WO1996009740A1 - Beleuchtungsanordnung mit in reihe geschalteten leuchtdioden - Google Patents

Beleuchtungsanordnung mit in reihe geschalteten leuchtdioden Download PDF

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Knut Fritsche
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Blaupunkt-Werke Gmbh
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    • 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]
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    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Definitions

  • Lighting arrangement with light-emitting diodes connected in series
  • the invention relates to a lighting arrangement with light-emitting diodes connected in series according to the preamble of claim 1.
  • Such lighting arrangements are used for example in a car radio for backlighting and / or display of control elements. Since the brightness of a light-emitting diode (LED) is determined by the diode current flow, but the individual specimens have considerable differences in brightness at the same current strengths, it is necessary to use selected diodes for a series connection. However, preselection of light-emitting diodes makes a generic lighting arrangement considerably more expensive.
  • LED light-emitting diode
  • the invention is based on the object of specifying a lighting arrangement with light-emitting diodes connected in series for a car radio, in which specimen scattering of the light-emitting diodes does not lead to disturbing differences in brightness.
  • Fig. 3 characteristics of four examples of a type of light emitting diode
  • the output of a DC operating voltage source 1 connected to ground is connected according to FIG. 1 via a V resistor R V to the anode of a first light-emitting diode D1, the cathode of which is connected to the anode of a second light-emitting diode D2.
  • a third light-emitting diode D3 with its cathode connected to ground is connected via its anode to the cathode of the second light-emitting diode D2.
  • a resistor R1 is connected to the first light-emitting diode D1, a resistor R2 to the second light-emitting diode D2 and a resistor R3 to the third light-emitting diode D3.
  • the resistors R1, R2, R3 connected in parallel with the diodes D1, D2, D3 are designed in such a way that their initial resistance value can be increased - in a manner known per se - by means of a laser beam.
  • a matching method described below is advantageously suitable for this.
  • the resistors R1, R2, R3 connected in parallel with the light-emitting diodes must be adjusted. The comparison takes place with the operating voltage U B provided for the lighting arrangement.
  • Diode forward voltages U D1 , U D2 , U D3 corresponds.
  • the the light emitting diodes D1, D2, D3 respectively associated resistors R1, R2, R3 are such that 'they take up the total current I max before adjustment at least the portion to which the respective diode current I FD 1, I FD2 -, I FD3 should be maximally expandable.
  • the series resistor R V is dimensioned such that the light-emitting diodes shine with a reduced light intensity I V before the adjustment.
  • the initial light intensity of the first light-emitting diode D1 is determined by means of an optical sensor, to which a ...
  • Control device is connected downstream.
  • a laser balancing device controlled by the evaluation device now acts in a manner known per se on the resistor R1 connected in parallel with the first light-emitting diode D1 until the first light-emitting diode assigned to it reaches a predetermined light intensity value.
  • the resistance can be increased infinitely, as a result of which the total current I max flows through the light-emitting diode associated with the resistance.
  • the other light-emitting diodes D2, D3 are switched on in the same way the resistors R2, R3 assigned to them are adjusted to the predetermined light intensity value.
  • Dimming can be done with pulse-width modulation of the operating voltage U B.

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden (D1, D2, D3), die über einen Vorwiderstand (RV) mit einer Betriebsspannungsquelle (UB) verbunden sind. Jeder Leuchtdiode ist ein bezüglich seines Widerstandswertes veränderbarer Ohmscher Widerstand (R1, R2, R3) parallel geschaltet. Hierdurch lassen sich Exemplarstreuungen aufweisende, preiswerte Leuchtdiodentypen verwenden. Ein Laser-Abgleich der parallel geschalteten Widerstände (R1, R2, R3) ermöglicht einen automatischen Abgleichprozeß.

Description

Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Beleuchtungsanordnungen werden beispielsweise in einem Autoradio zur Hinterleuchtung und/oder Anzeige von Bedienelementen verwendet. Da die Helligkeit einer Leuchtdiode (LED) durch den Diodenstromfluß bestimmt wird, die einzelnen Exemplare bei gleichen Stromstärken aber erhebliche Helligkeitsunterschiede aufweisen, ist es erforderlich, für eine Reihenschaltung ausgesuchte Dioden zu verwenden. Eine Vorselektion von Leuchtdioden verteuert jedoch eine gattungsgemäße Beleuchtungsanordnung erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden für ein Autoradio anzugeben, bei der Exemplarstreuungen der Leuchtdicden nicht zu störenden Helligkeitsunterschieden führen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine gattungsgemäße Beleuchtungsanordnung mit nicht vorselektierten und daher preisgünstigen Leuchtdioden gefertigt werden kann, da Unterschiede in der Lichtausbeute der einzelnen Leuchtdioden hierbei nicht mehr relevant sind.
Im Anspruch 3 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung, die einen automatischen Abgleich ermöglicht, angegeben. Im Anspruch 4 ist ein Verfahren zum automatischen Abgleich einer Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 3 angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dur Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Beleuchtungsanordnung,
Fig.2 eine Leuchtdiodenkennlinie, welche den Diodendurchlaßstrom in
Abhängigkeit von der Diodendurchlaßspannung zeigt und
Fig. 3 Kennlinien von vier Exemplaren eines Leuchtdiodentyps welche die
Lichtstärke in Abhängigkeit vom Diodendurchlaßstrora zeigen.
Der Ausgang einer mit Masse verbundenen Gleichstrom-Betriebsspannungsquelle 1 ist nach Fig. 1 über einen Vcrwiderstand RV mit der Anode einer ersten Leuchtdiode D1 verbunden, deren Kathode mit der Anode einer zweiten Leuchtdiode D2 verbunden ist. Eine mit ihrer Kathode an Masse liegende dritte Leuchtdiode D3 ist über ihre Anode mit der Kathode der zweiten Leuchtdiode D2 verbunden. Der ersten Leuchtdiode D1 ist ein Widerstand R1, der zweiten Leuchtdiode D2 ein Widerstand R2 und der dritten Leuchtdiode D3 ein Widerstand R3 parallel geschaltet. Die den Dioden D1, D2 , D3 parallel geschalteten Widerstände R1, R2, R3 sind derart ausgebildet, daß ihr anfänglicher Widerstandswert mittels eines Laserstrahls - in ansich bekannter Weise - vergrößert werden kann. Hierzu ist ein nachfolgend beschriebenes Abgleichverfahren in vorteilhafter Weise geeignet.
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ändert sich die an einer Leuchtdiode anliegende Durchlaßspannung VF bei erheblichen Änderungen des Diodendurchlaßstromes IF nur sehr geringfügig. Eine Leuchtdiode wirkt, ähnlich einer Zener-Diode, wie ein Spannungsstabilisator. Die Fig. 3 zeigt von vier unterschiedlichen Exemplaren E, F, G, H eines
Leuchtdicdentyps die Lichtstärke IV in Abhängigkeit vom Diodendurchlaßstrom IF.
Damit die einzelnen Leuchtdioden D1, D2, D3 im Betriebszustand möglichst gleich hell leuchten, ist ein Abgleichen der den Leuchtdioden parallel geschalteten Widerstände R1, R2, R3 erforderlich. Der Abgleich erfolgt mit der für die Beleuchtungsanordnung vorgesehenen Betriebsspannung UB.
Nach dem Anlegen der Betriebsspannung UB fließt ein Gesamtstrom Imax durch den Vorwiderstand RV und ruft an diesem einen Spannungsabfall hervor, welcher der Differenz zwischen der Betriebsspannung UB und der Summe der
Diodendurchlaßspannungen UD1, UD2, UD3 entspricht. Die den Leuchtdioden D1, D2, D3 jeweils zugeordneten Widerstände R1, R2, R3 sind so bemessen, daß' sie vor dem Abgleich mindestens den Teil des Gesamtstromes I max aufnehmen, um das der jeweilige Diodenstrom IFD 1 , IFD2- , IFD3 maximal vergrößerbar sein soll. Zudem ist der Vorwiderstand RV so bemessen, daß die Leuchtdioden vor dem Abgleich mit einer verringerten Lichtstärke IV leuchten.
Zur Durchführung eines Abgleichvorganges wird nach dem Anlegen der Betriebsspannung LB beispielsweise die Anfangslichtstär der ersten Leuchtdiode D1 mittels eines optischen Meßfühlers, dem eine ...swerte- und
Steuervorrichtung nachgeschaltet ist, ermittelt. Eine von der Auswertevorrichtung gesteuerte Laserabgleichvorrichtung wirkt nun in ansich bekannter Weise solange auf den der ersten Leuchtdiode D1 parallel geschalteten Widerstand R1 widerstandserhöhend ein, bis die ihm zugeordnete erste Leuchtdiode einen vorgegebenen Lichtstärkenwert erreicht. Der Widerstand kann im Extremfall auf den Wert unendlich erhöht werden, wodurch der gesamte Strom Imax durch die dem Widerstand zugeordnete Leuchtdiode fließt. In gleicher Weise werden die weiteren Leuchtdioden D2, D3 mittels der ihnen zugeordneten Widerstände R2, R3 auf den vorgegebenen Lichtstärkenwert abgeglichen. Da sich die Durchlaßspannungen VF der jeweils übrigen Leuchtdioden D2, D3; D1, D3; D1, D2 beim Abgleichen einer einzelnen Leuchtdiode nur geringfügig verändern, kann für jede der Leuchtdioden D1, D2, D3 bereits ein Abgleichvorgang ausreichen.
Es ist jedoch erforderlich, den Abgleichvorgang mit einem Spannungswert durchzuführen welcher dem der vorgesehenen Betriebspannung UB entspricht.
Eine Dimmung kann mit einer Puls-Breiten-Modulation der Betriebsspannung U B erfolgen.

Claims

Ansprüche
1. Beleuchtungsanordnung mit in Reihe geschalteten Leuchtdioden, die
über einen Vorwiderstand mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Leuchtdioden (D1, D2, D3) in Reihe geschaltet sind, daß jeder Leuchtdiode (D1, D2, D3) ein bezüglich seines Widerstandswertes veränderbar ausgebildeter Ohmscher Widerstand (R1, R2, R3) parallel geschaltet ist, daß die parallel geschalteten Widerstände (R1, R2, R3) derart abgeglichen sind, daß Leuchtdioden (D1, D2, D3), die aufgrund von Exemplarstreuungen bei gleichen Diodenströmen
(IF) unterschiedliche Lichtstärken (IV) erzeugen, bei einer konstanten Betriebsspannung (UB) weitgehend gleiche Lichtstärkenwerte (IV) aufweisen.
2. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Leuchtdioden (D1, D2, D3) jeweils zugeordneten Widerstände (R1, R2, R3) so bemessen sind, daß sie vor dem Abgleichen mindestens den Teil des den Vorwiderstand (RV) durchfließenden Gesamtstromes (Imax) aufnehmen, um den der jeweilige Diodenstrom (IFD1, IFD2,
1FD 3) maximal vergrößerbar sein soll und daß der Vorwiderstand (RV) so bemessen ist, daß die Leuchtdioden (D1, D2, D3) vor dem Abgleich mit einer verringerten Lichtstärke (IV) leuchten.
3. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Leuchtdioden (D1, D2, D3) parallel geschalteten Widerstände (R1, R2, R3) derart ausgebildet sind, daß ihre Widerstandswerte in ansich bekannter Weise mittels eines Laser-Strahls abgleichbar sind.
4. Verfahren zum Einstellen der Leuchtdioden einer Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 3 auf gleiche Helligkeit,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Inbetriebnahme der Beleuchtungsanordnung die Anfangslichtstärke (IV der ersten Leuchtdiode (D1) mittels eines optischen Meßfühlers ermittelt wird, daß eine von dem Meßfühler gesteuerte Laserabgleichvorrichtung solange auf den der ersten Leuchtdiode (D1) parallel geschalteten Widerstand (R1) widerstandserhöhend einwirkt, bis die ihm zugeordnete erste Leuchtdiode (D1) einen vorgegebenen Lichtstärkenwert (IV) erreicht, daß in gleicher Weise die weiteren Leuchtdioden (D2, D3) nacheinander mittels der ihnen parallel geschalteten Widerstände (R2, R3) auf den vorgegebenen Lichtstärkenwert (IV) eingestellt werden.
PCT/DE1995/001120 1994-09-24 1995-08-24 Beleuchtungsanordnung mit in reihe geschalteten leuchtdioden WO1996009740A1 (de)

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