EP2897444B1 - Schaltung zur LED-Stromversorgung - Google Patents

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EP2897444B1
EP2897444B1 EP15151415.5A EP15151415A EP2897444B1 EP 2897444 B1 EP2897444 B1 EP 2897444B1 EP 15151415 A EP15151415 A EP 15151415A EP 2897444 B1 EP2897444 B1 EP 2897444B1
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EP
European Patent Office
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led
circuit
arrangement
trim
terminals
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EP15151415.5A
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EP2897444A1 (de
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Hans Haselberger
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Siteco GmbH
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Siteco GmbH
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    • 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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • 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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/24—Controlling the colour of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules

Definitions

  • the invention relates to a circuit for an LED power supply, in particular for the electrical supply of an arrangement of one or more LEDs connected, for example, in series (light-emitting diodes, which also include organic light-emitting diodes).
  • LEDs are being used to an ever greater extent for lighting equipment such as indoor and outdoor lights.
  • Circuit arrangements so-called LED drivers, are known for the electrical supply of the LEDs.
  • a circuit arrangement for power supply is often provided in the prior art, which has several connection terminals, each connection terminal being intended to deliver a predetermined current intensity (see e.g. Figure 1a ).
  • DE 10 2013 206 309 A1 discloses the operation of lighting means, in particular LEDs, with a circuit which provides a constant average controlled first current at a pair of connecting terminals for a first LED channel and a second circuit control which provides a regulated output current for a second LED channel.
  • EP 0 660 648 A1 discloses a dimming circuit for an LED array.
  • a regulated output current for an arrangement of LEDs connected in parallel and in series is provided at a pair of connections.
  • Optotronic LED Power Supply Product Data Sheet OTe 25 / 220-240 / 420 CS Constant Current LED Power Supply 290mA-350mA-420MA discloses a circuit for LED power supply according to the preamble of claim 1.
  • a disadvantage of these LED drivers is that the supply current for the LEDs through the driver arrangement can only be selected from a limited number of permanently specified current intensities.
  • the object of the present invention is to provide a circuit for LED power supply which can implement setting of the supply current intensity for an arrangement of at least one LED in the simplest possible way.
  • the invention provides a circuit for LED power supply which comprises: an electrical ballast for connecting an arrangement of at least one LED, the electronic ballast having a first connection terminal to which the arrangement of at least one LED is connected an electrode, preferably the anode, is connected, and has a plurality of second connection terminals, to which the arrangement of at least one LED with the second electrode, preferably with the cathode, can optionally be connected to the at least one LED with one of the selected second connection terminal corresponding To supply current strength, wherein a trimming resistor is also provided, which is connected in parallel to two of the second connection terminals in order to set the selected supply current strength.
  • a trimming resistor is connected in parallel between two second connection terminals, at least one of which is not occupied by the second electrode of the LED arrangement.
  • the current intensity is influenced by the trimming resistor, which is made available by the electronic ballast at the selected connection terminal. In this way, the current intensity for supplying the at least one LED can be set very easily.
  • the restriction to the discrete current strengths specified by the electronic ballast is thereby overcome without having to influence the electronic ballast itself.
  • the trimming resistor is connected between the selected second connection terminal, to which the second electrode of the arrangement of at least one LED is applied, and a further second connection terminal, which is at a lower or higher potential than the selected connection terminal.
  • the anode of the LED arrangement lies against the first connection terminal and the cathode of the arrangement comprising at least one LED lies against the selected second connection terminal.
  • the trimming resistor is connected between the selected second connection terminal and a connection terminal with a lower potential.
  • the supply current strength in this embodiment is set to a value which is between the current intensity is which corresponds to the current intensity of the selected second connection terminal and the one further second connection terminal to which the trimming resistor is clamped.
  • the supply current intensity can be between 200 mA (trimming resistor very high) and 700 mA, depending on the size of the trimming resistor mA (trim resistance very low) can be set.
  • the invention can also provide an electronic ballast in which the connection terminal for the anode of the arrangement can be selected at least one LED.
  • the trimming resistor is applied between the selected second connection terminal and a further second connection terminal which has a higher potential than the selected second connection terminal.
  • the trim resistor is adjustable, e.g. in the form of a rotary or slide potentiometer.
  • the supply current strength can be set in a particularly simple manner. If, for example, the trimming resistor is connected to the selected second connection terminal and a further second connection terminal with a higher or lower potential, and the resistance can be adjusted from almost zero to almost insulating, any supply current intensity between the current intensity of the selected one can be set by adjusting the adjustable trimming resistor corresponds to the second connection terminal and the current intensity which corresponds to the further second connection terminal can be set.
  • the electrical ballast has at least three, four, five, six, seven or eight second connection terminals.
  • the invention can already be implemented with two second connection terminals, a larger number of second connection terminals is advantageous because this allows the upper and lower limit values for the adjustable supply current to be selected in a larger range or with a finer gradation.
  • the electronic ballast is set up in such a way that the second connection terminals each supply a constant current intensity through the at least one LED.
  • the electronic ballast acts as a constant current source, the constant current source making available different but constant current intensities at the respective second selectable connection terminals via a voltage divider.
  • the one or more LEDs are preferably supplied with a constant current source (in contrast to a constant voltage source) in order to be able to operate different numbers of LEDs or LEDs of different construction types.
  • LEDs can also age over time, which changes their internal resistance. By supplying a constant current (as opposed to a constant voltage), the aging effect then has little or no effect on the brightness of the LED.
  • the constant current intensity can be a current between 10 mA and 5000 mA, preferably between 30 mA and 1500 mA, e.g. between 200 mA and 700 mA.
  • the currents mentioned can e.g. can be tapped with five different intermediate values from the electronic ballast.
  • the trimming resistor enables a further setting option between the respective constant currents mentioned.
  • the arrangement of at least one LED comprises a row of several LEDs, the first and the second electrode of the arrangement being defined by the outermost electrode of the first or the last LED within the row. It is also possible for one or more LEDs or rows of LEDs to be connected in parallel. In each case, the common anode or the common cathode of the first or last LED in the multiple LED rows connected in parallel forms the first or second electrode of the arrangement.
  • the arrangement of several LEDs in a row has the advantage that the supply voltage for the LEDs is higher, so that the power loss due to the ohmic resistance in the supply lines is lower. Even if an LED should fail within a row of LEDs, this does not necessarily lead to the failure of the entire row of LEDs, because in the case of a defective LED, a short circuit is usually formed across the defective LED. For safety, however, several rows of LEDs can be provided in parallel, so that at least the LEDs in the remaining parallel rows continue to operate if one LED in a row causes an interruption due to a defect.
  • the arrangement of one or more LED rows can be operated on the power supply according to the invention, regardless of the number of LEDs within the rows, because the power supply provides a constant supply current in accordance with the selected connection terminals and the trimming resistor.
  • the plurality of second connection terminals in the electronic ballast are each arranged at a node between a row of resistors, a voltage dropping across the row of resistors.
  • the supply voltage at the first connection terminal for supplying the connected arrangements of at least one LED can be regulated such that a constant current intensity always flows between the first connection terminal and the selected second connection terminal.
  • the voltage for the LED supply at the first connection terminal is readjusted according to the measured voltage drop across the series of resistors, so that the current through the arrangement of at least one LED remains constant. If different second connecting terminals are selected for connecting the second electrode of the LED arrangement, while the voltage drop is always measured across the whole series of resistors, a correspondingly different constant current is established through the LED arrangement. This corresponds to a constant current source with several selectable discrete currents. In connection with the further development according to the invention, however, the advantage is achieved that the constant current intensity can be freely adjusted over a wide range with the aid of the trimming resistor.
  • the trimming resistor can also be formed by a low-resistance resistor, in particular by a wire bridge.
  • This embodiment can be particularly simple and inexpensive, e.g. manufacture in a robot assembly system.
  • more than one trimming resistor can be provided between two of the second connection terminals.
  • the multiple trimming resistors can also be formed by multiple wire bridges.
  • an LED driver 4 is shown, to which an LED 2 is connected. It should be understood that the LED 2 only symbolically represents an arrangement of LEDs, which can also include several LEDs in a series or parallel connection.
  • the LED driver 4 has a first connection terminal (LED +) to which the anode of the LED 2 is connected. Furthermore, the LED driver 4 has several, in the example shown, four second connection terminals LED, to which the cathode of the LED 2 can optionally be connected. Every second connection terminal LED- is designed to provide a constant current to supply the LED, with the connections providing discrete currents of 200 mA, 350 mA, 500 mA and 700 mA. In the figure 1a the connection terminal with 500 mA is selected to connect the cathode of LED 2. Accordingly, the LED is supplied with a current of 500 mA.
  • the LED is connected between the connection terminal LED + and the connection terminal LED- with 200 mA. Furthermore, a trim resistor R Trim is connected in parallel between the connection terminal LED- with 200 mA and the connection terminal LED- with 700 mA. Without the trimming resistor, a current of 200 mA would flow through the LED 2. However, the current strength is increased by the trimming resistor R Trim . The current intensity through the LED is between 200 mA and 700 mA, depending on the height of the trimming resistor. By choosing the trim resistor R Trim , the supply current through the LED can therefore be adjusted.
  • the trimming resistor R Trim can be an adjustable potentiometer which can be adjusted between a very low-resistance and a very high-resistance value. This allows the current intensity through the LED to be freely set from 200 mA to 700 mA.
  • the electronic ballast 4 (in the Figures 1a and 1b referred to as LED driver 4) includes as in Figures 1a and 1b a first connection terminal LED + for connecting the cathode of an LED arrangement 2 and four second connection terminals LED-, which provide discrete currents of 200 mA, 350 mA, 500 mA and 700 mA.
  • the LED arrangement 2 is in the Figure 2 shown as a row of several LEDs. The anode of the first LED in the LED row is connected to the connection terminal LED +, while the cathode of the last LED in the row is connected to the connection terminal for 200 mA.
  • a trim resistor R Trim is connected in parallel between the connection terminal for 200 mA and the connection terminal for 700 mA.
  • the current intensity for supplying the LED arrangement can be set between 200 mA and 700 mA by selecting the trimming resistor.
  • the electronic ballast acts as a constant current source.
  • the electronic ballast measures the voltage drop across a series of resistors R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , ie between the first connection terminal at U I_sense and GND.
  • the voltage at the connection terminal LED + is readjusted so that a constant current of 200 mA flows through the LED arrangement 2.
  • the electronic ballast also sees further connection terminals at the nodes in the resistor chain R 1 to R 4 .
  • I. LED U I. _ sense R.
  • Figure 3 shows the circuit arrangement Figure 2 , the circuit with a trim resistor is shown in the last column, while a circuit without a trim resistor is shown in columns I 1 to I 4 .
  • a current of 200 mA, 350 mA, 500 mA or 700 mA can be selected depending on the selection of the connection terminal for the cathode of the LED arrangement.
  • the current can be dependent on the trimming resistor, as in connection with the Figure 2 explained between 200 mA and 700 mA can be freely set depending on the value of the trimming resistor in relation to the resistor R 1 + R 2 + R 3 .
  • the cathode of the LED arrangement is connected to the same connection terminal as one end of the trimming resistor. This is not absolutely necessary.
  • the trimming resistor can also be connected between two other connection terminals of the electronic ballast, which are provided for the cathode of the LED arrangement.
  • the current strength available for supplying the LED can be calculated accordingly from the series or parallel connection of the resistors R 1 to R 4 and R Trim , as shown above.
  • the LED arrangement 2 in the Figures 1a and 1b consists of only one LED while in the Figures 2 and 3 an arrangement 2 of several LEDs in series is shown. It is to be understood, however, that the LED arrangement 2 can generally be formed from a series and / or parallel connection of several LEDs.
  • the arrangement in a row has the advantage that a higher voltage can be used to supply the LEDs, so that the power loss due to the ohmic resistance of the supply cables is reduced.
  • the parallel connection has the advantage that in the event of a defect in an LED that causes the circuit to be interrupted, the other LEDs connected in parallel remain in operation. Since the electronic ballast regulates to a constant current, it is irrelevant in the context of the maximum supply voltage made available how many LEDs are connected in series to the electronic ballast. If LEDs are connected in parallel, the supply current is increased accordingly. This can be done by selecting the second connector and the strength of the trim resistor.
  • electronic ballasts can be provided with more or fewer connection terminals for the cathode of the LED arrangement. In the simplest embodiment, only two cathode connection terminals are required. However, electronic ballasts with more than four connection terminals, as shown in the figures, can be used.
  • the invention is not limited to electronic ballasts which only provide different connection terminals for the cathode. It is also possible to use ballasts to use, which instead or in addition provide several connection terminals for the anode of the LED arrangement.
  • the trimming resistor can be switched between connection terminals with a lower or higher potential than the connection terminal selected for the LED arrangement 2 in order to increase or decrease the LED supply current.
  • Figure 4 shows a further embodiment of a circuit arrangement with a trimming resistor, the trimming resistor between two second connecting terminals, which are in the Figure 4 designated as 23 and 27 is connected.
  • the LED arrangement 2 is connected between the first connection terminal LED + and a selected second connection terminal, which in this example forms the terminal 22.
  • the trimming resistor is not connected to the selected second connection terminal to which the one electrode of the LED arrangement is connected.
  • FIG. 5 shows a further circuit arrangement with a trimming resistor, which in this embodiment is formed by a wire bridge.
  • This embodiment represents the special case that the trimming resistor is low-resistance.
  • trimming resistors are connected between two second connection terminals.
  • the trimming resistors in this embodiment are also low-ohmic, ie formed by a wire bridge.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung für eine LED-Stromversorgung, insbesondere für die elektrische Versorgung einer Anordnung aus einer oder mehreren zum Beispiel in Reihe geschalteten LEDs (lichtemittierende Dioden, worunter auch organische lichtemittierende Dioden zu verstehen sind).
  • LEDs werden in immer größerem Umfang für Beleuchtungseinrichtungen wie Innen- und Außenleuchten eingesetzt. Zur elektrischen Versorgung der LEDs sind Schaltungsanordnungen, sogenannte LED-Treiber, bekannt. Um unterschiedliche LED-Anordnungen, unterschiedliche Typen von LEDs oder LEDs mit unterschiedlicher Helligkeit betreiben zu können, ist im Stand der Technik häufig eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung vorgesehen, die mehrere Anschlussklemmen aufweist, wobei jede Anschlussklemme zur Abgabe einer vorgegebenen Stromstärke bestimmt ist (siehe z.B. Figur 1a).
  • DE 10 2013 206 309 A1 offenbart das Betreiben von Leuchtmitteln, insbesondere LEDs, mit einer Schaltung, welche einen im zeitlichen Mittel konstant geregelten ersten Strom an einem Paar Anschlussklemmen für einen ersten LED-Kanal bereitstellt und eine zweite Schaltungsregelung, welche einen geregelten Ausgangsstrom für einen zweiten LED-Kanal bereitstellt.
  • EP 0 660 648 A1 offenbart eine Dimm-Schaltung für eine LED-Anordnung. Es wird an einem Anschlusspaar ein geregelter Ausgangsstrom für eine Anordnung von parallel und in Reihe geschalteten LEDs bereitgestellt.
  • "Optotronic LED Power Supply Product Data Sheet OTe 25/220-240/420 CS Constant Current LED Power Supply 290mA-350mA-420MA", 23. Juli 2013, offenbart eine Schaltung zur LED-Stromversorgung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein Nachteil dieser LED-Treiber ist jedoch, dass der Versorgungsstrom für die LEDs durch die Treiberanordnung nur aus einer begrenzten Anzahl von fest vorgegebenen Stromstärken wählbar ist.
  • Andere Ansätze aus dem Stand der Technik sehen vor, die LED-Treiber mit einer Softwareschnittstelle zu versehen, so dass die Stromquelle in dem LED-Treiber elektronisch einstellbar ist. Diese Lösung erfordert jedoch einen hohen Aufwand sowohl auf der Hardwareseite, um eine frei programmierbare Stromversorgung vorzusehen, als auch auf der Softwareseite, um den Treiber wunschgemäß programmieren zu können.
  • Weitere Ansätze im Stand der Technik sehen vor, einen LED-Treiber mit Dip-Schaltern oder mit Drahtbrücken auszustatten, die es ermöglichen, unterschiedliche Stromstärken auswählen zu können. Der Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass auch nur eine begrenzte Anzahl von diskreten Stromstärken wählbar ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung zur LED-Stromversorgung bereitzustellen, welche ein Einstellen der Versorgungsstromstärke für eine Anordnung aus wenigstens einer LED auf möglichst einfache Weise realisieren kann.
  • Die Erfindung sieht zur Lösung der Aufgabe eine Schaltung zur LED-Stromversorgung vor, die Folgendes umfasst: ein elektrisches Vorschaltgerät zum Anschluss von einer Anordnung aus wenigstens einer LED, wobei das elektronische Vorschaltgerät eine erste Anschlussklemme aufweist, an welcher die Anordnung aus wenigstens einer LED mit einer Elektrode, vorzugangsweise der Anode, angeschlossen ist, und mehrere zweite Anschlussklemmen aufweist, an welchem die Anordnung aus wenigstens einer LED mit der zweiten Elektrode, vorzugsweise mit der Kathode, wahlweise anschließbar ist, um die wenigstens eine LED mit einer der ausgewählten zweiten Anschlussklemme entsprechenden Stromstärke zu versorgen, wobei ferner ein Trimmwiderstand vorgesehen ist, welcher parallel zu zwei der zweiten Anschlussklemmen geschaltet ist, um die gewählte Versorgungsstromstärke einzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Trimmwiderstand parallel zwischen zwei zweiten Anschlussklemmen, von denen wenigstens eine nicht von der zweiten Elektrode der LED-Anordnung belegt ist, geschaltet. Durch den Trimmwiderstand wird die Stromstärke beeinflusst, welche von dem elektronischen Vorschaltgerät an der ausgewählten Anschlussklemme zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach die Stromstärke zur Versorgung der wenigstens einen LED einstellen. Die Beschränkung auf die von dem elektronischen Vorschaltgerät vorgegebenen diskreten Stromstärken wird dadurch überwunden, ohne auf das elektronische Vorschaltgerät selbst Einfluss nehmen zu müssen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trimmwiderstand zwischen der ausgewählten zweiten Anschlussklemme, an welcher die zweite Elektrode der Anordnung aus wenigstens einer LED anliegt und einer weiteren zweiten Anschlussklemme, welche auf einem niedrigeren oder höheren Potential als die ausgewählte Anschlussklemme liegt, angeschlossen. In einer Ausführungsform liegt z.B. die Anode der LED-Anordnung an der ersten Anschlussklemme an und die Kathode der Anordnung aus wenigstens einer LED an der ausgewählten zweiten Anschlussklemme. Der Trimmwiderstand wird in dieser Ausführungsform zwischen die ausgewählte zweite Anschlussklemme und einer Anschlussklemme mit niedrigerem Potential geschaltet. Abhängig von der Größe des Trimmwiderstandes wird in dieser Ausführungsform die Versorgungsstromstärke auf einen Wert eingestellt werden, der zwischen der Stromstärke liegt, welche der Stromstärke der ausgewählten zweiten Anschlussklemme und der einen weiteren zweiten Anschlussklemme, an welcher der Trimmwiderstand geklemmt ist, entspricht. Wenn beispielsweise die Stromstärke der ausgewählten zweiten Anschlussklemme 200 mA entspricht und die weitere zweite Anschlussklemme, an welcher der Trimmwiderstand angeschlossen ist, einer Stromstärke von 700 mA entspricht, kann abhängig von der Größe des Trimmwiderstands die Versorgungsstromstärke zwischen 200 mA (Trimmwiderstand sehr hoch) und 700 mA (Trimmwiderstand sehr niedrig) eingestellt werden.
  • Selbstverständlich kann die Erfindung auch ein elektronisches Vorschaltgerät vorsehen, bei welchem die Anschlussklemme für die Anode der Anordnung wenigstens einen LED auswählbar ist. In diesem Fall liegt der Trimmwiderstand bei der vorhergehend zitierten Ausführungsform zwischen der ausgewählten zweiten Anschlussklemme und einer weiteren zweiten Anschlussklemme an, die ein höheres Potential als die ausgewählte zweite Anschlussklemme besitzt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trimmwiderstand verstellbar, z.B. in Form eines Dreh- oder Schiebepotentiometers. Bei dieser Ausführungsform kann auf besonders einfache Weise die Versorgungsstromstärke eingestellt werden. Wenn beispielsweise der Trimmwiderstand an der ausgewählten zweiten Anschlussklemme und einer weiteren zweiten Anschlussklemme mit höherem oder niedrigerem Potential angeschlossen ist, und der Widerstand von nahezu Null bis nahezu isolierend einstellbar ist, kann durch Verstellen des verstellbaren Trimmwiderstandes jede beliebige Versorgungsstromstärke zwischen der Stromstärke, welche der ausgewählten zweiten Anschlussklemme entspricht und der Stromstärke, die der weiteren zweiten Anschlussklemme entspricht, eingestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das elektrische Vorschaltgerät wenigstens drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht zweite Anschlussklemmen auf. Obgleich die Erfindung bereits mit zwei zweiten Anschlussklemmen ausführbar ist, ist eine größere Anzahl von zweiten Anschlussklemmen von Vorteil, weil dadurch die oberen und unteren Grenzwerten für die einstellbare Versorgungsstromstärke in einem größeren Bereich oder mit einer feineren Abstufung gewählt werden können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das elektronische Vorschaltgerät so eingerichtet, dass die zweiten Anschlussklemmen jeweils eine konstante Stromstärke durch die wenigstens eine LED liefern. Dazu wirkt das elektronische Vorschaltgerät als eine Konstantstromquelle, wobei die Konstantstromquelle über einen Spannungsteiler unterschiedliche aber jeweils konstante Stromstärken an den jeweils zweiten auswählbaren Anschlussklemmen zur Verfügung stellt. Die eine oder mehreren LEDs werden vorzugsweise mit einer Konstantstromquelle (im Unterschied zu einer konstanten Spannungsquelle) versorgt, um unterschiedliche Anzahlen von LEDs oder LEDs verschiedenen Bautyps betreiben zu können. Ferner können LEDs auch im Laufe der Zeit altern, wodurch sich deren Innenwiderstände ändern. Durch die Versorgung mit einem konstanten Strom (im Unterschied zu einer konstanten Spannung) hat dann der Alterungseffekt auf die Helligkeit der LED keinen oder nur einen geringeren Einfluss.
  • Beispielsweise kann die konstante Stromstärke in Abhängigkeit von der ausgewählten zweiten Anschlussklemme einen Strom zwischen 10 mA und 5000 mA, vorzugsweise zwischen 30 mA und 1500 mA, z.B. zwischen 200 mA und 700 mA, bereitstellen. Die genannten Stromstärken können z.B. mit fünf verschiedenen Zwischenwerten von dem elektronischen Vorschaltgerät abgegriffen werden. Durch den Trimmwiderstand ist dann eine weitere Einstellmöglichkeit zwischen den jeweils genannten konstanten Stromstärken möglich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anordnung aus wenigstens einer LED eine Reihe von mehreren LEDs, wobei die erste und die zweite Elektrode der Anordnung durch die äußerste Elektrode der ersten bzw. der letzten LED innerhalb der Reihe definiert ist. Es ist auch möglich, dass eine oder mehrere LEDs oder Reihen von LEDs parallel geschaltet sind. Es bildet jeweils die gemeinsame Anode bzw. die gemeinsame Kathode der ersten bzw. letzten LED in den mehreren parallel geschalteten LED-Reihen die erste bzw. zweite Elektrode der Anordnung.
  • Die Anordnung aus mehreren LEDs in einer Reihe hat den Vorteil, dass die Versorgungspannung für die LEDs höher ist, so dass der Leistungsverlust durch den ohmschen Widerstand in den Zuleitungen geringer ist. Selbst wenn innerhalb von einer Reihe von LEDs eine LED versagen sollte, führt das nicht zwangsläufig zum Ausfall der gesamten LED-Reihe, weil im Fall einer defekten LED meistens ein Kurzschluss über die defekte LED gebildet wird. Zur Sicherheit können aber mehrere LED-Reihen parallel vorgesehen sein, so dass wenigstens die LEDs in den übrigen parallelen Reihen weiter betrieben werden, falls eine LED in einer Reihe eine Unterbrechung durch einen Defekt hervorruft. Die Anordnung aus einer oder mehreren LED-Reihen kann an der erfindungsgemäßen Stromversorgung betrieben werden und zwar unabhängig von der Anzahl der LEDs innerhalb der Reihen, weil die Stromversorgung einen konstanten Versorgungsstrom entsprechend der ausgewählten Anschlussklemmen und dem Trimmwiderstand bereitstellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die mehreren zweiten Anschlussklemmen im elektronischen Vorschaltgerät jeweils an einem Knoten zwischen einer Reihe von Widerständen angeordnet, wobei über die Reihe von Widerständen eine Spannung abfällt. Die Versorgungsspannung an der ersten Anschlussklemme für die Versorgung der angeschlossenen Anordnungen aus wenigstens einer LED kann derart geregelt werden, so dass zwischen der ersten Anschlussklemme und der ausgewählten zweiten Anschlussklemme immer eine konstante Stromstärke fließt. Dazu wird die Spannung zur LED-Versorgung an der ersten Anschlussklemme entsprechend dem gemessenen Spannungsabfall über die Reihe von Widerständen nachgeregelt, so dass der Strom durch die Anordnung aus wenigstens einer LED konstant bleibt. Bei Auswahl unterschiedlicher zweiter Anschlussklemmen zum Anschluss der zweiten Elektrode der LED-Anordnung, während der Spannungsabfall immer über die ganze Reihe von Widerständen gemessen wird, stellt sich ein entsprechend unterschiedlicher konstanter Strom durch die LED-Anordnung ein. Dies entspricht einer Konstantstromquelle mit mehreren wählbaren diskreten Stromstärken. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung wird jedoch der Vorteil erzielt, dass die konstante Stromstärke mit Hilfe des Trimmwiderstands über einen weiten Bereich frei einstellbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Trimmwiderstand auch durch einen niederohmigen Widerstand, insbesondere durch eine Drahtbrücke gebildet werden. Diese Ausführungsform lässt sich besonders einfach und kostengünstig z.B. in einer Roboterbestückungsanlage herstellen.
  • Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen können auch mehr als ein Trimmwiderstand jeweils zwischen zwei der zweiten Anschlussklemme vorgesehen sein. Auf diese Weise ergeben sich noch mehr Möglichkeiten, um den Strom durch die LED-Anordnung bei gegebenem elektrischen Vorschaltgerät einzustellen. Beispielsweise können die mehreren Trimmwiderstände auch durch mehrere Drahtbrücken gebildet sein.
  • Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren beschrieben wird. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
    • Figuren 1a und b
    zeigen im Vergleich einen LED-Treiber, welche eine LED ohne und mit Trimmwiderstand betreiben, wobei Figur 1b eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt.
    Figur 2
    zeigt eine Schaltung zum Betreiben einer LED-Anordnung mit Trimmwiderstand.
    Figur 3
    zeigt eine Schaltung zum Betreiben einer LED-Anordnung in verschiedenen Konfigurationen mit und ohne Trimmwiderstand.
    Figur 4
    zeigt eine weitere Schaltung zum Betreiben einer LED-Anordnung.
    Figur 5
    zeigt eine weitere Schaltung zum Betreiben einer LED-Anordnung, wobei der Trimmwiderstand durch eine Drahtbrücke gebildet ist.
    Figur 6
    zeigt eine weitere Schaltung zum Betreiben einer LED-Anordnung mit zwei Trimmwiderständen, die als Drahtbrücken ausgeführt sind.
  • Bezug nehmend auf die Figuren 1a und 1b ist ein LED-Treiber 4 dargestellt, an welchem eine LED 2 angeschlossen ist. Es ist zu verstehen, dass die LED 2 nur symbolisch für eine Anordnung von LEDs darstellt, die auch mehrere LEDs in einer Reihen- oder Parallelschaltung umfassen kann.
  • Der LED-Treiber 4 besitzt eine erste Anschlussklemme (LED+), an welcher die Anode der LED 2 angeschlossen ist. Ferner besitzt der LED-Treiber 4 mehrere, in dem dargestellten Beispiel vier zweite Anschlussklemmen LED-, an welchem wahlweise die Kathode der LED 2 angeschlossen werden kann. Jede zweite Anschlussklemme LED- ist dafür bestimmt, einen konstanten Strom zur Versorgung der LED zur Verfügung zu stellen, wobei die Anschlüsse diskrete Stromstärken vom 200 mA, 350 mA, 500 mA und 700 mA bereitstellen. In der Figur 1a ist die Anschlussklemme mit 500 mA ausgewählt, um die Kathode der LED 2 anzuschließen. Demgemäß wir die LED mit einer Stromstärke von 500 mA versorgt.
  • In der Figur 1b ist die LED zwischen der Anschlussklemme LED+ und der Anschlussklemme LED- mit 200 mA angeschlossen. Ferner ist ein Trimmwiderstand RTrim zwischen der Anschlussklemme LED- mit 200 mA und der Anschlussklemme LED- mit 700 mA parallel geschaltet. Ohne den Trimmwiderstand würde eine Stromstärke von 200 mA durch die LED 2 fließen. Durch den Trimmwiderstand RTrim wird die Stromstärke jedoch erhöht. Die Stromstärke durch die LED liegt abhängig von der Höhe des Trimmwiderstands zwischen 200 mA und 700 mA. Durch die Wahl des Trimmwiderstands RTrim kann daher die Versorgungsstromstärke durch die LED eingestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann der Trimmwiderstand RTrim ein verstellbares Potentiometer sein, welches zwischen einem sehr niederohmigen und einem sehr hochohmigen Wert verstellt werden kann. Dadurch lässt sich die Stromstärke durch die LED von 200 mA bis 700 mA frei einstellen.
  • Bezug nehmend auf die Figur 2 ist ein Schaltbild gemäß der Erfindung dargestellt. Das elektronische Vorschaltgerät 4 (in den Figuren 1a und 1b als LED-Treiber 4 bezeichnet) umfasst wie in den Figuren 1a und 1b eine erste Anschlussklemme LED+ zum Anschließen der Kathode einer LED-Anordnung 2 und vier zweite Anschlussklemmen LED-, welche diskrete Stromstärken von 200 mA, 350 mA, 500 mA und 700 mA bereitstellen. Die LED-Anordnung 2 ist in der Figur 2 als eine Reihe von mehreren LEDs dargestellt. Die Anode ersten LED in der LED-Reihe ist an der Anschlussklemme LED+ angeschlossen, während die Kathode der letzten LED in der Reihe an der Anschlussklemme für 200 mA angeschlossen ist. Ferner ist ein Trimmwiderstand RTrim zwischen der Anschlussklemme für 200 mA und der Anschlussklemme für 700 mA parallel geschaltet. Wie im Zusammenhang mit der Figur 1b erläutert, kann durch Wahl des Trimmwiderstands die Stromstärke zur Versorgung der LED-Anordnung zwischen 200 mA und 700 mA eingestellt werden.
  • Das elektronische Vorschaltgerät wirkt als eine Konstantstromquelle. Dazu misst das elektronische Vorschaltgerät den Spannungsabfall über eine Reihe von Widerständen R1, R2, R3 und R4, d.h. zwischen der ersten Anschlussklemme bei UI_sense und GND. Abhängig von dem gemessenen Spannungsabfall über die Widerstandskette wird die Spannung an der Anschlussklemme LED+ nachgeregelt, so dass ein konstanter Strom von 200 mA durch die LED-Anordnung 2 fließt. Das elektronische Vorschaltgerät sieht ferner weitere Anschlussklemmen an den Knoten in der Widerstandskette R1 bis R4 vor. Wenn die LED-Anordnung mit der Kathode an einer dieser weiteren Anschlussklemmen angeschlossen ist, wird ein entsprechend geringerer Spannungsabfall über die gesamte Widerstandskette R1 bis R4 gemessen, so dass die Stromregelung zu einem höheren Versorgungsstrom, der durch die LED-Anordnung 2 fließt, führt.
  • Für den Strom durch die LED-Anordnung 2 gilt allgemein: I LED = U I _ sense R
    Figure imgb0001
  • Der Widerstand R wird in Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 gebildet durch die Parallelschaltung von (R1 + R2 + R3) mit RTrim und dem Widerstand R4 in Reihe dazu gebildet. Für den Strom durch die LEDs gilt daher I LED = U I _ sense R 4 + R 1 + R 2 + R 3 ∗ R Trim R 1 + R 2 + R 3 + R Trim
    Figure imgb0002
  • Aus der Formel ist leicht zu erkennen, dass sich für einen sehr niederohmigen Trimmwiderstand, d.h. RTrim << (R1+R2+R3) ein Versorgungsstrom durch die LED ILED = UI_sense/R4 ergibt. Bei einem sehr hochohmigen Trimmwiderstand, d.h. RTrim >> (R1+R2+R3), ergibt sich ein Strom durch die LED von ILED = UI_sense/(R1+R2+R3+R4). Der Strom kann daher zwischen 200 mA und 700 mA entsprechend der oberen und unteren Anschlussklemme für die Kathode der LED-Anordnung eingestellt werden.
  • Figur 3 zeigt die Schaltungsanordnung nach Figur 2, wobei die Schaltung mit Trimmwiderstand in der letzten Spalte dargestellt ist, während in den Spalten I1 bis I4 eine Schaltung ohne Trimmwiderstand dargestellt ist.
  • Ohne Trimmwiderstand lässt sich abhängig von der Auswahl der Anschlussklemme für die Kathode der LED-Anordnung ein Strom von 200 mA, 350 mA, 500 mA oder 700 mA auswählen. In der erfindungsgemäßen Schaltung mit einem Trimmwiderstand kann der Strom abhängig von dem Trimmwiderstand, wie im Zusammenhang mit der Figur 2 erläutert, zwischen 200 mA und 700 mA abhängig von dem Wert des Trimmwiderstands im Verhältnis zu dem Widerstand R1+R2+R3 frei eingestellt werden.
  • In den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist die Kathode der LED-Anordnung an der gleichen Anschlussklemme angeschlossen, wie ein Ende des Trimmwiderstand. Dies ist nicht zwingend erforderlich. Der Trimmwiderstand kann auch zwischen zwei anderen Anschlussklemmen des elektronischen Vorschaltgeräts, welche für die Kathode der LED-Anordnung vorgesehen sind, angeschlossen sein. Die zur Verfügung stehende Stromstärke zur Versorgung der LED kann entsprechend aus der Reihen- bzw. Parallelschaltung der Widerstände R1 bis R4 und RTrim berechnet werden wie vorhergehend dargestellt.
  • Die LED-Anordnung 2 in den Figuren 1a und 1b besteht nur aus einer LED, während in den Figuren 2 und 3 eine Anordnung 2 aus mehreren LEDs in Reihe gezeigt ist. Es ist jedoch zu verstehen, dass die LED-Anordnung 2 im Allgemeinen aus einer Reihen- und/oder Parallelschaltung von mehreren LEDs gebildet werden kann. Die Anordnung in einer Reihe hat den Vorteil, dass eine höhere Spannung zur Versorgung der LEDs verwendbar ist, so dass sich der Leistungsverlust durch den ohmschen Widerstand der Zuleitungskabel verringert. Die Parallelschaltung hat den Vorteil, dass im Falle eines Defekts einer LED, die eine Unterbrechung der Schaltung bewirkt, die übrigen parallel geschalteten LEDs in Betrieb bleiben. Da das elektronische Vorschaltgerät auf einen konstanten Strom regelt, ist es im Rahmen der maximal zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung unerheblich, wie viele LEDs in Reihe an dem elektronischen Vorschaltgerät angeschlossen sind. Bei parallel geschalteten LEDs wird die Versorgungsstromstärke entsprechend erhöht. Dies kann durch die Auswahl der zweiten Anschlussklemme und der Stärke des Trimmwiderstands erfolgen.
  • Erfindungsgemäß können elektronische Vorschaltgeräte mit mehr oder weniger Anschlussklemmen für die Kathode der LED-Anordnung vorgesehen sein. In der einfachsten Ausführungsform sind lediglich zwei Kathoden-Anschlussklemmen erforderlich. Es können jedoch elektronische Vorschaltgeräte mit mehr als vier Anschlussklemmen, wie in den Figuren dargestellt, angewandt werden.
  • Ferner ist die Erfindung nicht beschränkt auf elektronische Vorschaltgeräte, welche lediglich für die Kathode verschiedene Anschlussklemmen bereitstellen. Es ist auch möglich, Vorschaltgeräte zu verwenden, welche anstelle dessen oder in Ergänzung mehrere Anschlussklemmen für die Anode der LED-Anordnung zur Verfügung stellen.
  • Der Trimmwiderstand kann zwischen Anschlussklemmen mit niedrigeren oder höheren Potential als die für die LED-Anordnung 2 ausgewählte Anschlussklemme geschaltet werden, um den LED-Versorgungsstrom zu erhöhen bzw. zu verringern.
  • In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung mit einem Trimmwiderstand dargestellt, wobei der Trimmwiderstand zwischen zwei zweiten Anschlussklemmen, welche in der Figur 4 als 23 und 27 bezeichnet sind, angeschlossen ist. Die LED-Anordnung 2 ist zwischen der ersten Anschlussklemme LED+ und einer ausgewählten zweiten Anschlussklemme, welche in diesem Beispiel die Klemme 22 bildet, angeschlossen ist. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 1b ist bei dieser Ausführungsform der Trimmwiderstand nicht mit der ausgewählten zweiten Anschlussklemme, an welcher die eine Elektrode der LED-Anordnung angeschlossen ist, verbunden.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung mit einem Trimmwiderstand, der in dieser Ausführungsform durch eine Drahtbrücke gebildet ist. Diese Ausführungsform stellt den Sonderfall dar, dass der Trimmwiderstand niederohmig ist.
  • In der Ausführungsform nach Figur 6 sind zwei Trimmwiderstände zwischen jeweils zwei zweiten Anschlussklemmen angschlossen. Die Trimmwiderstände in dieser Ausführungsform sind ebenfalls niederohmig, d.h. durch eine Drahtbrücke gebildet.
    • Bezugszeichenliste:
    • 2
    Anordnung aus wenigstens einer LED
    4
    elektronisches Vorschaltgerät
    LED+
    erste Anschlussklemme
    LED-
    zweite Anschlussklemme
    RTrim
    Trimmwiderstand
    R1 bis R4
    Widerstände im elektronischen Vorschaltgerät
    UI_sense
    Spannungsabfall über R1 bis R4
    ILED
    Strom durch die Anordnung aus wenigstens einer LED

Claims (8)

  1. Schaltung zur LED-Stromversorgung, die Folgendes umfasst:
    ein elektrisches Vorschaltgerät (4) zum Anschluss von einer Anordnung (2) aus wenigstens einer LED, wobei das elektronische Vorschaltgerät eine erste Anschlussklemme (LED+) aufweist, an welcher die Anordnung (2) aus wenigstens einer LED mit einer Elektrode, vorzugsweise der Anode, angeschlossen ist, und mehrere zweite Anschlussklemmen (LED-) aufweist, an welchen die Anordnung (2) aus wenigstens einer LED mit der zweiten Elektrode, vorzugsweise mit der Kathode, wahlweise anschließbar ist, um die Anordnung aus wenigstens einer LED mit einer der ausgewählten zweiten Anschlussklemme (LED-) aus den mehreren zweiten Anschlussklemmen entsprechenden diskreten Stromstärke zu versorgen, wobei die Versorgungsstromfläche eine konstante Stromstärke ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren zweiten Anschlussklemmen (LED-) im elektronischem Vorschaltgerät (4) jeweils an einem jeweiligen Knoten zwischen einer Reihe von Widerständen (R1 bis R4), die Teil des Vorschaltgeräts (4) sind, angeordnet sind, wobei die Schaltung des Weiteren einen Trimmwiderstand (RTrim) umfasst, welcher zwischen zwei der mehreren zweiten Anschlussklemmen (LED-) geschaltet ist, wobei die Schaltung dazu eingerichtet ist, die gewählte diskrete Versorgungsstromstärke mittels dem Trimmwiderstand weiter einzustellen, wobei das elektronische Vorschaltgerät derart ausgestaltet ist, eine über die Reihe von Widerständen (R1 bis R4) abfallende Spannung (UI_sense) zur Regelung der eingestellten diskreten Versorgungsstromstärke für die Anordnung (2) aus wenigstens einer LED zu messen.
  2. Schaltung zur LED-Stromversorgung nach Anspruch 1, wobei der Trimmwiderstand (RTrim) zwischen der ausgewählten zweiten Anschlussklemme (LED-), an welcher die zweite Elektrode der Anordnung (2) aus der wenigstens einen LED anliegt, und einer weiteren zweiten Anschlussklemme (LED-), geschaltet ist.
  3. Schaltung zur LED-Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trimmwiderstand (RTrim) verstellbar ist.
  4. Schaltung zur LED-Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrische Vorschaltgerät (4) wenigstens drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht zweite Anschlussklemmen (LED-) aufweist.
  5. Schaltung zur LED-Stromversorgung nach Anspruch 4, wobei die konstante Stromstärke abhängig von der ausgewählten zweiten Anschlussklemme (LED-) einen Strom zwischen 10 mA und 5000 mA, vorzugsweise zwischen 30 mA und 1500 mA bereitstellt.
  6. Schaltung zur LED-Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren Trimmwiderständen (RTrim), die jeweils zwischen zwei der zweiten Anschlussklemmen (LED-) geschaltet sind, um die Versorgungsstromstärke weiter einzustellen.
  7. Schaltung zur LED-Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder, bei Rückbezug auf den Anspruch 6, mehrere der Trimmwiderstände (RTrim) niederohmig sind, insbesondere durch eine Drahtbrücke gebildet werden.
  8. System aus einer Schaltung zur LED-Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und der Anordnung aus der wenigstens einen LED, wobei die Anordnung aus der wenigstens einen LED eine Reihe von mehreren LEDs umfasst, wobei die erste und zweite Elektrode durch die äußersten Elektroden der ersten und der letzten LED in der einen Reihe definiert sind.
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