WO2013160400A1 - Led-anordnung - Google Patents

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WO2013160400A1
WO2013160400A1 PCT/EP2013/058627 EP2013058627W WO2013160400A1 WO 2013160400 A1 WO2013160400 A1 WO 2013160400A1 EP 2013058627 W EP2013058627 W EP 2013058627W WO 2013160400 A1 WO2013160400 A1 WO 2013160400A1
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WO
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led
current
arrangement according
string
current limiter
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PCT/EP2013/058627
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English (en)
French (fr)
Inventor
Cristian OLARIU
Original Assignee
Zumtobel Lighting Gmbh
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.)
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/52—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits in a parallel array of LEDs
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    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/54—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits in a series array of LEDs

Definitions

  • the present invention relates to an LED array, comprising at least one LED array, which has at least two parallel LED strands, wherein in each LED strand at least one LED is arranged.
  • LEDs are now used in many different areas. For example, in lighting technology, more and more conventional light sources are being replaced by corresponding LEDs. Depending on the lighting task then some high-power LEDs or a variety of smaller or weaker LEDs can be used. In addition, it should also be noted that the LEDs are usually available only with certain output powers and for certain currents, which is why the arrangement of the LEDs in an LED array with one or more LED arrays is provided especially for small and weak LEDs.
  • Such LED arrays with one or more LED arrays are used for example in area lights.
  • Such an LED array with an LED array can be taken by way of example from FIG. 1, the LED array having three LED strands arranged in parallel and interconnected, all of which are connected together to a constant current source 2
  • each LED strand several arranged in series or series or interconnected LEDs 1 are provided, which is why the LED array in
  • the current provided by the constant current source 2 is divided equally among the individual LED strings.
  • FIG. 2 shows an LED arrangement which has a plurality of LED arrays, which are each arranged or connected in series or series.
  • Each of these LEDs Arrays here is identical to the LED array shown in Figure 1 constructed. Accordingly, each LED array has three parallel arranged or interconnected LED strands, in each of which a plurality of series-connected or series-connected or interconnected LEDs 1 are provided. Since the same type is usually used for the LEDs 1 within an LED array, in each case the current provided by the constant current source 2 is equally distributed to the LED strings.
  • the LED arrangement shown in FIG. 1 will be used again in the further course.
  • the current supplied by the constant current source 2 is distributed substantially uniformly across all the LED strings using one type for all the LEDs 1. However, this only applies until one of the LEDs 1 has a defect.
  • the probability of failure of a single LED 1 is relatively low, the probability of one of the LEDs 1 having a defect increases due to the large number of LEDs 1 used in a corresponding LED arrangement is such that possibly the probability of failure of a whole LED arrangement is higher than desired.
  • Damage to the still functioning LEDs may result, especially if the current through this LED string exceeds the maximum permissible LED current.
  • the present invention is based on the object of further developing the LED arrangements outlined above such that, in the event of a defect in an LED, no further LEDs are damaged and the LED arrangement can continue to be operated.
  • an LED arrangement according to claim 1.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • an LED arrangement having at least one LED array, which has at least two LED strands arranged in parallel, is proposed, wherein at least one LED is arranged in each LED strand.
  • a current limiter for each LED string in each LED string a current limiter for
  • Limiting the current flowing in the LED string is arranged.
  • the current limiter is designed to limit the current flowing in the LED string current upon reaching a predetermined limit to the limit, wherein at a current below this limit of the current limiter substantially no influence on the in the LED Strand has flowing current.
  • each LED strand in addition to the LEDs nor a current limiter is arranged, which in normal operation, ie if none of the LEDs is defective, has virtually no influence on the respective LED strand and thus is inactive or invisible, so to speak.
  • the current limiter is then able to compensate for the short circuit of the LED, wherein the current limiter limits the current flowing through the corresponding LED string current to a corresponding limit.
  • the current is provided by a constant current source.
  • at least one of the LED strands has at least two LEDs arranged in series, and that the LED arrangement has a plurality of LED arrays arranged in series.
  • the current limiter arranged in the LED strings may preferably have two transistors and one resistor, wherein the transistors are a field-effect transistor and bipolar transistor and the limitation of the Current in the LED string to the limit by the field effect transistor occurs.
  • the control of the bipolar transistor takes place here by the resistor.
  • the current limiter may comprise a further resistor, wherein the further resistor and the bipolar transistor are then provided for controlling the field effect transistor.
  • the current limiter has an additional protection circuit, for example in the form of a Zener diode, which bridges the latter in the event of the risk of excessive loading of the components of the current limiter. This case can occur, for example, when several LEDs of the same string fail.
  • a Zener diode it would also be possible to use a somewhat more complex protective circuit which bridges the entire LED array in the event of too high a load on the current limiter and thus shuts it off. This variant is particularly useful when a series connection of multiple arrays is provided. In this case, the array with the defective LED will then be switched off, but the other arrays will be removed
  • Figure 1 is a known from the prior art LED array with an LED array
  • Figure 2 is a known from the prior art LED array with multiple LED arrays
  • FIG. 3 shows an LED array according to the invention with an LED array
  • FIG. 4 shows an embodiment of a current limiter
  • Figure 5 shows another embodiment of a current limiter with an alternative protection circuit, which is particularly suitable for a serial arrangement of multiple LED arrays.
  • LED arrangements are shown, which, as already explained above, are already known from the prior art.
  • the LED arrangement in FIG. 1 has an LED array, whereas in the LED arrangement shown in FIG. 2, three LED arrays connected in series or series are provided.
  • the LED arrays in turn consist of three parallel or interconnected LED strings, in each of which several arranged in series or series or
  • interconnected LEDs 1 are provided.
  • a constant current source 2 is additionally present, wherein the current is distributed evenly to the individual LED strands.
  • FIG. 3 shows an LED arrangement according to the invention which essentially corresponds to the LED arrangement in FIG. In addition, however, each LED strand still has a current limiter 3.
  • the current limiter 3 has substantially no influence on the current flowing in the LED string current.
  • the limit value is chosen so that it is just above the current value, which flows through the LED string, if none of the LEDs 1 is defective. That is, the current limiter 3 in normal operation, as long as no defect of an LED 1 occurs, do not absorb power and, accordingly, no voltage drop occurs at the current limiter 3, whereby this is inactive or invisible without defect of an LED 1.
  • the current rising in the corresponding LED string is then limited or limited by the respective current limiter 3 to the limit value.
  • the current flowing in this LED string does not exceed the predetermined limit.
  • This limitation then additionally achieves that the current flowing through the other LED strands scarcely drops, since the current provided by the constant current source 2 remains constant and is still distributed relatively uniformly over the individual LED strands. This is achieved in that in the LED strand with the
  • the current limiter in the corresponding LED string rise to a value well above 1, 1 amps.
  • the current limiter so correctively engages in the respective LED strand, that the current flow in this LED strand is actually limited to 1, 1 amp, whereby, accordingly, an excessive increase of the current in this LED -Strand and an excessive decrease of the current in the other LED strands is prevented.
  • the corresponding current limiter thus becomes active and in this case has a corresponding voltage drop across the current limiter, as a result of which a compensation of the defective LED by the current limiter becomes possible.
  • FIG. 4 shows in more detail a possible embodiment of such a current limiter.
  • the current limiter has two transistors 4 and 5, two resistors 6 and 7 and a Zener diode 8.
  • the transistor provided with the reference numeral 4 is a field effect transistor, which is arranged in series or series with the LEDs 1, as well as the resistance with the
  • This resistor with the reference numeral 6 then controls the transistor with the reference numeral 5, which is designed as a bipolar transistor.
  • the bipolar transistor 5 controls the field effect transistor 4.
  • the transistors 4 and 5 and the resistors 6 and 7 are then designed so that in normal operation, so if all the LEDs 1 are functional, the devoted current flow and thus the voltage drop across the resistor 6 is dimensioned such that the
  • Field effect transistor 4 is freely continuous, that is no resistance to the flow of current.
  • the bipolar transistor 5 corrects and controls the field effect transistor 4 in such a way that the current flow is limited to the limit value, wherein the limit value is just above the normal current flow.
  • the two transistors 4 and 5 and the two resistors 6 and 7 are used to limit the current in an LED string in which a short circuit of an LED 1 occurs.
  • a short circuit is by far the most commonly occurring defect in LEDs.
  • a failure of an LED in an LED string causes an interruption.
  • the current in the LED string with the defective LED drops to zero.
  • a constant current source 2 is provided, distributed from the Constant current source 2 provided power now no longer on three LED strands but only on two LED strands, whereby the current through these two LED strands increases significantly. If then the current increase would exceed the limit of the current limiter, the total voltage of the LED array would increase as well.
  • Embodiment of the current limiter still provided an additional protection circuit in the form of a Zener diode 8, which is essentially the function of the other
  • the Zener diode 8 is arranged parallel to the field effect transistor 4 and the resistor 6 and thus protects the other components of the current limiter 3 from overloading.
  • the zener diode 8 is
  • This protective circuit 9 is in turn arranged in parallel to the components of the current limiter 3 and consists of a parallel connection of a resistor 10 and a capacitor 11, which are connected together via a Zener diode 12 to the input of the current limiter 3.
  • Resistor 10 and capacitor 11 is connected to a thyristor 13, which is connected in accordance with the illustration parallel to the LED strings.
  • the Other LED strings have identical protection circuits 9, which are also connected in the manner shown with the thyristor 13.
  • the current limiter in normal operation that is, when none of the LEDs is defective, has no influence on the LED strands and thus inactive or invisible and is only used in case of a defect of one of the LEDs and correcting or limiting accordingly intervenes.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
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Abstract

LED-Anordnung, mit mindestens einem LED-Array, welches mindestens zwei parallel angeordnete LED-Stränge aufweist, wobei in jedem LED-Strang mindestens eine LED (1) angeordnet ist und in jedem LED-Strang ein Strombegrenzer (3) zur Begrenzung des in dem LED-Strang fließenden Stroms vorgesehen ist.

Description

LED- Anordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Anordnung, mit mindestens einem LED- Array, welches mindestens zwei parallel angeordnete LED-Stränge aufweist, wobei in jedem LED-Strang mindestens eine LED angeordnet ist.
LEDs werden mittlerweile in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. So werden beispielsweise in der Beleuchtungstechnik immer mehr herkömmliche Leuchtmittel durch entsprechende LEDs ersetzt. Je nach Beleuchtungsaufgabe können dann einige Hochleistungs-LEDs oder aber eine Vielzahl von kleineren bzw. schwächeren LEDs verwendet werden. Zusätzlich ist hierbei auch noch anzumerken, dass die LEDs zumeist nur mit bestimmten Ausgangsleistungen und für bestimmte Ströme verfügbar sind, weshalb insbesondere bei kleinen und schwachen LEDs die Anordnung der LEDs in einer LED-Anordnung mit einem oder mehreren LED-Arrays vorgesehen ist.
Derartige LED-Anordnungen mit einem oder mehreren LED-Arrays werden beispielsweise in Flächenleuchten verwendet. Eine derartige LED-Anordnung mit einem LED-Array kann beispielhaft der Figur 1 entnommen werden, wobei das LED-Array drei parallel angeordnete und verschaltete LED-Stränge aufweist, die alle gemeinsam an einer Konstantstromquelle 2
angeschlossen sind. Zusätzlich sind in jedem LED-Strang mehrere in Serie bzw. Reihe angeordnete bzw. verschaltete LEDs 1 vorgesehen, weshalb das LED-Array im
Gesamten eine kombinierte Serien- und Parallelschaltung der LEDs 1 aufweist. Bei derartigen LED-Arrays ist dann zumeist vorgesehen, dass die LEDs 1 alle in gleicher Weise betrieben werden, weshalb in der Regel für alle LEDs 1 auch derselbe Typ zum Einsatz kommt. Entsprechend ergibt sich bei der in Figur 1 gezeigten LED-Anordnung ein nahezu gleicher Strom durch alle LED-Stränge, wodurch alle LEDs 1 im
Wesentlichen gleich hell leuchten. Somit wird der durch die Konstantstromquelle 2 zur Verfügung gestellte Strom gleichmäßig auf die einzelnen LED-Stränge aufgeteilt.
Figur 2 zeigt demgegenüber eine LED-Anordnung, die mehrere LED-Arrays aufweist, die jeweils in Serie bzw. Reihe angeordnet bzw. verschaltet sind. Jedes dieser LED- Arrays ist hierbei identisch zu dem in Figur 1 dargestellten LED-Array aufgebaut. Dementsprechend weist jedes LED-Array drei parallel angeordnet bzw. verschaltete LED-Stränge auf, bei denen jeweils mehrere in Reihe bzw. Serie angeordnete bzw. verschaltete LEDs 1 vorgesehen sind. Da innerhalb eines LED-Arrays zumeist für die LEDs 1 auch derselbe Typ zum Einsatz kommt, verteilt sich auch hier jeweils der durch die Konstantstromquelle 2 zur Verfügung gestellte Strom gleichmäßig auf die LED-Stränge. Durch die Anordnung der LED-Arrays in einer Reihen- bzw.
Serienschaltung ist es hierbei aufgrund der Eigenschaften einer Reihenschaltung bzgl. der Stromverteilung unerheblich, ob in allen LED-Arrays für die LEDs 1 dieselben Typen verwendet werden oder ob in einem ersten LED-Array ein erster Typ und in einem zweiten LED-Array ein zweiter Typ verwendet wird.
Im Nachfolgenden wird insbesondere auf die Stromverteilung innerhalb eines LED- Arrays Bezug genommen, weshalb im weiteren Verlauf wieder die in Figur 1 gezeigte LED-Anordnung herangezogen werden soll. Wie bereits erläutert, verteilt sich der durch die Konstantstromquelle 2 zur Verfügung gestellte Strom bei der Verwendung eines Typs für alle LEDs 1 im Wesentlichen gleichmäßig über alle LED-Stränge. Dies gilt allerdings nur solange, bis eine der LEDs 1 einen Defekt aufweist. Zwar ist die Ausfallwahrscheinlichkeit einer einzelnen LED 1 relativ gering, durch die Vielzahl der bei einer entsprechenden LED-Anordnung zum Einsatz kommenden LEDs 1 erhöht sich dann allerdings die Wahrscheinlichkeit, dass eine der LEDs 1 einen Defekt aufweist, soweit, dass möglicherweise die Ausfallwahrscheinlichkeit einer gesamten LED-Anordnung höher als erwünscht ist. Bei der in Figur 1 gezeigten LED-Anordnung besteht nunmehr das Problem, dass bei einem Defekt einer LED 1 die Verteilung des von der Konstantstromquelle 2 abgegebenen Stroms nicht mehr gleichmäßig auf alle LED-Stränge erfolgt. So besteht bei einem Kurzschluss, dem mit Abstand am häufigsten auftretenden Defekt bei LEDs, das Problem, dass der LED-Strang mit der defekten LED durch den Kurzschluss bei der Aufteilung des Stroms als ein LED-Strang zu betrachten ist, der im Vergleich zu den anderen LED-Strängen eine LED weniger aufweist. Entsprechend der
Parallelschaltung der LED-Stränge wird dann der von der Konstantstromquelle zur Verfügung gestellte Strom so auf die LED-Stränge aufgeteilt, dass durch den LED- Strang mit der defekten LED ein deutlich höherer Strom als durch die anderen beiden LED-Stränge fließt. Somit werden die LEDs in diesem LED-Strang von einem höheren Strom als vor dem Defekt durchflössen und gleichzeitig die LEDs in den beiden anderen LED-Strängen von einem niedrigeren Strom, wobei die Höhe der Veränderung der Ströme hierbei von der Anzahl der LED-Stränge abhängt. Diese veränderten Stromflüsse führen somit auch zu einer Veränderung der Lichtabgabe aller funktionierenden LEDs. Zusätzlich ergibt sich dann aber auch noch das Problem, dass der höhere Stromfluss in dem LED-Strang mit der defekten LED zu weiteren
Beschädigungen bei den noch funktionstüchtigen LEDs führen kann, insbesondere dann, wenn der Strom durch diesen LED-Strang den maximal zulässigen LED-Strom übersteigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zu Grunde, die oben skizzierten LED-Anordnungen derart weiterzuentwickeln, dass bei einem Defekt einer LED keine weiteren LEDs beschädigt werden und die LED-Anordnung weiterhin betrieben werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine LED-Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß wird eine LED-Anordnung mit mindestens einem LED-Array, welches mindestens zwei parallel angeordnete LED-Stränge aufweist, vorgeschlagen, wobei in jedem LED-Strang mindestens eine LED angeordnet ist. Zusätzlich ist nunmehr noch vorgesehen, dass in jedem LED-Strang ein Strombegrenzer zur
Begrenzung des in dem LED-Strang fließenden Stroms angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann hierbei vorgesehen sein, dass der Strombegrenzer dazu ausgebildet ist, den in dem LED-Strang fließenden Strom bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwerts auf den Grenzwert zu beschränken, wobei bei einem Strom unterhalb dieses Grenzwerts der Strombegrenzer im Wesentlichen keinen Einfiuss auf den in dem LED-Strang fließenden Strom hat.
Dementsprechend ist vorgesehen, dass in jedem LED-Strang zusätzlich zu den LEDs noch ein Strombegrenzer angeordnet ist, der im normalen Betrieb, d.h. wenn keine der LEDs defekt ist, nahezu keinen Einfiuss auf den jeweiligen LED-Strang hat und somit sozusagen inaktiv bzw. unsichtbar ist. Für den Fall jedoch, dass ein Defekt einer LED, insbesondere ein Kurzschluss, auftritt, ist der Strombegrenzer dann in der Lage den Kurzschluss der LED zu kompensieren, wobei der Strombegrenzer den durch den entsprechenden LED-Strang fließenden Strom auf einen entsprechenden Grenzwert beschränkt.
Dementsprechend wird auch ein Verfahren zur Vermeidung von Beschädigungen bei einem Defekt einer LED in der erfindungsgemäßen LED-Anordnung vorgeschlagen, bei dem bei einem Kurzschluss der in dem LED-Strang fließende Strom durch den Strombegrenzer auf den Grenzwert beschränkt wird, wobei der Grenzwert knapp oberhalb des Stromwertes liegt, der bei nicht-defekter LED durch den LED-Strang fließt.
Hierdurch wird erreicht, dass trotz des Kurzschlusses in dem entsprechenden LED- Strang lediglich ein unwesentlich höherer Strom fließt, wodurch eine Beschädigung der anderen, noch funktionierenden LEDs, verhindert werden kann. Zugleich wird dadurch aber auch erreicht, dass der jeweils durch die anderen LED-Stränge fließende Strom, aufgrund des nur gering ansteigenden Stroms der durch den LED-Strang mit der defekten LED fließt, kaum absinkt, wodurch in allen LED-Strängen eine starke Veränderung der Lichtabgabe vermieden werden kann.
Gleichzeitig wird für den Fall, dass alle LEDs im normalen Betrieb und somit voll funktionsfähig sind, aber auch erreicht, dass die zur Verfügung stehende Leistung im Wesentlichen nur von den LEDs genutzt werden kann und der Strombegrenzer in diesem Fall keinen Einfluss auf die LED-Stränge ausübt.
Vorteilhafterweise wird der Strom dabei von einer Konstantstromquelle zur Verfügung gestellt. Außerdem kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der LED-Stränge mindestens zwei in Reihe angeordnete LEDs aufweist und dass die LED-Anordnung mehrere in Reihe angeordnete LED-Arrays aufweist.
Der in den LED-Strängen angeordnete Strombegrenzer kann vorzugsweise zwei Transistoren und einen Widerstand aufweisen, wobei es sich bei den Transistoren um einen Feldeffekttransistor und Bipolartransistor handelt und die Beschränkung des Stroms in dem LED-Strang auf den Grenzwert durch den Feldeffekttransistor erfolgt. Die Steuerung des Bipolartransistors erfolgt hierbei durch den Widerstand. Zusätzlich kann der Strombegrenzer einen weiteren Widerstand aufweisen, wobei der weitere Widerstand und der Bipolartransistor dann zur Steuerung des Feldeffekttransistors vorgesehen sind.
Außerdem kann auch noch vorgesehen sein, dass der Strombegrenzer eine zusätzliche Schutzschaltung, beispielsweise in Form einer Z-Diode, aufweist, welche im Falle der Gefahr einer zu hohen Belastung der Komponenten des Strombegrenzers diese überbrückt. Dieser Fall kann beispielsweise dann auftreten, wenn mehrere LEDs des gleichen Strangs ausfallen. Alternativ zu der Z-Diode könnte jedoch auch eine etwas komplexere Schutzschaltung zum Einsatz kommen, welche im Falle einer zu hohen Belastung für den Strombegrenzer das gesamte LED-Array überbrückt und damit abschaltet. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine Serienschaltung mehrerer Arrays vorgesehen ist. In diesem Fall wird dann zwar das Array mit der defekten LED abgeschaltet, die weiteren Arrays hingegen wurden hiervon
unbeeinflusst mit dem durch die Konstantstromquelle zur Verfügung gestellten Strom versorgt. Bei dem zuvor erwähnten Verfahren kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass bei einer durch einen Defekt einer LED in einem LED-Strang auftretenden
Unterbrechung die zusätzliche Schutzschaltung der Strombegrenzer in den anderen LED-Strängen die anderen Komponenten der Strombegrenzer überbrücken und vor einer Beschädigung schützen.
Alternativ könnte auch vorgesehen sein, dass bei einer durch einen Defekt einer LED in einem LED-Strang auftretenden Unterbrechung der gesamte sich auf die anderen LED-Stränge verteilende Strom reduziert oder abgeschaltet wird. Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte LED- Anordnung mit einem LED-Array; Figur 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte LED- Anordnung mit mehreren LED-Arrays; Figur 3 erfindungsgemäße LED-Anordnung mit einem LED-Array;
Figur 4 eine Ausführungsform eines Strombegrenzers;
Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Strombegrenzers mit einer alternativen Schutzschaltung, dies sich insbesondere bei einer seriellen Anordnung mehrerer LED-Arrays anbietet.
In den Figuren 1 und 2 sind jeweils LED-Anordnungen gezeigt, die, wie bereits zuvor erläutert, bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die LED-Anordnung in Figur 1 weist hierbei ein LED-Array auf, wohingegen bei der in Figur 2 gezeigten LED-Anordnung drei in Reihe bzw. Serie geschaltete LED-Arrays vorgesehen sind. Die LED-Arrays bestehen wiederum aus drei parallel angeordneten bzw. verschalteten LED-Strängen, in denen jeweils mehrere in Reihe bzw. Serie angeordnete bzw.
verschaltete LEDs 1 vorgesehen sind. Bei beiden LED-Anordnungen ist zusätzlich noch eine Konstantstromquelle 2 vorhanden, wobei der Strom auf die einzelnen LED- Stränge gleichmäßig verteilt wird.
Bei einem Kurzschluss, dem mit Abstand am häufigsten auftretenden Defekt bei LEDs, besteht dann allerdings das Problem, dass über diesen LED-Strang mehr Strom fließt und gleichzeitig auf den anderen LED-Strängen der Strom absinkt. Dies führt zum einen zu einer Veränderung der Lichtabgabe und kann zusätzlich auch dazu führen, dass in dem LED-Strang mit dem erhöhten Strom weitere Beschädigungen an den noch funktionierenden LEDs auftreten können. Erfindungsgemäß ist daher nunmehr vorgesehen, dass in jedem LED-Strang zusätzlich ein Strombegrenzer zur Begrenzung des in dem LED-Strang fließenden Stroms vorgesehen ist. In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße LED-Anordnung gezeigt, die im Wesentlichen der LED-Anordnung in Figur 1 entspricht. Zusätzlich weist allerdings jeder LED-Strang noch einen Strombegrenzer 3 auf. Diese dienen dazu, den durch den jeweiligen LED-Strang fließenden Strom auf einen gewünschten Grenzwert zu beschränken, wobei bei einem Strom unterhalb dieses Grenzwerts der Strombegrenzer 3 im Wesentlichen keinen Einfluss auf den in dem LED-Strang fließenden Strom hat. Der Grenzwert wird hierbei so gewählt, dass dieser knapp oberhalb des Stromwerts liegt, der durch den LED-Strang fließt, wenn keine der LEDs 1 defekt ist. D.h. dass die Strombegrenzer 3 im normalen Betrieb, solange kein Defekt einer LED 1 auftritt, keine Leistung aufnehmen und dementsprechend kein Spannungsabfall an dem Strombegrenzer 3 erfolgt, wodurch dieser ohne Defekt einer LED 1 inaktiv bzw. unsichtbar ist.
Im Fall eines Kurzschlusses einer LED 1 wird dann der in dem entsprechenden LED- Strang ansteigende Strom durch den jeweiligen Strombegrenzer 3 auf den Grenzwert begrenzt bzw. beschränkt. Dadurch übersteigt der in diesem LED-Strang fließende Strom nicht den vorgegebenen Grenzwert. Durch diese Begrenzung wird dann zusätzlich auch erreicht, dass der durch die anderen LED-Stränge fließende Strom kaum absinkt, da der durch die Konstantstromquelle 2 zur Verfügung gestellte Strom konstant bleibt und nach wie vor relativ gleichmäßig auf die einzelnen LED-Stränge verteilt wird. Diese wird dadurch erreicht, dass in dem LED-Strang mit dem
Kurzschluss der Strom aufgrund des Strombegrenzers 3 nur bis zu dem Grenzwert ansteigen kann.
Beispielhaft könnte vorgesehen sein, dass im normalen bzw. regulären Betrieb ein Stromfluss von 1 Ampere durch jeden der LED-Stränge vorliegt. Der Grenzwert des Strombegrenzers würde in diesem Fall auf 1,1 Ampere vorgegeben werden. Tritt nun ein Kurzschluss einer der LEDs in einem der LED-Stränge auf, würde ohne den
Strombegrenzer in dem entsprechenden LED-Strang der Stromfluss auf einen Wert deutlich oberhalb von 1 , 1 Ampere ansteigen. Bei der vorliegenden Erfindung ist es dann jedoch vorgesehen, dass der Strombegrenzer derart korrigierend in dem jeweiligen LED-Strang eingreift, dass der Stromfluss in diesem LED-Strang tatsächlich auf 1 , 1 Ampere beschränkt wird, wodurch dementsprechend ein übermäßiges Ansteigen des Stroms in diesem LED-Strang und ein übermäßiges Absinken des Stroms in den anderen LED-Strängen verhindert wird. Bei einem Kurzschluss einer LED wird somit der entsprechende Strombegrenzer aktiv und weist dabei einen entsprechenden Spannungsabfall an dem Strombegrenzer auf, wodurch eine Kompensierung der defekten LED durch den Strombegrenzer möglich wird.
In Figur 4 ist eine mögliche Ausführungsform eines derartigen Strombegrenzers genauer gezeigt. Der Strombegrenzer weist dabei zwei Transistoren 4 und 5, zwei Widerstände 6 und 7 und eine Z-Diode 8 auf. Bei dem mit dem Bezugszeichen 4 versehenen Transistor handelt es sich um einen Feldeffekttransistor, der in Serie bzw. Reihe zu den LEDs 1 angeordnet ist, ebenso wie der Widerstand mit dem
Bezugszeichen 6. Dieser Widerstand mit dem Bezugszeichen 6 steuert dann den Transistor mit dem Bezugszeichen 5, der als Bipolartransistor ausgebildet ist.
Zusammen mit dem Widerstand mit dem Bezugszeichen 7 steuert dann wiederum der Bipolartransistor 5 den Feldeffekttransistor 4. Die Transistoren 4 und 5 und die Widerstände 6 und 7 sind hierbei dann derart ausgelegt, dass im normalen Betrieb, wenn also alle LEDs 1 funktionsfähig sind, der sich ergebene Stromfluss und damit der Spannungsabfall über den Widerstand 6 derart bemessen ist, dass der
Feldeffekttransistor 4 frei durchgängig ist, also keinen Widerstand für den Stromfluss darstellt.
Bei einem Kurschluss einer der LEDs 1 steigt dann der Strom durch die LEDs 1 an und somit ebenso auch der durch den Widerstand 6 fließende Strom. Ab dem gewünschten bzw. vorgegebenen Grenzwert greift dann der Bipolartransistor 5 korrigierend ein und steuert den Feldeffekttransistor 4 derart an, dass der Stromfluss auf den Grenzwert beschränkt wird, wobei der Grenzwert knapp oberhalb des normalen Stromflusses liegt.
Die beiden Transistoren 4 und 5 und die beiden Widerstände 6 und 7 dienen zur Strombegrenzung in einem LED-Strang, in dem ein Kurzschluss einer LED 1 auftritt. Wie bereits zuvor erläutert, ist ein Kurzschluss der mit Abstand am häufigsten auftretende Defekt bei LEDs. Allerdings kann auch der Fall auftreten, dass durch einen Defekt einer LED in einem LED-Strang eine Unterbrechung verursacht wird. In diesem Fall sinkt der Strom in dem LED-Strang mit der defekten LED auf null. Da jedoch eine Konstantstromquelle 2 vorgesehen ist, verteilt sich der von der Konstantstromquelle 2 zur Verfügung gestellte Strom nun nicht mehr auf drei LED- Stränge sondern lediglich nur noch auf zwei LED-Stränge, wodurch der Strom über diese beiden LED-Stränge erheblich ansteigt. Wenn dann der Stromanstieg den Grenzwert der Strombegrenzer übersteigen würde, würde auch die gesamte Spannung des LED-Arrays ansteigen.
Durch den erheblichen Anstieg des Stroms bzw. der gesamten Spannung könnten die Komponenten der Strombegrenzer 3 beschädigt werden. Um eine derartige
Beschädigung möglichst zu verhindern, ist bei der in Figur 4 gezeigten
Ausführungsform des Strombegrenzers noch eine zusätzliche Schutzschaltung in Form einer Z-Diode 8 vorgesehen, die im Wesentlichen die Funktion der anderen
Komponenten des Strombegrenzers 3 unterdrückt bzw. diese Komponenten überbrückt und so vor einer Beschädigung schützt. Die Z-Diode 8 ist hierbei parallel zu dem Feldeffekttransistor 4 und dem Widerstand 6 angeordnet und schützt so die anderen Komponenten des Strombegrenzers 3 vor Überlastung. Die Z-Diode 8 ist
dementsprechend in den LED-Strängen von Bedeutung, die keine Unterbrechung durch einen Defekt einer LED aufweisen.
Alternativ zu der Z-Diode könnte aber auch vorgesehen sein, dass bei einer
Unterbrechung in einem LED-Strang durch einen Defekt einer LED 1 der Gesamte sich auf die anderen LED-Stränge verteilende Strom reduziert oder abgeschaltet wird, wodurch nicht nur ein Schutz der Komponenten des Strombegrenzers 3 sondern ebenso ein Schutz der LEDs 1 der anderen LED-Stränge gewährleistet ist. Eine derartige Ausführungsform einer Schutzschaltung ist in Figur 5 gezeigt, wobei anstelle der in Figur 4 gezeigten Z-Diode 8 eine etwas komplexere
Schaltungsanordnung zum Einsatz kommt. Diese Schutzschaltung 9 ist wiederum parallel zu den Komponenten des Strombegrenzers 3 angeordnet und besteht aus einer Parallelschaltung von einem Widerstand 10 und einem Kondensator 11, welche gemeinsam über eine Z-Diode 12 mit dem Eingang des Strombegrenzers 3 verbunden sind. Der Verbindungspunkt zwischen Z-Diode 12 und Parallelschaltung von
Widerstand 10 und Kondensator 11 ist mit einem Thyristor 13 verbunden, der entsprechend der Darstellung parallel zu den LED-Strängen verschaltet ist. Die weiteren LED-Stränge weisen identische Schutzschaltungen 9 auf, welche ebenfalls in der dargestellten Weise mit dem Thyristor 13 verbunden sind.
Steigt nun an dem Strombegrenzer 3 aufgrund des Ausfalls einer oder insbesondere mehrerer LEDs die Spannung in einen Bereich, in dem eine Beschädigung der Komponenten des Strombegrenzers 3 zu befürchten ist, so führt dies zu einer
Ansteuerung bzw. einem Einschalten des Thyristors 13, der dann nicht nur den Strombegrenzer 3 sondern stattdessen das gesamte LED-Array, also alle LED-Stränge kurzschließt. Dieses Array wird dann also komplett abgeschaltet, so dass hier keine weitere Beschädigung der LEDs oder der anderen elektronischen Komponenten auftreten kann. Weitere, in Serie geschaltete LEDs werden hiervon allerdings nicht beeinträchtig, da sie nach wie vor in ungestörter Weise mit dem Konstantstrom versorgt werden. Zu der in Figur 4 gezeigten möglichen Ausführungsform der Strombegrenzer 3 ist anzumerken, dass es sich hier um ein mögliches Ausführungsbeispiel für einen Strombegrenzer handelt. Der Strombegrenzer könnte jedoch auch in einer völlig anderen Art und Weise aufgebaut sein und aus anderen Komponenten bestehen. Erfindungswesentlich ist, dass der Strombegrenzer im normalen Betrieb, also wenn keine der LEDs defekt ist, keinen Einfluss auf die LED-Stränge hat und somit inaktiv bzw. unsichtbar ist und lediglich bei einem Defekt einer der LEDs zum Einsatz kommt und entsprechend korrigierend bzw. begrenzend eingreift.

Claims

Ansprüche
LED-Anordnung, mit mindestens einem LED-Array, welches mindestens zwei parallel angeordnete LED-Stränge aufweist, wobei in jedem LED-Strang mindestens eine LED (1) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in jedem LED-Strang ein Strombegrenzer (3) zur Begrenzung des in dem LED-Strang fließenden Stroms vorgesehen ist.
LED-Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens einer der LED-Stränge mindestens zwei in Reihe angeordnete LEDs (1) aufweist.
LED-Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LED-Anordnung mehrere in Reihe angeordnete LED-Arrays aufweist.
LED-Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Konstantstromquelle (2) zur Versorgung der LEDs (1) mit Strom vorgesehen ist.
LED-Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Strombegrenzer (3) dazu ausgebildet ist, den in dem LED-Strang fließenden Strom bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwerts auf den Grenzwert zu beschränken, wobei bei einem Strom unterhalb dieses
Grenzwerts der Strombegrenzer (3) im Wesentlichen keinen Einfluss auf den dem LED-Strang fließenden Strom hat.
6. LED-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der Strombegrenzer (3) zwei Transistoren (4, 5) und einen Widerstand (6) aufweist.
7. LED-Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei den Transistoren um einen Feldeffekttransistor (4) und um einen Bipolartransistor (5) handelt, wobei die Beschränkung des Strom in dem LED-Strang auf den Grenzwert durch den Feldeffekttransistor (4) erfolgt.
8. LED-Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Widerstand (6) zur Steuerung des Bipolartransistors (5) vorgesehen ist.
9. LED-Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Strombegrenzer (3) einen weiteren Widerstand (7) aufweist.
10. LED-Anordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der weitere Widerstand (7) und der Bipolartransistor (5) zur Steuerung Feldeffekttransistors (4) vorgesehen sind.
11. LED-Anordnung nach einem der Ansprüche 5-10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Strombegrenzer (3) eine zusätzliche Schutzschaltung (9), insbesondere in Form einer Z-Diode (8), aufweist. 12. LED-Anordnung nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzschaltung (9) dazu ausgebildet ist, einen Thyristor (13) zum Überbrücken aller LED-Stränge anzusteuern.
13. Verfahren zur Vermeidung von Beschädigungen bei einem Defekt einer LED (1) in einer LED-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5-12,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem durch einen Defekt einer LED (1) in einem LED-Strang auftretenden Kurzschluss der in dem LED-Strang fließende Strom durch den Strombegrenzer (3) auf den Grenzwert beschränkt wird, wobei der Grenzwert knapp oberhalb des Stromwerts liegt, der bei nicht defekter LED (1) durch den LED-Strang fließt.
14. Verfahren nach Anspruch 13 in einer LED- Anordnung gemäß Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer durch einen Defekt einer LED (1) in einem LED-Strang auftretenden Unterbrechung die zusätzliche Schutzschaltung der
Strombegrenzer (3) in den anderen LED-Strängen die anderen Komponenten der Strombegrenzer (3) überbrücken und vor einer Beschädigung schützen.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer durch einen Defekt einer LED (1) in einem LED-Strang auftretenden Unterbrechung der Gesamte sich auf die anderen LED-Sträng verteilende Strom reduziert oder abgeschaltet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3062269A1 (fr) * 2017-01-26 2018-07-27 Valeo Vision Alimentation d'un module lumineux a plusieurs oleds
WO2019034547A1 (en) * 2017-08-18 2019-02-21 Signify Holding B.V. LED LIGHTING MODULE

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202013101793U1 (de) * 2013-04-25 2014-07-29 Zumtobel Lighting Gmbh LED-Schaltungsanordnung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3146328A1 (de) * 1981-11-23 1983-06-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Leuchtdiodenvorrichtung mit schutzeinrichtung zur begrenzung des durchlassstroms
EP1083774A2 (de) * 1999-09-10 2001-03-14 Hella KG Hueck & Co. LED-Leuchte
EP1337130A2 (de) * 2002-02-15 2003-08-20 Garufo GmbH Anzeigevorrichtung
US20050077838A1 (en) * 2001-11-26 2005-04-14 Simon Blumel Circuit for an led array
US20060152175A1 (en) * 2003-06-30 2006-07-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Single led driver for a traffic light
WO2008099979A2 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Xmpdisplay Co., Ltd. Apparatus for driving led display panel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319583A (ja) * 2003-04-11 2004-11-11 Toritsu Tsushin Kogyo Kk Ｌｅｄ照明装置
KR101581943B1 (ko) * 2004-09-13 2015-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 조명장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3146328A1 (de) * 1981-11-23 1983-06-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Leuchtdiodenvorrichtung mit schutzeinrichtung zur begrenzung des durchlassstroms
EP1083774A2 (de) * 1999-09-10 2001-03-14 Hella KG Hueck & Co. LED-Leuchte
US20050077838A1 (en) * 2001-11-26 2005-04-14 Simon Blumel Circuit for an led array
EP1337130A2 (de) * 2002-02-15 2003-08-20 Garufo GmbH Anzeigevorrichtung
US20060152175A1 (en) * 2003-06-30 2006-07-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Single led driver for a traffic light
WO2008099979A2 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Xmpdisplay Co., Ltd. Apparatus for driving led display panel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3062269A1 (fr) * 2017-01-26 2018-07-27 Valeo Vision Alimentation d'un module lumineux a plusieurs oleds
WO2019034547A1 (en) * 2017-08-18 2019-02-21 Signify Holding B.V. LED LIGHTING MODULE

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