[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, mit deren Hilfe der
Stromfluss durch einen Strang seriell verschalteter LEDs überwacht werden soll.
[0002] Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen des Stromflusses durch
seriell verschaltete LEDs sowie ein Verfahren zum Betreiben von LEDs.
[0003] Es existieren unterschiedlichste Möglichkeiten LEDs, die zu Beleuchtungszwecken zum
Einsatz kommen, zu betreiben, wobei die verwendeten Schaltungsvarianten insbesondere
auch von den zum Einsatz kommenden LEDs abhängig sind. Dabei hat sich herausgestellt,
dass das gleichzeitige Betreiben einer Vielzahl von LEDs der Verwendung einiger weniger
Hochleistungs-LEDs vorzuziehen ist. Zum einen sind nämlich Hochleistungs-LEDs nach
wie vor verhältnismäßig teuer in ihrer Herstellung, zum anderen lassen sich mit einer
Vielzahl gleichartig angesteuerter LEDs besser großflächige leuchtende Anordnungen
erzielen.
[0004] Beim Betreiben einer Vielzahl von LEDs besteht dabei grundsätzlich die Möglichkeit,
den LEDs eine konstante Spannung zuzuführen und sie dann in entsprechender Weise zu
verschalten. Bevorzugt kommt jedoch eine sog. Konstantstromquelle zum Einsatz, welche
der LED-Anordnung Strom einer bestimmten festgelegten Höhe zur Verfügung stellt. Die
LEDs sind dann entweder alle in Serie miteinander verschaltet oder in einem sogenannten
seriell-parallelen Array angeordnet. Dieses Array weist mehrere parallel verschaltete
LED-Stränge auf, in denen wiederum eine bestimmte Anzahl von LEDs in Serie geschaltet
sind, wobei in der Regel die Anzahl der LEDs in den verschiedenen parallel verschalteten
Strängen identisch ist. Eine derartige Anordnung hat sich in der Vergangenheit bei
Betrieb mit einer Konstantstromquelle als äußerst effizient erwiesen.
[0005] Ein Problem bei der seriellen Verschaltung von LEDs - insbesondere in Form des oben
erwähnten seriell-parallelen Arrays - besteht darin, dass ein Defekt einzelner LEDs
zu einem großen Ungleichgewicht in der Stromverteilung zwischen den verschiedenen
LED-Strängen führen kann. Defekte in LEDs können einerseits zu einem Kurzschluss der
entsprechenden LED führen, was zur Folge hat, dass dann innerhalb des LED-Strangs
diese einzelne defekte LED ausfällt, die anderen LEDs aber weiterhin mit Strom versorgt
werden und leuchten. Andererseits jedoch können LED-Defekte auch zu einer vollständigen
Unterbrechung führen, was zur Folge hat, dass durch den entsprechenden LED-Strang
dann überhaupt kein Strom mehr fließen kann. Der von der Konstantstromquelle zur Verfügung
gestellte Strom wird in diesem Fall dann auf die anderen LED-Stränge der Anordnung
verteilt, so dass hier ein erhöhter Stromwert vorliegt. Dabei kann das Problem auftreten,
dass der erhöhte Stromfluss in den weiteren LED-Strängen dort zu weiteren LED-Defekten
führt, so dass sich ein Defekt einer einzelner LED quasi lawinenartig auf weitere
LEDs der Anordnung ausbreiten kann.
[0006] Um einem derartigen Effekt entgegenzuwirken, ist aus dem Stand der Technik beispielsweise
bekannt, innerhalb der einzelnen LED-Stränge Strombegrenzer anzuordnen. Eine derartige
aus dem Stand der Technik bekannte Lösung ist beispielsweise in Figur 4 gezeigt, wobei
erkennbar ist, dass jedem LED-Strang 110 des seriell-parallelen Arrays 100 ein Strombegrenzer
115 zugeordnet ist, der für den Fall eines Anstiegs des Stroms innerhalb des zugehörigen
LED-Strangs 110 diesen auf einen bestimmten Wert zu begrenzen versucht. Hierdurch
soll verhindert werden, dass ein stark überhöhter Strom in einem einzelnen Strang
110 zu einem Defekt der darin befindlichen LEDs 105 führt.
[0007] Die in Figur 4 schematisch dargestellte Lösung hat sich in Praxis zwar bewährt, weist
allerdings trotz allem einige Nachteile auf. So kommen zur Realisierung der Strombegrenzer
verhältnismäßig teure Bauelemente zum Einsatz, welche selbst in einer sehr einfachen
Ausführungsform einen parallel zu den LEDs verlaufenden Strompfad bilden. Dieser verbraucht
auch während des Normalbetriebs der LEDs, wenn also der Stromwert innerhalb eines
zulässigen Bereichs liegt, zusätzlich Energie, wodurch die Effizienz der Schaltungsanordnung
nicht unwesentlich reduziert wird.
[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine neuartige Möglichkeit
zum Überwachen des Stromflusses durch einen LED-Strang zur Verfügung zu stellen, welche
sich durch eine verbesserte Effizienz gegenüber bislang bekannten Lösungen auszeichnet.
[0010] Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung zum Überwachen des Stromflusses durch
einen Strang seriell verschalteter LEDs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch
ein Verfahren zum Überwachen des Stromflusses durch einen LED-Strang gemäß Anspruch
10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
[0011] Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist einen in Serie zu den LEDs geschalteten
Widerstand als Sensorelement zum Erfassen des Stromflusses auf, wobei weitere Komponenten
vorgesehen sind, um den Stromfluss durch den LED-Strang anhand des Spannungsabfalls
über den Widerstand zu ermitteln beziehungsweise zu bewerten und bei Überschreiten
eines vorgegebenen Stromwerts ein Signal auszugeben.
[0012] Im Gegensatz zu bislang bekannten Lösungen, insbesondere zu der in Figur 4 dargestellten
Lösung, soll also durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nicht aktiv Einfluss
auf den Stromfluss durch den LED-Strang genommen werden. Stattdessen wird lediglich
die Höhe des durch die LEDs fließenden Stroms erfasst und gegebenenfalls ein Signal
ausgegeben, wenn festgestellt wird, dass der Strom einen zulässigen Bereich überschreitet.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass sich eine entsprechende
Schaltungsanordnung mit sehr einfachen Mitteln realisieren lässt und insbesondere
derart ausgestaltet werden kann, dass der Verbrauch während eines Normalbetriebs der
Schaltungsanordnung, wenn also der Stromfluss durch die LEDs innerhalb eines zulässigen
Bereichs liegt, minimal ist. Im Vergleich zu der oben beschriebenen Lösung gemäß dem
Stand der Technik hat also die erfindungsgemäße Lösung nahezu keinen Einfluss auf
die Energieeffizienz des LED-Betriebs.
[0013] Erfindungsgemäß wird dementsprechend eine Schaltungsanordnung zum Überwachen des
Stromflusses durch einen Strang seriell verschalteter LEDs vorgeschlagen, wobei die
Schaltungsanordnung einen in Serie zu den LEDs geschalteten Widerstand sowie weitere
Komponenten aufweist, welche dazu ausgebildet sind, den Stromfluss durch die LEDs
anhand des Spannungsabfalls über den Widerstand zu bewerten und bei Überschreiten
eines vorgegebenen Stromwerts ein Signal auszugeben, wobei es sich bei den weiteren
Komponenten der Schaltungsanordnung zumindest teilweise um mehrere Transistoren handelt,
wobei das bei Überschreiten des vorgegebenen Stromwerts ausgegebene Signal von einem
der Transistoren ausgegeben wird und die Schaltungsanordnung zum Ansteuern des das
Signal ausgebenden Transistors zumindest zwei Steuer-Transistoren aufweist, welche
gespiegelt zueinander angeordnet sind, wobei ein erster Steuer-Transistor mit dem
eingangsseitigen Anschluss des Messwiderstands und ein zweiter Steuer-Transistor mit
dem ausgangsseitigen Anschluss des Messwiderstands verbunden ist.
[0014] Ferner wird ein Verfahren zum Überwachen des Stromflusses durch einen Strang seriell
verschalteter LEDs vorgeschlagen, wobei ein in Serie zu den LEDs geschalteter Messwiderstand
sowie weitere Komponenten (22) vorgesehen sind, wobei der Stromfluss durch die LEDs
von den weiteren Komponenten anhand des Spannungsabfalls über den Messwiderstand bewertet
wird und bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromwerts ein Signal ausgegeben wird,
und wobei es sich bei den weiteren Komponenten zumindest teilweise um mehrere Transistoren
handelt, wobei das bei Überschreiten des vorgegebenen Stromwerts ausgegebene Signal
von einem der Transistoren ausgegeben wird und zum Ansteuern des das Signal ausgebenden
Transistors zumindest zwei Steuer-Transistoren vorgesehen sind, welche gespiegelt
zueinander angeordnet sind, wobei ein erster Steuer-Transistor mit dem eingangsseitigen
Anschluss des Messwiderstands und ein zweiter Steuer-Transistor mit dem ausgangsseitigen
Anschluss des Messwiderstands verbunden ist.
[0015] Die abhängigen Ansprüche betreffen insbesondere Maßnahmen, welche die Anordnung der
weiteren Komponenten der Überwachungs-Schaltungsanordnung betreffen und durch die
sichergestellt werden soll, dass der angestrebte minimale Energieverbrauch während
eines Normalbetriebs der LEDs erzielt wird.
[0016] Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass es sich bei dem ausgegebenen Signal um einen
Stromfluss durch einen bzw. einen Spannungsabfall über einen Ausgangswiderstand handelt.
Der zweite Steuer-Transistor kann dabei derart angeordnet sein, dass er die Basis-Emitter-Strecke
des das Signal ausgebenden Transistors überbrückt und diesen dementsprechend dann
dazu veranlasst, zu gegebenem Zeitpunkt das entsprechende Signal auszugeben, wobei
dieses Signal dann wie bereits erwähnt in einem entsprechenden Stromfluss durch beziehungsweise
einen Spannungsabfall über einen dem Transistor nachgeordneten Ausgangswiderstand
besteht. Dabei kann gegebenenfalls mindestens ein weiterer Steuer-Transistor parallel
zu dem zweiten Steuer-Transistor geschaltet sein, wodurch die Möglichkeit besteht,
die Schwelle, bei der durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung das Signal ausgegeben
wird, exakt einzustellen.
[0017] Vorzugsweise wird hierbei die oben beschriebene Schaltungsanordnung durch die Vorwärtsspannung
einiger LEDs des zu überwachenden Strangs betrieben. Das heißt, die Steuer-Transistoren
der Anordnung sind parallel zu einigen LEDs des LED-Strangs verschaltet. Es ist dementsprechend
keine separate Strom- oder Spannungsquelle für die Überwachungsschaltung erforderlich,
wobei - wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben - der Energieverbrauch der
Schaltungsanordnung minimal gehalten werden kann.
[0018] Vorzugsweise kommt die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung in einer Anordnung
zum Betreiben mehrerer LEDs zum Einsatz, wobei die LEDs in Serie zueinander geschaltet
und von einer Stromquelle versorgt sind und wobei den LEDs die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
zum Überwachen des Stromflusses zugeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung kann
dann insbesondere vorgesehen sein, dass diese zusätzlich ein Schaltungselement zum
Überbrücken, also zum Kurzschließen des LED-Strangs oder zur Unterbrechung der Stromversorgung
für die LEDs aufweist, wobei dieses Schaltungselement dann auf Basis des von der erfindungsgemäßen
Überwachungsschaltung ausgegebenen Signals aktiv wird. Insbesondere kann das erfindungsgemäße
Konzept bei einem seriell-parallelen LED-Array zum Einsatz kommen.
[0019] Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert
werden. Es zeigen:
- Figur 1
- das grundlegende Konzept der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Überwachen
des Stromflusses durch LEDs;
- Figur 2
- ein detailliertes Ausführungsbeispiel für die Realisierung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
- Figur 3
- die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einem seriell-parallelen
LED-Array, welches von einer Konstantstromquelle betrieben wird; und
- Figur 4
- eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zum Begrenzen des Stromflusses durch
einen LED-Strang;
[0020] Das grundsätzliche Konzept der erfindungsgemäßen Lösung ist in Fig. 1 gezeigt. Dargestellt
ist ein mit dem Bezugszeichen 10 versehener LED-Strang, der also mehrere in Serie
zueinander geschaltete LEDs 11 aufweist. Diese LEDs 11 werden üblicherweise von einer
nicht näher dargestellten Konstantstromquelle mit Strom versorgt, der derart ausgelegt
ist, dass sich über die LEDs 11 jeweils ein geeigneter Spannungsabfall sowie ein entsprechender
Stromfluss einstellt, bei dem die LEDs 11 optimal betrieben werden können. Steigt
nunmehr allerdings die Höhe des Stroms über einen zulässigen Wert an, was beispielsweise
bei Defekten in benachbarten bzw. parallelen, hier nicht dargestellten LED-Strängen
der Fall sein kann, so soll dies mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung zuverlässig
erkannt und in entsprechender Weise signalisiert werden.
[0021] Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass eine Schaltungsanordnung 20 zum Überwachen
des Stromflusses zum Einsatz kommt, welche zunächst als Mess- bzw. Sensor-Element
zum Erfassen des Stromflusses einen Widerstand 21 aufweist. Der Widerstand 21 ist
wiederum in Serie zu den LEDs 11 des LED-Strangs 10 geschaltet, so dass also der durch
den Widerstand 21 fließende Strom auch dem LED-Strom I
LED entspricht. Der sich hierbei ergebende Spannungsabfall V
R über den Messwiderstand 21 stellt also ein Maß für die Höhe des Stroms I
LED dar, weshalb die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 20 zusätzlich Mittel 22 aufweist,
die den Spannungsabfall über den Messwiderstand 21 bewerten und dann gegebenenfalls
ein entsprechendes Signal ausgeben, das Auskunft darüber gibt, ob ein unzulässig hoher
Strom vorliegt oder nicht.
[0022] Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, sind deshalb diese weiteren Komponenten
22 zur Bewertung des Spannungsabfalls mit dem Eingang sowie dem Ausgang des Messwiderstands
21 verbunden. Gleichzeitig sind diese Komponenten noch mit einer zusätzlichen Anschlussstelle
innerhalb der LED-Strangs 10 verbunden, so dass die über diese LEDs anliegende Vorwärtsspannung
als quasi Energieversorgungsquelle für diese Komponenten 22 genutzt werden kann. Wie
nachfolgend noch näher beschrieben wird, kann hierdurch der Energieverbrauch minimiert
werden.
[0023] Grundsätzlich soll ein Messwiderstand 21 mit einem sehr geringen Widerstandswert
zum Einsatz kommen. Dies hat selbstverständlich zur Folge, dass auch der Spannungsabfall
V
R über den Messwiderstand 21 sehr gering sein wird und beispielsweise im Bereich einiger
weniger Millivolt oder sogar darunter liegt. Eine Möglichkeit zur Realisierung der
Mittel 22 zur Bewertung des Spannungsabfalls, welche trotz allem zuverlässig ein Erfassen
des Überschreitens eines vorgesehenen Maximalstroms ermöglicht, ist in Fig. 2 dargestellt.
[0024] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Überwachung des Spannungsabfalls
über den Messwiderstand 21 sowie die davon abhängige Signalausgabe im Wesentlichen
mit Hilfe von vier Transistoren T1 bis T4 realisiert. Für die Ausgabe des Signals
ist dabei der letzte Transistor T4 verantwortlich, der - wie dargestellt - eingangsseitig,
also im Falle des hier zum Einsatz kommenden PNP-Transistors mit seinem Emitter-Anschluss
mit dem Ausgang des Messwiderstands 21 verbunden ist. Der Ausgang des Transistors
T4, im vorliegenden Fall der Kollektor-Anschluss ist mit einem Ausgangs-Widerstand
R
A verbunden, wobei das von dem Transistor T4 ausgegebene Signal im vorliegenden Fall
darin besteht, dass für den Fall, dass ein überhöhter LED-Strom vorliegt, ein geringer
Stromfluss über den Widerstand R
A generiert wird, der als Signal benutzt wird, mit dessen Hilfe beispielsweise ein
Schalter 35 aktiviert werden kann, durch den gegebenenfalls der gesamte LED-Strang
10 überbrückt wird.
[0025] Das Ansteuern des das Signal ausgebenden Transistors T4 erfolgt mit Hilfe von drei
Steuer-Transistoren T1, T2 und T3, wobei der erste Steuer-Transistor T1 eingangsseitig
mit dem Eingangsanschluss des Messwiderstands 21 und ausgangsseitig über einen Widerstand
R
1 mit dem zusätzlichen Anschlusspunkt innerhalb des LED-Strangs 10 verbunden ist. Basis
und Emitter dieses Transistors T1 sind miteinander verbunden. Gespiegelt zu diesem
ersten Steuer-Transistor T1 sind zwei parallel angeordnete weitere Steuer-Transistoren
T2 und T3 vorgesehen, die vorzugsweise identisch - d.h. Transistor T2 entspricht dem
Transistor T3 - ausgebildet sind deren Eingänge ebenso wie bei dem Transistor T4 mit
dem Ausgang des Messwiderstands 21 verbunden sind. Die Ausgänge dieser Transistoren
T2 und T3 sind wiederum über einen weiteren Widerstand R
2 mit dem Anschlusspunkt in dem LED-Strang 10 verbunden, gleichzeitig allerdings auch
mit der Basis des Transistors T4.
[0026] Die Funktion der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung ist dann wie nachfolgend
erläutert.
[0027] Während eines Normalbetriebs, während also der Stromfluss durch den LED-Strang 10
und damit auch durch den Messwiderstand 21 innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt,
gilt der Zusammenhang
wobei Vbe1 die Basis-Emitters-Spannung des ersten Steuer-Transistors T1 und Vbe2
die Basis-Emitter-Spannung der zwei Steuer-Transistoren T2 und T3 darstellt. V
R ist der Spannungsabfall über den Messwiderstand 21, der also die Differenz zwischen
den Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren T1 und T2 (beziehungsweise T3) darstellt.
Die Werte des Messwiderstands 21 sowie der weiteren Widerstände R
1 und R
2 sowie die Transistoren sind nun derart gewählt, dass im Normalbetrieb, d.h. I
LED < I
max, der erste Transistor T1 gesperrt ist, die beiden gespiegelten Transistoren T2 und
T3 hingegen geöffnet sind. In diesem Fall fließt über die Transistoren T2 und T3 Strom,
wodurch die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T4 auf einem niedrigen Wert gehalten
wird. In diesem Fall ist auch der Transistor T4 gesperrt, das heißt, es liegt kein
Stromfluss über den Transistor T4 vor und dementsprechend fällt an dem Ausgangs-Widerstand
R
A auch keine Spannung ab, die, wie bereits erwähnt, dem Signal für einen unzulässig
hohen Strom entspricht.
[0028] Würde nunmehr allerdings beispielsweise aufgrund eines Defekts in einem parallelen
LED-Strang der Stromfluss I
LED in dem vorliegenden LED-Strang 10 stark ansteigen, so hätte dies auch einen starken
Anstieg des Spannungsabfalls V
R über den Messwiderstand 21 zur Folge. Im Vergleich zu den Transistoren T2 und T3
weist nunmehr also der erste Steuer-Transistor T1 eine deutlich höhere Basis-Emitter-Spannung
Vbe1 auf, was zur Folge hat, dass nunmehr über diesen Steuer-Transistor T1 Strom fließen
kann. Da in diesem Fall die an der Basis der Transistoren T2 und T3 anliegende Spannung
erhöht und dementsprechend die Basis-Emitter-Spannung für diese Transistoren T2 und
T3 reduziert wird, wird nunmehr ein Stromfluss über die Transistoren T2 und T3 unterdrückt,
was wiederum zur Folge hat, dass sich auch zwischen Basis und Emitter des Transistors
T4 ein höherer Spannungsabfall einstellt. Dieser öffnet dementsprechend und es kann
nunmehr über diesen Transistor T4 Strom fließen, der als messbares Signal an dem Widerstand
R
A zur Verfügung steht und beispielsweise zum Aktivieren des Schalters 35 genutzt werden
kann.
[0029] Das Zurückführen der Steuer-Transistoren T1 bis T3 über die Widerstände R
1 und R
2 zu dem Anschlusspunkt innerhalb des LED-Strangs 10 ist, wie bereits erwähnt, erforderlich,
damit über den Komponenten der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung 22 ein ausreichender
Spannungsabfall vorliegt, der für das Funktionieren der Schaltung insgesamt erforderlich
ist. Wie dargestellt, wird hierbei vorzugsweise auf einen Punkt zurückgegriffen werden,
der zumindest drei LEDs 11 überbrückt, da in diesem Fall sichergestellt ist, dass
selbst bei einem Ausfall einer dieser LEDs in dem dazwischenliegenden Bereich noch
ein ausreichend hoher Spannungsabfall zur Verfügung steht.
[0030] Die Schwelle, bei der die Schaltungsanordnung derart umschaltet, dass an dem Ausgangstransistor
T4 ein Stromfluss vorliegt, kann durch die Wahl der Widerstände, insbesondere des
Messwiderstands 21 sowie durch die Anzahl der parallel geschalteten zweiten Steuer-Transistoren
T2 und T3 eingestellt werden. Das Variieren der Anzahl der zweiten Steuer-Transistoren
ist dabei insofern sinnvoll, als in der Regel lediglich eine begrenzte Anzahl von
Widerständen zur Nutzung als Messwiderstand zur Verfügung steht, wobei dann trotz
allem durch das Hinzufügen zusätzlicher weiterer Steuer-Transistoren eine Feinabstimmung
der Umschaltschwelle vorgenommen werden kann.
[0031] Wie bereits erwähnt, besteht ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin, dass
über den Messwiderstand nur eine sehr geringe Spannung abfällt und auch während des
Normalbetriebs nur ein äußerst geringer Strom über die zweiten Steuer-Transistoren
fließt. Es ergibt sich hierdurch ein vernachlässigbarer Einfluss auf die Effizienz
des LED-Strangs, wobei ein weiterer Vorteil auch darin besteht, dass keine separaten
Energieversorgungsmittel für die verschiedenen Komponenten erforderlich sind und kostengünstige
Elemente zum Einsatz kommen können.
[0032] Zu erwähnen ist, dass das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel selbstverständlich
auch mit NPN-Transistoren realisiert werden könnte, wobei sich dann eine im Prinzip
vergleichbare Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ergibt. Für den das Signal ausgebenden
Transistor T4 könnte beispielsweise auch ein MOS-Transistor oder dergleichen verwendet
werden. Der dargestellte Schalter 35 könnte beispielsweise als Transistor oder auch
als Thyristor ausgebildet sein, wobei selbstverständlich das von der Schaltung ausgegebene
Signal auch anderweitig, z.B. zum Ansteuern der Stromversorgungsquelle genutzt werden
könnte.
[0033] Fig. 3 zeigt schließlich ein konkretes Ausführungsbeispiel des Einsatzes der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung in einem seriell-parallelen LED-Array. Dargestellt ist ein Array
mit drei parallel verschalteten LED-Strängen 10, die von einer gemeinsamen Konstantstromquelle
5 versorgt werden. Im vorliegenden Fall ist der Messwiderstand 21 in Serie zu dem
dritten LED-Strang geschaltet. Das heißt, falls über diesen dritten Strang ein unzulässig
hoher Strom fließt, wird von dem vierten Transistor T4 der dargestellten Überwachungsschaltung
das entsprechende Signal ausgegeben.
[0034] Es muss also bei einem seriell-parallelen LED-Array nicht zwingend für jeden LED-Strang
eine entsprechende Schaltungsanordnung zur Stromüberwachung vorgesehen sein. Ein überhöhter
Stromfluss in einem einzelnen Strang stellt bereits einen sehr konkreten Hinweis dafür
dar, dass innerhalb der Schaltungsanordnung ein Problem vorliegt, was durch die Ausgabe
des entsprechenden Signals über den Transistor dann signalisiert wird. Selbstverständliche
wäre es allerdings auch denkbar, jedem der LED-Stränge eine eigene erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung zum Überwachen des Stromflusses zuzuordnen.
[0035] Letztendlich wird also mit Hilfe der vorliegenden Erfindung eine sehr einfache, kosten-
und energieeffiziente Möglichkeit geschaffen, den Stromfluss in LED-Schaltungsanordnungen
zu überwachen.
1. Schaltungsanordnung (20) zum Überwachen des Stromflusses durch einen Strang (10) seriell
verschalteter LEDs (11),
wobei die Schaltungsanordnung (20) einen in Serie zu den LEDs (11) geschalteten Messwiderstand
(21) sowie weitere Komponenten (22) aufweist, welche dazu ausgebildet sind, den Stromfluss
durch die LEDs (11) anhand des Spannungsabfalls über den Messwiderstand (21) zu bewerten
und bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromwerts ein Signal auszugeben,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei den weiteren Komponenten (22) der Schaltungsanordnung (20) zumindest
teilweise um mehrere Transistoren (T1 bis T4) handelt, wobei das bei Überschreiten
des vorgegebenen Stromwerts ausgegebene Signal von einem der Transistoren (T4) ausgegeben
wird und die Schaltungsanordnung (20) zum Ansteuern des das Signal ausgebenden Transistors
(T4) zumindest zwei Steuer-Transistoren (T1, T2) aufweist, welche gespiegelt zueinander
angeordnet sind, wobei ein erster Steuer-Transistor (T1) mit dem eingangsseitigen
Anschluss des Messwiderstands (21) und ein zweiter Steuer-Transistor (T2) mit dem
ausgangsseitigen Anschluss des Messwiderstands (21) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem ausgegebenen Signal um einen Stromfluss durch einen bzw. einen Spannungsabfall
über einen Ausgangswiderstand (RA) handelt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein weiterer Steuer-Transistor (T3) parallel zu dem zweiten Steuer-Transistor
(T2) geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die zweiten Steuer-Transistoren (T2, T3) die Basis-Emitter-Strecke des das
das Signal ausgebenden Transistors (T4) überbrücken.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass diese durch die Vorwärtsspannung einiger der LEDs (11) des LED-Strangs (10) betrieben
wird.
6. Anordnung zum Betreiben mehrerer LEDs (11), wobei die LEDs (11) in Serie zueinander
geschaltet und von einer Stromquelle (5) versorgt sind, wobei die Anordnung eine Schaltungsanordnung
(20) zum Überwachen des Stromflusses nach einem der vorherigen Ansprüche enthält.
7. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass diese ein Schaltungselement (35) zum Überbrücken der LEDs (11) bzw. zur Unterbrechung
der Stromversorgung für die LEDs (11) aufweist,
wobei das Schaltungselement durch die Schaltungsanordnung (20) angesteuert wird.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LEDs (11) in einem seriell-parallelen Array verschaltet sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass einem der LED-Stränge (10) die Schaltungsanordnung (20) zum Überwachen des Stromflusses
zugeordnet ist.
10. Verfahren zum Überwachen des Stromflusses durch einen Strang (10) seriell verschalteter
LEDs (11),
wobei ein in Serie zu den LEDs (11) geschalteter Messwiderstand (21) sowie weitere
Komponenten (22) vorgesehen sind, und
wobei der Stromfluss durch die LEDs (11) von den weiteren Komponenten (22) anhand
des Spannungsabfalls über den Messwiderstand (21) bewertet wird und bei Überschreiten
eines vorgegebenen Stromwerts ein Signal ausgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei den weiteren Komponenten (22) zumindest teilweise um mehrere Transistoren
(T1 bis T4) handelt, wobei das bei Überschreiten des vorgegebenen Stromwerts ausgegebene
Signal von einem der Transistoren (T4) ausgegeben wird und zum Ansteuern des das Signal
ausgebenden Transistors (T4) zumindest zwei Steuer-Transistoren (T1, T2) vorgesehen
sind, welche gespiegelt zueinander angeordnet sind, wobei ein erster Steuer-Transistor
(T1) mit dem eingangsseitigen Anschluss des Messwiderstands (21) und ein zweiter Steuer-Transistor
(T2) mit dem ausgangsseitigen Anschluss des Messwiderstands (21) verbunden ist.
11. Verfahren zum Betreiben von LEDs (11), wobei die LEDs (11) in Serie zueinander geschaltet
und von einer Stromquelle (5) versorgt sind und wobei der Stromfluss durch die LEDs
(11) mit dem Verfahren gemäß Anspruch 10 überwacht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit Hilfe des ausgegebenen Signals die Stromzufuhr zu den LEDs (11) abgeschaltet
wird bzw. die LEDs (11) überbrückt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LEDs (11) in einem seriell-parallelen Array angeordnet sind.
1. A circuit arrangement (20) for monitoring the current flow through a string (10) of
serially connected LEDs (11),
wherein the circuit arrangement (20) has a measuring resistor (21) connected in series
to the LEDs (11) and further components (22), which are designed to evaluate the current
flow through the LEDs (11) by means of the voltage drop across the measuring resistor
(21) and to output a signal when a predetermined current value is exceeded,
characterized in
that the further components (22) of the circuit arrangement (20) are at least partially
a plurality of transistors (T1 to T4), wherein the signal output when the predetermined
current value is exceeded is output by one of the transistors (T4) and the circuit
arrangement (20) has at least two control transistors (T1, T2) for controlling the
transistor (T4), which outputs the signal, which are arranged mirrored with respect
to each other, wherein a first control transistor (T1) is connected to the input-side
connection of the measuring resistor (21) and a second control transistor (T2) is
connected to the output-side connection of the measuring resistor (21).
2. The circuit arrangement according to Claim 1,
characterized in
that the output signal is a current flow through a voltage drop or a voltage drop across
an output resistor (RA).
3. The circuit arrangement according to Claim 1 or 2,
characterized in
that at least one further control transistor (T3) is connected in parallel to the second
control transistor (T2).
4. The circuit arrangement according to any one of the preceding claims,
characterized in
that the second control transistor or the second control transistors (T2, T3) bridge the
basis-emitter path of the transistor (T4), which outputs the signal.
5. The circuit arrangement according to any one of the preceding claims,
characterized in
that said circuit arrangement is operated by the forward voltage of some of the LEDs (11)
of the LED string (10).
6. An arrangement for operating a plurality of LEDs (11), wherein the LEDs (11) are connected
to one another in series and are supplied by a current source (5), wherein the arrangement
contains a circuit arrangement (20) for monitoring the current flow according to any
one of the preceding claims.
7. The arrangement according to Claim 6,
characterized in
that said arrangement has a circuit element (35) for bridging the LEDs (11) or for interrupting
the current supply for the LEDs (11), wherein the circuit element is controlled by
the circuit arrangement (20).
8. The arrangement according to Claim 6 or 7,
characterized in
that the LEDs (11) are connected in a serial-parallel array.
9. The arrangement according to Claim 8,
characterized in
that the circuit arrangement (20) for monitoring the current flow is assigned to one of
the LED strings (10).
10. A method for monitoring the current flow through a string (10) of serially connected
LEDs (11),
wherein a measuring resistor (21) connected in series to the LEDs (11) and further
components (22) are provided, and
wherein the current flow through the LEDs (11) is evaluated by the further components
(22) by means of the voltage drop across the measuring resistor (21) and a signal
is output when a predetermined current value is exceeded,
characterized in
that the further components (22) are at least partially a plurality of transistors (T1
to T4), wherein the signal output when the predetermined current value is exceeded
is output by one of the transistors (T4) and least two control transistors (T1, T2)
are provided for controlling the transistor (T4), which outputs the signal, which
control transistors are arranged mirrored with respect to each other, wherein a first
control transistor (T1) is connected to the input-side connection of the measuring
resistor (21) and a second control transistor (T2) is connected to the output-side
connection of the measuring resistor (21).
11. The method for operating LEDs (11), wherein the LEDs (11) are connected to each other
in series and are supplied by a current source (5) and wherein the current flow through
the LEDs (11) is monitored with the method according to Claim 10.
12. The method according to Claim 11,
characterized in
that with the aid of the output signal the current supply to the LEDs (11) is switched
off or the LEDs (11) are bridged.
13. The method according to Claim 10 or 11,
characterized in
that the LEDs (11) are arranged in a serial-parallel array.
1. Configuration de circuit (20) pour la surveillance du flux de courant à travers une
chaîne (10) de LED (11) branchées en série,
dans lequel la configuration de circuit (20) comprend une résistance de mesure (21)
branchées en série avec les LED (11) ainsi que d'autres composants (22) qui sont conçus
pour évaluer le flux de courant à travers les LED (11) à l'aide de la chute de tension
dans la résistance de mesure (21) et pour émettre un signal lors du dépassement d'une
valeur de courant prédéterminée,
caractérisée en ce que
les autres composants (22) de la configuration de circuit (20) sont au moins en partie
plusieurs transistors (T1 à T4), dans lequel le signal émis lors du dépassement de
la valeur de courant prédéterminée est émis par un des transistors (T4) et la configuration
de circuit (20) comprend, pour le contrôle du transistor (T4) émettant le signal,
au moins deux transistors de commande (T1, T2), qui sont disposés en miroir l'un par
rapport à l'autre, dans lequel un premier transistor de commande (T1) est relié avec
la borne côté entrée de la résistance de mesure (21) et un deuxième transistor de
commande (T2) est relié avec la borne côté sortie de la résistance de mesure (21).
2. Configuration de circuit selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
le signal émis est un flux de courant resp. une chute de tension à travers une résistance
de sortie (RA).
3. Configuration de circuit selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que
au moins un autre transistor de commande (T3) est branché parallèlement au deuxième
transistor de commande (T2).
4. Configuration de circuit selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le ou les deuxièmes transistors de commande (T2, T3) court-circuitent la portion base-émetteur
du transistor (T4) émettant le signal.
5. Configuration de circuit selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
celle-ci est commandée par la tension aller de certaines des LED (11) de la chaîne
de LED (10).
6. Configuration pour la commande de plusieurs LED (11), dans laquelle les LED (11) sont
branchées en série et sont alimentées par une source de courant (5), dans laquelle
la configuration comprend une configuration de circuit (20) pour la surveillance du
flux de courant selon l'une des revendications précédentes.
7. Configuration selon la revendication 6,
caractérisée en ce que
celle-ci comprend un élément de commutation (35) pour le court-circuitage des LED
(11) resp. pour l'interruption de l'alimentation en courant pour les LED (11), dans
laquelle l'élément de commutation est contrôlé par la configuration de circuit (20).
8. Configuration selon la revendication 6 ou 7,
caractérisée en ce que
les LED (11) sont branchées dans une matrice série-parallèle.
9. Configuration selon la revendication 8,
caractérisée en ce que
à une des chaînes de LED (10) correspond la configuration de circuit (20) pour la
surveillance du flux de courant.
10. Procédé de surveillance du flux de courant à travers une chaîne (10) de LED (11) branchées
en série,
dans lequel une résistance de mesure (21) branchée en série avec les LED (11) ainsi
que d'autres composants (22) sont prévus, et
dans lequel le flux de courant à travers les LED (11) est évalué par les autres composants
(22) à l'aide de la chute de tension dans la résistance de mesure (21) et un signal
est émis lors du dépassement d'une valeur de courant prédéterminée,
caractérisée en ce que
les autres composants (22) sont au moins en partie plusieurs transistors (T1 à T4),
dans lequel le signal émis lors du dépassement de la valeur de courant prédéterminée
est émis par un des transistors (T4) et, pour le contrôle du transistor (T4) émettant
le signal, sont prévus au moins deux transistors de commande (T1, T2), qui sont disposés
en miroir l'un par rapport à l'autre, dans lequel un premier transistor de commande
(T1) est relié avec la borne côté entrée de la résistance de mesure (21) et un deuxième
transistor de commande (T2) est relié avec la borne côté sortie de la résistance de
mesure (21).
11. Procédé de commande de LED (11), dans lequel les LED (11) sont branchées en série
et sont alimentées par une source de courant (5) et dans lequel le flux de courant
est surveillé par les LED (11) avec le procédé selon la revendication 10.
12. Procédé selon la revendication 11,
caractérisé en ce que
à l'aide du signal émis, l'alimentation en courant des LED (11) est coupée resp. les
LED (11) sont court-circuitées.
13. Procédé selon la revendication 10 ou 11,
caractérisé en ce que
les LED (11) sont disposées dans une matrice série-parallèle.