DD257160A1 - CONTROL UNIT FOR AN INDICATOR CHAIN - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung fuer eine Leuchtdiodenkette, wie sie fuer Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke gebraeuchlich ist, vor allem, wenn Zuverlaessigkeit und Temperaturstabilitaet gefordert sind. Die Schaltung, bei der die Leuchtdioden in Reihe geschaltet und jeweils mit parallel geschalteten Regeltransistoren ueberbrueckt sind, die Regeltransistoren mit einer die Messspannung auswertenden Schaltung verbunden sind und die Diodenkette mit einer Gesamtstromquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeltransistoren als Stromquelle beschaltet sind und die Gesamtstromquelle einen positiven Temperaturkoeffizienten hat. Die Regeltransistoren sind Schalter, die die Ein/Aus-Funktion der LEDs steuern. Ausserdem sind sie Stromquellen, die den Strom durch und somit die Helligkeit der LEDs steuern. Ist die LED defekt, kann durch eine Nichtlinearitaet der Regeltransistorstromquellen optimal erreicht werden, dass der LED-Strom der defekten LED ueber den Regeltransistor fliesst, ohne dass dieser als Schalter angesteuert wird. Die Stromquelle mit dem positiven Temperaturkoeffizienten kompensiert den Leuchtstaerkenschwund der LEDs bei steigender Temperatur. Fig. 1The invention relates to a drive circuit for a light-emitting diode chain, as it is common for lighting or display purposes, especially if reliability and temperature stability are required. The circuit in which the LEDs are connected in series and each bridged with parallel-connected control transistors, the control transistors are connected to a measuring voltage evaluating circuit and the diode chain is connected to a total power source, characterized in that the control transistors are connected as a current source and the Total current source has a positive temperature coefficient. The control transistors are switches that control the on / off function of the LEDs. In addition, they are power sources that control the current through and thus the brightness of the LEDs. If the LED is defective, can be achieved by a non-linearity of the control transistor current sources optimally that the LED current of the defective LED flows through the control transistor, without this being controlled as a switch. The current source with the positive temperature coefficient compensates for the LED decrease of the LED as the temperature rises. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung betrifft eine Schaltung für eine als Anzeigeeinheit dienende Leuchtdiodenkette, wie sie beispielsweise bei grobstufigen Meßeinrichtungen oft verwendet wird.The invention relates to a circuit for serving as a display unit LED chain, as it is often used for example in large-scale measuring devices.
Leuchtdiodenanzeigesysteme weisen gegenüber mechanischen Anzeigesystemen wesentliche Vorteile, wie zum Beispiel höhere mechanische Festigkeit, größere Zuverlässigkeit usw., auf.Light-emitting diode display systems have significant advantages over mechanical display systems, such as higher mechanical strength, greater reliability, and so forth.
Ihre Breitenanwendung wird zur Zeit noch durch folgende Nachteile begrenzt: _ 1.) Leuchtdioden sind hinsichtlich ihrer Strahlungsstärke sehr temperaturempfindlich.Their wide application is currently still limited by the following disadvantages: 1.) LEDs are very sensitive to temperature in terms of their radiation intensity.
2.) Für die Ansteuerung von Leuchtdioden wird ein vielfaches an Energie benötigt.2.) For the activation of light emitting diodes a multiple of energy is needed.
3.) Die Strahlungsstärke von Leuchtdioden untereinander unterliegt großen Toleranzschwankungen.3.) The radiation intensity of LEDs among each other is subject to large tolerance variations.
Zur Minimierung der genannten Mängel wird in der Patentschrift DE 2309446 vorgeschlagen, den Temperaturgang der Strahlungsstärke durch einen Vorwiderstand und einen zur Leuchtdiode parallel geschalteten ohmschen Widerstand zu kompensieren.In order to minimize the aforementioned deficiencies, it is proposed in patent specification DE 2309446 to compensate for the temperature variation of the radiation intensity by means of a series resistor and an ohmic resistor connected in parallel with the light-emitting diode.
Mie einer derartigen Anordnung kann zwar der Temperaturgang der Strahlungsstärke gut kompensiert werden, aber auf Kosten eines extrem hohen Energieverbrauches.In such an arrangement, although the temperature response of the radiation intensity can be well compensated, but at the expense of extremely high energy consumption.
Aus dem in der Patentschrift angeführten Beispiel geht hervor, daß für die Kompensation 97% der Ansteuerleistung benötigt werden, so daß eine ökonomische Nutzung dieser Lösungsvariante nur bedingt möglich ist.From the example cited in the patent shows that 97% of the drive power are required for the compensation, so that an economic use of this solution variant is only partially possible.
In der Patentschrift DE 2503855 wird zur Verringerung des Energiebedarfes, besonders bei der Nutzung von mehreren Leuchtdioden vorgeschlagen, die benötigten Dioden in Reihe zu schalten und jede Diode mit einem Transistor zu überbrücken.In the patent DE 2503855 is proposed to reduce energy requirements, especially when using multiple light emitting diodes, the required diodes to connect in series and to bridge each diode with a transistor.
Die Transistoren dienen zur definierten Abschaltung der jeweiligen Dioden, indem der Stromfluß über den eingeschalteten Transistor umgeleitet wird.The transistors are used for defined shutdown of the respective diodes, by the current flow is redirected via the turned-on transistor.
Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, daß durch alle Leuchtdioden ein gleich großer Strom fließt, so daß die Toleranzen der Dioden in bezug auf die Strahlungsstärke nicht mehr kompensiert werden können. Das führt zu einer ungleichmäßigen Leuchtdichteverteiiung der Leuchtdiodenkette. Hinzu kommt noch, daß diese Schaltung über keine geeignete Temperaturkompensation in bezug auf die Strahlungsleistung verfügt.Another disadvantage of this arrangement is that a similar current flows through all LEDs, so that the tolerances of the diodes with respect to the radiation intensity can not be compensated. This leads to an uneven luminance distribution of the light-emitting diode chain. In addition, this circuit has no suitable temperature compensation with respect to the radiation power.
Ziel der Erfindung ist es, mit einem minimalen Aufwand eine Ansteuerung für eine Leuchtdiodenkette zu schaffen, die bei einer minimalen Ansteuerleistung eine gleichmäßige Leuchtdichteverteilung über die Leuchtdiodenkette und über einen großen Umgebungstemperaturbereich garantiert.The aim of the invention is to provide a control for a light-emitting diode chain with a minimum effort, which guarantees a uniform luminance distribution over the LED chain and a large ambient temperature range with a minimum drive power.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerung für Leuchtdiodenketten zu entwickeln, bei der trotz des Ausfalls einer oder mehrerer Leuchtdioden kein Systemausfall auftritt und durch eine entsprechende Steuerung erreicht wird, daß die Leuchtstärke jeder einzelnen Leuchtdiode eingestellt werden kann und daß die Leuchtdichteverteilung von der Umgebungstemperatur über einen großen Bereich unabhängig ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Schaltung zur Ansteuerung für Leuchtdiodenketten, wobei die Leuchtdioden in Reihe geschaltet und jeweils mit parallelgeschalteten Regeltransistoren überbrückt sind, die Regeltransistoren mit einer die Meßspannung auswertenden Schaltung verbunden sind und die Diodenkette an einer Seite mit einem der Potentiale und an der anderen Seite mit einem als Stromquelle geschalteten Stelltransistor verbunden ist, dadurch gelöst, daß die Regeltransistoren als Stromquellen beschältet sind und der als Stromquelle geschaltete Stelltransistor und eine Strömspiegelschaltung mit positivem Temperaturkoeffizienten verschaltet sind.The invention has for its object to develop a control for LED chains, in spite of the failure of one or more light emitting diodes no system failure occurs and is achieved by an appropriate control that the luminosity of each LED can be adjusted and that the luminance distribution of the ambient temperature is independent over a large area. According to the invention this object is achieved with a circuit for driving LED chains, the LEDs are connected in series and each bridged with parallel-connected control transistors, the control transistors are connected to a measuring voltage evaluating circuit and the diode chain on one side with one of the potentials and the other Side is connected to a switching transistor connected as a current source, achieved in that the control transistors are beschältet as current sources and connected as a current source switching transistor and a current mirror circuit with a positive temperature coefficient are connected.
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Die Regeltransistoren stellen zum einen Schalter dar, welche von einer Auswerteschaltung als Funktion der Meßspannung durchgesteuert werden können, wodurch ein Erlöschen der entsprechenden parallelgeschalteten Leuchtdiode bewirkt wird. Zum anderen bilden die Regeltransistoren, falls sie nicht durchgeschaltet sind, Stromquellen, so daß ein Teil des von der Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten bereitgestellten Stromes über den jeweiligen Transistor und der Rest über die parallelgeschaltete Leuchtdiode fließt, wodurch die Leuchtstärke der Leuchtdiode gesteuert wird. Die Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten gleicht den Leuchtstärkenschwund der Dioden bei steigender Temperatur aus. Vorteilhaft ist, wenn die Stromquellentransistoren und die Regeltransistoren monolithisch sind. Fällt eine Leuchtdiode aus, wird durch die Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten der parallelgeschaltete Regeltransistor soweit durchgesteuert, daß durch ihn der gesamte von der Stromquelle bereitgestellte Strom fließt. Da sich die Spannungspegel aller zwischen defekter Leuchtdiode und Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizient liegenden Leuchtdioden und Regeltransistoren um ein der Stromaufteilung durch defekte Leuchtdiode und Regeltransistor proportionalen Spannungswert verschieben, wenn die Regeltransistoren als lineare Stromquelle beschaltet sind, ist es sinnvoll, diese nichtlinear auszulegen.The control transistors are for a switch, which can be controlled by an evaluation circuit as a function of the measured voltage, causing extinction of the corresponding parallel-connected light-emitting diode is effected. On the other hand, the control transistors, if they are not turned on, form current sources, so that a portion of the current provided by the positive temperature coefficient current source flows through the respective transistor and the remainder through the parallel-connected LED, whereby the luminous intensity of the LED is controlled. The current source with a positive temperature coefficient compensates for the loss of intensity of the diodes with increasing temperature. It is advantageous if the current source transistors and the control transistors are monolithic. If a light-emitting diode fails, the parallel-connected control transistor is turned on so far by the current source with a positive temperature coefficient that the entire current provided by the current source flows through it. Since the voltage levels of all lying between defective LED and power source with positive temperature coefficient LEDs and control transistors to a current distribution by defective light emitting diode and control transistor proportional voltage value shift when the control transistors are connected as a linear power source, it makes sense to interpret this non-linear.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ansteuerung für Leuchtdiodenketten.The invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, Fig. 1 shows the schematic representation of a control according to the invention for light-emitting diode chains.
In Fig. 1 sind die für die erfindungsgemäße Ansteuerung notwendigen Funktionseinheiten und ihre Anordnung zueinander dargestellt. Dazu gehören der invertierende Verstärker 1, die Schutzwiderstände 2, die Dioden 3, die Regeltransistoren 4, die Leuchtdioden 5, der Temperaturkompensationswiderstand 6, der Stelltransistor 7, der Steuertransistor 8, die Z-Diode 9 und die Widerstände 10. Der Ausgang des invertierenden Verstärkers 1, an dessen Eingang die Meßspannung anliegt, ist über je einen Schutzwiderstand 2 und einer in Reihe geschalteten Diode 3 mit den Basisanschlüssen der Regeltransistoren 4 verbunden, wobei die Katode der Dioden 3 direkt an den Basisanschlüssen anliegen. Die Regeltransistoren 4 liegen in Reihe parallel zur Leuchtdiodenkette 5, wobei die Emitter der Regeltransistoren 4 mit der Katode der Leuchtdioden 5 verbunden sind. Die Basisanschlüsse der Regeltransistoren 4 sind über einen Widerstand 10 mit den Emitteranschlüssen verbunden. Der Pol der Leuchtdiodenkette 5, an dem die Anode der letzten Leuchtdiode 5 anliegt, ist mit der postiven Betriebsspannung verbunden. Am anderen Pol der Leuchtdiodenkette 5 liegt der Kollektor des Stelltransistors 7, dessen Emitter mit der negativen Betriebsspannung -U3 und dem Emitter des Steuertransistors 8 verbunden ist. Der Kollektor des Steuertransistors 8 ist direkt mit den Basis-Anschlüssen des Steuertransistors 8 und des Stelltransistors 7 sowie mit dem Temperaturkompensationswiderstand 6 verbunden. Der andere Pol des Temperaturkompensationswiderstandes 6 liegt über die Z-Diode 9 an der positiven Betriebsspannung +UsIn Fig. 1 necessary for the control of the invention functional units and their arrangement are shown to each other. These include the inverting amplifier 1, the protective resistors 2, the diodes 3, the control transistors 4, the LEDs 5, the temperature compensation resistor 6, the positioning transistor 7, the control transistor 8, the Zener diode 9 and the resistors 10. The output of the inverting amplifier 1, at the input of which the measuring voltage is applied, is connected via a respective protective resistor 2 and a series-connected diode 3 to the base terminals of the control transistors 4, wherein the cathode of the diodes 3 are applied directly to the base terminals. The control transistors 4 are connected in series parallel to the light-emitting diode chain 5, wherein the emitters of the control transistors 4 are connected to the cathode of the LEDs 5. The base terminals of the control transistors 4 are connected via a resistor 10 to the emitter terminals. The pole of the light-emitting diode chain 5, on which the anode of the last light-emitting diode 5 is applied, is connected to the positive operating voltage. At the other pole of the light-emitting diode chain 5 is the collector of the adjusting transistor 7, whose emitter is connected to the negative operating voltage -U 3 and the emitter of the control transistor 8. The collector of the control transistor 8 is connected directly to the base terminals of the control transistor 8 and the adjusting transistor 7 and to the temperature compensation resistor 6. The other pole of the temperature compensation resistor 6 is connected via the Zener diode 9 to the positive operating voltage + Us
Alle Transistoren sind auf einem Array. All transistors are on an array.
Der Stromspiegel, bestehend aus dem Stelltransistor 7 und dem Steuertransistor 8 hat in dieser Schaltungsanordnung eine Doppelfunktion. Zum einen wird der durch die Leuchtdiodenkettenanordnung fließende Strom bei einer konstanten Temperatur durch die „Spiegelung" des Referenzstromes, der durch den Steuertransistor 8 fließt, konstant gehalten. Zum anderen dient er zusammen mit dem Temperaturkompensationswiderstand 6 und der Z-Diode 9 zur Temperaturkompensation der Leuchtstärke der Leuchtdioden 5, indem durch eine geeignete Dimensionierung bei steigender Temperatur der Referenzstrom proportional zur abfallenden Strahlungsstärke vergrößert wird. Als Temperaturfühler dient dabei die Basis-Emitter-Diode des Steuertransistors. Voraussetzung für diese Regelung ist, daß die Temperaturdrift aller Transistoren gleich ist, was man durch die Anordnung aller Transistoren auf ein Array am besten realisieren kann.The current mirror, consisting of the control transistor 7 and the control transistor 8 has a double function in this circuit arrangement. On the one hand, the current flowing through the light-emitting diode chain arrangement is kept constant at a constant temperature by the "reflection" of the reference current flowing through the control transistor 8. On the other hand, it serves together with the temperature compensation resistor 6 and the Z diode 9 for temperature compensation of the luminous intensity The light-emitting diodes 5 are amplified by a suitable dimensioning with increasing temperature of the reference current in proportion to the decreasing radiation intensity as temperature sensor serves the base-emitter diode of the control transistor by the arrangement of all transistors on an array can best realize.
Der Abgleich der Leuchtstärke der einzelnen Leuchtdioden erfolgt durch die Dimensionierung des jeweiligen Widerstandes 10, indem durch die entsprechende Aufsteuerung der Transistoren der Stromfluß durch diese Anordnung definiert aufgeteilt wird. Gleichzeitig dient der Widerstand 10 zur Sicherung der Systemfunktion. Beim Ausfall einer Leuchtdiode steuert er den Transistor 4 soweit durch, daß der gesamte Stromfluß durch ihm hindurchfließt.The adjustment of the luminosity of the individual light-emitting diodes is carried out by the dimensioning of the respective resistor 10, by the current flow is divided by the corresponding control of the transistors defined by this arrangement. At the same time the resistor 10 serves to secure the system function. When a light emitting diode fails, it controls the transistor 4 so far that the entire current flows through it.
Die an dem invertierenden Verstärker 1 anliegende Meßspannung UM wird zur vollen Ausnutzung des Dynamikbereiches der Ansteuerung im invertierenden Verstärker 1 entsprechend verstärkt und invertiert. Die so aufbereitete Meßspannung liegt über die Schutzwiderstände 2 und die Dioden 3 an den Basisanschlüssen der Regeltransistoren 4 an. Dadurch steuern alle die Regeltransistoren 4durch, deren Basisspannungspegel um mindestens U 0,6 V größer ist als der Emitterspannungspegel. Dieser Vorgang führt zum Kurzschließen der jeweiligen Leuchtdiode 5. Es leuchten nur noch die Dioden 5, deren Regeltransistor 4 nicht durchgesteuert wurde. Aufgrund der Invertierung der Meßspannung nimmt die Anzahl der leuchtenden Dioden 5 mit steigender Meßspannung zu, wie es bei Leuchtkettenanzeigen üblich ist.The applied to the inverting amplifier 1 measuring voltage U M is amplified and inverted to fully exploit the dynamic range of the drive in the inverting amplifier 1 accordingly. The thus prepared measuring voltage is applied to the base terminals of the control transistors 4 via the protective resistors 2 and the diodes 3. As a result, all the control transistors 4 through whose base voltage level at least U 0.6 V greater than the emitter voltage level. This process leads to short-circuiting of the respective light-emitting diode 5. Only the diodes 5 whose control transistor 4 has not been turned on shine. Due to the inversion of the measuring voltage, the number of luminous diodes 5 increases with increasing measuring voltage, as is usual with luminous chain displays.
Claims (1)
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| DD86299094A DD257160A1 (en) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | CONTROL UNIT FOR AN INDICATOR CHAIN |
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| DD257160A1 true DD257160A1 (en) | 1988-06-01 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009740A1 (en) * | 1994-09-24 | 1996-03-28 | Blaupunkt-Werke Gmbh | Illuminating arrangement with series-connected light-emitting diodes (led) |
| WO2007010581A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Aesys S.P.A | Electronic circuit and method for dynamic piloting of light sources in variable message information panels |
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1986
- 1986-12-30 DD DD86299094A patent/DD257160A1/en unknown
Cited By (3)
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| WO1996009740A1 (en) * | 1994-09-24 | 1996-03-28 | Blaupunkt-Werke Gmbh | Illuminating arrangement with series-connected light-emitting diodes (led) |
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| US8508446B2 (en) | 2005-07-15 | 2013-08-13 | Aesys S.P.A. | Electronic circuit and method for dynamic piloting of light sources in variable message information panels |
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