WO2013092455A1 - Led converter with pwm pulses with stabilised amplitude - Google Patents

Led converter with pwm pulses with stabilised amplitude Download PDF

Info

Publication number
WO2013092455A1
WO2013092455A1 PCT/EP2012/075704 EP2012075704W WO2013092455A1 WO 2013092455 A1 WO2013092455 A1 WO 2013092455A1 EP 2012075704 W EP2012075704 W EP 2012075704W WO 2013092455 A1 WO2013092455 A1 WO 2013092455A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
led
control unit
frequency
converter
channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/075704
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas KÜNG
Ueli Keller
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonic Gmbh & Co Kg filed Critical Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority to EP12806023.3A priority Critical patent/EP2795997A1/en
Publication of WO2013092455A1 publication Critical patent/WO2013092455A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention generally relates to the operation of light-emitting diodes (LEDs), light-emitting diodes being understood to mean inorganic light-emitting diodes, but also organic light-emitting diodes (OLEDs).
  • LED light-emitting diodes
  • LED is used as an example.
  • Light-emitting diodes or semiconductor light sources have become increasingly interesting for lighting applications in recent years. The reason for this is u.a. Significant progress has been made in both the brightness and light efficiency of the LEDs. The comparatively long life of the LEDs compared to conventional light sources, such as incandescent or gas discharge lamps, is also advantageous.
  • LEDs are preferably operated in a mode in which the current flow is controlled by an LED.
  • high-frequency clocked switching regulator eg buck converter (step-down or buck converter) are used, which are for example part of an LED converter.
  • a control unit controls, for example, a high-frequency clocked switch, for example a power transistor, in which LED converter on. In the switched-on state of the switch, current flows through at least one LED and a coil, whereby the coil is charged thereby. The cached energy of the coil discharges in the off state of the high-frequency clocked switch via the LED.
  • the current through the LED shows a rising edge for the LED current; when the switch is switched off, this results in a falling edge.
  • the time average of the LED current represents the RMS current through the LED and is a measure of the brightness of the LED.
  • the LED converter of a control gear in comparison to the above-mentioned timing low-frequency pulses (typically having a frequency in the range of 100 to 1000 heart) supplied with a variable duty cycle, which thus low-frequency modulate the high-frequency clocking, so the LED converter performs the above-described RF timing only during the turn-on period of the PWM pulses.
  • PWM pulse width modulation method
  • Fig. 1 is an example of a basic circuit according to the invention an LED converter 1 with a buck converter for the operation of at least two LEDs, preferably three LEDs shown.
  • a buck converter instead of a buck converter, another clocked converter with or without electrical isolation, eg a flyback converter, can be used to generate the high-frequency switching operations.
  • a provided for generating the low-frequency pulses operating device 10 is also shown in Fig. 1.
  • a dimming value and / or a color value can be supplied to the operating device 10 as input values which can represent desired values for the light to be set by the LEDs, which then internally converts the operating device into PWM pulses with a variable duty cycle.
  • the operating device 10 may change the low-frequency PWM pulses, or a t_on_nf and a t_off_nf time for these pulses, e.g. to set a dimming value and / or a color value.
  • the operating device 10 can also transmit amplitude information to the LED converter 1, if instead of or in addition to the pulse width modulation
  • Pulse amplitude modulation is to be used.
  • the LED current within a low-frequency pulse ie the LED current during the switch-on of an LED channel 3, 4, 5 is superimposed by high-frequency pulses (ripple), which are generated by the high-frequency switching operations.
  • a brightness of the LEDs can now be controlled by the frequency of the low-frequency pulses and the LEDs can be dimmed, for example, by changing the time interval between the low-frequency pulses, a ratio between the duty cycle t_on_nf and a switch-off duration t_off_nf, or shortening the duty cycle t_on_nf becomes.
  • 2 shows by way of example the course of a current I D through an LED.
  • a low frequency pulse turns on the LED current I D for the LED during a period F D for a duty cycle t_on_nf and off for a turn off time t_off_nf, while a high frequency PWM switching signal varies the AI D by the desired time average for the LED current generated by the LED.
  • the present invention now relates to the LED converter 1, with a plurality of LED channels 3, 4, 5, which are used in particular for driving different colored LEDs (eg RGB LEDs or RPB LEDs, where R is a red, G for a green, B for a blue and P for a blue LED may be provided, the latter being provided with a color conversion layer, eg a phosphor layer).
  • the LED channels 3, 4, 5 are thus LED color channels.
  • the invention therefore provides, in a first aspect, an LED converter for driving at least two LED channels, wherein the LED converter supplies the LED channels with high-frequency switching operations with a cyclically rising and then falling LED current, and wherein the LED Converter is designed to perform the high-frequency switching operations during a duty cycle of comparatively low-frequency pulses, in particular PWM pulses, in an LED channel at least temporarily during the duty cycle of a pulse the time average of the LED current or a parameter reproducing this and to extend a rising edge of the LED current of the LED channel in a later, preferably the immediately following pulse, when the detected time average, preferably more than a predetermined threshold difference value has deviated from a predetermined desired mean value.
  • the LED converter can have a control unit which is set up to detect the time average of the LED current or the parameter representing it on an LED channel during the switch-on period of a low-frequency pulse.
  • the control unit can be set up to detect a deviation of the detected time average of the LED current or of the parameter representing this from the desired mean value.
  • Switch-on times and / or the duty cycle of the low-frequency pulses on the LED channels can be known to the control unit and / or transmitted to the control unit.
  • the control unit may be configured to sample the LED current on the LED channel based on the switch-on times and / or the switch-on duration of the low-frequency pulses on a different LED channel and / or the time average of the LED current or the parameter representing it on the LED channel.
  • the control unit may be configured to detect an amplitude dip of the LED current on the LED channel.
  • the control unit may be configured to change the duty cycle of the high-frequency switching operations as a function of the detected mean value.
  • the control unit may be configured to continuously sample the low-frequency pulses.
  • the control unit may be an integrated circuit and in particular a microcontroller.
  • the invention provides a method of driving at least two LED channels through an LED converter, wherein the LED converter transmits the LED channels by high frequency switching with a cyclically rising and then decreasing LED current supplied, and wherein the LED converter performs the high-frequency switching operations during a duty cycle of comparatively low-frequency pulses, in particular PWM pulses, in an LED channel, at least temporarily during the ON period of a pulse, the time average of the LED current or this detects the reproducing parameter, and extends the rising edge of the LED current of the LED channel in a later, preferably the immediately following pulse, when the detected time average, preferably more than a predetermined threshold difference value has deviated from a predetermined desired average.
  • the LED converter transmits the LED channels by high frequency switching with a cyclically rising and then decreasing LED current supplied, and wherein the LED converter performs the high-frequency switching operations during a duty cycle of comparatively low-frequency pulses, in particular PWM pulses, in an LED channel, at least temporarily during the ON period of a pulse, the time average of the
  • the invention provides an integrated circuit, in particular a microcontroller, which is designed and / or programmed to carry out a method as described above.
  • Fig. 1 shows schematically an arrangement with an LED converter according to the invention.
  • Fig. 2 shows schematically a LED current during the
  • Fig. 3 a) schematically shows a pulse transmitted on a first LED channel; b) schematically a pulse transmitted on a second LED channel, wherein the amplitude of the LED current is influenced by the pulse on the first LED channel; c) schematically a pulse transmitted on a third LED channel, wherein the amplitude of the LED current is influenced by the pulses on the first and second LED channel.
  • Fig. 4 shows schematically the pulses of Fig. 3 a) -c) with superimposed ripple.
  • Fig. 5 shows schematically the pulses of Fig. 3 a) -c) with
  • Measuring points, or measuring times, for recording a time average Measuring points, or measuring times, for recording a time average.
  • Fig. 6 shows schematically the pulses of Fig. 3 a) -c) with superimposed ripple, wherein in b) and c) respectively rising flanks of the high-frequency
  • Fig. 7 schematically corrected pulses on the LED channels.
  • FIG. 1 shows an LED converter 1 according to the invention which supplies at least two LED channels 3, 4 each with one LED current I LE D I, I LE D 2, but in particular three LED channels 3, 4 , 5 with LED currents I LEDl / IL 2 / IL CONTINUED.
  • the LED converter 1 has a first control unit 20 and a second control unit 2.
  • the first control unit 20 clocks a switch in a converter 21, which is fed from a mains voltage or a DC voltage. If necessary, the converter 21 feeds via an electrical isolation 25 (eg, a transformer) an electrical energy store 22 which has one switching regulator stage or preferably a plurality of parallel switching regulator stages 23a, 23b, 23c, each for one of the plurality of LED channels.
  • an electrical isolation 25 eg, a transformer
  • the second control unit 2 is in particular adapted to the two LED currents I LE D I / I LE D 2 and the three LED currents I LE D I / I LE D 2, I LE D 3 on the two LED channels 3, 4 or the three LED channels 3, 4, 5 temporarily, that is to be detected in a time division, possibly with even more tasks.
  • the control unit preferably a microcontroller
  • it is not the current amplitude of several LED channels that is detected simultaneously, but always only one amplitude section of a single channel at any given time.
  • the LED converter 1 can for controlling the LED channels 3, 4, 5 only have a common switching regulator stages or as shown also separate switching regulator stages 23a, 23b, 23c, each one switching regulator can feed an LED channel.
  • the switching regulator can, for example, by a
  • Buck converter step-down or buck converter
  • the individual LED channels are thus preferably each driven by a switching regulator stage, and this switching regulator stage is clocked to adjust the LED current of the associated channel accordingly by the second control unit 2.
  • Each switching regulator stage 23a, 23b, 23c typically has at least one switch 24a, 24b, 24c which is actively activated, ie actuated by the second control unit 2, and a buffer (not shown), for example an inductance, which is triggered by the timing of the switch 24a, 24b , 24c is specifically loaded and unloaded.
  • These individual parallel-connected switching regulator stages 23a, 23b, 23c are preferably fed from the common electrical energy store 25 (for example, capacitor).
  • the common energy store can in turn preferably be connected by a converter stage 21, which is thus common for all LED channels 3, 4, 5.
  • This upstream converter stage 21 can be:
  • an AC-DC converter such as an actively clocked PFC circuit such as a flyback converter, or
  • the problem solved by the invention arises from the said parallel connection of several switching regulator stages for the independent feeding of several LED channels 3, 4, 5, namely, when the switches 24a, 24b, 24c of the switching regulator stages 23a, 23b, 23c are activated for different lengths, and For example, the detection of the control loop of the LED current through the second control unit 2 is relatively slow or else only a sampling of the LED currents by the second control unit 2 at certain times takes place (eg when using a microcontroller as the second control unit 2).
  • the energy store which has only a limited capacity and, for example, is recharged by the upstream converter due to a limited fast control loop, not immediately provide the required energy, but it can cause a drop in the current one or more LED channels come.
  • the duty cycle or the turn-on time of the switches is adapted to parallel switching regulator stages.
  • the method can also be used for only two LED channels or for more than three LED channels.
  • the control unit 2 Based on detected LED current samples ("samples") for the LED currents I LE D I / I LE D 2, I LE D 3 on the LED channels 3, 4, 5, the control unit 2 is adapted to a switching behavior of the In this way, for example, the rising edge of one or more of the LED currents I LED i, I LE D 2 / I LE D 3 / caused by the high-frequency pulses can be influenced by a high-frequency switching operation in a subsequent PWM switch-on pulse of the respective LED channel can be generated on the LED channels 3, 4, 5 are extended.
  • control unit 2 of the LED converter 1 detects, at least at times during the switch-on period of the low-frequency PWM pulses, samples Ml ', M2', M3 ', M3''of the LED currents I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 on the LED channels 3, 4, 5 (or these reproducing parameters), but at least on at least two LED channels 3, 4.
  • the samples directly or indirectly represent the time average of the respective LED current.
  • the control unit 2 changes the high-frequency switching operations in a respectively following PWM cycle ("cycle-to-cycle") so that a rising edge of at least one LED Current I LEDI, I LED2, I LED3 on at least one of the two / three LED channels 3, 4, 5 is changed.
  • the influencing of the high-frequency switching operations by the control unit 2 for generating the extended rising edge of the at least one LED current I LE D I / I LE D2 , I LE D 3 is performed in particular by the LED converter 1, if one of the for the respective LED current I LED i, I LE D 2 / I LE deviates D 3 detected time averages Ml ', M2', M3 ', M3''is preferably more than a predetermined Schwelldifferenzwert from a predefined target average Ml, M2, M3 ,
  • control unit 2 only then averages Ml ', M2', M3 ', M3''of the LED currents I LED i, I LE D 2 / I LE D 3 on the LED channels 3, 4, 5 determined when a low-frequency pulse is switched on at least two LED channels, as in particular then a crosstalk of an LED channel can be done on another LED channel.
  • the control unit 2 is aware of or is supplied with the switch-on times of the low-frequency pulses for each LED channel 3, 4, 5. Crosstalk from the first LED channel 3 to the second LED channel 4 is shown by way of example in FIG. In Fig. 3 low-frequency pulses for the three LED channels 3, 4, 5 are shown.
  • a low-frequency pulse on the first LED channel 3 influences a low-frequency pulse on the second LED channel 4.
  • This influencing results, for example, in an amplitude dip or some other disturbance on the second LED channel 4, as it does by way of example in FIG. 3b).
  • the pulses on the first and second LED channel 3, 4 then continue to act on a pulse on the third LED channel 5 and affect this as well. This leads, as shown schematically in FIG. 3 c, to at least one amplitude dip on the third LED channel 5.
  • the aim of the invention is therefore to compensate for the interference caused by crosstalk.
  • the invention proposes each one
  • High-frequency pulse ie a turn-on time t_on_hf the high-frequency switching operations, to extend or shorten and thus counteract the interference that occurs periodically.
  • the control unit 2 which can be implemented as an integrated circuit, in particular as a microcontroller or ASIC, and which influences the high-frequency switching operations and thus the switch-on time t_on_hf, can exploit the fact that the faults always occur occur with the same periodicity, namely when switching on the low-frequency pulses.
  • High-frequency pulse can not be done by the control unit 2, since the resolution behavior of the control unit 2, and their performance is limited. In particular, continuous monitoring of the currents on the individual LED channels 3, 4, 5 by the control unit 2 is not possible. However, since the control unit 2 is able to control the current values, i. To periodically check the amplitudes of the low-frequency pulses, a disturbance on an LED channel 3, 4, 5 can be compensated on the basis of the determined measured values of a plurality of low-frequency pulses.
  • the individual low-frequency pulses for which a disturbance due to crosstalk, eg an amplitude dip, was detected by the control unit 2 eg by periodic averaging
  • compensated by a targeted (individual) change of individual high-frequency pulses generated by the high-frequency switching operations e.g., by periodic averaging
  • the calculation of the compensation can be performed as a control loop and due to the control of the other LED channels 3, 4, 5, in particular without Feedback, done. It is also possible to use algorithms from adaptive filter technology (eg an LMS algorithm) for the calculation. Consequently, to compensate for the temporary break in an amplitude of the respective LED current I LEDI, I LED2, I LED3 generated during the switch-on time t_on_nf of a low-frequency pulse, the switch-on time t_on_hf of the high-frequency pulses is changed, in particular increased.
  • adaptive filter technology eg an LMS algorithm
  • FIG. 4 shows, for example, that when the amplitude on the second LED channel 4 drops, as shown in FIG. 4b), the desired average value M2 can not be achieved, but only the mean value M2 'for the LED current I LE D 2 is reached (there is no crosstalk on the first LED channel 3, the detected mean time Ml 'therefore corresponds to the desired time average Ml for the LED current I LE D I / see FIG. Accordingly, the desired mean value M3 for the LED current I LE D 3 is not reached on the third LED channel 5, as shown in FIG. 4c), but only the mean value M3 'or the mean value M3 ".
  • the rising edge of the respective LED current I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 thus be extended in a subsequent low-frequency pulse when the detected time average deviates from a desired time average.
  • a threshold value can be specified, upon reaching which the change or extension of the rising edge of the current on the LED channel 3, 4, 5 takes place.
  • control unit 2 typically requires more or fewer iteration steps, depending on its performance. If, for example, the control unit 2 is more powerful and therefore more accurate information about the LED current profile on the LED channels 3, 4, 5 can be determined in a shorter time, it is possible to achieve a faster compensation by the control unit 2 reacting faster and the high-frequency pulses are adjusted accordingly. Thus, the invention only requires that the effects of the amplitude collapse can be detected. Of course, this is possible by a "continuous" sampling of the current waveform of the LED currents I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 over the respective total duty cycle t_on_nf by the control unit 2.
  • control unit 2 Since the control unit 2 generally knows the switch-on times t_on_nf for the low-frequency pulses on the LED channels 3, 4, 5, it is possible in a further embodiment of the invention to determine the number of sampling points or the measuring points necessary for detecting a time average , or measuring times, to reduce the LED current waveforms. Thus, the control unit 2 must check a current amplitude on one of the LED channels 3, 4, 5 only during the switch-on time t_on_nf of a low-frequency pulse on another LED channel 3, 4, 5.
  • FIG. 5 This is shown schematically in FIG. 5.
  • a change in the amplitude of the LED current I LE D 2 on the second LED channel 4 (see Fig. 5b)) only to the time at which the low-frequency pulse on the first LED channel 3 is active. Therefore, for example, an LED current value IM2 for the LED current I LE D 2 must be determined only during the switch-on time t_on_nf of the low-frequency pulse on the first LED channel 3 in the second LED channel 4. Analogously, it is sufficient to determine a measured value for the LED current I LE D 3 during the time on the third LED channel 5, as shown in FIG.
  • the invention makes use of the fact that caused by the crosstalk interference in an LED channel 3, 4, 5 occurs periodically.
  • Fig. 6 shows schematically such an increase in the high-frequency switching operations or such a change in the high-frequency pulses. This is carried out in order, for example, on the second LED channel 4 (FIG. 6b)) to obtain the desired mean value M2 for the LED current I LE D 2 CLOSE reach, or on the third LED channel 5 (Fig. 6c) to set the desired mean value M3 for the LED current I LED3.
  • the problem underlying the invention would not occur if the current waveform could be monitored during each low frequency pulse.
  • the control unit 2 especially when executed as a microcontroller, does not provide enough resources to allow continuous monitoring of the current flow during each low-frequency pulse. Rather, only one LED channel 3, 4, 5 can be monitored temporarily. Thus, there will always come to a variety of low-frequency pulses that occur unsupervised.
  • the inventive approach to compensate for a disturbance caused by crosstalk on the LED channels 3, 4, 5, takes place advantageously when switching on the power supply or at periodic intervals. It is also possible that the compensation is continuous, i. is continuously performed during operation of the LED converter by the control unit 2.

Abstract

In a first aspect, the invention provides an LED converter for the control of at least two LED channels, wherein the LED converter supplies the LED channels with a cyclically increasing and then decreasing LED current by means of high-frequency switching processes, and wherein the LED converter is designed to perform the high-frequency switching processes during a switch-on duration of comparatively low-frequency pulses, particularly PWM pulses, to detect the temporal mean value of the LED current or a parameter reflecting same in an LED channel at least at certain times during the switch-on duration of a pulse, and to lengthen a rising edge of the LED current of the LED channel in a later, preferably immediately subsequent pulse, if the detected temporal mean value has deviated from a specified setpoint mean value, preferably by more than a specified threshold differential value.

Description

LED-KONVERTER MIT PWM-IMPULSEN MIT STABILISIERTER AMPLITUDE LED CONVERTER WITH PWM PULSE WITH STABILIZED AMPLITUDE
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf den Betrieb von Leuchtdioden (LEDs) , wobei unter Leuchtdioden anorganische Leuchtdioden, aber auch organische Leuchtdioden (OLEDs) , zu verstehen sind. Im Folgenden wird stellvertretend der Begriff LED verwendet. Leuchtdioden, bzw. Halbleiterlichtquellen, sind in den letzten Jahren für Beleuchtungsanwendungen zunehmend interessant geworden. Der Grund hierfür ist u.a. dass entscheidende Fortschritte sowohl bei der Helligkeit als auch bei der Lichteffizienz der LEDs erzielt worden sind. Die vergleichsweise lange Lebensdauer der LEDs im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen, wie Glüh- oder Gasentladungslampen, ist zudem vorteilhaft. The present invention generally relates to the operation of light-emitting diodes (LEDs), light-emitting diodes being understood to mean inorganic light-emitting diodes, but also organic light-emitting diodes (OLEDs). In the following the term LED is used as an example. Light-emitting diodes or semiconductor light sources have become increasingly interesting for lighting applications in recent years. The reason for this is u.a. Significant progress has been made in both the brightness and light efficiency of the LEDs. The comparatively long life of the LEDs compared to conventional light sources, such as incandescent or gas discharge lamps, is also advantageous.
Es ist bekannt, dass die Lichtabstrahlung einer LED mit dem Stromfluss durch die LED korreliert. ZurIt is known that the light emission of an LED correlates with the current flow through the LED. to
Helligkeitsregelung (Dimmen) werden LEDs daher vorzugsweise in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch eine LED geregelt wird. Zur Ansteuerung kommen dabei beispielsweise hochfrequent getaktete Schaltregler, z.B. Tiefsetzsteller (Step-down- oder Buck-Konverter) , zum Einsatz, die beispielsweise Teil eines LED-Konverters sind. Eine Steuereinheit steuert z.B. einen hochfrequent getakteten Schalter z.B. einen Leistungstransistor, in dem LED-Konverter an. Im eingeschalteten Zustand des Schalters fließt Strom über wenigstens eine LED und eine Spule, wobei die Spule dadurch aufgeladen wird. Die zwischengespeicherte Energie der Spule entlädt sich im ausgeschalteten Zustand des hochfrequent getakteten Schalters über die LED. Der Strom durch die LED zeigt bei eingeschaltetem Schalter eine ansteigende Flanke für den LED-Strom, bei ausgeschaltetem Schalter ergibt sich eine abfallende Flanke. Der zeitliche Mittelwert des LED-Stroms stellt den Effektivstrom durch die LED dar und ist ein Maß für die Helligkeit der LED. Durch entsprechende Taktung des hochfrequent getakteten Schalters kann also der mittlere, effektive Strom geregelt werden . Durch die Steuerung des hochfrequent getakteten Schalters wird daher ein gewünschter mittlerer Stromfluss durch die LED, bedingt durch das hochfrequente Ein- und Ausschalten des Schalters (typischerweise im Bereich oberhalb von 10 kHz, bspw. 100kHz) , und die zeitliche Schwankungsbreite des Stroms eingestellt. Therefore, for brightness control (dimming) LEDs are preferably operated in a mode in which the current flow is controlled by an LED. To control this example, high-frequency clocked switching regulator, eg buck converter (step-down or buck converter) are used, which are for example part of an LED converter. A control unit controls, for example, a high-frequency clocked switch, for example a power transistor, in which LED converter on. In the switched-on state of the switch, current flows through at least one LED and a coil, whereby the coil is charged thereby. The cached energy of the coil discharges in the off state of the high-frequency clocked switch via the LED. When the switch is switched on, the current through the LED shows a rising edge for the LED current; when the switch is switched off, this results in a falling edge. The time average of the LED current represents the RMS current through the LED and is a measure of the brightness of the LED. By appropriate timing of the high-frequency clocked switch so the average effective current can be controlled. By controlling the high-frequency clocked switch therefore a desired average current flow through the LED, due to the high frequency switching on and off of the switch (typically in the range above 10 kHz, for example. 100kHz), and the temporal fluctuation of the current set.
Um das emittierte Lichtspektrum während des Betriebs möglichst konstant zu halten, ist es weiter bekannt, für eine Helligkeitsregelung (Dimmen) von LEDs nicht die Stromamplitude zu variieren, sondern ein Pulsweiten- Modulations-Verfahren (PWM) zu verwenden. Dazu werden dem LED-Konverter von einem Betriebsgerät im Vergleich zu der oben angeführten Taktung niederfrequente Impulse (typischerweise mit einer Frequenz im Bereich von 100 bis 1000 Herz) mit variablem Tastverhältnis zugeführt, die also niederfrequent die hochfrequente Taktung modulieren, so dass der LED-Konverter die oben ausgeführte HF-Taktung nur während der EinschaltZeitdauer der PWM-Impulse durchführt. In order to keep the emitted light spectrum as constant as possible during operation, it is further known not to vary the current amplitude for a brightness control (dimming) of LEDs, but to use a pulse width modulation method (PWM). For this purpose, the LED converter of a control gear in comparison to the above-mentioned timing low-frequency pulses (typically having a frequency in the range of 100 to 1000 heart) supplied with a variable duty cycle, which thus low-frequency modulate the high-frequency clocking, so the LED converter performs the above-described RF timing only during the turn-on period of the PWM pulses.
In Fig. 1 ist beispielhaft in einer Grundschaltung ein erfindungsgemäßer LED-Konverter 1 mit einem Buck-Konverter für den Betrieb von zumindest zwei LEDs, vorzugsweise drei LEDs, gezeigt. Es kann statt eines Buck-Konverters aber natürlich auch ein anderer getakteter Konverter mit oder ohne Potentialtrennung, z.B. ein Flyback-Konverter, zum Einsatz kommen, um die hochfrequenten Schaltvorgänge zu erzeugen. Über wenigstens zwei LED-Kanäle 3, 4, vorzugsweise drei LED-Kanäle 3, 4, 5, werden die LEDs (oder mehrere in Serie geschaltete LEDs) von dem LED-Konverter 1 mit LED-Strömen I LE DI , I LE D2 , bzw. mit LED-Strömen I LE DI , I LE D2 , I LE D3 versorgt. In Fig. 1 is an example of a basic circuit according to the invention an LED converter 1 with a buck converter for the operation of at least two LEDs, preferably three LEDs shown. Of course, instead of a buck converter, another clocked converter with or without electrical isolation, eg a flyback converter, can be used to generate the high-frequency switching operations. About at least two LED channels 3, 4, preferably three LED channels 3, 4, 5, the LEDs (or more series-connected LEDs) of the LED converter 1 with LED currents I LE D I, I LE D 2, or supplied with LED currents I LE D I, I LE D 2, I LE D 3.
Ein zur Erzeugung der niederfrequenten Impulse vorgesehenes Betriebsgerät 10 ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Dem Betriebsgerät 10 können beispielsweise ein Dimmwert und/oder ein Farbwert als Eingabewerte zugeführt werden, die Sollwerte für das durch die LEDs einzustellende Licht darstellen können, die das Betriebsgerät dann intern in PWM-Impulse mit variablem Tastverhältnis umsetzt. Insbesondere kann das Betriebsgerät 10 die niederfrequenten PWM-Impulse, bzw. eine t_on_nf- und eine t_off_nf-Zeit für diese Impulse, verändern, um z.B. einen Dimmwert und/oder einen Farbwert einzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann das Betriebsgerät 10 auch noch Amplitudeninformationen an den LED-Konverter 1 übermitteln, falls statt oder zusätzlich zu der Pulsweiten-Modulation eineA provided for generating the low-frequency pulses operating device 10 is also shown in Fig. 1. For example, a dimming value and / or a color value can be supplied to the operating device 10 as input values which can represent desired values for the light to be set by the LEDs, which then internally converts the operating device into PWM pulses with a variable duty cycle. In particular, the operating device 10 may change the low-frequency PWM pulses, or a t_on_nf and a t_off_nf time for these pulses, e.g. to set a dimming value and / or a color value. Additionally or alternatively, the operating device 10 can also transmit amplitude information to the LED converter 1, if instead of or in addition to the pulse width modulation
Pulsamplituden-Modulation zum Einsatz kommen soll. Der LED-Strom innerhalb eines niederfrequenten Impulses, d.h. der LED-Strom während der Einschaltdauer eines LED- Kanales 3, 4, 5, ist dabei durch hochfrequente Impulse (Rippel) , die durch die hochfrequenten Schaltvorgänge erzeugt werden, überlagert. Pulse amplitude modulation is to be used. The LED current within a low-frequency pulse, ie the LED current during the switch-on of an LED channel 3, 4, 5, is superimposed by high-frequency pulses (ripple), which are generated by the high-frequency switching operations.
Dies ist in Fig. 2 schematisch gezeigt. Eine Helligkeit der LEDs kann nun durch die Frequenz der niederfrequenten Impulse gesteuert werden und die LEDs können beispielsweise gedimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwischen den niederfrequenten Impulsen, ein Verhältnis zwischen der Einschaltdauer t_on_nf und einer Ausschaltdauer t_off_nf, verändert, bzw. die Einschaltdauer t_on_nf verkürzt wird. Fig. 2 zeigt exemplarisch auch den Verlauf eines Stroms ID durch eine LED. Ein niederfrequenter Impuls schaltet den LED-Strom ID für die LED während einer Periode FD für eine Einschaltdauer t_on_nf ein und für eine Ausschaltdauer t_off_nf aus, während ein hochfrequentes PWM-Schaltsignal eine Variation ÄID um den gewünschten zeitlichen Mittelwert für den LED-Strom durch die LED erzeugt. This is shown schematically in FIG. A brightness of the LEDs can now be controlled by the frequency of the low-frequency pulses and the LEDs can be dimmed, for example, by changing the time interval between the low-frequency pulses, a ratio between the duty cycle t_on_nf and a switch-off duration t_off_nf, or shortening the duty cycle t_on_nf becomes. 2 shows by way of example the course of a current I D through an LED. A low frequency pulse turns on the LED current I D for the LED during a period F D for a duty cycle t_on_nf and off for a turn off time t_off_nf, while a high frequency PWM switching signal varies the AI D by the desired time average for the LED current generated by the LED.
Da bisher beschriebene Betriebsverfahren bzw. die dazu verwendete Schaltung kann auch im Rahmen der Erfindung beibehalten werden. The operating method described so far or the circuit used therefor can also be maintained within the scope of the invention.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nunmehr auf den LED- Konverter 1, mit mehreren LED-Kanälen 3, 4, 5, die insbesondere zur Ansteuerung verschiedenfarbiger LEDs verwendet werden (z.B. RGB-LEDs oder RPB-LEDs, wobei R für eine rote, G für eine grüne, B für eine blaue und P für eine blaue LED stehen kann, wobei letztere mit einer Farbkonversionsschicht , z.B. einer Phosphorschicht, versehen sein kann) . Insbesondere handelt es sich bei den LED-Kanälen 3, 4, 5 also um LED-Farbkanäle. The present invention now relates to the LED converter 1, with a plurality of LED channels 3, 4, 5, which are used in particular for driving different colored LEDs (eg RGB LEDs or RPB LEDs, where R is a red, G for a green, B for a blue and P for a blue LED may be provided, the latter being provided with a color conversion layer, eg a phosphor layer). In particular, the LED channels 3, 4, 5 are thus LED color channels.
Bei Verwendung des LED-Konverters 1 mit mehreren LED- Kanälen 3, 4, 5 ergibt sich jedoch das Problem, dass sich die LED-Kanäle 3, 4, 5 gegenseitig ungewollt beeinflussen. Wenn beispielsweise während der Einschaltdauer eines ersten LED-Kanals 3 ein weiterer zweiter LED-Kanal 4 eingeschaltet wird, also eine Ansteuerung von zwei LEDs mit jeweils einem niederfrequenten Impuls über jeweils einen der LED-Kanäle 3, 4, erfolgt, so bleibt die Amplitude des LED-Stroms, die durch den jeweiligen niederfrequenten Impuls erzeugt wurde, auf z.B. dem zweiten LED-Kanal nicht wie gewünscht konstant, sondern verändert sich zeitweise und bricht insbesondere ein. Diese Art einer Störung wird im Folgenden auch als „Übersprechen" bezeichnet. When using the LED converter 1 with multiple LED channels 3, 4, 5, however, the problem arises that the LED channels 3, 4, 5 influence each other unintentionally. If, for example, during the switch-on of a first LED channel 3, a second second LED channel 4 is turned on, so driving two LEDs, each with a low-frequency pulse via one of the LED channels 3, 4, takes place, the amplitude of the remains LED current, which was generated by the respective low-frequency pulse on eg the second LED channel is not constant as desired, but changes temporarily and breaks in particular. This type of disturbance is also referred to below as "crosstalk".
Dieser Effekt ist insbesondere deshalb nachteilig, da hierdurch das emittierte Lichtspektrum während des Betriebs fluktuiert . Es ist daher Aufgabe der Erfindung diesen Nachteil zu überwinden . This effect is disadvantageous in particular because it causes the emitted light spectrum to fluctuate during operation. It is therefore an object of the invention to overcome this disadvantage.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen LED-Konverter, ein Verfahren und eine integrierte Schaltung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung vorteilhaft weiter. Die Erfindung stellt daher in einem ersten Aspekt einen LED-Konverter zur Ansteuerung von wenigstens zwei LED- Kanälen bereit, wobei der LED-Konverter die LED-Kanäle durch hochfrequente Schaltvorgänge mit einem zyklisch ansteigenden und dann abfallenden LED-Strom versorgt, und wobei der LED-Konverter dazu ausgelegt ist, die hochfrequenten Schaltvorgänge während einer Einschaltdauer von im Vergleich dazu niederfrequenten Impulsen, insbesondere PWM-Impulsen, auszuführen, in einem LED-Kanal zumindest zeitweise während der Einschaltdauer eines Impulses den zeitlichen Mittelwert des LED-Stroms oder einen diesen wiedergebenden Parameter zu erfassen, und eine ansteigende Flanke des LED-Stroms des LED-Kanals in einem späteren, vorzugsweise dem unmittelbar folgenden Impuls zu verlängern, wenn der erfasste zeitliche Mittelwert vorzugsweise mehr als ein vorgegebener Schwellen- Differenzwert von einem vorgegeben Soll-Mittelwert abgewichen ist. This object is achieved by an LED converter, a method and an integrated circuit according to the independent claims. The dependent claims further advantageously form the central idea of the invention. The invention therefore provides, in a first aspect, an LED converter for driving at least two LED channels, wherein the LED converter supplies the LED channels with high-frequency switching operations with a cyclically rising and then falling LED current, and wherein the LED Converter is designed to perform the high-frequency switching operations during a duty cycle of comparatively low-frequency pulses, in particular PWM pulses, in an LED channel at least temporarily during the duty cycle of a pulse the time average of the LED current or a parameter reproducing this and to extend a rising edge of the LED current of the LED channel in a later, preferably the immediately following pulse, when the detected time average, preferably more than a predetermined threshold difference value has deviated from a predetermined desired mean value.
Der LED-Konverter kann eine Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, während der Einschaltdauer eines niederfrequenten Impulses den zeitlichen Mittelwert des LED-Stroms oder den diesen wiedergebenden Parameter auf einem LED-Kanal zu erfassen. The LED converter can have a control unit which is set up to detect the time average of the LED current or the parameter representing it on an LED channel during the switch-on period of a low-frequency pulse.
Die Steuereinheit kann dabei dazu eingerichtet sein, eine Abweichung des erfassten zeitlichen Mittelwerts des LED- Stroms oder des diesen wiedergebenden Parameters von dem Soll-Mittelwert zu erkennen. Einschaltzeiten und/oder die Einschaltdauer der niederfrequenten Impulse auf den LED-Kanälen können der Steuereinheit bekannt sein und/oder an die Steuereinheit übermittelt werden. The control unit can be set up to detect a deviation of the detected time average of the LED current or of the parameter representing this from the desired mean value. Switch-on times and / or the duty cycle of the low-frequency pulses on the LED channels can be known to the control unit and / or transmitted to the control unit.
Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, basierend auf den Einschaltzeiten und/oder der Einschaltdauer der niederfrequenten Impulse auf einem anderen LED-Kanal den LED-Strom auf dem LED-Kanal abzutasten und/oder den zeitlichen Mittelwert des LED-Stroms oder den diesen wiedergebenden Parameter auf dem LED-Kanal zu ermitteln. The control unit may be configured to sample the LED current on the LED channel based on the switch-on times and / or the switch-on duration of the low-frequency pulses on a different LED channel and / or the time average of the LED current or the parameter representing it on the LED channel.
Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, einen Amplitudeneinbruch des LED-Stroms auf dem LED-Kanal zu erkennen. The control unit may be configured to detect an amplitude dip of the LED current on the LED channel.
Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die Einschaltdauer der hochfrequenten Schaltvorgänge abhängig von dem erfassten Mittelwert zu verändern. The control unit may be configured to change the duty cycle of the high-frequency switching operations as a function of the detected mean value.
Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die niederfrequenten Impulse kontinuierlich abzutasten. The control unit may be configured to continuously sample the low-frequency pulses.
Die Steuereinheit kann eine integrierte Schaltung und insbesondere ein Mikrocontroller sein. The control unit may be an integrated circuit and in particular a microcontroller.
Weiter stellt die Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Ansteuerung von wenigstens zwei LED-Kanälen durch einen LED-Konverter bereit, wobei der LED-Konverter die LED-Kanäle durch hochfrequente Schaltvorgänge mit einem zyklisch ansteigenden und dann abfallenden LED-Strom versorgt, und wobei der LED-Konverter die hochfrequenten Schaltvorgänge während einer Einschaltdauer von im Vergleich dazu niederfrequenten Impulsen, insbesondere PWM- Impulsen, ausführt, in einem LED-Kanal zumindest zeitweise während der Einschaltdauer eines Impulses den zeitlichen Mittelwert des LED-Stroms oder einen diesen wiedergebenden Parameter erfasst, und die ansteigende Flanke des LED- Stroms des LED-Kanals in einem späteren, vorzugsweise dem unmittelbar folgenden Impuls verlängert, wenn der erfasste zeitliche Mittelwert vorzugsweise mehr als ein vorgegebener Schwellen-Differenzwert von einem vorgegebenen Soll- Mittelwert abgewichen ist. Further, in another aspect, the invention provides a method of driving at least two LED channels through an LED converter, wherein the LED converter transmits the LED channels by high frequency switching with a cyclically rising and then decreasing LED current supplied, and wherein the LED converter performs the high-frequency switching operations during a duty cycle of comparatively low-frequency pulses, in particular PWM pulses, in an LED channel, at least temporarily during the ON period of a pulse, the time average of the LED current or this detects the reproducing parameter, and extends the rising edge of the LED current of the LED channel in a later, preferably the immediately following pulse, when the detected time average, preferably more than a predetermined threshold difference value has deviated from a predetermined desired average.
Schließlich stellt die Erfindung eine Integrierte Schaltung, insbesondere einen Mikrokontroller, bereit, die zur Durchführung eines Verfahrens, wie es vorstehend beschrieben wurde, ausgeführt und/oder programmiert ist. Finally, the invention provides an integrated circuit, in particular a microcontroller, which is designed and / or programmed to carry out a method as described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen detaillierter beschrieben. The invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 schematisch eine Anordnung mit einem LED- Konverter gemäß der Erfindung. Fig. 1 shows schematically an arrangement with an LED converter according to the invention.
Fig. 2 schematisch einen LED-Strom, der während der Fig. 2 shows schematically a LED current during the
Einschaltdauer, d.h. während des niederfrequenten Duty cycle, i. during the low-frequency
Impulses , durch Dchfreque SchaltVorgänge zyklisch ansteigt und dann abfällt. Fig. 3 a) schematisch einen auf einem ersten LED-Kanal übertragenen Impuls; b) schematisch einen auf einem zweiten LED-Kanal übertragenen Impuls, bei dem die Amplitude des LED-Stroms durch den Impuls auf dem ersten LED-Kanal beeinflusst ist; c) schematisch einen auf einem dritten LED-Kanal übertragenen Impuls, bei dem die Amplitude des LED-Stroms durch die Impulse auf dem ersten und zweiten LED-Kanal beeinflusst ist. Pulse, by Dchfreque switching operations increases cyclically and then drops. Fig. 3 a) schematically shows a pulse transmitted on a first LED channel; b) schematically a pulse transmitted on a second LED channel, wherein the amplitude of the LED current is influenced by the pulse on the first LED channel; c) schematically a pulse transmitted on a third LED channel, wherein the amplitude of the LED current is influenced by the pulses on the first and second LED channel.
Fig. 4 schematisch die Impulse aus Fig. 3 a) -c) mit überlagertem Rippel. Fig. 4 shows schematically the pulses of Fig. 3 a) -c) with superimposed ripple.
Fig. 5 schematisch die Impulse aus Fig. 3 a) -c) mit Fig. 5 shows schematically the pulses of Fig. 3 a) -c) with
Messpunkten, bzw. Messzeitpunkten, zur Erfassung eines zeitlichen Mittelwertes.  Measuring points, or measuring times, for recording a time average.
Fig. 6 schematisch die Impulse aus Fig. 3 a) -c) mit überlagertem Rippel, wobei in b) und c) jeweils ansteigende Flanken, des durch hochfrequenteFig. 6 shows schematically the pulses of Fig. 3 a) -c) with superimposed ripple, wherein in b) and c) respectively rising flanks of the high-frequency
Schaltvorgänge erzeugten LED-Stroms, verlängert dargestellt sind. Switching operations generated LED current, are shown extended.
Fig. 7 schematisch korrigierte Impulse auf den LED- Kanälen. Fig. 7 schematically corrected pulses on the LED channels.
Wie oben bereits beschrieben zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen LED-Konverter 1, der wenigstens zwei LED- Kanäle 3, 4 mit jeweils einem LED-Strom I LE DI , I LE D2 versorgt, insbesondere aber drei LED-Kanäle 3, 4, 5 mit LED-Strömen I LEDl/ I L 2/ I L änStGUGlt . In einer Ausführungsform weist der LED-Konverter 1 eine erste Steuereinheit 20 auf und eine zweite Steuereinheit 2 auf. Die erste Steuereinheit 20 taktet einen Schalter in einem Wandler 21, der ausgehend von einer Netzspannung oder einer DC-Spannung gespeist ist. Der Wandler 21 speist ggf. über eine galvanische Trennung 25 (bspw. einen Transformator) einen elektrischen Energiespeicher 22, der eine Schaltreglerstufe oder bevorzugt mehrere parallele Schaltreglerstufen 23a, 23b, 23c, jede für einen der mehreren LED-Kanäle. As already described above, FIG. 1 shows an LED converter 1 according to the invention which supplies at least two LED channels 3, 4 each with one LED current I LE D I, I LE D 2, but in particular three LED channels 3, 4 , 5 with LED currents I LEDl / IL 2 / IL CONTINUED. In one embodiment, the LED converter 1 has a first control unit 20 and a second control unit 2. The first control unit 20 clocks a switch in a converter 21, which is fed from a mains voltage or a DC voltage. If necessary, the converter 21 feeds via an electrical isolation 25 (eg, a transformer) an electrical energy store 22 which has one switching regulator stage or preferably a plurality of parallel switching regulator stages 23a, 23b, 23c, each for one of the plurality of LED channels.
Die zweite Steuereinheit 2 ist insbesondere dazu eingerichtet, die zwei LED-Ströme I LE DI / I LE D2 bzw. die drei LED-Ströme I LE DI / I LE D2 , I LE D3 auf den zwei LED-Kanälen 3, 4 bzw. den drei LED-Kanälen 3, 4, 5 zeitweise, d.h. in einem Zeitmultiplex ggf. mit noch weiteren Aufgaben zu erfassen. Es wird somit aus Gründen der verfügbaren Ressourcen der Steuereinheit (vorzugsweise ein Mikrokontroller) nicht die Stromamplitude mehrerer LED-Kanäle gleichzeitig erfasst, sondern zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur ein Amplitudenausschnitt eines einzigen Kanals. Der LED- Konverter 1 kann zur Ansteuerung der LED-Kanäle 3, 4, 5 nur einen gemeinsamen Schaltreglerstufen oder wie gezeigt auch getrennte Schaltreglerstufen 23a, 23b, 23c aufweisen, wobei je ein Schaltregler einen LED-Kanal speisen kann. Der Schaltregler kann beispielsweise durch einenThe second control unit 2 is in particular adapted to the two LED currents I LE D I / I LE D 2 and the three LED currents I LE D I / I LE D 2, I LE D 3 on the two LED channels 3, 4 or the three LED channels 3, 4, 5 temporarily, that is to be detected in a time division, possibly with even more tasks. Thus, for reasons of the available resources of the control unit (preferably a microcontroller), it is not the current amplitude of several LED channels that is detected simultaneously, but always only one amplitude section of a single channel at any given time. The LED converter 1 can for controlling the LED channels 3, 4, 5 only have a common switching regulator stages or as shown also separate switching regulator stages 23a, 23b, 23c, each one switching regulator can feed an LED channel. The switching regulator can, for example, by a
Tiefsetzsteller (Step-down- oder Buck-Konverter) gebildet werden . Die einzelnen LED-Kanäle werden also vorzugsweise jeweils durch eine Schaltreglerstufe angesteuert, und diese Schaltreglerstufe wird zur Einstellung des LED-Stromes des zugeordneten Kanals entsprechend durch die zweite Steuereinheit 2 getaktet. Jede Schaltreglerstufe 23a, 23b, 23c weist üblicherweise zumindest einen aktiv, d.h. durch Ansteuerung von der zweiten Steuereinheit 2 getakteten Schalter 24a, 24b, 24c und einen Zwischenspeicher (nicht gezeigt) auf, beispielsweise eine Induktivität, die durch die Taktung des Schalters 24a, 24b, 24c gezielt auf- und entladen wird. Diese einzelnen parallel geschalteten Schaltreglerstufen 23a, 23b, 23c werden vorzugsweise aus dem gemeinsamen elektrischen Energiespeicher 25 (bspw. Kondensator) gespeist. Der gemeinsame Energiespeicher kann wiederum vorzugsweise durch eine, somit für alle LED-Kanäle 3, 4, 5 gemeinsame vorgeschaltete Konverterstufe 21. Diese vorgeschaltete Konverterstufe 21 kann sein: Buck converter (step-down or buck converter) are formed. The individual LED channels are thus preferably each driven by a switching regulator stage, and this switching regulator stage is clocked to adjust the LED current of the associated channel accordingly by the second control unit 2. Each switching regulator stage 23a, 23b, 23c typically has at least one switch 24a, 24b, 24c which is actively activated, ie actuated by the second control unit 2, and a buffer (not shown), for example an inductance, which is triggered by the timing of the switch 24a, 24b , 24c is specifically loaded and unloaded. These individual parallel-connected switching regulator stages 23a, 23b, 23c are preferably fed from the common electrical energy store 25 (for example, capacitor). The common energy store can in turn preferably be connected by a converter stage 21, which is thus common for all LED channels 3, 4, 5. This upstream converter stage 21 can be:
- ein AC-DC-Wandler wie bspw. eine aktiv getaktete PFC- Schaltung wie ein Flyback-Konverter, oder  an AC-DC converter such as an actively clocked PFC circuit such as a flyback converter, or
- ein DC-DC-Wandler wie ein serienresonanter - a DC-DC converter like a series resonant
Halbbrückenwandler mit Potentialtrennung. Half-bridge converter with potential separation.
Das durch die Erfindung gelöste Problem entsteht durch die genannte Parallelschaltung mehrerer Schaltreglerstufen zum unabhängigen Speisen mehrerer LED-Kanäle 3, 4, 5, nämlich dann, wenn die Schalter 24a, 24b, 24c der Schaltreglerstufen 23a, 23b, 23c unterschiedlich lang aktiviert werden, und bspw. die Erfassung der Regelschleife des LED-Stromes durch die zweite Steuereinheit 2 relativ langsam ist oder aber nur eine Abtastung der LED-Ströme durch die zweite Steuereinheit 2 zu bestimmten Zeitpunkten erfolgt (z.B. beim Einsatz eines Mikrokontrollers als zweite Steuereinheit 2). Durch das Einschalten wenigstens eines weiteren Schalters einer parallelen Schaltreglerstufe kann der Energiespeicher, der nur eine begrenzte Kapazität hat und bspw. durch den vorgeschalteten Konverter aufgrund einer begrenzt schnellen Regelschleife nachgeladen wird, nicht die benötigte Energie sofort bereitstellen, sondern es kann zu einem Absinken des Stromes eines oder mehrerer LED-Kanäle kommen. Um dies zu verhindern, wird gemäss der Erfindung das Einschaltverhältnis oder die Einschaltzeit der Schalter paralleler Schaltreglerstufen angepaßt. The problem solved by the invention arises from the said parallel connection of several switching regulator stages for the independent feeding of several LED channels 3, 4, 5, namely, when the switches 24a, 24b, 24c of the switching regulator stages 23a, 23b, 23c are activated for different lengths, and For example, the detection of the control loop of the LED current through the second control unit 2 is relatively slow or else only a sampling of the LED currents by the second control unit 2 at certain times takes place (eg when using a microcontroller as the second control unit 2). By switching on at least one additional switch of a parallel switching regulator stage, the energy store, which has only a limited capacity and, for example, is recharged by the upstream converter due to a limited fast control loop, not immediately provide the required energy, but it can cause a drop in the current one or more LED channels come. To prevent this, according to the invention, the duty cycle or the turn-on time of the switches is adapted to parallel switching regulator stages.
Es ist zu verstehen, dass das Verfahren auch für lediglich zwei LED-Kanäle bzw. auch für mehr als drei LED-Kanäle verwendet werden kann. It is to be understood that the method can also be used for only two LED channels or for more than three LED channels.
Basierend auf erfassten LED-Stromabtastwerten („Samples") für die LED-Ströme I LE DI / I LE D2, I LE D3 auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 ist die Steuereinheit 2 dazu eingerichtet, ein Schaltverhalten der hochfrequenten Schaltvorgänge in einem folgenden PWM-Einschaltimpuls des jeweiligen LED-Kanals zu beeinflussen. Durch diese Beeinflussung kann beispielsweise die ansteigende Flanke eines oder mehreren der LED-Ströme ILEDi, I LE D2/ I LE D3 / die durch die hochfrequenten Impulse erzeugt werden, auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 verlängert werden . Based on detected LED current samples ("samples") for the LED currents I LE D I / I LE D 2, I LE D 3 on the LED channels 3, 4, 5, the control unit 2 is adapted to a switching behavior of the In this way, for example, the rising edge of one or more of the LED currents I LED i, I LE D 2 / I LE D 3 / caused by the high-frequency pulses can be influenced by a high-frequency switching operation in a subsequent PWM switch-on pulse of the respective LED channel can be generated on the LED channels 3, 4, 5 are extended.
Die Steuereinheit 2 des LED-Konverters 1 erfasst wie gesagt zumindest zeitweise während der Einschaltdauer der niederfrequenten PWM-Impulse Abtastwerte Ml', M2 ' , M3 ' , M3 ' ' der LED-Ströme I LE DI , I LE D2, I LE D3 auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 (oder diese wiedergebende Parameter), zumindest aber auf wenigstens zwei LED-Kanälen 3, 4. Die Abtastwerte geben direkt oder indirekt den zeitlichen Mittelwert des jeweiligen LED-Stroms wieder. As already mentioned, the control unit 2 of the LED converter 1 detects, at least at times during the switch-on period of the low-frequency PWM pulses, samples Ml ', M2', M3 ', M3''of the LED currents I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 on the LED channels 3, 4, 5 (or these reproducing parameters), but at least on at least two LED channels 3, 4. The samples directly or indirectly represent the time average of the respective LED current.
Auf Basis der erfassten zeitlichen Mittelwerte Ml ' , M2 ' , M3 ' , M3 ' ' verändert die Steuereinheit 2 die hochfrequenten Schaltvorgänge in einem jeweils folgenden PWM-Zyklus („cycle-to-cycle" ) so, dass eine ansteigende Flanke zumindest eines LED-Stroms I LEDI , I LED2, I LED3 auf wenigstens einem der zwei/drei LED-Kanäle 3, 4, 5 verändert wird. On the basis of the detected time averages Ml ', M2', M3 ', M3' ', the control unit 2 changes the high-frequency switching operations in a respectively following PWM cycle ("cycle-to-cycle") so that a rising edge of at least one LED Current I LEDI, I LED2, I LED3 on at least one of the two / three LED channels 3, 4, 5 is changed.
Die Beeinflussung der hochfrequenten Schaltvorgänge durch die Steuereinheit 2 zur Erzeugung der verlängerten ansteigenden Flanke des wenigstens einen LED-Stroms I LE DI / I LE D2 , I LE D3 wird insbesondere dann von dem LED-Konverter 1 durchgeführt, wenn einer der für den jeweiligen LED-Strom ILEDi, I LE D2 / I LE D3 erfassten zeitlichen Mittelwerte Ml', M2 ' , M3 ' , M3 ' ' vorzugsweise mehr als ein vorgegebener Schwelldifferenzwert von einem vorgegebenen Soll-Mittelwert Ml, M2, M3 abweicht. The influencing of the high-frequency switching operations by the control unit 2 for generating the extended rising edge of the at least one LED current I LE D I / I LE D2 , I LE D 3 is performed in particular by the LED converter 1, if one of the for the respective LED current I LED i, I LE D 2 / I LE deviates D 3 detected time averages Ml ', M2', M3 ', M3''is preferably more than a predetermined Schwelldifferenzwert from a predefined target average Ml, M2, M3 ,
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Steuereinheit 2 nur dann Mittelwerte Ml', M2 ' , M3 ' , M3 ' ' der LED-Ströme ILEDi, I LE D2/ I LE D3 auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 ermittelt, wenn auf wenigstens zwei LED-Kanälen ein niederfrequenter Impuls eingeschaltet ist, da insbesondere dann ein Übersprechen eines LED-Kanals auf einen anderen LED-Kanal erfolgen kann. Der Steuereinheit 2 sind dazu die Einschaltzeiten der niederfrequenten Impulse für jeden LED-Kanal 3, 4, 5 bekannt, oder werden ihr zugeführt. Ein Übersprechen von dem ersten LED-Kanal 3 auf den zweiten LED-Kanal 4 ist beispielhaft in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 sind niederfrequente Impulse für die drei LED-Kanäle 3, 4, 5 gezeigt. Dabei beeinflusst ein niederfrequenter Impuls auf dem ersten LED-Kanal 3 (Fig. 3a)) einen niederfrequenten Impuls auf dem zweiten LED-Kanal 4. Diese Beeinflussung resultiert z.B. in einem Amplitudeneinbruch oder einer anderen Störung auf dem zweiten LED-Kanal 4, wie es beispielhaft in Fig. 3b) dargestellt ist. Die Impulse auf dem ersten und zweiten LED-Kanal 3, 4 wirken sich dann weiter auf einen Impuls auf dem dritten LED-Kanal 5 aus und beeinflussen diesen ebenfalls. Dies führt, wie schematisch in Fig. 3c gezeigt, zu mindestens einem Amplitudeneinbruch auf dem dritten LED-Kanal 5. In particular, it is provided that the control unit 2 only then averages Ml ', M2', M3 ', M3''of the LED currents I LED i, I LE D 2 / I LE D 3 on the LED channels 3, 4, 5 determined when a low-frequency pulse is switched on at least two LED channels, as in particular then a crosstalk of an LED channel can be done on another LED channel. For this purpose, the control unit 2 is aware of or is supplied with the switch-on times of the low-frequency pulses for each LED channel 3, 4, 5. Crosstalk from the first LED channel 3 to the second LED channel 4 is shown by way of example in FIG. In Fig. 3 low-frequency pulses for the three LED channels 3, 4, 5 are shown. In this case, a low-frequency pulse on the first LED channel 3 (FIG. 3 a)) influences a low-frequency pulse on the second LED channel 4. This influencing results, for example, in an amplitude dip or some other disturbance on the second LED channel 4, as it does by way of example in FIG. 3b). The pulses on the first and second LED channel 3, 4 then continue to act on a pulse on the third LED channel 5 and affect this as well. This leads, as shown schematically in FIG. 3 c, to at least one amplitude dip on the third LED channel 5.
Ziel der Erfindung ist es also, die durch Übersprechen verursachten Störungen zu kompensieren. Insbesondere schlägt die Erfindung vor, jeden einzelnenThe aim of the invention is therefore to compensate for the interference caused by crosstalk. In particular, the invention proposes each one
Hochfrequenzimpuls, d.h. eine EinschaltZeitdauer t_on_hf der hochfrequenten Schaltvorgänge, zu verlängern bzw. zu verkürzen und so der Störung, die periodisch auftritt, entgegenzuwirken. Die Steuereinheit 2, die als integrierte Schaltung, insbesondere als Mikrokontroller oder ASIC, verwirklicht sein kann, und die die hochfrequenten Schaltvorgänge und damit die EinschaltZeitdauer t_on_hf beeinflusst, kann dabei ausnutzen, dass die Störungen stets mit der gleichen Periodizität auftreten, nämlich bei Einschalten der niederfrequenten Impulse. High-frequency pulse, ie a turn-on time t_on_hf the high-frequency switching operations, to extend or shorten and thus counteract the interference that occurs periodically. The control unit 2, which can be implemented as an integrated circuit, in particular as a microcontroller or ASIC, and which influences the high-frequency switching operations and thus the switch-on time t_on_hf, can exploit the fact that the faults always occur occur with the same periodicity, namely when switching on the low-frequency pulses.
Dies ist besonders deshalb von Vorteil, da eine Einzelpulssteuerung (Spitzensteuerung) für jedenThis is particularly advantageous because a single pulse control (peak control) for each
Hochfrequenzpuls durch die Steuereinheit 2 nicht erfolgen kann, da das Auflösungsverhalten der Steuereinheit 2, bzw. ihre Leistungsfähigkeit, begrenzt ist. Insbesondere ist eine kontinuierliche Überwachung der Ströme auf den einzelnen LED-Kanälen 3, 4, 5 durch die Steuereinheit 2 nicht möglich. Da es jedoch der Steuereinheit 2 möglich ist, die Stromwerte, d.h. die Amplituden der niederfrequenten Impulse periodisch zu überprüfen, kann eine Störung auf einem LED-Kanal 3, 4, 5 aufgrund der ermittelten Messwerte mehrerer niederfrequenter Impulse ausgeregelt werden. High-frequency pulse can not be done by the control unit 2, since the resolution behavior of the control unit 2, and their performance is limited. In particular, continuous monitoring of the currents on the individual LED channels 3, 4, 5 by the control unit 2 is not possible. However, since the control unit 2 is able to control the current values, i. To periodically check the amplitudes of the low-frequency pulses, a disturbance on an LED channel 3, 4, 5 can be compensated on the basis of the determined measured values of a plurality of low-frequency pulses.
Um den gewünschten zeitlichen Mittelwert für den jeweiligen LED-Strom I LE DI / I LE D2 , I LE D3 durch die jeweilige LED zu erreichen, werden daher die einzelnen niederfrequenten Impulse, für die eine Störung durch Übersprechen, z.B. ein Amplitudeneinbruch, durch die Steuereinheit 2 erkannt wurde (z.B. durch periodische Mittelwerterfassung), durch eine gezielte (individuelle) Veränderung einzelner hochfrequenter Impulse kompensiert, die durch die hochfrequenten Schaltvorgänge erzeugt werden. In order to achieve the desired time average for the respective LED current I LE D I / I LE D 2, I LE D 3 by the respective LED, therefore, the individual low-frequency pulses for which a disturbance due to crosstalk, eg an amplitude dip, was detected by the control unit 2 (eg by periodic averaging), compensated by a targeted (individual) change of individual high-frequency pulses generated by the high-frequency switching operations.
Dabei kann die Berechnung der Kompensation als Regelschleife ausgeführt sein und aufgrund der Ansteuerung der anderen LED-Kanäle 3, 4, 5, insbesondere ohne Rückkopplung, erfolgen. Dabei können auch Algorithmen aus der adaptiven Filtertechnik (z.B. ein LMS-Algorithmus ) zur Berechnung verwendet werden. Folglich wird zur Kompensation des durch das Übersprechen erzeugten zeitweisen Einbruchs einer Amplitude des jeweiligen LED-Stroms I LEDI , I LED2 , I LED3 während der EinschaltZeitdauer t_on_nf eines niederfrequenten Impulses nunmehr die Einschaltdauer t_on_hf der hochfrequenten Impulse verändert, insbesondere erhöht. In this case, the calculation of the compensation can be performed as a control loop and due to the control of the other LED channels 3, 4, 5, in particular without Feedback, done. It is also possible to use algorithms from adaptive filter technology (eg an LMS algorithm) for the calculation. Consequently, to compensate for the temporary break in an amplitude of the respective LED current I LEDI, I LED2, I LED3 generated during the switch-on time t_on_nf of a low-frequency pulse, the switch-on time t_on_hf of the high-frequency pulses is changed, in particular increased.
In Fig. 4 ist beispielsweise gezeigt, dass bei Einbruch der Amplitude auf dem zweiten LED-Kanal 4, wie in Fig. 4b) gezeigt, der gewünschte Mittelwert M2 nicht erreicht werden kann, sondern lediglich der Mittelwert M2 ' für den LED- Strom I LE D2 erreicht wird (auf dem ersten LED-Kanal 3 findet kein Übersprechen statt; der erfasste zeitliche Mittelwert Ml ' entspricht daher dem zeitlichen Soll-Mittelwert Ml für den LED-Strom I LE DI/ siehe Fig. 4a)) . Entsprechend wird auf dem dritten LED-Kanal 5, wie in Fig. 4c) dargestellt, nicht der gewünschte Mittelwert M3 für den LED-Strom I LE D3 erreicht, sondern lediglich der Mittelwert M3 ' bzw. der Mittelwert M3 ' ' . Durch die Ansteuerung einzelner hochfrequenter Impulse kann die ansteigende Flanke des jeweiligen LED-Stroms I LE DI , I LE D2 , I LE D3 also in einem nachfolgenden niederfrequenten Impuls verlängert werden, wenn der erfasste zeitliche Mittelwert von einem gewünschten zeitlichen Mittelwert abweicht. Dafür kann ein Schwellwert vorgegeben sein, bei dessen Erreichen die Veränderung, bzw. Verlängerung der ansteigenden Flanke des Stroms auf dem LED-Kanal 3, 4, 5 erfolgt . FIG. 4 shows, for example, that when the amplitude on the second LED channel 4 drops, as shown in FIG. 4b), the desired average value M2 can not be achieved, but only the mean value M2 'for the LED current I LE D 2 is reached (there is no crosstalk on the first LED channel 3, the detected mean time Ml 'therefore corresponds to the desired time average Ml for the LED current I LE D I / see FIG. Accordingly, the desired mean value M3 for the LED current I LE D 3 is not reached on the third LED channel 5, as shown in FIG. 4c), but only the mean value M3 'or the mean value M3 ". By controlling individual high-frequency pulses, the rising edge of the respective LED current I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 thus be extended in a subsequent low-frequency pulse when the detected time average deviates from a desired time average. For this purpose, a threshold value can be specified, upon reaching which the change or extension of the rising edge of the current on the LED channel 3, 4, 5 takes place.
Somit wird im Sinne einer Iteration und nacheinander für jeden der LED-Kanäle 3, 4, 5 eine Anpassung der ansteigenden Flanken des jeweiligen LED-Stroms I LE DI , I LE D2 , I LE D3 vorgenommen. D.h., in einem ersten Schritt wird die Auswirkung des Übersprechens auf einen anderen LED-Kanal ausgewertet. Nach Kenntnis dieser Auswertung wird entsprechend im nächsten Schritt die Einschaltdauer t_on_hf der hochfrequenten Impulse erhöht. Dieser Vorgang wird dann vorzugsweise für jeden LED-Kanal 3, 4, 5 solange durchgeführt, bis eine Abweichung von dem jeweiligen Soll- Mittelwert Ml, M2, M3 auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Ist dies erreicht, so endet die Nachregelung bzw. Kompensation. Das Erreichen, bzw. das Über-/Unterschreiten des Schwellwerts kann somit ein Abbruchkriterium darstellen. Typischerweise werden etwa zehn Iterationsschritte durchgeführt, um eine ausreichende Kompensation der Störung durch Übersprechen zu erreichen. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass eine Steuereinheit 2, abhängig von ihrer Leistungsfähigkeit, mehr oder weniger Iterationsschritte benötigt. Ist die Steuereinheit 2 beispielsweise leistungsfähiger und lassen sich deshalb in kürzerer Zeit genauere Informationen über den LED- Stromverlauf auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 ermitteln, so ist es möglich, eine schnellere Kompensation zu erreichen, indem die Steuereinheit 2 schneller reagiert und die hochfrequenten Impulse entsprechend anpasst. Die Erfindung setzt also lediglich voraus, dass die Auswirkungen des Amplitudeneinbruchs erfasst werden können. Selbstverständlich ist dies durch eine "kontinuierliche" Abtastung des Stromverlaufs der LED-Ströme I LE DI , I LE D2 , I LE D3 über die jeweilige gesamte Einschaltdauer t_on_nf durch die Steuereinheit 2 möglich. Thus, in the sense of an iteration and in succession for each of the LED channels 3, 4, 5, an adaptation of the rising edges of the respective LED current I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 made. That is, in a first step, the effect of crosstalk on a different LED channel is evaluated. After knowing this evaluation, the duty cycle t_on_hf of the high-frequency pulses is correspondingly increased in the next step. This process is then preferably carried out for each LED channel 3, 4, 5 until a deviation from the respective desired average value Ml, M2, M3 on the LED channels 3, 4, 5 is below a predetermined threshold value. If this is achieved, the readjustment or compensation ends. The achievement, or the exceeding / falling below the threshold value can thus represent a termination criterion. Typically, about ten iteration steps are performed to achieve sufficient compensation for crosstalk interference. Of course, it is also possible for a control unit 2 to require more or fewer iteration steps, depending on its performance. If, for example, the control unit 2 is more powerful and therefore more accurate information about the LED current profile on the LED channels 3, 4, 5 can be determined in a shorter time, it is possible to achieve a faster compensation by the control unit 2 reacting faster and the high-frequency pulses are adjusted accordingly. Thus, the invention only requires that the effects of the amplitude collapse can be detected. Of course, this is possible by a "continuous" sampling of the current waveform of the LED currents I LE D I, I LE D 2, I LE D 3 over the respective total duty cycle t_on_nf by the control unit 2.
Da die Steuereinheit 2 im Allgemeinen die EinschaltZeitdauern t_on_nf für die niederfrequenten Impulse auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 kennt, ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung möglich, die Anzahl von Abtastpunkten, bzw. die zur Erfassung eines zeitlichen Mittelwerts nötigen Messpunkte, bzw. Messzeitpunkte, für die LED-Stromverläufe zu reduzieren. So muss die Steuereinheit 2 eine Stromamplitude auf einem der LED- Kanäle 3, 4, 5 lediglich während der Einschaltdauer t_on_nf eines niederfrequenten Impulses auf einem anderen LED-Kanal 3, 4, 5 überprüfen. Since the control unit 2 generally knows the switch-on times t_on_nf for the low-frequency pulses on the LED channels 3, 4, 5, it is possible in a further embodiment of the invention to determine the number of sampling points or the measuring points necessary for detecting a time average , or measuring times, to reduce the LED current waveforms. Thus, the control unit 2 must check a current amplitude on one of the LED channels 3, 4, 5 only during the switch-on time t_on_nf of a low-frequency pulse on another LED channel 3, 4, 5.
Dies ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Bei Vorliegen eines niederfrequenten Impulses auf dem ersten LED-Kanal 3, wie in Fig. 5a) dargestellt, muss eine Veränderung der Amplitude des LED-Stroms I LE D2 auf dem zweiten LED-Kanal 4 (siehe Fig. 5b)) nur zu der Zeit erfasst werden, zu der der niederfrequente Impuls auf dem ersten LED-Kanal 3 aktiv ist. Daher muss beispielsweise ein LED-Stromwert IM2 für den LED-Strom I LE D2 lediglich während der Einschaltdauer t_on_nf des niederfrequenten Impulses auf dem ersten LED- Kanal 3 im zweiten LED-Kanal 4 ermittelt werden. Analog reicht es aus, auf dem dritten LED-Kanal 5, wie in Fig. 5c dargestellt, einen Messwert für den LED-Strom I LE D3 während der Zeit zu ermitteln, während der auf mindestens einem anderen LED-Kanal 3, 4 ein niederfrequenter Impuls anliegt. Somit ist es beispielsweise ausreichend, einen Messwert IM3 , I für den LED-Strom I LE D3 auf dem dritten LED- Kanal 5 und/oder einen zweiten Messwert IM3 , 2 für den LED- Strom I LE D3 auf dem dritten LED-Kanal 5 zu ermitteln, um einen zeitlichen Mittelwert zu erfassen, bzw. die Auswirkungen eines Übersprechens zu erkennen. Die Messungen müssen dann in jeder Periode nur an diesen Messpunkten, bzw. zu den jeweiligen, sich periodisch wiederholenden, Messzeitpunkten erfolgen, um eine Störung zu erkennen. Dabei reicht es auch aus, wenn die Messpunkte innerhalb eines Intervalls liegen, dass durch die Einschaltdauer t_on_nf auf einem anderen LED-Kanal 3, 4, 5 vorgegeben ist (In Fig. 5 schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet) . Somit macht sich die Erfindung also zunutze, dass die durch das Übersprechen verursachte Störung in einem LED-Kanal 3, 4, 5 periodisch auftritt. This is shown schematically in FIG. 5. In the presence of a low-frequency pulse on the first LED channel 3, as shown in Fig. 5a), a change in the amplitude of the LED current I LE D 2 on the second LED channel 4 (see Fig. 5b)) only to the time at which the low-frequency pulse on the first LED channel 3 is active. Therefore, for example, an LED current value IM2 for the LED current I LE D 2 must be determined only during the switch-on time t_on_nf of the low-frequency pulse on the first LED channel 3 in the second LED channel 4. Analogously, it is sufficient to determine a measured value for the LED current I LE D 3 during the time on the third LED channel 5, as shown in FIG. 5 c, during the time on at least one other LED channel 3, 4 low-frequency pulse is present. Thus, for example, it is sufficient to have a measured value I M 3, I for the LED current I LE D 3 on the third LED channel 5 and / or a second measured value I M 3, 2 for the LED current I LE D 3 the third LED channel 5 to detect a time average, or to detect the effects of crosstalk. The measurements must then take place in each period only at these measuring points, or at the respective, periodically repeating, measuring times in order to detect a fault. It is also sufficient if the measuring points lie within an interval that is predetermined by the switch-on duration t_on_nf on another LED channel 3, 4, 5 (indicated schematically by dashed lines in FIG. 5). Thus, the invention makes use of the fact that caused by the crosstalk interference in an LED channel 3, 4, 5 occurs periodically.
Aus so ermittelten Messwerten IM1, IM2, IM3 , I , IM3 , 2 kann die Störung in einem LED-Kanal 3, 4, 5 abgeschätzt werden und entsprechend die Einschaltdauer t_on_hf der hochfrequenten Schaltvorgänge erhöht werden. From measured values I M1 , I M2 , I M 3, I, I M 3, 2 determined in this way, the disturbance in an LED channel 3, 4, 5 can be estimated and the turn-on duration t_on_hf of the high-frequency switching operations can be increased accordingly.
Fig. 6 zeigt schematisch eine solche Erhöhung der hochfrequenten Schaltvorgänge bzw. eine solche Veränderung der hochfrequenten Impulse. Diese wird durchgeführt, um beispielsweise auf dem zweiten LED-Kanal 4 (Fig. 6b)) den gewünschten Mittelwert M2 für den LED-Strom I LE D2 ZU erreichen, bzw. auf dem dritten LED-Kanal 5 (Fig. 6c) den gewünschten Mittelwert M3 für den LED-Strom I LED3 einzustellen . Es ist dabei zu bemerken, dass das der Erfindung zugrundeliegende Problem nicht auftreten würde, wenn der Stromverlauf während jedes niederfrequenten Impulses überwacht werden könnte. Wie bereits erwähnt, besteht jedoch das Problem, dass die Steuereinheit 2, insbesondere wenn sie als Mikrokontroller ausgeführt ist, nicht genügend Ressourcen bereitstellt, um eine kontinuierliche Überwachung des Stromverlaufs während jedes niederfrequenten Impulses zu ermöglichen. Vielmehr kann immer nur ein LED-Kanal 3, 4, 5 zeitweise überwacht werden. Somit wird es immer zu einer Vielzahl von niederfrequenten Impulsen kommen, die unüberwacht erfolgen. Fig. 6 shows schematically such an increase in the high-frequency switching operations or such a change in the high-frequency pulses. This is carried out in order, for example, on the second LED channel 4 (FIG. 6b)) to obtain the desired mean value M2 for the LED current I LE D 2 CLOSE reach, or on the third LED channel 5 (Fig. 6c) to set the desired mean value M3 for the LED current I LED3. It should be noted that the problem underlying the invention would not occur if the current waveform could be monitored during each low frequency pulse. However, as already mentioned, there is the problem that the control unit 2, especially when executed as a microcontroller, does not provide enough resources to allow continuous monitoring of the current flow during each low-frequency pulse. Rather, only one LED channel 3, 4, 5 can be monitored temporarily. Thus, there will always come to a variety of low-frequency pulses that occur unsupervised.
Der erfindungsgemäße Ansatz, eine durch Übersprechen verursachte Störung auf den LED-Kanälen 3, 4, 5 zu kompensieren, erfolgt vorteilhafterweise bei Einschalten der Netzversorgung oder in periodischen Abständen. Es ist auch möglich, dass die Kompensation kontinuierlich, d.h. andauernd während des Betriebs des LED-Konverters durch die Steuereinheit 2 durchgeführt wird. The inventive approach to compensate for a disturbance caused by crosstalk on the LED channels 3, 4, 5, takes place advantageously when switching on the power supply or at periodic intervals. It is also possible that the compensation is continuous, i. is continuously performed during operation of the LED converter by the control unit 2.
Somit können ständige Veränderungen der Auswirkungen des Übersprechens, beispielsweise auch durchThus, constant changes in the effects of crosstalk, for example, by
Temperaturänderungen, kompensiert werden. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass sich bei einer Änderung einer Dimmwertvorgabe nicht nur das Tastverhältnis (duty cycle) der niederfrequenten Impulse verändert, sondern dass sich alternativ oder zusätzlich auch die Amplitude der niederfrequenten Impulse ändert, bzw. der durch das Übersprechen verursachte negative Einfluss auf die LED- Ströme I LEDI / I LED2 , I LED3 - Durch einen durchgehend durch die Steuereinheit 2 durchgeführten Kompensationsvorgang können solche Einflüsse ebenfalls ausgeglichen werden. Temperature changes, to be compensated. In addition, it can also be provided that changes not only the duty cycle of the low-frequency pulses in a change of a Dimmwertvorgabe, but that Alternatively or additionally, the amplitude of the low-frequency pulses changes, or caused by the crosstalk negative influence on the LED currents I LEDI / I LED2, I LED3 - Through a continuously performed by the control unit 2 compensation process such influences can also be compensated ,

Claims

Ansprüche claims
LED-Konverter (1) zur Ansteuerung von wenigstens zwei LED-Kanälen (3, 4), LED converter (1) for controlling at least two LED channels (3, 4),
wobei der LED-Konverter (1) aufweist: wherein the LED converter (1) comprises:
- für jeden LED-Kanal eine hochfrequent von einer  - for each LED channel a high frequency of one
Steuereinheit (2) getaktete Schaltreglerstufe aufweistControl unit (2) clocked switching regulator stage has
(23a, 23b, 23c) , wobei die Schaltreglerstufen (23a, 23b 23c) ausgehend von einem gemeinsamen Eenergiespeicher(23a, 23b, 23c), wherein the switching regulator stages (23a, 23b 23c), starting from a common Eenergiespeicher
(22) versorgt sind und jeweils einen der mehreren LED- Kanäle (3, 4) durch hochfrequente Schaltvorgänge mit einem zyklisch ansteigenden und dann abfallenden LED- Strom (ILEDI, ILED2) versorgt, , (22) are supplied and each one of the plurality of LED channels (3, 4) supplied by high-frequency switching operations with a cyclically rising and then falling LED current (ILEDI, ILED2),
- wenigstens eine Einheit (10), die der hochfrequenten Taktung der Schaltreglerstufen eine niederfrequente Impulsmodulation überlagert, und  - At least one unit (10) which superimposes a high-frequency pulse modulation on the high-frequency clocking of the switching regulator stages, and
wobei der LED-Konverter (1) dazu ausgelegt ist, die hochfrequenten Schaltvorgänge während einer wherein the LED converter (1) is adapted to the high-frequency switching operations during a
Einschaltdauer (t_on_nf) der im Vergleich dazu Duty cycle (t_on_nf) of the compared
niederfrequenten Impulsen, insbesondere PWM-Impulsen, auszuführen, low-frequency pulses, in particular PWM pulses to execute,
- in einem LED-Kanal (4) zumindest zeitweise während der Einschaltdauer (t_on_nf) eines Impulses den zeitlichen Mittelwert (Μ2Λ) des LED-Stroms (ILED2) oder einen diesen wiedergebenden Parameter zu erfassen, und - In an LED channel (4) at least temporarily during the turn-on (t_on_nf) of a pulse to capture the time average (Μ2 Λ ) of the LED current (I LED2 ) or a parameter reproducing this, and
- eine ansteigende Flanke des LED-Stroms (ILED2) des LED- Kanals (4) in einem späteren, vorzugsweise dem - A rising edge of the LED current (I LED2 ) of the LED channel (4) in a later, preferably the
unmittelbar folgenden Impuls zu verlängern, wenn der erfasste zeitliche Mittelwert (Μ2Λ) vorzugsweise mehr als ein vorgegebener Schwellen-Differenzwert von einem vorgegebenen Soll-Mittelwert (M2) abgewichen ist. to increase the immediately following pulse, if the detected time average (Μ2 Λ ) preferably more than a predetermined threshold difference value of a deviated predetermined mean value (M2).
LED-Konverter (1) nach Anspruch 1, wobei der LED- Konverter (1) eine Steuereinheit (2) aufweist, die dazu eingerichtet ist, während der Einschaltdauer (t_on_nf) eines niederfrequenten Impulses den zeitlichen LED converter (1) according to claim 1, wherein the LED converter (1) has a control unit (2), which is adapted, during the on-time (t_on_nf) of a low-frequency pulse, the temporal
Mittelwert (Μ2Λ) des LED-Stroms (I LE D2 ) oder den diesen wiedergebenden Parameter auf einem LED-Kanal (4) zu erfassen . Average value (Μ2 Λ ) of the LED current (I LE D 2) or the parameter representing this on an LED channel (4).
LED-Konverter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (2) dazu eingerichtet ist, eine Abweichung des erfassten zeitlichen Mittelwerts (Μ2Λ) des LED- Stroms ( I LE D2 ) oder des diesen wiedergebenden Parameters von dem Soll-Mittelwert (M2) zu erkennen. LED converter (1) according to claim 1 or 2, wherein the control unit (2) is adapted to a deviation of the detected time average (Μ2 Λ ) of the LED current (I LE D 2) or of the latter reproducing parameter of the target Average value (M2).
LED-Konverter (1) nach einem der vorhergehenden LED converter (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Einschaltzeiten und/oder die Claims, wherein turn-on and / or the
Einschaltdauer (t_on_nf) der niederfrequenten Impulse auf den LED-Kanälen (3, 4) der Steuereinheit (2) bekannt sind und/oder an die Steuereinheit (2) übermittelt werden . Duty cycle (t_on_nf) of the low-frequency pulses on the LED channels (3, 4) of the control unit (2) are known and / or transmitted to the control unit (2).
LED-Konverter (1) nach einem der vorhergehenden LED converter (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) dazu eingerichtet ist, basierend auf den Einschaltzeiten und/oder der Einschaltdauer (t_on_nf) der niederfrequenten Impulse auf einem anderen LED-Kanal (3) den LED-Strom ( I LE D2 ) auf dem LED-Kanal (4) abzutasten und/oder den zeitlichen Mittelwert (Μ2Λ) des LED-Stroms (I LE D2 ) oder den diesen wiedergebenden Parameter auf dem LED-Kanal (4) zu ermitteln . Claims, wherein the control unit (2) is set up, based on the switch-on times and / or the switch-on duration (t_on_nf) of the low-frequency pulses on another LED channel (3), the LED current (I LE D 2) on the LED Channel (4) and / or the time average (Μ2 Λ ) of the LED current (I LE D 2) or the latter determine the reproducing parameters on the LED channel (4).
6. LED-Konverter (1) nach einem der vorhergehenden 6. LED converter (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) dazu eingerichtet ist, einen Amplitudeneinbruch des LED-Stroms (I LED2 ) auf dem LED-Kanal (4) zu erkennen. Claims, wherein the control unit (2) is adapted to detect an amplitude dip of the LED current (I L ED2) on the LED channel (4).
7. LED-Konverter (1) nach einem der vorhergehenden 7. LED converter (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) dazu eingerichtet ist, die Einschaltdauer (t_on_hf) der hochfrequenten Schaltvorgänge abhängig von dem erfassten zeitlichen Mittelwert (Μ2Λ) zu verändern. 8. LED-Konverter (1) nach einem der vorhergehenden Claims, wherein the control unit (2) is adapted to change the duty cycle (t_on_hf) of the high-frequency switching operations depending on the detected time average (Μ2 Λ ). 8. LED converter (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) dazu eingerichtet ist, die niederfrequenten Impulse kontinuierlich  Claims, wherein the control unit (2) is adapted to the low-frequency pulses continuously
abzutasten . 9. LED-Konverter (1) nach einem der vorhergehenden  to scan. 9. LED converter (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) eine integrierte Schaltung und insbesondere ein MikroController ist.  Claims, wherein the control unit (2) is an integrated circuit and in particular a microcontroller.
10. Verfahren zur Ansteuerung von wenigstens zwei LED- Kanälen (3, 4) durch einen LED-Konverter (1), 10. A method for controlling at least two LED channels (3, 4) by an LED converter (1),
- wobei der LED-Konverter (1) jeden der LED-Kanäle (3, 4) durch jeweils von dem anderen Kanal unabhängige hochfrequente Schaltvorgänge mit einem zyklisch  - Wherein the LED converter (1) each of the LED channels (3, 4) by each independent of the other channel high-frequency switching operations with a cyclic
ansteigenden und dann abfallenden LED-Strom (ILED1, ILED2) versorgt, der ausgehend von einem für wenigstens zwei LED-Kanäle gemeinsamen Energiespeicher (22) erzeugt wird, rising and then falling LED current (ILED1, ILED2) supplied, starting from one for at least two LED channels common energy storage (22) is generated
- wobei den hochfrequenten Schaltvorgängen  - where the high-frequency switching operations
niederfrequente Impulse überlagert werden, wobei  be superimposed low-frequency pulses, wherein
vorzugsweise deren Tastverhältnis zur Erzielung einer Dimmung veränder wird,  preferably whose duty cycle is changed to achieve a dimming,
- wobei der LED-Konverter (1) die hochfrequenten  - wherein the LED converter (1) the high-frequency
Schaltvorgänge während einer Einschaltdauer (t_on_nf) der im Vergleich dazu niederfrequenten Impulsen, insbesondere PWM-Impulsen, ausführt,  Switching operations during a switch-on period (t_on_nf) which in comparison to low-frequency pulses, in particular PWM pulses executes,
- in einem LED-Kanal (4) zumindest zeitweise während der Einschaltdauer (t_on_nf) eines Impulses den zeitlichen Mittelwert (M2 Λ ) des LED-Stroms (ILED2) oder einen diesen wiedergebenden Parameter erfasst, und - detects in a LED channel (4) at least temporarily during the switch-on (t_on_nf) of a pulse, the time average (M2 Λ ) of the LED current (ILED2) or a parameter reproducing this, and
- die ansteigende Flanke des LED-Stroms (ILED2) des LED- Kanals (4) in einem späteren, vorzugsweise dem  - The rising edge of the LED current (ILED2) of the LED channel (4) in a later, preferably the
unmittelbar folgenden Impuls verlängert, wenn der erfasste zeitliche Mittelwert (Μ2Λ) vorzugsweise mehr als ein vorgegebener Schwellen-Differenzwert von einem vorgegebenen Soll-Mittelwert (M2) abgewichen ist. extended immediately following pulse when the detected time average (Μ2 Λ ) preferably more than a predetermined threshold difference value of a predetermined desired average value (M2) has deviated.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der LED-Konverter11. The method of claim 10, wherein the LED converter
(1) eine Steuereinheit (2) aufweist, die während der Einschaltdauer (t_on_nf) eines niederfrequenten Impulses den zeitlichen Mittelwert (Μ2Λ) des LED-Stroms (I LED2 ) oder des diesen wiedergebenden Parameter auf einem LED- Kanal (4) erfasst. (1) has a control unit (2) which detects the time average (Μ2 Λ ) of the LED current (I L ED2) or of the parameter representing this on an LED channel (4) during the switch-on time (t_on_nf) of a low-frequency pulse ,
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die 12. The method according to claim 10 or 11, wherein the
Steuereinheit (2) eine Abweichung des erfassten zeitlichen Mittelwerts (Μ2Λ) des LED-Stroms (I LE D2 ) oder des diesen wiedergebenden Parameters von dem Soll- Mittelwert (M2) erkennt. Control unit (2) a deviation of the detected time average (Μ2 Λ ) of the LED current (I LE D 2) or the parameter representing this from the desired average (M2).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Einschaltzeiten und/oder die Einschaltdauer 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein switch-on and / or the duty cycle
(t_on_nf) der niederfrequenten Impulse auf den LED- Kanälen (3, 4) der Steuereinheit (2) bekannt sind und/oder an die Steuereinheit (2) übermittelt werden.  (t_on_nf) of the low-frequency pulses on the LED channels (3, 4) of the control unit (2) are known and / or transmitted to the control unit (2).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) basierend auf den 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (2) based on the
Einschaltzeiten und/oder der Einschaltdauer (t_on_nf) der niederfrequenten Impulse auf einem anderen LED-Kanal (3) den LED-Strom (ILED2) auf dem LED-Kanal (4) abtastet und/oder den zeitlichen Mittelwert (Μ2Λ) des LED-StromsSwitching times and / or the duty cycle (t_on_nf) of the low-frequency pulses on another LED channel (3) the LED current (I LED2 ) on the LED channel (4) scans and / or the time average (Μ2 Λ ) of the LED -stream
( I LE D2 ) oder den diesen wiedergebenden Parameter auf dem LED-Kanal (4) ermittelt. (I LE D 2) or the parameter representing this on the LED channel (4).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) einen Amplitudeneinbruch des LED-Stroms (I LE D2 ) auf dem LED-Kanal (4) erkennt. 15. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (2) detects an amplitude dip of the LED current (I LE D 2) on the LED channel (4).
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) die Einschaltdauer (t_on_hf) der hochfrequenten Schaltvorgänge abhängig von dem erfassten zeitlichen Mittelwert (Μ2Λ) verändert. 16. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (2) changes the duty cycle (t_on_hf) of the high-frequency switching operations depending on the detected time average (Μ2 Λ ).
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) die niederfrequenten Impulse kontinuierlich abtastet. 17. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (2) continuously samples the low-frequency pulses.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) eine integrierte Schaltung und insbesondere ein MikroController ist. 18. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (2) is an integrated circuit and in particular a microcontroller.
19. Integrierte Schaltung, insbesondere 19. Integrated circuit, in particular
Mikrokontroller, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 16 ausgeführt und/oder programmiert ist.  A microcontroller designed and / or programmed to perform a method according to any of claims 9 to 16.
PCT/EP2012/075704 2011-12-19 2012-12-17 Led converter with pwm pulses with stabilised amplitude WO2013092455A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12806023.3A EP2795997A1 (en) 2011-12-19 2012-12-17 Led converter with pwm pulses with stabilised amplitude

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011088977.9 2011-12-19
DE102011088977A DE102011088977A1 (en) 2011-12-19 2011-12-19 LED converter with PWM pulses with stabilized amplitude

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013092455A1 true WO2013092455A1 (en) 2013-06-27

Family

ID=47429804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/075704 WO2013092455A1 (en) 2011-12-19 2012-12-17 Led converter with pwm pulses with stabilised amplitude

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2795997A1 (en)
DE (1) DE102011088977A1 (en)
WO (1) WO2013092455A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064187A (en) * 1999-02-12 2000-05-16 Analog Devices, Inc. Voltage regulator compensation circuit and method
US20080258701A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Yan-Fei Liu DC-DC converter with improved dynamic response
EP2234255A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-29 Diodes Zetex Semiconductors Limited Controller for switching regulator, switching regulator and light source

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101588044B1 (en) * 2005-12-20 2016-01-25 코닌클리케 필립스 엔.브이. Method and apparatus for controlling current supplied to electronic devices
US7928856B2 (en) * 2007-07-17 2011-04-19 Microsemi Corp. -Analog Mixed Signal Group Ltd. Method of sampling a modulated signal driven channel
WO2010004475A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 Nxp B.V. A switched mode power converter and method of operating the same
US8334662B2 (en) * 2009-09-11 2012-12-18 Iwatt Inc. Adaptive switch mode LED driver
WO2011120172A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Ats Automation Tooling Systems Inc. Light generator systems and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064187A (en) * 1999-02-12 2000-05-16 Analog Devices, Inc. Voltage regulator compensation circuit and method
US20080258701A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Yan-Fei Liu DC-DC converter with improved dynamic response
EP2234255A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-29 Diodes Zetex Semiconductors Limited Controller for switching regulator, switching regulator and light source

Also Published As

Publication number Publication date
EP2795997A1 (en) 2014-10-29
DE102011088977A1 (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2837259B1 (en) Method of operating a llc resonance converter for a light source, and corresponding converter and led power source
DE102012007478B4 (en) Converter for a light source, LED converter and method for operating a converter
DE112010004983B4 (en) Circuit for operating light-emitting diodes (LEDs)
EP2425680B1 (en) Operating circuit for light-emitting diodes
EP2795998B1 (en) Led driver with resonant converter
EP4221464A1 (en) Clocked flyback converter circuit
WO2016134945A1 (en) Switching regulator for operating luminaires, featuring peak current value controlling and mean current value detection
EP3105995A1 (en) Driver circuit for leds
WO2016087206A1 (en) Inverter circuit with adaptive dead time
DE102022126500B4 (en) LED driver device and lighting device with the same
EP3064038B1 (en) Illuminating means operating circuit having a clocked converter for the digital adjustment of a color temperature and/or a dimming level
EP2795997A1 (en) Led converter with pwm pulses with stabilised amplitude
WO2006122525A1 (en) Electronic ballast for a low-pressure discharge lamp with a micro-controller
EP2777364B1 (en) Method for operating at least one led by means of dithering
EP2901816A2 (en) Operating circuit with clocked converter for actuating an led section
AT17649U1 (en) Operating device for an electrical load and method
AT13981U1 (en) Operating circuit for LEDs
EP2425684B1 (en) Power-controlled operating circuit for a lighting means and method for operating the same
DE102014215835A1 (en) Primary-side controlled constant current converter for lighting equipment
EP3231253B1 (en) Driver circuit with llc start-up control
WO2013067563A2 (en) Operating circuit for light-emitting diodes
EP2896273A1 (en) Control loop with a variable time constant of power factor correction for a load circuit with luminous means
EP3439159A1 (en) Reduction of light power fluctuations in a threshold control system of an actively clocked converter
AT14041U1 (en) Operating circuit for light-emitting diodes with filter element
DE102016202323A1 (en) Driver circuit and method for driving an LED track

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12806023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012806023

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE