DE102008039526B4 - Method for powering an LED array and circuit arrangement for carrying out the method and a lighting unit - Google Patents
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- H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
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Abstract
Verfahren zur Stromversorgung eines LED-Arrays (4) mit zumindest zwei parallel geschalteten LED-Zweigen (6, 8), in denen jeweils mindestens eine LED (10) mit einem regelbaren Widerstand (12) in Reihe geschaltet ist, und mit einer Regelelektronik (16) zur Regelung der Widerstände (12) sowie einer mit dem LED-Array (4) in Reihe geschalteten Stromquelle (2), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
– Stromeinspeisung in das LED-Array (4) durch die Stromquelle (2),
– Messung der Ströme in den einzelnen LED-Zweigen (6, 8) durch zumindest ein Strommessmittel (14),
– Vergleich der gemessenen Ströme der einzelnen LED-Zweige (6, 8) miteinander in der Regelelektronik (16) und
– Regelung der Widerstände (12) in Abhängigkeit des durchgeführten Vergleichs, wobei die regelbaren Widerstände (12) von der Regelelektronik (16) derart geregelt werden, dass die Ströme in allen LED-Zweigen (6, 8) im Wesentlichen gleich groß sind. Method for powering an LED array (4) with at least two parallel-connected LED branches (6, 8), in each of which at least one LED (10) with a controllable resistor (12) is connected in series, and with a control electronics ( 16) for controlling the resistors (12) and a current source (2) connected in series with the LED array (4), the method comprising the following steps:
- Power supply to the LED array (4) by the power source (2),
Measurement of the currents in the individual LED branches (6, 8) by at least one current measuring means (14),
- Comparison of the measured currents of the individual LED branches (6, 8) with each other in the control electronics (16) and
- Regulation of the resistors (12) as a function of the comparison carried out, wherein the controllable resistors (12) are controlled by the control electronics (16) such that the currents in all LED branches (6, 8) are substantially equal.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stromversorgung eines LED-Arrays sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens und eine Beleuchtungseinheit. The present invention relates to a method for powering an LED array and a circuit arrangement for carrying out the method and a lighting unit.
Derartige Verfahren und Schaltungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt. Such methods and circuit arrangements are already known from the prior art in numerous design variants.
Beispielsweise ist aus der
Weitere Verfahren zur Stromversorgung eines LED-Arrays sowie zugehörige Schaltungsanordnungen sind aus der
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. This is where the present invention begins.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Stromversorgung eines LED-Arrays anzugeben, bei dem eine symmetrische Stromaufteilung auf die einzelnen LED-Zweige sichergestellt ist. The present invention has for its object to provide a method for powering an LED array, in which a symmetrical current distribution is ensured on the individual LED branches.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a method having the features of claim 1. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass im Unterschied zu dem bekannten Verfahren eine symmetrische Stromaufteilung auf die einzelnen LED-Zweige sichergestellt ist. Dies ist insbesondere für den Fall vorteilhaft, wenn ein LED-Zweig, beispielsweise durch eine defekte LED, hochohmig ausfällt, da dann auch der Strom in den übrigen LED-Zweigen soweit heruntergeregelt wird, dass diese LED-Zweige ebenfalls abgeschaltet sind. Eine einfache und eindeutige Fehlererkennung ist damit auch mit herkömmlichen Steuergeräten, die üblicherweise auf die Detektion eines Ausfalls von Glühlampen ausgelegt sind, ermöglicht. Die im Wesentlichen gleichen Teilströme in den einzelnen LED-Zweigen werden allein über den durch die Stromquelle eingeprägten Gesamtstrom bestimmt, der in weiten Grenzen variiert werden kann. Eine weitere Justierung ist nicht erforderlich. Unterschiede in den Vorwärtsspannungen der Lasten, hier LED’s, werden durch das erfindungsgemäße Verfahren automatisch kompensiert; gleiches gilt für dynamische Änderungen und Nichtlinearitäten. Mischbestücken mit LED’s verschiedender Vorwärtsspannungen werden ebenfalls kompensiert. A significant advantage of the method according to the invention lies in the fact that, in contrast to the known method, a symmetrical current distribution is ensured on the individual LED branches. This is particularly advantageous for the case when an LED branch, for example, by a defective LED, high impedance fails, because then the current in the other LED branches is turned down so far that these LED branches are also turned off. Simple and unambiguous fault detection is therefore also possible with conventional control devices, which are usually designed for the detection of a failure of incandescent lamps. The substantially equal partial currents in the individual LED branches are determined solely by the total current impressed by the current source, which can be varied within wide limits. A further adjustment is not required. Differences in the forward voltages of the loads, here LEDs, are automatically compensated by the method according to the invention; The same applies to dynamic changes and nonlinearities. Mixed components with LED's of different forward voltages are also compensated.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der regelbare Widerstand in dem LED-Zweig mit dem geringsten Stromfluss durch die Regelelektronik auf einen möglichst geringen Widerstandswert, insbesondere etwa 0 Ω, geregelt wird. Auf diese Weise ist die Verlustleistung der Schaltungsanordnung wirksam reduziert. A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the controllable resistance in the LED branch with the lowest current flow through the control electronics to a minimum resistance value, in particular about 0 Ω, is regulated. In this way, the power loss of the circuit is effectively reduced.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestanden darin, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Beleuchtungseinheit mit einer derartigen Schaltungsanordnung anzugeben. Other objects of the present invention were to provide a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention and a lighting unit with such a circuit arrangement.
Diese Aufgaben werden durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 und einer Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. These objects are achieved by a circuit arrangement having the features of claim 3 and a lighting unit having the features of claim 7. The subclaims relate to advantageous developments.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung liegt insbesondere darin, dass eine Stromquelle anstelle einer Spannungsquelle zur Stromversorgung eines LED-Arrays verwendet wird. Aufgrund des eingeprägten, genau definierten Stroms sind die gewünschten Leuchteigenschaften des LED-Arrays, wie zum Beispiel die Helligkeit, sichergestellt. A significant advantage of the switching device according to the invention is in particular that a current source is used instead of a voltage source for powering an LED array. Due to the impressed, well-defined current, the desired luminous properties of the LED array, such as the brightness, are ensured.
Grundsätzlich ist das zumindest eine Strommessmittel nach Anzahl, Anordnung und Arbeitsweise in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein einziges Strommessmittel zur Messung jedes der Ströme in den einzelnen LED-Zweigen des LED-Arrays ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist jeweils zumindest ein Strommessmittel in jeweils einen LED-Zweig in Reihe mit der jeweils mindestens einen LED und dem regelbaren Widerstand geschaltet. In principle, the at least one current measuring means can be freely selected according to number, arrangement and mode of operation within wide suitable limits. For example, it is conceivable that a single Current measuring means for measuring each of the currents in the individual LED branches of the LED array is formed. Expediently, in each case at least one current measuring means is connected in each case to an LED branch in series with the respective at least one LED and the controllable resistor.
Die regelbaren Widerstände sind nach Art, Arbeitsweise, Material und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Vorteilhafterweise sind die regelbaren Widerstände als MOSFET oder Bipolar-Transistoren ausgebildet, da es sich dabei um kostengünstige und robuste Standardbauteile handelt. The adjustable resistors are freely selectable according to type, mode of operation, material and arrangement within wide suitable limits. Advantageously, the controllable resistors are designed as MOSFETs or bipolar transistors, since these are inexpensive and robust standard components.
Die Schaltungsanordnung kann beispielsweise aus einzelnen Bauteilen oder Modulen bestehen. The circuit arrangement may for example consist of individual components or modules.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Stromquelle und die restlichen Schaltungsteile als eine einzige integrierte Baugruppe ausgebildet sind. A particularly advantageous development provides that the current source and the remaining circuit parts are formed as a single integrated module.
Hierdurch ist die Kompaktheit der Schaltungsanordnung erhöht sowie der Verdrahtungsaufwand verringert. As a result, the compactness of the circuit arrangement is increased and the wiring effort is reduced.
Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Reference to the accompanying, rough schematic drawing, the invention will be explained in more detail below. The only one shows
In der
Das LED-Array
Die Stromquelle
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der
Das Abblendlicht des Kraftfahrzeugscheinwerfers wird auf dem Fachmann bekannte Weise eingeschaltet, worauf die Stromquelle
Mittels der Strommessmittel
Dies geschieht somit unabhängig von dem durch die Stromquelle
Aufgrund der Tatsache, dass hier beide regelbaren Widerstände
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine symmetrische Verteilung des Gesamtstroms auf die einzelnen LED-Zweige
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung zu dessen Durchführung auch bei anderen Beleuchtungseinheiten und auch auf anderen technischen Gebieten vorteilhaft einsetzbar. Auch die Anzahl der LED-Zweige sowie der LED’s in den einzelnen Zweigen ist in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Beispielsweise ist es ein Vorteil der Erfindung, dass sich die Anzahl der LED’s je LED-Zweig voneinander unterscheiden kann. Auch ist es denkbar, dass in einem einzigen LED-Zweig oder auch in verschiedenen LED-Zweigen verschiedene Bauarten von LED’s mit beispielsweise voneinander abweichenden Vorwärtsspannungen zum Einsatz kommen. The invention is not limited to the present embodiment. For example, the method according to the invention and the circuit arrangement for carrying it out can also be used advantageously in other lighting units and also in other technical fields. The number of LED branches and the LEDs in the individual branches can also be selected within wide suitable limits. For example, it is an advantage of the invention that the number of LEDs per LED branch can differ from each other. It is also conceivable that in a single LED branch or in different LED branches different types of LED's come with, for example, divergent forward voltages used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 2 2
- Stromquelle power source
- 4 4
- LED-Array LED array
- 6 6
- LED-Zweig LED branch
- 8 8th
- LED-Zweig LED branch
- 10 10
- LED LED
- 12 12
- Regelbarer Widerstand Adjustable resistance
- 14 14
- Strommessmittel Current measuring means
- 16 16
- Regelelektronik control electronics
Claims (7)
Priority Applications (1)
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DE102008039526A1 DE102008039526A1 (en) | 2010-02-25 |
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DE102008039526.9A Active DE102008039526B4 (en) | 2008-08-23 | 2008-08-23 | Method for powering an LED array and circuit arrangement for carrying out the method and a lighting unit |
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