TWI237805B - Circuit-arrangement for operating a light signal - Google Patents

Description

1237805 玖、發明說明 ................................................. ..................... .... ： ：·. . ：... . : V ......................... (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡單說明) 發_明所屬之技術頜域 本發明涉及一種依據申請專利範圍第1項前言之發光 信號操作用之電路配置。 以發光二極体（其已取代白熾燈）爲主之發光信號可用 在許多領域中，特別是用在信號技術中。發光二極体較昂 貴，壽命較長且光較強。其中一種特點是在各環境條件下 以非定値之光特性來發信。此處在電路技術上須使夜間操 作用之光功率較白天操作者還小。 先前技術 以白熾燈爲主之光信號（例如，鐵軌技術中者）中白天 和夜間之亮度是由信號塔之供應電壓或供應電流所控制。 由於白熾燈之光功率是與供應電壓或供應電流成指數關 係，則供應電壓或供應電流之小的變化會造成光功率較大 之改變。在發光二極体中爲了達成相似之有利特性，則在 DE 1 9 846 7 5 3A1中建議：同時對每一發光二極体連接一種控 制電路。此種光信號具有高的可支配性（其是與控制時之 亮度有關），干擾信號抑制性及明確之輸出特性等。由DE 19846753 A1中已知交流電壓-和直流電壓用之一些特殊之 配置。在各種交流電壓中該LED s只以半波來操作。因此 可獲得可能之光效益之一部份。 發明內容 - 6 - 1237805 本發明之目的是消除上述之缺點且提供一上述形式之 電路配置，其以最大可能之供應電流來驅動LEDs。此外， 該電路配置適用於以交流電壓或直流電壓來操作。 本發明中上述目的以申請專利範圍第1項之特徵來達 成。藉由發光二極体連接一整流橋，則該發光二極体可由 二個方向被供電。在交流電壓時二個半波均屬有效，使整 個供應電流最後均可使用且與該供應電流成比例之光強度 亦增加。又，該供應電流對發光二極体之壽命有直接之影 晌。該供應電流越小，則壽命越長。較習知之電路配置而 言若光強度未放大，則發光二極体之壽命可提高。習知之 電路配置之有利特性，特別是高的可支配性，亮度之變化 是與控制時之情況有關，干擾信號抑制性及明確之輸出特 性等均保持不變。所需之組件數目未必較多。本發明中設 有一整流橋以取代二並連至LED之保護二極体。 本電路配置可有利地以直流電壓或交流電壓來操作。 以供應電壓之二個半波來進行交流電壓操作時之另一 優點是：該供應電壓之頻率範圍可擴大。在習知之電路配 置中，供應電壓之頻率小於40Hz時須辨認一種閃爍。此 種閃爍在使用二個半波時只有在小很多之頻率時才會發 生。 發光二極体之串聯電阻和分壓器電阻（其施加在該供應 電壓之相同極性上）較佳是具有明確之選擇性，即，固定 之缺陷（例如，完全短路）不符事實，因此實際上不會發生。 此外，須設計各電阻，使各種缺陷（例如，發光二極体或 -7 - 1237805 控制器之短路）只會微不足道地作用在電路配置之總電流 消耗量上。例如，在控制器短路時，以6 0個發光二極体 來控制之LED信號中總電流只上升5%。 就該開關（其依據分壓器上之電壓降而切入一串聯之電 阻）而言，可使用不同之開關技術。依據申請專利範圍第2 項，該開關由二個並聯之電晶体所構成。預設相反之電流 方向所用之二極体分別串聯至各電晶体。該二個電晶体可 交替地接通，其中一電晶体由供應電壓之正半波所驅動， 另一電晶体由負半波所驅動。各電晶体因此可用在互補之 技術（npn-技術和pnp-技術）中。各二極体用來預設各電晶 中電流之流動方向。 實施方式 本發明以下將依據圖式來說明。 第1圖是具有η個驅動器τ之LED信號之一般構成方 式，每一驅動器T控制至少一 LED。至少一控制器並聯至 LEDs L。LED-控制器以二個極A和B直接連至供應電壓UAB。 整流橋之一極W1連接至極A，另一極W2經由電阻R1而與 供應電壓UAB之第二極相連。整流橋由四個二極体D所構 成，其電流方向須定位成使LED L在交流電壓之正半波和 負半波時通常由陽極流至陰極。控制器由電路配置S所構 成（第3圖），電阻R2串聯至此開關配置S且此開關配置S 施加以分壓器R3/R4。此電路配置S(第3圖）在第1，2圖 所示之實施例中以電晶体開關構成。二個電晶体Ta和Tb 是與二極体Da和Db相連以預設電流方向，其中此二個電 -8- 1237805 晶体Ta和Tb之基極分別與分壓器R3/R4相連。藉ϋ 晶体Ta和Tb，則並聯至LED L之電阻R2可依據供鹿 UAB而被連接。若極A上存在一正電壓且極B上存在一 壓，則開關T a受驅動，此時電晶体Tb截止。反之， B上存在一正電壓且極A上存在一負電壓，則電晶体 驅動，此時電晶体Ta截止。電晶体Ta是npn-電晶体 電晶体Tb是ρηρ·電晶体。 以下將各別描述交流電壓時之切換特性。在直流 電壓時功能須簡化，因此只須考慮一種電流方向，其 性已不考慮。 狀態1 (冷狀態） 在極Α和Β上施加一交流電壓，其振幅小於LED 開始發光時之電壓。分壓器R3/R4之電阻R3和R4之 須使電晶体Ta之基極在正半波（即，極A是正且極B j 時較T a之射極更正。電晶体T a因此導通。另一電晶 此時截止。電阻R2並聯至LED L。在另一半波（即， 是負且極B是正）時，電晶体Tb類似地受到控制且使 並聯至LED L。 電阻R3和R4之歐姆値較佳是較R1和R2大很多 調整用之電流特別是由R1和R2之和所決定。電壓〖 降於R2和二極体Da或Db上，此時電壓ab通常小於 二極体之前向電壓Uf(L)加整流橋之前向電壓2*Uf(D) L保持黑暗。此配置由於此電流而顯示一低歐姆之特 此種狀態類似於傳統白熾燈之冷狀態。此時白熾燈亦 J於電 ^電壓 -負電 若極 Tb受 :，而 供應 中極 -信號 大小 S負） 体Tb 極 A 電阻 ，使 i b下 發光 ° LED 性。 顯示 -9 - 1237805 一低歐姆之特性且不發光。 狀熊2 (夜間狀態） 隨著電壓逐漸增大，則流經電阻R1和R2之電流及R2 上之電壓降亦變大。若R2上之電壓降達到LED L之前向 電壓加該整流橋之前向電壓，則LED L開始發光。此時會 產生分流作用，電流之一部份流經電阻R2，另一部份流經 LED L。由於分流作用，則LED L之光強度小於整個電流 都流經LED L時之強度。此種狀態對應於傳統白熾燈中一 種信號在夜間下降時之情況。 狀態3 (白天狀態） 若極A和B上之電壓繼續上升，則電晶体Ta之基極較 射極更負。反之，另一電晶体Tb中基極較射極更正，此 乃因電晶体Ta和Tb之射極經由整流橋而與LED L之陰極 相連且所造成之電壓小於該極A —固定値（其爲LED L之 前向電壓Uf (L)加上各別已分開之二極体d之前向電壓Uf (D))。反之，Ta或Tb之基極上之電壓直接由供應電壓uAB 所導出。由電壓 UAB=UR3*(R3+R4)/R3=(Uf(L)+2*Uf(D))*(R3+R4)/R3 開始，電晶体Ta和Tb截止且流經LED L之總電流亦 截止。LED -電流只由R1來決定且LED L以其全亮度而發光。 此種狀態對應於傳統白熾燈之信號中之白天操作狀態。 上述三種狀態顯示：本電路配置之特性類似於傳統白 熾燈之特性。 電阻R1和R4具有明確之下降特性，藉此可使各組件 -10- 1237805 R3，R2，開關S，二極体D和LED L之誤差限制在其作用範 圍中。 利用上述之電路配置，則光功率可較傳統之電路配置 更高，其中高的可支配性，亮度依隨控制情況之改變性， 干擾信號之抑制性及明確之下降性等都保持不變。 本發明不限於上述之實施例。反之，本發明可有許多 變型，其在不同之實施形式中亦具有本發明之特徵。 圖式簡單說明 第1圖一發光信號操作用之電路配置。 第2圖 係第1圖之控制電路。 第3圖 該控制電路之另一實施形式。 兀件符號表 T 驅動器 L 發光二極體 A，B , Wl，W2 極 D，Da，Db 二極體 S 開關配置 R1，R2，R3，R4 電阻 UAB 供應電壓 Ta，Tb 電晶體 Uf(L) , Uf(D) 前向電壓

Claims (1)

1237805 拾、申請專利範圔 1 · 一種發光信號操作用之電路配置，特別是用於led -信號 者’其至少一發光二極体（L )是與電阻（R 1 )串聯且與一控 制器並聯’其特徵爲··發光二極体（L )設置在整流橋中且 該控制器具有一由電阻（R2)和開關（S)所形成之串聯電路 ，分壓器（R3/R4)施加信號至開關S且並聯至該串聯電路 〇 2 .如申請專利範圍第1項之電路配置，其中該開關（S )具有 二個並聯之電晶体（Ta和Tb)’二極体（Da和Db)分別串 聯至電晶体（Ta和Tb )以預設相反之電流方向。 - 1 2 -