EP2294897A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben mindestens einer led - Google Patents

Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben mindestens einer led

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EP2294897A1
EP2294897A1 EP08785941A EP08785941A EP2294897A1 EP 2294897 A1 EP2294897 A1 EP 2294897A1 EP 08785941 A EP08785941 A EP 08785941A EP 08785941 A EP08785941 A EP 08785941A EP 2294897 A1 EP2294897 A1 EP 2294897A1
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EP
European Patent Office
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coupled
led
transistor
operational amplifier
electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08785941A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Hying
Peter Niedermeier
Oskar Schallmoser
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Publication date
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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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • H05B45/397—Current mirror circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a Heidelbergungsanord ⁇ tion for operating at least one LED with an operation amplifier with a plus and a minus input and an output, a setpoint specification device gekop ⁇ pelt with the positive input of the operational amplifier, a first and a second terminal for the at least one LED, wherein the first terminal is coupled to a connection for a DC supply voltage, a series with the first and second terminal for the at least one LED coupled analog betreibba ⁇ ren transistor, said transistor having a control electrode, a reference electrode and a working electrode, wherein the control electrode of the transistor is coupled to the output of the operational amplifier, wherein the working electrode of the transistor is coupled to the terminal for a DC supply voltage, and coupled in series between the reference electrode of the transistor and a reference potential th current measuring resistor, the voltage drop across the current sensing resistor voltage is clamping ⁇ ge ⁇ coupled to the negative input of the operational amplifier. It also relates to a corresponding method for operating at least one LED.
  • FIG. 1 A generic, known from the prior art circuit arrangement is shown in Fig. 1.
  • a setpoint specification device 10 at its output a target voltage U so ii ready, which is coupled to the positive input of an operational amplifier 12.
  • the operational amplifier 12 is supplied from a first source + V CC , which provides a positive DC supply voltage, and from a second source V S s, which provides a Ver ⁇ supply voltage of zero or a negative supply ⁇ DC voltage.
  • a feedback network which in the present case comprises the series connection of an ohmic resistor Rl and a capacitor Cl.
  • the voltage dropping between the plus input and the minus input of the operational amplifier 12 is denoted by U Dlff .
  • the output A of the operational amplifier 12 is connected to the control input ⁇ , in this case the gate terminal, a transistor Tl.
  • a DC supply voltage V + which may correspond to the source + V CC
  • the working electrode, in this case the drain terminal, of the transistor Tl an LED is connected across which a voltage U LED drops.
  • a current measuring resistor R S hunt is arranged, over which a voltage U SHU nt drops.
  • the voltage U is also Shu nt gekop pelt ⁇ via a second resistor R2 to the negative input of operational amplifier 12th
  • the operational amplifier 12 together with its feedback and the transistor Tl forms a linear regulator.
  • the present invention is therefore based on the object be ⁇ relationship as further develop an aforementioned method in such an aforementioned circuitry that projection applications are made possible with a higher quality.
  • the present invention is based on the finding that within the entire current range, which can flow through the LED and extends from 0 A to I L EDmax, at a nominal current in the range of 0 A undesired, greatly deteriorating regulator properties of the linear regulator occur.
  • the reason is that in practice it is never possible to control absolutely exactly to a current of 0 A, ie it always flows in, albeit with very little, positive or negative current. Since the circuitry used does not permit any negative currents, in this case the operational amplifier would have leave the linear controller mode. As a result, the control properties would deteriorate unacceptably. Thus, the controller has different dynamic behavior within the entire current range.
  • a more detailed analysis of the processes at currents near 0 A can be found below, reference being made to FIG. 3.
  • the voltage across the LED if suitably dimensioned, remains so small that the LED does not yet emit light, even though the analog-operable transistor is already in linear operation, since a positive Control voltage applied to it.
  • the transistor can be turned on quickly, so that a time delay is avoided by the slew rate of the analog operable transistor. As a result, extremely short switch-on pulses and dark times can be achieved, which leads to a very high quality in projection ⁇ applications.
  • an LED can be operated so that it does not light at a target current of 0 A, but the current regulator already engaged, i. in linear operation, is. For now given nominal current jumps, the controller can react with extremely small time constants.
  • Another advantage of one of the at least one LED connected in parallel consumer results from the fact that this is to discharge the capacity of the LED and its leads after switching off the current through the LED leads. As a result, an afterglow of the LED, which can be up to 1 microseconds in the prior art, avoided. In addition, negative current peaks due to Lei ⁇ tion inductances, which can be up to 1 V and therefore can lead to failure of the LED, reliably eliminated.
  • the said at least one LED connected in parallel consumer represents at least one or more Ele ⁇ elements of the following selection: ohmic resistance, current sink constant-current diode.
  • the consumer comprises at least a first and a second partial consumer, wherein an electronic switch is arranged serially to the at least second partial consumer.
  • an electronic switch is arranged serially to the at least second partial consumer.
  • the circuit arrangement wei ⁇ terhin comprises a microcontroller which is designed, the forward voltage of a to determine an LED between the first and the second terminal for the at least one LED coupled Minim ⁇ tens and to drive the / the electronic switches accordingly.
  • a microcontroller which is designed, the forward voltage of a to determine an LED between the first and the second terminal for the at least one LED coupled Minim ⁇ tens and to drive the / the electronic switches accordingly.
  • the step of coupling takes place in such a way that a positive current constantly flows through the at least one LED during operation of the circuit arrangement.
  • Figure 1 is a schematic representation of a known from the prior art circuit arrangement for operating at least one LED.
  • 2 shows a schematic representation of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention.
  • the operational amplifier 12 is shown in more detail.
  • a voltage source U 0F is plotted , which reproduces the so-called offset voltage.
  • the offset voltage U 0F can be positive or negative. It is not critical if the differential voltage U D iff between the positive and the negative input of the operational amplifier 12 is positive, that is, the offset voltage U 0F is positive. Then, when namely the current I LED is close to zero, however, is the most current sensing resistor R S hunt ⁇ from falling voltage U Shu nt almost zero, positive.
  • a small, positive voltage is applied to the control electrode of the transistor Tl. As a result, the transistor Tl remains conductive and can quickly increase the power when needed. However, the LED is undesirable.
  • the operational amplifier 12 will' settle so that the voltage U shunt the current measurement resistor R shunt becomes negative. This is not possible because the Tran ⁇ sistor Tl may not more than in the non-conducting state are added. This causes no ge ⁇ loop current longer present.
  • the voltage at the output a of the operational amplifier decreases to V ss, where ⁇ may be at V 5 s is zero or less than zero.
  • V S S is in a preferred embodiment, -15 V, and is shown in Figure 3 is not reproduced to scale for the sake of clarity.
  • the LED at least one consumer R V i parallel to scarf ⁇ th. Further consumers are provided, of which one in Fig. 2, namely the consumer R V , is shown playfully at ⁇ .
  • a switch in this case the switch S1, which is controlled by a microcontroller 16, is preferably arranged in series with these consumers.
  • the microcontroller 16 is designed to determine the flux voltage of the LED and to control the switches Si in such a way that, in sum, the appropriate consumer total resistance of the LED is connected in parallel. Suitable here means that the threshold voltage of the LED, ie the voltage from which the LED emits light, by the use of the parallel circuit of a or several additional consumers just below.

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer LED mit einem Operationsverstärker (12) mit einem Plus- und einem Minus- Eingang sowie einem Ausgang; einer Sollwertvorgabevorrichtung (10), die mit dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers (12) gekoppelt ist; einem ersten und einem zweiten Anschluss für die mindestens eine LED, wobei der erste Anschluss mit einem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung (V+ ) gekoppelt ist; einem seriell zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED gekoppelten analog betreibbaren Transistor (T1), wobei der Transistor (T1) eine Steuerelektrode, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode aufweist, wobei die Steuerelektrode des Transistors mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (12) gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des Transistors (T1) mit dem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung (V+ ) gekoppelt ist; und einem seriell zwischen der Bezugselektrode des Transistors (T1) und ein Bezugspotential gekoppelten Strommesswiderstand (RShunt ), wobei die über dem Strommesswiderstand abfallende Spannung an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers (12) gekoppelt ist; wobei parallel zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED mindestens ein Verbraucher (RV1 ) gekoppelt ist. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben mindestens einer LED.

Description

Be s ehre ibung
Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben mindestens einer LED
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanord¬ nung zum Betreiben mindestens einer LED mit einem Opera- tionsverstärker mit einem Plus- und einem Minus-Eingang sowie einem Ausgang, einer Sollwertvorgabevorrichtung, die mit dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers gekop¬ pelt ist, einem ersten und einem zweiten Anschluss für die mindestens eine LED, wobei der erste Anschluss mit einem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung gekoppelt ist, einem seriell zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED gekoppelten analog betreibba¬ ren Transistor, wobei der Transistor eine Steuerelektrode, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode auf- weist, wobei die Steuerelektrode des Transistors mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des Transistors mit dem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung gekoppelt ist, und einem seriell zwischen der Bezugselektrode des Transistors und ein Bezugspotential gekoppelten Strommesswiderstand, wobei die über dem Strommesswiderstand abfallende Span¬ nung an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers ge¬ koppelt ist. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben mindestens einer LED.
Stand der Technik
Eine gattungsgemäße, aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei stellt eine Sollwertvorgabevorrichtung 10 an ihren Ausgang eine Sollspannung Usoii bereit, die an den Plus- Eingang eines Operationsverstärkers 12 gekoppelt wird. Der Operationsverstärker 12 wird aus einer ersten Quelle +VCC, die eine positive Versorgungsgleichspannung bereitstellt, und aus einer zweiten Quelle VSs, die eine Ver¬ sorgungsspannung von Null oder eine negative Versorgungs¬ gleichspannung bereitstellt, versorgt. Zwischen den Aus¬ gang A des Operationsverstärkers 12 und seinem Minus- Eingang ist ein Rückkoppelnetzwerk geschaltet, das vorliegend die Serienschaltung eines ohmschen Widerstands Rl und eines Kondensators Cl umfasst. Die zwischen dem Plus- Eingang und dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers 12 abfallende Spannung ist mit UDlff bezeichnet. Der Aus- gang A des Operationsverstärkers 12 ist mit dem Steuer¬ eingang, vorliegend dem Gateanschluss, eines Transistors Tl verbunden. Zwischen einer Versorgungsgleichspannung V+, die der Quelle +VCC entsprechen kann, und der Arbeitselektrode, vorliegend dem Drainanschluss, des Transistors Tl ist eine LED geschaltet, über der eine Spannung ULED abfällt. Zwischen die Bezugselektrode, vorliegend den Sourceanschluss, des Transistors Tl und einem Bezugspo¬ tential ist ein Strommesswiderstand RShunt angeordnet, ü- ber dem eine Spannung UshUnt abfällt. Die Spannung UshUnt wird über einen zweiten ohmschen Widerstand R2 ebenfalls an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers 12 gekop¬ pelt. Der Operationsverstärker 12 bildet zusammen mit seiner Rückkopplung und dem Transistor Tl einen Linearregler .
Gattungsgemäße Schaltungsanordnungen werden beispielswei¬ se bei LED-Projektionsanwendungen, insbesondere bei der so genannten Rückprojektion, eingesetzt. Dabei werden von der Sollwertvorgabevorrichtung Signale an den Operationsverstärker angelegt, die sehr kurze Einschaltimpulse, bis zu 4 μs, und sehr kurze Dunkelzeiten, ebenfalls bis zu 4 μs, aufweisen können. Wie entsprechende Analysen erge¬ ben haben, arbeiteten die gattungsgemäßen Schaltungsanordnungen insbesondere bei sehr kurzen Einschaltimpulsen beziehungsweise Dunkelzeiten unbefriedigend. Dies führt zu Projektionsergebnissen minderer Qualität.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Schaltungsanordnung be¬ ziehungsweise ein eingangs genanntes Verfahren derart weiterzubilden, dass Projektionsanwendungen mit höherer Qualität ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 6.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es innerhalb des gesamten Strombereichs, der die LED durchfließen kann und von 0 A bis ILEDmax reicht, bei einem Sollstrom im Bereich von 0 A zu unerwünschten, sich stark verschlechternden Reglereigenschaften des Linearreglers kommt. Der Grund besteht darin, dass es in der Praxis niemals möglich ist, absolut exakt auf einen Strom von 0 A zu regeln, d. h. es fließt immer ein, wenn auch sehr geringer, positiver oder negativer Strom. Da die verwendete Schaltungsanordnung keinerlei negativen Ströme zu- lässt, würde in diesem Fall der Operationsverstärker sät- tigen und den linearen Reglerbetrieb verlassen. Dadurch würden sich die Regeleigenschaften unzulässig stark verschlechtern. Damit weist der Regler innerhalb des gesamten Strombereichs unterschiedliches dynamisches Verhalten auf. Eine detailliertere Analyse der Vorgänge bei Strömen nahe 0 A findet sich weiter unten, wobei dann auf Figur 3 Bezug genommen wird.
Dadurch, dass parallel zur LED mindestens ein weiterer Verbraucher gekoppelt wird, bleibt bei geeigneter Dimen- sionierung die Spannung über der LED so klein, dass die LED noch kein Licht emittiert, obwohl sich der analog betreibbare Transistor bereits im linearen Betrieb befindet, da eine positive Steuerspannung an ihm anliegt. Der Transistor kann schnell eingeschaltet werden, so dass ei- ne Zeitverzögerung durch die Slew Rate des analog betreibbaren Transistors vermieden wird. Dadurch können äußerst kurze Einschaltimpulse und Dunkelzeiten erzielt werden, was zu einer sehr hohen Qualität bei Projektions¬ anwendungen führt .
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann daher unabhängig von Hersteller oder Farbe oder Fertigungslos eine LED derart betrieben werden, dass sie bei einem Sollstrom von 0 A noch nicht leuchtet, der Stromregler jedoch schon in Eingriff, d.h. im linearen Betrieb, ist. Bei jetzt vorgegebenen Sollstromsprüngen kann der Regler mit äußerst kleinen Zeitkonstanten reagieren.
Ein weiterer Vorteil durch einen der mindestens einen LED parallel geschalteten Verbraucher ergibt sich dadurch, dass dies zur Entladung der Kapazität der LED und ihrer Zuleitungen nach dem Abschalten des Stroms durch die LED führt. Dadurch wird ein Nachleuchten der LED, das im Stand der Technik bis zu 1 μs betragen kann, vermieden. Überdies werden negative Stromspitzen aufgrund von Lei¬ tungsinduktivitäten, die bis zu 1 V betragen können und daher zum Ausfall der LED führen können, zuverlässig beseitigt .
Bevorzugt stellt der der mindestens einen LED parallel geschaltete Verbraucher zumindest ein oder mehrere Ele¬ mente der folgenden Auswahl dar: Ohmscher Widerstand, Stromsenke, Konstantstromdiode.
Besonders bevorzugt umfasst der Verbraucher mindestens einen ersten und einen zweiten Teilverbraucher, wobei seriell zum zumindest zweiten Teilverbraucher ein elektronischer Schalter angeordnet ist. Dies eröffnet die Mög- lichkeit, den Verbraucher in Abhängigkeit von der von der LED emittierten Farbe beziehungsweise zur Berücksichti¬ gung von Fertigungstoleranzen zu ändern, um dadurch unterschiedlichen Einsatzspannungen Rechnung zu tragen. Damit kann eingestellt werden, ab welchem Strom die LED Licht emittiert. Auch kann dadurch beispielsweise eine Alterung der LED beziehungsweise eine Temperaturänderung der LED Berücksichtigung finden.
Besonders bevorzugt umfasst die Schaltungsanordnung wei¬ terhin einen MikroController, der ausgelegt ist, die Flussspannung einer zwischen den ersten und den zweiten Anschluss für die mindestens eine LED gekoppelten mindes¬ tens einen LED zu bestimmen und den/die elektronischen Schalter entsprechend anzusteuern. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, automatisch immer den geeignetsten Verbraucher beziehungsweise die geeignetsten Verbraucher der mindestens einen LED parallel zu schalten, d. h. ins¬ besondere auch dynamisch während des Betriebs der mindes¬ tens einen LED.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn zwischen den Ausgang und den Minus-Eingang des Operationsverstärkers ein Rückkop¬ pelnetzwerk gekoppelt ist. Dadurch können die Regelpara¬ meter des Linearreglers und damit der Schaltungsanordnung eingestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit an¬ wendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Schritt des Koppeln derart, dass dadurch bei Betrieb der Schaltungsanordnung ständig ein positiver Strom durch die mindestens eine LED fließt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
Im Nachfolgenden wir nunmehr ein Ausführungsbeispiel ei- ner erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer LED; Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf diverser Größen der Schal- tungsanordnungen von Fig. 1 und Fig. 2.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die mit Bezug auf Fig. 1 eingeführten Bezugszeichen gelten entsprechend für gleiche oder ähnliche Bauelemente des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Sie werden nicht nochmals einge- führt.
In Fig. 2 ist der Operationsverstärker 12 detaillierter dargestellt. Insbesondere ist zwischen dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers 12 und dem Plus-Eingang eines idealen, im Operationsverstärker 12 enthaltenen Operati- onsverstärkers 14 eine Spannungsquelle U0F eingezeichnet, die die so genannte Offset-Spannung wiedergibt. Abhängig vom Fertigungslos oder vom Alterungszustand oder weiteren Parametern, kann die Offset-Spannung U0F positiv oder negativ sein. Unkritisch ist es, wenn die Differenzspannung UDiff zwischen dem positiven und dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 12 positiv ist, d. h. die Offset- Spannung U0F positiv ist. Wenn dann nämlich der Strom ILED nahe Null ist, ist die am Strommesswiderstand RShunt ab¬ fallende Spannung UshUnt fast Null, jedoch positiv. Am Ausgang A des Operationsverstärkers 12 wird eine kleine, positive Spannung an die Steuerelektrode des Transistors Tl angelegt. Dadurch bleibt der Transistor Tl leitend und kann den Strom bei Bedarf schnell wieder steigen lassen. Jedoch leuchtet die LED unerwünscht.
Noch kritischer ist es hingegen, wenn die Offset-Spannung U0F negativ ist. Zur Verdeutlichung wird verwiesen auf die zeitlichen Verläufe der Spannung Usoii, UGs sowie UshUnt in Fig. 3. Oben ist der zeitliche Verlauf der Sollspannung Usoii dargestellt, der beispielsweise rechteckförmig sein kann, wobei Kurvenzug a) den zeitlichen Verlauf für den Fall zeigt, dass U0F größer als Null ist, und Kurven- zug b) den zeitlichen Verlauf für den Fall, dass U0F kleiner Null ist. Die Vorgänge für U0F größer Null wurden bereits erwähnt. Für den Fall, dass U0F kleiner Null ist, liegt am Ausgang A des Operationsverstärkers 12 eine ne¬ gative Spannung an. Der Operationsverstärker 12 „will" so regeln, dass die Spannung Ushunt am Strommesswiderstand Rshunt negativ wird. Dies ist nicht möglich, da der Tran¬ sistor Tl nicht mehr als in den nicht-leitenden Zustand versetzt werden kann. Dies führt dazu, dass kein ge¬ schlossener Regelkreis mehr vorliegt. Die Spannung am Ausgang A des Operationsverstärkers sinkt auf Vss ab, wo¬ bei V5S Null oder kleiner Null sein kann. VSs beträgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel -15 V und ist in der Fig. 3 der Übersichtlichkeit halber nicht maßstäblich wiedergegeben .
Wenn nun der Operationsverstärker 12 aus dieser Lage wieder in einen Bereich mit positivem Strom ILED gebracht werden soll, befindet sich der Operationsverstärker 12 zunächst „so im Anschlag", d.h. in einem derart gesättig¬ ten Zustand, dass er dynamisch sehr langsam ist. Dies er- gibt sich aus dem in Fig. 3 zu unterst dargestellten Kurvenzug: Kurvenzug a) korrespondiert mit Kurvenzug a) im mittleren Diagramm, während Kurvenzug b) mit dem Kurvenzug b) im mittleren Diagramm korrespondiert. Wie gezeigt, steigt die Spannung UshUnt erst mit deutlicher zeitlicher Verzögerung Δt an, wenn U0F negativ ist und der Operati- onsverstärker 12 in einer Phase mit einem Strom ILED nahe bei 0 A betrieben wurde. Diese zeitliche Verzögerung führt dazu, dass Einschaltimpulse und Dunkelzeiten kurzer Dauer überhaupt nicht oder falsch, insbesondere viel zu kurz, wiedergegeben werden. Dies ist insbesondere dann offensichtlich, wenn man sich vor Augen hält, dass Δt bis zu 10 μs und mehr betragen kann.
Ein Anheben der Spannung Uson derart, dass sie immer grö¬ ßer als U0F ist, egal ob U0F positiv oder negativ ist, würde dazu führen, dass UGs immer größer Null ist und so- mit ein Stromfluß ILED durch die LED stattfindet, selbst wenn dies nicht gewünscht ist. Um dies zu verhindern, ist nunmehr, siehe Fig. 2, erfindungsgemäß vorgesehen, der LED mindestens einen Verbraucher RVi parallel zu schal¬ ten. Bevorzugt sind weitere Verbraucher vorgesehen, von denen einer in Fig. 2, nämlich der Verbraucher RV2, bei¬ spielhaft dargestellt ist. Seriell zu diesen Verbrauchern ist bevorzugt ein Schalter, vorliegend der Schalter Sl, angeordnet, der von einem MikroController 16 angesteuert wird. Der MikroController 16 ist ausgelegt, die Fluss- Spannung der LED zu bestimmen und die Schalter Si derart anzusteuern, dass in der Summe immer der geeignete Verbrauchergesamtwiderstand der LED parallel geschaltet ist. Geeignet bedeutet hierbei, dass die Einsatzspannung der LED, d.h. die Spannung, ab der die LED Licht emit- tiert, durch die Verwendung der Parallelschaltung eines oder mehrerer zusätzlicher Verbraucher gerade unterschritten wird.

Claims

Ansprüche
1. Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer LED mit
- einem Operationsverstärker (12) mit einem Plus- und einem Minus-Eingang sowie einem Ausgang; - einer Sollwertvorgabevorrichtung (10), die mit dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers (12) gekop¬ pelt ist;
- einem ersten und einem zweiten Anschluss für die mindestens eine LED, wobei der erste Anschluss mit einem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung (V+) gekoppelt ist;
- einem seriell zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED gekoppelten analog betreib¬ baren Transistor (Tl), wobei der Transistor (Tl) eine Steuerelektrode, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode aufweist, wobei die Steuerelektro¬ de des Transistors mit dem Ausgang des Operations¬ verstärkers (12) gekoppelt ist, wobei die Arbeits¬ elektrode des Transistors (Tl) mit dem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung (V+) gekoppelt ist; und
- einem seriell zwischen der Bezugselektrode des Transistors (Tl) und ein Bezugspotential gekoppel¬ ten Strommesswiderstand (Rshunt) , wobei die über dem Strommesswiderstand abfallende Spannung an den Mi¬ nus-Eingang des Operationsverstärkers (12) gekop¬ pelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED mindestens ein Verbraucher (Rvi) gekoppelt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (Rvi) zumindest einen oder mehre¬ re Elemente der folgenden Auswahl umfasst: ohmscher Widerstand; Stromsenke; Konstantstromdiode.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher mindestens einen ersten (RVi) und einen zweiten Teilverbraucher (RV2) umfasst, wobei se¬ riell zum zumindest zweiten Teilverbraucher (RV2) ein elektronischer Schalter (Sl) angeordnet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung weiterhin einen Mikro- controller (16) umfasst, der ausgelegt ist, die Fluss- Spannung einer zwischen den ersten und den zweiten Anschluss für die mindestens eine LED gekoppelten min¬ destens einen LED zu bestimmen und den/die elektronischen Schalter (Sl) entsprechend anzusteuern.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgang und den Minus-Eingang des Operationsverstärkers ein Rückkoppelnetzwerk (Rl; Cl, Tl, RshuntΛ R2) gekoppelt ist.
6. Verfahren zum Betreiben mindestens einer LED an einer Schaltungsanordnung mit einem Operationsverstärker (12) mit einem Plus- und einem Minus-Eingang sowie einem Ausgang; einer Sollwertvorgabevorrichtung (10), die mit dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers (12) gekoppelt ist; einem ersten und einem zweiten An- Schluss für die mindestens eine LED, wobei der erste Anschluss mit einem Anschluss für eine Versor¬ gungsgleichspannung gekoppelt ist; einem seriell zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED gekoppelten analog betreibbaren Transistor (Tl), wobei der Transistor (Tl) eine Steuerelektrode, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode aufweist, wobei die Steuerelektrode des Transistors (Tl) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (12) gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des Transistors (Tl) mit dem Anschluss für eine Versorgungsgleichspannung (V+) gekoppelt ist; und einem seriell zwischen der Bezugs¬ elektrode des Transistors (Tl) und ein Bezugspotential gekoppelten Strommesswiderstand (Rshunt) , wobei die ü- ber dem Strommesswiderstand abfallende Spannung an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers (12) gekoppelt ist; gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
Koppeln mindestens eines Verbrauchers (Rvi) parallel zum ersten und zweiten Anschluss für die mindestens eine LED.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Koppeins derart erfolgt, dass dadurch bei Betrieb der Schaltungsanordnung ständig ein positiver Strom durch die mindestens eine LED fließt.
EP08785941A 2008-07-07 2008-07-07 Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben mindestens einer led Withdrawn EP2294897A1 (de)

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