DE19950388A1

DE19950388A1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtdioden mit Konstantwechselstromspeisung

Info

Publication number: DE19950388A1
Application number: DE19950388A
Authority: DE
Inventors: Peter Marx
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 1999-10-11
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neuartige, aus einer Konstantwechselstromquelle gespeiste Schaltungsanordnung für Leuchtdioden, wobei in einfacher Weise zwei jeweils in Reihe geschaltete LED-Ketten antiparallel verbunden werden und gemeinsam aus einer Konstantwechselstromquelle mit sehr hohem komplexen Innenwiderstand (z. B. Streufeldtransformator-Prinzip) versorgt werden. Weiterhin können eine oder mehrere Kaltkathodenröhren zusätzlich in Reihenschaltung zusammen mit den LED-Ketten gemeinsam an der Konstantwechselstromquelle betrieben werden, woraus erhebliche Kosteneinsparungen resultieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine neuartige, aus einer Konstantwechselstromquelle gespeiste Schaltungsanordnung für Leuchtdioden.

Bekannt ist eine Schaltung (vgl. Fig. 1) zum Wechselspannungs betrieb von LEDs, bestehend aus einer Konstantwechselspannungs quelle, z. B. 230 VAC, 50 Hz, die eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Vorwiderstand Rv, einer Schutzdiode und der LED versorgt. Nachteilig ist der erforderliche Vorwiderstand zur LED- Strombegrenzung, da er erhebliche ohmsche Verluste bewirkt. Außerdem muß zusätzlich eine Schutzdiode vorgesehen werden mit hoher Sperrspannung, um die LED vor einem Durchbruch während der Sperrhalbschwingung zu schützen.

Die vorgestellte Erfindung vermeidet die genannten Nachteile, indem gemäß Fig. 2 in einfacher Weise zwei jeweils in Reihe geschaltete LED-Ketten antiparallel verbunden werden und somit gemeinsam aus der Konstantwechselstromquelle gespeist werden. Derartige Konstantwechselstromquellen werden z. B. verwendet, um Kaltkathoden-Leuchtröhren (sog. Neonröhren) zu betreiben. Sie bestehen im wesentlichen aus Streufeldtransformatoren und können mit Niederfrequenz oder neuerdings auch mit Hochfrequenz betrieben werden. Derartige Geräte liefern z. B. einen Konstantstrom von 40 mA, d. h. jede LED-Kette wird dann mit einem zulässigen Strom von 20 mA versorgt. Da diese Konstantwechselstromquellen in der Regel Leerlaufspannungen von etwa 1000 V bis 8000 V aufweisen, kann somit eine große Anzahl von LEDs - einige Hundert bis einige Tausend - kostengünstig betrieben werden.

Als zusätzliche Schutzmaßnahme können gemäß Fig. 2 zwei weitere hochsperrende Schutzdioden in jeder LED-Kette angeordnet werden, um bei Unterbrechnung einer LED-Kette die gegenüberliegende LED- Kette vor zu hoher Sperrspannung zu schützen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Schaltungsvariante, in der Varistoren (VDR) zu den antiparallelen LED-Pärchen parallel geschaltet sind. Diese haben die Aufgabe, bei Ausfall von LEDs eine Unterbrechung der Stromkreise zu verhindern. Im Normalfall ist die Durchbruch spannung der Varistoren größer als die Flußspannung der LEDs, d. h. sie sind hochohmig und treten damit quasi elektrisch nicht in Erscheinung. Bei Ausfall einer LED (Unterbrechung, Hochohmigkeit) wird der Varistor leitend und überbrückt die ausgefallene LED, wodurch die übrigen LEDs wegen des Prinzips der Konstantstrom speisung mit unveränderter Lichtstärke weiterleuchten.

Anstelle der Varistoren können gemäß Fig. 4 auch antiseriell geschaltete Zenerdioden oder bidirektionale Supressordioden (TAZ- Dioden) verwendet werden, um eine Stromunterbrechnung bei LED- Ausfällen zu vermeiden.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen weitere Schaltungsvarianten, wobei hier ggf. auch aus Kostengründen normale Dioden (ggf. Schottkydioden) verwendet werden, um unerwünschte Stromunterbrechungen bei evtl. LED-Ausfällen zu vermeiden.

Die Flußspannung von Leuchtdioden ist abhängig von ihrer Lichtfarbe und dem LED-Strom und liegt im Bereich von etwa 1,5 bis 3,5 Volt. Deshalb ist es notwendig, in Abhängigkeit von den eingesetzten Leuchtdiodentypen (Lichtfarbe und LED-Strom), die Varistorspannungen, bzw. die Zenerspannungen oder auch die Zahl der antiparallel geschalteten Schutzdiodenketten geeignet anzupassen und zu dimensionieren.

Bei Werbeanlagen sind weltweit Kaltkathoden-Leuchtröhren (z. B. sog. Neonröhren) in sehr großen Zahl im Einsatz. Gemäß Fig. 7 können nun in einfacher Weise auch derartige Kaltkathodenröhren in Reihenschaltung mit den LED-Leuchtketten betrieben werden. Auch diese Kombination wird von Nieder- bzw Hochfrequenz- Konstantwechselstromquellen gespeist. Aus Sicherheitsgründen besitzen diese Geräte eine Leerlaufabschaltung, eine Erdschlußabschaltung und sie sind kurzschlußfest, wodurch eine hohe elektrische Sicherheit gewährleistet ist.

Claims

1. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Fig. 1 zwei in Serie geschaltete LED-Ketten antiparallel verbunden werden und gemeinsam aus einer Konstantwechselstrom quelle gespeist werden.

2. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den antiparallel geschalteten LEDs zusätzlich gemäß Fig. 3 Varistoren (VDR) parallel geschaltet werden.

3. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Fig. 4 anstelle der Varistoren antiseriell geschaltete Zenerdioden verwendet werden.

4. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Fig. 5 anstelle der Varistoren oder Zenerdioden antiparallel geschaltete Dioden bzw. Diodenketten verwendet werden.

5. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Fig. 6 Varistoren und/oder Zenerdioden und/oder Dioden zu den Leuchtdioden parallel geschaltet werden.

6. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Fig. 7 zusätzlich zu der LED- Schaltungsanordnung eine oder mehrere Kaltkathoden-Leuchtröhren in Reihe an einer Konstantwechselstromquelle betrieben werden.

7. Schaltungsanordnung für Leuchtdioden nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Konstantwechsel stromquelle eine Konstantgleichstromquelle mit sehr hohem differentiellen Innenwiderstand, z. B. Feldeffekttransistor mit Beschaltung eines ohmschen Widerstandes zwischen Source und Gate als Konstantstromquelle oder Konstantstromdiode (sog. FET-Diode) oder eine Konstantstromquelle nach Howland usw. zur Speisung der LED-Kettenschaltung verwendet wird.