JP2003512733A - Ledアレイ用制御回路および対応する作動方法 - Google Patents
Ledアレイ用制御回路および対応する作動方法Info
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Abstract
Description
19930174.3号をはっきりと引き合いに出す。
方法から出発している。その際殊に、タイミング制御されるLED制御回路を用
いた発光ダイオード(LED)における制御損失電力の低減に係る。
使用される(例えばUS−A5907569号参照)。発光ダイオードにおける
典型的な電圧降下(UF)は数ボルトである(例えばPowerTOPLEDで
はUF=2.1Vである)。LEDと直列である公知の前置抵抗RV(DE−A
19930174.3号の第1図参照)は、バッテリー電圧UBattが高い電
圧変動(普通はKfzにあるような)に曝されているとき特に、高い損失電力を
発生する。LEDにおける電圧降下はこの形式の電圧変動があってもなお一定に
とどまる、すなわち残留電圧が前置抵抗RVにおいて降下する。従ってRVは交
番的に多かれ少なかれ強く負荷される。実際には大抵、複数のLEDが直列に(
ストランド)接続されていて、制御において一層良好な効率が実現されるように
している(DE−A19930174.3号の第2図)。車載電源装置(12V
または42V)に応じて、相応に多くのLEDを1つのストランドにまとめるこ
とができる。12V車載電源装置では、バッテリー電圧UBattの下限がある
。すなわちそこまでは、法に定められた安全装置(例えば警告点滅装置)が機能
するという限界である。それは例えば9Vである。すなわちここでは、4つまで
のPowerTOPLEDを1つのストランドにまとめることができる(4×2
.1V=8.4V)。
を用いた発光ダイオード(LED)での制御損失電力の低減が記載されている。
LEDのこの制御において、それぞれ個々のLEDストランドはそれ自体で電流
調整される。これによりできる限り大きな安全が計られるようになる(インテリ
ジェントLEDドライバモジュール、DE−A19930174.3号の第4図
参照)。しかし例えば自動車のテールランプにおいて使用される場合のように、
比較的大きな面積を照明するために、比較的大きな数のLEDドライバモジュー
ルが必要であるが、コストが高くつく。LEDドライバモジュールの数は2つの
要因に依存している: LEDストランドに対して使用可能な給電電圧UVが小さければ小さいほど、必
要なストランドの数はますます大きい。
れば大きいほど、僅かな数のLEDしか1つのストランドにおいて使用すること
ができない。
なる。
課せられる要求は勿論維持される、例えばLEDストランドにおける温度調整お
よび障害検出の可能性。
、従って著しくコストの面で有利であるように改良することである。
な形態は従属請求項に記載されている。
930174.3号の構想に示されているLED制御は次のようにまで簡単化さ
れる:基本的な制御クロックが、以下に「マスタ」と称する第1の上位のLED
ストランドのトランジスタT1の時計(クロック、CLK)によって所属の調整
回路のコンパレータの出力側において定められかつこのクロックは別の下位のL
EDストランド(スレーブ)に対しても使用可能である(図1)。LEDに直列
に接続されている抵抗RSSnが任意選択的な複数の付加的な分路抵抗RShu nt をなしている。これらは作動中必ずしも必要ではない。というのは、これら
の値は非常に小さく選択されるからであり(約RSS1=1Ω)かつ調整設定さ
れている順方向電流IFに不都合な影響を与えないからである。しかしスレーブ
・ストランドにおいて断線検出が行われるべきであるときはこれらは不可欠であ
る。
って実現することができる。ここではそれはいわゆるマスタ・スレーブ式電流調
整であり、その際マスタ・ストランドがクロック(CLK)を前以て決めかつす
べての付加的なLEDストランド(スレーブ・ストランド)はマスタクロックに
よって制御される。
の解決法は特別コストの面で有利である。しかしこの場合有利には、スレーブ・
ストランドにおけるLEDの数が唯一のマスタ・ストランドにおけるLEDの数
と同じ大きさであるようにされる。そうしなければ明るさもしくは輝度にも差異
が生じることになるからである。
ことができる。その際異なった数のLEDを有している(例えばマスタ・ストラ
ンドにおけるLEDの数が比較的大きいとき)LEDストランドを制御するため
に2つの異なった実施形態がある: 第1の形態において、付加的に、それぞれ1つの直列の負荷(抵抗、Zダイオー
ド等)、殊に直列前置抵抗Rxnがn番目のスレーブ・ストランドに接続されて
、欠けている単数の発光ダイオード(ないし複数の発光ダイオード)を置換する
。その際最大数の発光ダイオードを駆動するLEDストランドの制御クロックが
マスタクロックとして使用される(図2)。その際別のストランド(スレーブ・
ストランド)におけるLEDの数は同じ大きさかまたは小さく選択される。有利
にはこの数はマスタ・ストランドにおける数の30%を上回らないようにして、
損失が大きくなりすぎないようにされる。
3というようなマスタ調整回路)がLED制御モジュール(IC)に集積される
。この制御モジュールのLEDストランドは第1のマスタ・ストランドにおける
LEDの数より僅かな数のLEDによって動作する。その際作動電圧UBatt はすべてのトランジスタTに接続されている。その場合第2のマスタ調整回路の
制御クロック(CLK2)は相応の僅かな数のLEDを有するスレーブ・ストラ
ンドn群において使用することができる(図3)。この実施例は、それぞれ同じ
数のLEDを有するLEDストランドの群に適している。
が何かある状態によって故障するとき(例えば断線)、そこに接続されているす
べてのスレーブはマスタクロックをもはや使用できないからである。スレーブは
もはや制御されずかつその場合には破壊から保護するために同様に遮断されなけ
ればならない。
ドとして実現される。このことは、断線を検出するための手段がマスタ・ストラ
ンドの調整回路中にあり、この手段は調整回路の切換スイッチに接続されており
、ここで切換スイッチは一方においてマスタ・ストランドに接続されており、他
方においてリザーブマスタ・ストランドに接続されていることを意味している。
その場合マスタが故障すれば、リザーブマスタ・ストランドに切り換えられる(
図4)。この冗長性によって、マスタの作動具合に障害が生じた場合(断線)た
だちにリザーブマスタに切り換えられることが保証されている。従って、接続さ
れているスレーブ(図示されていない)が作動のための制御クロック(マスタク
ロック)を引き続き得ることが保証されている。
ーブとして利用される。
頻繁に生じる障害の種類は断線および短絡である。LEDの故障は常に断線を意
味している。この場合、それはLEDストランドにおける断線を意味し、すなわ
ちすなわち少なくとも1つのLEDが故障している。
示されているように、LEDアノード(A1)とアース(GND)との間の電気
的な接続線路の断線の意味において(図5参照)。殊に自動車に使用される場合
(例えばLEDから成るテールランプ)この種類の障害は検出されて、障害発生
時には、LEDドライバモジュールまたは短絡された負荷回路(LEDストラン
ド)だけの遮断のような相応の対抗措置を開始できるようにしなければならない
。障害例「短絡」は例えば、衝突事後が原因で生じる可能性がある。この場合に
はテールランプは障害を受ける。
策である。この目的のために、ドライバモジュール(IC)においてスレーブ・
ストランドに対する検出器入力側が必要であり、しかも有利には、断線検出に対
する第1の入力側(図5のOL)および短絡検出に対する第2の入力側(図5の
SC)が必要である。OLは「オープン・ロード(Open Road)」(断線)を表
し、一方SCは「ショート・サーキット(Short Circuit)」(短絡)を表して
いる。
まる。普通の場合、スレーブ・ストランド当たり2個の入力側がモジュールに必
要である。
ている。そこで、図5に示されているように、マスタ・スレーブ方式に従った作
動に対する要素が付け加えられる。理解のためにすべてを列記するものとする:
LEDにおける順方向電流の定電流調整(IF=一定) 外部、従ってフレキシブルな順方向電流調整設定 切換作動による小さな損失電力(大きな前置抵抗RVの省略) LEDストランドにおける断線検出 LEDストランドにおける短絡検出 LEDの保護のための温度調整 第2のLEDマスタ調整回路による、ストランドにおけるLEDの数が異なる場
合の制御の際のフレキシビリティ 所属のスレーブ・ストランドのLEDの数が同じ場合のマスタ1およびマスタ2
の制御クロック出力側(クロック出力側) マスタ切換による安全性の増大 ロジック制御(マイクロコントローラ・コンパチブルENABLE入力側) 作動中およびスタンバイモードにおける制御回路の僅かな自己電流消費 誤極性接続防止(ICに集積されているまたはコネクタコード化によって外部で
実現可能である) 過電圧保護 コンパクトなケーシング(例えばSMD技術に対するパワーSOケーシング) 温度領域−40℃≦Tj≦150℃ 42Vの車載電源装置(12Vの車載電源装置に対しても実現可能)。
流調整部の基本原理を示し。
路の別の実施例を示し、 図3は、2つのマスタ・ストランドを有する場合の制御回路の別の実施例を示し
、 図4は、リザーブマスタ・ストランドを有する場合の制御回路の別の実施例を示
し、 図5は、LEDに対するタイミング制御される電流調整部のLED制御回路の原
理をブロック図で示し、 図6は、障害検出の行われないLED制御回路を示し、 図7は、完全な障害検出の行われるLED制御回路を示している。
る。詳細はDE−A19930174.3号の図8に示されている。スレーブ・
ストランドは群毎に、調整される所属のマスタ・ストランドによって制御される
。使用例において障害検出を省略することができる場合には、スレーブ・ストラ
ンドの検出器入力側(OLおよびSC)は固定の電位(例えばHIGH)に接続
しておくことができる。
検出に対する検出器入力側OLおよびSLも利用される。
部の基本原理を示す回路略図である。
の実施例を示す回路略図である。
図である。
路略図である。
すブロック図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 LEDの少なくとも2つのストランドから成っているLED
アレイに対する制御回路であって、 1つのストランドは、直列に配置されている複数のLEDから成っており、該L
EDは給電電圧(UBatt)に接続されており、 それぞれのLEDストランドと所属の給電電圧との間に、半導体スイッチ(T)
が直列に配置されており、該半導体スイッチはLED電流をタイミングをとって
供給することができるようにし、 少なくとも第1のLEDストランドにおいて順方向電流IFに対する分岐におい
て、例えばLEDとアースとの間に、電流IFを測定するための手段、例えば測
定抵抗(RShunt)がLEDに対して直列に配置されており、 調整回路が、以下マスタ・ストランドと称する第1のLEDストランドの半導体
スイッチ(T1)を、LED電流の一定の平均値が得られるように調整する 形式のものにおいて、 前記マスタ・ストランドはそのストランドに前以て決められている数XのLED
を有しており、ここで前記調整回路は少なくとも、以下スレーブ・ストランドと
称する別の、第2のLEDストランドの半導体スイッチ(T2)も制御する ことを特徴とするLEDアレイ用制御回路。 - 【請求項2】 すべての付加的に存在しているLEDストランドはそれぞれ
、マスタ・ストランドと同じ数X個のLEDを有しており、ここでマスタ・スト
ランドの調整回路はすべての付加的なLEDストランドを一緒に制御する 請求項1記載のLEDアレイ用制御回路。 - 【請求項3】 すべての付加的に存在しているn個のLEDストランドは、
Xn個のLEDを有しており、ここで数Xn=Xであり かつXn<Xのときには、付加的な負荷、例えば抵抗Rxnが、LEDストラン
ドにおいてLEDに直列に配置されている 請求項1記載のLEDアレイ用制御回路。 - 【請求項4】 LEDの数が異なっている2つの群のLEDストランドはそ
れぞれ1つのマスタ・ストランドに配属されており、ここで1つの群のスレーブ
・ストランドのLEDの数Xは所属のマスタ・ストランドにおけるLEDの数と
一致している 請求項1記載のLEDアレイ用制御回路。 - 【請求項5】 スレーブ・ストランドの1つは、断線検出のための手段がマ
スタ・ストランドの調整回路に存在していることで、リザーブ・マスタ・ストラ
ンドとして実現されており、該断線検出のための手段は調整回路における切換ス
イッチに接続されており、ここで該切換スイッチは一方においてマスタ・ストラ
ンドに接続されておりかつ他方において前記リザーブ・マスタ・ストランドに接
続されておりかつ、マスタ・ストランドに断線がある場合に該リザーブ・マスタ
・ストランドに切り換えられるようになっている 請求項1記載のLEDアレイ用制御回路。 - 【請求項6】 それぞれのストランド(マスタ・ストランドおよびスレーブ
・ストランド)は付加的に、障害検出のための手段を有している 請求項1記載のLEDアレイ用制御回路。 - 【請求項7】 複数のLEDストランドまたはアレイを作動するための方法
において、 LEDストランド(マスタ・ストランド)は、クロック周波数を前以て定める調
整回路を備えており、かつ 少なくとも1つの別のLEDストランド(スレーブ・ストランド)は前記クロッ
ク周波数によって一緒に制御される ことを特徴とする方法。
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