EP4451803A1 - Ansteuervorrichtung und verfahren zur einstellung mehrerer verschiedener betriebsspannungen - Google Patents

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Publication number
EP4451803A1
EP4451803A1 EP24020062.6A EP24020062A EP4451803A1 EP 4451803 A1 EP4451803 A1 EP 4451803A1 EP 24020062 A EP24020062 A EP 24020062A EP 4451803 A1 EP4451803 A1 EP 4451803A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
led
leds
voltage
operating voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24020062.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Schmitz
Thomas GEISTERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elmos Semiconductor SE
Original Assignee
Elmos Semiconductor SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elmos Semiconductor SE filed Critical Elmos Semiconductor SE
Publication of EP4451803A1 publication Critical patent/EP4451803A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • 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
    • 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]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines

Definitions

  • the invention relates to a control device for controlling at least one LED group comprising at least one LED.
  • the invention further relates to methods for setting several operating voltages which at least partially differ from one another.
  • Linear current sources are usually used for this purpose. Linear current sources can be switched on and off quickly, which is advantageous for dimming pulse width modulation (PWM) and amplitude modulation (AM) of current pulses.
  • PWM pulse width modulation
  • AM amplitude modulation
  • linear power sources used to drive LED strings have limited power efficiency, which is mainly due to voltage fluctuations of the LEDs. These voltage fluctuations are due to temperature dependence, scattering and aging.
  • the power sources connected in series with the LED strings may have a high voltage.
  • the high voltage results in high power dissipation that must be dissipated from the system or requires the power sources to be suitable for high temperatures.
  • the US 8,319,449 B2 discloses a control device for controlling a light emitting diode (LED).
  • the control device comprises a switching regulator which reduces or increases a supply voltage of the LED such that the voltage at the power source that supplies the LED remains at a minimum voltage that is necessary to ensure proper operation of the LED without generating an overvoltage at the power source that would be converted into heat.
  • the supply voltage is regulated in relation to a measured value, the measured value being indicative of a voltage drop at the power source for determining a current through the light emitting diode.
  • the US 8,319,449 B2 discloses an application of multiple LED strings, each of the LED strings having LEDs of a specific color.
  • a first LED string comprises only red LEDs
  • a second LED string comprises only green LEDs
  • a third LED string comprises only blue LEDs.
  • Each LED string A power source is assigned to each LED string. The power source of each LED string is switched using a PWM unit assigned to the respective LED string.
  • Each of the LED strings of a respective color is supplied with a respective supply voltage (Vr, Vb, Vg), whereby the respective supply voltages Vr, Vg and Vb are controlled in such a way that the voltage at the respective power sources of the LED strings is as low as possible, whereby the minimum voltage required to supply the LEDs is not undercut.
  • the US 8,319,449 B2 The disclosed circuit for controlling the differently colored LED strings has a separate switching regulator for regulating the respective supply voltage Vr, Vg, Vb for each corresponding LED string.
  • a separate switching regulator is therefore required for each individual LED string.
  • the more LED strings that are to be controlled the more switching regulators are required. This means that a large number of components are required. This leads to high costs.
  • the control circuit becomes larger the more LED strings are controlled.
  • the DE 10 2006 055 312 A1 also discloses a driving device for driving a plurality of LED arrays of colored LEDs, wherein a multi-channel driving unit converts a reference voltage into respective forward voltages V1f to Vnf for the colored LED arrays LA1 to LAn in accordance with a plurality of control signals SC1 to SCn.
  • a respective driving channel region of the multi-channel driving unit sets a respective forward voltage for a respective LED array associated with the driving channel region, each LED array having a plurality of LEDs of a specific color.
  • the DE 10 2006 055 312 A1 The circuit disclosed has a separate driving channel region for setting a respective forward voltage V1f to Vnf for each corresponding LED array.
  • the DE 10 2006 055 312 A1 disclosed solution requires a separate driving channel region for each individual LED array, so that the required number of driving channel regions scales with the number of LED arrays to be controlled.
  • the object of the present invention is therefore to provide a solution for an improved control device which prevents an overvoltage at a power source, wherein the solution should be cost-effective and have a compact design.
  • the proposed solution provides a control device for controlling at least one LED group.
  • the control device is designed to control a plurality of LED groups.
  • the at least one LED group comprises at least one LED of at least one color.
  • the at least one LED group comprises a plurality of LEDs of at least one color.
  • the plurality of LED groups each comprises at least one LED of at least one color.
  • the plurality of LED groups each comprises a plurality of LEDs.
  • control device comprises a switching regulator.
  • control device is designed to provide a plurality of operating voltages.
  • control device comprises a plurality of linear regulators.
  • each of the linear regulators is designed to individually adjust an operating voltage of the plurality of operating voltages.
  • the respective operating voltage set by a respective linear regulator corresponds to a respective operating voltage for the at least one LED of the at least one LED group, in particular for the at least one LED of the plurality of LED groups.
  • the respective operating voltage set by a respective linear regulator of the plurality of linear regulators corresponds to a respective operating voltage for the at least one LED of a respective color.
  • At least one of the respective linear regulators is designed to set the respective operating voltage for all LEDs of a respective specific color for all of a plurality of LED groups at the same time.
  • the respective operating voltage for all LEDs of a respective specific color is set simultaneously for all of the plurality of LED groups, which plurality of LED groups have the at least one LED of this specific color.
  • each of the linear regulators is designed to set the respective operating voltage for the at least one LED of the respective color for all of the plurality of LED groups.
  • at least one of the respective linear regulators is designed to set a common respective operating voltage for all LEDs of a first color and for all LEDs of at least a second color.
  • the LEDs of the first color are arranged in at least one first LED group.
  • the LEDs of the at least second color are arranged in at least one second LED group.
  • the at least one second LED group is different from the at least one first LED group.
  • a value for a minimum voltage for operating the LEDs of the first color is comparable to a value for a minimum voltage for operating the LEDs of the at least one second color.
  • LEDs of the first color and LEDs of the at least one second color, which is different from the first color are supplied with a common voltage, a power loss occurs, which results in a temperature increase in at least one power source.
  • the temperature increase results in the at least one power source that supplies the LEDs of the first color and/or the LEDs of the at least one second color with power.
  • the value for the minimum voltage for operating the LEDs of the first color is comparable to the value for the minimum voltage for operating the LEDs of the at least one second color if, when the LEDs of the first color and the LEDs of the second color are supplied with voltage simultaneously by means of a common linear regulator, a temperature of the at least one power source does not exceed a maximum temperature value. If the at least one power source is cooled by means of a cooling system and the temperature of the at least one power source is thus reduced, the temperature increase caused by the resulting power loss can have a correspondingly higher amount.
  • a common operating voltage is set for the LEDs of the first color and the LEDs of the second color by means of a common linear regulator if the value for the minimum voltage for operating the LEDs of the first color is comparable to the value for the minimum voltage for operating the LEDs of the second color.
  • the LEDs of the first color are arranged in the at least one first LED group and the LEDs of the second color are arranged in the at least one second LED group, wherein the at least one first LED group is different from the at least one second LED group.
  • the value for the minimum voltage for operating a green LED is comparable to the value for the minimum voltage for operating a blue LED.
  • the value for the minimum voltage for operating a blue LED is comparable to the value for the minimum voltage for operating a white LED.
  • the value for the minimum voltage for operating a green LED is comparable to the value for the minimum voltage for operating a white LED.
  • At least one of the linear regulators is electrically connected to each of the plurality of LED groups.
  • each of the linear regulators is electrically connected to each of the plurality of LED groups.
  • control device comprises a first control loop and a second control loop.
  • the first control circuit regulates the respective operating voltages.
  • the second control loop regulates an input voltage for the linear regulators.
  • the first control loop comprises the linear regulators.
  • the first control loop is designed to use the linear regulators to set the plurality of operating voltages in such a way that the operating voltages are at least partially different from one another.
  • the first control loop regulates the setting of the at least partially different operating voltages using the linear regulators.
  • the first control loop is configured to set a first operating voltage by means of a first linear regulator.
  • the first control loop is designed to set a second operating voltage by means of a second linear regulator.
  • the first control loop is designed to set a third operating voltage by means of a third linear regulator.
  • the first control loop is designed to set a fourth operating voltage by means of a fourth linear regulator.
  • the first control loop is designed to set an nth operating voltage by means of an nth linear regulator.
  • the second control loop comprises the switching regulator.
  • the second control loop is designed to set the input voltage for the linear regulators by means of the switching regulator.
  • the second control loop regulates the setting of the input voltage for the at least one linear regulator by means of the switching regulator.
  • the plurality of LED groups each comprise a plurality of LEDs.
  • each LED of the plurality of LEDs of at least one LED group of the plurality of LED groups has the same color.
  • the plurality of LEDs of at least one LED group of the plurality of LED groups has at least two different colors, so that the at least one LED group comprises LEDs of at least two different colors.
  • control device is designed to supply LEDs of different colors with different operating voltages.
  • a first linear regulator is configured to set a first operating voltage.
  • a second linear regulator is configured to set a second operating voltage that is different from the first operating voltage.
  • a first linear regulator sets a first operating voltage for all LEDs of a first color for all LED groups which have at least one LED of the first color.
  • a second linear regulator sets a second operating voltage for all LEDs of a second color for all LED groups which have at least one LED of the second color.
  • a third linear regulator sets a third operating voltage for all LEDs of a third color for all LED groups which have at least one LED of the third color.
  • a fourth linear regulator sets a fourth operating voltage for all LEDs of a fourth color for all LED groups which have at least one LED of the fourth color.
  • an n-th linear regulator sets an n-th operating voltage for all LEDs of an n-th color for all LED groups which have at least one LED of the n-th color.
  • a first linear regulator is configured to set a common first operating voltage for all LEDs of a first color for all LED groups that have at least one LED of the first color, and for all LEDs of a second color for all LED groups that have at least one LED of the second color.
  • the LED groups in which the LEDs of the first color are arranged differ from the LED groups in which the LEDs of the second color are arranged.
  • control device comprises at least one power source.
  • the at least one power source is designed to supply the at least one LED group with power.
  • control device comprises a plurality of current sources.
  • one power source supplies one LED group with power.
  • one power source supplies one LED group of a plurality of LED groups with power.
  • the at least one current source can also be connected as a current sink.
  • the linear regulators are designed as multiplexers.
  • the linear regulators are designed to reduce the power loss in the power sources or to distribute the power loss in the system.
  • the linear regulators serve to reduce the number of current sources required for the control device.
  • the circuit of the linear regulators according to the invention makes it possible for only a single current source or current sink to be required for a group of LEDs of different colors, e.g. a combination of red, green and blue LEDs.
  • control device comprises at least one pulse width modulation unit.
  • the at least one pulse width modulation unit is configured to switch the at least one current source.
  • the at least one pulse width modulation unit is configured to switch a plurality of current sources.
  • each pulse width modulation unit switches one current source.
  • the at least one pulse width modulation unit is designed to assign a PWM duty cycle to the linear regulators individually and separately from one another.
  • the linear regulators are controlled by means of the switching regulator in accordance with the corresponding operating voltage to be achieved and are additionally assigned a respective PWM duty cycle.
  • the at least one LED of the at least one LED group is supplied with voltage, which at least one LED has a first color, and/or a second color, and/or a third color, and/or a fourth color.
  • the at least one LED of a plurality of LED groups is supplied with voltage, which at least one LED has the first color, and/or the second color, and/or the third color, and/or the fourth color.
  • a respective pulse width modulation unit assigns the PWM duty cycle to the linear regulators, which respective pulse width modulation unit controls a respective current source of a respective LED group.
  • the LEDs of a particular color can be dimmed individually for each LED group depending on a PWM duty cycle.
  • control device described above can also be used to control other consumers which are operated with at least partially different operating voltages.
  • the proposed solution further provides a method for setting a plurality of operating voltages that differ at least in part from one another by means of the control device.
  • the first control circuit of the control device sets the plurality of operating voltages by means of the plurality of linear regulators.
  • the second control loop sets the input voltage for the linear regulators.
  • control device comprises a first detector.
  • the first detector detects the first measured value for the voltage drop across the at least one current source.
  • control device comprises a first comparator.
  • first comparator compares the first measured value with the predetermined maximum value for the voltage drop across the at least one current source.
  • the first comparator sends the first first comparator signal.
  • the first comparator sends the first first comparator signal to the linear regulators.
  • the first comparator sends the first first comparator signal when the first measured value is greater than the predetermined maximum value for the voltage drop across the at least one current source.
  • the linear regulators of the control device set a respective operating voltage for each of the plurality of operating voltages in accordance with the first first comparator signal.
  • the first linear regulator sets the first operating voltage in accordance with the first first comparator signal.
  • the second linear regulator sets the second operating voltage in accordance with the first comparator signal.
  • the third linear regulator sets the third operating voltage in accordance with the first first comparator signal.
  • the fourth linear regulator sets the fourth operating voltage in accordance with the first first comparator signal.
  • the respective linear regulator reduces the respective operating voltage if the first measured value is greater than the predetermined maximum value for the voltage drop across the at least one current source.
  • the first comparator compares the respective operating voltages with a respective predetermined minimum value for the respective operating voltages.
  • the first comparator compares the respective operating voltages with a respective predetermined maximum value for the respective operating voltages.
  • the first comparator sends the second first comparator signal.
  • the first comparator sends the second first comparator signal to the linear regulators.
  • the first comparator sends the second first comparator signal when a respective operating voltage is less than or equal to the respective predetermined minimum value.
  • the first comparator sends the second first comparator signal when a respective operating voltage is greater than or equal to the respective predetermined maximum value.
  • the respective linear regulators adjust the respective operating voltages according to the second first comparator signal.
  • the first linear regulator adjusts the first operating voltage according to the second first comparator signal.
  • the second linear regulator adjusts the second operating voltage according to the second first comparator signal.
  • the third linear regulator adjusts the third operating voltage according to the second first comparator signal.
  • the fourth linear regulator sets the fourth operating voltage according to the second first comparator signal.
  • the respective linear regulators increase the respective operating voltages when the respective operating voltage is less than or equal to the respective predetermined minimum value.
  • the first linear regulator increases the first operating voltage when the first operating voltage is less than or equal to the predetermined minimum value of the first operating voltage.
  • the second linear regulator increases the second operating voltage when the second operating voltage is less than or equal to the predetermined minimum value of the second operating voltage.
  • the third linear regulator increases the third operating voltage when the third operating voltage is less than or equal to the predetermined minimum value of the third operating voltage.
  • the fourth linear regulator increases the fourth operating voltage when the fourth operating voltage is less than or equal to the predetermined minimum value of the fourth operating voltage.
  • the respective linear regulators reduce the respective operating voltages when the respective operating voltage is greater than or equal to the respective predetermined maximum value.
  • the first linear regulator reduces the first operating voltage when the first operating voltage is greater than or equal to the predetermined maximum value of the first operating voltage.
  • the second linear regulator reduces the second operating voltage when the second operating voltage is greater than or equal to the predetermined maximum value of the second operating voltage.
  • the third linear regulator reduces the third operating voltage when the third operating voltage is greater than or equal to the predetermined maximum value of the third operating voltage.
  • the fourth linear regulator reduces the fourth operating voltage when the fourth operating voltage is greater than or equal to the predetermined maximum value of the fourth operating voltage.
  • a temperature sensor detects the temperature value.
  • the control device comprises the temperature sensor.
  • the temperature sensor is arranged separately.
  • a second comparator compares the temperature value with the specified maximum temperature value.
  • the second comparator sends the second comparator signal.
  • the second comparator sends the second comparator signal to the linear regulators.
  • the second comparator sends the second comparator signal when the temperature value is greater than or equal to the predetermined maximum temperature value.
  • the respective linear regulators adjust the respective operating voltages according to the second comparator signal.
  • the respective linear regulators reduce the respective operating voltages when the temperature value is greater than or equal to the specified maximum temperature value.
  • a second detector detects the respective second measured value for the respective voltage drop across the respective linear regulators.
  • the second detector detects a first second measured value for a first linear regulator.
  • the second detector detects a second second measured value for a second linear regulator.
  • the second detector detects a third second measured value for a third linear regulator.
  • the second detector detects a fourth second measured value for a fourth linear regulator.
  • a third comparator forms the respective difference value from the input voltage of the linear regulators and the respective second measured value.
  • the third comparator forms a first difference value from the input voltage of the linear regulators and the first second measured value.
  • the third comparator forms a second difference value from the input voltage of the linear regulators and the second second measured value.
  • the third comparator forms a third difference value from the input voltage of the linear regulators and the third second measured value.
  • the third comparator forms a fourth difference value from the input voltage of the linear regulators and the fourth second measured value.
  • the third comparator compares the respective difference values with the respective specified minimum values for the respective operating voltages.
  • the third comparator compares the first difference value with the predetermined minimum value for the first operating voltage.
  • the third comparator compares the second difference value with the predetermined minimum value for the second operating voltage.
  • the third comparator compares the third difference value with the predetermined minimum value for the third operating voltage.
  • the third comparator compares the fourth difference value with the predetermined minimum value for the fourth operating voltage.
  • the third comparator compares the respective difference values with the respective specified maximum values for the respective operating voltages.
  • the third comparator compares the first difference value with the predetermined maximum value for the first operating voltage.
  • the third comparator compares the second difference value with the predetermined maximum value for the second operating voltage.
  • the third comparator compares the third difference value with the predetermined maximum value for the third operating voltage.
  • the third comparator compares the fourth difference value with the predetermined maximum value for the fourth operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal to the switching regulator.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the respective difference value is less than or equal to the respective predetermined minimum value for the respective operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the first difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the first operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the second difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the second operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the third difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the third operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the fourth difference value is less than or equal to the specified minimum value for the fourth operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the respective difference value is greater than or equal to the respective predetermined maximum value for the respective operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the first difference value is greater than or equal to the predetermined maximum value for the first operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the second difference value is greater than or equal to the predetermined maximum value for the second operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the third difference value is greater than or equal to the predetermined maximum value for the third operating voltage.
  • the third comparator sends the third comparator signal if the fourth difference value is greater than or equal to the predetermined maximum value for the fourth operating voltage.
  • the switching regulator sets the input voltage for the linear regulators according to the third comparator signal.
  • the switching regulator increases the input voltage for the linear regulators if at least one of the respective difference values is less than or equal to the predetermined minimum value for the respective operating voltage. In particular, the switching regulator increases the input voltage for the linear regulators if the first difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the first operating voltage. In particular, the switching regulator increases the input voltage for the linear regulators if the second difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the second operating voltage. In particular, the switching regulator increases the input voltage for the linear regulators if the third difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the third operating voltage. In particular, the switching regulator increases the input voltage for the linear regulators if the fourth difference value is less than or equal to the predetermined minimum value for the fourth operating voltage.
  • the switching regulator reduces the input voltage for the linear regulators if at least one of the respective difference values is greater than or equal to the predetermined maximum value for the respective operating voltage. In particular, the switching regulator reduces the input voltage for the linear regulators if the first difference value is greater than or equal to the predetermined maximum value for the first operating voltage. In particular, the switching regulator reduces the input voltage for the linear regulators if the second difference value is greater than or equal to the predetermined minimum value for the second operating voltage. In particular, the switching regulator reduces the input voltage for the linear regulators if the third difference value is greater than or equal to the predetermined maximum value. for the third operating voltage. In particular, the switching regulator reduces the input voltage for the linear regulators if the fourth difference value is greater than or equal to the specified maximum value for the fourth operating voltage.
  • the control device thus enables a simultaneous provision of a plurality of different operating voltages using a single switching regulator.
  • the different operating voltages are set by a plurality of linear regulators, whereby each of the linear regulators sets a voltage value for each of the plurality of operating voltages.
  • control device By means of the control device according to the invention, power loss at the power sources which supply the LED groups with power is reduced by individually regulating the plurality of different operating voltages and thus heating is reduced, thereby preventing overheating.
  • the linear regulators reduce DC/DC supply ripple, and thus also EMI effects and LED current interference, which cause color flickering.
  • the linear regulators can also be used at the same time to allow multiplexing of the LEDs, so that only one power source is used to supply an LED group in order to operate several LEDs in an LED group, whereby the LEDs in this LED group have at least some different colors from one another.
  • each LED (R, G, B) in the LED group can be dimmed individually. For LED groups with LEDs of three different colors, two power sources can thus be saved for each LED group.
  • a particular advantage of the invention is that by combining several linear regulators with a switching regulator, the dimensions of the control device can be significantly reduced compared to the prior art. This results in a compact and cost-effective design.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a control device 100 according to the invention.
  • the control device 100 is designed to control at least one LED group 200.
  • Each LED group 200 comprises at least one LED 201, 202, 203.
  • each of the LED groups 200 comprises a plurality of LEDs 201, 202, 203, wherein each of the LEDs 201, 202, 203 emits light of a different color.
  • each of the LED groups 200 comprises a first LED 201 which emits red light, a second LED 202 which emits green light, and a third LED 203 which emits blue light.
  • an LED group 200 may alternatively or additionally comprise at least one white LED.
  • the LED groups 200 can have a different number of LEDs 201, 202, 203.
  • an LED group 200 may have several LEDs 201, 202, 203 of the same color, i.e. several red LEDs, and/or several green LEDs and/or several blue LEDs and/or several white LEDs.
  • the control device 100 comprises a plurality of linear regulators 101 and a switching regulator 102.
  • a power supply 103 is integrated into the control device 100.
  • the control device 100 and the power supply 103 can also be two separate units.
  • the power supply 103 comprises a plurality of current sources IQ, which are switched by a plurality of pulse width modulation units PWM. Each of the pulse width modulation units PWM switches one of the current sources IQ by sending a PWM signal PWMS.
  • Each of the current sources IQ supplies a respective LED group 200 assigned to it with current in accordance with the received PWM signal PWMS.
  • a respective color temperature of the corresponding LED group 200 and an intensity are set.
  • the current sources IQ are connected to ground and thus act as current sinks.
  • the LED groups 200 are supplied with a supply voltage VS via a supply line VL.
  • the switching regulator 102 regulates the supply voltage VS to a constant voltage value, which serves as the input voltage ES for the linear regulator 101.
  • Red LEDs require a significantly lower voltage than green LEDs and blue LEDs.
  • White LEDs require a minimum voltage that is comparable to the minimum voltage for blue LEDs.
  • the control device 100 comprises a plurality of linear regulators 101a, 101b, 101c.
  • Each of the linear regulators 101a, 101b, 101c sets a voltage value for a respective operating voltage V1, V2, V3 of the LEDs 201, 202, 203 of a respective color.
  • a first linear regulator 101a sets a first operating voltage V1 for the first LEDs 201 (in this example for all red LEDs) of each of the LED groups 200.
  • a second linear regulator 101b sets a second operating voltage V2 for the second LEDs 202 (in this example all green LEDs) of each of the LED groups 200.
  • a third linear regulator 101c sets a third operating voltage V3 for the third LEDs 203 (in this example all blue LEDs) of each of the LED groups 200.
  • control device comprises a fourth linear regulator which sets a fourth operating voltage for fourth LEDs of a fourth color, in particular for white LEDs.
  • the linear regulators 101a, 101b, 101c can also function as multiplexers.
  • the linear regulators 101 and the current sources IQ are each switched on and off by pulse width modulation units PWM so that each LED 201, 202, 203 (R, G, B) can be dimmed individually.
  • the input voltage ES of the linear regulator 101 must be sufficiently high.
  • the switching regulator 102 regulates a value for the input voltage ES such that the input voltage ES minus a voltage drop across the respective linear regulators 101a, 101b, 101c corresponds at least to the respective minimum voltage for the respective operating voltage V1, V2, V3.
  • the switching regulator 102 sets a voltage value for the input voltage ES which, minus the voltage drop across the linear regulators 101a, 101b, 101c, corresponds to at least the largest of the minimum voltages for the operating voltages V1, V2, V3.
  • the voltage drop across the current sources IQ generates a power loss, which is converted into heat.
  • the voltage drop across the current sources IQ must be kept low.
  • the voltage drop across the current sources IQ should not exceed a specified value.
  • the specified value for the voltage drop across the current sources IQ is approximately 0.5V.
  • the operating voltages V1, V2, V3 can be adjusted depending on a temperature value sent by a temperature sensor TS.
  • the temperature sensor TS can be integrated in the control device 100.
  • the temperature sensor TS monitors a temperature increase resulting from a voltage drop across the current sources IQ.
  • the linear regulators 101a, 101b, 101c thus regulate the operating voltages V1, V2, V3 for the corresponding LEDs 201, 202, 203 as a function of a measured value for the voltage drop at the current sources and/or as a function of a measured value for a temperature.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the control device 100 according to the invention.
  • the Fig. 2 differs from that in the Fig. 1 illustrated device in that the control device 100 controls a plurality of first LED groups 200a and a plurality of second LED groups 200b, wherein the first LED groups have a plurality of LEDs 201, 202, 203 and the second LED groups have at least one LED 204.
  • Each LED group 200a, 200b is assigned a respective current source IQ, whereby each current source IQ supplies the LED group 200a, 200b assigned to it with current.
  • White LEDs require a minimum voltage comparable to the minimum voltage for blue LEDs.
  • white LEDs and blue LEDs can be controlled with a common operating voltage.
  • a first LED group 200a comprises a first LED 201, a second LED 202 and a third LED 203, and a second LED group 200b comprises a fourth LED 204.
  • the first LED 201 corresponds to a red LED
  • the second LED 202 to a green LED
  • the third LED 203 to a blue LED
  • the fourth LED 204 to a white LED.
  • a first linear regulator 101a provides a first operating voltage V1
  • a second linear regulator 101b provides a second operating voltage V2
  • a third linear regulator 101c provides a third operating voltage V3.
  • the first linear regulator 101a sets a first operating voltage V1 for all first LEDs 201 for all first LED groups 200a
  • the second linear regulator 101b sets a second operating voltage V2 for all second LEDs 202 for all first LED groups 200a
  • the third linear regulator 101c sets a third operating voltage V3 for all third LEDs 203 for all first LED groups 200a, as well as for all fourth LEDs 204 for all second LED groups 200b.
  • the third linear regulator 101c regulates the Fig. 2 illustrated embodiment, a common third operating voltage V3 for all blue LEDs and all white LEDs.
  • a common operating voltage is regulated for all green LEDs and all blue LEDs by means of a common linear regulator.
  • the green LEDs and the blue LEDs for which a common operating voltage is set by means of a common linear regulator, are arranged in different LED groups, so that these green LEDs are supplied with power by means of current sources which are different from the current sources which supply power to the blue LEDs, for which the common operating voltage is set by means of the common linear regulator.
  • the green LEDs are arranged in the first LED groups and the blue LEDs are arranged in the second LED groups, with a common linear regulator setting an operating voltage for all green LEDs of all first LED groups and for all blue LEDs of all second LED groups. Each LED group is supplied with power from a separate current source.
  • the first LED groups and the second LED groups can each also comprise red LEDs and/or white LEDs.
  • a separate linear regulator regulates an operating voltage for all red LEDs for all LED groups which have red LEDs.
  • another separate linear regulator regulates an operating voltage for all white LEDs for all LED groups which have white LEDs.
  • a common operating voltage is regulated for all green LEDs, all blue LEDs and all white LEDs by means of a common linear regulator.
  • the first LED groups include the green LEDs, the second LED groups the blue LEDs and the third LED groups the white LEDs, whereby a common linear regulator sets an operating voltage for all green LEDs of all first LED groups, for all blue LEDs of all second LED groups and for all white LEDs of all third LED groups.
  • Each LED group of the first LED groups, the second LED groups and the third LED groups is supplied with power by means of a separate power source.
  • Fig. 3 shows a simplified schematic representation of a method for reducing power loss by means of the Fig. 1 or Fig. 2 control device shown.
  • This procedure involves a first control loop R1 and a second control loop R2.
  • a first detector D1 detects a first measured value M1 for the voltage drop across each of the current sources.
  • a first comparator K1 compares the first measured value M1 with a predetermined maximum value for the voltage drop.
  • the first comparator K1 sends a corresponding first comparator signal KS1a to the linear regulator 101.
  • the respective linear regulator 101a, 101b, 101c Upon receipt of the first comparator signal KS1a, the respective linear regulator 101a, 101b, 101c reduces the respective operating voltage V1, V2, V3.
  • the first linear regulator 101a reduces the first operating voltage V1 if the first measured value M1 exceeds the predetermined maximum value when the first LEDs 201 are controlled.
  • the second linear regulator 101b reduces the second operating voltage V2 if the first measured value M1 exceeds the predetermined maximum value when the second LEDs 202 are controlled.
  • the third linear regulator 101c reduces the third operating voltage V3 if the first measured value M1 exceeds the predetermined maximum value when the third LEDs 203 are controlled.
  • the first comparator K1 compares the respective operating voltages V1, V2, V3 with a respective predetermined minimum value for the operating voltages V1, V2, V3, which is necessary to ensure the operation of the respective LEDs.
  • the first comparator K1 sends a corresponding second first comparator signal KS1b to the linear regulators 101. Furthermore, the first comparator K1 compares the respective operating voltages V1, V2, V3 with a respective predetermined maximum value for the operating voltages V1, V2, V3.
  • the first comparator K1 sends a corresponding second first comparator signal KS1b to the linear regulators 101.
  • the respective linear regulator 101a, 101b, 101c increases or decreases the respective operating voltage V1, V2, V3 according to the second first comparator signal KS1b.
  • the first linear regulator 101a increases the first operating voltage V1 if the first operating voltage V1 is less than or equal to the predetermined minimum value for the first operating voltage V1. If the first operating voltage V1 is greater than or equal to the predetermined maximum value for the first operating voltage V1, the first linear regulator 101a reduces the first operating voltage V1.
  • the second linear regulator 101b increases the second operating voltage V2 if the second operating voltage V2 is less than or equal to the predetermined minimum value for the second operating voltage V2. If the second operating voltage V2 is greater than or equal to the predetermined maximum value for the second operating voltage V2, the second linear regulator 101b decreases the second operating voltage V2.
  • the third linear regulator 101c increases the third operating voltage V3 if the third operating voltage V3 is less than or equal to the predetermined minimum value. If the third operating voltage V3 is greater than or equal to the predetermined maximum value for the third operating voltage V3, the third linear regulator 101c reduces the third operating voltage V3.
  • the operating voltages V1, V2, V3 can be adjusted depending on a temperature value TW.
  • a temperature sensor TS records a temperature value TW of the current sources.
  • a second comparator K2 compares the temperature value TW transmitted by the temperature sensor TS with a specified maximum temperature value.
  • the second comparator K2 sends a second comparator signal KS2 to the linear regulator 101.
  • the linear regulators 101 When the linear regulators 101 receive the second comparator signal KS2, the linear regulators 101 reduce the operating voltages V1, V2, V3.
  • the second comparator K2 is integrated in the first comparator K1, so that the first comparator K1 compares the temperature value TW with the predetermined maximum temperature value and the first comparator K1 sends the second comparator signal KS2 to the linear regulator 101 if the temperature value TW is greater than or equal to the maximum temperature value.
  • a second detector D2 detects a second measured value M2 for a respective voltage drop across the linear regulators 101.
  • the second detector D2 detects a first second measured value M2a for the voltage drop across the first linear regulator 101a, a second second measured value M2b for the voltage drop across the second linear regulator 101b and a third second measured value M2c for the voltage drop across the third linear regulator 101c.
  • a third comparator K3 forms a difference between the second measured value M2 and the input voltage ES.
  • the third comparator K3 compares the resulting difference values for the respective linear regulators 101a, 101b, 101c with a respective predetermined minimum value for the respective operating voltages V1, V2, V3.
  • the third comparator K3 sends a corresponding third comparator signal KS3 to the switching regulator 102.
  • the third comparator K3 compares the difference values for the respective linear regulators 101a, 101b, 101c with a respective predetermined maximum value for the respective operating voltages V1, V2, V3.
  • the third comparator K3 sends a corresponding third comparator signal KS3 to the switching regulator 102.
  • the third comparator can also be integrated in the first comparator or in the second comparator, so that the first comparator or second comparator forms the difference of the second measured value from the input voltage and sends the third comparator signal.
  • the switching regulator 102 If the switching regulator 102 receives the third comparator signal KS3, the switching regulator 102 increases or decreases the input voltage ES according to the third comparator signal KS3 until each the difference values are greater than or equal to the respective corresponding specified minimum value and at the same time less than or equal to the respective corresponding specified maximum value for the respective operating voltage V1, V2, V3.
  • the switching regulator 102 thus sets a voltage value for the input voltage ES at the linear regulators 101, which, minus the voltage drop across the linear regulators 101a, 101b, 101c, corresponds to at least the largest voltage value necessary for the operating voltages V1, V2, V3 of the LEDs 201, 202, 203, but at the same time does not exceed a maximum value for this operating voltage V1, V2, V3.
  • the second control circuit R2 ensures that the respective operating voltages V1, V2, V3 are sufficiently high at all times to supply the LEDs 201, 202, 203 of the respective color with sufficient voltage.
  • the control device thus enables a simultaneous provision of a plurality of different operating voltages using a single switching regulator.
  • the different operating voltages are set by a plurality of linear regulators, whereby each of the linear regulators sets a voltage value for each of the plurality of operating voltages.
  • control device By means of the control device according to the invention, power loss at the power sources that supply the LED groups with power is reduced by individually regulating the plurality of different operating voltages. In this way, heating is reduced and overheating of the control device and the LED device to be controlled is prevented.
  • the geometric dimensions of the control device can be significantly reduced compared to the state of the art.
  • the circuit of the linear regulator according to the invention reduces the number of current sources or current sinks required, thereby saving costs.
  • the linear regulators reduce DC/DC supply ripple, and thus also EMI effects and LED current interference, which cause color flickering.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung (100) zur Ansteuerung wenigstens einer LED-Gruppe (200) umfassend wenigstens eine LED (201, 202, 203). Die Ansteuervorrichtung (100) umfasst einen Schaltregler (102). Die Ansteuervorrichtung (100) ist dazu eingerichtet eine Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) bereitzustellen. Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung (100) eine Mehrzahl von Linearreglern (101), wobei jeder der Linearregler (101a, 101b, 101c) dazu eingerichtet ist jeweils eine Betriebsspannung (V1, V2, V3) der Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) individuell einzustellen.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung mehrerer sich zumindest zum Teil voneinander unterscheidender Betriebsspannungen (V1, V2, V3) mittels der Ansteuervorrichtung (100). Ein erster Regelkreis (R1) der Ansteuervorrichtung (100) stellt dabei mittels einer Mehrzahl von Linearreglern (101a, 101b, 101c) eine Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) ein. Zugleich stellt ein zweiter Regelkreis (R2) eine Eingangsspannung (ES) für die Linearregler (101a, 101b, 101c) ein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung wenigstens einer LED-Gruppe umfassend wenigstens eine LED.
  • Weiter betrifft die Erfindung Verfahren zur Einstellung mehrerer sich zumindest zum Teil voneinander unterscheidender Betriebsspannungen.
  • Licht emittierende Dioden werden mit einem konstanten Strom betrieben. Für diesen Zweck werden in der Regel Linearstromquellen verwendet. Linearstromquellen können schnell an- und ausgeschaltet werden, was für ein Dimmen einer Pulsweitenmodulation (PWM) und einer Amplitudenmodulation (AM) von Strompulsen von Vorteil ist.
  • Linearstromquellen, die zum Betreiben von LED-Strings verwendet werden, haben jedoch nur eine begrenzte Leistungseffizienz, was hauptsächlich auf Spannungsschwankungen der LEDs zurückzuführen ist. Diese Spannungsschwankungen sind in Temperaturabhängigkeit, Streuung und Alterung begründet.
  • Wenn die Leuchtdioden eines Strangs mit einer festen Spannung versorgt werden, können die Stromquellen, die in Reihe zu den LED-Strängen geschaltet sind, eine hohe Spannung aufweisen. Die hohe Spannung führt zu einer hohen Verlustleistung, die aus dem System abgeführt werden muss, oder erfordert, dass die Stromquellen für hohe Temperaturen geeignet sein müssen.
  • Es ist somit wünschenswert den Leistungsverbrauch aufgrund von Spannungsschwankungen der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung zu reduzieren.
  • Die US 8,319,449 B2 offenbart eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode (LED). Die Ansteuervorrichtung umfasst einen Schaltregler, welcher eine Versorgungsspannung der LED so reduziert oder erhöht, dass die Spannung an der Stromquelle, welche die LED versorgt, auf einer Mindestspannung bleibt, die notwendig ist, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der LED zu gewährleisten, ohne eine Überspannung an der Stromquelle zu erzeugen, die in Wärme umgewandelt werden würde. Die Versorgungsspannung wird dabei in Relation zu einem Messwert reguliert, wobei der Messwert indikativ für einen Spannungsabfall an der Stromquelle zur Ermittlung eines Stroms durch die Licht emittierende Diode ist.
  • Die US 8,319,449 B2 offenbart eine Anwendung mehrerer LED-Strings, wobei jeder der LED-String LEDs einer spezifischen Farbe aufweist. So umfasst ein erster LED-String ausschließlich rote LEDs, ein zweiter LED-String ausschließlich grüne LEDs und ein dritter LED-String ausschließlich blaue LEDs. Jedem LED-String ist jeweils eine Stromquelle zugeordnet. Die Stromquelle eines jeweiligen LED-Strings wird mittels einer dem jeweiligen LED-String zugeordneten PWM-Einheit geschaltet.
  • Dabei wird jeder der LED-Strings einer jeweiligen Farbe mit einer jeweiligen Versorgungsspannung (Vr, Vb, Vg) versorgt, wobei die jeweiligen Versorgungsspannungen Vr, Vg und Vb so gesteuert werden, dass die Spannung an den jeweiligen Stromquellen der LED-Strings so gering wie möglich wird, wobei die für die Versorgung der LEDs notwendige Mindestspannung nicht unterschritten wird.
  • Die in der US 8,319,449 B2 offenbarte Schaltung zur Steuerung der verschiedenfarbigen LED-Strings weist zur Regulierung der jeweiligen Versorgungsspannung Vr, Vg, Vb für jeden entsprechenden LED-String jeweils einen separaten Schaltregler auf.
  • Es wird demnach für jeden einzelnen LED-String ein separater Schaltregler benötigt. Je mehr LED-Strings angesteuert werden sollen, desto mehr Schaltregler werden benötigt. Somit wird eine Großzahl von Bauteilen benötigt. Dies führt zu hohen Kosten. Zudem wird aufgrund der Vielzahl der benötigten Schaltreglern die Ansteuerschaltung größer, je mehr LED-Strings angesteuert werden.
  • Die DE 10 2006 055 312 A1 offenbart ebenfalls eine Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Arrays farbiger LEDs, wobei eine Multikanal-Antriebseinheit eine Referenzspannung in entsprechende Durchlassspannungen V1f bis Vnf für die farbigen LED-Arrays LA1 bis LAn entsprechend einer Mehrzahl von Steuersignalen SC1 bis SCn wandelt. Hierbei stellt ein jeweiliger treibender Kanalbereich der Multikanal-Antriebseinheit eine jeweilige Durchlassspannung für ein jeweiliges dem treibenden Kanalbereich zugeordnetes LED-Array ein, wobei jedes LED-Array eine Mehrzahl LEDs einer spezifischen Farbe aufweist.
  • Die in der DE 10 2006 055 312 A1 offenbarte Schaltung weißt zur Einstellung einer jeweiligen Durchlassspannung V1f bis Vnf für jedes entsprechendes LED-Array jeweils einen separaten treibenden Kanalbereich auf.
  • Demnach wird auch in der in der DE 10 2006 055 312 A1 offenbarten Lösung für jedes einzelne LED-Array ein separater treibender Kanalbereich benötigt, so dass die benötigte Anzahl treibender Kanalbereiche mit der Anzahl anzusteuernder LED-Arrays skaliert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach eine Lösung für eine verbesserte Ansteuervorrichtung bereitzustellen, die eine Überspannung an einer Stromquelle verhindert, wobei die Lösung kostengünstig sein soll und eine kompakte Bauweise aufweisen soll.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung, sowie ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch vorgeschlagen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, sowie den Figuren zu entnehmen.
  • Die vorgeschlagene Lösung sieht eine Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung wenigstens einer LED-Gruppe vor. Insbesondere ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet einer Mehrzahl von LED-Gruppen anzusteuern.
  • Insbesondere umfasst die wenigstens eine LED-Gruppe wenigstens eine LED von wenigstens einer Farbe. Insbesondere umfasst die wenigstens eine LED-Gruppe eine Mehrzahl von LEDs von wenigstens einer Farbe. Insbesondere umfasst die Mehrzahl von LED-Gruppen jeweils wenigstens eine LED von wenigstens einer Farbe. Insbesondere umfasst die Mehrzahl von LED-Gruppen jeweils eine Mehrzahl von LEDs.
  • Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung einen Schaltregler.
  • Insbesondere ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet ist eine Mehrzahl von Betriebsspannungen bereitzustellen.
  • Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung eine Mehrzahl von Linearreglern.
  • Insbesondere ist jeder der Linearregler dazu eingerichtet jeweils eine Betriebsspannung der Mehrzahl von Betriebsspannungen individuell einzustellen.
  • Insbesondere entspricht die durch einen jeweiligen Linearregler eingestellte jeweilige Betriebsspannung einer jeweiligen Betriebsspannung für die wenigstens eine LED der wenigstens einen LED-Gruppe, insbesondere für die wenigstens eine LED der Mehrzahl von LED-Gruppen. Insbesondere entspricht die durch einen jeweiligen Linearregler der Mehrzahl von Linearreglern eingestellte jeweilige Betriebsspannung einer jeweiligen Betriebsspannung für die wenigstens eine LED einer jeweiligen Farbe.
  • Insbesondere ist wenigstens einer der jeweiligen Linearregler dazu eingerichtet die jeweilige Betriebsspannung für alle LEDs einer jeweiligen spezifischen Farbe für sämtliche einer Mehrzahl von LED-Gruppen zeitgleich einzustellen. Insbesondere wird die jeweilige Betriebsspannung für alle LEDs einer jeweiligen spezifischen Farbe für sämtliche der Mehrzahl von LED-Gruppen zeitgleich eingestellt, welche Mehrzahl von LED-Gruppen die wenigstens eine LED dieser spezifischen Farbe aufweisen. Insbesondere ist jeder der Linearregler jeweils dazu eingerichtet für sämtliche der Mehrzahl von LED-Gruppen die jeweilige Betriebsspannung für die wenigstens eine LED der jeweiligen Farbe einzustellen. Insbesondere ist wenigstens einer der jeweiligen Linearregler dazu eingerichtet eine gemeinsame jeweilige Betriebsspannung für alle LEDs einer ersten Farbe und für alle LEDs wenigstens einer zweiten Farbe einzustellen. Insbesondere sind die LEDs der ersten Farbe in wenigstens einer ersten LED-Gruppe angeordnet. Insbesondere sind die LEDs der wenigstens zweiten Farbe in wenigstens einer zweiten LED-Gruppe angeordnet. Insbesondere ist die wenigstens eine zweite LED-Gruppe von der wenigstens einen ersten LED-Gruppe verschieden.
  • In einer Ausgestaltung ist ein Wert für eine Mindestspannung für einen Betrieb der LEDs der ersten Farbe mit einem Wert für eine Mindestspannung für einen Betrieb der LEDs der wenigstens einen zweiten Farbe vergleichbar.
  • Wenn LEDs der ersten Farbe und LEDs der wenigstens einen zweiten Farbe, welche von der ersten Farbe verschieden ist, mit einer gemeinsamen Spannung versorgt werden, entsteht eine Verlustleistung, welche in einem Temperaturanstieg in wenigstens einer Stromquelle resultiert. Dabei resultiert der Temperaturanstieg in der wenigstens einen Stromquelle, welche die LEDs der ersten Farbe und/oder die LEDs der wenigstens einen zweiten Farbe mit Strom versorgt.
  • Insbesondere ist der Wert für die Mindestspannung für den Betrieb der LEDs der ersten Farbe mit dem Wert für die Mindestspannung für den Betrieb der LEDs der wenigstens einen zweiten Farbe vergleichbar, wenn bei einer gleichzeitigen Spannungsversorgung der LEDs der ersten Farbe und der LEDs der zweiten Farbe mittels eines gemeinsamen Linearreglers eine Temperatur der wenigstens einen Stromquelle einen Maximaltemperaturwert nicht überschreitet. Wird die wenigstens eine Stromquelle mittels einer Kühlung gekühlt und somit die Temperatur der wenigstens einen Stromquelle reduziert, so kann der durch die entstehende Verlustleistung Temperaturanstieg einen entsprechend höheren Betrag aufweisen.
  • Insbesondere wird mittels eines gemeinsamen Linearreglers eine gemeinsame Betriebsspannung für die LEDs der ersten Farbe und die LEDs der zweiten Farbe eingestellt, wenn der Wert für die Mindestspannung für den Betrieb der LEDs der ersten Farbe mit dem Wert für die Mindestspannung für den Betrieb der LEDs der zweiten Farbe vergleichbar ist. Insbesondere sind die LEDs der ersten Farbe dabei in der wenigstens einen ersten LED-Gruppe angeordnet und die LEDs der zweiten Farbe in der wenigstens einen zweiten LED-Gruppe angeordnet, wobei die wenigstens eine erste LED-Gruppe von der wenigstens einen zweiten LED-Gruppe verschieden ist.
  • Insbesondere ist der Wert für die Mindestspannung für den Betrieb einer grünen LED mit dem Wert für die Mindestspannung für den Betrieb einer blauen LED vergleichbar.
  • Insbesondere ist der Wert für die Mindestspannung für den Betrieb einer blauen LED mit dem Wert für die Mindestspannung für den Betrieb einer weißen LED vergleichbar.
  • Insbesondere ist der Wert für die Mindestspannung für den Betrieb einer grünen LED mit dem Wert für die Mindestspannung für den Betrieb einer weißen LED vergleichbar.
  • In einer Ausgestaltung ist wenigstens einer der Linearregler jeweils mit jeder der Mehrzahl von LED-Gruppen elektrisch verbunden.
  • Insbesondere ist jeder der Linearregler jeweils mit jeder der Mehrzahl von LED-Gruppen elektrisch verbunden.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die Ansteuervorrichtung einen ersten Regelkreis und einen zweiten Regelkreis.
  • Insbesondere reguliert der erste Regelkreis die jeweiligen Betriebsspannungen.
  • Insbesondere reguliert der zweite Regelkreis eine Eingangsspannung für die Linearregler.
  • In einer Ausgestaltung umfasst der erste Regelkreis die Linearregler. Insbesondere ist der erste Regelkreis dazu eingerichtet mittels der Linearregler die Mehrzahl von Betriebsspannungen derart einzustellen, dass die Betriebsspannungen zumindest teilweise voneinander verschieden sind. Insbesondere reguliert der erste Regelkreis die Einstellung der zumindest teilweise voneinander verschiedenen Betriebsspannungen mittels der Linearregler.
  • Insbesondere ist der erste Regelkreis dazu eingerichtet mittels eines ersten Linearreglers eine erste Betriebsspannung einzustellen.
  • Insbesondere ist der erste Regelkreis dazu eingerichtet mittels eines zweiten Linearreglers eine zweite Betriebsspannung einzustellen.
  • Insbesondere ist der erste Regelkreis dazu eingerichtet mittels eines dritten Linearreglers eine dritte Betriebsspannung einzustellen.
  • Insbesondere ist der erste Regelkreis dazu eingerichtet mittels eines vierten Linearreglers eine vierte Betriebsspannung einzustellen.
  • Insbesondere ist der erste Regelkreis dazu eingerichtet mittels eines n-ten Linearreglers eine n-te Betriebsspannung einzustellen.
  • In einer Ausgestaltung umfasst der zweite Regelkreis den Schaltregler. Insbesondere ist der zweite Regelkreis dazu eingerichtet mittels des Schaltreglers die Eingangsspannung für die Linearregler einzustellen.
  • Insbesondere reguliert der zweite Regelkreis die Einstellung der Eingangsspannung für den wenigstens einen Linearregler mittels des Schaltreglers.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die Mehrzahl von LED-Gruppen jeweils eine Mehrzahl von LEDs. Insbesondere weist jede LED der Mehrzahl von LEDs wenigstens einer LED-Gruppe der Mehrzahl von LED-Gruppen dieselbe Farbe auf.
  • Insbesondere weist die Mehrzahl von LEDs wenigstens einer LED-Gruppe der Mehrzahl von LED-Gruppen wenigstens zwei verschiedene Farben auf, sodass die wenigstens eine LED-Gruppe LEDs von wenigstens zwei verschiedenen Farben umfasst.
  • In einer Ausgestaltung ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet LEDs unterschiedlicher Farbe mit voneinander verschiedenen Betriebsspannungen zu versorgen.
  • Insbesondere ist ein erster Linearregler dazu eingerichtet eine erste Betriebsspannung einzustellen. Insbesondere ist ein zweiter Linearregler dazu eingerichtet eine von der ersten Betriebsspannung verschiedene zweite Betriebsspannung einzustellen.
  • Insbesondere stellt ein erster Linearregler eine erste Betriebsspannung für alle LEDs einer ersten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der ersten Farbe aufweisen. Insbesondere stellt ein zweiter Linearregler eine zweite Betriebsspannung für alle LEDs einer zweiten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der zweiten Farbe aufweisen. Insbesondere stellt ein dritter Linearregler eine dritte Betriebsspannung für alle LEDs einer dritten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der dritten Farbe aufweisen. Insbesondere stellt ein vierter Linearregler eine vierte Betriebsspannung für alle LEDs einer vierten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der vierten Farbe aufweisen. Insbesondere stellt ein n-ter Linearregler eine n-te Betriebsspannung für alle LEDs einer n-ten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der n-ten Farbe aufweisen. Insbesondere stellt ein erster Linearregler dazu eingerichtet eine gemeinsame erste Betriebsspannung für alle LEDs einer ersten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der ersten Farbe aufweisen, und für alle LEDs einer zweiten Farbe für sämtliche LED-Gruppen ein, welche wenigstens eine LED der zweiten Farbe aufweisen. Insbesondere unterscheiden sich dabei die LED-Gruppen, in denen die LEDs der ersten Farbe angeordnet sind von den LED-Gruppen, in denen die LEDs der zweiten Farbe angeordnet sind.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die Ansteuervorrichtung wenigstens eine Stromquelle. Insbesondere ist die wenigstens eine Stromquelle dazu eingerichtet die wenigstens eine LED-Gruppe mit Strom zu versorgen.
  • Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung eine Mehrzahl von Stromquellen.
  • Insbesondere versorgt je eine Stromquelle jeweils eine LED-Gruppe mit Strom. Insbesondere versorgt jeweils eine Stromquelle eine jeweilige LED-Gruppe einer Mehrzahl von LED-Gruppen mit Strom.
  • Im Sinne dieser Erfindung kann die wenigstens eine Stromquelle auch als Stromsenke verschaltet sein.
  • In einer Ausgestaltung sind die Linearregler als Multiplexer ausgebildet.
  • Insbesondere sind die Linearregler dazu eingerichtet die Verlustleistung in den Stromquellen zu reduzieren oder die Verlustleistung im System zu verteilen.
  • Insbesondere dienen die Linearregler zur Reduzierung einer benötigten Anzahl von Stromquellen der Ansteuervorrichtung. Die erfindungsgemäße Schaltung der Linearregler ermöglicht, dass für eine Gruppe von LEDs unterschiedlicher Farbe, z.B. einer Kombination aus roten, grünen und blauen LEDs, nur eine einzige Stromquelle bzw. Stromsenke benötigt wird.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die Ansteuervorrichtung wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit.
  • Insbesondere ist die wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit dazu eingerichtet die wenigstens eine Stromquelle zu schalten.
  • Insbesondere ist die wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit dazu eingerichtet eine Mehrzahl von Stromquellen zu schalten.
  • Insbesondere schaltet je eine Pulsweitenmodulationseinheit je eine Stromquelle.
  • In einer Ausgestaltung ist die wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit dazu eingerichtet die Linearregler einzeln und separat voneinander mit einem PWM-Tastverhältnis zu belegen. Insbesondere werden die Linearregler mittels des Schaltreglers entsprechend der entsprechenden zu erreichenden Betriebsspannung aufgesteuert und zusätzlich mit einem jeweiligen PWM-Tastverhältnis belegt.
  • Insbesondere wird infolge des PWM-Tastverhältnisses nur die wenigstens eine LED der wenigstens einen LED-Gruppe mit Spannung versorgt, welche wenigstens eine LED eine erste Farbe, und/oder eine zweite Farbe, und/oder eine dritte Farbe, und/oder eine vierte Farbe aufweist.
  • Insbesondere wird infolge des PWM-Tastverhältnisses jeweils die wenigstens eine LED einer Mehrzahl von LED-Gruppen mit Spannung versorgt, welche wenigstens eine LED die erste Farbe, und/oder die zweite Farbe, und/oder die dritte Farbe, und/oder die vierte Farbe aufweist.
  • Insbesondere belegt eine jeweilige Pulsweitenmodulationseinheit die Linearregler mit dem PWM-Tastverhältnis, welche jeweilige Pulsweitenmodulationseinheit eine jeweilige Stromquelle einer jeweiligen LED-Gruppe steuert.
  • Auf diese Weise können die LEDs einer jeweiligen Farbe für jede LED-Gruppe einzeln in Abhängigkeit eines PWM-Tastverhältnisses gedimmt werden.
  • Anstelle von LEDs kann die oben beschriebene Ansteuervorrichtung auch zur Ansteuerung anderer Verbraucher verwendet werden, welche mit zumindest teilweise voneinander verschiedenen Betriebsspannungen betrieben werden.
  • Weiter sieht die vorgeschlagene Lösung ein Verfahren zur Einstellung mehrerer sich zumindest zum Teil voneinander unterscheidender Betriebsspannungen mittels der Ansteuervorrichtung vor. Insbesondere stellt der erste Regelkreis der Ansteuervorrichtung mittels der Mehrzahl von Linearreglern die Mehrzahl von Betriebsspannungen ein.
  • Insbesondere stellt der zweite Regelkreis die Eingangsspannung für die Linearregler ein.
  • In einer Ausgestaltung umfasst der erste Regelkreis folgende Verfahrensschritte:
    1. a. Erfassen eines ersten Messwerts für einen Spannungsabfall über zumindest eine Stromquelle;
    2. b. Vergleichen des ersten Messwerts mit einem vorgegebenen Maximalwert für den Spannungsabfall über die zumindest eine Stromquelle;
    3. c. Senden eines ersten ersten Komparator-Signals;
    4. d. Einstellen einer jeweiligen Betriebsspannung für jede der Mehrzahl von Betriebsspannungen entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals;
    5. e. Vergleichen der jeweiligen Betriebsspannung mit einem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die jeweiligen Betriebsspannungen;
    6. f. Vergleichen der jeweiligen Betriebsspannung mit einem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die jeweiligen Betriebsspannungen;
    7. g. Senden eines zweiten ersten Komparator-Signals; und
    8. h. Einstellen einer jeweiligen Betriebsspannung für jede der Mehrzahl von Betriebsspannungen entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals,
    wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird.
  • Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung einen ersten Detektor. Insbesondere erfasst der erste Detektor den ersten Messwert für den Spannungsabfall über die zumindest eine Stromquelle.
  • Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung einen ersten Komparator. Insbesondere vergleicht der erste Komparator den ersten Messwert mit dem vorgegebenen Maximalwert für den Spannungsabfall über die zumindest eine Stromquelle.
  • Insbesondere sendet der erste Komparator das erste erste Komparator-Signal. Insbesondere sendet der erste Komparator das erste erste Komparator-Signal an die Linearregler. Insbesondere sendet der erste Komparator das erste erste Komparator-Signal, wenn der erste Messwert größer ist als der vorgegebene Maximalwert für den Spannungsabfall über die zumindest eine Stromquelle. Insbesondere stellen die Linearregler der Ansteuervorrichtung eine jeweilige Betriebsspannung für jede der Mehrzahl von Betriebsspannungen entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der erste Linearregler die erste Betriebsspannung entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der zweite Linearregler die zweite Betriebsspannung entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der dritte Linearregler die dritte Betriebsspannung entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der vierte Linearregler die vierte Betriebsspannung entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals ein.
  • Insbesondere verringert der jeweilige Linearregler die jeweilige Betriebsspannung, wenn der erste Messwert größer ist als der vorgegebene Maximalwert für den Spannungsabfall über die zumindest eine Stromquelle.
  • Insbesondere vergleicht der erste Komparator die jeweiligen Betriebsspannungen mit einem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die jeweiligen Betriebsspannungen.
  • Insbesondere vergleicht der erste Komparator die jeweiligen Betriebsspannungen mit einem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die jeweiligen Betriebsspannungen.
  • Insbesondere sendet der erste Komparator das zweite erste Komparator-Signal. Insbesondere sendet der erste Komparator das zweite erste Komparator-Signal an die Linearregler. Insbesondere sendet der erste Komparator das zweite erste Komparator-Signal, wenn eine jeweilige Betriebsspannung kleiner oder gleich dem jeweiligen vorgegebene Mindestwert ist. Insbesondere sendet der erste Komparator das zweite erste Komparator-Signal, wenn eine jeweilige Betriebsspannung größer oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert ist.
  • Insbesondere stellen die jeweiligen Linearregler die jeweiligen Betriebsspannungen entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der erste Linearregler die erste Betriebsspannung entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der zweite Linearregler die zweite Betriebsspannung entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der dritte Linearregler die dritte Betriebsspannung entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals ein. Insbesondere stellt der vierte Linearregler die vierte Betriebsspannung entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals ein.
  • Insbesondere erhöhen die jeweiligen Linearregler die jeweiligen Betriebsspannungen, wenn die jeweilige Betriebsspannung kleiner oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert ist. Insbesondere erhöht der erste Linearregler die erste Betriebsspannung, wenn die erste Betriebsspannung kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert der ersten Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der zweite Linearregler die zweite Betriebsspannung, wenn die zweite Betriebsspannung kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert der zweiten Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der dritte Linearregler die dritte Betriebsspannung, wenn die dritte Betriebsspannung kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert der dritten Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der vierte Linearregler die vierte Betriebsspannung, wenn die vierte Betriebsspannung kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert der vierten Betriebsspannung ist.
  • Insbesondere verringern die jeweiligen Linearregler die jeweiligen Betriebsspannungen, wenn die jeweilige Betriebsspannung größer oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert ist. Insbesondere verringert der erste Linearregler die erste Betriebsspannung, wenn die erste Betriebsspannung größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert der ersten Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der zweite Linearregler die zweite Betriebsspannung, wenn die zweite Betriebsspannung größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert der zweiten Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der dritte Linearregler die dritte Betriebsspannung, wenn die dritte Betriebsspannung größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert der dritten Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der vierte Linearregler die vierte Betriebsspannung, wenn die vierte Betriebsspannung größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert der vierten Betriebsspannung ist.
  • In einer Ausgestaltung umfasst der erste Regelkreis zusätzlich oder alternativ die folgenden Verfahrensschritte:
    1. a. Erfassen eines Temperaturwerts der zumindest einen Stromquelle;
    2. b. Vergleichen des Temperaturwerts mit einem vorgegebenen Temperaturmaximalwert;
    3. c. Senden eines zweiten Komparator-Signals, und
    4. d. Einstellen der der jeweiligen Betriebsspannungen entsprechend des zweiten Komparator-Signals,
    wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird.
  • Insbesondere erfasst ein Temperatursensor den Temperaturwert. Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung den Temperatursensor. Insbesondere ist der Temperatursensor separat angeordnet.
  • Insbesondere vergleicht ein zweiter Komparator den Temperaturwert mit dem vorgegebenen Temperaturmaximalwert.
  • Insbesondere sendet der zweite Komparator das zweite Komparator-Signal. Insbesondere sendet der zweite Komparator das zweite Komparator-Signal an die Linearregler. Insbesondere sendet der zweite Komparator das zweite Komparator-Signal, wenn der Temperaturwert größer oder gleich dem vorgegebenen Temperaturmaximalwert ist.
  • Insbesondere stellen die jeweiligen Linearregler die jeweiligen Betriebsspannungen entsprechend des zweiten Komparator-Signals ein.
  • Insbesondere verringern die jeweiligen Linearregler die jeweiligen Betriebsspannungen, wenn der Temperaturwert größer oder gleich dem vorgegebenen Temperaturmaximalwert ist.
  • In einer Ausgestaltung umfasst der zweite Regelkreis folgende Verfahrensschritte:
    1. a. Erfassen eines jeweiligen zweiten Messwerts für einen jeweiligen Spannungsabfall über die jeweiligen Linearregler der Mehrzahl von Linearreglern;
    2. b. Bilden eines jeweiligen Differenzwerts aus der Eingangsspannung der Linearregler und dem jeweiligen zweiten Messwert;
    3. c. Vergleichen der jeweiligen Differenzwerte mit den jeweiligen vorgegebenen Mindestwerten für die jeweiligen Betriebsspannungen;
    4. d. Vergleichen der jeweiligen Differenzwerte mit den jeweiligen vorgegebenen Maximalwerten für die jeweiligen Betriebsspannungen;
    5. e. Senden eines dritten Komparator-Signals, und
    6. f. Einstellen der Eingangsspannung entsprechend des dritten Komparator-Signals,
    wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird.
  • Insbesondere erfasst ein zweiter Detektor den jeweiligen zweiten Messwert für den jeweiligen Spannungsabfall über die jeweiligen Linearregler. Insbesondere erfasst der zweite Detektor einen ersten zweiten Messwert für einen ersten Linearregler. Insbesondere erfasst der zweite Detektor einen zweiten zweiten Messwert für einen zweiten Linearregler. Insbesondere erfasst der zweite Detektor einen dritten zweiten Messwert für einen dritten Linearregler. Insbesondere erfasst der zweite Detektor einen vierten zweiten Messwert für einen vierten Linearregler.
  • Insbesondere bildet ein dritter Komparator den jeweiligen Differenzwert aus der Eingangsspannung der Linearregler und dem jeweiligen zweiten Messwert. Insbesondere bildet der dritte Komparator einen ersten Differenzwert aus der Eingangsspannung der Linearregler und dem ersten zweiten Messwert. Insbesondere bildet der dritte Komparator einen zweiten Differenzwert aus der Eingangsspannung der Linearregler und dem zweiten zweiten Messwert. Insbesondere bildet der dritte Komparator einen dritten Differenzwert aus der Eingangsspannung der Linearregler und dem dritten zweiten Messwert. Insbesondere bildet der dritte Komparator einen vierten Differenzwert aus der Eingangsspannung der Linearregler und dem vierten zweiten Messwert.
  • Insbesondere vergleicht der dritte Komparator die jeweiligen Differenzwerte mit den jeweiligen vorgegebenen Mindestwerten für die jeweiligen Betriebsspannungen.
  • Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den ersten Differenzwert mit dem vorgegebenen Mindestwert für die erste Betriebsspannung. Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den zweiten Differenzwert mit dem vorgegebenen Mindestwert für die zweite Betriebsspannung. Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den dritten Differenzwert mit dem vorgegebenen Mindestwert für die dritte Betriebsspannung. Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den vierten Differenzwert mit dem vorgegebenen Mindestwert für die vierte Betriebsspannung.
  • Insbesondere vergleicht der dritte Komparator die jeweiligen Differenzwerte mit den jeweiligen vorgegebenen Maximalwerten für die jeweiligen Betriebsspannungen.
  • Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den ersten Differenzwert mit dem vorgegebenen Maximalwert für die erste Betriebsspannung. Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den zweiten Differenzwert mit dem vorgegebenen Maximalwert für die zweite Betriebsspannung. Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den dritten Differenzwert mit dem vorgegebenen Maximalwert für die dritte Betriebsspannung. Insbesondere vergleicht der dritte Komparator den vierten Differenzwert mit dem vorgegebenen Maximalwert für die vierte Betriebsspannung.
  • Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal an den Schaltregler. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der jeweilige Differenzwert kleiner oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die jeweilige Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der erste Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die erste Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der zweite Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die zweite Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der dritte Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die dritte Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der vierte Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die vierte Betriebsspannung ist.
  • Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der jeweilige Differenzwert größer oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die jeweilige Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der erste Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die erste Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der zweite Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die zweite Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der dritte Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die dritte Betriebsspannung ist. Insbesondere sendet der dritte Komparator das dritte Komparator-Signal, wenn der vierte Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die vierte Betriebsspannung ist.
  • Insbesondere stellt der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler entsprechend des dritten Komparator-Signals ein.
  • Insbesondere erhöht der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn wenigstens einer der jeweiligen Differenzwerte kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die jeweilige Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der erste Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die erste Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der zweite Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die zweite Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der dritte Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die dritte Betriebsspannung ist. Insbesondere erhöht der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der vierte Differenzwert kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die vierte Betriebsspannung ist.
  • Insbesondere verringert der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn wenigstens einer der jeweiligen Differenzwerte größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die jeweilige Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der erste Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die erste Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der zweite Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die zweite Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der dritte Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die dritte Betriebsspannung ist. Insbesondere verringert der Schaltregler die Eingangsspannung für die Linearregler, wenn der vierte Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die vierte Betriebsspannung ist.
  • Die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung ermöglicht somit eine gleichzeitige Bereitstellung einer Mehrzahl unterschiedlicher Betriebsspannungen unter Verwendung eines einzigen Schaltreglers.
  • Die verschiedenen Betriebsspannungen werden dabei durch eine Mehrzahl von Linearreglern eingestellt, wobei jeweils einer der Linearregler einen Spannungswert für jeweils eine der Mehrzahl von Betriebsspannungen einstellt.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung wird durch eine individuelle Regulierung der Mehrzahl von unterschiedlichen Betriebsspannungen eine Verlustleistung an den Stromquellen, welche die LED-Gruppen mit Strom versorgen, reduziert und somit eine Erhitzung reduziert, wodurch eine Überhitzung verhindert wird.
  • Insbesondere wird durch die Linearregler eine DC/DC-Versorgungswelligkeit reduziert, und damit auch EMI-Effekte und LED-Strom-Interferenzen, welche ein Farbflimmern bedingen.
  • Die Linearregler können zudem gleichzeitig dazu genutzt werden, um ein Multiplexen der LEDs zu erlauben, so dass zur Versorgung einer LED-Gruppe nur eine Stromquelle genutzt wird um mehrere LEDs einer LED-Gruppe zu betreiben, wobei die LEDs dieser LED-Gruppe zumindest teilweise voneinander verschiedene Farben aufweisen. Durch passendes Ein- und Ausschalten der Linearregler und entsprechende PWM-Tastverhältnisse an der Stromquelle kann jede LED (R, G, B) der LED-Gruppe einzeln gedimmt werden. Für LED-Gruppen mit LEDs dreier unterschiedlicher Farben können somit für jede LED-Gruppe jeweils zwei Stromquellen eingespart werden.
  • Besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Kombination mehrerer Linearregler mit einem Schaltregler die Ausmaße der Ansteuervorrichtung gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden können. Somit ergibt sich eine kompakt und kostengünstige Bauweise.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Funktionen der Erfindung sind in Zusammenhang mit den in den Figuren gezeigten Beispielen erklärt.
  • Hierbei zeigt:
    • Fig. 1
    schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung;
    Fig. 2
    schematische Darstellung einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Ansteuerungsvorrichtung; und
    Fig. 3
    vereinfachte schematische Darstellung eines Verfahrens zur Reduzierung einer Verlustleistung.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 100.
  • Die Ansteuervorrichtung 100 ist dazu eingerichtet wenigstens eine LED-Gruppe 200 anzusteuern. Jede LED-Gruppe 200 umfasst wenigstens eine LED 201, 202, 203.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jede der LED-Gruppen 200 eine Mehrzahl von LEDs 201, 202, 203, wobei jede der LEDs 201, 202, 203 Licht einer jeweils anderen Farbe emittiert. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel umfasst jede der LED-Gruppen 200 jeweils eine erste LED 201, welche rotes Licht emittiert, eine zweite LED 202, welche grünes Licht emittiert, und eine dritte LED 203, welche blaues Licht emittiert.
  • Es ist aber auch möglich, dass eine LED-Gruppe 200 alternativ oder zusätzlich wenigstens eine weiße LED umfasst.
  • Ebenso ist es möglich, dass die LED-Gruppen 200 eine voneinander verschiedene Anzahl von LEDs 201, 202, 203 aufweisen.
  • Ebenso ist es möglich, dass eine LED-Gruppe 200 mehrere LEDs 201, 202, 203 von derselben Farbe aufweist, d.h. mehrere rote LEDs, und/oder mehrere grüne LEDs und/oder mehrere blaue LEDs und/oder mehrere weiße LEDs.
  • Die Ansteuervorrichtung 100 umfasst eine Mehrzahl von Linearreglern 101 und einen Schaltregler 102. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Stromversorgung 103 in die Ansteuervorrichtung 100 integriert. Bei der Ansteuervorrichtung 100 und der Stromversorgung 103 kann es sich aber auch um zwei voneinander separierte Baueinheiten handeln.
  • Die Stromversorgung 103 umfasst eine Mehrzahl von Stromquellen IQ, welche durch eine Mehrzahl von Pulsweitenmodulationseinheiten PWM geschaltet werden. Dabei schaltet jede der Pulsweitenmodulationseinheiten PWM jeweils eine der Stromquellen IQ durch Senden eines PWM-Signals PWMS.
  • Jede der Stromquellen IQ versorgt entsprechend dem empfangenen PWM-Signal PWMS jeweils eine ihr zugeordneten LED-Gruppe 200 mit Strom.
  • Entsprechend der auf die LEDs 201, 202, 203 der jeweiligen LED-Gruppe 200 gegebene mittlere Stromstärke wird eine jeweilige Farbtemperatur der entsprechenden LED-Gruppe 200, sowie eine Intensität eingestellt.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung sind die Stromquellen IQ gegen Masse, und damit als Stromsenken geschaltet.
  • Über eine Versorgungsleitung VL werden die LED-Gruppen 200 mit einer Versorgungsspannung VS versorgt.
  • Der Schaltregler 102 reguliert die Versorgungsspannung VS auf einen konstanten Spannungswert, welcher als Eingangsspannung ES für die Linearregler 101 dient.
  • Für den Betrieb verschiedenfarbiger LEDs 201, 202, 203 sind unterschiedliche Mindestspannungen für die jeweiligen Betriebsspannungen V1, V2, V3 notwendig. So benötigen rote LEDs eine deutlich geringere Spannung als grüne LEDs und blaue LEDs. Weiße LEDs hingegen benötigen eine Mindestspannung, welche mit der Mindestspannung für blaue LEDs vergleichbar ist.
  • Zur Einstellung einer farbspezifischen individuellen Betriebsspannung V1, V2, V3 umfasst die Ansteuervorrichtung 100 eine Mehrzahl von Linearreglern 101a, 101b, 101c. Jeder der Linearregler 101a, 101b, 101c stellt jeweils einen Spannungswert für eine jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3 der LEDs 201, 202, 203 einer jeweiligen Farbe ein. Dabei stellt ein erster Linearregler 101a eine erste Betriebsspannung V1 für die ersten LEDs 201 (in diesem Beispiel für alle roten LEDs) jeder der LED-Gruppen 200 ein. Ein zweiter Linearregler 101b stellt eine zweite Betriebsspannung V2 für die zweiten LEDs 202 (in diesem Beispiel alle grünen LEDs) jeder der LED-Gruppen 200 ein. Ein dritter Linearregler 101c stellt eine dritte Betriebsspannung V3 für die dritten LEDs 203 (in diesem Beispiel alle blauen LEDs) jeder der LED-Gruppen 200 ein.
  • Mittels der Linearregler 101a, 101b, 101c werden somit drei verschiedene Betriebsspannungen V1, V2, V3 zur Verfügung gestellt.
  • In einer nicht dargestellten Ausführung umfasst die Ansteuervorrichtung einen vierten Linearregler, welcher eine vierte Betriebsspannung für vierte LEDs einer vierten Farbe, insbesondere für weiße LEDs, einstellt.
  • Die Linearregler 101a, 101b, 101c können zudem als Multiplexer fungieren.
  • Die Linearregler 101 und die Stromquellen IQ werden jeweils durch Pulsweitenmodulationseinheiten PWM so ein- und ausgeschaltet, dass jede LED 201, 202, 203 (R, G, B) einzeln gedimmt werden kann.
  • Um einen Betrieb der LEDs 201, 202, 203 zu gewährleisten, muss die Eingangsspannung ES der Linearregler 101 ausreichend hoch sein.
  • Der Schaltregler 102 reguliert einen Wert für die Eingangsspannung ES derart, dass die Eingangsspannung ES abzüglich eines Spannungsabfalls über die jeweiligen Linearregler 101a, 101b, 101c mindestens der jeweiligen Mindestspannung für die jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3 entspricht.
  • Insbesondere stellt der Schaltregler 102 einen Spannungswert für die Eingangsspannung ES ein, welcher abzüglich des Spannungsabfalls über die Linearregler 101a, 101b, 101c mindestens der größten der Mindestspannungen für die Betriebsspannungen V1, V2, V3 entspricht.
  • Die über die Stromquellen IQ abfallende Spannung erzeugt eine Verlustleistung, welche in Wärme umgewandelt wird.
  • Um eine Überhitzung zu verhindern, muss der Spannungsabfall über die Stromquellen IQ geringgehalten werden.
  • Insbesondere soll der Spannungsabfall über die Stromquellen IQ einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten. Insbesondere beträgt der vorgegebene Wert für den Spannungsabfall über die Stromquellen IQ einem Wert von ca. 0,5V.
  • Zusätzlich kann eine Einstellung der Betriebsspannungen V1, V2, V3 in Abhängigkeit eines von einem Temperatursensor TS gesendeten Temperaturwerts erfolgen.
  • Der Temperatursensor TS kann in der Ansteuervorrichtung 100 integriert sein.
  • Der Temperatursensor TS überwacht eine Temperaturerhöhung, welche von einem Spannungsabfall über die Stromquellen IQ herrührt.
  • Um eine Funktionsfähigkeit der Ansteuervorrichtung 100 zu gewährleisten, darf eine bestimmte Temperatur nicht überschritten werden.
  • Die Linearregler 101a, 101b, 101c regulieren somit die Betriebsspannungen V1, V2, V3 für die entsprechenden LEDs 201, 202, 203 in Abhängigkeit eines gemessenen Werts für den Spannungsabfall an den Stromquellen und/oder in Abhängigkeit eines gemessenen Werts für eine Temperatur.
  • Dies wird über zwei miteinander verknüpften Regelkreisen bewerkstelligt, wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt.
  • Es ist möglich eine Vielzahl von Ansteuervorrichtungen 100, wie in Fig. 1 dargestellt, hintereinander zu schalten.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 100.
  • Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung dadurch, dass die Ansteuervorrichtung 100 eine Mehrzahl von ersten LED-Gruppen 200a und eine Mehrzahl von zweiten LED-Gruppen 200b ansteuert, wobei die ersten LED-Gruppen eine Mehrzahl von LEDs 201, 202, 203 aufweist und die zweiten LED-Gruppen wenigstens eine LED 204 aufweist.
  • Jeder LED-Gruppe 200a, 200b ist jeweils eine jeweilige Stromquelle IQ zugeordnet, wobei jede Stromquelle IQ jeweils die ihr zugeordnete LED-Gruppe 200a, 200b mit Strom versorgt.
  • Weiße LEDs benötigen eine Mindestspannung, welche mit der Mindestspannung für blaue LEDs vergleichbar ist.
  • Aus diesem Grund können weiße LEDs und blaue LEDs mit einer gemeinsamen Betriebsspannung angesteuert werden.
  • In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst eine erste LED-Gruppe 200a eine erste LED 201, eine zweite LED 202 und eine dritte LED 203, und eine zweite LED-Gruppe 200b eine vierte LED 204.
  • In Fig. 2 entspricht die erste LED 201 einer roten LED, die zweite LED 202 einer grünen LED, die dritte LED 203 einer blauen LED und die vierte LED 204 einer weißen LED.
  • Ein erster Linearregler 101a stellt eine erste Betriebsspannung V1 ein, ein zweiter Linearregler 101b stellt eine zweite Betriebsspannung V2 bereit und ein dritter Linearregler 101c stellt eine dritte Betriebsspannung V3 bereit.
  • In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel stellt der erste Linearregler 101a eine erste Betriebsspannung V1 für alle ersten LEDs 201 für alle ersten LED-Gruppen 200a ein, der zweite Linearregler 101b eine zweite Betriebsspannung V2 für alle zweiten LEDs 202 für alle ersten LED-Gruppen 200a ein, und der dritte Linearregler 101c eine dritte Betriebsspannung V3 sowohl für alle dritten LEDs 203 für alle ersten LED-Gruppen 200a, als auch für alle vierten LEDs 204 für alle zweiten LED-Gruppen 200b.
  • Somit regelt der dritte Linearregler 101c in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine gemeinsame dritte Betriebsspannung V3 für alle blauen LEDs und alle weißen LEDs.
  • Ebenso wie blaue LEDs und weiße LEDs, weisen auch die benötigten Mindestspannungen für grüne LEDs und blaue LEDs ähnliche Werte auf.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird für alle grünen LEDs und alle blauen LEDs eine gemeinsame Betriebsspannung mittels eines gemeinsamen Linearreglers reguliert.
  • In diesem Fall sind die grünen LEDs und die blauen LEDs, für die mittels eines gemeinsamen Linearreglers eine gemeinsame Betriebsspannung eingestellt wird, in voneinander verschiedenen LED-Gruppen angeordnet, sodass diese grünen LEDs mittels Stromquellen mit Strom versorgt werden, welche sich von den Stromquellen unterscheiden, die die blauen LEDs, für welche mittels des gemeinsamen Linearreglers die gemeinsame Betriebsspannung eingestellt wird, mit Strom versorgen. Insbesondere sind die grünen LEDs in den ersten LED-Gruppen angeordnet und die blauen LEDs in den zweiten LED-Gruppen angeordnet, wobei ein gemeinsamer Linearregler eine Betriebsspannung für alle grünen LEDs sämtlicher ersten LED-Gruppen und für alle blauen LEDs sämtlicher zweiten LED-Gruppen einstellt. Dabei wird jede LED-Gruppe von einer separaten Stromquelle mit Strom versorgt.
  • In dieser Ausführungsform können die ersten LED-Gruppen und die zweiten LED-Gruppen jeweils auch rote LEDs und/oder weiße LEDs umfassen. Dabei reguliert ein separater Linearregler eine Betriebsspannung für sämtliche roten LEDs für alle LED-Gruppen, welche rote LEDs aufweisen. Weiter reguliert und ein weiterer separater Linearregler eine Betriebsspannung für sämtliche weißen LEDs für alle LED-Gruppen, welche weiße LEDs aufweisen.
  • In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform wird für alle grünen LEDs, alle blauen LEDs und alle weißen LEDs eine gemeinsame Betriebsspannung mittels eines gemeinsamen Linearreglers reguliert.
  • Hierbei umfassen die ersten LED-Gruppen die grünen LEDs, die zweiten LED-Gruppen die blauen LEDs und die dritten LED-Gruppen die weißen LEDs, wobei ein gemeinsamer Linearregler eine Betriebsspannung für alle grünen LEDs aller ersten LED-Gruppen, für alle blauen LEDs aller zweiten LED-Gruppen und für alle weißen LEDs aller dritten LED-Gruppen einstellt.
  • Dabei wird jede LED-Gruppe der ersten LED-Gruppen, der zweiten LED-Gruppen und der dritten LED-Gruppen mittels einer jeweiligen separaten Stromquelle mit Strom versorgt.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.
  • Fig. 3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verfahrens zur Reduzierung einer Verlustleistung mittels der in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellten Ansteuervorrichtung.
  • Bei diesem Verfahren kommen ein erster Regelkreis R1 und ein zweiter Regelkreis R2 zu Tragen.
  • In dem ersten Regelkreis R1 erfasst ein erster Detektor D1 einen ersten Messwert M1 für den Spannungsabfall über jede der Stromquellen.
  • Ein erster Komparator K1 vergleicht den ersten Messwert M1 mit einem vorgegebenen Maximalwert für den Spannungsabfall.
  • Überschreitet der erste Messwert M1 den vorgegebenen Maximalwert, sendet der erste Komparator K1 ein entsprechendes erstes erstes Komparator-Signal KS1a an die Linearregler 101.
  • Bei Empfang des ersten ersten Komparator-Signals KS1a verringert der jeweilige Linearregler 101a, 101b, 101c die jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3.
  • Insbesondere verringert der erste Linearregler 101a die erste Betriebsspannung V1, wenn der erste Messwert M1 bei einer Ansteuerung der ersten LEDs 201 den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
  • Insbesondere verringert der zweite Linearregler 101b die zweite Betriebsspannung V2, wenn der erste Messwert M1 bei einer Ansteuerung der zweiten LEDs 202 den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
  • Insbesondere verringert der dritte Linearregler 101c die dritte Betriebsspannung V3, wenn der erste Messwert M1 bei einer Ansteuerung der dritten LEDs 203 den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
  • Weiter vergleicht der erste Komparator K1 die jeweiligen Betriebsspannungen V1, V2, V3 mit einem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die Betriebsspannungen V1, V2, V3, welcher notwendig ist, um den Betrieb der jeweiligen LEDs zu gewährleisten.
  • Entspricht oder unterschreitet eine oder mehrere der Betriebsspannungen V1, V2, V3 den jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die jeweilige Betriebsspannungen V1, V2, V3, sendet der erste Komparator K1 ein entsprechendes zweites erstes Komparator-Signal KS1b an die Linearregler 101. Weiter vergleicht der erste Komparator K1 die jeweiligen Betriebsspannungen V1, V2, V3 mit einem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die Betriebsspannungen V1, V2, V3.
  • Entspricht oder überschreitet eine oder mehrere der Betriebsspannungen V1, V2, V3 den jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die jeweilige Betriebsspannungen V1, V2, V3, sendet der erste Komparator K1 ein entsprechendes zweites erstes Komparator-Signal KS1b an die Linearregler 101. Bei Empfang des zweiten ersten Komparator-Signals KS1b erhöht oder verringert der jeweilige Linearregler 101a, 101b, 101c entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals KS1b die jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3.
  • Hierbei erhöht der erste Linearregler 101a die erste Betriebsspannung V1, wenn die erste Betriebsspannung V1 kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die erste Betriebsspannung V1 ist. Ist die erste Betriebsspannung V1 größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die erste Betriebsspannung V1, verringert der erste Linearregler 101a die erste Betriebsspannung V1.
  • Äquivalent erhöht der zweite Linearregler 101b die zweite Betriebsspannung V2, wenn die zweite Betriebsspannung V2 kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mindestwert für die zweite Betriebsspannung V2 ist. Ist die zweite Betriebsspannung V2 größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die zweite Betriebsspannung V2, verringert der zweite Linearregler 101b die zweite Betriebsspannung V2.
  • Ebenso erhöht der dritte Linearregler 101c die dritte Betriebsspannung V3, wenn die dritte Betriebsspannung V3 kleiner oder gleich dem vorgegebenen Minimalwert ist. Ist die dritte Betriebsspannung V3 größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für die dritte Betriebsspannung V3, verringert der dritte Linearregler 101c die dritte Betriebsspannung V3.
  • Zusätzlich oder alternativ können die Betriebsspannungen V1, V2, V3 in Abhängigkeit eines Temperaturwerts TW angepasst werden.
  • Hierzu erfasst ein Temperatursensor TS einen Temperaturwert TW der Stromquellen.
  • Ein zweiter Komparator K2 vergleicht den vom Temperatursensor TS übermittelten Temperaturwert TW mit einem vorgegebenen Temperaturmaximalwert.
  • Ist der Temperaturwert TW größer oder gleich dem vorgegebenen Temperaturmaximalwert, sendet der zweite Komparator K2 ein zweites Komparator-Signal KS2 an die Linearregler 101.
  • Wenn die Linearregler 101 das zweite Komparator-Signal KS2 empfangen, reduzieren die Linearregler 101 die Betriebsspannungen V1, V2, V3.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Komparator K2 in dem ersten Komparator K1 integriert, sodass der erste Komparator K1 den Temperaturwert TW mit dem vorgegebenen Temperaturmaximalwert vergleicht und der erste Komparator K1 das zweite Komparator-Signal KS2 an die Linearregler 101 sendet, wenn der Temperaturwert TW größer oder gleich dem Temperaturmaximalwert ist.
  • In dem zweiten Regelkreis R2 detektiert ein zweiter Detektor D2 einen zweiten Messwert M2 für einen jeweiligen Spannungsabfall über die Linearregler 101.
  • Hierbei detektiert der zweite Detektor D2 einen ersten zweiten Messwert M2a für den Spannungsabfall über den ersten Linearregler 101a, einen zweiten zweiten Messwert M2b für den Spannungsabfall über den zweiten Linearregler 101b und einen dritten zweiten Messwert M2c für den Spannungsabfall über den dritten Linearregler 101c.
  • Ein dritter Komparator K3 bildet eine Differenz des zweiten Messwerts M2 von der Eingangsspannung ES.
  • Der dritte Komparator K3 vergleicht die sich somit ergebenen Differenzwerte für die jeweiligen Linearregler 101a, 101b, 101c mit einem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die jeweilige Betriebsspannungen V1, V2, V3.
  • In dem Fall, dass der jeweilige Differenzwert kleiner oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Mindestwert für die jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3 ist, sendet der dritte Komparator K3 ein entsprechendes drittes Komparator-Signal KS3 an den Schaltregler 102.
  • Weiter vergleicht der dritte Komparator K3 die Differenzwerte für die jeweiligen Linearregler 101a, 101b, 101c mit einem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die jeweilige Betriebsspannungen V1, V2, V3.
  • In dem Fall, dass der jeweilige Differenzwert größer oder gleich dem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert für die jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3 ist, sendet der dritte Komparator K3 ein entsprechendes drittes Komparator-Signal KS3 an den Schaltregler 102.
  • In einer nicht dargestellten Ausgestaltung kann der dritte Komparator auch im ersten Komparator oder im zweiten Komparator integriert sein, sodass der erste Komparator bzw. zweite Komparator die Differenz des zweiten Messwerts von der Eingangsspannung bildet und das dritte Komparator-Signal sendet.
  • Empfängt der Schaltregler 102 das dritte Komparator-Signal KS3, so erhöht oder verringert der Schaltregler 102 entsprechend dem dritten Komparator-Signal KS3 die Eingangsspannung ES bis jeder der Differenzwerte größer oder gleich dem jeweiligen entsprechenden vorgegebenen Mindestwert und zugleich kleiner oder gleich dem jeweiligen entsprechenden vorgegebenen Maximalwert für die jeweilige Betriebsspannung V1, V2, V3 ist.
  • Der Schaltregler 102 stellt somit entsprechend einen Spannungswert für die Eingangsspannung ES an den Linearreglern 101 ein, welcher abzüglich des Spannungsabfalls über die Linearregler 101a, 101b, 101c mindestens dem größten für die Betriebsspannungen V1, V2, V3 der LEDs 201, 202, 203 notwendigen Spannungswert entspricht, jedoch zugleich einem Maximalwert für diese Betriebsspannung V1, V2, V3 nicht überschreitet.
  • Auf diese Weise wird mittels des zweiten Regelkreises R2 gewährleistet, dass die jeweiligen Betriebsspannungen V1, V2, V3 zu jeder Zeit ausreichend hoch sind, um den Betrieb der LEDs 201, 202, 203 der jeweiligen Farbe noch mit ausreichend viel Spannung zu versorgen.
  • Die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung ermöglicht somit eine gleichzeitige Bereitstellung einer Mehrzahl unterschiedlicher Betriebsspannungen unter Verwendung eines einzigen Schaltreglers.
  • Die verschiedenen Betriebsspannungen werden dabei durch eine Mehrzahl von Linearreglern eingestellt, wobei jeweils einer der Linearregler einen Spannungswert für jeweils eine der Mehrzahl von Betriebsspannungen einstellt.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung wird durch eine individuelle Regulierung der Mehrzahl von unterschiedlichen Betriebsspannungen eine Verlustleistung an den Stromquellen, welche die LED-Gruppen mit Strom versorgen, reduziert. Auf diese Weise wird ein Erhitzen reduziert und ein Überhitzen der Ansteuervorrichtung und der anzusteuernden LED-Vorrichtung verhindert.
  • Durch die Kombination mehrerer Linearregler mit einem Schaltregler können die geometrischen Ausmaße der Ansteuervorrichtung gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden. Zudem werden durch die erfindungsgemäße Schaltung der Linearregler eine benötigte Anzahl der Stromquellen bzw. Stromsenken reduziert, wodurch Kosten eingespart werden.
  • Insbesondere wird durch die Linearregler eine DC/DC-Versorgungswelligkeit reduziert, und damit auch EMI-Effekte und LED-Strom-Interferenzen, welche ein Farbflimmern bedingen.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Ansteuervorrichtung
    101
    Linearregler
    101a erster Linearregler
    101b zweiter Linearregler
    101c dritter Linearregler
    102
    Schaltregler
    103
    Stromversorgung
    200
    LED-Gruppe
    200a erste LED-Gruppe
    200b zweite LED-Gruppe
    201
    erste LED
    202
    zweite LED
    203
    dritte LED
    204
    vierte LED
    VL
    Versorgungsleitung
    VS
    Versorgungsspannung
    V1
    erste Betriebsspannung
    V2
    zweite Betriebsspannung
    V3
    dritte Betriebsspannung
    IQ
    Stromquelle
    PWM
    Pulsweitenmodulationseinheit
    PWMS
    PWM-Signal
    R1
    erster Regelkreis
    R2
    zweiter Regelkreis
    D1
    erster Detektor
    D2
    zweiter Detektor
    M1
    erster Messwert
    M2
    zweiter Messwert
    M2a erster zweiter Messwert
    M2b zweiter zweiter Messwert
    M2c dritter zweiter Messwert
    TS
    Temperatursensor
    TW
    Temperaturwert
    K1
    erster Komparator
    K2
    zweiter Komparator
    K3
    dritter Komparator
    KS1
    erstes Komparator-Signal
    KS1a erstes erstes Komparator-Signal
    KS1b zweites erstes Komparator-Signal
    KS2
    zweites Komparator-Signal
    KS3
    drittes Komparator-Signal

Claims (17)

  1. Ansteuervorrichtung (100) zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Gruppen (200) umfassend jeweils wenigstens eine LED (201, 202, 203, 204) von wenigstens einer Farbe,
    wobei die Ansteuervorrichtung (100) einen Schaltregler (102) umfasst, und
    wobei die Ansteuervorrichtung (100) dazu eingerichtet ist eine Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) bereitzustellen,
    wobei die Ansteuervorrichtung (100) eine Mehrzahl von Linearreglern (101) umfasst, und wobei jeder der Linearregler (101a, 101b, 101c) dazu eingerichtet ist jeweils eine jeweilige Betriebsspannung (V1, V2, V3) der Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) individuell einzustellen,
    wobei die jeweilige Betriebsspannung (V1, V2, V3) einer jeweiligen Betriebsspannung (V1, V2, V3) für die wenigstens eine LED entspricht,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens einer der jeweiligen Linearregler (101) dazu eingerichtet ist die jeweilige Betriebsspannung (V1, V2, V3) für alle LEDs einer jeweiligen spezifischen Farbe für sämtliche der Mehrzahl von LED-Gruppen (200), welche die wenigstens eine LED dieser spezifischen Farbe aufweisen, zeitgleich einzustellen, und/oder
    wenigstens einer der jeweiligen Linearregler (101) dazu eingerichtet ist eine gemeinsame jeweilige Betriebsspannung (V1, V2, V3) für alle LEDs einer ersten Farbe und für alle LEDs wenigstens einer zweiten Farbe einzustellen, wobei die LEDs der ersten Farbe in wenigstens einer ersten LED-Gruppe (200a) angeordnet sind und die LEDs der wenigstens einen zweiten Farbe in wenigstens einer von der wenigstens einen ersten LED-Gruppe (200a) verschiedenen zweiten LED-Gruppe (200b) angeordnet ist.
  2. Ansteuervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Wert für eine Mindestspannung für einen Betrieb der LEDs der ersten Farbe mit einem Wert für eine Mindestspannung für einen Betrieb der LEDs der wenigstens einen zweiten Farbe vergleichbar ist.
  3. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Linearregler (101a, 101b, 101c) jeweils mit jeder der Mehrzahl von LED-Gruppen (200) elektrisch verbunden ist.
  4. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ansteuervorrichtung (100) einen ersten Regelkreis (R1) und einen zweiten Regelkreis (R2) umfasst.
  5. Ansteuervorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Regelkreis (R1) die Linearregler (101a, 101b, 101c) umfasst,
    wobei der erste Regelkreis (R1) dazu eingerichtet ist mittels der Linearregler (101a, 101b, 101c) die Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) derart einzustellen, dass die Betriebsspannungen (V1, V2, V3) zumindest teilweise voneinander verschieden sind.
  6. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regelkreis (R2) den Schaltregler (102) umfasst,
    wobei der zweite Regelkreis (R2) dazu eingerichtet ist mittels des Schaltreglers (102) eine Eingangsspannung (ES) für die Linearregler (101) einzustellen.
  7. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mehrzahl von LED-Gruppen (200) jeweils eine Mehrzahl von LEDs (201, 202, 203, 204) umfasst.
  8. Ansteuervorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
    dass jede LED (201, 202, 203, 204) der Mehrzahl von LEDs (201, 202, 203, 204) wenigstens einer LED-Gruppe (200) der Mehrzahl von LED-Gruppen (200) dieselbe Farbe aufweist.
  9. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von LEDs (201, 202, 203, 204) wenigstens einer LED-Gruppe (200) der Mehrzahl von LED-Gruppen (200) wenigstens zwei verschiedene Farben aufweisen.
  10. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ansteuervorrichtung (100) dazu eingerichtet ist LEDs (201, 202, 203, 204) unterschiedlicher Farbe mit voneinander verschiedenen Betriebsspannungen (V1, V2, V3) zu versorgen,
    wobei ein erster Linearregler (101a) dazu eingerichtet ist eine erste Betriebsspannung (V1) einzustellen, und
    wobei ein zweiter Linearregler (101b) dazu eingerichtet ist eine von der ersten Betriebsspannung (V1) verschiedene zweite Betriebsspannung (V2) einzustellen.
  11. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ansteuervorrichtung (100) eine Mehrzahl von Stromquellen (IQ) umfasst,
    wobei jeweils eine der Mehrzahl von Stromquellen (IQ) dazu eingerichtet ist jeweils eine LED-Gruppe (200) der Mehrzahl von LED-Gruppen (200) mit Strom zu versorgen.
  12. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Linearregler (101) als Multiplexer ausgebildet sind.
  13. Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ansteuervorrichtung (100) wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit (PWM) umfasst,
    wobei die wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit (PWM) dazu eingerichtet ist die Mehrzahl von Stromquellen (IQ) zu schalten, und/oder
    wobei die wenigstens eine Pulsweitenmodulationseinheit (PWM) dazu eingerichtet ist die Linearregler (101a, 101b, 101c) der Mehrzahl von Linearreglern (101) einzeln und separat zueinander mit einem PWM-Tastverhältnis zu belegen.
  14. Verfahren zur Einstellung mehrerer sich zumindest zum Teil voneinander unterscheidender Betriebsspannungen (V1, V2, V3) mittels einer Ansteuervorrichtung (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei ein erster Regelkreis (R1) der Ansteuervorrichtung (100) mittels einer Mehrzahl von Linearreglern (101a, 101b, 101c) eine Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) einstellt, und
    wobei ein zweiter Regelkreis (R2) eine Eingangsspannung (ES) für die Linearregler (101a, 101b, 101c) einstellt.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Regelkreis (R1) folgende Verfahrensschritte umfasst:
    • Erfassen eines ersten Messwerts (M1) für einen Spannungsabfall über zumindest eine Stromquelle (IQ);
    • Vergleichen des ersten Messwerts (M1) mit einem vorgegebenen Maximalwert für den Spannungsabfall über die zumindest eine Stromquelle (IQ);
    • Senden eines ersten ersten Komparator-Signals (KS1a);
    • Einstellen einer jeweiligen Betriebsspannung (V1, V2, V3) für jede der Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) entsprechend des ersten ersten Komparator-Signals (KS1a);
    • Vergleichen der jeweiligen Betriebsspannung (V1, V2, V3) mit einem vorgegebenen Mindestwert für die jeweiligen Betriebsspannungen (V1, V2, V3);
    • Vergleichen der jeweiligen Betriebsspannungen (V1, V2, V3) mit einem vorgegebenen Maximalwert für die jeweiligen Betriebsspannungen (V1, V2, V3);
    • Senden eines zweiten ersten Komparator-Signals (KS1b); und
    • Einstellen einer jeweiligen Betriebsspannung (V1, V2, V3) für jede der Mehrzahl von Betriebsspannungen (V1, V2, V3) entsprechend des zweiten ersten Komparator-Signals (KS1b),
    wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Regelkreis (R1) folgende Verfahrensschritte umfasst:
    • Erfassen eines Temperaturwerts (TW) der zumindest einen Stromquelle (IQ);
    • Vergleichen des Temperaturwerts (TW) mit einem vorgegebenen Temperaturmaximalwert;
    • Senden eines zweiten Komparator-Signals (KS2), und
    • Einstellen der jeweiligen Betriebsspannungen (V1, V2, V3) entsprechend des zweiten Komparator-Signals (KS2),
    wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Regelkreis (R2) folgende Verfahrensschritte umfasst:
    • Erfassen eines jeweiligen zweiten Messwerts (M2a, M2b, M2c) für einen jeweiligen Spannungsabfall über die jeweiligen Linearregler (101a, 101b, 101c) der Mehrzahl von Linearreglern (101);
    • Bilden eines jeweiligen Differenzwerts aus der Eingangsspannung (ES) der Linearregler (101) und dem jeweiligen zweiten Messwert (M2a, M2b, M2c);
    • Vergleichen der jeweiligen Differenzwerte mit den jeweiligen vorgegebenen Mindestwerten für die jeweiligen Betriebsspannungen (V1, V2, V3);
    • Vergleichen der jeweiligen Differenzwerte mit den jeweiligen vorgegebenen Maximalwerten für die jeweiligen Betriebsspannungen (V1, V2, V3);
    • Senden eines dritten Komparator-Signals (KS3), und
    • Einstellen der Eingangsspannung (ES) entsprechend des dritten Komparator-Signals (KS3),
    wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird.
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DE102006055312A1 (de) 2006-02-09 2007-08-23 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd., Suwon Antriebsvorrichtung für ein farbiges LED-Hintergrundlicht
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