NL2001528C2 - Electric power converter controlling method for driving LEDs in e.g. lighting fixture, involves determining desired average power of electrical power converter, and closing electronic circuit element during set of sub intervals - Google Patents
Electric power converter controlling method for driving LEDs in e.g. lighting fixture, involves determining desired average power of electrical power converter, and closing electronic circuit element during set of sub intervals Download PDFInfo
- Publication number
- NL2001528C2 NL2001528C2 NL2001528A NL2001528A NL2001528C2 NL 2001528 C2 NL2001528 C2 NL 2001528C2 NL 2001528 A NL2001528 A NL 2001528A NL 2001528 A NL2001528 A NL 2001528A NL 2001528 C2 NL2001528 C2 NL 2001528C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- switching element
- led
- electrical
- energy converter
- electronic switching
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- H05B45/37—Converter circuits
- H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
- H05B45/375—Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
-
- 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
- H05B45/37—Converter circuits
- H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Werkwijze, inrichting en stuursignaal voor het regelen van een door een elektrische energieomzetter aan een belasting afgegeven gewenst gemiddeld vermogen gedurende een tijdinterval 5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van een door een elektrische energieomzetter aan een belasting afgegeven gewenst gemiddeld vermogen gedurende een tijdinterval, en een elektrische energieomzetter ingericht voor het uitvoeren van deze werkwijze.Method, device and control signal for controlling a desired average power delivered to a load by an electrical energy converter during a time interval. The present invention relates to a method for controlling a desired average power delivered to a load by an electrical energy converter during a time interval. a time interval, and an electrical energy converter adapted to perform this method.
10 Elektrische energieomzetters kunnen worden toegepast voor het regelen van de energieoverdracht tussen een elektrische voeding en een belasting. Zij dienen daarbij voor het aanpassen van de (orde)grootte van de elektrische spanning of de elektrische stroomsterkte van de voeding aan de belasting, of als fïjnregeling voor het (al dan niet continu) kunnen regelen van het aan de belasting overgedragen elektrisch vermogen.Electric energy converters can be used to control the energy transfer between an electrical supply and a load. They serve here to adjust the (order) magnitude of the electrical voltage or the electrical current of the supply to the load, or as a fine control for being able to control the electrical power transferred to the load (continuously or not).
15 Dergelijke elektrische energieomzetters zijn doorgaans voorzien van elektrische schakelelementen, die een energieoverdracht op basis van een bepaald schakelpatroon vrijgeven danwel blokkeren. De hoeveelheid overgedragen energie is daarbij regelbaar door het schakelpatroon van de elektrische schakelelementen, en in het bijzonder door de relatieve “aan” en “uit” tijd van het schakelelement te variëren. Elektrische 20 energieomzetters met schakelende elementen zijn vanwege hun geringe interne energieverliezen verkiesbaar boven lineaire energieomzetters, zoals energieomzetters die gebruik maken van weerstanden voor het reduceren van de spanning.Such electrical energy converters are generally provided with electrical switching elements, which release or block an energy transfer based on a specific switching pattern. The amount of energy transferred can be controlled here by varying the switching pattern of the electrical switching elements, and in particular by varying the relative "on" and "off" time of the switching element. Because of their low internal energy losses, electrical energy converters with switching elements are preferable to linear energy converters, such as energy converters that use resistors for reducing the voltage.
Elektrische energieomzetters met schakelende elementen worden bijvoorbeeld gebruikt 25 voor het aansturen van LED’s, in toepassingen waarbij de lichtsterkte van de LED continu en nauwkeurig geregeld (gedimd) dient te worden, zoals bijvoorbeeld bij lichtarmaturen voor gevels, videowalls, podiumverlichting en kleurmengings-toepassingen. In dit laatste geval wordt een bepaalde kleur licht opgewekt door de onderlinge verhouding van meerdere basiskleuren, bijvoorbeeld rood, groen, geel, 30 blauw en wit, nauwkeurig te bepalen.Electric energy converters with switching elements are used, for example, for controlling LEDs, in applications where the light intensity of the LED must be continuously and accurately controlled (dimmed), such as, for example, with light fixtures for facades, video walls, stage lighting and color mixing applications. In the latter case, a certain color of light is generated by accurately determining the mutual ratio of several basic colors, for example red, green, yellow, blue and white.
De LED’s in bovengenoemde toepassingen vereisen ten opzichte van zogenaamde “signaalLEDS”, die met enkele milliamperes gevoed kunnen worden, een relatief hoge stroom, die kan oplopen tot ongeveer 0,5 A wanneer de LED op volle sterkte brandt.The LEDs in the aforementioned applications require a relatively high current, which can be supplied with a few milliamperes, that can be fed with a few milliamperes, which can rise to approximately 0.5 A when the LED lights up at full intensity.
22
Deze stroom wordt volgens de stand van de techniek door middel van een schakelende elektrische energieomzetter, bijvoorbeeld een zogenaamde buck-converter, op basis van een voedingsspanning opgewekt. Dergelijkc elektrische energieomzetters worden gekenmerkt door de aanwezigheid van een inductiviteit, die ervoor zorgt dat de stroom 5 in de energieomzetter rond een voorafbepaalde gemiddelde waarde gehouden wordt, welke bijvoorbeeld de maximaal toegestane LED-stroom betreft. Een combinatie van een LED met een schakelende elektrische energieomzetter voor het opwekken van de LED-stroom op basis van een elektrische spanning wordt als standaardcomponent aangeboden en toegepast.According to the state of the art, this current is generated by means of a switching electrical energy converter, for example a so-called buck converter, on the basis of a supply voltage. Such electrical energy converters are characterized by the presence of an inductance, which ensures that the current in the energy converter is kept around a predetermined average value, which relates, for example, to the maximum permitted LED current. A combination of an LED with a switching electrical energy converter for generating the LED current on the basis of an electrical voltage is offered and applied as a standard component.
1010
Voor het (fijn-)regelen of dimmen van de door een dergelijke component afgegeven lichtsterkte wordt daarbij een tweede schakelende elektrische energieomzetter toegepast, die ervoor zorgt dat de door de eerste elektrische energieomzetter opgewekte stroom afwisselend door de LED of door een ander deel van het elektrische circuit 15 gevoerd wordt. De relatieve tijd dat de stroom door de LED gevoerd wordt is daarbij maatgevend voor de door de LED afgegeven lichtsterkte. De tweede elektrische energieomzetter kan een schakelaar omvatten die parallel aan de LED opgesteld wordt om de LED periodiek mee kort te sluiten en deze aldus te doven, of die in serie met de LED opgenomen wordt, om de stroom door de LED te onderbreken, waarbij er voor 20 deze stroom een vrijloopcircuit wordt voorzien.For the (fine) control or dimming of the light intensity emitted by such a component, a second switching electrical energy converter is used, which ensures that the current generated by the first electrical energy converter alternately through the LED or through another part of the electrical circuit 15 is conducted. The relative time that the current is passed through the LED is thereby decisive for the light intensity emitted by the LED. The second electrical energy converter may comprise a switch which is arranged in parallel with the LED to periodically short-circuit the LED and thus extinguish it, or which is connected in series with the LED, to interrupt the current through the LED, whereby a freewheel circuit is provided for this current.
Deze bekende configuraties hebben echter een belangrijk nadeel. De tweede schakelende elektrische energieomzetter, welke dient voor het bepalen van de door de LED afgegeven lichtsterkte, schakelt een reeds door de eerste schakelende elektrische 25 energieomzetter geschakeld signaal. Daarbij zijn de schakclpatroncn van de eerste en tweede schakelende elektrische energieomzetter vaak niet synchroon, onder andere omdat de eerste elektrische energieomzetter een met de LED geïntegreerde component is, waardoor het schakelsignaal slechts intern in deze component beschikbaar is.However, these known configurations have a major drawback. The second switching electric energy converter, which serves to determine the light intensity emitted by the LED, switches a signal already switched by the first switching electric energy converter. The switching patterns of the first and second switching electrical energy converter are often not synchronous, inter alia because the first electrical energy converter is a component integrated with the LED, as a result of which the switching signal is only available internally in this component.
30 De tweede schakelende elektrische energieomzetter regelt de lichtsterkte van de LED doorgaans door middel van pulsbrecdtemodulatie. Hierbij wordt de LED telkens een gedeelte van een voorafbepaalde periode ingeschakeld, en het resterende gedeelte van deze periode uitgeschakeld. Hoe lager de gewenste lichtopbrengst van dc LED, hoe korter het gedeelte van dc voorafbepaal dc periode dat de LED wordt ingeschakeld.The second switching electric energy converter usually controls the light intensity of the LED by means of pulse width modulation. The LED is then switched on for part of a predetermined period, and the remaining part of this period is switched off. The lower the desired light output of the LED, the shorter the portion of the predetermined period that the LED is turned on.
33
Omdat de schakelpatronen van de eerste en tweede schakelende elektrische energieomzetter niet synchroon zijn, verschilt de vorm van de stroom die tijdens de periode dat de LED ingeschakeld is door de LED stroomt per keer dat deze ingeschakeld is, omdat het moment van inschakelen dan weer eens met een opgaande 5 flank van de stroom, dan weer eens met een neergaande flank samenvalt. Door dit interferentieverschijnsel van de beide geschakelde signalen is de waargenomen lichtsterkte van de LED niet continu, maar “wakkert” de LED als het ware bij zeer korte inschakeltijden. Dit effect is in het bijzonder nadelig wanneer de LED deel uitmaakt van bijvoorbeeld een videowall of een podiumverlichting in toepassingen die gefilmd 10 worden, zoals showbizz-toepassingen welke op televisie worden uitgezonden, omdat het wakkerende signaal vervolgens ook nog eens voor interferentieverschijnselen met de beeldsnelheidsnelheid van de filmbeelden zorgt. Wanneer de zeer korte inschakeltijden vermeden worden om juist dit wakkeren te voorkomen, is de lichtsterkte van de LED bijgevolg over een minder breed gebied te regelen, hetgeen eveneens nadelig is.Because the switching patterns of the first and second switching electric energy converters are not synchronous, the shape of the current flowing through the LED during the period that the LED is switched on varies every time it is switched on, because the moment of switching on again a rising edge of the current, then again coincides with a falling edge. Due to this interference phenomenon of the two switched signals, the perceived light intensity of the LED is not continuous, but the LED “wakes up” as it were with very short switch-on times. This effect is particularly disadvantageous when the LED forms part of, for example, a video wall or stage lighting in applications that are filmed, such as showbiz applications which are broadcast on television, because the waking signal is then also used for interference phenomena with the frame rate of the film footage. When the very short switch-on times are avoided in order to prevent precisely this waking up, the light intensity of the LED can therefore be controlled over a less wide range, which is also disadvantageous.
1515
Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding om een werkwijze en inrichting te verschaffen voor het aansturen van een LED welke de bovengenoemde nadelen niet of althans minder kent.It is therefore an object of the present invention to provide a method and device for controlling an LED which does not have, or at least lesser knows the above-mentioned disadvantages.
20 De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een werkwijze volgens conclusie 1, een inrichting volgens conclusie 9 en een stuursignaal volgens conclusie 15.To this end, the present invention provides a method according to claim 1, a device according to claim 9 and a control signal according to claim 15.
De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding omvat de stappen van het bepalen van het gewenste gemiddelde vermogen gedurende een tijdinterval als gedeelte van een 25 maximaal afgeefbaar vermogen door de elektrische energieomzetter, het verdelen van het tijdinterval in N gelijke subintervallen, het bepalen van een met de fractie evenredige eerste hoeveelheid van M subintervallen, het gedurende ten minste een fractie van de duur van elk van M aaneengesloten subintervallen sluiten van een elektronisch schakelelement van de elektrische energieomzetter en het daaropvolgend 30 gedurende N-M aansluitende subintervallen tweede reeks subintervallen geopend houden van het elektronische schakelelement van de elektrische energieomzetter.The method according to the present invention comprises the steps of determining the desired average power during a time interval as part of a maximum deliverable power by the electrical energy converter, dividing the time interval into N equal subintervals, determining a fractional proportional first amount of M subintervals, closing an electronic switching element of the electrical energy converter for at least a fraction of the duration of each of M contiguous subintervals and subsequently keeping the electronic switching element of the electric energy converter.
Binnen een voor het toepassingsgebied gunstig gekozen tijdinterval, ook wel aangeduid met “refresh-rate”, is het aantal keren M dat een elektronisch schakelelement van de 4 elektrische energieomzetter gesloten wordt (en er aldus een puls opgewekt wordt) maatgevend voor het aan een belasting afgegeven vermogen, bijvoorbeeld de door een LED afgegeven lichtsterkte. In een praktisch voorbeeld is bijvoorbeeld een refresh-rate van een video-wall of podiumverlichting gewenst van 1 kHz, zodat de lengte van het 5 tijdinterval 1 ms betreft. Daarbij kan er gekozen worden voor 2500 subintervallen per tijdinterval.Within a time interval which is favorably selected for the field of application, also referred to as a refresh rate, the number of times M that an electronic switching element of the 4 electric energy converter is closed (and thus a pulse is generated) is decisive for a load power output, for example the light intensity emitted by an LED. In a practical example, for example, a refresh rate of a video wall or stage lighting of 1 kHz is desired, so that the length of the time interval is 1 ms. It is possible to opt for 2500 subintervals per time interval.
Bij voorkeur is de duur van het sluiten van het elektronische schakelelement, en dus van de pulsen, daartoe binnen ten minste M-l intervallen gelijk. De duur van het Me interval 10 dient daarbij voor het verder fijnregclen van de overgedragen hoeveelheid energie, waardoor de resolutie van de omzetter verder verhoogd kan worden. Onder resolutie wordt hier het aantal waarden waarop de energieovcrdracht geregeld kan worden, uitgedrukt als fractie van de maximale energieoverdracht.Preferably, the duration of closing the electronic switching element, and thus of the pulses, is the same within at least M-1 intervals. The duration of the Me interval 10 then serves to further fine-tune the transferred amount of energy, whereby the resolution of the converter can be further increased. Under resolution here the number of values at which energy transfer can be regulated is expressed as a fraction of the maximum energy transfer.
15 Verder is het wenselijk dat een duur van het sluiten van het elektrische schakelelement binnen ten minste één subinterval, maar bij voorkeur bij alle subintervallen korter is dan de duur van het subintcrval. Bijvoorbeeld wordt het schakelende element één derde van de tijd van het subinterval gesloten, en twee derden van de tijd van het subinterval geopend. Hierdoor kan de stroom door de belasting, wanneer deze een inductiviteit 20 omvat, beheerst worden.Furthermore, it is desirable that a duration of closing the electrical switching element within at least one sub-interval, but preferably at all sub-intervals, is shorter than the duration of the sub-interval. For example, the switching element is closed one third of the time of the subinterval, and two thirds of the time of the subinterval is opened. This allows the current through the load, if it comprises an inductance, to be controlled.
Gunstige resultaten kunnen verkregen worden wanneer het interval een lengte heeft tussen 100 en 1000 ns, bij voorkeur 400 ns.Favorable results can be obtained when the interval has a length between 100 and 1000 ns, preferably 400 ns.
25 Een daarbij geschikt gebleken aantal subintervallen N is tussen de 1000 en 50000 gelegen, en is bij voorkeur 2500.A number of subintervals N, which has proven to be suitable, is between 1000 and 50000, and is preferably 2500.
Met deze schakelfrequenties en intervallengten worden optisch zeer goede resultaten bereikt bij het aansturen van een LED, waarbij er geen wakkeren van de LED wordt 30 waargenomen, en er tevens geen interferentieverschijnselen optreden wanneer de LED, tezamen met op soortgelijke wijze aangestuurde LED’s opgenomen in een video-wall of podiumverlichting wordt gefilmd en op televisie wordt uitgezonden.With these switching frequencies and interval lengths, optically very good results are achieved when driving an LED, wherein no fluttering of the LED is observed, and also no interference phenomena occur when the LED, together with similarly driven LEDs recorded in a video -wall or stage lighting is filmed and broadcast on television.
55
De M subintervallen kunnen daarbij zowel aan het begin van een tijdinterval als aan het eind van een tijdinterval plaatsvinden. In het hiervoor beschreven geval waarbij de puls afgegeven gedurende het Me interval korter is dan de pulsen in de overige M-l intervallen kan deze Me puls als eerste, als laatste of op enige andere plaats binnen de 5 reeks van M pulsen vallen.The M sub-intervals can take place both at the beginning of a time interval and at the end of a time interval. In the case described above in which the pulse delivered during the Me interval is shorter than the pulses in the other M-1 intervals, this Me pulse may fall first, last or at any other location within the series of M pulses.
De energieoverdracht kan nog betrouwbaarder gemaakt worden wanneer er een terugkoppeling van de stroom door de belasting plaatsvindt. Bij een gegeven voedingsspanning van de belasting die geschakeld wordt door de energieomzetter, is de 10 stroom door de belasting maatgevend voor de hoeveelheid overgedragen energie. Daarnaast kan deze stroom eenvoudig en zonder de energieoverdracht wezenlijk te beïnvloeden worden gemeten.The energy transfer can be made even more reliable when there is feedback of the current through the load. At a given supply voltage of the load that is switched by the energy converter, the current through the load determines the amount of energy transferred. In addition, this current can be measured easily and without substantially influencing the energy transfer.
In een praktische uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat een elektrische 15 energieomzetter voor het aan een belasting afgeven van een gewenst gemiddeld vermogen gedurende een tijdinterval, een elektrische voedingsspanning, een elektronisch schakelelement, en een regelcircuit voor het besturen van het elektronisch schakelelement dat is ingericht voor het volgens de hiervoor beschreven werkwijze besturen van het elektronisch schakelelement. Dit schakelelement kan een op zich 20 bekend schakelelement zijn, zoals een field effect transistor (FET). Het regelcircuit voor het aansturen van het schakelelement kan zoals hierboven reeds genoemd bijvoorbeeld gevormd worden door een microprocessor, die is ingericht voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwijze.In a practical embodiment of the present invention an electrical energy converter for supplying a desired average power during a time interval to an load, an electrical supply voltage, an electronic switching element, and a control circuit for controlling the electronic switching element which is arranged for controlling the electronic switching element according to the method described above. This switching element can be a switching element known per se, such as a field effect transistor (FET). The control circuit for controlling the switching element can, as already mentioned above, for example be formed by a microprocessor, which is adapted to carry out the method described above.
25 De belasting omvat daarbij bijvoorbeeld een LED, welke in serie met het elektronische schakelende element en een inductiviteit parallel aan de elektrische voedingsspanning is geschakeld, en waarbij er aan de serieschakeling van de LED en de inductiviteit een vrijloopdiode is geplaatst, zodanig dat de kathode van de LED direct verbonden is met de anode van de vrijloopdiode, of dat de anode van de led direct verbonden is met de 30 kathode van de vrijloopdiode. Onder direct verbonden wordt hier verstaan: in elektrisch geleidende verbinding staand, zonder tussenkomst van een verdere elektrische component.The load herein comprises, for example, an LED, which is connected in series with the electronic switching element and an inductance parallel to the electrical supply voltage, and wherein a freewheel diode is placed on the series connection of the LED and the inductivity, such that the cathode of the LED is directly connected to the anode of the freewheel diode, or that the anode of the led is directly connected to the cathode of the freewheel diode. Directly connected here means: being in electrically conductive connection, without the intervention of a further electrical component.
66
De scricschakeling van de inductiviteit, de LED en de schakelaar kan verder een tussen de schakelaar en de bron opgenomen weerstand omvatten, voor het opwekken van een aan de stroom door de LED evenredige mcetspanning, welke naar de elektrische omzetter kan worden teruggekoppeld voor het op basis van dit teruggekoppeldc signaal 5 aanpassen van de instellingen van het rcgclcircuit.The circuitry of the inductance, the LED and the switch may further comprise a resistor included between the switch and the source, for generating a voltage which is proportional to the current through the LED and which can be fed back to the electrical converter for of this feedback signal 5 adjust the settings of the control circuit.
Het schakelende element kan daarbij worden ingeschakcld op basis van een door het rcgelcircuit afgegeven eerste flank van een puls, en worden uitgeschakeld wanneer de meetspanning een voorafbepaalde drempelspanning bereikt.The switching element can then be switched on on the basis of a first edge of a pulse supplied by the control circuit and switched off when the measuring voltage reaches a predetermined threshold voltage.
1010
Niet alleen wordt hierdoor een eenvoudige constructie bereikt, maar ook wordt hierdoor de reproduceerbaarheid van de door de LED opgewekte lichtsterkte gedurende een aantal intervallen nog verder gewaarborgd, en is de LED hierdoor tevens beveiligd tegen een te grote stroom.Not only is a simple construction achieved as a result, but also the reproducibility of the light intensity generated by the LED during a number of intervals is further guaranteed, and the LED is thereby also protected against excessive current.
1515
Om verder een ongewenst verband tussen de lichtsterkte en de temperatuur van de LED, welke temperatuur bij gebruik van dc inrichting redelijk kan oplopen, tegen te gaan, kan er parallel aan de LED een weerstand worden opgenomen. Dc temperatuurafhankelijke spanning van de LED leidt tot een stroom door de parallclweerstand met dezelfde 20 temperatuurafhankelijkheid, waardoor dc stroom door de LED wordt gecompenseerd bij een gelijkblijvende totale stroom.In addition, in order to prevent an undesirable relationship between the light intensity and the temperature of the LED, which temperature can reasonably rise when the device is used, a resistor can be included parallel to the LED. The temperature-dependent voltage of the LED leads to a current through the parallel resistor with the same temperature dependence, whereby the current through the LED is compensated for with a constant total current.
De onderhavige uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin: 25 - Figuur 1 een schematische weergave toont van een elektrische energicomzetter en een daaraan gekoppelde belasting volgens de onderhavige uitvinding; - Figuur 2 een grafiek toont van een aantal signaalvormen binnen een elektrische energicomzetter volgens de stand van de techniek; en - Figuur 3 een grafiek toont van een aantal signaalvormen binnen de elektrische 30 energicomzetter volgens de onderhavige uitvinding.The present invention will now be elucidated with reference to the following figures, in which: - Figure 1 shows a schematic representation of an electric energy converter and a load according to the present invention coupled thereto; Figure 2 shows a graph of a number of signal forms within an electrical energy converter according to the prior art; and Figure 3 shows a graph of a number of signal forms within the electrical energy converter according to the present invention.
Figuur 1 toont een elektrisch schema van een elektrische energicomzetter 1 volgens de onderhavige uitvinding, en een daaraan gekoppelde belasting 2, alsook een voedingsspanningsbron 3. Dc elektrische energicomzetter 1 omvat een schakelend 7 element 5, zoals een FET of een GTO, en een microprocessor 4 voor het opwekken van een besturingssignaal dat via een besturingslijn 11 naar het schakelende element 5 wordt geleid. De belasting omvat een LED 6, in serie met een inductiviteit 7 en daaraan parallel geschakeld een diode 8 welke dient als vrijloopdiode voor de stroom door 5 inductiviteit 7, op momenten dat het schakelende element 9 open, dat wil zeggen in een niet geleidende stand staat. Tussen de voedingsspanningsbron 3 en het schakelende element 5 is een weerstand 9 opgenomen, voor het opwekken van een aan de stroom door de LED 6 evenredige spanning, welke via terugkoppellijn 10 wordt teruggekoppeld naar de microprocessor 4, voor het op basis van deze gemeten spanning 10 aanpassen van de inschakel verhouding van de pulstrein.Figure 1 shows an electrical diagram of an electrical energy converter 1 according to the present invention, and a load 2 coupled thereto, as well as a supply voltage source 3. The electrical energy converter 1 comprises a switching element 7, such as a FET or a GTO, and a microprocessor 4. for generating a control signal which is conducted via a control line 11 to the switching element 5. The load comprises an LED 6, in series with an inductance 7 and connected in parallel thereto, a diode 8 which serves as a freewheel diode for the current through inductivity 7, at times when the switching element 9 is open, i.e. in a non-conductive position . A resistor 9 is provided between the supply voltage source 3 and the switching element 5, for generating a voltage proportional to the current through the LED 6, which voltage is fed back via feedback line 10 to the microprocessor 4 for the voltage 10 measured on the basis of this voltage. adjusting the duty ratio of the pulse train.
Figuur 2 toont een grafiek met een aantal signaalvormen die optreden in een elektrische energieomzetter volgens de stand van de techniek. Figuur 2a toont daarbij een pulsbreedte-gemoduleerd signaal, dat wordt opgewekt door een microprocessor van een 15 tweede elektrische energieomzetter voor het bedienen van een schakelend element dat de spanning over de LED kan kortsluiten of de stroom door de LED kan omleiden, met het oogmerk om de door de LED opgewekte lichtsterkte te dimmen. Per periodetijd 12 wordt er één puls afgegeven, waarbij de duur van de puls maatgevend is voor de gewenste lichtsterkte van de LED 6. Figuur 2b toont de stroom die door de eerste 20 schakelende elektrische energieomzetter wordt opgewekt, en waarin als gevolg van het schakelen een zogenaamde rimpel aanwezig is. Onder een rimpel wordt hier een periodiek optredende afwijking van het gemiddelde signaal bedoeld. Deze rimpel heeft daarbij een herhalingsperiode die geen geheel veelvoud is van de periode tussen de door de pulsbreedtemodulator opgewekte pulsen. De beide pulsreeksen lopen daardoor niet 25 synchroon, waardoor het spanningsverloop over de belasting op de momenten dat het schakelende element van de tweede elektrische energieomzetter gesloten is telkens verschilt, zoals is weergegeven in figuur 2c. Dit interferentie-effect is ongewenst, en leidt tot “wakkeren” van de door de LED afgegeven lichtsterkte.Figure 2 shows a graph with a number of signal forms that occur in an electrical energy converter according to the prior art. Figure 2a shows a pulse width-modulated signal, which is generated by a microprocessor of a second electrical energy converter for operating a switching element that can short-circuit the voltage across the LED or redirect the current through the LED, with the purpose of dimming the light intensity generated by the LED. One pulse is emitted per period time 12, the duration of the pulse being decisive for the desired light intensity of the LED 6. Figure 2b shows the current generated by the first switching electric energy converter, and in which, as a result of the switching, a so-called wrinkle is present. A ripple is here understood to mean a periodically occurring deviation from the average signal. This ripple then has a repetition period that is not an entirely multiple of the period between the pulses generated by the pulse width modulator. As a result, the two pulse series are not synchronous, as a result of which the voltage variation across the load at the moments that the switching element of the second electrical energy converter is closed differs each time, as is shown in Figure 2c. This interference effect is undesirable and leads to "waking up" the light intensity emitted by the LED.
30 Figuur 3 toont een grafiek met een aantal signaalvormen die optreden in de schakeling uit figuur 1, wanneer deze wordt aangestuurd volgens een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Figuur 3a toont daarbij een stuursignaal voor het schakelende element 5, opgewekt door de microprocessor 4. Het stuursignaal omvat gedurende een periodetijd 12 een pulsreeks, waarvan het aantal pulsen maatgevend is voor de gewenste 8 lichtsterkte van de LED 6. Figuur 3b toont de stroom door de LED 6 wanneer deze wordt aangestuurd volgens de onderhavige uitvinding. De stroomsterktc begint te stijgen wanneer er een stijgende flank van de pulsrceks aan het schakelende clement wordt toegevoerd, en wordt hardwarematig gestopt op het moment dat de stroomsterkte 5 een voora(bepaalde maximale waarde 14 bereikt heeft. Deze w'aarde correspondeert bijvoorbeeld met de waarde waarop de LED net niet doorbrandt. Op deze manier zorgt de terugkoppeling niet alleen voor een volledig identieke lichtsterkte tijdens achtereenvolgende intervallen, maar vormt deze tegelijkertijd een beveiliging tegen te hoge stromen.Figure 3 shows a graph with a number of signal forms that occur in the circuit of Figure 1 when it is driven according to a method according to the present invention. Figure 3a shows a control signal for the switching element 5 generated by the microprocessor 4. The control signal comprises during a period of time 12 a pulse series, the number of pulses of which determines the desired light intensity of the LED 6. Figure 3b shows the current through the LED 6 when it is controlled according to the present invention. The current intensity starts to rise when a rising edge of the pulse is applied to the switching clement, and is stopped hardware-wise when the current intensity 5 has reached a predetermined maximum value 14. This value corresponds, for example, to the value The LED does not burn out, so the feedback not only ensures a completely identical light intensity during successive intervals, but at the same time forms a protection against excessive currents.
1010
Naast de getoonde uitvoeringsvomicn met LED aansturingen zijn de werkwijze en inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor diverse andere doeleinden toepasbaar, zoals het aansturen van andere elektrische belastingen zoals gelijkstroommotoren. Hierbij wordt erop gewezen tevens de uitvinding eveneens van 15 toepassing is op omzetters van andere aard van de hierboven beschreven omzetter van het ‘Buck’- type, zoals “Floating Buck’ - omzetters, ‘Boost”-omzetters en andere schakelende omzetters.In addition to the embodiments shown with LED drives, the method and device according to the present invention can be used for various other purposes, such as driving other electrical loads such as direct-current motors. It is also pointed out here that the invention also applies to converters of a different nature from the "Buck" type converter described above, such as "Floating Buck" converters, "Boost" converters and other switching converters.
Claims (15)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2001528A NL2001528C2 (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Electric power converter controlling method for driving LEDs in e.g. lighting fixture, involves determining desired average power of electrical power converter, and closing electronic circuit element during set of sub intervals |
| NL2002786A NL2002786C2 (en) | 2008-04-25 | 2009-04-23 | Method, device and control signal for controlling a desired average power output from an electrical energy converter to a load during a time interval. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2001528 | 2008-04-25 | ||
| NL2001528A NL2001528C2 (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Electric power converter controlling method for driving LEDs in e.g. lighting fixture, involves determining desired average power of electrical power converter, and closing electronic circuit element during set of sub intervals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2001528C2 true NL2001528C2 (en) | 2009-10-27 |
Family
ID=40149845
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2001528A NL2001528C2 (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Electric power converter controlling method for driving LEDs in e.g. lighting fixture, involves determining desired average power of electrical power converter, and closing electronic circuit element during set of sub intervals |
| NL2002786A NL2002786C2 (en) | 2008-04-25 | 2009-04-23 | Method, device and control signal for controlling a desired average power output from an electrical energy converter to a load during a time interval. |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2002786A NL2002786C2 (en) | 2008-04-25 | 2009-04-23 | Method, device and control signal for controlling a desired average power output from an electrical energy converter to a load during a time interval. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (2) | NL2001528C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05316567A (en) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Sharp Corp | Infrared ray remote controller |
| EP1353266A2 (en) * | 2002-04-08 | 2003-10-15 | Leitch Technology International Inc. | Method and apparatus for representation of video and audio signals on a low-resolution display |
| CA2433711A1 (en) * | 2002-06-26 | 2003-12-26 | Star Headlight & Lantern Co. Of Canada Ltd. | Solid-state warning light with environmental control |
| US20040130921A1 (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-08 | Rohm Co., Ltd. | DC-AC converter and controller IC for the same |
| US20050225259A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | International Rectifier Corporation | LED buck regulator control IC |
| US20060238174A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Catalyst Semiconductor, Inc. | LED current bias control using a step down regulator |
-
2008
- 2008-04-25 NL NL2001528A patent/NL2001528C2/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-04-23 NL NL2002786A patent/NL2002786C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05316567A (en) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Sharp Corp | Infrared ray remote controller |
| EP1353266A2 (en) * | 2002-04-08 | 2003-10-15 | Leitch Technology International Inc. | Method and apparatus for representation of video and audio signals on a low-resolution display |
| CA2433711A1 (en) * | 2002-06-26 | 2003-12-26 | Star Headlight & Lantern Co. Of Canada Ltd. | Solid-state warning light with environmental control |
| US20040130921A1 (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-08 | Rohm Co., Ltd. | DC-AC converter and controller IC for the same |
| US20050225259A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | International Rectifier Corporation | LED buck regulator control IC |
| US20060238174A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Catalyst Semiconductor, Inc. | LED current bias control using a step down regulator |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| BENDYK M ET AL: "Direct Torque Control of Induction Motor Drives Using High Frequency Pulse Density Modulation for Reduced Torque Ripples and Switching Losses", POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE, 2007. PESC 2007. IEEE, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 17 June 2007 (2007-06-17), pages 86 - 91, XP031218272, ISBN: 978-1-4244-0654-8 * |
| HISAYUKI SUGIMURA ET AL: "PDM Controlled Series Load Resonant Soft Switching High Frequency Inverter for Induction Heated Toner Fixing Outer Roller with Inner Cylindrical Working Coil Stator", POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE, 2006. IPEMC '06. CES/IEEE 5TH INTERNATIONAL, IEEE, PI, 1 August 2006 (2006-08-01), pages 1 - 5, XP031014315, ISBN: 978-1-4244-0448-3 * |
| S. ORCIONI ET AL: "A Switching Mode Power Supply with Digital Pulse Density Modulation Control", IEEE, 2007, pages 603 - 606, XP002509354 * |
| YOUNG-MUN KIM ET AL: "The Design of Inverter Power System for Plasma Generator", ELECTRICAL MACHINES AND SYSTEMS, 2005. ICEMS 2005. PROCEEDINGS OF THE EIGHTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANJING, CHINA 27-29 SEPT. 2005, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, vol. 2, 27 September 2005 (2005-09-27), pages 1309 - 1312, XP010877710, ISBN: 978-7-5062-7407-4 * |
| ZORZANO MARTINEZ A ET AL: "A new topology for a sigma-delta audio power amplifier", CIRCUITS AND SYSTEMS, 2004. ISCAS '04. PROCEEDINGS OF THE 2004 INTERNA TIONAL SYMPOSIUM ON VANCOUVER, BC, CANADA 23-26 MAY 2004, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, vol. 5, 23 May 2004 (2004-05-23), pages 872 - 875, XP010720404, ISBN: 978-0-7803-8251-0 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL2002786C2 (en) | 2009-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10390398B2 (en) | Control unit for a LED assembly and lighting system | |
| EP2836054B1 (en) | Control unit for a LED assembly and lighting system | |
| CA2733915C (en) | Led assembly driving circuit | |
| US20110031900A1 (en) | Controller and method of operating a controller | |
| JP5190390B2 (en) | Light-emitting element lighting control device | |
| EP2294898B1 (en) | Controller for controlling an led assembly, lighting application and method for controlling an led assembly | |
| EP2789211B1 (en) | Driver system for driving at least one led | |
| JP2013122846A (en) | Lighting device | |
| US9210748B2 (en) | Systems and methods of driving multiple outputs | |
| JP2009295571A (en) | Light source drive method and light source drive unit | |
| US9155150B2 (en) | LED driver operating in different modes | |
| NL2001528C2 (en) | Electric power converter controlling method for driving LEDs in e.g. lighting fixture, involves determining desired average power of electrical power converter, and closing electronic circuit element during set of sub intervals | |
| US10485063B2 (en) | Power supply circuit, and related lighting system and method for operating a power supply circuit | |
| US20120326630A1 (en) | Driver circuit | |
| TWI400004B (en) | Method and device for driving light source | |
| JP7343618B2 (en) | Light emitting device and driving device | |
| JP2011165496A (en) | Lighting device | |
| EP2958401B1 (en) | LED driver and a method in connection with a LED driver | |
| Fu et al. | Shorting-inductor approach for dimming high power light-emitting diodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20121101 |