RU179909U1

RU179909U1 - LED MANAGEMENT CIRCUIT

Info

Publication number: RU179909U1
Application number: RU2017137333U
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Сапожников; Александр Григорьевич Адамов
Original assignee: Акционерное общество "Сарапульский электрогенераторный завод"
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-05-29

Abstract

Схема управления множеством светодиодов может быть использована в осветительных и светосигнальных системах и в светильниках различного назначения, преимущественно со светоизлучающими диодами. Схема управления множеством светодиодов содержит одну цепочку светодиодов, соединенных последовательно, множество цепочек светодиодов, подключенных параллельно с первой цепочкой светодиодов. Содержит элемент регулирования тока, схему регулирования напряжения питания множества цепочек светодиодов на основе контролируемых напряжений на цепочках светодиодов. Отличается тем, что управление элементом регулирования тока осуществляется по максимальному току цепочек светодиодов, который отслеживается с помощью напряжения на катодах диодов, соединенных между собой, а аноды диодов соединены с низкоомными балластными резисторами цепочек светодиодов. Управление током светодиодов осуществляется одним элементом регулирования тока, при этом ток любого светодиода не более установленного при регулировке. Технический результат заключается в упрощении схемы управления множеством светодиодов и повышении технико-экономических показателей устройств без снижения надежности их работы.The control circuit for multiple LEDs can be used in lighting and light-signal systems and in luminaires for various purposes, mainly with light-emitting diodes. The control circuit for multiple LEDs contains one string of LEDs connected in series, many chains of LEDs connected in parallel with the first string of LEDs. It contains a current control element, a voltage control circuit of a plurality of LED chains based on controlled voltages on the LED chains. It differs in that the current control element is controlled by the maximum current of the LED chains, which is monitored by the voltage at the cathodes of the diodes connected to each other, and the anodes of the diodes are connected to low-resistance ballast resistors of the LED chains. The LED current is controlled by one current control element, and the current of any LED is not more than set during adjustment. The technical result consists in simplifying the control circuit of a plurality of LEDs and increasing the technical and economic indicators of the devices without reducing the reliability of their operation.

Description

Полезная модель относится к области электроники, а именно, к схемам управления множеством светодиодов и может быть использована в осветительных и светосигнальных системах и в светильниках различного назначения, преимущественно, со светоизлучающими диодами.The utility model relates to the field of electronics, namely, to control circuits for many LEDs and can be used in lighting and light-signal systems and in luminaires for various purposes, mainly with light-emitting diodes.

Известна схема управления (1), в которой управление током параллельных цепочек осуществляется по току одной из них, причем управление каждой цепочкой осуществляется отдельным транзистором. Недостаток этой схемы управления в том, что управление током цепочек светодиодов осуществляется по току одной из них, хотя в одной или в нескольких других цепочках ток может быть больше, чем в той, по которой осуществляется управление и, следовательно, надежность работы всего множества светодиодов не обеспечивается. Другим недостатком этой схемы управления является то, что в ней количество транзисторов, управляющих током цепочек светодиодов, равно количеству цепочек. При большом токе светодиодов в мощных светильниках это ведет к увеличению габаритных размеров и цены светодиодного светильника т.к. необходимо большое количество мощных транзисторов.A known control circuit (1), in which the current control of parallel circuits is carried out by the current of one of them, moreover, each circuit is controlled by a separate transistor. The disadvantage of this control circuit is that the current of the LED circuits is controlled by the current of one of them, although the current in one or several other circuits may be greater than that in which the control is carried out and, therefore, the reliability of the entire set of LEDs is not provided. Another disadvantage of this control circuit is that in it the number of transistors controlling the current of the LED circuits is equal to the number of circuits. With a large current of LEDs in high-power luminaires, this leads to an increase in the overall dimensions and price of the LED lamp since A large number of powerful transistors are needed.

Наиболее близкой является известная схема (2), в варианте на рисунке 4. Схема управления множеством светодиодов, содержащая одну цепочку светодиодов, соединенных последовательно, множество цепочек светодиодов, подключенных параллельно с первой цепочкой светодиодов, элемент регулирования тока, схему регулирования напряжения питания множества цепочек светодиодов на основе контролируемых напряжений на цепочках светодиодов.The closest is the known circuit (2), in the embodiment in Figure 4. A control circuit for multiple LEDs containing one LED circuit connected in series, many LED chains connected in parallel with the first LED circuit, a current control element, a voltage control circuit for a plurality of LED chains based on controlled voltages on the LED chains.

В этой схеме напряжение DC/DC преобразователя напряжения питания светодиодов регулируется по уровню напряжения с диодов, аноды которых соединены между собой, а катоды соединены с каждой цепочкой светодиодов соответственно. В этом случае напряжение DC/DC преобразователя регулируется по максимальному падению напряжения на цепочке светодиодов. Недостаток этой схемы в том, что для управления режимом работы светодиодов отслеживается падение напряжения на каждой цепочке светодиодов, а не ток, что более важно для обеспечения надежной работы светодиодов. Другим недостатком этой схемы управления является то, что для управления импульсным или ШИМ режимом работы светодиодов в ней используются транзисторы, количество которых равно количеству цепочек светодиодов. При большом токе светодиодов в мощных светильниках это ведет к увеличению габаритных размеров и цены светодиодного светильника.In this scheme, the voltage of the DC / DC converter of the supply voltage of the LEDs is regulated by the voltage level from the diodes, the anodes of which are connected to each other, and the cathodes are connected to each chain of LEDs, respectively. In this case, the voltage of the DC / DC converter is regulated by the maximum voltage drop across the LED string. The disadvantage of this scheme is that to control the operation mode of the LEDs, the voltage drop on each LED chain is monitored, and not the current, which is more important to ensure reliable operation of the LEDs. Another disadvantage of this control circuit is that to control the pulse or PWM mode of operation of the LEDs, it uses transistors, the number of which is equal to the number of chains of LEDs. With a large current of LEDs in powerful luminaires, this leads to an increase in the overall dimensions and price of the LED lamp.

Предлагаемая схема управления направлена на устранение указанных недостатков известной схемы управления.The proposed control scheme is aimed at eliminating these disadvantages of the known control scheme.

Технический результат заключается в упрощении схемы управления множеством светодиодов и повышении технико-экономических показателей устройств без снижения надежности их работы.The technical result consists in simplifying the control circuit of a plurality of LEDs and increasing the technical and economic indicators of the devices without reducing the reliability of their operation.

Указанный технический результат достигается за счет того, что схема управления множеством светодиодов, содержащая одну цепочку светодиодов, соединенных последовательно, множество цепочек светодиодов, подключенных параллельно с первой цепочкой светодиодов, элемент регулирования тока, схему регулирования напряжения питания множества цепочек светодиодов на основе контролируемых напряжений на цепочках светодиодов, управление элементом регулирования тока осуществляется по максимальному току цепочек светодиодов, который отслеживается с помощью напряжения на катодах диодов, соединенных между собой, а аноды диодов соединены с низкоомными балластными резисторами цепочек светодиодов, управление током светодиодов осуществляется одним элементом регулирования тока, при этом ток любого светодиода не более установленного при регулировке.The specified technical result is achieved due to the fact that the control circuit of a plurality of LEDs containing one LED circuit connected in series, a plurality of LED circuits connected in parallel with the first LED circuit, a current control element, a voltage control circuit of a plurality of LED circuits based on controlled voltage on the circuits LEDs, the current control element is controlled by the maximum current of the LED chains, which is monitored I am using the voltage at the cathodes of the diodes connected to each other, and the anodes of the diodes are connected to low-resistance ballast resistors of the LED chains, the LED current is controlled by one current control element, and the current of any LED is not more than set during adjustment.

Напряжение с соединенных вместе катодов диодов подается на вход операционный усилителя с обвязкой из пассивных элементов. На другой вход операционного усилителя подается опорное напряжение, задающее ток светодиодов, с выхода операционного усилителя управляющее напряжение подается на стабилизатор тока. Таким образом, ток в любой цепочке светодиодов не может быть более того, по которому установлен стабилизатор тока с помощью опорного напряжения, следовательно, обеспечивается надежная работа светодиодов. При подаче на один из входов операционного усилителя импульсного (широтно-импульсного) управляющего сигнала возможен импульсный (широтно-импульсный) режим работы всего множества светодиодов.The voltage from the cathodes of the diodes connected together is fed to the input of an operational amplifier with a strapping of passive elements. At the other input of the operational amplifier, a reference voltage is supplied that sets the current of the LEDs; from the output of the operational amplifier, the control voltage is supplied to the current stabilizer. Thus, the current in any chain of LEDs cannot be more than the current regulator is installed with the help of the reference voltage, therefore, reliable operation of the LEDs is ensured. When applying to one of the inputs of the operational amplifier a pulse (pulse-width) control signal, a pulse (pulse-width) mode of operation of the entire set of LEDs is possible.

Сравнительный анализ предлагаемого решения и прототипа позволяет сделать вывод, что заявляемая схема управления множеством светодиодов отличается тем, что управление стабилизатором тока питания двух и более параллельных цепочек из одинакового количества последовательно-соединенных светодиодов осуществляется по максимальному току цепочек светодиодов, который отслеживается с помощью напряжения на катодах диодов, соединенных между собой, а аноды диодов соединены с низкоомными балластными резисторами цепочек светодиодов, управление током светодиодов осуществляется одним элементом регулирования тока, при этом ток любого светодиода не более установленного при регулировке.A comparative analysis of the proposed solution and the prototype allows us to conclude that the claimed control circuit for multiple LEDs differs in that the power supply current stabilizer of two or more parallel circuits of the same number of series-connected LEDs is controlled by the maximum current of the LED circuits, which is monitored by the voltage at the cathodes diodes connected to each other, and the anodes of the diodes connected to low-resistance ballast resistors of LED chains, control the current of the LEDs is carried out by one current control element, while the current of any LED is not more than set during adjustment.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Сущность технического решения поясняется схемой, приведенной на фиг. 1. Питание множества параллельных цепочек одинакового количества последовательно соединенных светодиодов 2 осуществляется регулируемым стабилизатором тока 1. Каждая из цепочек светодиодов 2 соединена с низкоомным балластным резистором 3, аноды каждого из диодов 4 подсоединены к низкоомным резисторам 3. Катоды диодов 4 соединены с резистором 6. Напряжение на резисторе 6 пропорционально максимальному току одной из цепочек светодиодов 2, это напряжение подается на вход операционного усилителя 5 с обвязкой из пассивных элементов. На другой вход операционного усилителя 5 подается опорное напряжение Uоп, с помощью которого устанавливается максимальный ток светодиодов. С выхода операционного усилителя 5 подается управляющее напряжение (ток) на стабилизатор тока 1. Таким образом, ни в одной из цепочек 2 не может быть ток более максимального, по которому установлен стабилизатор тока 1, этим обеспечивается надежность работы множества светодиодов. При подаче на один из входов операционного усилителя импульсного или широтно-импульсного управляющего сигнала возможно управление режимом работы всего множества светодиодов.The essence of the technical solution is illustrated by the circuit shown in FIG. 1. The power of many parallel circuits of the same number of series-connected LEDs 2 is provided by an adjustable current stabilizer 1. Each of the chains of LEDs 2 is connected to a low-resistance ballast resistor 3, the anodes of each of the diodes 4 are connected to low-resistance resistors 3. The cathodes of the diodes 4 are connected to a resistor 6. Voltage on resistor 6 is proportional to the maximum current of one of the chains of LEDs 2, this voltage is fed to the input of operational amplifier 5 with a strapping of passive elements. At the other input of the operational amplifier 5, a reference voltage Uop is supplied, with which the maximum current of the LEDs is set. From the output of the operational amplifier 5, a control voltage (current) is supplied to the current stabilizer 1. Thus, in none of the circuits 2 can there be a current higher than the maximum along which the current stabilizer 1 is installed, this ensures the reliability of many LEDs. When applying to one of the inputs of the operational amplifier a pulse or pulse-width pulse control signal, it is possible to control the operation mode of the entire set of LEDs.

На фиг. 2 проиллюстрирован вариант схемы управления, приведенной на фиг. 1, отличающийся тем, что напряжение на соединенных катодах диодов 4 может отслеживаться непосредственно на входе управляющего элемента 5 стабилизатора тока 1. Источники информации:In FIG. 2 illustrates an embodiment of the control circuit shown in FIG. 1, characterized in that the voltage at the connected cathodes of the diodes 4 can be monitored directly at the input of the control element 5 of the current stabilizer 1. Sources of information:

1 Описание к патенту US 6,515,434 В1, МПК Н05В 37/02, опубл. 04.02.2003.1 Description to patent US 6,515,434 B1, IPC Н05В 37/02, publ. 02/04/2003.

2 Описание к патенту US 6,864,641 В2, МПК Н05В 37/02, опубл. 26.08.2004.2 Description to patent US 6,864,641 B2, IPC Н05В 37/02, publ. 08/26/2004.

Claims

1. A control circuit for a plurality of LEDs, comprising one LED circuit connected in series, a plurality of LED circuits connected in parallel with the first LED circuit, a current control element, a voltage control circuit of a plurality of LED circuits based on controlled voltages on the LED circuits, characterized in that the control the current control element is carried out according to the maximum current of the LED chains, which is monitored by the voltage at the cathodes of the diode c, interconnected, and the anodes of the diodes are connected with low-resistance ballast resistors of the LED chains, the LED current is controlled by one current control element, and the current of any LED is not more than set during adjustment.

2. The control circuit for multiple LEDs according to claim 1, characterized in that it additionally includes pulse control of the operation mode of the multiple LEDs.

3. The control circuit of a plurality of LEDs according to claim 1, characterized in that it additionally includes pulse-width modulation control of the operation mode of the plurality of LEDs.