EP1278402A1 - Schaltkreis für Leuchtdioden mit temperaturabhängiger Stromregelung - Google Patents

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EP1278402A1
EP1278402A1 EP02011285A EP02011285A EP1278402A1 EP 1278402 A1 EP1278402 A1 EP 1278402A1 EP 02011285 A EP02011285 A EP 02011285A EP 02011285 A EP02011285 A EP 02011285A EP 1278402 A1 EP1278402 A1 EP 1278402A1
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EP
European Patent Office
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temperature
switch
output
input
Prior art date
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EP02011285A
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English (en)
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EP1278402B1 (de
Inventor
Alois Biebl
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/18—Controlling the intensity of the light using temperature feedback

Definitions

  • the invention relates to an operating device for light emitting diodes according to the preamble of claim 1. It is in particular the regulation of Operating current of the LEDs depending on the ambient temperature.
  • the maximum permissible effective value of the operating current of light-emitting diodes depends on the ambient temperature, in hereinafter briefly called temperature. So that a light-emitting diode has a desired service life The following conditions must be met by light-emitting diode manufacturers are specified in more detail. Up to a derating temperature the operating current remains constant. Starting from the derating temperature a so-called derating; d. H. the operating current decreases proportionally with increasing temperature with increasing temperature. The LED may exceed a switch-off temperature are not operated, which is why a shutdown must then take place at the operating current is negligibly small.
  • EP 0 891 120 proposes a temperature-dependent Resistor (PTC) to be connected in series with the LEDs. When the temperature rises the resistance of the PTC increases and the current through the LEDs decreases. Disadvantage of this solution is that there is no clear derating temperature below which the operating current is constant.
  • PTC temperature-dependent Resistor
  • the operating current have a temperature dependency as described in the section on the stand the technology is described and recommended by LED manufacturers.
  • Operating devices for light-emitting diodes that regulate the current through the light-emitting diodes generally a control device with a setpoint input at the one Current setting value is present. Depending on the current setting value, the current through the LEDs set. This can be done continuously by influencing one Operating voltage happen an operating arrangement. As for the operation of the The effective value of the operating current is decisive for light emitting diodes also done by means of pulse width modulation.
  • an o. G. Control gear a setpoint generator connected to a setpoint output provides a current setpoint. Because the operating current depends on the temperature the control gear also has a temperature measuring device, which provides a temperature measurement that is linear from the ambient temperature depends.
  • the current setpoint does not become the setpoint input directly Control device supplied. Rather, the operating device has according to the invention a subtractor with a first and a second input and with an output. The subtractor subtracts an electrical quantity at its second input of an electrical quantity at its first input and starts the result its exit ready. According to the invention, the current setpoint becomes the first input of the subtractor.
  • the setpoint input of the control device is according to the invention connected to the output of the subtractor. Accordingly delivers the output of the subtractor the current setting value.
  • the second input of the subtractor is connected to a first output of an inventive Control device connected.
  • This will result in a deduction value that the Provides control device at its first output, fed to the subtractor.
  • the current setting value is equal to that Current setpoint, reduced by a temperature-dependent deduction.
  • a task the control device now consists in that from the temperature measurement variable suitable value of the deduction size is determined. This is the temperature measurement fed to a temperature input of the control device. Up to an adjustable Derating start value, the temperature measured variable at the derating temperature assumes a value of the trigger quantity is output, which is the current setpoint not reduced to determine the current setting value. Is the value of the If the measured temperature value exceeds the derating start value, the deduction value is proportional for temperature measurement. According to the invention, we set the current value reduced in proportion to the temperature measurement variable. The transition from constant Current set value at the reduced current set value at the derating temperature according to the invention continuously.
  • the operating device has a shutdown device with a Shutdown. If the switch-off temperature is exceeded, the value exceeds an adjustable switch-off value. In this case the Control device via a second output to the shutdown input, a shutdown signal off, which causes the shutdown device to set the current setting value change that the current through the LEDs is negligibly small.
  • the manufacturer gives a maximum operating current when reached the shutdown temperature.
  • the proportionality between the trigger size and the temperature measurement variable is selected according to the invention in such a way that when reaching the switch-off temperature by the LEDs of the manufacturer for this temperature specified maximum operating current flows. This ensures that for everyone Temperatures the maximum operating current is not exceeded.
  • resistors through the letter R resistors through the letter R, transistors by the letter T, amplifier by the letter A, diodes by the letter D followed by a number.
  • the operating current IF in mA is plotted against the ambient temperature TA in ° C. Up to a temperature TA of 70 ° C, the operating current IF is constant 70mA. The so-called derating begins above 70 ° C. The derating temperature is therefore 70 ° C. in the present example. In a temperature range between the derating temperature and the switch-off temperature, which in the previous example is 100 ° C., the operating current IF falls linearly with increasing temperature TA. Operation of the light-emitting diode is excluded above the switch-off temperature of 100 ° C.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an operating device according to the invention.
  • a control device 1 supplies at its output 13 the operating current for the Rubbing LEDs 2. Via a feedback line 3, an actual value of the Operating current is fed into an actual value input 12 of the control device 1.
  • the setpoint generator 5 provides a current setpoint at its setpoint output 51. According to the invention, this is fed to a first input 61 of an adder 6. An output 63 of the adder 6 supplies a current setting value for a setpoint input 11 of the control device 1. At the second input 62 of the adder 6 is a Deduction value fed in, which a control device 8 provides at its output 82. According to the current setting value, which corresponds to the output 63 of the Adder 6 is output, the current setpoint minus the deduction value. In Fig. 2 the current setting value is calculated by an adder 6, the second input of which 62 is inverted. This is indicated by a minus sign at the second input 62 indicated. It is also possible to have an inverted deduction value on to provide the first output 82 of the control device 8. An inversion on second input 62 is then no longer necessary.
  • Another possibility for calculating the current setting value is that the adder 6 is replaced by a subtractor. At the first entrance 61 Minuend, the subtrahend is fed in at the second input 62. The inversion a value is not necessary in this case.
  • the deduction value is in the control device depending on the temperature certainly.
  • a temperature measuring device 4 outputs an output 41 Temperature measured variable, which in the temperature input 81 of the control device 8 is fed.
  • the control device sets below the derating temperature a deduction value that does not affect the current setpoint, causing the current setpoint is equal to the current setpoint.
  • rises above the derating temperature the deduction value is linear with the temperature measurement variable, so that the current setting value decreases linearly with temperature.
  • the deduction value is from the control device 8 selected so that the course of the current setting value at the derating temperature is steady.
  • control device 8 If the switch-off temperature is reached, the control device 8 outputs the second one Output 83 outputs a shutdown signal to input 71 of shutdown device 7.
  • the shutdown device 7 then influences the setpoint generator via its output 72 in such a way that a setpoint is sent to the adder 6 at the setpoint output 51 is output, which results in an operating current that is negligibly small is.
  • FIG Operating current delivers, as it is shown in principle in Fig. 1.
  • Fig. 3 is the circuit diagram of an embodiment of the invention therefor given how a current setting value is generated from the current setpoint.
  • An adder is formed from an operational amplifier A1 and resistors R1, R2 and R3. Via R2, a first input of the adder with the inverting Input connected from A1. A second input of the adder is connected via R1 connected to the inverting input of A1. R3 connects the output of A1 with its inverting input. The output of A1 forms the output of the Adders VST. There is the sum of the two input signals, i.e. the current setting value, available in inverted form. Becomes a non-inverted form an inverter must be connected downstream of the adder. The non-inverting input of A1 is connected to a potential called VM using virtual ground becomes. The virtual ground VM forms the reference potential for the inputs of the adder. The virtual ground VM is derived using a voltage divider from the resistors R4 and R5, which is between a reference voltage VR and a ground potential M is connected.
  • a current setpoint VS is fed in at the first input of the adder.
  • In this example there is Switch-off device only from an NPN bipolar transistor T1. With that you can implement the shutdown device inexpensively. It is also possible to get one use other electronic switches.
  • the collector of T1 is with the Current setpoint connected while the emitter is at ground potential M.
  • the base of T1 forms a shutdown input that matches the output of a comparator A2 is connected.
  • A2 is implemented by an operational amplifier. As soon as A2 one If the switch-off signal is sent to T1, the current setpoint is set to ground potential a value is output at the output of the adder VST that has no operating current allows more.
  • a temperature measuring device is formed from the series connection of a resistor R6 and a reference diode D1 and an operational amplifier A3.
  • the Series connection of R6 and D1 is between the reference voltage VR and that Ground potential M switched, with the cathode from D1 to ground potential M lies.
  • the connection point of D1 and R6 is with the non-inverting input connected by A3.
  • the inverting input of A3 is with the output connected by A3.
  • A3 thus forms a tension follower and places on his Output the forward voltage of D1 is available, which is a temperature measurement forms.
  • the forward voltage of semiconductor diodes is inversely proportional to the temperature. I.e. the temperature measurand is in inverted form.
  • any semiconductor diode can be used for D1.
  • a diode is used advantageously for D1, which corresponds to the type of corresponds to the operating LEDs.
  • the output of A3 at which the temperature measurement variable is applied becomes the inverting one Input fed from A2.
  • the non-inverting input is connected to a center tap of a voltage divider, formed from resistors R7 and R8, which is connected between the reference voltage VR and the ground potential M.
  • the ratio of the resistors R7 and R8 is chosen so that at the switch-off temperature the comparator A2 outputs a shutdown signal and T1 in a conductive state added.
  • the center tap of this voltage divider is with the non-inverting Input of an operational amplifier A4 and one with a first input pole Switch S1 connected.
  • the switch S1 can be both mechanical and be carried out electronically.
  • the second input pole of the switch S1 and the inverting inputs of A4 are connected to the virtual ground VM.
  • the output pole of the switch S1 is connected to the second input of the adder.
  • the output of A4 controls the switch S1.
  • the ratio of the resistances R9 and R10 are matched to the potential of the virtual mass VM so that that the switch is switched at the derating temperature.
  • the switch places the virtual ground on the second Input of the adder.
  • the current setting value VST is thus at the output of the adder regardless of the temperature.
  • the switch S1 is at the output of the switch S1 potential immediately after the derating temperature is exceeded that corresponds to the virtual mass VM.
  • the course of the voltage at the output switch S1 at the derating temperature is therefore constant.
  • the switch S1 is inversely proportional to the temperature Deduction value switched to the second input of the adder.
  • the following elements can be assigned to the control device: R4, R5, R7, R8, R9, R10, A2, A4, S1 and the reference voltage VR. Following size can be defined:
  • the output of A3 forms the temperature measurement variable and is fed a temperature input of the control device, which is formed by inverting input from A2 and from a connector from R9.
  • a first exit the control device forms the output pole of the switch S1. There will the deduction size provided.
  • the output of A2 forms a second output the control device which provides the shutdown signal.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Der maximale Betriebsstrom von Leuchtdioden ist temperaturabhängig. Diese Temperaturabhängigkeit wird von einem Betriebsgerät dadurch realisiert, dass von einem Stromsollwert ein Temperaturabhängiger Abzugswert abgezogen wird. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem Betriebsgerät für Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um die Regelung des Betriebsstroms der Leuchtdioden in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.
Stand der Technik
Der maximal zulässige Effektivwert des Betriebsstroms von Leuchtdioden, im folgenden kurz Betriebsstrom genannt, ist abhängig von der Umgebungstemperatur, im folgenden kurz Temperatur genannt. Damit eine Leuchtdiode eine gewünschte Lebensdauer erreicht, müssen die folgenden Bedingungen, die von Leuchtdioden-Herstellern genauer spezifiziert sind, eingehalten werden. Bis zu einer Derating-Temperatur bleibt der Betriebsstrom konstant. Ab der Derating-Temperatur beginnt ein sog. Derating; d. h. mit zunehmender Temperatur sinkt der Betriebsstrom proportional mit steigender Temperatur. Über einer Abschalt-Temperatur darf die Leuchtdiode nicht betrieben werden, weshalb dann eine Abschaltung erfolgen muss, bei der der Betriebsstrom vernachlässigbar klein ist.
In der Schrift EP 0 891 120 (Weis) wird vorgeschlagen, einen temperaturabhängigen Widerstand (PTC) in Serie zu den Leuchtdioden zu schalten. Bei einer Temperaturerhöhung nimmt der Widerstand des PTC zu und der Strom durch die Leuchtdioden nimmt ab. Nachteil dieser Lösung ist, dass es keine eindeutige Derating-Temperatur gibt, unter der der Betriebsstrom konstant ist.
Wird eine Diode, im vorliegenden Fall eine Leuchtdiode, in Flussrichtung betrieben, so fällt an ihr eine Flussspannung ab. In der Schrift DE 198 10 827 (Graf) wird die Temperaturabhängigkeit der Flussspannung ausgenützt. Eine Regelschaltung stellt den Strom durch die Leuchtdioden so ein, dass die Flussspannung konstant bleibt. Damit wird die Temperatur der Leuchtdiode unabhängig von der Umgebungstemperatur konstant gehalten. Nachteil dieser Lösung ist, dass unter der Derating-Temperatur nicht ein gewünschter Betriebsstrom eingehalten wird.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betriebsgerät für Leuchtdioden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, das eine temperaturabhängige Regelung des Betriebsstroms der Leuchtdioden bewerkstelligt. Dabei soll der Betriebsstrom eine Temperaturabhängigkeit aufweisen wie sie im Abschnitt zum Stand der Technik beschrieben ist und von Leuchtdiodenherstellern empfohlen wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Betriebsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Betriebsgeräte für Leuchtdioden, die den Strom durch die Leuchtdioden regeln, besitzen im allgemeinen eine Regeleinrichtung, mit einem Sollwerteingang an dem ein Stromeinstellwert anliegt. Abhängig vom Stromeinstellwert wird der Strom durch die Leuchtdioden eingestellt. Dies kann kontinuierlich durch Einflussnahme auf eine Betriebsspannung einer Betriebsanordnung geschehen. Da für den Betrieb der Leuchtdioden der Effektivwert des Betriebsstroms maßgeblich ist, kann eine Regelung auch mittels einer Pulsweitenmodulation geschehen.
Üblicherweise besitzt ein o. g. Betriebsgerät einen Sollwertgeber, der an einem Sollwertausgang einen Stromsollwert bereitstellt. Da der Betriebsstrom von der Temperatur abhängen soll, besitzt das Betriebsgerät auch eine Temperaturmesseinrichtung, die eine Temperaturmessgröße bereitstellt, die linear von der Umgebungstemperatur abhängt.
Erfindungsgemäß wird nun der Stromsollwert nicht direkt dem Sollwerteingang der Regeleinrichtung zugeführt. Vielmehr besitzt das Betriebsgerät erfindungsgemäß einen Subtrahierer mit einem ersten und einem zweiten Eingang und mit einem Ausgang. Der Subtrahierer subtrahiert eine elektrische Größe an seinem zweiten Eingang von einer elektrischen Größe an seinem ersten Eingang und stellt das Ergebnis an seinem Ausgang bereit. Der Stromsollwert wird erfindungsgemäß dem ersten Eingang des Subtrahierers zugeführt. Der Sollwerteingang der Regeleinrichtung wird erfindungsgemäß mit dem Ausgang des Subtrahierers verbunden. Demgemäss liefert der Ausgang des Subtrahierers den Stromeinstellwert.
Der zweite Eingang des Subtrahierers wird mit einem ersten Ausgang einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung verbunden. Dadurch wird ein Abzugswert, den die Steuereinrichtung an ihrem ersten Ausgang bereitstellt, dem Subtrahierer zugeführt. Erfindungsgemäß wird dadurch bewirkt, dass der Stromeinstellwert gleich dem Stromsollwert, reduziert um eine temperaturabhängige Abzugsgröße ist. Eine Aufgabe der Steuereinrichtung besteht nun darin, dass aus der Temperaturmessgröße ein geeigneter Wert der Abzugsgröße ermittelt wird. Dazu wird die Temperaturmessgröße einem Temperatureingang der Steuereinrichtung zugeführt. Bis zu einem einstellbaren Derating-Startwert, den die Temperaturmessgröße bei der Derating-Temperatur annimmt, wird ein Wert der Abzugsgröße ausgegeben, der den Stromsollwert zur Ermittlung des Stromeinstellwerts nicht reduziert. Liegt der Wert der Temperaturmessgröße über dem Deratingstartwert, so ist die Abzugsgröße proportional zur Temperaturmessgröße. Erfindungsgemäß wir dadurch der Stromeinstellwert proportional zur Temperaturmessgröße reduziert. Der Übergang vom konstanten Stromeinstellwert zum reduzierten Stromeinstellwert bei der Derating-Temperatur ist erfindungsgemäß stetig.
Damit ein Betrieb der Leuchtdiode oberhalb der Abschalt-Temperatur vermieden wird, besitzt das Betriebsgerät erfindungsgemäß eine Abschalteinrichtung mit einem Abschalteingang. Bei Überschreiten der Abschalt-Temperatur überschreitet der Wert der Temperaturmessgröße einen einstellbaren Abschaltwert. In diesem Fall gibt die Steuereinrichtung über einen zweiten Ausgang an den Abschalteingang ein Abschaltsignal aus, das die Abschalteinrichtung dazu veranlasst den Stromeinstellwert so zu verändern, dass der Strom durch die Leuchtdioden vernachlässigbar klein wird.
Für die Leuchtdioden gibt der Hersteller einen maximalen Betriebsstrom bei erreichen der Abschalt-Temperatur an. Die Proportionalität zwischen der Abzugsgröße und der Temperaturmessgröße ist erfindungsgemäß so gewählt, dass bei erreichen der Abschalt-Temperatur durch die Leuchtdioden der vom Hersteller für diese Temperatur angegebene maximale Betriebsstrom fließt. Damit wird erreicht, dass für alle Temperaturen der maximale Betriebsstrom nicht überschritten wird.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1
die Temperaturabhängigkeit des maximal zulässigen Betriebsstroms einer Leuchtdiode
Figur 2
ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Betriebsgeräts
Figur 3
ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erzeugung des Stromeinstellwerts
Im folgenden werden Widerstände durch den Buchstaben R, Transistoren durch den Buchstaben T, Verstärker durch den Buchstaben A, Dioden durch den Buchstaben D jeweils gefolgt von einer Zahl bezeichnet.
In Fig. 1 ist ein Beispiel für die Temperaturabhängigkeit des maximal zulässigen Betriebsstroms einer Leuchtdiode dargestellt. Es handelt sich um Herstellerangaben zu einer Leuchtdiode vom Typ LA E675 der Firma Osram Opto Semiconductors. Der Betriebsstrom IF in mA ist in einem Diagramm über der Umgebungstemperatur TA in °C aufgetragen. Bis zu einer Temperatur TA von 70°C ist der Betriebsstrom IF konstant 70mA. Oberhalb von 70°C beginnt das sog. Derating. Die Derating-Temperatur beträgt demnach im vorliegenden Beispiel 70°C. In einem Temperatur bereich zwischen der Derating-Temperatur und der Abschalt-Temperatur, die im verliegenden Beispiel 100°C beträgt, fällt der Betriebsstrom IF linear mit steigender Temperatur TA. Oberhalb der Abschalt-Temperatur von 100°C ist ein Betrieb der Leuchtdiode ausgeschlossen.
In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Betriebsgeräts abgebildet. Eine Regeleinrichtung 1 liefert an ihrem Ausgang 13 den Betriebsstrom für die zu bereibenden Leuchtdioden 2. Über eine Rückkoppelleitung 3 wird ein Istwert des Betriebsstroms in einen Istwerteingang 12 der Regeleinrichtung 1 eingespeist.
Der Sollwertgeber 5 stellt an seinem Sollwertausgang 51 einen Stromsollwert bereit. Dieser wird erfindungsgemäß einem ersten Eingang 61 eines Addierers 6 zugeführt. Ein Ausgang 63 des Addierers 6 liefert einen Stromeinstellwert für einen Sollwerteingang 11 der Regeleinrichtung 1. Am zweiten Eingang 62 des Addierers 6 wird ein Abzugswert eingespeist, den eine Steuereinrichtung 8 an ihrem Ausgang 82 bereitstellt. Erfindungsgemäß entspricht der Stromeinstellwert, der am Ausgang 63 des Addierers 6 ausgegeben wird, dem Stromsollwert minus dem Abzugswert. In Fig. 2 wird der Stromeinstellwert durch einen Addierer 6 berechnet, dessen zweiter Eingang 62 invertiert wird. Dies wird durch ein Minuszeichen am zweiten Eingang 62 angedeutet. Genauso ist es auch möglich, einen invertierten Abzugswert gleich am ersten Ausgang 82 der Steuereinrichtung 8 bereitzustellen. Eine Invertierung am zweiten Eingang 62 ist dann nicht mehr nötig.
Es ist auch möglich den Stromsollwert und den Stromeinstellwert zu invertieren, während der Abzugswert nicht invertiert wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Berechnung des Stromeinstellwerts besteht darin, dass der Addierer 6 durch einen Subtrahierer ersetzt wird. Am ersten Eingang 61 wird der Minuend, am zweiten Eingang 62 wird der Subtrahend eingespeist. Die Invertierung eines Werts ist in diesem Fall nicht nötig.
Der Abzugswert wird in der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt. Dazu gibt eine Temperaturmesseinrichtung 4 an ihrem Ausgang 41 eine Temperaturmessgröße aus, die in den Temperatureingang 81 der Steuereinrichtung 8 eingespeist wird. Unterhalb der Derating-Temperatur stellt die Steuereinrichtung einen Abzugswert ein, der den Stromsollwert nicht beeinflusst, wodurch der Stromeinstellwert gleich dem Stromsollwert ist. Oberhalb der Derating-Temperatur steigt der Abzugswert linear mit der Temperaturmessgröße an, so dass der Stromeinstellwert linear mit der Temperatur abfällt. Der Abzugswert wird von der Steuereinrichtung 8 so gewählt, dass der Verlauf des Stromeinstellwerts bei der Derating-Temperatur stetig ist.
Wird die Abschalttemperatur erreicht, so gibt die Steuereinrichtung 8 an ihrem zweiten Ausgang 83 ein Abschaltsignal an den Eingang 71 der Abschalteinrichtung 7 aus. Daraufhin beeinflusst die Abschalteinrichtung 7 über ihren Ausgang 72 den Sollwertgeber in der Art, dass am Sollwertausgang 51 ein Sollwert an den Addierer 6 ausgegeben wird, der einen Betriebsstrom zur folge hat, der vernachlässigbar klein ist.
Damit ist in Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Betriebsgerät beschrieben, das einen temperaturabhängigen Betriebsstrom liefert, wie er prinzipiell in Fig. 1 dargestellt ist.
In Fig. 3 ist der Schaltplan eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels dafür gegeben, wie aus dem Stromsollwert ein Stromeinstellwert erzeugt wird.
Ein Addierer wird gebildet aus einem Operationsverstärker A1 und Widerständen R1, R2 und R3. Über R2 wird ein erster Eingang des Addierers mit dem invertierenden Eingang von A1 verbunden. Über R1 wird ein zweiter Eingang des Addierers mit dem invertierenden Eingang von A1 verbunden. R3 verbindet den Ausgang von A1 mit seinem invertierenden Eingang. Der Ausgang von A1 bildet den Ausgang des Addierers VST. Dort steht die Summe der beiden Eingangssignale, also der Stromeinstellwert, in invertierter Form zur Verfügung. Wird eine nicht invertierte Form benötigt, ist dem Addierer ein Inverter nachzuschalten. Der nicht invertierende Eingang von A1 ist mit einem Potenzial verbunden, das mit virtueller Masse VM bezeichnet wird. Die virtuelle Masse VM bildet das Bezugspotenzial für die Eingänge des Addierers. Hergeleitet wird die virtuelle Masse VM mit Hilfe eines Spannungsteilers aus den Widerständen R4 und R5, der zwischen einer Referenzspannung VR und einem Massepotenzial M geschaltet ist.
Am ersten Eingang des Addierers wird ein Stromsollwert VS eingespeist. Dort ist auch eine Abschalteinrichtung angeschlossen. Im vorliegenden Beispiel besteht die Abschalteinrichtung lediglich aus einem NPN Bipolartransistor T1. Damit lässt sich die Abschalteinrichtung kostengünstig realisieren. Es ist auch möglich, dafür einen anderen elektronischen Schalter einzusetzen. Der Kollektor von T1 ist mit dem Stromsollwert verbunden, während der Emitter auf Massepotenzial M liegt. Die Basis von T1 bildet einen Abschalteingang, der mit dem Ausgang eines Komparators A2 verbunden ist. A2 wird durch einen Operationsverstärker realisiert. Sobald A2 ein Abschaltsignal an T1 abgibt wird der Stromsollwert auf Massepotenzial gelegt, wodurch am Ausgang des Addierers VST ein Wert ausgegeben wird, der keinen Betriebsstrom mehr zulässt.
Eine Temperaturmesseinrichtung wird gebildet aus der Serienschaltung eines Widerstands R6 und einer Referenzdiode D1 und aus einem Operationsverstärker A3. Die Serienschaltung von R6 und D1 ist zwischen die Referenzspannung VR und das Massepotenzial M geschaltet, wobei die Kathode von D1 auf Massepotenzial M liegt. Der Verbindungspunkt von D1 und R6 ist mit dem nicht invertierenden Eingang von A3 verbunden. Der invertierende Eingang von A3 ist mit dem Ausgang von A3 verbunden. Damit bildet A3 einen Spannungsfolger und stellt an seinem Ausgang die Flussspannung von D1 zur Verfügung, die eine Temperaturmessgröße bildet. Die Flussspannung von Halbleiterdioden ist umgekehrt proportional zur Temperatur. D. h. die Temperaturmessgröße liegt in invertierter Form vor. Deshalb wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Addierer und kein Subtrahierer verwendet. Für D1 kann grundsätzlich jede Halbleiterdiode eingesetzt werden. Da es jedoch wichtig ist, dass für D1 die gleiche Temperatur relevant ist wie für die zu betreibenden Leuchtdioden, wird vorteilhaft für D1 eine Diode verwendet, die dem Typ der zu betreibenden Leuchtdioden entspricht.
Der Ausgang von A3, an dem die Temperaturmessgröße anliegt, wird dem invertierenden Eingang von A2 zugeführt. Der nicht invertierende Eingang ist verbunden mit einem Mittelabgriff eines Spannungsteilers, gebildet aus Widerständen R7 und R8, der zwischen der Referenzspannung VR und dem Massepotenzial M geschaltet ist. Das Verhältnis der Widerstände R7 und R8 ist so gewählt, dass bei der Abschalttemperatur der Komparator A2 ein Abschaltsignal ausgibt und T1 in einen leitenden Zustand versetzt.
Der Ausgang von A3, an dem die Temperaturmessgröße anliegt, speist einen auf dem Massepotenzial M liegenden Spannungsteiler bestehend aus Widerständen R9 und R10. Der Mittelabgriff dieses Spannungsteilers ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers A4 und mit einem ersten Eingangspol eines Umschalters S1 verbunden. Der Umschalter S1 kann sowohl mechanisch als auch elektronisch ausgeführt sein. Der zweite Eingangspol des Umschalters S1 und der invertierende Eingang von A4 sind mit der virtuellen Masse VM verbunden. Der Ausgangspol des Umschalters S1 ist mit dem zweiten Eingang des Addierers verbunden. Der Ausgang von A4 steuert den Umschalter S1. Das Verhältnis der Widerstände R9 und R10 ist auf die Höhe des Potenzials der virtuellen Masse VM so abgestimmt, dass der Umschalter bei der Derating-Temperatur umgeschaltet wird. Unterhalb der Derating-Temperatur legt der Umschalter die virtuelle Masse an den zweiten Eingang des Addierers. Damit ist der Stromeinstellwert VST am Ausgang des Addierers unabhängig von der Temperatur. Erfindungsgemäß liegt am Ausgang des Umschalters S1 unmittelbar nach Überschreiten der Derating-Temperatur ein Potenzial an, das der virtuellen Masse VM entspricht. Der Verlauf der Spannung am Ausgang des Schalters S1 bei der Derating-Temperatur ist demnach stetig. Oberhalb der Derating-Temperatur wird über den Umschalter S1 ein umgekehrt zur Temperatur proportionaler Abzugswert auf den zweiten Eingang des Addierers geschaltet.
Folgende Elemente können der Steuereinrichtung zugeordnet werden: R4, R5, R7, R8, R9, R10, A2, A4, S1 und die Referenzspannung VR. Folgende Größe können definiert werden: Der Ausgang von A3 bildet die Temperaturmessgröße und wird einem Temperatureingang der Steuereinrichtung eingespeist, die gebildet wird vom invertierenden Eingang von A2 und von einem Anschluss von R9. Einen ersten Ausgang der Steuereinrichtung bildet der Ausgangspol des Umschalters S1. Dort wird die Abzugsgröße bereit gestellt. Der Ausgang von A2 bildet einen zweiten Ausgang der Steuereinrichtung, die das Abschaltsignal bereit stellt.

Claims (6)

  1. Betriebsgerät zum Betrieb von Leuchtdioden mit folgenden Merkmalen:
    Regeleinrichtung(1) zum Regeln des Betriebsstroms (IF) der Leuchtdioden (2) mit einem Sollwerteingang (11), an dem ein Stromeinstellwert (VST) eingespeist werden kann,
    Sollwertgeber (5), der an einem Sollwertausgang (51) einen Stromsollwert (VS) ausgibt,
    Temperaturmesseinrichtung (4), die eine Temperaturmessgröße bereitstellt, die linear von einer Umgebungstemperatur (TA) abhängt,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät folgende Merkmale umfasst:
    Subtrahierer, mit einem ersten (61) und einem zweiten Eingang (62) und einem Ausgang (63), der eine elektrische Größe an seinem zweiten Eingang (62) von einer elektrischen Größe an seinem ersten Eingang (61) subtrahiert und das Ergebnis an seinem Ausgang (63) bereitstellt, wobei dem ersten Eingang (61) der Stromsollwert (VS) zugeführt wird und der Ausgang (63) mit dem Sollwerteingang (11) der Regeleinrichtung (1) verbunden ist,
    Abschalteinrichtung (7) mit einem Abschalteingang (71), die bei Anliegen eines Abschaltsignals am Abschalteingang (71) den Stromeinstellwert (VST) so verändert, dass der Strom durch die Leuchtdioden vernachlässigbar klein wird,
    Steuereinrichtung (8), die folgende Anschlüsse besitzt:
    Temperatureingang (81), dem die Temperaturmessgröße zugeführt wird,
    erster Ausgang (82), der eine Abzugsgröße bereitstellt, deren Wert dem zweiten Eingang(62) des Subtrahierers zugeführt wird, wobei der Wert der Abzugsgröße so eingestellt wird, dass für den Fall, dass der Wert der Temperaturmessgröße unter einem einstellbarem Derating-Startwert liegt, am Ausgang des Subtrahierers der Stromsollwert anliegt und für den Fall, dass der Wert der Temperaturmessgröße über dem Derating-Startwert liegt, der Wert der Abzugsgröße proportional zum Wert der Temperaturmessgröße ist, wobei der Wert der Größe am Ausgang des Subtrahierers beim Derating-Startwert stetig verläuft,
    zweiter Ausgang (83), der mit dem Abschalteingang (71) der Abschalteinrichtung (7) verbunden ist und ein Abschaltsignal ausgibt für den Fall, dass der Wert der Temperaturmessgröße über einem einstellbarem Abschaltwert liegt.
  2. Betriebsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessgröße von einer Flussspannung an einer Leuchtdiode abgeleitet wird.
  3. Betriebsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschalteinrichtung einen elektronischen Schalter (T1) enthält, der bei Anliegen eines Abschaltsignals am Abschalteingang (71) schließt und damit den Sollwertausgang mit einem Massepotenzial (M) verbindet.
  4. Betriebsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    der Subtrahierer besitzt einen Anschluss für eine virtuelle Masse (VM), die ein Bezugspotenzial für die Eingänge (61, 62) des Subtrahierers bildet,
    der Anschluss für die virtuelle Masse (VM) des Subtrahierers ist mit einer einstellbaren Referenzspannung (VR) verbunden,
    die Steuereinrichtung (8) besitzt einen Umschalter (S1), der auch als elektronischer Schalter ausgeführt sein kann, mit dem der erste Ausgang (82) der Steuereinrichtung (8) zwischen zwei Potenzialen umgeschaltet werden kann,
    die Stellung des Umschalters (S1) ist abhängig von einem Vergleich zwischen der Höhe des Potenzials der virtuellen Masse (VM) und einem einstellbaren Bruchteil der Temperaturmessgröße,
    für den Fall, dass der einstellbare Bruchteil der Temperaturmessgröße kleiner ist, als die Höhe des Potenzials der virtuellen Masse (VM), wird der Umschalter (S1) in eine Stellung gebracht, in der der erste Ausgang (82) der Steuereinrichtung (8) mit der virtuellen Masse (VM) verbunden wird,
    für den Fall, dass der einstellbare Bruchteil der Temperaturmessgröße größer ist, als die Höhe des Potenzials der virtuellen Masse (VM), wird der Umschalter in eine Stellung gebracht, in der der erste Ausgang der Steuereinrichtung mit dem einstellbaren Bruchteil der Temperaturmessgröße verbunden wird,
    der einstellbare Bruchteil der Temperaturmessgröße ist so eingestellt, dass er dem Potenzial der virtuellen Masse entspricht, falls die Temperaturmessgröße den Derating-Startwert annimmt.
  5. Betriebsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Proportionalitätsfaktor, der den Wert der Abzugsgröße in Abhängigkeit vom Wert der Temperaturmessgröße bestimmt, so gewählt ist, dass bei erreichen des Abschaltwerts der Temperaturmessgröße der Subtrahierer einen Stromeinstellwert (VST) ausgibt, der einen Betriebsstrom der Leuchtdioden (2) bewirkt, der einem maximal zulässigen Betriebsstrom bei einer maximal zulässigen Betriebstemperatur der Leuchtdioden (2) entspricht.
  6. Betriebsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Subtrahierer durch einen Addierer (6) ersetzt ist und die Temperaturmessgröße invertiert diesem Addierer (6) zugeführt wird.
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