DE4434274A1 - Lighting arrangement with light-emitting diodes connected in series - Google Patents

Lighting arrangement with light-emitting diodes connected in series

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DE4434274A1
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    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Abstract

The invention relates to an illuminating arrangement with series-connected light-emitting diodes (LED) (D1, D2, D3) connected to an operating voltage source (UB) via a drop resistor (RV). A variable-resistance ohmic resistor (R1, R2, R3) is connected in parallel with each LED. This makes it possible to use a variety of cheap types of LED with exemplary dispersions. Laser tuning of the parallel resistors (R1, R2, R3) provides automatic compensation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalte­ ten Leuchtdioden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a lighting arrangement connected in series ten LEDs according to the preamble of claim 1.

Derartige Beleuchtungsanordnungen werden beispielsweise in einem Autoradio zur Hinterleuchtung und/oder Anzeige von Bedienelementen verwendet. Da die Helligkeit einer Leuchtdiode (LED) durch den Diodenstromfluß bestimmt wird, die einzelnen Exemplare bei gleichen Stromstärken aber erhebliche Helligkeitsunterschiede aufweisen, ist es erforderlich, für eine Reihen­ schaltung aus gesuchte Dioden zu verwenden. Eine Vorselektion von Leuchtdi­ oden verteuert jedoch eine gattungsgemäße Beleuchtungsanordnung erheblich.Such lighting arrangements are used, for example, in a car radio used for backlighting and / or display of controls. Since the Brightness of a light emitting diode (LED) determined by the diode current flow is, the individual copies at the same amperage but considerable If there are differences in brightness, it is necessary for a row to use circuit from the desired diodes. A preselection by Leuchtdi However, a generic lighting arrangement is considerably more expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden für ein Autoradio anzugeben, bei der Exemplarstreuungen der Leuchtdioden nicht zu störenden Helligkeitsunter­ schieden führen.The invention has for its object to provide a lighting arrangement Specify series-connected LEDs for a car radio at which Scattered specimens of the light emitting diodes not to be disruptive brightness levels divorce.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved by the characterizing part of claim 1 specified measures solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine gattungsgemäße Beleuchtungsanordnung mit nicht vorselektierten und daher preisgünstigen Leuchtdioden gefertigt werden kann, da Unterschiede in der Lichtausbeute der einzelnen Leuchtdioden hierbei nicht mehr rele­ vant sind.The advantages achieved by the invention are in particular that a generic lighting arrangement with not preselected and therefore inexpensive LEDs can be manufactured due to differences no longer rele in the light output of the individual light-emitting diodes vant are.

Im Anspruch 3 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung, die einen automatischen Abgleich ermöglicht, angegeben. Im Anspruch 4 ist ein Verfahren zum automatischen Abgleich einer Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 3 angege­ ben.In claim 3 is an advantageous embodiment, the automatic Matching enabled, specified. In claim 4 is a method for automatic adjustment of a lighting arrangement according to claim 3 ben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Beleuchtungsanordnung, Fig. 1 is a schematic diagram of an illumination arrangement,

Fig. 2 eine Leuchtdiodenkennlinie, welche den Diodendurchlaßstrom in Abhängigkeit von der Diodendurchlaßspannung zeigt und Fig. 2 is an LED characteristic curve, which shows the diode forward current as a function of the diode forward voltage and

Fig. 3 Kennlinien von vier Exemplaren eines Leuchtdiodentyps welche die Lichtstärke in Abhängigkeit vom Diodendurchlaßstrom zeigen. Fig. 3 characteristics of four examples of a light emitting diode type which show the light intensity as a function of the diode forward current.

Der Ausgang einer mit Masse verbundenen Gleichstrom-Betriebsspannungsquel­ le 1 ist nach Fig. 1 über einen Vorwiderstand RV mit der Anode einer ersten Leuchtdiode D1 verbunden, deren Kathode mit der Anode einer zweiten Leuchtdiode D2 verbunden ist. Eine mit ihrer Kathode an Masse liegende dritte Leuchtdiode D3 ist über ihre Anode mit der Kathode der zweiten Leuchtdiode D2 verbunden. Der ersten Leuchtdiode D1 ist ein Widerstand R1, der zweiten Leuchtdiode D2 ein Widerstand R2 und der dritten Leuchtdiode D3 ein Widerstand R3 parallel geschaltet. Die den Dioden D1, D2, D3 parallel geschalteten Widerstände R1, R2, R3 sind derart ausgebildet, daß ihr anfänglicher Widerstandswert mittels eines Laserstrahls - in an sich bekannter Weise - vergrößert werden kann. Hierzu ist ein nachfolgend beschriebenes Abgleichverfahren in vorteilhafter Weise geeignet.The output of a DC operating voltage source 1 connected to ground is connected according to FIG. 1 via a series resistor R V to the anode of a first light-emitting diode D1, the cathode of which is connected to the anode of a second light-emitting diode D2. A third light-emitting diode D3 with its cathode connected to ground is connected via its anode to the cathode of the second light-emitting diode D2. A resistor R1 is connected to the first light-emitting diode D1, a resistor R2 to the second light-emitting diode D2 and a resistor R3 to the third light-emitting diode D3. The resistors R1, R2, R3 connected in parallel with the diodes D1, D2, D3 are designed in such a way that their initial resistance value can be increased in a manner known per se by means of a laser beam. A matching method described below is advantageously suitable for this.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ändert sich die an einer Leuchtdiode anliegende Durchlaßspannung VF bei erheblichen Änderungen des Diodendurch­ laßstromes IF nur sehr geringfügig. Eine Leuchtdiode wirkt, ähnlich einer Zener-Diode, wie ein Spannungsstabilisator. As can be seen from FIG. 2, the forward voltage V F applied to a light-emitting diode changes only very slightly with significant changes in the diode through let current I F. Similar to a Zener diode, a light-emitting diode acts like a voltage stabilizer.

Die Fig. 3 zeigt von vier unterschiedlichen Exemplaren E, F, G, H eines Leuchtdiodentyps die Lichtstärke IV in Abhängigkeit vom Diodendurchlaß­ strom IF. FIG. 3 shows four different copies of E, F, G, H of a light-emitting type, the light intensity I V in response to the Diodendurchlaß current I F.

Damit die einzelnen Leuchtdioden D1, D2, D3 im Betriebszustand möglichst gleich hell leuchten, ist ein Abgleichen der den Leuchtdioden parallel geschalteten Widerstände R1, R2, R3 erforderlich. Der Abgleich erfolgt mit der für die Beleuchtungsanordnung vorgesehenen Betriebsspannung UB.In order for the individual light-emitting diodes D1, D2, D3 to shine as brightly as possible in the operating state, the resistors R1, R2, R3 connected in parallel with the light-emitting diodes must be adjusted. The comparison takes place with the operating voltage U B provided for the lighting arrangement.

Nach dem Anlegen der Betriebsspannung UB fließt ein Gesamtstrom Imax durch den Vorwiderstand RV und ruft an diesem einen Spannungsabfall hervor, welcher der Differenz zwischen der Betriebsspannung UB und der Summe der Diodendurchlaßspannungen UD1, UD2, UD3 entspricht. Die den Leuchtdioden D1, D2, D3 jeweils zugeordneten Widerstände R1, R2, R3 sind so bemessen, daß sie vor dem Abgleich mindestens den Teil des Gesamtstromes Imax aufnehmen, um das der jeweilige Diodenstrom IFD1, IFD2, IFD3 maximal vergrößerbar sein soll. Zudem ist der Vorwiderstand RV so bemessen, daß die Leuchtdioden vor dem Abgleich mit einer verringerten Lichtstärke IV leuchten.After application of the operating voltage U B , a total current I max flows through the series resistor R V and causes a voltage drop across it, which corresponds to the difference between the operating voltage U B and the sum of the diode forward voltages U D1 , U D2 , U D3 . The resistors R1, R2, R3 respectively assigned to the light-emitting diodes D1, D2, D3 are dimensioned such that they absorb at least part of the total current I max before the adjustment by which the respective diode current I FD1 , I FD2 , I FD3 can be maximally increased should. In addition, the series resistor R V is dimensioned such that the light-emitting diodes shine with a reduced light intensity I V before the adjustment.

Zur Durchführung eines Abgleichvorganges wird nach dem Anlegen der Be­ triebsspannung UB beispielsweise die Anfangslichtstärke der ersten Leucht­ diode D1 mittels eines optischen Meßfühlers, dem eine Auswerte- und Steuervorrichtung nachgeschaltet ist, ermittelt. Eine von der Auswertevor­ richtung gesteuerte Laserabgleichvorrichtung wirkt nun in an sich bekannter Weise solange auf den der ersten Leuchtdiode D1 parallel geschalteten Widerstand R1 widerstandserhöhend ein, bis die ihm zugeordnete erste Leuchtdiode einen vorgegebenen Lichtstärkenwert erreicht. Der Widerstand kann im Extremfall auf den Wert unendlich erhöht werden, wodurch der gesamte Strom Imax durch die dem Widerstand zugeordnete Leuchtdiode fließt. In gleicher Weise werden die weiteren Leuchtdioden D2, D3 mittels der ihnen zugeordneten Widerstände R2, R3 auf den vorgegebenen Lichtstär­ kenwert abgeglichen. Da sich die Durchlaßspannungen VF der jeweils übrigen Leuchtdioden D2, D3; D1, D3; D1, D2 beim Abgleichen einer einzelnen Leuchtdiode nur geringfügig verändern, kann für jede der Leuchtdioden D1, D2, D3 bereits ein Abgleichvorgang ausreichen.To carry out an adjustment process, the initial light intensity of the first light-emitting diode D1, for example, is determined after the application of the operating voltage U B by means of an optical sensor, which is followed by an evaluation and control device. A laser trimming device controlled by the evaluation device now acts in a manner known per se on the resistor R1 connected in parallel with the first light-emitting diode D1 until the first light-emitting diode assigned to it reaches a predetermined light intensity value. In extreme cases, the resistance can be increased infinitely, as a result of which the total current I max flows through the light-emitting diode associated with the resistance. In the same way, the further light-emitting diodes D2, D3 are adjusted to the predetermined light intensity value by means of the resistors R2, R3 assigned to them. Since the forward voltages V F of the other light emitting diodes D2, D3; D1, D3; Only slightly change D1, D2 when adjusting a single light-emitting diode, a matching process can already be sufficient for each of the light-emitting diodes D1, D2, D3.

Es ist jedoch erforderlich, den Abgleichvorgang mit einem Spannungswert durchzuführen welcher dem der vorgesehenen Betriebsspannung UB entspricht. Eine Dimmung kann mit einer Puls-Breiten-Modulation der Betriebsspannung UB erfolgen.However, it is necessary to carry out the adjustment process with a voltage value which corresponds to that of the intended operating voltage U B. Dimming can be done with pulse-width modulation of the operating voltage U B.

Claims (4)

1. Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden, die über einen Vorwiderstand mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Leuchtdioden (D1, D2, D3) in Reihe geschaltet sind, daß jeder Leuchtdiode (D1, D2, D3) ein bezüglich seines Wider­ standswertes veränderbar ausgebildeter Ohmscher Widerstand (R1, R2, R3) parallel geschaltet ist, daß die parallel geschalteten Widerstän­ de (R1, R2, R3) derart abgeglichen sind, daß Leuchtdioden (D1, D2, D3), die aufgrund von Exemplarstreuungen bei gleichen Diodenströmen (IF) unterschiedliche Lichtstärken (IV) erzeugen, bei einer konstan­ ten Betriebsspannung (UB) weitgehend gleiche Lichtstärkenwerte (IV) aufweisen.1. Lighting arrangement with series-connected LEDs that are connected via a series resistor to an operating voltage source, characterized in that at least two LEDs (D1, D2, D3) are connected in series that each LED (D1, D2, D3) with respect its resistance value changeable trained ohmic resistor (R1, R2, R3) is connected in parallel, that the parallel resistors de (R1, R2, R3) are adjusted in such a way that light-emitting diodes (D1, D2, D3), which are due to specimen scatter generate the same diode currents (I F ) different light intensities (I V ), with a constant operating voltage (U B ) have largely the same light intensity values (I V ). 2. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leuchtdioden (D1, D2, D3) jeweils zugeordneten Widerstän­ de (R1, R2, R3) so bemessen sind, daß sie vor dem Abgleichen minde­ stens den Teil des den Vorwiderstand (RV) durchfließenden Gesamtstro­ mes (Imax) aufnehmen, um den der jeweilige Diodenstrom (IFD1, IFD2, IFD3) maximal vergrößerbar sein soll und daß der Vorwiderstand (RV) so bemessen ist, daß die Leuchtdioden (D1, D2, D3) vor dem Abgleich mit einer verringerten Lichtstärke (IV) leuchten.2. Lighting arrangement according to claim 1, characterized in that the light-emitting diodes (D1, D2, D3) respectively assigned resistors de (R1, R2, R3) are dimensioned such that at least the part of the series resistor (R V ) record the total current flowing through (I max ) by which the respective diode current (I FD1 , I FD2 , I FD3 ) should be able to be increased to a maximum and that the series resistor (R V ) is dimensioned such that the light-emitting diodes (D1, D2, D3) shine with a reduced light intensity (I V ) before the adjustment. 3. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leuchtdioden (D1, D2, D3) parallel geschalteten Widerstän­ de (R1, R2, R3) derart ausgebildet sind, daß ihre Widerstandswerte in an sich bekannter Weise mittels eines Laser-Strahls abgleichbar sind. 3. Lighting arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized, that the resistors connected in parallel to the light emitting diodes (D1, D2, D3) de (R1, R2, R3) are designed such that their resistance values in can be adjusted in a manner known per se by means of a laser beam.   4. Verfahren zum Einstellen der Leuchtdioden einer Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 3 auf gleiche Helligkeit, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Inbetriebnahme der Beleuchtungsanordnung die Anfangs­ lichtstärke (IV) der ersten Leuchtdiode (D1) mittels eines optischen Meßfühlers ermittelt wird, daß eine von dem Meßfühler gesteuerte Laserabgleichvorrichtung solange auf den der ersten Leuchtdiode (D1) parallel geschalteten Widerstand (R1) widerstandserhöhend einwirkt, bis die ihm zugeordnete erste Leuchtdiode (D1) einen vorgegebenen Lichtstärkenwert (IV) erreicht, daß in gleicher Weise die weiteren Leuchtdioden (D2, D3) nacheinander mittels der ihnen parallel geschal­ teten Widerstände (R2, R3) auf den vorgegebenen Lichtstärkenwert (IV) eingestellt werden.4. A method for adjusting the light emitting diodes of a lighting arrangement according to claim 3 to the same brightness, characterized in that after starting up the lighting arrangement, the initial light intensity (I V ) of the first light emitting diode (D1) is determined by means of an optical sensor that one of the sensors controlled laser trimming device as long as resistance increasing acts on the first light emitting diode (D1) parallel connected resistor (R1) to its associated first light emitting diode (D1) has reached a predetermined light intensity value (I V), that in the same way, the further light-emitting diodes (D2, D3) can be set in succession to the specified light intensity value (I V ) using the resistors (R2, R3) connected in parallel.
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