signale 264 enthalten für jede LED-Steuerschaltung 262 Rückstell-, Aufsteig-/Absteig- und Synchronisierungssignale. Das Rückstellsignal stellt alle LED-Steuerschaltungen 262 in ihren Ausgangszustand zurück. Das Aufsteig-/Absteigsignal zeigt das Steigen oder Fallen der Eingangsspannung V_IN an. Das Synchronisierungssignal ist ein Signal für die Synchronisierung des Schaltens der LED-Steuerschaltungen 262. Es wird darauf hingewiesen, dass jede LED-Steuerschaltung 262 nicht durch dieselbe Schaltung betrieben werden muß, solange sie die Steuerfunktion ausüben kann, um das entsprechende LED-Segment 221 zu überbrücken.
2C zeigt die Schaltung einer dritten beispielhaften Art 271 des Schaltkreises. Wie in 2C dargestellt, hat jedes LED-Segment 221 eine entsprechende Schalteinrichtung 272. Bei der ersten beispielhaften Art 251, die in 2A dargestellt ist, ist jede Schalteinrichtung 252 mit dem entsprechenden LED-Segment 221 parallel geschaltet. Bei der dritten beispielhaften Art 271 jedoch, ist jede Schalteinrichtung 272 zwischen dem positiven Ende des entsprechenden LED-Segments 221 und dem negativen Ende des letzten LED-Segments 221 in dem LED-Band geschaltet.
Mit anderen Worten, in jedem LED-Band haben alle Schalteinrichtungen 272 ein gewöhnliches Ende, das mit dem negativen Ende des LED-Bandes verbunden ist. Infolge dessen ist nicht jedes LED-Segment 221 unabhängig steuerbar. Wenn beispielsweise der Steuerer 104 der dritten beispielhaften Art 271 die Schalteinrichtung 272 entsprechend dem LED-Segment 221 an der Spitze einschaltet, werden alle LED-Segmente in dem LED-Band überbrückt.
2D zeigt die Schaltung einer vierten beispielhaften Art 281 des Schaltkreises. Wie in 2D dargestellt, hat jedes LED-Segment 221 eine entsprechende LED-Steuerschaltung 282. Bei der zweiten beispielhaften Art 261, die in 2B gezeigt ist, ist jeder LED-Steuerschalter 262 mit dem entsprechenden LED-Segment 221 parallel geschaltet. Bei der vierten beispielhaften Art 281 jedoch ist die LED-Steuerschaltung 282 zwischen dem positiven Ende des entsprechenden LED-Segments 221 und dem negativen Ende des letzten LED-Segments 221 in dem LED-Band geschaltet.
Bei der vierten beispielhaften Art 281 der vorliegenden Erfindung sendet der Steuerer 104 der vierten beispielhaften 281 ein paar gewöhnliche Signale 284 an jede LED-Steuerschaltung 282. Mit Ausnahme der ersten und letzten LED-Steuerschaltungen 282 in jedem LED-Band empfängt jede LED-Steuerschaltung 282 ein erstes Ausbreitungssignal 283 von der vorhergehenden LED-Steuerschaltung 282 und ein zweites Eingangs-Ausbreitungssignal 286 von der folgenden LED-Steuerschaltung 282 und gibt ein Ausgangs-Ausbreitungssignal 285 sowohl an die vorhergehende als auch an die folgende LED-Schaltung 282 ab, wie in 2D gezeigt.
Wie aus 2D ersichtlich, empfängt die erste (obere) LED-Steuerschaltung 282 ein Vorwärts-Ausbreitungssignal von dem Steuerer 104 der vierten beispielhaften Art 281 als ihr erstes Eingangs-Ausbreitungssignal 283, und die letzte (untere) LED-Steuerschaltung 282 empfängt ein Rückwärts-Ausbreitungssignal von dem Steuerer 104 der vierten beispielhaften 281 als ihr zweites Eingangs-Ausbreitungssignal 286. Bei einigen Anwendungen braucht das erste LED-Segment 221 in der Spitze des LED-Bandes keine entsprechende LED-Steuerschaltung 282 zu haben, so dass wenigstens ein LED-Segment 221 in dem LED-Band immer eingeschaltet ist.
Ähnlich wie 2B, sendet der Steuerer 104 der vierten beispielhaften Art 281 an jede LED-Steuerschaltung 282 ein paar gewöhnliche Signale 284 aus. Zu den gewöhnlichen Signalen 284 gehören Rückstell-, Aufstieg-/Abstieg- und Synchronisierungssignale für jede LED-Steuerschaltung 282. Das Rückstellsignal stellt alle LED-Steuerschaltungen 282 in ihre Anfangszustände zurück. Das Aufstiegs-/Abstiegssignal zeigt das Ansteigen oder Abfallen der Eingangsspannung V_IN an. Das Synchronisierungssignal ist ein Signal zur Synchronisierung der Schaltung der LED-Steuerkreise 282. Jeder LED-Steuerkreis bzw. jede LED-Steuerschaltung 282 in der vierten beispielhaften Art 281 muß nicht durch dieselbe Schaltung betrieben werden, solange sie die erforderlichen Funktionen durchführt.
Wie aus 2D hervorgeht, haben alle LED-Steuerschaltungen 282 ein übliches Ende, das mit dem negativen Ende des LED-Bandes verbunden ist. Infolge dessen ist jedes LED-Segment 221 nicht unabhängig steuerbar. Wenn also beispielsweise der Steuerer 104 der vierten beispielhaften Art 281 die LED-Steuerschaltung 282 entsprechend dem LED-Segment 221 an der Spitze einschaltet, werden alle LED-Segmente in dem LED-Band überbrückt.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben von vielfarbigen LED-Bändern gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein rotes LED-Band 101, ein grünes LED-Band 102 und ein blaues LED-Band 103 auf, die in Reihe geschaltet sind. Sowohl das rote als auch das grüne und das blaue LED-Band 101, 102 und 103 werden durch entsprechendes Schalten des Schaltkreises 111, 112 oder 113 gesteuert.
Wie in 3 dargestellt, ist das negative Ende des ersten roten LED-Segments 121 in dem roten LED-Band 101 mit dem positiven Ende des ersten grünen LED-Segments 122 in dem grünen LED-Band 102 verbunden, und das negative Ende des ersten grünen LED-Segments 122 in dem grünen LED-Band 102 ist mit dem positiven Ende des ersten blauen LED-Segments 123 in dem blauen LED-Band 103 verbunden. Nur das blaue LED-Band 103 ist mit einer Stromquelle 133 in Reihe geschaltet.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, kann auch jeder Schaltkreis 111, 112 und 113 durch den Steuerer 104 gesteuert werden, um die Zahl der LED-Segmente, die in den entsprechenden roten, grünen und blauen LED-Bändern 101, 102 und 103 in Reihe geschaltet sind, zu steuern. Der Steuerer 104 steuert die Anzahl der LED-Segmente, die in jedem LED-Band in Reihe geschaltet sind, entsprechend einem Farbeinstellsignal 105 dadurch, dass eine Vielzahl von Kontrollsignalen an die Schaltkreise gesendet wird. Die Anzahl der LED-Segmente in jedem LED-Band kann unterschiedlich sein. Der Steuerer 104 empfängt ebenfalls Strom von der Eingangsspannung V_IN.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben von vielfarbigen LED-Bändern gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der dritten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein rotes LED-Band 101, ein grünes LED-Band 102 und ein blaues LED-Band 103 auf, die durch einen Mehrfachschalter 106 mit einer üblichen Stromquelle 133 verbunden sind. Jedes der roten, grünen und blauen LED-Bänder 101, 102 und 103 wird durch einen entsprechenden Schaltkreis 111, 112 oder 113 gesteuert.
Wie am besten aus 4 ersichtlich, wird der Mehrfachschalter 106 durch den Steuerer 104 so gesteuert, dass der rote, grüne und blaue LED-Strang 101, 102 und 103 mit der üblichen Stromquelle 133 verbunden wird. Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, kann jeder Schaltkreis 111, 112 und 113 ebenfalls durch den Steuerer 104 gesteuert werden, um die Zahl der LED-Segmente, die in den entsprechenden roten, grünen und blauen LED-Bändern 101, 102 und 103 in Reihe geschaltet sind, zu steuern, und zwar gemäß einem Farbeinstellsignal 105 dadurch, dass mehrere Steuersignale an die Schaltkreise gesendet werden. Der Hauptunterschied zwischen der ersten und der dritten bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass die gewöhnliche Stromquelle 133 mit der dritten Ausführungsform durch die drei LED-Bänder geteilt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwei Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zum Betreiben der vielfarbigen LED-Bänder vorhanden. Ein erstes Verfahren ist für eine Eingangsspannung V_IN, die eine konstante Spannung ist, vorgesehen. Bei dem ersten Verfahren wird die Helligkeit des LED-Bandes in jeder Farbe zuerst durch das Farbeinstellsignal bestimmt. Die Anzahl der in Reihe in dem LED-Band jeder Farbe geschalteten LEDs wird daraufhin gemäß der Helligkeit bestimmt. Schließlich wird der Zustand des Schaltkreises entsprechend jedem LED-Band gemäß der Zahl der in Reihe zu schaltenden LEDs eingestellt.
Beispielsweise wird angenommen, dass N LEDs vorhanden sind, die in k Segmente in jedem der LED-Bänder aufgeteilt sind, und dass die Anzahl von LEDs in jedem Segment gewählt werden kann zu S₁, S₂, ..., S_k, und zwar gemäß folgenden Formeln:
Unter der Bedingung eines konstanten Stroms kann die Vorrichtung mit der ersten oder zweiten exemplarischen Art des Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der obigen Formeln N³ unterschiedliche Farben erzeugen.
Es wird darauf hingewiesen, dass das erste Verfahren zur Steuerung der oben beschriebenen Vorrichtung besser zur Steuerung des Schaltkreises der ersten oder zweiten beispielhaften Art der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Wenn das erste Verfahren für die dritte oder vierte beispielhafte Art des Schaltkreises zur Anwendung gelangen würde, würde jedes LED-Band N Segmente erfordern, um N unterschiedliche Reihenverbindungen zu bilden. Infolge dessen ist das erste Verfahren weniger geeignet für die dritte oder vierte beispielhafte Art des Schaltkreises.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zweites Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder für eine Eingangsspannung V_IN geschaffen, die zeitlich periodisch variiert. Wenn beispielsweise die Eingangsspannung V_IN eine gleichgerichtete Wechselstromspannung ist, kann diese durch die Gleichung V_IN(t) = V_M sin (πt/2 T_M) dargestellt werden, wobei V_M die maximale Spannung und 4·T_M die Periode des Wechselstromzyklus ist. 5 zeigt, dass jedes LED-Band der vorliegenden Erfindung in M unterschiedlichen Modi betrieben werden kann, wenn die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN sich ändert, wobei jeder Modus eine unterschiedliche Zahl in Reihe geschalteter LEDs aufweist.
Wie in 5 dargestellt, arbeitet das LED-Band zwischen der Zeit T_i-1 und T_i im Modus i, wenn die Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN zwischen V_i-1 und V_i ansteigt. Wenn die gleichgerichtete Wechselstromspannung den maximalen Wert erreicht, d. h. V_M, beginnt die Spannungshöhe abzunehmen. Das LED-Band arbeitet im Modus-M, während sich die Spannungshöhe zwischen V_M-1 und V_M befindet und schaltet dann auf den Modus-i, sobald die Spannung zwischen V_i-1 und V_i abnimmt. Die Helligkeit des LED-Bandes ist proportional zu dem Ausdruck
wobei N_j die Anzahl von LEDs ist, die in dem LED-Band in Reihe geschaltet sind, und I_j der LED-Strom im Modus-j ist.
Wenn das zweite Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung für das Betreiben vielfarbiger LED-Bänder bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung gelangt, verändert der Schaltkreis die Zahl der in jedem LED-Band in Reihe geschalteten LEDs gemäß der Eingangsspannungshöhe. Dazu kommt, dass die Zeitdauer, über die die Stromquelle jedes LED-Bandes eingeschaltet ist, so gesteuert wird, dass sie proportional der Helligkeit ist, die für die entsprechende rote, grüne oder blaue Farbe verlangt wird.
Wenn das zweite Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder auf die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung gelangt, wird zunächst für die LED-Bänder eine Tabelle errechnet, und zwar entsprechend der verlangten Helligkeit für die entsprechenden roten, grünen und blauen Farben. Die Tabelle enthält eine Anzahl LEDs in jedem Modus auf der Grundlage der Spannungshöhe, die zu der Zeit vorhanden ist, in der jedes LED-Band arbeitet. Der Steuerer steuert den Schaltkreis, um die LEDs in jedem LED-Band gemäß der Tabelle auf der Grundlage der Spannungshöhe in Reihe zu schalten.
Wenn das zweite Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zwecks Betreiben der vielfarbigen LED-Bänder auf die dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung gelangt, verändert der Schaltkreis die Zahl der in jedem LED-Band in Reihe geschalteten LEDs gemäß der Eingangsspannungshöhe. Dazu kommt, dass die Zeitdauer, während der jedes LED-Band an die gewöhnliche Stromquelle 133 angeschlossen ist, proportional der Helligkeit gesteuert wird, die für die entsprechende rote, grüne oder blaue Farbe verlangt wird, und zwar durch geeignetes Steuern des Mehrfachschalters 106.
6 zeigt das Schaltkreis-Blockschaltbild des Steuers für das erste Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zwecks Betreiben vielfarbiger LED-Stränge gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Steuerer weist einen Prozessor 601 auf, der das Farbeinstellsignal empfängt und mehrere Steuersignale an die Schaltkreise aussendet, die den roten, grünen und blauen LED-Bändern entsprechen. Wenn die Stromquellen, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform gezeigt sind, variable Stromquellen sind, wird ein Stromsteuerer 603 verwendet, der drei digital-zu-analog(D/A)-Wandler aufweist, um dadurch die mit den roten, grünen und blauen LED-Bändern verbundenen Stromquellen entsprechend zu steuern.
Wie oben beschrieben, wird bei der dritten bevorzugten Ausführungsform, die in 4 der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, ein Mehrfachschalter 106 benutzt, um das rote, grüne oder blaue LED-Band 101, 102 oder 103 mit der gewöhnlichen Stromquelle 133 zu verbinden. Infolge dessen weist der Steuerer 104 für die dritte bevorzugte Ausführungsform einen Taktgeber 602 auf, der zur Erzeugung der Mehrfachsignale dient, um den Mehrfachschalter 106 zu steuern.
Für das zweite Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zwecks Betrieb der mehrfarbigen LED-Stange gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert der Steuerer 104 gewisse Änderungen in den ersten, zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsformen. Dazu kommt, dass in Abhängigkeit von der ersten, zweiten, dritten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises der Steuerer 104 andere Änderungen aufweisen kann.
7 zeigt das Schaltkreis-Blockbild des Steuerers 104, das für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der ersten oder dritten beispielhaften Art des Schaltkreises verwendet wird. Wie aus 7 ersichtlich ist, weist der Steuerer einen Prozessor 701 auf, der ein Farbeinstellsignal empfängt. Eine Speicher-Vorrichtung 702 dient zum Speichern einer durch den Prozessor 701 errechneten Wellenform-Tabell3e.
Ein Analog-zu-Digital(A/D)-Wandler 703 verwandelt die Eingangsspannung V_IN in ein digitales Signal, das an eine Zustandsmaschine 704 gesendet wird. Die Zustandsmaschine 704 erzeugt mehrere Steuersignale für die Schaltkreise entsprechend den roten, grünen und blauen LED-Bändern, um dadurch die Zahl der in jedem LED-Band in Reihe geschalteten LEDs gemäß der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN zu steuern. Die Zustandsmaschine 704 steuert außerdem eine Zeitschaltuhr 705, die mit der Speicher-Vorrichtung 702 eine Schnittstelle hat. Der Prozessor 701 empfängt auch die vielen Steuersignale, die von der Zustandsmaschine 704 erzeugt werden, und steuert drei D/A-Wandler zwecks Erzeugung von Stromsteuersignalen zum Abschalten der entsprechenden Stromquellen zu geeigneter Zeit, die mit den roten, grünen und blauen LED-Bändern verbunden sind.
8 zeigt das Schaltkreis-Blockbild des Steuerers 104, der für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der zweiten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises eingesetzt wird. Wie aus 8 ersichtlich, ist der Steuerer bei dieser Ausführungsform sehr ähnlich demjenigen, der in 7 gezeigt wurde, mit Ausnahme der Tatsache, dass der A/D-Wandler 703 und die Zustandsmaschine 704 durch eine Spannungsumschalt-Vergleichseinheit 804 ersetzt sind.
9 zeigt das Schaltkreis-Blockbild des Steuerers 104, das für das zweite Verfahren zur Steuerung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der ersten oder dritten beispielhaften Art des Schaltkreises eingesetzt wird. Wie aus 9 ersichtlich, weist der Steuerer einen Prozessor 901 auf, der ein Farbeinstellsignal empfängt. Eine Speicher-Vorrichtung 902 dient zur Speicherung einer Wellenform-Tabelle, die von dem Prozessor 901 errechnet wird.
Ein Analog-zu-Digital(A/D)-Wandler 903 verwandelt die Eingangsspannung V_IN in ein digitales Signal, das an eine Zustandsmaschine 904 gesendet wird. Die Zustandsmaschine 904 steuert eine Zeitschaltuhr 905, die mit der Speicher-Vorrichtung 902 eine Schnittstelle hat. Eine weitere Speicher-Vorrichtung 906, die von der Zustandsmaschine 904 gesteuert wird, dient zur Speicherung einer Schalttabelle. Der Prozessor 901, der mit der Speicher-Vorrichtung 906 eine Schnittstelle hat, dient zur Absendung der vielen Steuersignale an die Schaltkreise entsprechend der roten, grünen und blauen LED-Bänder, um dadurch die Anzahl der in jedem LED-Band in Reihe geschalteten LEDs gemäß der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN zu steuern. Der Prozessor 901 kann auch einen D/A-Wandler 907 steuern, um ein Stromsteuersignal zu erzeugen, das zur Steuerung der Stromquelle in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung dient.
10 zeigt das Schaltkreis-Blockbild des Steuerers 104, das für das zweite Verfahren zur Steuerung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der zweiten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises verwendet wird. Wie aus 10 ersichtlich, ist der Steuerer bei dieser Ausführungsform sehr ähnlich demjenigen, der in 9 gezeigt wurde, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Zustandsmaschine 904 bei dieser Ausführungsform nicht verwendet wird. Ein A/D-Wandler 903 sendet das digitale Signal an den Prozessor 901. Die vielen Steuersignale, die an die Schaltkreise entsprechend den roten, grünen und blauen LED-Bändern gesendet werden, werden vom dem Prozessor 901 anstelle der Speicher-Vorrichtung 906 erzeugt.
11 zeigt das Schaltkreis-Blockbild des Steuerers 104, der für das zweite Verfahren zur Steuerung der dritten Ausführungsform der Vorrichtung mit der ersten oder der dritten beispielhaften Art des Schaltkreises verwendet wird. Wie aus 11 ersichtlich, weist der Steuerer einen Prozessor 1101 auf, der ein Farbeinstellsignal empfängt. Eine Speicher-Vorrichtung 1102 dient zur Speicherung einer Wellenform-Tabelle, die von dem Prozessor 1101 berechnet wird.
Ein Analog-zu-Digital(A/D)-Wandler 1103 verwandelt die Eingangsspannung V_IN in ein digitales Signal, das an die Zustandsmaschine 1104 gesendet wird. Die Zustandsmaschine 1104 erzeugt mehrere Steuersignale für die Schaltkreise, entsprechend den roten, grünen und blauen LED-Bändern, um dadurch die Anzahl der in jedem LED-Band in Reihe geschalteten LEDs gemäß der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN zu steuern. Die Zustandsmaschine 1104 steuert außerdem eine Zeitschaltuhr 1105, die mit der Speicher-Vorrichtung 1102 eine Schnittstelle hat. Der Prozessor 1101 empfängt die vielen Steuersignale, die von der Zustandsmaschine 1104 erzeugt werden und gibt Mehrfachsignale an Mehrfachschalter ab. Der Prozessor 1101 kann auch einen D/A-Wandler 1007 steuern, um ein Stromsteuersignal zu erzeugen, das zur Steuerung der Stromquelle in der dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung dient.
12 zeigt das Schaltkreis-Blockbild des Steuerers 104, das für das weitere Verfahren zur Steuerung der dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit der zweiten oder vierten beispielhaften Art des Schaltkreises verwendet wird. Wie aus 12 ersichtlich, ist der Steuerer bei dieser Ausführungsform sehr ähnlich demjenigen, der in 11 gezeigt ist, mit Ausnahme der Tatsache, dass der A/D-Wandler 1103 und die Zustandsmaschine 1104 durch eine Umschaltspannungs-Vergleichseinheit 1204 ersetzt sind.
Wie im obigen beschrieben und in 2B gezeigt, hat die zweite vergleichsweise Art 261 des Schaltkreises eine LED-Steuerschaltung 262, die mit einem LED-Segment 221 parallel geschaltet ist. Die LED-Steuerschaltung 262 der zweiten beispielhaften Art 261 wird für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten oder dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt, wie in 13 gezeigt. Wie aus 13 hervorgeht, weist die LED-Steuerschaltung eine Schalt-Vorrichtung 1301 auf, die dazu dient, das entsprechende LED-Segment zu überbrücken. Die LED-Steuerschaltung empfängt einige übliche Signale, einschließlich des Rückstellsignals, des Ein-/Abschalt-Signals und des Synchronsignals für den Steuerer. Die LED-Steuerschaltung empfängt auch ein Eingangs-Ausbreitungssignal 1302 und sendet ein Ausgangs-Ausbreitungssignal 1303 aus.
Wie aus 2D hervorgeht, hat die vierte beispielhafte Art 381 des Schaltkreises eine LED-Steuerschaltung 282, die jedem LED-Segment 221 entspricht. Die LED-Steuerschaltung 282 der vierten beispielhaften Art 261 dient für das zweite Verfahren zur Steuerung der ersten oder dritten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 14 gezeigt. Wie aus 14 entnommen werden kann, weist die LED-Steuerschaltung eine Schalt-Vorrichtung 1401 auf, die dazu dient, ein oder mehrere LED-Segmente zu überbrücken. Die LED-Steuerschaltung empfängt ein paar übliche Signale, zu denen Rückstell-, Einschalt-/Ausschalt- und synchrone Signale gehören, von dem Steuerer. Die LED-Steuerschaltung empfängt ebenfalls erste und zweite Eingangs-Ausbreitungssignale 1402, 1403 und gibt ein Ausgangs-Ausbreitungssignal 1404 ab.
Die beispielhaften Schaltungen, die für die LED-Steuerschaltung gezeigt sind, und der Steuerer dienen hier zur Erläuterung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Sie können mit anderen äquivalenten Schaltungen ausgestattet sein, die dieselben Funktionen erfüllen können. Jede Schalt-Vorrichtung in der obigen Beschreibung bezieht sich ganz allgemein auf eine Schalt-Vorrichtung mit geeignetem Steuermechanismus zum Öffnen oder Schließen einer Schaltkreis-Verbindung. Die Schalt-Vorrichtung kann mechanisch oder elektrisch oder ein Halbleiter-Schalter sein, der mit integrierten Schaltkreisen ausgestattet ist.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann, 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 Betreiben vielfarbiger LED-Bänder, umfassend eine Eingangsspannung; ein rotes LED-Band mit mehreren roten LEDs, gesteuert durch einen entsprechenden Schaltkreis, wobei das rote LED-Band ein positives Ende aufweist, das mit der Eingangsspannung verbunden ist, sowie ein negatives Ende, das mit einem ersten Ende einer Stromquelle in Reihe geschaltet ist; ferner umfassend ein grünes LED-Band mit mehreren grünen LEDs, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das grüne LED-Band ein positives Ende aufweist, das mit der Eingangsspannung verbunden ist, und ein negatives Ende, das mit einem ersten Ende der Stromquelle in Reihe geschaltet ist; des weiteren umfassend ein blaues LED-Band mit mehreren blauen LEDs, das durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert wird, wobei das blaue LED-Band ein positives Ende aufweist, das mit der Eingangsspannung verbunden ist, und ein negatives Ende, das mit einem ersten Ende einer Stromquelle in Reihe geschaltet ist; und schließlich umfassend einen Steuerer, der ein Farbeinstellsignal empfängt und mehrere Steuersignale an jeden der Schaltkreise abgibt; wobei jede der Stromquellen ein zweites Ende aufweist, das geerdet ist, die roten, grünen und blauen LED-Bänder parallel geschaltet sind und der Steuerer entsprechende Anzahlen von LEDs steuert, die in den roten, grünen und blauen LED-Bändern durch die entsprechenden Schaltkreise gemäß dem Farbeinstellsignal in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer einen Prozessor aufweist, der zum Empfang des Farbeinstellsignals und zur Erzeugung mehrerer Steuersignale dient.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren drei Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, die durch den Prozessor gesteuert werden, um für die drei Stromquellen entsprechend Stromsteuersignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der roten, grünen und blauen LED-Bänder in mehrere LED-Segmente unterteilt ist, von denen jedes wenigstens eine LED aufweist, und dass jedes der mehreren LED-Segmente mit einer entsprechenden Steuerschaltung in dem entsprechenden Schaltkreis versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der entsprechenden Steuerschaltungen eine Schalt-Vorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer folgendes umfaßt: einen Analog-zu-Digital-Wandler zur Umwandlung der Eingangsspannung in ein digitales Signal; eine Zustandsmaschine zum Empfang des digitalen Signals und Erzeugung mehrerer Steuersignale für die entsprechenden Schaltkreise; eine Speicher-Vorrichtung zum Speichern einer Wellenform-Tabelle; eine Zeitschaltuhr, die von der Zustandsmaschine gesteuert wird und mit der Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle aufweist; einen Prozessor, der das Farbeinstellsignal empfängt sowie die vielen Steuersignale und mit der Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle aufweist; und drei Digital-zu-Analog-Wandler, die durch den Prozessor gesteuert werden, um entsprechend Stromsteuersignale an die drei Stromquellen zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende des entsprechenden LED-Segmentes geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechend Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende eines letzten LED-Segmentes in dem entsprechenden LED-Band geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der entsprechenden Steuerschaltungen eine Schalt-Vorrichtung aufweist, ein paar gewöhnliche Signale von dem Steuerer und wenigstens ein Eingangs-Ausbreitungssignal empfängt und ein Ausgangs-Ausbreitungssignal aussendet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer folgendes aufweist: ein Schaltspannungs-Vergleichseinheit, die die Eingangsspannung empfängt und die Vielzahl der Steuersignale für die entsprechenden Steuerschaltungen erzeugt; eine Speicher-Vorrichtung zum Speichern einer Wellenform-Tabelle; eine Zeitschaltuhr, die von der Schaltspannungs-Vergleichseinheit gesteuert wird und mit der Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle aufweist; einen Prozessor, der das Farbeinstellsignal und die vielen Steuersignale empfängt und mit der Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle aufweist; und drei Digital-zu-Analog-Wandler, die von dem Prozessor gesteuert werden, um entsprechend Stromsteuersignale an die drei Stromquellen zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der zahlreichen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende des entsprechenden LED-Segmentes geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der zahlreichen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende eines letzten LED-Segmentes in der entsprechenden LED-Reihe geschaltet ist und zwei Eingangs-Ausbreitungssignale empfängt.
Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder, umfassend eine Eingangsspannung; ein erstes Farb-LED-Band mit mehreren ersten Farb-LEDs, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das erste Farb-LED-Band ein positives Ende aufweist, das mit der Eingangsspannung verbunden ist, sowie ein negatives Ende; ferner umfassend ein zweites Farb-LED-Band, das mehrere zweite LEDs aufweist, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das zweite Farb-LED-Band mit einem positiven Ende versehen ist, das mit dem negativen Ende des ersten Farb-LED-Bandes verbunden ist, sowie ein negatives Ende; des weiteren umfassend ein drittes Farb-LED-Band, das mehrere dritte Farb-LEDs aufweist, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das dritte Farb-LED-Band mit einem positiven Ende versehen ist, das mit dem negativen Ende des zweiten Farb-LED-Bandes verbunden ist, und ein negatives Ende, das mit einem ersten Ende einer Stromquelle in Reihe geschaltet ist; des weiteren umfassend einen Steuerer, der ein Farbeinstellsignal empfängt und mehrere Steuersignale an jeden der Schaltkreise abgibt, wobei die ersten, zweiten und dritten Farb-LED-Bänder in einer beliebigen Ordnung rote, grüne und blaue LED-Bänder aufweisen und der Steuerer entsprechende Anzahlen LEDs steuert, die in den ersten, zweiten und dritten Farb-LED-Strängen durch die entsprechenden Schaltkreise gemäß dem Farbeinstellsignal in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer einen Prozessor zum Empfang des Farbeinstellsignals aufweist und eine Vielzahl Steuersignale erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, der von dem Prozessor zur Erzeugung eines Stromsteuersignals für die Stromquelle gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ersten, zweiten und dritten LED-Bänder in mehrere LED-Segmente aufgeteilt ist, von denen jedes wenigstens eine LED aufweist, und dass jede der mehreren LED-Segmente mit einer entsprechenden Steuerschaltung in dem entsprechenden Schaltkreis versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede der entsprechenden Steuerschaltungen eine Schaltvorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer einen Analog-zu-Digital-Wandler zur Umwandlung der Eingangsspannung in ein digitales Signal aufweist, dass eine Zustandsmaschine dieses digitale Signal empfängt, dass eine erste Speicher-Vorrichtung zum Speichern einer Wellenform-Tabelle vorhanden ist, dass eine Zeitschaltuhr durch die Zustandsmaschine gesteuert wird und mit der ersten Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle hat, dass ein Prozessor das Farbeinstellsignal empfängt und mit der Zustandsmaschine und der ersten Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle hat, und dass eine zweite Speicher-Vorrichtung vorhanden ist, die zum Speichern einer Schalttabelle sowie zur Erzeugung mehrerer Steuersignale dient, wobei die zweite Speicher-Vorrichtung durch die Zustandsmaschine gesteuert wird und mit dem Prozessor eine Schnittstelle hat.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, der von dem Prozessor gesteuert wird, um an die Stromquelle ein Stromsteuersignal zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende des entsprechenden LED-Segmentes geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende eines letzten LED-Segmentes in dem entsprechenden LED-Band geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede der entsprechenden Steuerschaltungen eine Schalt-Vorrichtung aufweist, einige gewöhnliche Signale von dem Steuerer empfängt sowie wenigstens ein Eingangs-Ausbreitungssignal und ein Ausgangs-Ausbreitungssignal aussendet.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer folgendes aufweist: einen Analog-zu-Digital-Wandler zum Umwandeln der Eingangsspannung in ein digitales Signal; eine erste Speicher-Vorrichtung zum Speichern einer Wellenform-Tabelle; einen Prozessor zum Empfang des digitalen Signals und des Farbeinstellsignals, der mit der ersten Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle hat und mehrere Steuersignale erzeugt; eine Zeitschaltuhr, die von dem Prozessor gesteuert wird und mit der ersten Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle hat; und eine zweite Speicher-Vorrichtung, die mit dem Prozessor zur Speicherung einer Schalttabelle eine Schnittstelle hat.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, der von dem Prozessor gesteuert wird, um an die Stromquelle ein Stromsteuersignal zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende des entsprechenden LED-Segmentes geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende eines letzten LED-Segmentes in dem entsprechenden LED-Band geschaltet ist und zwei Eingangs-Ausbreitungssignale empfängt.
Vorrichtung zum Betreiben vielfarbiger LED-Bänder, umfassend eine Eingangsspannung; einen Mehrfachschalter mit ersten, zweiten und dritten Eingängen und einem Ausgang; ein rotes LED-Band mit mehreren roten LEDs, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das rote LED-Band ein positives Ende aufweist, das an die Eingangsspannung angeschlossen ist, sowie ein negatives Ende, das an den ersten Eingang des Mehrfachschalters angeschlossen ist; des weiteren umfassend ein grünes LED-Band mit mehreren grünen LEDs, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das grüne LED-Band ein positives Ende aufweist, das an die Eingangsspannung angeschlossen ist, und ein negatives Ende, das an den zweiten Eingang des Mehrfachschalters angeschlossen ist; ferner umfassend ein blaues LED-Band mit mehreren blauen LEDs, die durch einen entsprechenden Schaltkreis gesteuert werden, wobei das blaue LED-Band ein positives Ende hat, das an die Eingangsspannung angeschlossen ist, und ein negatives Ende, das an den dritten Eingang des Mehrfachschalters angeschlossen ist; des weiteren umfassend eine Stromquelle mit einem ersten Ende, das mit dem Ausgang des Mehrfachschalters verbunden ist, und einem zweiten Ende, das geerdet ist; schließlich umfassend einen Steuerer, der ein Farbeinstellsignal empfängt und mehrere Steuersignale an jeden der Schaltkreise abgibt, sowie Mehrfachsignale zur Steuerung des Mehrfachschalters, wobei der Steuerer eine entsprechende Anzahl LEDs steuert, die in den roten, grünen und blauen LED-Bändern in Reihe geschaltet sind, und zwar durch entsprechende Schaltkreise gemäß dem Farbeinstellsignal.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer einen Prozessor zum Empfang des Farbeinstellsignals aufweist sowie zur Erzeugung mehrerer Steuersignale.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, der von dem Prozessor gesteuert wird, um ein Stromsteuersignal für die Stromquelle zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Dreiphasen-Taktgenerator aufweist, der zur Erzeugung der Mehrfachsignale zur Steuerung des Mehrfachschalters dient.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der roten, grünen und blauen LED-Bänder in mehrere LED-Segmente unterteilt ist, von denen jedes wenigstens ein LED aufweist, und dass jedes der mehreren LED-Segmente eine entsprechende Steuerschaltung in dem entsprechenden Schaltkreis besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jede der entsprechenden Steuerschaltungen eine Schalt-Vorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer folgendes aufweist: einen Analog-zu-Digital-Wandler zur Umwandlung der Eingangsspannung in ein digitales Signal; eine Zustandsmaschine zur Aufnahme des digitalen Signals und Erzeugung mehrerer Steuersignale für die entsprechenden Schaltkreise; eine Speicher-Vorrichtung zum Speichern einer Wellenform-Tabelle; eine Zeitschaltuhr, die durch die Speichermaschine gesteuert wird und mit der Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle aufweist; und einen Prozessor zum Empfang des Farbeinstellsignals und der vielen Steuersignale, der mit der Speichervorrichtung eine Schnittstelle hat und der Mehrfachsignale an den Mehrfachschalter aussendet.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, der von dem Prozessor gesteuert wird, um ein Stromsteuersignal an die Stromquelle zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende des entsprechenden LED-Segmentes geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der vielen LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segmentes und einem negativen Ende eines letzten LED-Segmentes in dem entsprechenden LED-Band geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jede der entsprechenden Steuerschaltungen eine Schalt-Vorrichtung aufweist, einige gewöhnliche Signale von dem Steuerer empfängt sowie wenigstens ein Eingangs-Ausbreitungssignal und ein Ausgangs-Ausbreitungssignal aussendet.
Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer folgendes aufweist: eine Schaltspannungs-Vergleichseinheit, die eine Eingangsspannung empfängt und die genannten mehreren Steuersignale für die entsprechenden Schaltkreise erzeugt; eine Speicher-Vorrichtung zum Speichern einer Wellenform-Tabelle; eine Zeitschaltuhr, die durch die Schaltspannungsvergleichseinheit gesteuert wird und mit der genannten Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle hat; und einen Prozessor, der das Farbeinstellsignal empfängt, die genannten mehreren Steuersignale und mit der Speicher-Vorrichtung eine Schnittstelle hat und Mehrfachsignale an den Mehrfachschalter sendet.
Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerer des weiteren einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, der von dem Prozessor gesteuert wird, um ein Stromsteuersignal an die Stromquelle zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der mehreren LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segments und einem negativen Ende des entsprechenden LED-Segments geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Steuerschaltung jedes der mehreren LED-Segmente zwischen einem positiven Ende des entsprechenden LED-Segments und einem negativen Ende eines letzten LED-Segments in dem entsprechenden LED-Band geschaltet ist und zwei Eingangs-Ausbreitungssignale empfängt.