EP1945006B1 - Leuchtdioden-Schaltung mit in Reihe geschaltete Gruppen von parallelen LED-Zweigen. - Google Patents

Leuchtdioden-Schaltung mit in Reihe geschaltete Gruppen von parallelen LED-Zweigen. Download PDF

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EP1945006B1
EP1945006B1 EP08100163.8A EP08100163A EP1945006B1 EP 1945006 B1 EP1945006 B1 EP 1945006B1 EP 08100163 A EP08100163 A EP 08100163A EP 1945006 B1 EP1945006 B1 EP 1945006B1
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Arne Meinel
Stephan Schröder
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Hella KGaA Huek and Co
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    • 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]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix

Definitions

  • the invention relates to a light emitting diode circuit arrangement comprising groups of parallel branches, wherein the groups are arranged in series, wherein in at least a first group at least one first branch at least one light emitting diode and at least one second branch does not comprise a light emitting diode and wherein the branches in the other groups at least each comprise a light emitting diode.
  • a circuit arrangement of this kind is for example from the publication with the publication number DE 697 09 206 T2 known.
  • a circuit arrangement for light emitting diodes is disclosed in which in the second branch of the first group, that is the branch without light emitting diode, a resistance element is arranged.
  • the resistance element can be combined with a diode in particular also with a Zener diode.
  • the light-emitting diode circuit arrangement described above is to be developed such that even if the light-emitting diode in the first branch of the first group fails, the remaining light-emitting diodes in the remaining branches can continue to be operated at full power. This is intended to maintain the function of the circuit even if the light emitting diode in the first branch fails.
  • the first controlled current source is intended to adjust the current through the first branch and through the light-emitting diode arranged in the first branch.
  • the adjustment of the current through the first light-emitting diode can be effected independently of the current through the remaining light-emitting diodes.
  • a first resistance component is arranged as a measuring resistor in the first branch of the first group, which is connected to the first controlled current source for regulating the current through the first branch.
  • a circuit arrangement according to the invention may comprise a plurality of first branches in the first group.
  • the circuit arrangement according to the invention can have a further controlled current source.
  • This second controlled current source is preferably arranged in the second branch of the first group.
  • a second resistance component can then be arranged as a measuring resistor. This second resistance device interacts with the second controlled current source. This makes it possible to regulate the current through the series connection of the groups.
  • the current through the branches of the further groups and through the second branch of the first group is essentially predetermined by the second controlled current source
  • the current through the first branch is set by the first current source. The current through the first branch can thus be adjusted independently of the currents through the remaining branches.
  • the current through the first branch of the first group can be adjusted to a desired current of the light-emitting diode of the first branch by means of the first controlled current source.
  • the current through the series connection of the groups can be set so that the same current flows through each branch, in particular the branches of the further groups.
  • an operation of the circuit arrangement according to the invention in case of failure ie when selecting the LEDs in the first branch so possible that by means of the second controlled current source, the current through the series circuit of the other groups is set so that the current through the branches of the other groups as well is great as in trouble-free operation.
  • the failure of the light-emitting diode in the first branch thus has no effect on the light-emitting diode current of the remaining light-emitting diodes. The light emitted by the other LEDs thus remains unaffected.
  • the circuit arrangement according to the invention has a connection VCC for the positive potential of the voltage supply and a connection GND for the negative potential of the supply voltage.
  • VCC for the positive potential of the voltage supply
  • GND for the negative potential of the supply voltage.
  • the circuit arrangement essentially comprises six branches 1, 2, 3, 4, 5, 6 belonging to three groups 1, 2; 3, 4; 5, 6 are summarized with two branches.
  • the two branches of a group are connected in parallel and the groups are connected in series.
  • the first group 1, 2 comprises the two parallel branches 1, 2, which are connected to the connection VCC for the positive potential of the voltage source with the interposition of a resistor element R2sens.
  • the third group 5, 6 comprises the two parallel-connected branches 5, 6, which are connected to the negative potential GND of the voltage source.
  • the second group 3, 4 comprises the two parallel branches 3, 4 which is arranged between the first group 1, 2 and the third group 5, 6.
  • a resistance element R1 sens, a controlled current source lq1 and a light emitting diode D1 is used.
  • the resistance element R1sens serves as a measuring resistor for the controlled current source Iq1.
  • the current, the current source Iq1 is adjusted so that a current flows through the first branch, which corresponds to the nominal current of the light emitting diode D1.
  • a controlled current source lq2 is also provided in the second branch 2 of the first group 1, 2.
  • the second branch 2 comprises no further components.
  • the second controlled current source Iq2 is connected to the second resistance element R2sens.
  • the second resistance element R2sens serves as the second controlled current source Iq2 as a measuring resistor. With the second controlled current source Iq2, a current through the first, second and third group of the circuit arrangement is set.
  • a light-emitting diode D3, D4, D5, D6 is arranged in each case.
  • the second resistance element R2sens and the second controlled current source lq2 are coordinated or adjusted to one another such that the same current flows through all the light-emitting diodes.
  • the second controlled current source lq2 ensures that the remaining light-emitting diodes D3 to D6 are supplied with the same current uninfluenced. As a result, the light emission is maintained.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenschaltungsanordnung umfassend Gruppen von parallelen Zweigen, wobei die Gruppen in Reihe angeordnet sind, wobei in zumindest einer ersten Gruppe zumindest ein erster Zweig zumindest eine Leuchtdiode und zumindest ein zweiter Zweig keine Leuchtdiode umfasst und wobei die Zweige in den weiteren Gruppen zumindest je eine Leuchtdiode umfassen.
  • Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 697 09 206 T2 bekannt. In der genannten Druckschrift ist eine Schaltungsanordnung für Leuchtdioden offenbart, bei welcher in dem zweiten Zweig der ersten Gruppe, das ist der Zweig ohne Leuchtdiode, ein Widerstandselement angeordnet ist. Das Widerstandselement kann mit einer Diode insbesondere auch mit einer Zehnerdiode kombiniert sein. Durch die in dieser Druckschrift beschriebene Schaltungsanordnung ist es möglich, eine Anzahl von N Leuchtdioden in N-Zweigen anzuordnen, wobei die Reihenschaltung der Gruppen insgesamt jedoch M-Zweige mit M größer als N umfasst. Der Nachteil der in der genannten Druckschrift offenbarten Schaltungsanordnung ist jedoch, dass eine symmetrische Stromverteilung innerhalb der Zweige der hintereinander geschalteten Gruppen behindert und damit eine gleichmäßige Stromregelung und in Folge dessen eine gleichmäßige Helligkeitsregelung aller Leuchtdioden erschwert ist.
  • Vor dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik soll die eingangs beschriebene Leuchtdiodenschaltungsanordnung so fortgebildet werden, dass auch bei einem Ausfall der Leuchtdiode in dem ersten Zweig der ersten Gruppe die verbleibenden Leuchtdioden in den übrigen Zweigen weiterhin mit voller Leistung betrieben werden können. Damit soll auch bei Ausfall der Leuchtdiode im ersten Zweig die Funktion der Schaltungsanordnung aufrecht erhalten bleiben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem ersten Zweig der ersten Gruppe in Reihe zu der Leuchtdiode eine erste gesteuerte Stromquelle angeordnet ist.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die erste gesteuerte Stromquelle dazu gedacht, den Strom durch den ersten Zweig und durch die in dem ersten Zweig angeordnete Leuchtdiode einzustellen. Das Einstellen des Stroms durch die erste Leuchtdiode kann dabei unabhängig von dem Strom durch die übrigen Leuchtdioden erfolgen. Vorteilhaft ist in dem ersten Zweig der ersten Gruppe ein erstes Widerstandsbauelement als Messwiderstand angeordnet, der mit der ersten gesteuerten Stromquelle zur Regelung des Stroms durch den ersten Zweig verbunden ist. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann mehrere erste Zweige in der ersten Gruppe umfassen.
  • Zusätzlich zu der ersten gesteuerten Stromquelle kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine weitere gesteuerte Stromquelle aufweisen. Diese zweite gesteuerte Stromquelle ist vorzugsweise in dem zweiten Zweig der ersten Gruppe angeordnet. In einer zu den in Reihe angeordneten Gruppen führenden Leitung kann dann ein zweites Widerstandsbauelement als Messwiderstand angeordnet sein. Dieses zweite Widerstandsbauelement wirkt mit der zweiten gesteuerten Stromquelle zusammen. Dadurch ist es möglich, den Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen zu regeln.
  • Während der Strom durch die Zweige der weiteren Gruppen und durch den zweiten Zweig der ersten Gruppe im Wesentlichen durch die zweite gesteuerte Stromquelle vorgegeben wird, wird der Strom durch den ersten Zweig durch die erste Stromquelle eingestellt. Der Strom durch den ersten Zweig kann somit unabhängig von den Strömen durch die übrigen Zweige eingestellt werden.
  • Im störungsfreien Betrieb kann mittels der ersten gesteuerten Stromquelle der Strom durch den ersten Zweig der ersten Gruppe auf einen Sollstrom der Leuchtdiode des ersten Zweigs eingestellt werden. Im störungsfreien Betrieb wird ferner mittels der zweiten gesteuerten Stromquelle der Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen eingestellt. Der Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen kann dabei so eingestellt werden, dass durch jeden Zweig, insbesondere die Zweige der weiteren Gruppen der gleiche Strom fließt.
  • Dagegen ist ein Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Störungsfall, d. h. bei Auswahl der Leuchtdioden im ersten Zweig so möglich, dass mittels der zweiten gesteuerten Stromquelle der Strom durch die Reihenschaltung der weiteren Gruppen so eingestellt wird, so dass der Strom durch die Zweige der weiteren Gruppen genauso groß ist wie im störungsfreien Betrieb. Der Ausfall der Leuchtdiode im ersten Zweig hat somit keine Auswirkung auf den Leuchtdiodenstrom der übrigen Leuchtdioden. Das von den übrigen Leuchtdioden emittierte Licht bleibt somit unbeeinflusst.
  • Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1
    ein Schaltbild des Beispiels für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist einen Anschluss VCC für das positive Potential der Spannungsversorgung und einen Anschluss GND für das negative Potential der Versorgungsspannung auf. Über diese Anschlüsse VCC, GND ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an eine Spannungsquelle, zumeist ein Kraftfahrzeugbordnetz angeschlossen.
  • Die Schaltungsanordnung umfasst im Wesentlichen sechs Zweige 1, 2, 3, 4, 5, 6, die zu drei Gruppen 1, 2; 3, 4; 5, 6 mit je zwei Zweigen zusammengefasst sind. Die beiden Zweige einer Gruppe sind parallel zueinander geschaltet und die Gruppen sind in Reihe geschaltet.
  • Die erste Gruppe 1, 2 umfasst die beiden parallel geschalteten Zweige 1, 2, die unter Zwischenschaltung eines Widerstandselements R2sens mit dem Anschluss VCC für das positive Potential der Spannungsquelle verbunden sind. Die dritte Gruppe 5, 6 umfasst die beiden parallel geschalteten Zweige 5, 6, die mit dem negativen Potential GND der Spannungsquelle verbunden sind. Die zweite Gruppe 3, 4 umfasst die beiden parallel geschalteten Zweige 3, 4 die zwischen der ersten Gruppe 1, 2 und der dritten Gruppe 5, 6 angeordnet ist.
  • In dem ersten Zweig 1 der ersten Gruppe 1, 2 ist ein Widerstandselement R1 sens, eine gesteuerte Stromquelle lq1 und eine Leuchtdiode D1 eingesetzt. Das Widerstandselement R1sens dient als Messwiderstand für die gesteuerte Stromquelle Iq1. Der Strom, der Stromquelle Iq1 wird so eingestellt, dass durch den ersten Zweig ein Strom fließt, der dem Soll- beziehungsweise Nennstrom der Leuchtdiode D1 entspricht.
  • In dem zweiten Zweig 2 der ersten Gruppe 1, 2 ist ebenfalls eine gesteuerte Stromquelle lq2 vorgesehen. Neben dieser zweiten gesteuerten Stromquelle lq2 umfasst der zweite Zweig 2 keine weiteren Bauelemente. Die zweite gesteuerte Stromquelle lq2 ist mit dem zweiten Widerstandselement R2sens verbunden. Das zweite Widerstandselement R2sens dient der zweiten gesteuerten Stromquelle lq2 als Messwiderstand. Mit der zweiten gesteuerten Stromquelle lq2 wird ein Strom durch die erste, zweite und dritte Gruppe der Schaltungsanordnung eingestellt.
  • In den Zweigen 3 bis 6 der zweiten und der dritten Gruppe ist jeweils eine Leuchtdiode D3, D4, D5, D6 angeordnet. Das zweite Widerstandselement R2sens und die zweite gesteuerte Stromquelle lq2 sind so aufeinander abgestimmt beziehungsweise eingestellt, dass durch alle Leuchtdioden der gleiche Strom fließt.
  • Bei einem Ausfall der Leuchtdiode D1 im ersten Zweig 1 der ersten Gruppe sorgt die zweite gesteuerte Stromquelle lq2 dafür, dass die übrigen Leuchtdioden D3 bis D6 unbeeinflusst mit dem gleichen Strom versorgt werden. Dadurch wird die Lichtemittierung aufrecht erhalten.
    • Bezugszeichenliste
    • VCC
    Anschluss für das positive Potential der Spannungsquelle
    GND
    Anschluss für das negative Potential der Spannungsquelle
    R1sens
    erster Messwiderstand
    R2sens
    zweiter Messwiderstand
    lq1
    erste gesteuerte Stromquelle
    lq2
    zweite gesteuerte Stromquelle
    D1
    Leuchtdioden des ersten Zweigs der ersten Gruppe
    D2 bis D6
    Leuchtdiode der Zweige der weiteren Gruppen
    1 bis 6
    Zweige der Schaltungsanordnung

Claims (8)

  1. Leuchtdioden-Schaltungsanordnung umfassend Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) von parallele Zweigen (1 bis 6), wobei die Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) in Reihe angeordnet sind, wobei in zumindest einer ersten Gruppe (1, 2) zumindest ein erster Zweig (1) zumindest eine Leuchtdiode (D1) und zumindest ein zweiter Zweig (2) kein Leuchtdiode umfasst und wobei die Zweige (3 bis 6) in den weiteren Gruppen (3, 4; 5, 6) zumindest je eine Leuchtdiode (D3 bis D6) umfassen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in dem ersten Zweig (1) der ersten Gruppe (1, 2) in Reihe zu der Leuchtdiode (D1) eine erste gesteuerte Stromquelle (Iq1) angeordnet ist.
  2. Leuchtdioden-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Zweig (1) der ersten Gruppe (1, 2) ein erstes Widerstandsbauelement (R1sens) als Messwiderstand angeordnet ist, der mit der ersten gesteuerten Stromquelle (Iq1) zur Regelung des Stroms durch den ersten Zweig (1) verbunden ist.
  3. Leuchtdioden-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Zweig (2) der ersten Gruppe (1, 2) eine zweite gesteuerte Stromquelle (Iq2) angeordnet ist.
  4. Leuchtdioden-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zu den in Reihe angeordneten Gruppen (3, 4; 5, 6) führenden Leitung ein zweites Widerstandsbauelement (R2sens) als Messwiderstand angeordnet ist, der mit der zweiten gesteuerten Stromquelle (Iq2) zur Regelung des Stroms durch Reihenschaltung der Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) verbunden ist.
  5. Verfahren zum Betreiben eine Leuchtdioden-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im störungsfreien Betrieb mittels der ersten gesteuerten Stromquelle (Iq1) der Strom durch den ersten Zweig (1) der ersten Gruppe (1; 2) auf einen Sollstrom der Leuchtdiode (D1) des ersten Zweiges (1) eingestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im störungsfreien Betrieb mittels der zweiten gesteuerten Stromquelle (Iq2) der Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) eingestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) so eingestellt wird, dass durch jeden Zweig (1 bis 6) insbesondere der weiteren Gruppen (3, 4; 5, 6) der gleich Strom fließt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der Leuchtdiode (D1) des ersten Zweigs (1) mittels der zweiten gesteuerten Stromquelle (Iq2) der Strom durch die Reihenschaltung (3, 4; 5, 6) der weiteren Gruppen so eingestellt wird, dass der Strom durch die Zweige (3 bis 6) der weiteren Gruppen (3, 4; 5, 6) genauso groß ist wie im störungsfreien Betrieb.
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