DE112017007137T5

DE112017007137T5 - Einstellbarer spannungs-konstantstrom-lichtemittierende-diode-(led)-treiber für fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE112017007137T5
Application number: DE112017007137.2T
Authority: DE
Inventors: Alireza Safaee
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2019-12-05
Also published as: US10743385B2; US20200008276A1; WO2018156162A1

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen umfassen einen Spannungs-Einstell-Block (VAB) gekoppelt mit einem Lichtemittierenden-Diode-(LED)-String. Der VAB umfasst einen ersten Schalter mit einer ersten Leitung gekoppelt mit einem Spannungseingang, und mit einer zweiten Leitung, wobei der erste Schalter eine steuerbare Einschaltdauer aufweist, eine erste Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters, und mit einer Anode, eine erste Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode, und mit einer zweiten Leitung, und einen ersten Kondensator, der eine erste Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung der ersten Spule. Der VAB kann eine variable Spannung zwischen der Anode der ersten Diode und der zweiten Leitung des ersten Kondensators in Abhängigkeit von einer Anzahl von eingeschalteten LEDs in dem LED-String bereitstellen.

Description

HINTERGRUND
Die Verwendung von Lichtemittierenden Dioden (LEDs) für Kraftfahrzeuge wird immer beliebter. LEDs sind elektronische Vorrichtungen, die Licht emittieren, wenn sie mit einem geeigneten Strom aufgrund von Elektronen, die mit Elektronenlöchern in der Vorrichtung rekombinieren, aktiviert werden, so dass Energie teilweise in Form von Photonen freigesetzt wird. LEDs bieten viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Fahrzeuglichtquellen wie einen geringeren Energieverbrauch, eine längere Lebensdauer, eine verbesserte physikalische Robustheit und eine geringere Größe.
Schaltungen, die eine Diode, eine Spule und einen Schalter aufweisen, können angeordnet sein, dass sie eine Buck-Schaltung, eine Boost-Schaltung oder eine Buck-Boost-Schaltung bereitzustellen. In einer Buck-Schaltung (auch bezeichnet als eine Abwärts-Schaltung) ist die Eingangsspannung größer als die Ausgangsspannung und beide sind größer als Null. In einer Boost-Schaltung (auch bezeichnet als Aufwärts-Schaltung) ist die Ausgangsspannung größer als die Eingangsspannung und beide sind größer als Null. In einer Buck-Boost-Schaltung (auch als eine Aufwärts- und Abwärts-Schaltung bezeichnet) haben die Eingänge und Ausgänge entgegengesetzte Polaritäten und der Absolutwert der Ausgangsspannung kann größer oder kleiner als der Absolutwert der Eingangsspannung sein.
Advanced-Steerable-Beam-(ADB)-Fahrzeugscheinwerfer sind in der Lage, den Lichtstrahl in eine gewünschte Richtung mit einer bestimmten Intensität zu lenken. Diese Systeme enthalten in der Regel viele LEDs, die mit der Pulsweitenmodulation (PWM) ein Dimmen jeder einzelnen LED ermöglichen. Ein PWM-Helligkeitsdimmen ändert die LED-Lichtleistung durch Verändern der Einschaltdauer eines Konstantstroms in dem String, um effektiv den mittleren Strom in dem String zu ändern. In typischen ADB-Fahrzeugfrontscheinwerfersystemen gibt es mehrere in Reihe geschaltete LEDs, die hierin als ein LED-String bezeichnet werden, die durch einen Konstantstrom-Treiber betrieben werden. Jede einzelne LED wird mittels eines bestimmten Überbrückungsschalters unter Verwendung eines PWM-Verfahrens gedimmt. Der Konstantstrom-Treiber ist in der Lage, mit einem großen Gleichstrom-(DC)-Eingangsspannungsbereich mit einer adaptiven Betriebsart zu arbeiten. Das Betriebsartkriterium hält die Spannung über der Stromquellen-Stufe konstant, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Diese Betriebsweise maximiert den Wirkungsgrad des Gesamtsystems basierend auf den vorhandenen Bedingungen, z.B. die Anzahl der aktiven LEDs in dem String und die Eingangs-(DC)-Spannung. Aufgrund der Fähigkeit, unter allen Bedingungen die optimalen Spannung zu wählen, kann das System effizient bei hohen Frequenz (beispielsweise 100 Kilohertz (kHz)<f<800 kHz) arbeiten und kompakt sein, d.h. eine hohe Leistungsdichte aufweisen.
Typischerweise werden die LEDs als in Reine geschaltete String gekoppelt. Parallel zu jeder LED ist ein bestimmter Überbrückungsschalter vorhanden, der durch den LED-String-Steuervorrichtung-Block (auch bekannt als Matrix-Manager) gesteuert wird. Wenn der Schalter offen ist, fließt der Strom durch die LED und emittiert Licht und wenn der Schalter geschlossen ist, ist die Spannung über der LED geringer als ihre Betriebsschwelle, so dass die LED ausgeschaltet wird. Durch Auswahl der relativen Dauer der Ein- und Ausschalt-Intervalle kann die durchschnittliche Helligkeit jeder LED individuell gesteuert werden.
Ein übliches Verfahren einer Implementierung eines Stromquellen-Blocks besteht darin, eine Abwärts-Topologie und eine Rückkopplung zu verwenden, um den Ausgangsstrom konstant zu halten. Bei einer herkömmlichen Technik weist eine Stromquellen-Schaltung auf der Basis einer Abwärts-Topologie eine Steuerschaltung auf, die den fließenden Strom an dem Schalter überwacht und wählt die richtige Frequenz und Einschaltdauer, um den LED-String-Strom zu regulieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Herkömmliche Mechanismen wie die oben erläuterten leiden unter einer Mehrzahl von Mängeln. Ein solcher Mangel besteht darin, dass die Spannung bei den LEDs etwa 40 Volt (V) erreichen kann, wenn 12 LEDs in einem String eingeschaltet sind und die Abwärts-Topologie erfordert es, dass ihre Eingangsspannung höher als ihre Ausgangsspannung ist. Daher wird der Abwärtswandler für eine Eingangsspannung höher als 40V, oft für eine Eingangsspannung von 48V ausgelegt. Wenn die Eingangsgleichspannung unter die festgelegte LED-String-Spannung abfällt, geht der Wandler in einen Dropout-Modus und hält den Transistor vollständig eingeschaltet, um die Eingangsspannung an den Ausgang zu liefern, was zu einer Nicht-Konstant-Stromquelle führt.
Um einen LED-Treiberstrom von einer Batteriespannung bereitzustellen, die niedriger als die gesamte LED-String-Spannung ist, besteht ein Ansatz darin, eine Doppelstufen-Anordnung zu verwenden. Die erste Stufe ist ein Aufwärts-Konstant-Ausgangsspannungswandler, um die Batteriespannung zu erhöhen und um sie gegen Schwankungen der Batteriespannung zu stabilisieren und um eine Leistung auf einem Niveau höher als die gesamte LED String-Spannung, beispielsweise etwa 48-50V, auszugeben. Die zweite Stufe ist eine Abwärts-Konstant-Ausgangsstrom-Schaltung. Dieses herkömmliche Design weist Mängel auf. Erstens erhöht der Konstant-Spannungs-Block die Spannung auf einen festen Pegel unabhängig von der momentanen Spannung, die den LED-String antreibt. Während des Zeitraums, in dem die Anzahl von aktiven LEDs gering ist, erzeugt der Vorgang einer Spannungserhöhung auf etwa 50V und ein anschließendes Reduzieren dieser für die Stromquellen-Stufe unnötigen Verluste und verringert den Wirkungsgrad. Zweitens arbeitet der Konstantstrom-Block in der Regel unter Verwendung eines zuverlässigen Hysterese-Zyklus-Für-Zyklus-Stromreglers, der den Strom transienten frei (bei den LED-Einschaltzuständen und Ausschaltzuständen) halten kann und kann den Toleranzen in den Komponenten entgegenwirken. Die Hysterese-Steuervorrichtung ist stabil und zuverlässig, aber sie erzeugt eine variable Frequenzumschaltung. In den Fällen weniger aktiver LEDs führt die große Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen und Ausgängen der Stromquelle zu einer hohen Stromdifferenz (di/dt), so dass die Schaltfrequenz extrem hoch wird. Eine breite Variation der Schaltfrequenz führt zu einem ernsthaften Elektromagnetisch-Interferenz-(EMI)-Problem, einer Interferenz mit dem Regelkreis des Konstant-Spannungs-Blocks, einer zunehmenden Größe von EMI-Filter und Schaltverlusten. Es ist zu beachten, dass die Abwärts-Konstantstrom-Schaltungen typischerweise unter extremen Schaltvorgängen betreiben werden und der Schaltverlust sich linear mit der Schaltfrequenz erhöht.
Verschiedene hierin gezeigte Ausführungsformen umfassen einen einstellbaren Spannungsblock für einen Konstantstrom-LED-Treiber für Fahrzeugscheinwerfer, um diese Mängel zu überwinden. In einer Ausführungsform werden eine Konstant-Ausgangsstrom-LED-Treiber-Schaltungsanordnung und deren Steuervorrichtung vorgestellt, mit der Fähigkeit, die Spannung über die Stromquelle einzustellen, um einen Wirkungsgrad zu verbessern, während sie mit einem breiten Bereich von Ausgangs-DC-Spannungen arbeiten. Die vorliegende Offenbarung stellt einen Zweistufen-DC-DC-Konstant-Ausgangsstrom-LED-Treiber für ADB-Frontscheinwerfersysteme bereit.
Der gerade offenbarte einstellbare Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiber für Fahrzeugscheinwerfer bietet mehrere Vorteile. Diese Vorteile schließen einen höheren Gesamtwirkungsgrad über breite Batterie- und Ausgangs-Spannungsbereiche, eine Reduzierung von Schalt-Frequenzvariationen (in der Konstantstrom-Stufe) aufgrund einer adaptiven Erzeugung von Spannung über die Stromquellen-Stufe, eine kleinere Größe und niedriger Kosten für passive Komponenten, einen geringeren Oberwellenanteil in den Strömen und kleine EMI-Filterkomponenten, ein breites Spektrum von Standard-Optionen für die Schalter, reduzierten Strom bei einem Aufwärts-Betrieb und eine höhere Zuverlässigkeit durch niedrige Spannungs- und Strombelastungen in den Komponenten ein.
Verschiedene Ausführungsformen können eine Schaltung umfassen, die einen Spannung-Einstell-Block (VAB) gekoppelt mit einem Lichtemittierenden-Diode-(LED)-String umfasst. Der VAB kann einen ersten Schalter mit einer ersten Leitung gekoppelt mit einem Spannungseingang, und mit einer zweiten Leitung, wobei der erste Schalter eine steuerbare Einschaltdauer aufweist, eine erste Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters, und mit eine Anode, eine erste Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode, und mit einer zweiten Leitung, und ein erster Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung der ersten Spule, umfassen. Der VAB kann eine variable Spannung zwischen der Anode der ersten Diode und der zweiten Leitung des ersten Kondensators in Abhängigkeit von einer Anzahl von eingeschalteten LEDs in dem LED-String bereitstellen.
Verschiedene weitere Ausführungsbeispiele können eine Schaltung umfassen, die einen Spannungs-Einstell-Block (VAB) umfassen, der mit einem Lichtemittierenden-Diode-(LED)-String gekoppelt ist. Das VAB kann einen ersten Schalter mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung, wobei der erste Schalter eine steuerbare Einschaltdauer aufweist, eine erste Diode mit einer Kathode und mit einer Anode gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters, eine erste Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einer Eingangsspannung, und einen ersten Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters, aufweisen. Der VAB kann eine veränderliche Spannung an dem ersten Kondensator abhängig von einer Anzahl von eingeschalteten LEDs in der LED-String bereitstellen.
Es ist zu beachten, dass alle in dieser Offenbarung diskutierten unterschiedlichen Funktionen, Techniken, Konfigurationen usw. unabhängig voneinander oder in Kombination ausgeführt werden kann. Dementsprechend können die verschiedenen Ausführungsformen in vielen verschiedenen Arten verkörpert und ausgelegt werden. Es ist ferner zu beachten, dass dieser Zusammenfassungsabschnitt hierin nicht jede Ausführungsform und/oder schrittweise neuen Aspekte der vorliegenden Offenbarung angibt. Stattdessen bietet diese Zusammenfassung eine vorläufige Erörterung verschiedener Ausführungsformen und entsprechende Gesichtspunkte betreffend der Neuheit gegenüber herkömmlichen Techniken. Für zusätzliche Einzelheiten, Elemente und/oder mögliche Aspekte (Umsetzungen) der verschiedenen Ausführungsformen wird der Leser auf die detaillierte Beschreibung und die entsprechenden Figuren der vorliegenden weiter unten diskutierten Offenbarung verweisen.
Figurenliste
Das Vorstehende wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen so wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ersichtlich werden, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten durchgängig durch die unterschiedlichen Ansichten beziehen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird die Betonung auf die Veranschaulichung der Prinzipien der verschiedenen Ausführungsformen gelegt. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird die Betonung auf die Veranschaulichung der Grundlagen der verschiedenen Ausführungsformen gelegt.

1 zeigt ein Blockdiagramm einer einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ansicht der einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
4 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ansicht der einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
5 zeigt eine Darstellung, die verschiedenen Spannungen und Ströme für die Schaltung in der 4 darstellt.
6 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
7 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ansicht der einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
8 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ansicht der einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
9 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ansicht der einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
10 zeigt eine Darstellung, die verschiedene Spannungen und Ströme für die Schaltung in der 9 darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die unten dargelegten Ausführungsformen stellen Informationen dar, die es Fachleuten ermöglichen, die verschiedenen Ausführungsformen auszuführen und die verschiedenen Arten der Ausführung der Ausführungsformen veranschaulichen. Nach dem Lesen der folgenden Beschreibung im Lichte der beigefügten Figuren werden die Fachleute die Ideen der verschiedenen Ausführungsformen verstehen und die Anwendungen dieser hier nicht besonders angesprochen Ideen erkennen. Es ist selbstverständlich, dass diese Ideen und Anwendungen in den Schutzbereich der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche fallen.
Die verschiedenen Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die verschiedenen Ausführungsformen können jedoch in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sollte nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden. Vielmehr sind die Ausführungsformen vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und vollständig den Umfang der verschiedenen Ausführungsformen für den Fachmann zu vermitteln. Die Begriffe, die in der ausführlichen Beschreibung der besonderen Ausführungsform, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, verwendet wird, ist nicht als einschränkend für alle Ausführungsformen auszulegen. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
Bei Kraftfahrzeuganwendungen kann die Batteriespannung für Scheinwerfer stark variieren. Zum Beispiel werden in einem nominalen 12V Batteriesystem die Scheinwerfer ohne eine Leistungsherabsetzung bei Gleichspannungen von 8 Volt bis 18 Volt und mit einer Leistungsherabsetzung runter auf 6 Volt oder hoch bis 28 Volt betrieben. Es besteht ein Bedarf an LED-basierten Kfz-Scheinwerfern mit vielen individuell dimmbaren LEDs, die durch kompakte und zuverlässige Treiber versorgt werden. Das Konzept des LED-Strings mit einem PWM-Dimmen pro LED ist eine führende Lösung für solche Anwendungen. Die Gesamtwirkungsgraderhöhung führt zu einem großen Unterschied bei der Größe, den Kosten und der Zuverlässigkeit des Scheinwerfers.
Der LED-Treiber der vorliegenden Offenbarung weist die gleiche Struktur wie ein zweistufiger Wandler auf. Der vorliegende einstellbare Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiber für Fahrzeugscheinwerfer umfasst eine adaptive Steuerung des Spannungspegels an der Schnittstelle des Konstant-Spannungs-Blocks und des Konstantstrom-Blocks, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsformen werden im Folgenden erläutert.
In Bezug auf die 1 bis 4 wird ein schematisches Diagramm einer ersten speziellen Ausführungsform des einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treibers für Fahrzeugscheinwerfer 10 gezeigt. Die Schaltung 10 umfasst einen Konstantstrom-Block (CCB) 12 elektrisch gekoppelt mit LEDs 18a bis 18n. Die LEDs 18a bis 18n sind in Verbindung mit einer LED-String-Steuervorrichtung 16. Die Schaltung 10 weist auch einen Spannungs-Einstell-Block (VAB) 14 in Verbindung mit dem LED-String auf.
Die 2 zeigt eine Schaltung 50, die weitere Einzelheiten der Wandler-Blöcke und deren Verbindungen als bei der in der 1 dargestellten Schaltung 10 zeigt. Die Symbole Vdc, V_CCB , V_LEDS , und V_VAB stellen jeweils die Spannungen an der Batterie, am CCB, am LED-String, und am VAB dar. Der EMI-Filter-Block 60 verhindert, dass Hochfrequenzstromkomponenten in der Fahrzeugverkabelung auftreten, die sonst Beeinträchtigungen anderer elektrischer Anlagen verursachen.
Die Spannungen erfüllen die folgende Gleichung: $V_{CCB} = V_{dc} + V_{VAB} - V_{LEDS}$
Es ist zu beachten, dass die Polarität von V_VAB in der 2 derart ausgewählt ist, dass V_VAB positive Werte einnimmt (wenn es einen Schaltvorgang in dem VAB gibt).
Die Struktur des CCB 52 ist ein Abwärts-Buck-Topologie, die einen konstanten Ausgangsstrom durch Zyklus-Für-Zyklus-Strom-Steuerrückkopplung bereitstellt, der eine Art Hysterese sein kann. Die vollständige schematische Darstellung der Schaltung 50 ist in der 3 in der Schaltung 100 dargestellt. Der EMI-Block ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Die Aufgabe des vorliegend offenbarten einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treibers für Fahrzeugscheinwerfer besteht darin, den Gesamtwirkungsgrad der Schaltung zu erhöhen, indem der Wirkungsgrad des CCB 52 erhöht wird. Aufgrund der Abwärts-Struktur des CCB 52 kann, wenn die Bedingung $V_{CCM} \geq 4 V$
erfüllt ist, der CCB 52 als Stromquelle betrieben werden. Die Steuerschaltung des einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treibers für Fahrzeugscheinwerfer stellt den Wert von V_VAB ein, um V_CCB annähernd konstant (z.B. nahe bei 4V) zu halten, um den Wirkungsgrad des CCB 52 auf einem hohen Level zu halten.
Wenn der LED-String wenige aktive LEDs aufweist, d.h. wenn V_dc - 4V > V_LEDS ist, bleibt der Schalter S2 ausgeschaltet. Die Spule L2 wird kurzgeschlossen und stellt einen Pfad für die Gleichstromkomponente des LED-Stroms in Richtung des Massepegels (Negatives von V_dc) über D2 her. Diese Bedingung für die Schaltung 100 ist in der Schaltung 150 von 4 dargestellt.
In Bezug auf insbesondere die 3 und 4 weist der Spannungs-Einstell-Block (VAB) 54 einen ersten Schalter (S1) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit einem Spannungseingang und eine zweite Leitung auf, wobei der erste Schalter eine steuerbare Einschaltdauer aufweist. Der VAB 54 umfasst auch eine erste Diode (D1) mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters und mit einer Anode. Zusätzlich umfasst der VAB 54 eine erste Spule (L1) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode D1 und mit einer zweite Leitung auf. Der VAB 54 umfasst auch einen ersten Kondensator (C1) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode D1 und eine zweite Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung der ersten Spule L1. Der VAB 54 weist ferner eine variable Spannung abhängig von der Anzahl der eingeschalteten LEDs auf.
Die Schaltung weist ferner eine LED-String-Steuervorrichtung 56 mit einer Mehrzahl von Ausgängen auf, die einen Betrieb der LEDs mittels einer Mehrzahl von Schaltern steuern. Der LED-String weist einen ersten Eingang gekoppelt mit der Anode der ersten Diode D1 und einen zweiten Eingang auf. Die Schaltung weist zusätzlich einen Konstantstrom-Block (CCB) 52 mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Kondensator C1 und mit einem Ausgang gekoppelt mit dem zweiten Eingang der LED-String-Steuervorrichtung 56 auf. Auch dargestellt ist eine Batterie 62 mit einer ersten Leitung gekoppelt mit dem ersten Eingang des CCB 52 und mit der ersten Leitung des ersten Schalter S1 und eine zweite Leitung gekoppelt mit dem zweiten Eingang des CCB 52.
Die Schaltung kann auch einen EMI-Filter 60 mit einer ersten Verbindung mit der ersten Leitung der Batterie 62 und mit einer zweiten Verbindung mit der zweiten Leitung der Batterie 62 aufweisen.
Die Einschaltdauer des ersten Schalters S1 kann unter Verwendung einer ersten Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters S1 und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters S1 und einem ersten Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit dem ersten Schalter S1 und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters S1 gesteuert werden.
Der LED-String in der LED-String-Steuervorrichtung 56 weist eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten LEDs auf, bei denen eine Anode der ersten LED der Mehrzahl von LEDs in Reihe mit einem Eingang der LED-String-Steuervorrichtung 56 gekoppelt ist und eine Kathode einer letzten LED der Mehrzahl von LEDs mit einem weiteren Eingang der LED-String-Steuervorrichtung 56 gekoppelt ist. Die LED-String-Steuervorrichtung 56 weist ferner eine Mehrzahl von Überbrückungsschaltern auf, bei der jede der LEDs der Mehrzahl von LEDs einen einzelnen über die LED gekoppelten Überbrückungsschalter aufweist. Die LED-String-Steuervorrichtung 56 umfasst auch eine Mehrzahl von Ausgängen, wobei jeder Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern mittels eines Ausgangs der Mehrzahl von Ausgängen der LED-String-Steuervorrichtung 56 gesteuert wird.
Die LED-String-Steuervorrichtung 56 kann für jeden Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern eine Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des Überbrückungsschalters und mit eine Anode gekoppelt mit einer zweiten Leitung des Überbrückungsschalters umfassen. Jeder Überbrückungsschalter kann einen Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des Überbrückungsschalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einer zweiten Leitung des Überbrückungsschalters umfassen.
Der CCB 52 kann einen zweiten Schalter (S2) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung der Batterie und mit einer zweiten Leitung umfassen. Der CCB 52 kann auch eine zweite Diode (D2) mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalter S2 und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung der Batterie umfassen. Zusätzlich kann der CCB 52 eine zweite Spule (L2) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der zweiten Diode D2 und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einem zweiten Eingang des LED-Strings umfassen.
In dem Fall der 4 ergeben sich die Spannungen: $V_{VAB} ≅ - V_{D2} \to V_{CCB} = V_{dc} - V_{D2} - V_{LEDS}$
Somit kann der Maximalwert von V_CCB bis V_dc - V_D2 annehmen, wenn alle LEDs umgangen werden.
Da die Anzahl von aktiven LEDs in dem String zunimmt, erniedrigt sich der Wert von V_CCB , was ferner den Wirkungsgrad des CCB 52 verbessert. Jedoch kann, wenn die Anzahl von aktiven LEDs zunimmt, der Wert V_LEDS zunehmen und die Bedingung in Gleichung 2 kann verletzt werden. In diesem Fall beginnt der VAB 54 als ein Standard-Tief-Hochsetzsteller zu arbeitet. Die Steuervorrichtung verändert den Wert von V_VAB derart, dass V_CCB annähernd konstant gehalten wird (beispielsweise nahe bei 4V). Der Schalter S2 schaltet mit einer Einschaltdauer D_S2 und damit: $V_{V A B} ≅ \frac{D_{S 2}}{1 - D_{S 2}} V_{d c}$
Da sich die Anzahl von aktiven LEDs in dem String ändert, verändert sich der Wert von V_LEDS . Somit kann der CCB 52 adaptiv V_VAB mittels eines Änderns der Einschaltdauer D_S2 neu einstellen, um V_CCB annähernd konstant (z.B. nahe bei 4V) zu halten.
Bei diesem Ansatz ist es nicht notwendig, die Batteriespannung bis zu 50V zu erhöhen, um die gesamte Bandbreite der Bedingungen des LED-Strings abzudecken, da die Spannungsquelle nicht größer als die größte LED-String-Spannung sein muss. Der Kondensator C1 weist einen kleinen Wert auf, so dass die Einschwingzeit von V_VAB klein wie 10 Mikrosekunden (µs) sein kann. Ein weiterer Aspekt von V_CCB ≅ 4V ist, dass die Schaltfrequenz des CCB 52 eine schmalere Variationsbreite aufweist, was die Schwierigkeit die EMI, eine Belastung an dem Gate-Treiber und einen Schaltverlust in S1 reduziert.
Es sollte beachtet werden, dass es nicht notwendig ist, die zwei Wandler zu synchronisieren. Der CCB 52 arbeitet mit variabler Frequenz, um als Stromquelle zu arbeiten, während VAB 54 ein Konstant-Frequenz-Wandler sein kann. Mit dem richtigen Design ist es möglich, die beiden Frequenzbereiche nahe beieinander zu halten und die Größe des EMI-Filters 60 zu reduzieren.
Die 5 zeigt die simulierten Hauptwellenformen 200 für den Wandler L₁ = L₂ = 33 µC und C = 10µF bei Vdc = 12V. Der CCB 52 arbeitet unter Verwendung einer Hysterese-Steuervorrichtung, um den LED-Strom zwischen 0,7 A und 1 A zu halten. Der VAB 54 arbeitet bei 200 kHz und seine Einschaltdauer D_S2 ändert sich (in einer Art offener Vorsteuer-Schleife), so dass V_CCB bei etwa 4V für jede beliebige Anzahl von aktiven LEDs gehalten wird. In Bezug auf die 5 weisen die LEDs eine Schwellenwert-Durchlassspannung von 3V und einen dynamischen Widerstand von 1Ω auf und folglich variiert V_LED von 11.55V bis 15,4V, wenn sich die Anzahl von aktiven LEDs jeweils von 3 auf 4 ändert. Zu beachten ist, dass es in der Regel nicht nötig ist, die Übergänge mit mehr als einer LED zu betrachten, weil es möglich ist, die Übergangszeiten des PWM-Dimmens auszuwählen, um die Übergänge jeweils auf eine LED zu begrenzen. Es ist ferner zu beachten, dass es kein Überschwingen und Unterschwingen in den LED-Ströme gibt und die LED-Spannung schnell auf den erforderlichen Wert springt. Die Einschwingvorgänge in der Kondensatorspannung sind kleiner als ein Volt, was akzeptabel ist.
In Bezug auf die 6 bis 9 wird ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform einer einstellbaren Spannungs-Konstantstrom-LED-Treiberschaltung 300 in 6 bereitgestellt. Ähnlich wie in 1 befindet sich ein CCB 304 in Serie mit einem VAB 302 und LEDs 18a-18n und eine LED-String-Steuervorrichtung 306. Die 7 bis 9 zeigen eine detailliertere Schaltung 350 der Schaltung 300 von 6.
In Bezug auf insbesondere die 8 und 9 wird ein Spannungs-Einstell-Block (VAB) 352 gezeigt. Der VAB 352 weist einen ersten Schalter (S1) mit einer ersten Leitung und eine zweite Leitung auf, wobei der erste Schalter S1 eine steuerbare Einschaltdauer aufweist. Der VAB 352 weist ferner eine erste Diode (D1) mit einer Kathode und mit einer Anode gekoppelt mit einem ersten Anschluss des ersten Schalters S1. Ebenfalls umfasst ist eine erste Spule (L1) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode D1 und mit einer zweiten Leitung. Der VAB 352 weist ferner einen ersten Kondensator (C1) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode D1 und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters S1 auf. Der VAB 352 liefert eine variable Spannung abhängig von einer Anzahl von eingeschalteten LEDs.
Die Schaltung 350 weist ferner einen Konstantstrom-Block (CCB) 354 mit einem ersten Eingang gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode D1, einen zweiten Eingang gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Kondensators C1 und einen Ausgang auf. Die Schaltung 350 weist auch eine LED-String-Steuervorrichtung 356 mit einem Eingang gekoppelt mit dem Ausgang des CCB 354 und einem Ausgang gekoppelt mit der Anode einer zweiten Diode (D2) des CCB 354 auf. Die Schaltung 350 weist ferner eine Batterie 360 mit einer ersten Leitung gekoppelt mit einer zweiten Leitung der ersten Spule L1, und eine zweite Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters S1. Die Schaltung 350 kann auch einen EMI-Filter 362 mit einer ersten Verbindung mit der ersten Leitung der Batterie 360 und mit einer zweiten Verbindung mit der zweiten Leitung der Batterie 360 umfassen.
Die Einschaltdauer des ersten Schalters S1 kann mittels einer ersten Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters S1 und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalter S1 und einem ersten Schalt-Kondensator mit der ersten Leitung des ersten Schalters S1 und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters S1 gesteuert werden.
Der LED-String in der LED-String-Steuervorrichtung 356 kann eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten LEDs umfassen, bei denen eine Anode der ersten LED der Mehrzahl von LEDs mit der zweiten Leitung einer zweiten Spule (L2) des CCB 354 und bei denen eine Kathode einer letzten LED der Mehrzahl von LEDs mit einer zweiten Leitung der Batterie 360 gekoppelt ist. Die LED-String-Steuervorrichtung 356 weist ferner eine Mehrzahl von Überbrückungsschaltern auf, wobei jede LED der Mehrzahl von LEDs einen einzigen über die LED gekoppelten Überbrückungsschalter aufweist. Die LED-String-Steuervorrichtung 356 weist ferner eine Steuervorrichtung mit einem Eingang und einer Mehrzahl von Ausgängen auf, wobei jeder Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern mittels eines Ausgangs des Reglers gesteuert wird.
Die LED-String-Steuervorrichtung 356 weist für jeden Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern eine Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des Überbrückungsschalters und mit einer Anode gekoppelt mit einer zweiten Leitung des Überbrückungsschalters auf. Jeder Überbrückungsschalter weist einen Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des Überbrückungsschalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einer zweiten Leitung des Überbrückungsschalters auf.
Der CCB 354 weist einen zweiten Schalter (S2) mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode D1 und mit einer zweiten Leitung auf. Der CCB 354 umfasst ferner eine zweite Diode (D2) mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters S2 und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung der Batterie. Zusätzlich weist der CCB 354 eine zweite Spule (L2) mit einer ersten Verbindung gekoppelt mit der Kathode der zweiten Diode D2 und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten LED des LED-Strings auf.
In Bezug nun auf die 7 erfüllen die Spannungen die Gleichung: $V_{CCB} = V_{VAB} - V_{LEDS}$
In einigen Ausführungsformen ist die wie in der 8 veranschaulichte Struktur des CCB 354 identisch mit dem in der 3 veranschaulichten CCB 54. Der VAB 352 ist nun ein Hochsetzsteller, der V_VAB an dem Eingang des CCB 352 bereitstellt.
Der Unterschied des in den 6 bis 9 veranschaulichten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Wert von V_VAB nicht bei einer Spannung größer als die maximale Spannung des LED-Strings festgesetzt ist. Vielmehr variiert V_VAB adaptiv mit der Anzahl der LEDs, um V_CCB annähernd konstant (z.B. nahe bei 4V) zu halten, um den Wirkungsgrad des CCB 354 hoch zu halten. Aufgrund wiederum der Abwärts-Struktur des CCB 354 sollte die Bedingung der Gleichung 2 erfüllt sein, um den CCB 354 als eine Stromquelle zu betreiben.
Wenn der LED-String wenige aktive LEDs aufweist, d.h. wenn Vdc - 4V > V_LEDS ist, bleibt der Schalter S2 ausgeschaltet. Die Spule L2 wird kurzgeschlossen und liefert einen Pfad für die Gleichstromkomponente des LED-Stroms über D2 in Richtung Massepotential (Negatives von Vdc). Die 9 zeigt diesen Zustand.
Für den Fall der gilt für die Spannungen: $V_{VAB} ≅ - V_{dc} - V_{D2} \to V_{CCB} = V_{dc} - V_{D2} - V_{LEDS}$
Somit kann der Maximalwert V_CCB bis V_dc - V_D2 erreichen, wenn alle LEDs umgangen werden. Wenn die Anzahl von aktiven LEDs in dem String zunimmt, verringert sich der Wert von V_CCB , was ferner den Wirkungsgrad des CCB 354 verbessert. Mit mehreren aktiven LEDs steigt der Wert von V_LEDS und die Bedingung in der Gleichung 2 können verletzt werden. Folglich beginnt der VAB 352 als ein Standard-Hochsetzsteller zu arbeiten. Die Steuervorrichtung des VAB 352 kann den Wert von V_VAB derart einzustellen, dass V_CCB annähernd konstant gehalten wird (beispielsweise nahe bei 4V). Der Schalter S2 schaltet mit einer Einschaltdauer D_S2 und damit gilt: $V_{V A B} ≅ \frac{1}{1 - D_{S 2}} V_{d c}$
Bei diesem Ansatz ist es nicht mehr notwendig, die Batteriespannung zu erhöhen und sie bei 50V zu halten, um die gesamten Spannungsbereichsbedingungen des LED-Strings abzudecken, da es nicht notwendig ist, eine konstante Spannung zu erzeugen, die höher ist als die größte LED-String-Spannung. Der Kondensator C1 weist einen kleinen Wert auf, so dass die Einschwingzeit von V_VAB so kurz wie 10 µs sein kann. Bei V_CCB = 4V resultiert in einer Schaltfrequenz des CCB 354 mit einer schmalen Variationsbreite, was die Schwierigkeit der EMI, eine Belastung des Gate-Treibers und den Schaltverlust in S1 reduziert.
Ferner ist es nicht notwendig, die beiden Wandler zu synchronisieren. Der CCB 354 arbeitet mit einer variablen Frequenz, um als eine Stromquelle zu wirken, während der VAB 352 ein Konstant-Frequenz-Wandler sein kann. Mit dem richtigen Design ist es möglich, die beiden Frequenzbereiche nahe beieinander zu halten und die Größe des EMI-Filters 362 zu reduzieren.
Die 10 zeigt die simulierten Hauptwellenformen 500 für den Wandler L₁ = L₂ = 33 µH und C = 22µF bei Vdc = 12V. Der CCB 354 arbeitet unter Verwendung einer Hysterese-Steuervorrichtung, um den LED-Strom (I LED) zwischen 0,7 A und 1 A zu halten. Der VAB 352 arbeitet mit 200 kHz und seine Einschaltdauer DS2 ändert sich (in einem offenen Regelkreis-Vorwärtskopplungs-Modus), so dass V_CCB bei etwa 4V für eine beliebige Anzahl von aktiven LEDs gehalten wird. In Bezug auf die 10 weisen die LEDs eine Schwellenwert-Durchlassspannung von 3V und einen dynamischen Widerstand von 1Ω auf. Daher variiert V_LED zwischen 11,55V und 15,4V, wenn sich die Anzahl von aktiven LEDs jeweils von 3 auf 4 ändert. Es ist zu beachten, dass es in der Regel nicht notwendig ist, die Übergänge mit mehr als einer LED zu betrachten, denn es ist möglich, die Übergangszeiten des PWM-Dimmens auf jeweils eine LED zu begrenzen. Es ist ferner zu beachten, dass es kein Überschwingen und Unterschwingen in den LED-Ströme gibt und die LED-Spannung schnell auf den erforderlichen Wert springt. Die Einschwingvorgänge in der Kondensatorspannung sind kleiner als ein Volt, was akzeptabel sein kann.
Durchgängig durch die gesamte vorliegenden Offenbarung kann die Verwendung der Artikel „ein“ oder „eine“ oder „eines“ zum näheren Bestimmen eines Substantivs derart aufgefasst werden, dass sie der Einfachheit halber verwendet werden und um einen/eine/eines oder mehrere der näher bestimmten Substantive zu umfassen, sofern es nicht besonders angegeben ist.
Elemente, Komponenten, Module und/oder Teile davon, die beschrieben und/oder anderweitig in den Figuren dargestellt werden als mit etwas anderem in Verbindung stehend, als etwas anderem zugeordnet und/oder als auf etwas anderem basierend, können als in Verbindung stehend mit, assoziiert mit und/oder basierend auf einer direkten und/oder indirekten Weise verstanden werden, sofern hierin nichts anderes vorgesehen ist.
Obwohl die Verfahren und Systeme auf eine spezielle Ausführungsform bezogen beschrieben worden sind, sind sie nicht darauf begrenzt. Es ist offensichtlich, dass sich im Lichte der obigen Lehren viele Änderungen und Variationen ergeben können. Viele zusätzliche Änderungen in den Details, Materialien und einer Anordnung von Teilen, die hier beschrieben und dargestellt sind, können vom Fachmann vorgenommen werden.
Nachdem verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass weitere diese Ideen aufweisende Ausführungsformen verwendet werden können.

Claims

Schaltung, umfassend: einen Spannungs-Einstell-Block (VAB) gekoppelt mit einem Lichtemittierenden-Diode-(LED)-String, umfassend: einen ersten Schalter mit einer ersten Leitung gekoppelt mit einem Spannungseingang und mit einer zweiten Leitung, wobei der erste Schalter eine steuerbare Einschaltdauer aufweist; eine erste Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters und mit einer Anode; eine erste Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung und einen ersten Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung der ersten Spule und wobei der VAB eine variable Spannung zwischen der Anode der ersten Diode und der zweiten Leitung des ersten Kondensators in Abhängigkeit von einer Anzahl von eingeschalteten LEDs in dem LED-String bereitstellt.
Schaltung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine LED-String-Steuervorrichtung mit einem ersten Eingang gekoppelt mit an der Anode der ersten Diode mit einem zweiten Eingang und mit einer Mehrzahl von Ausgängen zum Steuern eines Betriebs des LED-Strings; einen Konstantstrom-Block (CCB) mit einem ersten Eingang mit einem zweiten Eingang gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Kondensators und mit einem Ausgang gekoppelt mit dem zweiten Eingang der LED-String-Steuervorrichtung; und eine Batterie mit einer ersten Leitung gekoppelt mit dem Eingang des CCB und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit dem zweiten Eingang des CCB.
Schaltung nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Elektromagnetisch-Interferenz-(EMI)-Filter mit einer ersten Verbindung mit der ersten Leitung der Batterie und mit einer zweiten Verbindung mit der zweiten Leitung der Batterie.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei: der LED-String eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten LEDs umfasst; wobei eine Anode einer ersten LED der Mehrzahl von LEDs mit dem zweiten Eingang der LED-String-Steuervorrichtung gekoppelt ist; wobei eine Kathode einer letzten LED der Mehrzahl von LEDs mit dem ersten Eingang der LED-String-Steuervorrichtung gekoppelt ist und wobei die LED-String-Steuervorrichtung ferner umfasst: eine Mehrzahl von Überbrückungsschalter, wobei jeder Überbrückungsschalter über eine der Mehrzahl von LEDs gekoppelt ist; und eine Steuervorrichtung mit einem Eingang und einer Mehrzahl von Ausgängen, wobei jeder Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern mittels eines Ausgangs der Mehrzahl von Ausgängen der Steuervorrichtung gesteuert wird.
Schaltung nach Anspruch 4, wobei ein erster Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern umfasst: eine Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit einer ersten Leitung des ersten Überbrückungsschalters und mit einer Anode gekoppelt mit einer zweiten Leitung des ersten Überbrückungsschalters; und ein Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Überbrückungsschalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einer zweiten Leitung des ersten Überbrückungsschalters.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei der CCB umfasst: einen zweiter Schalter mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung der Batterie, und mit einer zweiten Leitung; eine zweite Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters, und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung der Batterie und eine zweite Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der zweiten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit dem zweiten Eingang der LED-String-Steuervorrichtung.
Schaltung nach Anspruch 6, ferner umfassend: eine zweite Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des zweiten Schalters und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters und einen zweiten Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des zweiten Schalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei der VAB ferner eine Steuervorrichtung umfasst, die eingerichtet ist, adaptiv einen Spannungsausgang des VAB mittels eines Änderns einer Einschaltdauer des ersten Schalters derart einzustellen, dass ein Spannungsausgang des CCB annähernd konstant gehalten wird.
Schaltung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine erste Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters und einen ersten Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die LEDs in dem LED-String einzeln eingeschaltet werden.
Schaltung, umfassend: einen Spannungs-Einstell-Block (VAB) gekoppelt mit einem Lichtemittierenden-Diode-(LED)-String, umfassend: einen ersten Schalter mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung, wobei der erste Schalter eine steuerbare Einschaltdauer umfasst; eine erste Diode mit einer Kathode und mit einer Anode gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters; eine erste Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einer Eingangsspannung; und einen ersten Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters, wobei der VAB eine veränderliche Spannung an dem ersten Kondensator in Abhängigkeit von einer Anzahl von eingeschalteten LEDs in dem LED-String bereitstellt.
Schaltung nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Konstantstrom-Block (CCB) mit einem ersten Eingang gekoppelt mit der Kathode der ersten Diode, mit einem zweiten Eingang gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Kondensators und mit einem Ausgang; eine LED-String-Steuervorrichtung mit einem Eingang gekoppelt mit dem Ausgang des CCB und mit einem Ausgang gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters; und eine Batterie mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung der ersten Spule, und eine zweite Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters.
Schaltung nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Elektromagnetisch-Interferenz-(EMI)-Filter mit einer ersten Verbindung mit der ersten Leitung der Batterie und mit einer zweiten Verbindung mit der zweiten Leitung der Batterie.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei: der LED-String eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten LEDs umfasst; eine Anode einer ersten LED der Mehrzahl von LEDs mit einer zweiten Leitung einer zweiten Spule in dem CCB gekoppelt ist; eine Kathode einer letzten LED der Mehrzahl von LEDs mit der zweiten Leitung der Batterie gekoppelt ist; und wobei die LED-String-Steuervorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Überbrückungsschaltern, wobei jeder Überbrückungsschalter über eine der Mehrzahl von LEDs gekoppelt ist; und eine Steuervorrichtung mit einem Eingang und eine Mehrzahl von Ausgängen, wobei jeder Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern mittels eines Ausgangs der Mehrzahl von Ausgängen der Steuervorrichtung gesteuert wird.
Schaltung nach Anspruch 14, wobei ein erster Überbrückungsschalter der Mehrzahl von Überbrückungsschaltern aufweist: eine Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit einer ersten Leitung des ersten Überbrückungsschalters und mit einer Anode gekoppelt mit einer zweiten Leitung des ersten Überbrückungsschalters; und ein Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Überbrückungsschalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit einer zweiten Leitung des ersten Überbrückungsschalters.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei der CCB umfasst: einen zweiten Schalter mit einer ersten Leitung gekoppelt mit einer Kathode der ersten Diode und mit einer zweiten Leitung; eine zweite Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters, und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung der Batterie; und eine zweite Spule mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der Kathode der zweiten Diode, und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der Anode der ersten LED der Mehrzahl von LEDs.
Schaltung nach Anspruch 16, ferner umfassend: eine zweite Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des zweiten Schalters und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters; und einen zweiten Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des zweiten Schalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des zweiten Schalters.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei der VAB ferner eine Steuervorrichtung umfasst, die derart eingerichtet ist, adaptiv einen Spannungsausgang des VAB mittels eines Änderns einer Einschaltdauer des ersten Schalters derart einzustellen, dass ein Spannungsausgang des CCB annähernd konstant gehalten wird.
Schaltung nach Anspruch 11, ferner umfassend: eine erste Schalt-Diode mit einer Kathode gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters und mit einer Anode gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters; und einen ersten Schalt-Kondensator mit einer ersten Leitung gekoppelt mit der ersten Leitung des ersten Schalters und mit einer zweiten Leitung gekoppelt mit der zweiten Leitung des ersten Schalters.
Schaltung nach Anspruch 11, wobei die LEDs in dem LED-String einzeln eingeschaltet werden.