CN100469208C - 至少一个led条的控制电路 - Google Patents

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Abstract

至少一个LED条(D1至D4)的控制电路，其中与每个LED条串联安排一个开关(T1)，并且每个LED条有一个可以用之与电源电压连接的供电连接端，其中可以控制每个开关(T1)，使得所属的LED条中可以流过电流，具有第一控制电路，第一控制电路设计用于控制至少一个LED条的开关(T1)使流过该LED条中的电流(iLED)达到可调节的平均值，其中，控制电路还含有：第二控制电路，第二控制电路设计用于根据流过至少一个LED条中的电流(iLED)的峰值(ΓLED)提供至少一个LED条(D1至D4)供电电压(UA)。

Description

至少一个LED条的控制电路
技术领域
本发明涉及至少一个LED条的控制电路，其中与每个LED条串联安排一个开关，并且每个LED条有各有一个可以用之与电源电压连接的供电连接端，其中可以控制每个开关，使得所属的LED条中可以流过电流，具有第一控制电路，将第一控制电路设计成用于控制至少一个LED条的开关使流过该LED条中的电流达到可调节的平均值。本发明还涉及至少一个LED条的运行方法，其中与每个LED条串联安排一个开关，并且每个LED条有各有一个可以用之与电源电压连接的供电连接端，其中可以控制每个开关，使得所属的LED条中可以流过电流，包含有以下的步骤：首先测量流过至少一个LED条中的电流的平均值，然后以让流过该LED条中的电流达到可调节的平均值的方法控制至少一个LED条的开关。
背景技术
图1示出这样一种控制电路，其中例如四个LED即D1至D4构成一个LED条。在该LED条的一侧安排一个开关T1，该开关一方面连接控制电路。另一方面连接电源电压Uv。在另一个侧LED条通过分流电阻Rsh连接地。降在该分流电阻Rsh上的电压Ush输入到积分器10，在所述积分器10的输出上提供与流过LED条的电流iLED的平均值
Figure C03141024D0005111929QIETU
对应的量。与实际电流的平均值对应的量输入到比较器12的一个输入端，该比较器的另一端输入与流过LED的电流
Figure C03141024D0005111945QIETU
的设定值对应的量，也就是与
Figure C03141024D0005111950QIETU
相对应的量。比较器12在其输出端提供控制电压Uregel，把它输入到另一个比较器14。比较器14的第二输入端是加有由锯齿波发生器16提供的锯齿波电压UD。比较器14的输出与开关T1的控制输入端连接。通过改变
Figure C03141024D0005112029QIETU
的值可以改变流过LED条的平均值ГLED从而改变由LED D1至D4发出的光的亮度，也称为调光。
这种控制电路有多个缺点：例如的汽车中运行这种的LED条时要考虑到供电电压Uv，例如车载电源电压不恒定。因此LED条的LED数量要选择得，在最小的供电电压下还要能够达到高得足以保证有一定的最低LED亮度的电流流过LED条。如果要达到高的功效总是把全部的供电电压加在LED条上，供电电压的提高导致流过LED条的峰值电流的增加，如图2中间图示的细曲线所示。例如，如果在此时汽车中接通空调机，这样的电压跃变可能导致为LED条供电的电源的突然变化。在一些LED，尤其是在InGaN-LED，不同的峰值电流却导致LED发出的光的波长改变，这可感觉成为干扰。
另一个缺点在于，LED具有每摄氏度数毫伏的负温度系数。对此在图2中用粗线示例地画出不同温度的峰值电流
Figure C03141024D0006102854QIETU
。尽管在三个图中都调节成相同的平均值
Figure C03141024D0006111853QIETU
。但是峰值电流
Figure C03141024D0006102854QIETU
变化显著。见左图，在较低的温度下峰值电流比右图所示高温度下的峰值电流低得多。为了达到相同的平均电流iLED，脉冲地控制LED条，其中在较高的温度两个相继的脉冲之间的间歇选择得较大。因此，不同的峰值电流又以不利的方式改变了LED发出的光的波长。
另外为了降低供电电压和环境温度变化的影响可以提出，在电路元件上串联降压电阻。然而这却使功效降低了。此外，缺点还在于，由降压电阻转变的能量还导致环境温度的附加升高从而加重了付作用。
发明内容
本发明的任务在于，扩展前序部分所述的控制电路，使之在供电电压和环境温度改变时也能够保证LED条的工作以高的功效发出所希望的亮度和所希望的颜色。
本发明的另一个任务是相应地扩展前序部分所述的方法。
所述的第一个任务通过具有权利要求1所述特征的控制电路完成。所述第二个任务通过具有权利要求14的特征的方法完成。
本发明基于这样的认识：如果测量出流过LED条的峰值电流然后按相应的方式控制对LED条提供的供电，就可以用理想的方式解决上述的任务。通过控制流过LED条的电流的平均值，保持LED发出的光亮度是可调节的恒定值。通过测量和控制流过LED条的峰值电流、可调节地保持LED发出的光的颜色恒定。如果再把为LED条提供的供电电压设计得尽可能少地把能量转换成热，就可以实现特别高的功效。还由此可以实现具有任意数量的LED的LED条，就是就在预定峰值电流时不论是把控制电路用于驱动有5个还是有10个LED的LED条都是相同的。
对LED，尤其是对InGaN-LED，通过本发明可以有目的地调节LED发出的光的颜色。
此外，通过把LED峰值电流
Figure C03141024D0006111316QIETU
控制到预定的值，保证决不会超过LED的冲击负荷。
优选地脉冲地驱动至少一个LED条，其中尤其用脉冲调宽的方式调节流过至少一个LED条的电流的平均值。在此积分器的作用是感受器。只要总是用相同的峰值电流驱动LED，就只会改变LED发出的光的亮度，而不是改变其颜色。
优选地着眼于与至少一个LED条的条电压供电电压相匹配的特别高的功效设计第二控制电路。
在一个优选的扩展中设计只对第一LED条确定平均值和峰值的实际值的第一和第二控制电路，其中与对第一LED测定的实际值相应地驱动至少第二LED条。通过此措施的第一和第二控制电路，由多个LED条组成的LED阵列可以得到具有本发明所述优点的控制，其中两个控制电路却都只实施一次。
第一控制电路可以具有一个第一比较器，用该比较器把流过至少一个LED条的电流的平均值的实际值与预定的设定值比较，其中把第一比较器的输出信号连接到第二比较器的输入端，第二比较器的第二输入端上加有锯齿波信号，其中第二比较器的输出信号连接在至少一个开关上。
第二控制电路可以有第三比较器，用第三比较器把流过至少一个LED条的电流峰值的实际值与预定的设定值比较，其中把第三比较器的输出信号连接到第四比较器的输入端，第四比较器的第二输入端上加有锯齿波信号，其中第四比较器的输出信号连接在电压变换器上。
为了进行调光，流过至少一个LED条的电流的平均值可以由操作人员调节地改变是适宜的。同样，为了调节LED条发出光的波长，可以由操作人员调节流过至少一个LED条的电流的峰值也是适宜的。
在一个优选实施形式中，第二控制电路有流过至少一个LED条的电流的峰值检测器，其中可以预定流过至少一个LED条的电流的峰值，并且设计第二控制电路提供供电电压，从而达到可预定的峰值。由此进行供电电压Uv对LED条电压Ust的理想匹配。
优选地第二控制电路含有DC/DC变换器，该DC/DC变换器的输出电压连接到至少一个供电连接端。优选地DC/DC变换器实施为升压变换器、降压变换器或者反向变换器。通过使用DC/DC变换器在***中可以用简单的方式为LED条提供所希望的供电电压Uv，从而实现上述的优点。
优选地对第二控制电路的输出串联安排一个电感。通过这样的措施可以减轻如图1所示电路安排时现有技术公知的脉冲信号的陡峭上升沿和下降沿。由此减轻EMV问题，这在把本发明所述的控制电路用在汽车领域内有较大的意义。
其它的优选实施形式由从属权利要求得出。
附图说明
下面参照附图详细地说明本发明的一个实施例。附图中
图1由现有技术公知的LED条控制电路；
图2说明流过LED条的峰值电流与环境温度和供电电压关系的图解。
图3根据本发明的控制电路的结构的示意图。
具体实施方式
图3示出一种根据本发明的控制电路，其中在图3右半边的电路组成部分与图1所示的控制电路基本上对应。根据本发明把降在电阻Rsh上的电压Ush输入到峰值检测器18，其输出信号与实际的峰值
Figure C03141024D0008111231QIETU
相关并且输入到比较器20。在比较器20的另一个输入端上加有可调节的峰值
Figure C03141024D0008111237QIETU
。与
Figure C03141024D0008111241QIETU
和
Figure C03141024D0008111246QIETU
之差对应的电压Uregel2输入到另一个比较器22，该比较器22的另一个输入端用锯齿波电压UD2控制。比较器22的输出信号送到与供电电压Uv连接的开关T2的控制输入端。在开关T2的输出与接地之间安排有反向连接的二极管D。在开关T2的输出与开关T1的供电电压接线端之间串联安排有电感L。电感L在T1方的连接端经电容C接地。从电容C提供的电压UA优选地选择得基本上等于条电压Ust。
通过比较器22、开关T2以及二极管D和提供电压UD2的锯齿波发生器21，实现现有的降压变换器。当然也可以采用其它形式的变换器，尤其是DC/DC变换器，视电路当时的应用而定。
考虑要能够良好地控制电压UA，锯齿波发生器16的振荡频率上可以选择得比锯齿波发生器21的振荡频率小得多。对于本领域普通技术人员显而易见地，积分器10可以有其它的设计，也就是说不用RC电路实现。同样峰值检测器18也可以不用二极管-电容器组合地实现。

Claims (14)

1.至少一个LED条(D1、D2、D3、D4)的控制电路，其中与每个LED条串联安排一个开关(T1)，并且每个LED条有一个用之与电源电压连接的供电连接端，其中能够控制每个开关(T1)，使得所属的LED条中可以流过电流，具有第一控制电路，把第一控制电路设计成用于控制至少一个LED条的开关(T1)，使流过该LED条中的电流(iLED)达到可调节的平均值
Figure C03141024C00021
其特征在于，
控制电路还含有:
第二控制电路，把第二控制电路设计成用于根据流过至少一个LED条中的电流(iLED)的峰值
Figure C03141024C00022
向至少一个LED条(D1、D2、D3、D4)提供供电电压(UA)。
2.如权利要求1所述的控制电路，
其特征在于，
第二控制电路含有针对流过至少一个LED条的电流(iLED)的峰值检测器(18)，其中流过至少一个LED条的电流(iLED)峰值
Figure C03141024C00023
是可预定的并且把第二控制电路设计成用于提供供电电压(UA)以达到可预定的峰值
Figure C03141024C00024
3.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
第二控制电路含有DC/DC变换器，该DC/DC变换器的输出电压(UA)连接到至少一个供电连接端。
4.如权利要求3所述的控制电路，
其特征在于，
DC/DC变换器被实施为升压变换器、降压变换器或者反向变换器。
5.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
对第二控制电路的输出串联安排一个电感(L)。
6.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
脉冲地驱动至少一个LED条。
7.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
用脉冲调宽的方式调节流过至少一个LED条的电流的平均值(
Figure C03141024C0002095914QIETU
)。
8.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
设计与至少一个LED条的条电压(Ust)供电电压(UA)相匹配的第二控制电路。
9.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
把第一和第二控制电路设计成:只对第一LED条确定平均值
Figure C03141024C00031
和峰值
Figure C03141024C00032
的实际值，其中与对第一LED条测定的实际值
Figure C03141024C00033
相应地驱动至少第二LED条。
10.如权利要求1或2所述的控制电路，
其特征在于，
第一控制电路具有一个第一比较器(12)，用该比较器把流过至少一个LED条的电流(iLED)的平均值
Figure C03141024C00034
的真实值
Figure C03141024C00035
与预定的设定值
Figure C03141024C00036
比较，其中把第一比较器(12)的输出信号(URegel)连接到第二比较器(14)的第一输入端，第二比较器的第二输入端上加有锯齿波信号(UD)，其中第二比较器(14)的输出信号连接在至少一个开关(T1)上。
11.如权利要求3所述的控制电路，
其特征在于，
第二控制电路有第三比较器(20)，用第三比较器把流过至少一个LED条的电流(iLED)的峰值的实际值
Figure C03141024C00037
与可预定的设定值
Figure C03141024C00038
比较，其中把第三比较器(20)的输出信号连接到第四比较器(22)的第一输入端，第四比较器的第二输入端上加有锯齿波信号(UD2)，其中第四比较器(22)的输出信号连接在DC/DC变换器上。
12.如权利要求1或2之一所述的控制电路，
其特征在于，
能够由操作人员调节流过至少一个LED条的电流的平均值
Figure C03141024C00039
以进行调光。
13.如权利要求1或2之一所述的控制电路，
其特征在于，
为了调节LED条发出的光的波长，能够由操作人员调节流过至少一个LED条的电流的峰值
Figure C03141024C000310
14.运行至少一个LED条(D1、D2、D3、D4)的方法，其中与每个LED条串联安排一个开关(T1)，并且每个LED条有一个能够用之与电源电压连接的供电连接端(Uv)，其中能够控制每个开关(T1)，使得所属的LED条中可以流过电流，具有以下的步骤:
(a)测量流过至少一个LED条中的电流(iLED)的平均值
Figure C03141024C00041
(b)以让流过该LED条中的电流(iLED)达到可调节的平均值的方式控制至少一个LED条的开关(T1)；
其特征在于，
还含有以下的步骤:
(c)测量流过至少一个LED条中的电流(iLED)的峰值
Figure C03141024C00043
(d)根据流过至少一个LED条中的电流(iLED)的峰值
Figure C03141024C00044
向至少一个LED条提供供电电压(UA)。
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