Schaltungsanordnung und Verfahren zum betreiben mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer ersten (LED1) und mindestens einer zweiten LED (LED3). Sie basiert auf einem Tiefsetzsteller, wobei die erste LED (LED1) derart angeordnet ist, dass sie sowohl während der Aufmagnetisierung als auch während der Entmagnetisierung der Induktivität (L1) des Tiefsetzstellers bestromt wird, während die zweite LED (LED3) derart angeordnet ist, dass sie nur während der Entmagnetisierung der Induktivität (L1) bestromt wird.

Beschreibung

[0001] Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED

Technisches Gebiet

[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED umfassend einen Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Koppeln mit einer variablen Versorgungsgleichspannung, einen ersten Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Koppeln mit der mindestens einen ersten LED, einen Tiefsetzsteller mit einem Schalter, einer Diode und einer Induktivität, wobei der Tiefsetzsteller einen Aufladepfad zum Aufmagnetisieren der Induktivität und einen Freilaufpfad zum Entmagnetisieren der Induktivität aufweist, wobei in der Aufladephase der Induktivität im Aufladepfad ein Aufmagnetisierungsstrom und in der Freilaufphase der Induktivität im Freilaufpfad ein Entmagnetisierungsstrom fließt, wobei der Eingang des Tiefsetzstellers mit dem Eingang der Schaltungsanordnung und der Ausgang des Tiefsetzstellers mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung gekoppelt ist. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED an einer derartigen Schaltungsanordnung sowie ein System mit einer derartigen Schaltungsanordnung und mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED.

Stand der Technik

[0003] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Problematik, wie sie beispielsweise beim Betrieb von LEDs im mobilen Bereich vorkommt. In diesem Anwendungsbereich von LEDs werden die LEDs häufig von einer Batterie gespeist, wobei üblicherweise Vorkehrungen schaltungstechnischer Art getroffen sind, die LEDs möglichst lange ohne Einbußen in der Helligkeit zu betreiben. Für den Benutzer resultiert daraus das Problem, dass, wenn die Leistung der Batterie erschöpft ist, schlagartig das Licht ausgeht. Wie ohne Weiteres verständlich, können sich daraus gefährliche Situationen ergeben, die es zu vermeiden gilt. Es sind deshalb Maßnahmen bekannt, die an die LEDs bereitgestellte Leistung in Abhängigkeit von der Batteriespannung zu dimmen, um dem Benutzer ein optisches Feedback zu geben. Bekannte Maßnahmen sind beispielsweise die Verwendung von Vorwiderständen, von Boostreglern mit einer Detektorschaltung und entsprechender Manipulation des LED-Stroms, Buckregler, die unter einer gewissen Klemmspannung nur noch als Überstrombegrenzung fungieren, sowie analoge Transistorschaltungen.

[0004] Die bekannten Lösungen zeichnen sich entweder durch einen hohen Schaltungsaufwand aus, was in unerwünscht hohen Kosten resultiert. Andererseits lässt sich die gewünschte Funktion zwar kostengünstig realisieren, jedoch ist der im Hinblick auf einen Einsatz im mobilen Bereich besonders wichtige Wirkungsgrad zu niedrig.

Darstellung der Erfindung

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass dem Benutzer einerseits ein optisches Feedback über den Ladezustand einer die LEDs versorgenden Batterie gegeben werden kann, dies andererseits mit möglichst geringem schaltungstechnischem Aufwand unter möglichst hohem Wirkungsgrad ermöglicht werden soll.

[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, ein System mit den Merkmalen von Patentanspruch 6 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 14.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe vorzüglich auf der Basis der Topologie eines Tiefsetzstellers gelöst werden kann. Wird mindestens eine LED nicht an den eigentlichen Ausgang des Tiefsetzstellers gekoppelt, sondern in dessen Freilaufpfad angeordnet, so ist die an die im Freilaufpfad angeordnete LED gekoppelte Leistung mit dem Ladezustand der Batterie korreliert. Die am Ausgang des Tiefsetzstellers angeschlossenen LEDs werden im Buck-Modus betrieben, solange die Versorgungsspannung größer ist als die Summenspannung der LEDs. Diese liefern demnach quasi unabhängig vom Ladezustand der Batterie bis zum Unterschreiten des durch die Summenspannung der LEDs vorgegebenen Schwellwerts eine konstante Helligkeit. Dies gilt nicht für die im Freilaufpfad des Tiefsetzstellers angeordnete LED, die im so genannten Boost-Modus betrieben wird. Diese LED wird nur während der Freilaufphase mit Strom versorgt. Je niedriger der Ladezustand der Batterie ist, umso länger ist die Aufladephase der Induktivität und umso kürzer die Freilaufphase. Mit zunehmender Entladung der Batterie wird demnach die im Freilaufpfad angeordnete LED zunehmend mit weniger Leistung versorgt und damit fortwährend dunkler.

[0008] Je nachdem, wie viel LEDs im Buck-Modus und wie viele im Boost-Modus betrieben werden, kann daher eine gleichmäßige Beleuchtung bis zu einer unteren Grenzspannung sichergestellt werden, wobei dennoch der Benutzer über die im Freilaufpfad angeordnete LED(s) ein Feedback über den Ladezustand der Batterie erhält.

[0009] Die Erfindung ermöglicht also zunächst einerseits die Bereitstellung einer im Wesentlichen konstanten Helligkeit bis kurz vor Entladung der Batterie. Andererseits wird dem Benutzer durch die im Freilaufpfad angeordnete LED ein optisches Feedback über den Ladezustand der Batterie bereitgestellt.

[0010] Die Erfindung geht überdies mit einem besonders hohen Wirkungsgrad einher, was auf folgendem Zusammenhang basiert: Durch die zusätzliche Last in der Freilaufphase - die im Freilaufpfad angeordnete mindestens eine LED - wird die Entmagnetisierungszeit der Induktivität gegenüber dem üblichen Betrieb von LEDs am Ausgang eines Tiefsetzstellers verkürzt. Da sich das Magnetfeld der Induktivität von selber abbaut, je länger die Freilaufphase dauert, wird der Wirkungsgrad umso schlechter, je kleiner das Verhältnis von Anschaltzeit zu Ausschaltzeit des Schalters des Tiefsetzstellers ist. Durch die zusätzliche Last in der Freilaufphase wird demnach die Ausschaltzeit entscheidend verkürzt. Bei einem Beispiel mit drei LEDs, wobei zwei LEDs im Buck-Modus betrieben werden und eine LED im Boost-Modus, kann die Ausschaltzeit um ein Drittel gegenüber dem Fall verkürzt werden, wenn alle drei LEDs im Buck-Modus betrieben würden. Dies resultiert in einer Erhöhung des Wirkungsgrads in der Größenordnung von bid zu 5 %. Insbesondere im mobilen Bereich ist eine derartige Steigerung des Wirkungsgrads als signifikant und wichtig zu betrachten.

[0011] Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Versorgung zumindest einer Teilmenge der LEDs bis zu niedrigeren Werten der Batteriespannung ermöglicht wird als beim Stand der Technik: Würden in dem obigen Beispiel mit drei LEDs alle drei LEDs im Buck-Modus betrieben werden, so stellt sich Dunkelheit ein bereits bei einer Batteriespannung von 9,6 V, wobei die Flussspannung in einer LED im Beispiel zu 3,2 V angenommen wird. Wird hingegen die dritte LED im Boost-Modus betrieben, so können die beiden anderen LEDs solange betrieben werden, bis die Batteriespannung auf 6,4 V abgesunken ist. Dadurch kann Licht definiert über längere Zeiträume bereitgestellt werden als bei herkömmlichen Lösungen.

[0012] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den im Nachfolgenden vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schaltungsanordnung weiterhin eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Schalters des Tiefsetzstellers. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Schaltungsanordnung weiterhin einen Shunt-Widerstand umfasst, der seriell zur Induktivität des Tiefsetzstellers gekoppelt ist, wobei der Shunt-Widerstand mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, so dass die im Betrieb über dem Shunt-Widerstand abfallende Spannung der Steuervorrichtung zuführbar ist. Durch diese Maßnahme kann der an die mit dem Ausgang des Tiefsetzstellers gekoppelten LEDs bereitgestellte Strom auf einfache Weise geregelt werden. In diesem Zusammenhang ist die Steuervorrichtung bevorzugt ausgelegt, die Schaltfrequenz des Schalters derart zu regeln, dass die am ersten Ausgang an die mindestens eine erste LED bereitstellbare Leistung in einem vorgebbaren Bereich der am Eingang der Schaltungsanordnung angelegten Versorgungsgleichspannung konstant ist.

[0014] Bevorzugt ist dem zweiten Ausgang ein erster Kondensator parallel geschaltet. Dadurch wird der zeitliche Verlauf des an die am zweiten Ausgang angeschlossene LED bereitgestellten Stroms gemittelt. Dadurch können harte Ein-und Ausschaltvorgänge vermieden werden, was in einer Verlängerung der Lebensdauer der am zweiten Ausgang angeschlossenen LEDs resultiert.

[0015] Während die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten LED betrifft, so betrifft sie gemäß einem zweiten Aspekt ein System mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, wobei das System überdies die mindestens eine erste LED und die mindestens eine zweite LED umfasst.

[0016] Dabei können die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite LED eine im Wesentlichen vergleichbare Nennleistung aufweisen. Wenn die mindestens eine erste LED eine erste Nennleistung aufweist und die mindestens eine zweite LED eine zweite Nennleistung, so kann die erste Nennleistung bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems beispielsweise gleich der zweiten Nennleistung sein mit einem Maximalunterschied von +/- 10 %.

[0017] Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass die erste Nennleistung ungleich der zweiten Nennleistung ist mit einem Mindestunterschied von +/- 10 %. Die vorliegende Erfindung bietet nämlich die Möglichkeit, LEDs unterschiedlicher Leistung mit ein- und demselben Treiber zu bedienen. Werden die LEDs beispielsweise nicht aus einer Batterie versorgt, sondern aus einer variablen Konstantspannungsquelle, beispielsweise durch Ableitung einer Konstantspannung aus einer Netzwechselspannung, so ermöglicht die vorliegende Erfindung auf der Basis der unterschiedlichen Leistungszuführung an die LEDs im Boost-Zweig einerseits und die LEDs im Buck-Zweig andererseits die Verwendung von LEDs unterschiedlicher Leistung. Dabei werden die LEDs mit geringerer Leistung bevorzugt im Boost-Zweig angeordnet.

[0018] Es kann vorgesehen sein, dass bei einem erfindungsgemäßen System die mindestens eine erste LED und die mindestens eine zweite LED Strahlung im selben Wellenlängenbereich abgeben. Andererseits kann vorgesehen werden, dass die mindestens eine erste LED eine Strahlung in einem Wellenlängenbereich abgibt, der sich von den Wellenlängenbereichen unterscheidet, indem die mindestens eine zweite LED Strahlung abgibt. Dadurch kann beispielsweise ermöglicht werden, dass die LEDs im Buck-Zweig die Grundstrahlung abgeben, die dann durch entsprechende Wahl der Versorgungsgleichspannung durch die LEDs im Boost-Zweig korrigiert oder modifiziert wird. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass die mindestens eine zweite LED mindestens zwei LEDs umfasst, wobei die beiden LEDs eine Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge abgeben. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass von diesen beiden zweiten LEDs mindestens eine LED eine Strahlung im roten Wellenlängenbereich und mindestens eine LED eine Strahlung im orangen Wellenlängenbereich abgibt. Besonders bevorzugt ist dann vorgesehen, dass die mindestens eine erste LED Strahlung im mintweißen Wellenlängenbereich abgibt. Durch einfache Änderung der Versorgungsgleichspannung kann der Farbort der Summenstrahlung verändert werden. Die Änderung der Versorgungsspannung kann durch einen Zweipunktregler realisiert werden, so dass eine hochdynamische Anpassung innerhalb weniger Schaltzyklen ermöglicht wird.

[0019] Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und eines erfindungsgemäßen Systems vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für ein erfindungsgemäßes Verfahren.

Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)

[0020] Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel den Verlauf des Tastgrads in Abhängigkeit der Eingangsspannung im Vergleich zum Stand der Technik;

Fig. 4 den Verlauf der gesamten LED-Ausgangsleistung sowie der Ausgangsleistung der LEDs im Buck-Zweig in Abhängigkeit der Eingangsspannung; und

Fig. 5 den Verlauf des Tastgrads in Abhängigkeit der Eingangsspannung im Vergleich zum Stand der Technik für ein Ausführungsbeispiel mit zwei LEDs im Buck-Zweig und acht LEDs im Boost-Zweig.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

[0021] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Diese umfasst einen Tiefsetzsteller mit einem Schalter S1, einer Diode D1 und einer Induktivität L1. Der Eingang des Tiefsetzstellers ist mit dem Eingang der Schaltungsanordnung gekoppelt, wobei der Eingang der Schaltungsanordnung einen ersten E1 und einen zweiten Eingangsanschluss E2 aufweist, zwischen denen im Betrieb eine variable Versorgungsgleichspannung angelegt wird. Diese Versorgungsgleichspannung U_e kann eine Batteriespannung sein, kann jedoch auch aus einer Versorgungswechselspannung, insbesondere einer Netzspannung, abgeleitet sein. Die Diode D1 ist einerseits zwischen den zweiten Eingangsanschluss E2 und einen Knoten N gekoppelt, über den der Schalter S1 mit der Induktivität L1 gekoppelt ist.

[0022] Die Schaltungsanordnung umfasst einen ersten Ausgang mit einem ersten A1 und einem zweiten Ausgangsanschluss A2, wobei am ersten Ausgangsanschluss A1 ein Strom I_LED für zwischen die Ausgangsanschlüsse A1 und A2 gekoppelte LEDs LED1 und LED2 bereitgestellt wird. Parallel zu den Ausgangsanschlüssen A1, A2 ist ein Kondensator C1 gekoppelt, der der Mittelung des an die LEDs LED1, LED2 bereitgestellten Stroms I_LED dient. Seriell zur Induktivität L1 ist ein Shunt-Widerstand R_Sh angeordnet, der zur Messung und Regelung des Stroms I_LED dient.

[0023] Wie dem Fachmann allgemein bekannt, wird bei geschlossenem Schalter S1 die Induktivität L1 aufmagnetisiert, wobei ein Strom vom Eingangsanschluss E1 über den Schalter S1 durch die Induktivität L1, den Shunt-Widerstand R_Sh, die LEDs LED1, LED2 zum zweiten Eingangsanschluss E2 zurückfließt. Wird der Schalter S1 geöffnet, beginnt der Entmagnetisierungsvorgang der Induktivität L1, wobei dann ein Strom in einem Freilaufpfad fließt vom Bezugspotential über die Diode D1, die Induktivität L1, den Shunt-Widerstand R_Sh, die LEDs LED1, LED2 zurück zum Bezugspotential.

[0024] Erfindungsgemäß ist im Freilaufpfad zwischen dem Bezugspotential und dem Knoten N ein zweiter Ausgang vorgesehen, der Ausgangsanschlüsse A3 und A4 umfasst, wobei zwischen diese Ausgangsanschlüsse A3, A4 eine LED3 gekoppelt ist. Während die LEDs LED1, LED2 sowohl in der Aufladeals auch in der Freilaufphase der Induktivität L1 vom Strom I_LED durchflossen werden, wird die LED3 lediglich in der Freilaufphase vom Strom I_LED durchflossen. Die LEDs LED1, LED2 werden demnach im Buck-Modus betrieben, während die LED3 im Boost-Modus betrieben wird. Während die LEDs LED1, LED2 im Continuous-Mode arbeiten, arbeitet die LED3 im PWM-Modus, dessen Tastgrad korreliert ist zum Verhältnis zwischen der Eingangsspannung U_e und der Ausgangsspannung U_a.

[0025] Ausgehend von einer konstanten Flussspannung der LEDs, beispielsweise 3,2 V, ändert sich abhängig von der Eingangsspannung der Tastgrad des den Schalter S1 ansteuernden Schaltsignals. Bei der Schaltungsanordnung von Fig. 1 können die LEDs LED1, LED2 solange mit einem Strom I_LED versorgt werden, solange die Eingangsspannung U_e größer 6,4 V ist.

[0026] Das Schaltsignal weist eine Periodendauer T auf, die sich zusammensetzt aus der Ausschaltzeit t_off und der Anschaltzeit t_on. Je kleiner allerdings die Eingangsspannung U_e wird, umso größer wird der Anteil der Einschaltzeit t_on an der Periode T; das heißt, mit anderen Worten sinkt bei kleiner werdender Eingangsspannung U_e die Ausschaltzeit t_off. Da die LED3 nur während der Ausschaltzeit t_off bestromt wird, wird diese mit kleiner werdender Eingangsspannung U_e immer weniger bestromt und gibt daher immer weniger Licht ab, während bis zur Untergrenze von U_e gleich 6,4 V die LEDs LED1, LED2 Licht konstanter Helligkeit abgeben. Würde wie im Stand der Technik die LED3 seriell zu den LEDs LED1, LED2 zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 und A2 angeordnet sein, würde eine derartige Kombination nur bis zu einem Minimalwert der Eingangsspannung U_e von 9,6 V Licht abgeben.

[0027] Im Vergleich zu einer Anordnung der LED3 seriell zu den LEDs LED1 und LED2 zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 und A2 verkürzt sich bei der in der Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung durch die zusätzliche Last in der Freilaufphase die Entmagnetisierungszeit der Induktivität.

[0028] Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die mit Bezug auf Fig. 1 eingeführten Bezugszeichen für gleiche und gleich wirkende Bauelemente übernommen werden. Der Schalter S1 ist in dem Beispiel von Fig. 2 als n-Kanal-MOSFET ausgebildet und wird von einer Steuervorrichtung 10 mit dem Schaltsignal angesteuert. Zur Regelung des Stroms I_LED wird der Steuervorrichtung 10 in an sich bekannter Weise die über dem Shunt-Widerstand R_Sh abfallende Spannung zugeführt. Zur Erhöhung der Lebensdauer der LED3 ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 der LED3 ein Kondensator C2 parallel geschaltet. Ein Kondensator C3 dient der Reduktion des Ripples des Eingangsstroms. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde auf einen Kondensator C1, vgl. Fig. 1, verzichtet. Dies ist möglich, wenn durch angemessene Dimensionierung von Schaltfrequenz und Induktivität der Stromripple des Ausgangsstroms unter einer vorgebbaren Schwelle liegt.

[0029] In der Aufladephase der Induktivität L1 fließt ein Strom I_LED vom Eingang E1 über den Shunt-Widerstand R_Sh, die Induktivität L1, die LEDs LED1, LED2 über den Schalter S1 zum zweiten Eingangsanschluss E2. Während der Freilaufphase fließt ein Strom im Kreis durch die Induktivität L1, die LEDs LED1, LED2, die LED3, die Diode D1 sowie den Shunt-Widerstand R_Sh. Die Steuervorrichtung 10 umfasst einen Zweipunktregler, das heißt, unterschreitet der Strom I_LED einen unteren Grenzwert I_LEDmin, wird der Schalter S1 geschlossen; erreicht der Strom I_LED einen oberen Grenzwert I_LEDmax, so wird der Schalter S1 geöffnet. Zur Messung des Stroms über den Shunt-Widerstand R_Sh umfasst die Steuervorrichtung 10 bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 einen Sensor zur hochliegenden Stromerfassung.

[0030] Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Abhängigkeit des Tastgrads von der Eingangsspannung U_e für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 in Kurvenzug a) sowie für eine Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik, die sich von der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass die LED3 in Serie zu den LEDs LED1, LED2 zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 und A2 angeordnet ist. Unter dem Begriff Tastgrad ist vorliegend das Verhältnis aus der Einschaltzeit zur Summe aus Ein- und Ausschaltzeit zu verstehen, das heißt TG = t_on/(t_on+t_off).

[0031] Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 ausgeführt, reduziert sich bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung infolge der zusätzlichen Last während der Freilaufphase die Ausschaltzeit t_off, wodurch sich bei der Erfindung der Tastgrad TG bei gleichen Werten der Eingangsspannung U_e erhöht. Je höher der Tastgrad TG, desto höher ist der Wirkungsgrad η der Schaltungsanordnung, da der Zeitraum, in dem sich das Magnetfeld der Induktivität L1 von selber abbaut, wodurch Energie verloren wird, bei der Erfindung verkürzt wird. Dies führt vorliegend zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads η von bis zu 5 % im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaltungsanordnung.

[0032] Fig. 4 zeigt die Ausgangsleistung, das heißt die in den drei LEDs des Ausführungsbeispiels von Fig. 2 umgesetzte Leistung, in Abhängigkeit der Eingangsspannung U_e. Kurvenzug a) gibt die Summe der in den LEDs LED1 und LED2 umgesetzten Leistung wieder, wobei Kurvenzug b) die Summe der in allen drei LEDs LED1, LED2 und LED3 umgesetzten Leistung wiedergibt. Wie zu erkennen ist, nimmt der in der LED3 umgesetzte Leistungsanteil mit geringer werdender Eingangsspannung U_e ab und geht bei einer Eingangsspannung von 6,4 V, die gerade noch ausreicht, um die LEDs LED1 und LED2 zu betreiben, auf null.

[0033] Fig. 5 zeigt den Tastgrad TG in Abhängigkeit der Eingangsspannung U_e. Für die Ermittlung des Kurvenzugs a) wurden dabei zwei LEDs zwischen die Ausgangsanschlüsse A1 und A2 gekoppelt, während acht LEDs seriell zwischen die Ausgangsanschlüsse A3 und A4 gekoppelt sind. Für die Erstellung des Kurvenzugs b) wurden, vgl. auch den Kurvenzug b) in Fig. 3, zwei LEDs, LED1 und LED2, zwischen die Ausgangsanschlüsse A1 und A2 gekoppelt, eine LED, nämlich die LED3, zwischen die Ausgangsanschlüsse A3 und A4+. Wie der Darstellung von Fig. 5 entnommen werden kann, ergibt sich bei einer erfindungsgemäßen Realisierung eine deutliche Erhöhung des Tastgrads TG über dem gesamten Bereich der Eingangsspannung U_e, was in einer deutlichen Steigerung des Wirkungsgrads η resultiert.

[0034] Die vorliegende Erfindung kann nicht nur dazu genutzt werden, um einem Benutzer ein optisches Feedback zu geben, dass beispielsweise bei einer mobilen Anwendung, die aus einer Batterie versorgt wird, die Batterieleistung ihrem Ende entgegengeht. Es können überdies mit der vorliegenden Erfindung LEDs unterschiedlicher Leistung mit ein und demselben Treiber bedient werden, wobei LEDs mit tendenziell geringerer Leistung im Boost-Zweig angeordnet werden. Die Schaltungsanordnung wird dann aus einer variablen Konstantspannungsquelle gespeist. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese zur Korrektur des Farborts einzusetzen. Verschiebungen des Farborts können gewünscht sein, beispielsweise um andere Stimmungen zu erzeugen, können jedoch auch nötig werden, wenn sich der Farbort infolge der Alterung der beteiligten Bauelemente verschiebt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel könnten demnach im Boost-Zweig eine rote und eine orange LED angeordnet sein, während im Buck-Zweig mintweiße LEDs angeordnet sind. Durch eine einfache Änderung der Versorgungsspannung U_e kann der Farbort der Summenstrahlung verändert werden. Aufgrund dessen, dass die Steuervorrichtung 10 einen Zweipunktregler umfasst, ist eine hochdynamische Anpassung innerhalb weniger Schaltzyklen möglich.

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten (LED1) und mindestens einer zweiten LED (LED3) umfassend:

- einen Eingang mit einem ersten (E1) und einen zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer variablen Versorgungsgleichspannung (U_e);

- einen ersten Ausgang mit einem ersten (A1) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen ersten LED (LED1);

- einen Tiefsetzsteller mit einem Schalter (S1), einer Diode (D1) und einer Induktivität (L1), wobei der Tiefsetzsteller einen Aufladepfad zum Aufmagnetisieren der Induktivität (L1) und einen Freilaufpfad zum Entmagnetisieren der Induktivität (L1) aufweist, wobei in der Aufladephase der Induktivität (L1) im Aufladepfad ein Aufmagnetisierungsstrom und in der Freilaufphase der Induktivität (L1) im Freilaufpfad ein Entmagnetisierungsstrom fließt, wobei der Eingang des Tiefsetzstellers mit dem Eingang der Schaltungsanordnung und der Ausgang des Tiefsetzstellers mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung gekoppelt ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltungsanordnung weiterhin einen zweiten Ausgang mit einem dritten (A3) und einem vierten Ausgangsanschluss (A4) zum Koppeln mit der mindestens einen zweiten LED (LED3) umfasst, wobei der dritte (A3) und der vierte Ausgangsanschluss (A4) derart in der Schaltungsanordnung vorgesehen sind, dass die mindestens eine zweite LED (LED3) bei Kopplung zwischen den dritten (A3) und den vierten Ausgangsanschluss (A4) nur vom Entmagnetisierungsstrom und nicht vom Aufmagnetisierungsstrom durchflossen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltungsanordnung weiterhin eine Steuervorrichtung (10) zur Ansteuerung des Schalters (S1) des Tiefsetzstellers umfasst.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltungsanordnung weiterhin einen Shunt-Widerstand (R_Sh) umfasst, der seriell zur Induktivität (L1) des Tiefsetzstellers gekoppelt ist, wobei der Shunt-Widerstand (R_Sh) mit der Steuervorrichtung (10) gekoppelt ist, so dass die im Betrieb über dem Shunt-Widerstand (R_Sh) abfallende Spannung der Steuervorrichtung (10) zuführbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuervorrichtung (10) ausgelegt ist, die Schaltfrequenz des Schalters (S1) derart zu regeln, dass die am ersten Ausgang an die mindestens eine erste LED (LED1) bereitstellbare Leistung in einem vorgebbaren Bereich der am Eingang der Schaltungsanordnung zu koppelnden Versorgungsgleichspannung (U_e) konstant ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem zweiten Ausgang ein erster Kondensator (C2) parallel geschaltet ist.

6. System mit einer Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das System die mindestens eine erste LED (LED1) und die mindestens eine zweite LED (LED3) umfasst.

7. System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine erste LED (LED1) eine erste Nennleistung aufweist und die mindestens eine zweite LED (LED3) eine zweite Nennleistung, wobei die erste Nennleistung gleich der zweiten Nennleistung ist, mit einem Maximalunterschied von +/-10%.

8. System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine erste LED (LED1) eine erste Nennleistung aufweist und die mindestens eine zweite LED (LED3) eine zweite Nennleistung, wobei die erste Nennleistung ungleich der zweiten Nennleistung ist, mit einem Mindestunterschied von +/-10%.

9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine erste LED (LED1) und die mindestens eine zweite LED (LED3) Strahlung im selben Wellenlängenbereich abgeben.

10. System nach einem der Ansprüche 6 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine erste LED (LED1) eine Strahlung in einem Wellenlängenbereich abgibt, der sich von Wellenlängenbereichen unterscheidet, in dem die mindestens eine zweite LED (LED3) Strahlung abgibt.

11. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine zweite LED (LED3) mindestens zwei LEDs umfasst, wobei die beiden LEDs eine Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge abgeben.

12. System nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass von den beiden zweiten LEDs eine LED eine Strahlung im roten Wellenlängenbereich und eine LED Strahlung im orangen Wellenlängenbereich abgibt.

13. System nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine erste LED (LED1) Strahlung im mintweißen Wellenlängenbereich abgibt.

14. Verfahren zum Betreiben mindestens einer ersten (LED1) und mindestens einer zweiten LED (LED3) an einer Schaltungsanordnung mit einem Eingang mit einem ersten (E1) und einen zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer variablen Versorgungsgleichspannung (U_e); einem ersten Ausgang mit einem ersten (A1) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen ersten LED (LED1); einem Tiefsetzsteller mit einem Schalter (S1), einer Diode (D1) und einer Induktivität (L1), wobei der Tiefsetzsteller einen Aufladepfad zum Aufmagnetisieren der Induktivität (L1) und einen Freilaufpfad zum Entmagnetisieren der Induktivität (L1) aufweist, wobei in der Aufladephase der Induktivität (L1) in einem Aufladepfad ein Aufmagnetisierungsstrom und in der Freilaufphase der Induktivität (L1) in einem Freilaufpfad ein Entmagnetisierungsstrom fließt, wobei der Eingang des Tiefsetzstellers mit dem Eingang der Schaltungsanordnung und der Ausgang des Tiefsetzstellers mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung gekoppelt ist;
gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Koppeln mindestens einer zweiten LED (LED3) mit der Schaltungsanordnung derart, dass die mindestens eine zweite LED (LED3) nur vom Entmagnetisierungsstrom und nicht vom Aufmagnetisierungsstrom durchflossen wird.

Zeichnung