WO2011141207A1 - Circuit and operation of a lighting unit, as well as a light having a circuit such as this - Google Patents
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- Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
Definitions
- the invention relates to a circuit for operating a lighting unit and a lamp with such
- Flashlight or light unit with at least one semiconductor element is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims. To achieve the object, a circuit for operating a light unit is specified,
- Bias voltage source is biased
- Energy source to the light unit is adjustable.
- the power source may include at least one (rechargeable) battery.
- the proposed solution has the advantage that the electrical energy stored in a battery is used efficiently.
- the constant current source proposed here can be operated with a small voltage drop and has a good constant current characteristic.
- the energy source is arranged. Furthermore, it is a development that the current mirror has two bipolar transistors, wherein the
- detectable current can be coupled as a voltage drop to the emitter of this bipolar transistor.
- Bipolar transistor of the current mirror is arranged in emitter circuit and connected to its collector with the controlled system, in particular an input of the controlled system.
- a next development is that a switch between the controlled system and the power source is arranged.
- the switch can disconnect the controlled system from the energy source.
- the switch can be connected directly, via one or more resistors to the base of the transistor, which can be used as a controlled system. If the switch is opened, the transistor blocks, the circuit is inactive.
- the controlled system comprises a transistor.
- the controlled system may be a bipolar transistor, e.g. a pnp transistor, act.
- the transistors mentioned here may be replaced by others
- Transistors e.g., field effect transistors
- the base of the transistor is connected as a controlled system to the current mirror.
- the transistor allows a controlled system and is biased over from the reference voltage
- a next embodiment is that the transistor is a bipolar transistor with low collector-emitter saturation voltage.
- Such a low saturation bipolar transistor is also referred to as a "low saturation" bipolar transistor.
- Reference voltage source provides a reference voltage which can be generated by the power source.
- a diode e.g. a zener diode and / or a light emitting diode, and / or a band-gap reference for adjusting the reference voltage is provided.
- a diode e.g. a zener diode and / or a light emitting diode, and / or a band-gap reference for adjusting the reference voltage is provided.
- Current mirror has two pnp transistors and in which the controlled system comprises a pnp transistor.
- the lamp may be a flashlight or a flashlight. Embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawing. It shows:
- Fig.l is a schematic diagram of an LED linear constant current source.
- Fig.l shows a schematic diagram of an LED linear constant current source.
- a circuit can be used in a mobile luminaire, e.g. a flashlight, are used.
- a reference voltage source 110 provides a DC voltage Vref of, for example, 2.5V, and is connected to a node 101 through its positive pole and to a node 102 by its negative pole.
- the reference voltage source 110 may be connected by means of a diode, e.g. a light emitting diode, a zener diode or a band gap reference can be set.
- the node 101 is further connected via a resistor R3 to the emitter of a pnp transistor Q2.
- the base of the transistor Q2 is connected to the base as well as to the
- collector of a pnp transistor Q3 connected. Furthermore, the collector of the transistor Q3 is connected to the node 102 via a resistor R4. The two transistors Q2 and Q3 represent a current mirror.
- the collector of the transistor Q2 is connected to the base of a pnp transistor Ql, the base of the
- Transistor Ql is still connected via a resistor R5 to the node 102.
- the node 101 is connected via a resistor Rl both to the emitter of the transistor Q3 and to the emitter of the transistor Ql.
- the collector of the transistor Ql is connected to the negative pole of a battery 120 via a lighting unit 130 comprising a light-emitting diode D5.
- the Cathode of the LEDs D5 points in the direction of the negative pole of the battery 120.
- the positive pole of the battery 120 is connected to the node 101.
- the battery provides a voltage equal to Vbat (eg 4.5 volts).
- Vbat eg 4.5 volts
- a plurality of light-emitting diodes for example in series, may be provided as lighting unit 130.
- the lighting unit 130 may include at least one
- Semiconductor lighting element include.
- a white light-emitting diode (LED) can be used as the semiconductor light-emitting element.
- the node 102 is connected through a resistor R6 and a
- the switch Sl can also be implemented as an electronic switch (for example, as a transistor, a mosfet, an IGBT, etc.), so that by means of a known pulse width modulation (PWM) a PWM pulse width modulation (PWM) a
- Brightness control (dimming) of the lighting unit 130 can be achieved.
- Fig.l The components shown in Fig.l can be as follows
- R1 1Q
- R3 100Q
- R4 2.2kQ
- R5 lkQ
- the light emitting diode D5 may be a Golden Dragon type white LED
- the transistors Q2 and Q3 may be a BCV62
- the transistor Q1 may be a PBSS5250X type.
- the current mirror comprising the transistors Q2 and Q3 is connected via the resistor R3 via the emitter of the transistor Q2 is set to a reference potential Vref.
- Resistor Rl serves as a current sensing resistor (shunt) at the emitter of transistor Q3.
- the collector current is
- U T is a temperature voltage
- the temperature voltage U T is about 26mV at 23 ° C.
- the current mirror comprises the transistors Q2, Q3, for example in the form of a double transistor with almost identical reverse current I s and almost identical collector current I c .
- the transistor Ql realizes a controlled system and wi over the biased from the reference voltage Vref
- a so-called low-saturation bipolar transistor Q1 is used as the transistor Ql, which up to very small voltage drops (eg 100mV) over its emitter-collector path is operable.
- the LED current is measured via the resistor Rl (shunt resistor) in the emitter circuit of the transistor Ql and operated on the base circuit as well as the
- Reference voltage source Vref biased transistor Q3 coupled to the bipolar current mirror.
- Transistor Q2 of the current mirror is arranged in emitter circuit and with its collector to the base of
- the switch Sl serves to turn on and off the whole system with low power consumption without having to disconnect the battery. Nevertheless, it is
- circuit shown in Fig.l can also be constructed according to npn transistors (dual).
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
A circuit is specified for operation of a lighting unit, comprising a balanced circuit (Q2, Q3) which can be biased via a reference voltage source (110), with the balanced circuit (Q2, Q3) being connected to a controlled system (Q1) with the aid of which it is possible to adjust a current from a power source (120) to the lighting unit (130). Furthermore, a light is proposed which has a circuit such as this.
Description
Beschreibung description
Schaltung zum Betrieb einer Leuchteinheit sowie Leuchte mit einer solchen Schaltung Circuit for operating a light unit and luminaire with such a circuit
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchteinheit sowie eine Leuchte mit einer solchen The invention relates to a circuit for operating a lighting unit and a lamp with such
Schaltung . Herkömmliche LED-Taschenleuchten verwenden oft nur einen ohmschen Vorwiderstand zur Einstellung des LED-Stroms. Circuit. Conventional LED torches often use only a resistive resistor to adjust the LED current.
Liegt die nominale Versorgungsspannung nicht deutlich über der LED-Spannung, ergibt sich eine starke Abhängigkeit des LED-Stroms und damit der Helligkeit von der If the nominal supply voltage is not significantly higher than the LED voltage, there is a strong dependence of the LED current and thus the brightness of the LED
Versorgungsspannung. Somit wirkt sich der Zustand der Supply voltage. Thus, the state of the affects
Batterie oder des Akkumulators deutlich wahrnehmbar auf die Helligkeit der LED-Taschenleuchte aus. Dies führt dazu, dass ein Nutzer die Batterien bereits frühzeitig Battery or the accumulator clearly noticeable on the brightness of the LED flashlight. This results in a user having the batteries early
austauscht. So wird die Kapazität der chemischen Zelle eher selten bis zur möglichen unteren Spannung ausgenutzt. exchanges. Thus, the capacity of the chemical cell is rarely exploited until the possible lower voltage.
Es sind weiterhin elektronische Konstantstromquellen bekannt, die Spezialschaltkreise einsetzen und eine There are also known electronic constant current sources that use special circuits and a
verhältnismäßig hohe Versorgungsspannung zum Betrieb benötigen. Daraus resultieren erhebliche Verluste, die beispielsweise die Batterielaufzeit der Taschenleuchte entsprechend verkürzen. need relatively high supply voltage for operation. This results in significant losses, for example, shorten the battery life of the flashlight accordingly.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eineThe object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above and in particular one
Möglichkeit für eine einfache (lineare) Konstantstromquelle zu schaffen, beispielsweise zum Betrieb einer Possibility for a simple (linear) constant current source to provide, for example, to operate a
Taschenleuchte oder Leuchteinheit mit mindestens einem Halbleiterleuchtelement .
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Lösung der Aufgabe wird eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchteinheit angegeben, Flashlight or light unit with at least one semiconductor element. This object is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims. To achieve the object, a circuit for operating a light unit is specified,
- umfassend einen Stromspiegel, der über eine comprising a current mirror, which has a
Referenzspannungsquelle vorspannbar ist, Bias voltage source is biased,
- wobei der Stromspiegel mit einer Regelstrecke - Where the current mirror with a controlled system
verbunden ist, mithilfe derer ein Strom von einer connected by means of which a stream of one
Energiequelle zu der Leuchteinheit einstellbar ist. Energy source to the light unit is adjustable.
Die Energiequelle kann mindestens eine (wiederaufladbare) Batterie umfassen. The power source may include at least one (rechargeable) battery.
Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass die in einer Batterie gespeicherte elektrische Energie effizient genutzt wird. Die hier vorgeschlagene Konstantstromquelle kann mit einem geringen Spannungsabfall betrieben werden und weist eine gute Konstantstromcharakteristik auf. The proposed solution has the advantage that the electrical energy stored in a battery is used efficiently. The constant current source proposed here can be operated with a small voltage drop and has a good constant current characteristic.
Eine Weiterbildung ist es, dass die Leuchteinheit A further development is that the lighting unit
mindestens ein Halbleiterleuchtelement umfasst. comprises at least one semiconductor element.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Regelstrecke in Reihe mit der Leuchteinheit geschaltet ist. Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass ein Another development is that the controlled system is connected in series with the lighting unit. In particular, it is a continuing education that one
Strommesswiderstand in Reihe mit der Regelstrecke und der Leuchteinheit geschaltet ist, wobei der Strommesswiderstand mit dem Stromspiegel verbunden ist. Auch ist es eine Weiterbildung, dass parallel zu der Current measuring resistor is connected in series with the controlled system and the lighting unit, wherein the current measuring resistor is connected to the current mirror. Also, it is a continuing education that parallel to the
Reihenschaltung aus Strommesswiderstand, Regelstrecke und Leuchteinheit die Energiequelle angeordnet ist.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass der Stromspiegel zwei Bipolartransistoren aufweist, wobei die Series circuit of current measuring resistor, controlled system and lighting unit, the energy source is arranged. Furthermore, it is a development that the current mirror has two bipolar transistors, wherein the
Bipolartransistoren über ihre Basisanschlüsse miteinander und mit dem Kollektoranschluss eines der Bipolar transistors via their base terminals with each other and with the collector terminal one of
Bipolartransistoren verbunden sind. Bipolar transistors are connected.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist der eine Bipolartransistor des Stromspiegels in Basisschaltung angeordnet, wobei der von dem Strommesswiderstand In the context of an additional development of a bipolar transistor of the current mirror is arranged in base circuit, wherein the of the current measuring resistor
detektierbare Strom als Spannungsabfall auf den Emitter dieses Bipolartransistors koppelbar ist. Der andere detectable current can be coupled as a voltage drop to the emitter of this bipolar transistor. The other
Bipolartransistor des Stromspiegels ist in Emitterschaltung angeordnet und mit seinem Kollektor mit der Regelstrecke, insbesondere einem Eingang der Regelstrecke, verbunden. Bipolar transistor of the current mirror is arranged in emitter circuit and connected to its collector with the controlled system, in particular an input of the controlled system.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass ein Schalter zwischen der Regelstrecke und der Energiequelle angeordnet ist . A next development is that a switch between the controlled system and the power source is arranged.
Insbesondere kann der Schalter die Regelstrecke von der Energiequelle trennen. Beispielsweise kann der Schalter direkt, über einen oder über mehrere Widerstände mit der Basis des Transistors, der als Regelstrecke einsetzbar ist, verbunden sein. Wird der Schalter geöffnet, sperrt der Transistor, die Schaltung ist inaktiv. In particular, the switch can disconnect the controlled system from the energy source. For example, the switch can be connected directly, via one or more resistors to the base of the transistor, which can be used as a controlled system. If the switch is opened, the transistor blocks, the circuit is inactive.
Eine Ausgestaltung ist es, dass die Regelstrecke einen Transistor umfasst. An embodiment is that the controlled system comprises a transistor.
Insbesondere kann es sich bei der Regelstrecke um einen Bipolartransistor, z.B. einen pnp-Transistor, handeln. Auch können die hier erwähnten Transistoren durch andere In particular, the controlled system may be a bipolar transistor, e.g. a pnp transistor, act. Also, the transistors mentioned here may be replaced by others
Transistoren (z.B. Feldeffekt-Transistoren) oder Transistors (e.g., field effect transistors) or
elektronische Bauteile zum Schalten oder Verstärken electronic components for switching or amplifying
elektrischer Signale ersetzt werden.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Basis des Transistors als Regelstrecke mit dem Stromspiegel verbunden ist. Somit ermöglicht der Transistor eine Regelstrecke und wird über den aus der Referenzspannung vorgespannten electrical signals are replaced. An alternative embodiment is that the base of the transistor is connected as a controlled system to the current mirror. Thus, the transistor allows a controlled system and is biased over from the reference voltage
Stromspiegel angesteuert. Current mirror activated.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass der Transistor ein Bipolartransistor mit niedriger Kollektor-Emitter- Sättigungsspannung ist. A next embodiment is that the transistor is a bipolar transistor with low collector-emitter saturation voltage.
Ein solcher Bipolartransistor mit niedriger Sättigung wird auch bezeichnet als ein "Low-Saturation" Bipolartransistor. Such a low saturation bipolar transistor is also referred to as a "low saturation" bipolar transistor.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die Also it is an embodiment that the
Referenzspannungsquelle eine Referenzspannung bereitstellt, die von der Energiequelle erzeugbar ist. Eine Weiterbildung besteht darin, dass eine Diode, z.B. eine Zenerdiode und/oder eine Leuchtdiode, und/oder eine Band-Gap-Referenz zur Einstellung der Referenzspannung vorgesehen ist. Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass der Reference voltage source provides a reference voltage which can be generated by the power source. A further development consists in that a diode, e.g. a zener diode and / or a light emitting diode, and / or a band-gap reference for adjusting the reference voltage is provided. An additional embodiment is that the
Stromspiegel zwei pnp-Transistoren aufweist und bei der die Regelstrecke einen pnp-Transistor umfasst. Current mirror has two pnp transistors and in which the controlled system comprises a pnp transistor.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchte umfassend die Schaltung wie hier beschrieben. The above object is also achieved by a luminaire comprising the circuit as described herein.
Bei der Leuchte kann es sich um eine Handleuchte oder um eine Taschenleuchte handeln. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.
Es zeigt: The lamp may be a flashlight or a flashlight. Embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawing. It shows:
Fig.l ein schematisches Schaltbild für eine LED-Linear- Konstantstromquelle . Fig.l is a schematic diagram of an LED linear constant current source.
Fig.l zeigt ein schematisches Schaltbild für eine LED- Linear-Konstantstromquelle . Beispielsweise kann eine derartige Schaltung in einer mobilen Leuchte, z.B. einer Taschenleuchte, eingesetzt werden. Fig.l shows a schematic diagram of an LED linear constant current source. For example, such a circuit can be used in a mobile luminaire, e.g. a flashlight, are used.
Eine Referenzspannungsquelle 110 stellt eine Gleichspannung Vref in Höhe von beispielsweise 2,5V bereit und ist über ihren positiven Pol mit einem Knoten 101 und mit ihrem negativen Pol mit einem Knoten 102 verbunden. A reference voltage source 110 provides a DC voltage Vref of, for example, 2.5V, and is connected to a node 101 through its positive pole and to a node 102 by its negative pole.
Die Referenzspannungsquelle 110 kann mittels einer Diode, z.B. einer Leuchtdiode, einer Zenerdiode oder einer Band- Gap-Referenz eingestellt werden. Der Knoten 101 ist weiterhin über einen Widerstand R3 mit dem Emitter eines pnp-Transistors Q2 verbunden. Die Basis des Transistors Q2 ist mit der Basis sowie mit dem The reference voltage source 110 may be connected by means of a diode, e.g. a light emitting diode, a zener diode or a band gap reference can be set. The node 101 is further connected via a resistor R3 to the emitter of a pnp transistor Q2. The base of the transistor Q2 is connected to the base as well as to the
Kollektor eines pnp-Transistors Q3 verbunden. Weiterhin ist der Kollektor des Transistors Q3 über einen Widerstand R4 mit dem Knoten 102 verbunden. Die beiden Transistoren Q2 und Q3 stellen einen Stromspiegel dar. Collector of a pnp transistor Q3 connected. Furthermore, the collector of the transistor Q3 is connected to the node 102 via a resistor R4. The two transistors Q2 and Q3 represent a current mirror.
Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit der Basis eines pnp-Transistors Ql verbunden, wobei die Basis des The collector of the transistor Q2 is connected to the base of a pnp transistor Ql, the base of the
Transistors Ql weiterhin über einen Widerstand R5 mit dem Knoten 102 verbunden ist. Transistor Ql is still connected via a resistor R5 to the node 102.
Der Knoten 101 ist über einen Widerstand Rl sowohl mit dem Emitter des Transistors Q3 als auch mit dem Emitter des Transistors Ql verbunden. Der Kollektor des Transistors Ql ist über eine Leuchteinheit 130 umfassend eine Leuchtdiode D5 mit dem negativen Pol einer Batterie 120 verbunden. Die
Kathode der Leuchtdioden D5 zeigt in Richtung des negativen Pols der Batterie 120. Der positive Pol der Batterie 120 ist mit dem Knoten 101 verbunden. Die Batterie stellt eine Spannung in Höhe von Vbat (z.B. 4,5 Volt) bereit. Anstatt der Leuchtdiode D5 können mehrere Leuchtdioden, z.B. in Reihenschaltung, als Leuchteinheit 130 vorgesehen sein. The node 101 is connected via a resistor Rl both to the emitter of the transistor Q3 and to the emitter of the transistor Ql. The collector of the transistor Ql is connected to the negative pole of a battery 120 via a lighting unit 130 comprising a light-emitting diode D5. The Cathode of the LEDs D5 points in the direction of the negative pole of the battery 120. The positive pole of the battery 120 is connected to the node 101. The battery provides a voltage equal to Vbat (eg 4.5 volts). Instead of the light-emitting diode D5, a plurality of light-emitting diodes, for example in series, may be provided as lighting unit 130.
Die Leuchteinheit 130 kann mindestens ein The lighting unit 130 may include at least one
Halbleiterleuchtelement umfassen. Beispielsweise kann als Halbleiterleuchtelement eine weiße Leuchtdiode (LED) eingesetzt werden. Semiconductor lighting element include. For example, a white light-emitting diode (LED) can be used as the semiconductor light-emitting element.
Der Knoten 102 ist über einen Widerstand R6 und einen The node 102 is connected through a resistor R6 and a
Schalter Sl mit dem negativen Pol der Batterie 120 Switch Sl with the negative pole of the battery 120th
(Massepotential) verbunden. Der Schalter Sl kann auch als ein elektronischer Schalter (z.B. als ein Transistor, ein Mosfet, ein IGBT, etc.) ausgeführt sein, so dass mittels einer bekannten Pulsweitenmodulation (PWM) eine (Ground potential) connected. The switch Sl can also be implemented as an electronic switch (for example, as a transistor, a mosfet, an IGBT, etc.), so that by means of a known pulse width modulation (PWM) a
Helligkeitsregelung (Dimmung) der Leuchteinheit 130 erreicht werden kann. Brightness control (dimming) of the lighting unit 130 can be achieved.
Wird der Schalter Sl geschlossen, wird die Leuchteinheit 130 über die Batterie 120 mit elektrischer Energie If the switch S1 is closed, the lighting unit 130 via the battery 120 with electrical energy
versorgt, wobei der Strom durch die Leuchteinheit 130 mittels des Transistors Ql so eingestellt wird, dass ein Spannungsabfall der Batteriespannung Vbat möglichst lange kompensiert wird. supplied, wherein the current is adjusted by the lighting unit 130 by means of the transistor Ql so that a voltage drop of the battery voltage Vbat is compensated as long as possible.
Die in Fig.l gezeigten Bauteile können wie folgt The components shown in Fig.l can be as follows
dimensioniert sein: R1=1Q, R3=100Q, R4=2,2kQ, R5=lkQ,be dimensioned: R1 = 1Q, R3 = 100Q, R4 = 2.2kQ, R5 = lkQ,
R6=0,5kQ. Die Leuchtdiode D5 kann eine weiße LED vom Typ "Golden Dragon", die Transistoren Q2 und Q3 können als ein Bauelement BCV62 ausgeführt und der Transistor Ql kann vom Typ PBSS5250X sein. R6 = 0,5kQ. The light emitting diode D5 may be a Golden Dragon type white LED, the transistors Q2 and Q3 may be a BCV62, and the transistor Q1 may be a PBSS5250X type.
Der Stromspiegel umfassend die Transistoren Q2 und Q3 wird mittels des Widerstands R3 über den Emitter des Transistors
Q2 auf ein Referenzpotential Vref eingestellt. Der The current mirror comprising the transistors Q2 and Q3 is connected via the resistor R3 via the emitter of the transistor Q2 is set to a reference potential Vref. Of the
Widerstand Rl dient an dem Emitter des Transistors Q3 als ein Strommesswiderstand (Shunt) . Der Kollektorstrom beträgt Resistor Rl serves as a current sensing resistor (shunt) at the emitter of transistor Q3. The collector current is
U B.E U B.E
Ic = Is (T, UCE) · exp wobei Ic = Is (T, U C E) · exp where
Ic den Kollektorstrom, Ic the collector current,
I s einen Sperrstrom, I s a reverse current,
T die Temperatur, T the temperature,
UCE eine Kollektor-Emitter-Spannung, U CE a collector-emitter voltage,
ÜBE eine Basis-Emitter-Spannung, Practice a base-emitter voltage,
UT eine Temperaturspannung U T is a temperature voltage
bezeichnen describe
Die Temperaturspannung UT beträgt ca. 26mV bei 23 °C. Der Stromspiegel umfasst die Transistoren Q2, Q3, z.B. in Form eines Doppeltransistors mit nahezu identischem Sperrstrom I s und nahezu identischem Kollektorstrom Ic . Somit folgt für das Verhältnis der Kollektorströme der beiden The temperature voltage U T is about 26mV at 23 ° C. The current mirror comprises the transistors Q2, Q3, for example in the form of a double transistor with almost identical reverse current I s and almost identical collector current I c . Thus follows for the ratio of the collector currents of the two
Transistoren Q2 und Q3 : Transistors Q2 and Q3:
U BE.Q2 U BE.Q2
exp exp
L C,Q2 u T U B, E,Q2 L C, Q2 u TUB, E, Q2
exp u B,E.Q3 exp u B, E.Q3
U BE,Q3 U BE, Q3
exp u T exp u T
Ur ur
Der Transistor Ql realisiert eine Regelstrecke und wi über den aus der Referenzspannung Vref vorgespannten The transistor Ql realizes a controlled system and wi over the biased from the reference voltage Vref
Stromspiegel gesteuert. Current mirror controlled.
Insbesondere wird als Transistor Ql ein sogenannter Low- Saturation-Bipolartransistor Ql eingesetzt, der bis zu sehr
kleinen Spannungsabfällen (z.B. 100mV) über seiner Emitter- Kollektor-Strecke betreibbar ist. In particular, a so-called low-saturation bipolar transistor Q1 is used as the transistor Ql, which up to very small voltage drops (eg 100mV) over its emitter-collector path is operable.
Der LED-Strom wird über den Widerstand Rl ( Shuntwiderstand) in dem Emitterkreis des Transistors Ql gemessen und auf den in Basisschaltung betriebenen sowie von der The LED current is measured via the resistor Rl (shunt resistor) in the emitter circuit of the transistor Ql and operated on the base circuit as well as the
Referenzspannungsquelle Vref vorgespannten Transistor Q3 des bipolaren Stromspiegels gekoppelt. Der andere Reference voltage source Vref biased transistor Q3 coupled to the bipolar current mirror. The other
Transistor Q2 des Stromspiegels ist in Emitterschaltung angeordnet und mit seinem Kollektor mit der Basis des Transistor Q2 of the current mirror is arranged in emitter circuit and with its collector to the base of
Transistors Ql verbunden. Hierdurch wird der Regelkreis geschlossen . Transistor Ql connected. This will close the loop.
Im aktiven Betrieb der Schaltung (also bei geschlossenem Schalter Sl) erfolgt an einem Knoten 103 eine Verteilung des bereitgestellten Stroms derart, dass ein Teil durch den Transistor Q2 abfließt und ein anderer Teil dem Transistor Ql zugeführt wird. Durch die vorgeschlagene Dimensionierung der Widerstände Rl, R3 und R5 des Stromspiegels wird erreicht, dass ein abnehmender Strom durch die Leuchtdiode D5 in etwa proportional ist zu dem Strom durch den In active operation of the circuit (ie, when switch S1 is closed), a distribution of the supplied current takes place at a node 103 in such a way that a part flows off through the transistor Q2 and another part is supplied to the transistor Q1. By the proposed dimensioning of the resistors Rl, R3 and R5 of the current mirror is achieved that a decreasing current through the light emitting diode D5 is approximately proportional to the current through the
Widerstand R3. Damit steigt mit abnehmendem Strom der Resistor R3. This increases with decreasing current
Strom, der über den Knoten 103 an die Basis des Transistors Ql geleitet wird, an. Somit kann eine Leistungsabnahme der Batterie 120 zumindest vorübergehend kompensiert werden, ohne dass dies zu einem starken Helligkeitsverlust der Leuchteinheit 130 führen würde. Current, which is passed via the node 103 to the base of the transistor Ql to. Thus, a decrease in power of the battery 120 can be at least temporarily compensated, without this leading to a strong loss of brightness of the lighting unit 130.
Vorzugsweise dient der Schalter Sl dazu, das ganze System mit geringem Leistungsbedarf ein- und auszuschalten, ohne die Batterie abklemmen zu müssen. Trotzdem ist Preferably, the switch Sl serves to turn on and off the whole system with low power consumption without having to disconnect the battery. Nevertheless, it is
sichergestellt, dass bei geöffnetem Schalter Sl kein Strom verbraucht wird. Beispielsweise kann bei einer Versorgungsspannung Vbat in einem Bereich von 0V bis 5V bereits bei einem geringen Spannungsabfall über den Widerstand Rl und den Transistor
Ql in Höhe von 280mV ein LED-Strom von ca. 142mA (dies entspricht bereits ca. 97,5% des Maximums bei der SV- Versorgungsspannung) erreicht werden. Mit dieser kostengünstigen Schaltung ist eine sehr gute Stromkonstanz der LED bei minimalem Spannungsabfall, also bis zu sehr kleinen Batteriespannungen, möglich. Hierdurch wird die Batterie effizient genutzt, indem möglichst lange eine nahezu konstante Helligkeit der LED gewährleistet ist. ensures that no power is consumed when switch S1 is open. For example, at a supply voltage Vbat in a range of 0V to 5V even at a low voltage drop across the resistor Rl and the transistor Ql in the amount of 280mV an LED current of about 142mA (this already corresponds to about 97.5% of the maximum at the SV supply voltage) can be achieved. With this cost-effective circuit, a very good current constancy of the LED with minimal voltage drop, so up to very small battery voltages possible. As a result, the battery is used efficiently, as long as possible, a nearly constant brightness of the LED is guaranteed.
Hierbei sei angemerkt, dass die in Fig.l gezeigte Schaltung auch entsprechend mit npn-Transistoren (dual) aufgebaut sein kann.
It should be noted that the circuit shown in Fig.l can also be constructed according to npn transistors (dual).
Bezugszeichenliste : List of reference numbers:
101 Knoten 101 knots
102 Knoten 102 knots
103 Knoten 103 knots
110 Referenzspannungsquelle 110 reference voltage source
120 Batterie (Energieversorgung)120 battery (power supply)
130 Leuchteinheit 130 light unit
Ri Widerstand Ri resistance
Qi pnp-Transistor Qi pnp transistor
Sl Schalter Sl switch
Vref Referenzspannung Vref reference voltage
Vbat BatterieSpannung
Vbat battery voltage
Claims
Patentansprüche claims
1. Schaltung zum Betrieb einer Leuchteinheit (130), 1. Circuit for operating a lighting unit (130),
- umfassend einen Stromspiegel (Q2, Q3) , der über - comprising a current mirror (Q2, Q3), over
eine Referenzspannungsquelle (110) vorspannbar ist, a reference voltage source (110) can be prestressed,
- wobei der Stromspiegel (Q2, Q3) mit einer - wherein the current mirror (Q2, Q3) with a
Regelstrecke (Ql) verbunden ist, mithilfe derer ein Strom von einer Energiequelle (120) zu der Controlled system (Ql) is connected, by means of which a current from an energy source (120) to the
Leuchteinheit (130) einstellbar ist. Light unit (130) is adjustable.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Leuchteinheit (130) mindestens ein Halbleiterleuchtelement (D5) umfasst . 3. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Strommesswiderstand (Rl) in Reihe mit der Regelstrecke (Ql) und der Leuchteinheit (130) 2. A circuit according to claim 1, wherein the lighting unit (130) comprises at least one semiconductor element (D5). 3. A circuit according to any one of the preceding claims, wherein a current measuring resistor (Rl) in series with the controlled system (Ql) and the lighting unit (130)
geschaltet ist, wobei der Strommesswiderstand (Rl) mit dem Stromspiegel (Q3) verbunden ist. is connected, wherein the current measuring resistor (Rl) is connected to the current mirror (Q3).
Schaltung nach Anspruch 3, bei der parallel zu der Reihenschaltung aus Strommesswiderstand, Regelstrecke und Leuchteinheit die Energiequelle (120) angeordnet ist . Circuit according to Claim 3, in which the energy source (120) is arranged parallel to the series connection of current measuring resistor, controlled system and lighting unit.
Schaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der der Stromspiegel zwei Bipolartransistoren (Q2, Q3) aufweist, wobei die Basisanschlüsse der A circuit according to any one of claims 3 or 4, wherein the current mirror comprises two bipolar transistors (Q2, Q3), the base terminals of the
Bipolartransistoren miteinander und mit dem Bipolar transistors with each other and with the
Kollektoranschluss eines der Bipolartransistoren (Q3) verbunden sind. Collector terminal of one of the bipolar transistors (Q3) are connected.
Schaltung nach Anspruch 5, Circuit according to Claim 5,
- bei der der eine Bipolartransistor (Q3) des - In which a bipolar transistor (Q3) of the
Stromspiegels in Basisschaltung angeordnet ist, wobei der von dem Strommesswiderstand (Rl)
detektierbare Strom auf den Emitter dieses Current mirror is arranged in base circuit, wherein the of the current measuring resistor (Rl) detectable current on the emitter of this
Bipolartransistors (Q3) koppelbar ist, Bipolar transistor (Q3) can be coupled,
- bei der der andere Bipolartransistor (Q2) des in which the other bipolar transistor (Q2) of the
Stromspiegels in Emitterschaltung angeordnet und mit seinem Kollektor mit der Regelstrecke (Ql) verbunden ist. Current mirror arranged in emitter circuit and connected to its collector with the controlled system (Ql).
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Schalter (Sl) zwischen der Regelstrecke (Q2) und der Energiequelle (120) angeordnet ist. Circuit according to one of the preceding claims, in which a switch (S1) is arranged between the controlled system (Q2) and the energy source (120).
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Regelstrecke einen Transistor (Ql) umfasst. Circuit according to one of the preceding claims, in which the controlled system comprises a transistor (Ql).
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der die Referenzspannungsquelle eine Referenzspannung bereitstellt, die von der Energiequelle erzeugbar ist. A circuit according to any one of the preceding claims, wherein the reference voltage source provides a reference voltage which is producible by the power source.
Schaltung nach Anspruch 9, bei der eine Band-Gap- Referenz zur Einstellung der Referenzspannung A circuit according to claim 9, wherein a band-gap reference is for adjusting the reference voltage
vorgesehen ist. is provided.
Schaltung nach Anspruch 9, bei der eine Diode, A circuit according to claim 9, wherein a diode,
insbesondere eine Zenerdiode oder eine Leuchtdiode, zur Einstellung der Referenzspannung vorgesehen ist. in particular a zener diode or a light emitting diode, is provided for setting the reference voltage.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche be der der Stromspiegel zwei pnp-Transistoren aufweist und bei der die Regelstrecke einen pnp-Transistor umfasst . Circuit according to one of the preceding claims be the current mirror has two pnp transistors and wherein the controlled system comprises a pnp transistor.
13. Leuchte umfassend die Schaltung gemäß einem der 13. Luminaire comprising the circuit according to one of
vorhergehenden Ansprüche.
previous claims.
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