DE102007001716B4

DE102007001716B4 - Light-emitting diode circuit arrangement and method for operating a light-emitting diode circuit arrangement

Info

Publication number: DE102007001716B4
Application number: DE102007001716.4A
Authority: DE
Inventors: Arne Meinel; Stephan Schröder
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: EP1945006A3; EP1945006A2; DE102007001716A1; EP1945006B1

Abstract

Leuchtdioden-Schaltungsanordnung umfassend Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) von parallele Zweigen (1 bis 6), wobei die Gruppen (1, 2; 3, 4; 5, 6) in Reihe angeordnet sind, wobei in zumindest einer ersten Gruppe (1, 2) zumindest ein erster Zweig (1) zumindest eine Leuchtdiode (D1) und zumindest ein zweiter Zweig (2) keine Leuchtdiode umfasst und wobei die Zweige (3 bis 6) in den weiteren Gruppen (3, 4; 5, 6) zumindest je eine Leuchtdiode (D3 bis D6) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Zweig (1) der ersten Gruppe (1, 2) in Reihe zu der Leuchtdiode (D1) eine erste gesteuerte Stromquelle (Iq1) angeordnet ist.Light-emitting diode circuit arrangement comprising groups (1, 2; 3, 4; 5, 6) of parallel branches (1 to 6), the groups (1, 2; 3, 4; 5, 6) being arranged in series, wherein at least one first group (1, 2) at least one first branch (1) at least one light emitting diode (D1) and at least one second branch (2) does not comprise a light emitting diode and wherein the branches (3 to 6) in the further groups (3, 4 5, 6) comprise at least one light emitting diode (D3 to D6), characterized in that in the first branch (1) of the first group (1, 2) in series with the light emitting diode (D1) a first controlled current source (Iq1) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenschaltungsanordnung umfassend Gruppen von parallelen Zweigen, wobei die Gruppen in Reihe angeordnet sind, wobei in zumindest einer ersten Gruppe zumindest ein erster Zweig zumindest eine Leuchtdiode und zumindest ein zweiter Zweig keine Leuchtdiode umfasst und wobei die Zweige in den weiteren Gruppen zumindest je eine Leuchtdiode umfassen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtdioden-Schaltungsanordnung.The invention relates to a light emitting diode circuit arrangement comprising groups of parallel branches, wherein the groups are arranged in series, wherein in at least a first group at least one first branch at least one light emitting diode and at least one second branch does not comprise a light emitting diode and wherein the branches in the other groups at least each a light-emitting diode and a method for operating a light-emitting diode circuit arrangement.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 697 09 206 T2 bekannt. In der genannten Druckschrift ist eine Schaltungsanordnung für Leuchtdioden offenbart, bei welcher in dem zweiten Zweig der ersten Gruppe, das ist der Zweig ohne Leuchtdiode, ein Widerstandselement angeordnet ist. Das Widerstandselement kann mit einer Diode insbesondere auch mit einer Zehnerdiode kombiniert sein. Durch die in dieser Druckschrift beschriebene Schaltungsanordnung ist es möglich, eine Anzahl von N Leuchtdioden in N-Zweigen anzuordnen, wobei die Reihenschaltung der Gruppen insgesamt jedoch M-Zweige mit M größer als N umfasst. Der Nachteil der in der genannten Druckschrift offenbarten Schaltungsanordnung ist jedoch, dass eine symmetrische Stromverteilung innerhalb der Zweige der hintereinander geschalteten Gruppen behindert und damit eine gleichmäßige Stromregelung und in Folge dessen eine gleichmäßige Helligkeitsregelung aller Leuchtdioden erschwert ist.A circuit arrangement of this kind is for example from the publication with the publication number DE 697 09 206 T2 known. In the cited document, a circuit arrangement for light emitting diodes is disclosed in which in the second branch of the first group, that is the branch without light emitting diode, a resistance element is arranged. The resistance element can be combined with a diode in particular also with a Zener diode. By the circuit arrangement described in this document, it is possible to arrange a number of N light-emitting diodes in N branches, wherein the series connection of the groups, however, comprises a total of M branches with M greater than N. The disadvantage of the circuit arrangement disclosed in the cited publication, however, is that a symmetrical current distribution within the branches of the series-connected groups is hindered and thus a uniform current regulation and as a consequence a uniform brightness control of all the LEDs is made more difficult.

Aus dem Dokument mit der Veröffentlichungsnummer DE 103 41 022 A1 ist ebenfalls eine Leuchtdiodenschaltungsanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. In dem zweiten Zweig der ersten Gruppe, in dem keine Leuchtdiode angeordnet ist, sind als „Dummies” zwei herkömmliche, in Reihe geschaltete Dioden vorgesehen, wobei die Vorwärtsspannung dieser beiden „Dummies” nahe am Wert der Vorwärtsspannung der LED ist (siehe DE 103 41 022 A1 , 10). Der Grund der „Dummies” ist das Ausgleichen der Vorwärtsspannung in dem Fall, bei dem die LED in einem Zweig vorhanden ist. Vor dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik soll die eingangs beschriebene Leuchtdiodenschaltungsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Leuchtdiodenschaltungsanordnung so fortgebildet werden, dass auch bei einem Ausfall der Leuchtdiode in dem ersten Zweig der ersten Gruppe die verbleibenden Leuchtdioden in den übrigen Zweigen weiterhin mit voller Leistung betrieben werden können. Damit soll auch bei Ausfall der Leuchtdiode im ersten Zweig die Funktion der Schaltungsanordnung aufrecht erhalten bleiben.From the document with the publication number DE 103 41 022 A1 is also a light emitting diode circuit arrangement with the features mentioned above known. In the second branch of the first group, in which no light-emitting diode is arranged, as "dummies" two conventional, series-connected diodes are provided, wherein the forward voltage of these two "dummies" is close to the value of the forward voltage of the LED (see DE 103 41 022 A1 . 10 ). The reason of the "dummies" is the balancing of the forward voltage in the case where the LED is present in a branch. Against the background of the disadvantages of the prior art, the light-emitting diode arrangement described above and a method for operating such a light-emitting diode circuit arrangement should be developed so that even with a failure of the light-emitting diode in the first branch of the first group, the remaining LEDs in the remaining branches continue to be full Power can be operated. This is intended to maintain the function of the circuit even if the light emitting diode in the first branch fails.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtdiodenschaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 5 so, dass in dem ersten Zweig der ersten Gruppe in Reihe zu der Leuchtdiode eine erste gesteuerte Stromquelle angeordnet ist.This object is achieved by a light-emitting diode circuit arrangement according to claim 1 and a method according to claim 5 such that in the first branch of the first group in series with the light-emitting diode, a first controlled current source is arranged.

Aus dem Dokument mit der Veröffentlichungsnummer DE 44 20 589 A1 , 10 ist eine Schaltung mit LEDs und ein Betrieb dieser Schaltung beschrieben. Das Dokument zeigt zwar einen Betrieb einer LED in Reihe zu einer gesteuerten Stromquelle in einem ersten Zweig einer ersten Gruppe. Es wird jedoch kein Betrieb von Leuchtdioden in den Zweigen einer weiteren Gruppe offenbart, welche in Reihe zur ersten Gruppe betrieben wird. Es ist auch aufgrund der Aufgabenstellung des Dokumentes DE 44 20 589 A1 kein Anlass zu einem erfindungsgemäßen Betrieb zu erkennen.From the document with the publication number DE 44 20 589 A1 . 10 is a circuit with LEDs and an operation of this circuit described. While the document shows operation of an LED in series with a controlled current source in a first branch of a first group. However, no operation of light emitting diodes in the branches of another group is disclosed, which is operated in series with the first group. It is also due to the task of the document DE 44 20 589 A1 no reason to recognize an operation according to the invention.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die erste gesteuerte Stromquelle dazu gedacht, den Strom durch den ersten Zweig und durch die in dem ersten Zweig angeordnete Leuchtdiode einzustellen. Das Einstellen des Stroms durch die erste Leuchtdiode kann dabei unabhängig von dem Strom durch die übrigen Leuchtdioden erfolgen. Vorteilhaft ist in dem ersten Zweig der ersten Gruppe ein erstes Widerstandsbauelement als Messwiderstand angeordnet, der mit der ersten gesteuerten Stromquelle zur Regelung des Stroms durch den ersten Zweig verbunden ist. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann mehrere erste Zweige in der ersten Gruppe umfassen.In a circuit arrangement according to the invention, the first controlled current source is intended to adjust the current through the first branch and through the light-emitting diode arranged in the first branch. The adjustment of the current through the first light-emitting diode can be effected independently of the current through the remaining light-emitting diodes. Advantageously, a first resistance component is arranged as a measuring resistor in the first branch of the first group, which is connected to the first controlled current source for regulating the current through the first branch. A circuit arrangement according to the invention may comprise a plurality of first branches in the first group.

Zusätzlich zu der ersten gesteuerten Stromquelle kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine weitere gesteuerte Stromquelle aufweisen. Diese zweite gesteuerte Stromquelle ist vorzugsweise in dem zweiten Zweig der ersten Gruppe angeordnet. In einer zu den in Reihe angeordneten Gruppen führenden Leitung kann dann ein zweites Widerstandsbauelement als Messwiderstand angeordnet sein. Dieses zweite Widerstandsbauelement wirkt mit der zweiten gesteuerten Stromquelle zusammen. Dadurch ist es möglich, den Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen zu regeln.In addition to the first controlled current source, the circuit arrangement according to the invention can have a further controlled current source. This second controlled current source is preferably arranged in the second branch of the first group. In a line leading to the groups arranged in series, a second resistance component can then be arranged as a measuring resistor. This second resistance device interacts with the second controlled current source. This makes it possible to regulate the current through the series connection of the groups.

Während der Strom durch die Zweige der weiteren Gruppen und durch den zweiten Zweig der ersten Gruppe im Wesentlichen durch die zweite gesteuerte Stromquelle vorgegeben wird, wird der Strom durch den ersten Zweig durch die erste Stromquelle eingestellt. Der Strom durch den ersten Zweig kann somit unabhängig von den Strömen durch die übrigen Zweige eingestellt werden.While the current through the branches of the further groups and through the second branch of the first group is essentially predetermined by the second controlled current source, the current through the first branch is set by the first current source. The current through the first branch can thus be adjusted independently of the currents through the remaining branches.

Im störungsfreien Betrieb kann mittels der ersten gesteuerten Stromquelle der Strom durch den ersten Zweig der ersten Gruppe auf einen Sollstrom der Leuchtdiode des ersten Zweigs eingestellt werden. Im störungsfreien Betrieb wird ferner mittels der zweiten gesteuerten Stromquelle der Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen eingestellt. Der Strom durch die Reihenschaltung der Gruppen kann dabei so eingestellt werden, dass durch jeden Zweig, insbesondere die Zweige der weiteren Gruppen der gleiche Strom fließt.In trouble-free operation, the current through the first branch of the first group can be adjusted to a desired current of the light-emitting diode of the first branch by means of the first controlled current source. In trouble-free operation, the current is also set by the series connection of the groups by means of the second controlled current source. The current through the series connection of the groups can be set so that the same current flows through each branch, in particular the branches of the further groups.

Dagegen ist ein Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Störungsfall, d. h. bei Auswahl der Leuchtdioden im ersten Zweig so möglich, dass mittels der zweiten gesteuerten Stromquelle der Strom durch die Reihenschaltung der weiteren Gruppen so eingestellt wird, so dass der Strom durch die Zweige der weiteren Gruppen genauso groß ist wie im störungsfreien Betrieb. Der Ausfall der Leuchtdiode im ersten Zweig hat somit keine Auswirkung auf den Leuchtdiodenstrom der übrigen Leuchtdioden. Das von den übrigen Leuchtdioden emittierte Licht bleibt somit unbeeinflusst.In contrast, an operation of the circuit arrangement according to the invention in case of failure, d. H. when selecting the LEDs in the first branch so possible that by means of the second controlled current source, the current through the series circuit of the other groups is set so that the current through the branches of the other groups is the same size as in trouble-free operation. The failure of the light-emitting diode in the first branch thus has no effect on the light-emitting diode current of the remaining light-emitting diodes. The light emitted by the other LEDs thus remains unaffected.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigtReference to the accompanying drawings, the invention is explained in more detail below. It shows

1 ein Schaltbild des Beispiels für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. 1 a circuit diagram of the example of a circuit arrangement according to the invention.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist einen Anschluss VCC für das positive Potential der Spannungsversorgung und einen Anschluss GND für das negative Potential der Versorgungsspannung auf. Über diese Anschlüsse VCC, GND ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an eine Spannungsquelle, zumeist ein Kraftfahrzeugbordnetz angeschlossen.The circuit arrangement according to the invention has a connection VCC for the positive potential of the voltage supply and a connection GND for the negative potential of the supply voltage. About these connections VCC, GND circuit arrangement according to the invention to a voltage source, usually a motor vehicle electrical system is connected.

Die Schaltungsanordnung umfasst im Wesentlichen sechs Zweige 1, 2, 3, 4, 5, 6, die zu drei Gruppen 1, 2; 3, 4; 5, 6 mit je zwei Zweigen zusammengefasst sind. Die beiden Zweige einer Gruppe sind parallel zueinander geschaltet und die Gruppen sind in Reihe geschaltet.The circuit arrangement essentially comprises six branches 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 leading to three groups 1 . 2 ; 3 . 4 ; 5 . 6 are summarized with two branches each. The two branches of a group are connected in parallel and the groups are connected in series.

Die erste Gruppe 1, 2 umfasst die beiden parallel geschalteten Zweige 1, 2, die unter Zwischenschaltung eines Widerstandselements R2sens mit dem Anschluss VCC für das positive Potential der Spannungsquelle verbunden sind. Die dritte Gruppe 5, 6 umfasst die beiden parallel geschalteten Zweige 5, 6, die mit dem negativen Potential GND der Spannungsquelle verbunden sind. Die zweite Gruppe 3, 4 umfasst die beiden parallel geschalteten Zweige 3, 4 die zwischen der ersten Gruppe 1, 2 und der dritten Gruppe 5, 6 angeordnet ist.The first group 1 . 2 includes the two parallel branches 1 . 2 , which are connected to the connection VCC for the positive potential of the voltage source with the interposition of a resistor element R2sens. The third group 5 . 6 includes the two parallel branches 5 . 6 which are connected to the negative potential GND of the voltage source. The second group 3 . 4 includes the two parallel branches 3 . 4 the between the first group 1 . 2 and the third group 5 . 6 is arranged.

In dem ersten Zweig 1 der ersten Gruppe 1, 2 ist ein Widerstandselement R1sens, eine gesteuerte Stromquelle Iq1 und eine Leuchtdiode D1 eingesetzt. Das Widerstandselement R1sens dient als Messwiderstand für die gesteuerte Stromquelle Iq1. Der Strom, der Stromquelle Iq1 wird so eingestellt, dass durch den ersten Zweig ein Strom fließt, der dem Soll- beziehungsweise Nennstrom der Leuchtdiode D1 entspricht.In the first branch 1 the first group 1 . 2 a resistance element R1sens, a controlled current source Iq1 and a light emitting diode D1 is inserted. The resistance element R1sens serves as a measuring resistor for the controlled current source Iq1. The current, the current source Iq1 is adjusted so that a current flows through the first branch, which corresponds to the nominal current of the light emitting diode D1.

In dem zweiten Zweig 2 der ersten Gruppe 1, 2 ist ebenfalls eine gesteuerte Stromquelle Iq2 vorgesehen. Neben dieser zweiten gesteuerten Stromquelle Iq2 umfasst der zweite Zweig 2 keine weiteren Bauelemente. Die zweite gesteuerte Stromquelle Iq2 ist mit dem zweiten Widerstandselement R2sens verbunden. Das zweite Widerstandselement R2sens dient der zweiten gesteuerten Stromquelle Iq2 als Messwiderstand. Mit der zweiten gesteuerten Stromquelle Iq2 wird ein Strom durch die erste, zweite und dritte Gruppe der Schaltungsanordnung eingestellt.In the second branch 2 the first group 1 . 2 a controlled current source Iq2 is also provided. Besides this second controlled current source Iq2, the second branch comprises 2 no further components. The second controlled current source Iq2 is connected to the second resistance element R2sens. The second resistance element R2sens serves as the second controlled current source Iq2 as a measuring resistor. With the second controlled current source Iq2, a current through the first, second and third group of the circuit arrangement is set.

In den Zweigen 3 bis 6 der zweiten und der dritten Gruppe ist jeweils eine Leuchtdiode D3, D4, D5, D6 angeordnet. Das zweite Widerstandselement R2sens und die zweite gesteuerte Stromquelle Iq2 sind so aufeinander abgestimmt beziehungsweise eingestellt, dass durch alle Leuchtdioden der gleiche Strom fließt.In the branches 3 to 6 the second and the third group is arranged in each case a light-emitting diode D3, D4, D5, D6. The second resistance element R2sens and the second controlled current source Iq2 are coordinated or adjusted to one another such that the same current flows through all the light-emitting diodes.

Bei einem Ausfall der Leuchtdiode D1 im ersten Zweig 1 der ersten Gruppe sorgt die zweite gesteuerte Stromquelle Iq2 dafür, dass die übrigen Leuchtdioden D3 bis D6 unbeeinflusst mit dem gleichen Strom versorgt werden. Dadurch wird die Lichtemittierung aufrecht erhalten.In case of failure of the light emitting diode D1 in the first branch 1 In the first group, the second controlled current source Iq2 ensures that the remaining light-emitting diodes D3 to D6 are supplied with the same current without being influenced. As a result, the light emission is maintained.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

VCCVCC: Anschluss für das positive Potential der SpannungsquelleConnection for the positive potential of the voltage source
GNDGND: Anschluss für das negative Potential der SpannungsquelleConnection for the negative potential of the voltage source
R1sensR1sens: erster Messwiderstandfirst measuring resistor
R2sensR2sens: zweiter Messwiderstandsecond measuring resistor
Iq1q1: erste gesteuerte Stromquellefirst controlled current source
Iq2q2: zweite gesteuerte Stromquellesecond controlled current source
D1D1: Leuchtdioden des ersten Zweigs der ersten GruppeLEDs of the first branch of the first group
D2 bis D6D2 to D6: Leuchtdiode der Zweige der weiteren GruppenLED of branches of further groups
1 bis 61 to 6: Zweige der SchaltungsanordnungBranches of the circuit arrangement

Claims

Light-emitting diode circuit arrangement comprising groups ( 1 . 2 ; 3 . 4 ; 5 . 6 ) of parallel branches ( 1 to 6 ), where the groups ( 1 . 2 ; 3 . 4 ; 5 . 6 ) are arranged in series, wherein in at least a first group ( 1 . 2 ) at least a first branch ( 1 ) at least one light-emitting diode (D1) and at least one second branch ( 2 ) does not comprise a light emitting diode and wherein the branches ( 3 to 6 ) in the other groups ( 3 . 4 ; 5 . 6 ) comprise at least one light emitting diode each (D3 to D6), characterized in that in the first branch ( 1 ) of the first group ( 1 . 2 ) in series with the light-emitting diode (D1), a first controlled current source (Iq1) is arranged.

Light-emitting diode circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the first branch ( 1 ) of the first group ( 1 . 2 ) a first resistance component (R1sens) is arranged as a measuring resistor which is connected to the first controlled current source (Iq1) for regulating the current through the first branch ( 1 ) connected is.

Light-emitting diode circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the second branch ( 2 ) of the first group ( 1 . 2 ) a second controlled current source (Iq2) is arranged.

Light-emitting diode arrangement according to claim 3, characterized in that in a group arranged in series ( 3 . 4 ; 5 . 6 ) is arranged as a measuring resistor leading to the second controlled current source (Iq2) for controlling the current through series connection of the groups 1 . 2 ; 3 . 4 ; 5 . 6 ) connected is.

Method for operating a light-emitting diode circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that in trouble-free operation by means of the first controlled current source (Iq1), the current through the first branch ( 1 ) of the first group ( 1 ; 2 ) to a desired current of the light-emitting diode (D1) of the first branch ( 1 ) is set.

A method according to claim 5, characterized in that in trouble-free operation by means of the second controlled current source (Iq2), the current through the series connection of the groups ( 1 . 2 ; 3 . 4 ; 5 . 6 ) is set.

Method according to claim 6, characterized in that the current through the series connection of the groups ( 1 . 2 ; 3 . 4 ; 5 . 6 ) is adjusted so that by each branch ( 1 to 6 ) the same current flows.

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that in case of failure of the light emitting diode (D1) of the first branch ( 1 ) by means of the second controlled current source (Iq2), the current through the series circuit ( 3 . 4 ; 5 . 6 ) of the further groups is set so that the current through the branches ( 3 to 6 ) of the other groups ( 3 . 4 ; 5 . 6 ) is the same size as in trouble-free operation.