專利名稱：發(fā)光二極管陣列的電路布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED陣列的電路布置，尤其是一種發(fā)光信號(hào)裝置的電路布置，其中該電路布置具有兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的LED串，在這些串中分別設(shè)置有至少一個(gè)LED(發(fā)光二極管)，其中在兩個(gè)或多個(gè)LED的情況下，這些LED串聯(lián)。所述LED串的陽極側(cè)均可以聯(lián)接到電源的正極，陰極側(cè)均可以聯(lián)接到電源的負(fù)極。
在這種LED陣列中，由于LED的陡峭的U-I特性曲線，正向電壓的小的變化引起大的電流變化，并從而在LED陣列的單個(gè)LED串中導(dǎo)致電流強(qiáng)度大大偏離給定的額定電流強(qiáng)度。
LED正向電壓的變化一方面可以是工藝決定的。為了解決上述問題，可以考慮針對(duì)正向電壓來精密組合LED。這導(dǎo)致具有相對(duì)高的耗費(fèi)，原因在于需要相應(yīng)的邏輯和庫存。
另一方面LED的正向電壓與溫度有關(guān)，其中在單個(gè)LED之間可能再次出現(xiàn)不同的溫度相關(guān)性。從而溫度變化可以導(dǎo)致正向電壓的變化。為了防止LED串內(nèi)的與之相關(guān)的電流強(qiáng)度的變化，在常規(guī)的電路中比如給每個(gè)LED串串聯(lián)一個(gè)電阻。該電阻完全形成了所述LED串的更平滑的U-I特性曲線，如此使得實(shí)現(xiàn)了LED串中電流的給定限制。但隨著精確性要求的提高，為了保持單個(gè)LED串上給定的電流分配，所述電阻的大小自然增加并使其上的電壓降也增加，由此整個(gè)系統(tǒng)的效率變差。
另外，由于單個(gè)LED的取消，比如由于一個(gè)LED的短路也可以引起LED串的正向電壓的變化。這在借助電阻串聯(lián)來調(diào)節(jié)電流的情況下導(dǎo)致在該LED串中大的電流再分配。
本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)造一種前述種類的LED陣列的電路布置，其中在單個(gè)LED串中正向電壓不同或者正向電壓變化的情況下，給定的電流分配在單個(gè)LED串上在盡可能地繼續(xù)保持正常。尤其在LED短路或者LED串?dāng)嚅_的情況下，給定的電流分配也應(yīng)該盡可能地保持不變。
該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的一種電路布置而得到解決。本發(fā)明的有利的擴(kuò)展參見從屬權(quán)利要求。
根據(jù)本發(fā)明，在LED陣列的電路布置中設(shè)置有兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的LED串，在這些LED串中分別設(shè)置有至少一個(gè)LED，其中在具有兩個(gè)或多個(gè)LED的情況下這些LED串聯(lián)，并且所述LED串的陽極側(cè)可以分別聯(lián)接到電源的正極，而陰極側(cè)分別聯(lián)接到電源的負(fù)極，如此使得給每個(gè)LED串分別串聯(lián)了一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，來用于調(diào)節(jié)單個(gè)LED串上的給定電流分配。
在此所述的調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選地分別包含一個(gè)電流放大電路來用于把電流輸入到各個(gè)LED串中。所述電流放大電路在此可以分別包含一個(gè)調(diào)節(jié)輸入來用于調(diào)節(jié)LED串中的電流，其中所述電流放大電路的調(diào)節(jié)輸入相互聯(lián)接。
在本發(fā)明中，LED可以理解為任一種類的發(fā)光二極管，尤其是以LED元件的形式。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施中，作為調(diào)節(jié)裝置分別設(shè)置有一個(gè)晶體管與發(fā)射極電阻的組合，其中所述的集電極-發(fā)射極段以及發(fā)射極電阻與各個(gè)LED串相串聯(lián)。在此尤其優(yōu)選的是，被稱為前述調(diào)節(jié)輸入的、晶體管的基極相互聯(lián)接，并處于相同的工作電位。
所述的發(fā)射極電阻尤其用于調(diào)節(jié)LED串上的電流分配。所述發(fā)射極電阻的值在此分別與相應(yīng)的發(fā)射極電流成反比，其中該發(fā)射極電流近似對(duì)應(yīng)于集電極電流，也即所屬LED串中的電流(LED串?dāng)嚅_例外，這在下文中還要詳細(xì)解釋)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選擴(kuò)展中，一個(gè)控制電路給晶體管的基極提供一個(gè)給定的電流。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，在此為單個(gè)的LED串分別設(shè)置了單獨(dú)的控制電路。在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，為多個(gè)LED串，優(yōu)選的是為所有的LED串設(shè)置了一個(gè)公共的控制電路。
在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，給晶體管的基極提供一個(gè)預(yù)定電流的控制電路優(yōu)選地構(gòu)造為由一個(gè)二極管和一個(gè)電路組成的串聯(lián)電路，其中該串聯(lián)電流分別聯(lián)接晶體管的集電極和基極。所述二極管一方面保證滿足晶體管的工作條件，并且另一方面通過基極的公共聯(lián)接防止了LED串中電流的再分配。
比如可能由于溫度變化或者LED的短路而引起的、LED串的正向電壓中的變化，可以借助所述控制電路通過相應(yīng)改變所屬的集電極-基極電壓被阻止，如此使得所述集電極電流、從而使得相應(yīng)LED串中的電流不變化或者僅在微小的范圍內(nèi)變化。
比如如果在LED串中一個(gè)LED由于短路而失效，那么所述LED串的正向電壓就變小。這通過所屬的調(diào)節(jié)裝置來補(bǔ)償，其方式是提高所屬晶體管上的集電極-基極電壓。因?yàn)樵谒隹刂齐娐返碾娮枭蟽H僅流過晶體管的各個(gè)基極電流，其中該基極電流典型地比集電極電流小100至250倍，所以該電阻分別可以如此來設(shè)計(jì)，使得在通過該電阻的電流已經(jīng)發(fā)生微小變化的情況下，在該電阻上下降一個(gè)足夠大的電壓來均衡單個(gè)LED串中不同的正向電壓。
斷開LED串的LED失效具有與LED短路相反的故障狀態(tài)。這比如可能由于LED的過載引起，如此使得該LED斷開。
那么在所屬LED串中不再流過電流，在所屬晶體管的集電極和基極之間的電壓崩潰。所述故障串的晶體管的基極由于晶體管基極的公共電氣聯(lián)接而仍舊處于同一電位。故障串的晶體管則作為二極管工作，其中所必需的均衡電流流過完好的LED串和晶體管基極聯(lián)接。通過所述發(fā)射極電阻的設(shè)計(jì)而預(yù)先確定的電流分配對(duì)于其他完好的LED串保持不變，其中在所述完好的LED串中的電流近似等于各個(gè)發(fā)射極電流，并且再次分別與相應(yīng)的發(fā)射極電阻成反比。
所有其他的工作狀態(tài)或故障狀態(tài)，在一個(gè)LED或LED串短路和斷路的極端情況之間也以相應(yīng)的方式就LED串的正向電壓進(jìn)行補(bǔ)償，如此使得在所述LED串(除LED串?dāng)嗦分?中電流分配繼續(xù)保持正常。
在根據(jù)本發(fā)明的電路布置中，尤其在正向電壓極端變化的情況下，預(yù)定的電流分配也保持不變，所述的集電極電流以及LED串中的電流在此典型地波動(dòng)僅僅幾mA。有利的是LED串的斷路以及LED串中的短路都不會(huì)導(dǎo)致電流分配的崩潰。耗費(fèi)的、根據(jù)正向電壓來對(duì)LED元件來進(jìn)行組合不再是必需的。
在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，所述控制電路中電阻的值優(yōu)選地處于100歐姆至1000歐姆之間的范圍內(nèi)。從而可以通過相對(duì)小的電流來產(chǎn)生足夠大的均衡電壓來補(bǔ)償LED串的不同的正向電壓。
在本發(fā)明的優(yōu)選的第二實(shí)施方案中，給調(diào)節(jié)裝置中的晶體管的基極提供一個(gè)預(yù)定電流的控制電路作為一個(gè)反向工作的齊納二極管來構(gòu)造，其中該齊納二極管優(yōu)選地與一個(gè)電阻和/或一個(gè)保險(xiǎn)器串聯(lián)。在晶體管側(cè)該齊納二極管與所述基極聯(lián)接。
所述齊納二極管和所述電阻作為各個(gè)晶體管基極的公共電源。各個(gè)LED串的正向電壓與控制電路上下降的電壓之間的差作為集電極-基極電壓施加在調(diào)節(jié)裝置的各個(gè)晶體管上。LED串的正向電壓的變化通過相應(yīng)改變所屬集電極-基極電壓來進(jìn)行補(bǔ)償，如此使得所述集電極電流、從而也是LED串中的相應(yīng)電流不再變化，或者僅僅非常微小地變化。
在該第二實(shí)施方案中，晶體管的基極電流流入一個(gè)公共的電流通路。在此，晶體管基極的電源可以通過該陣列旁邊的電流通路來實(shí)現(xiàn)，在其中設(shè)置了諸如齊納二極管的控制電路。與所述第一實(shí)施方案相比這減少了LED陣列的電路耗費(fèi)。所述的齊納二極管應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)比LED串的大正向電壓約大1V的齊納電壓。從而為晶體管保證了穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
在所述第一實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)裝置所要求的電壓相反則比較小，如此使得該實(shí)施方案首先在較長的LED串的情況下使整個(gè)系統(tǒng)具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，如果在一個(gè)LED串中一個(gè)LED由于斷路而失效，那么該LED串的正向電壓就減小。這通過所屬的調(diào)節(jié)裝置如此來進(jìn)行補(bǔ)償，其方式是在所屬晶體管上提高集電極-基極電壓。所述的集電極電流或者LED串中的電流從而保持近似不變。
在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，相反地如果諸如由于一個(gè)LED斷開而使LED串?dāng)嗦?，那么故障的LED串中不再流過電流，所屬晶體管的集電極和基極之間的電壓崩潰。故障串的晶體管的基極由于晶體管基極的公共電聯(lián)接而象以前一樣保持同一電位，其中該故障串的晶體管作為二極管工作。所必需的均衡電流流過齊納二極管和晶體管基極的公共聯(lián)接。通過設(shè)計(jì)發(fā)射極電阻而預(yù)先確定的電流分配對(duì)于其他完好的LED串而保持不變，其中在該LED串中的電流近似等于所述發(fā)射極電流，并且也與所述發(fā)射極電阻成反比。
從而用本發(fā)明的第二實(shí)施方案也達(dá)到了所述第一實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的有利的擴(kuò)展中，所述的與齊納二極管串聯(lián)的保險(xiǎn)器作為可熔電阻來實(shí)施。這尤其防止了在該陣列過載的情況下所述晶體管的損壞。
與所述齊納二極管串聯(lián)的電阻的值優(yōu)選地處于100歐姆與1000歐姆之間的范圍內(nèi)，如此使得再次用相對(duì)小的電流就可以產(chǎn)生所要求的均衡電壓。
另外在本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)置了一個(gè)與所述LED串串聯(lián)的、諸如可熔電阻的保險(xiǎn)器。這樣單個(gè)的故障LED串在LED串中電流太大的情況下肯定被斷開。如上所述，在隨后的LED串?dāng)嗦返那闆r下，在其他的LED串中預(yù)定的電流分配也保持正常。
因?yàn)長ED串中的電流與各個(gè)發(fā)射極電阻成反比，所以所述的LED陣列可以靈活地設(shè)計(jì)，其中尤其不需要額外的耗費(fèi)而能夠?qū)γ總€(gè)LED串的預(yù)定電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常希望具有均勻的電流分配，這可以毫無問題地通過相同的發(fā)射極電阻來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的尤其用于發(fā)光信號(hào)裝置的其他優(yōu)點(diǎn)、擴(kuò)展和實(shí)施方案，參見下列結(jié)合附圖而解釋的實(shí)施例。
其中附

圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施方案的本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路圖，附圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施方案的本發(fā)明的第二實(shí)施例的電路圖，附圖3示出了根據(jù)第一實(shí)施方案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的電路圖，附圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施方案的本發(fā)明的第四實(shí)施例的電路圖，附圖5示出了根據(jù)第二實(shí)施方案的本發(fā)明的第五實(shí)施例的電路圖。
相同的或功能相同的元件在這些附圖中用相同的符號(hào)來標(biāo)識(shí)。
在附圖1所示出的電路圖中分別由多個(gè)LED 2串聯(lián)為LED串。所示出的三個(gè)串LK1、LK2、LK3具有各四個(gè)LED 2，其中根據(jù)本發(fā)明的電路布置當(dāng)然也可以在LED串中包括其他數(shù)量的LED或者可以包括其他數(shù)量的LED串。這通過電源線(見下面)中的虛線、晶體管基極接點(diǎn)的連接線(見下面)中的虛線以及LED串中的虛線來表示。另外在單個(gè)LED串中的LED的數(shù)量和/或類型還可以成串地變化。
在LED串LK1、LK2、LK3中可以選擇性地串聯(lián)一個(gè)保險(xiǎn)絲Fu1、Fu2、Fu3。LED串LK1、LK2、LK3在陽極側(cè)分別與電源Uv的正極相連，而在陰極側(cè)分別與一個(gè)調(diào)節(jié)裝置RA1、RA2、RA3相連。
所述調(diào)節(jié)裝置RA1、RA2、RA3分別包含一個(gè)npn晶體管T1、T2、T3，其集電極C1、C2、C3分別與所屬LED串LK1、LK2、LK3的陰極側(cè)相連，或者與必要時(shí)于其間連接的保險(xiǎn)絲Fu1、Fu2、Fu3相連。所屬的發(fā)射極E1、E2、E3分別通過一個(gè)發(fā)射極電阻R12、R22、R32連接到電源Uv的負(fù)極。
所述晶體管T1、T2、T3在所示布置中作為商用的npn晶體管來實(shí)施。在每個(gè)LED串的陰極側(cè)或保險(xiǎn)絲與所屬晶體管T1、T2、T 3的各基極B1、B2、B3之間分別連接了一個(gè)控制電路，該電路是由二極管D1、D2、D3和電阻R11、R21、R31構(gòu)成的串聯(lián)電路。
晶體管T1、T2、T3的基極B1、B2、B3相互連接。
在工作期間，在電阻Rx2上流過電流強(qiáng)度Ix時(shí)則下降電壓Ux2＝Rx2*Ix。此處以及下文中的變量x指的是LED串的號(hào)碼。那么在所示的例子中，對(duì)于左邊的LED串得出x＝1，對(duì)于中間的LED串得出x＝2，而對(duì)于右邊的LED串LK3得出x＝3。在下文的說明中，通常適用于具有N個(gè)LED串的LED陣列，則得出x位于1和N之間。
所述電流Ix，該電流(不算各個(gè)小很多的基極電流)與各個(gè)LED串LKx中的電流相對(duì)應(yīng)，這里如此來進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得在所屬晶體管Tx的基極-發(fā)射極段上產(chǎn)生了約0.65V的電壓。
因?yàn)榫w管T1、T2、T3的基極輸入B1、B2、B3相互電氣連接并處于相同的電位，所以通過晶體管T1、T2、T3如此來調(diào)節(jié)電流，使得在發(fā)射極電阻上下降的電壓低于公共基極電位約0.65V。因?yàn)樵诨鶚O與發(fā)射極之間0.65V的電壓在晶體管T1、T2、T3中是(近似)相同的，所以在各個(gè)發(fā)射極電阻R12、R22、R32上必然下降相同的電壓。從而所述LED串中的電流I1、I2、I3如此來進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得電壓U12、U22、U32相同。從而在LED串上電流的分配全部通過發(fā)射極電阻R12、R22、R32來確定，其中電流的比例等同于發(fā)射極電阻倒數(shù)的比例。
如果考慮把各個(gè)發(fā)射極電流(該電流由所屬的基極電流和集電極組合而成)與集電極電流等同，那么相對(duì)很小的基極電流就可以忽略。如果全部電流必須均勻地分配到所有的LED串LK1、LK2、LK3上，那么所有的發(fā)射極電阻R12、R22、R32必須具有同一電阻值。不同串流過不同電流可以簡單地通過發(fā)射極電阻R12、R22、R32的不同值來實(shí)現(xiàn)。從而可以有利地各根據(jù)需要對(duì)LED串的電流進(jìn)行匹配，而不需要其他的、有時(shí)是比較浪費(fèi)的電路更改。
比如由于一個(gè)LED短路而引起的LED串LKx的正向電壓的變化通過相應(yīng)改變所屬的集電極-基極電壓而重新被阻止。上述所解釋的發(fā)射極電流Ix、也即LED串LKx中的電流的調(diào)節(jié)由此保持近似不變，如此使得所述集電極電流也即所述LED串中的電流保持不變或只有微小的變動(dòng)。
如果在LED串LKx斷開的非常情況下所述LED串中的電流也即所述集電極電流減小到零，那么在所屬發(fā)射極電阻Rx1上的電壓Ux2通過相應(yīng)改變所述基極電流而被保持。這是通過晶體管基極的公共電氣聯(lián)接來實(shí)現(xiàn)的?；鶚O電流相對(duì)于集電極電流可以被忽略的這種近似在這種特殊情況下不再成立。
以二極管D1、D2、D3和電阻R11、R21、R31的串聯(lián)電路的形式的控制電路來分別實(shí)現(xiàn)晶體管T1、T2、T3的基極輸入B1、B2、B3的電流供應(yīng)。
所述二極管D1、D2、D3在此實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能一方面它保證了晶體管T1、T2、T3的工作條件，也即在各集電極-基極段Cx-Bx上保證了必要的電壓，另一方面它抑制了單個(gè)LED串LK1、LK2、LK3之間的差動(dòng)電流。后者使得電流不能夠比如由于單個(gè)LED串LK1、LK2、LK3中的電位差而通過晶體管基極B1、B2、B3的公共電氣聯(lián)接從一個(gè)LED串流入另一LED串，其中所述的電位差可能是由于不同的正向壓降或者LED短路而引起的。
對(duì)所述二極管D1、D2、D3進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得在其上下降一個(gè)足夠維持晶體管T1、T2、T3穩(wěn)定工作狀態(tài)的電壓。比如這里也可以采用能夠在單個(gè)串中輔助地用作不同正向電壓的發(fā)光指示的LED。
在電阻R11、R21、R31流過晶體管T1、T2、T3的基極電流，該電流典型地比集電極電流小100至250倍。所述電阻R11、R21、R31優(yōu)選地如此來設(shè)計(jì)，使得通過電阻Rx1的基極電流有諸如在1mA范圍內(nèi)的微小變化，在電阻Rx1上產(chǎn)生足夠大的電壓變化，由此在單個(gè)LED串LK1、LK2、LK3中不同的正向電壓或正向電壓變化都被補(bǔ)償。所述電阻R11、R21、R31為此優(yōu)選地具有100歐姆至1000歐姆范圍的值。
在一個(gè)LED串?dāng)嚅_的情況下，通過其他串的控制電路也流過所述的均衡電流，以使被斷開的LED串的發(fā)射極電阻上的電壓保持正常。
所述電阻R11、R21、R31原則上不必具有同一值。為了最佳的可靠性和布置的對(duì)稱，相同的電阻值是有利的。
在所示出的電路中，相對(duì)于晶體管T1、T2、T3的電流放大倍數(shù)、也即集電極電流與基極電流之比的取決于工藝條件的波動(dòng)來說，尤其通過發(fā)射極電阻R12、R22、R32而保證了該電路的足夠的穩(wěn)定。
在另一變化實(shí)施中—尤其在提高可靠性要求的情況下是有利的，LED串LKx優(yōu)選地分別串聯(lián)了一個(gè)保險(xiǎn)器Fux，該保險(xiǎn)器輔助阻止了LED串中一個(gè)太大的電流。在故障情況下，比如在LED串LKx中流過雙倍的額定電流，那么該保險(xiǎn)器熔斷，從而該LED串明確地?cái)嚅_。由此所述LED串被斷開。如上所述，在這種斷開的情況下，在仍舊完好的LED串中的電流分配保持正常，這在此是有利的。所述保險(xiǎn)器Fu1、Fu2、Fu3比如可以作為可熔電阻來實(shí)施。在此可以采用通用的可熔電阻，該電阻在一個(gè)確定的功率下熔斷，從而持久地?cái)嚅_電流。
本發(fā)明的第一實(shí)施例也即附圖1中所示出的實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，在每個(gè)LED串LKx中分流了一個(gè)部分電流來用于調(diào)節(jié)。由此提高了該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在使用具有1％公差的發(fā)射極電阻R12、R22、R32的情況下，基極電流的公差有2％，如此使得完全達(dá)到了電流分配的一個(gè)相對(duì)高的精確性。
如上所解釋的，根據(jù)附圖1的電路布置可以以所示方式擴(kuò)展任意數(shù)量的LED串。
在附圖1中所示出的電路也可以以類似的方式用pnp晶體管來構(gòu)造。在附圖2中示出了本發(fā)明的相應(yīng)第二實(shí)施例。這里所述的調(diào)節(jié)裝置RA1、RA2、RA3被設(shè)在LED串LK1、LK2、LK3的陽極和電源Uv的正極之間，該調(diào)節(jié)裝置具有晶體管T1、T2、T3、發(fā)射極電阻R12、R22、R32和控制電路，其中該控制電路由電阻R11、R21、R31和二極管D1、D2、D3組成。
在附圖3中所示出的本發(fā)明的第三實(shí)施例示出了一種比如應(yīng)用于信號(hào)技術(shù)的大規(guī)模的LED陣列。相應(yīng)的電路比如可以應(yīng)用于諸如色燈信號(hào)或警示信號(hào)的交通信號(hào)或者應(yīng)用于鐵路信號(hào)。
所述電路基本與附圖2對(duì)應(yīng)。不同的是全部120個(gè)LED 2以20個(gè)各具有6個(gè)LED的LED串LK1、…、LK20相并聯(lián)。LED陣列的LED串中的電流另外通過一個(gè)監(jiān)控電路4來控制，該控制電路這里沒有詳細(xì)描述。
在這么大的陣列中，其特殊的意義在于達(dá)到一個(gè)盡可能高的效率。對(duì)于前述的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的、關(guān)于借助單純的歐姆串聯(lián)電阻來補(bǔ)償所述陣列的LED串的不同正向電壓的方法，這里將導(dǎo)致一個(gè)非常高的損耗，并從而導(dǎo)致耗費(fèi)的冷卻措施。
附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的第四實(shí)施例。如在附圖1中所示的實(shí)施例一樣，這里也分別把多個(gè)LED 2串聯(lián)成LED串LK1、LK2、LK3，并且所述的LED串LK1、LK2、LK3在陽極側(cè)與電源的正極聯(lián)接，在陰極側(cè)通過一個(gè)可選擇的保險(xiǎn)器Fu1、Fu2、Fu3分別與調(diào)節(jié)裝置RA1、RA2、RA3聯(lián)接。
所述的調(diào)節(jié)裝置RA1、RA2、RA3再次分別包含一個(gè)晶體管Tx，其中該晶體管的集電極Cx聯(lián)接至相應(yīng)的LED串LKx。所述的發(fā)射極Ex分別通過一個(gè)發(fā)射極電阻Rx2與電源的負(fù)極聯(lián)接。
所述晶體管T1、T2、T3的基極B1、B2、B3如前述實(shí)施例一樣相互聯(lián)接，并從而處于同一電位。
與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的、在附圖1至3中所示出的實(shí)施例不同，在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的、在附圖4中所示出的實(shí)施例中，設(shè)置了一個(gè)公共控制電路A，其中該控制電路生成晶體管T1、T2、T3的基極電流。作為控制電路的是一個(gè)串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路由一個(gè)反向工作的齊納二極管Dz和一個(gè)電阻Rz組成。
該串聯(lián)電路可選擇地包括一個(gè)諸如可熔電阻的保險(xiǎn)器FuB。該保險(xiǎn)器如此來設(shè)計(jì)，使得在預(yù)定數(shù)量的LED串?dāng)嚅_的情況下，如前所述分別導(dǎo)致基極電流的上升，從而保險(xiǎn)器斷開。由此使全部LED陣列斷開。如果完好的LED串的剩余數(shù)量不再滿足所述的可靠性要求，那么這種作用方式比如可能是有意義的。
所述的保險(xiǎn)器Fu1、Fu2、Fu3同樣是可選的，并且如同前述用于附加地防止LED串出現(xiàn)太大的電流。
與所述齊納二極管Dz串聯(lián)的電阻Rz優(yōu)選地具有100歐姆與1000歐姆之間的一個(gè)值。
為了在所有串中進(jìn)行均勻的基極電流分配，所述的發(fā)射極電阻R12、R22、R32這里也具有相同的值。但是在特殊應(yīng)用的情況下，也可以需要不同的發(fā)射極電阻，比如在組合不同顏色的LED的情況下，其中這些LED一般在其標(biāo)準(zhǔn)工作電流方面不相同。
所述齊納二極管如此來設(shè)計(jì)，使得其上所下降的電壓保證了所述晶體管的穩(wěn)定工作。所述齊納二極管Dz的齊納電壓優(yōu)選地比所述LED串的最大正向電壓約大1V。
附圖5示出了根據(jù)所述第二實(shí)施方案的、本發(fā)明的第五實(shí)施例。與附圖4中所示實(shí)施例不同，所述的調(diào)節(jié)裝置RA1、RA2、RA3是用pnp晶體管T1、T2、T3來實(shí)現(xiàn)，而不是npn晶體管。
相應(yīng)地，所述調(diào)節(jié)裝置均設(shè)置在電源的正極與LED串的陽極之間。所述控制電路如在附圖4中一樣作為齊納二極管Dz和電阻Tz的串聯(lián)電路來實(shí)施，并且該串聯(lián)電路必要時(shí)包括一個(gè)可選的保險(xiǎn)器FuB，其中所述的齊納二極管在陽極側(cè)通過所述電阻Rz與電源的負(fù)極聯(lián)接。
各根據(jù)要求，本發(fā)明的第一或第二實(shí)施方案可以是有利的。在此所述第一實(shí)施方案的特征在于其尤其穩(wěn)定，原因在于一般是所有的LED串來提供調(diào)節(jié)電流。另外所述第一實(shí)施方案相對(duì)于所述第二實(shí)施方案具有較高的整體效率。
所述第二實(shí)施方案由于LED串的公共控制電路而需要較小的電路技術(shù)耗費(fèi)，并且可以尤其簡單地通過在控制電路與調(diào)節(jié)裝置之間的公共聯(lián)接斷開，比如如上所述借助保險(xiǎn)器FuB。
借助所述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的解釋當(dāng)然不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.具有兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的、其中分別設(shè)置有至少一個(gè)LED(2)的LED串(LK1、LK2、LK3)的LED陣列的電路布置，其中在兩個(gè)或多個(gè)LED(2)的情況下這些LED串聯(lián)，其中所述LED串(LK1、LK2、LK3)的陽極側(cè)可以連接到電源(Uv)的正極，而其陰極側(cè)可以連接到所述電源(Uv)的負(fù)極，其特征在于，對(duì)于每個(gè)LED串(LK1、LK2、LK3)分別串聯(lián)了一個(gè)調(diào)節(jié)裝置(RA1、RA2、RA3)來調(diào)節(jié)在單個(gè)LED串(LK1、LK2、LK3)上的給定的電流分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)裝置(RA1、RA2、RA3)分別包括一個(gè)電流放大電路，用于根據(jù)給定電流分配來把電流輸入到所述LED串(LK1、LK2、LK3)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述的電流放大電路分別具有一個(gè)調(diào)節(jié)輸入，來調(diào)節(jié)所屬LED串中的電流，其中所述的調(diào)節(jié)輸入相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)裝置(RA1、RA2、RA3)分別包含有一個(gè)優(yōu)選為雙極性的晶體管(T1、T2、T3)，其集電極(C1、C2、C3)分別與所屬LED串(LK1、LK2、LK3)的陰極側(cè)相連，并且其發(fā)射極(E1、E2、E3)分別通過一個(gè)發(fā)射極電阻(R1 2、R22、R32)可以與所述電源(Uv)的負(fù)極相連，其中所述晶體管(T1、T2、T3)的基極(B1、B2、B3)相互連接，并且所述控制電路給晶體管(T1、T2、T3)的基極(B1、B2、B3)施加一個(gè)給定的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)裝置(RA1、RA2、RA3)分別包含有一個(gè)優(yōu)選為雙極性的晶體管(T1、T2、T3)，其集電極(C1、C2、C3)分別與所屬LED串(LK1、LK2、LK3)的陽極側(cè)相連，并且其發(fā)射極(E1、E2、E3)分別通過一個(gè)發(fā)射極電阻(R12、R22、R32)可以與所述電源(Uv)的正極相連，其中所述晶體管(T1、T2、T3)的基極(B1、B2、B3)相互連接，并且所述控制電路給晶體管(T1、T2、T3)的基極(B1、B2、B3)施加一個(gè)給定的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的LED陣列的電路布置，其特征在于，分別設(shè)置了一個(gè)二極管(D1、D2、D3)與一個(gè)電阻(R11、R21、R31)組成的一個(gè)串聯(lián)電路來作為控制電路，該控制電路設(shè)置于調(diào)節(jié)裝置(RA1、RA2、RA3)的晶體管(T1、T2、T3)的各集電極(C1、C2、C3)與各基極(B1、B2、B3)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述控制電路包括一個(gè)可以連接到電源(Uv)正極的、與電源(Uv)反向工作的齊納二極管(Dz)，其陽極與所述控制輸入、也即所述基極(B1、B2、B3)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述控制電路包括一個(gè)可以連接到電源(Uv)負(fù)極的、與電源(Uv)反向工作的齊納二極管(Dz)，其陰極與所述控制輸入、也即所述基極(B1、B2、B3)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述齊納二極管(Dz)串聯(lián)了一個(gè)保險(xiǎn)器(FuB)，優(yōu)選為一個(gè)可熔電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述齊納二極管(Dz)串聯(lián)了一個(gè)電阻(Rz)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的LED陣列的電路布置，其特征在于，與所述齊納二極管(Dz)串聯(lián)的電阻(Rz)的值介于100歐姆與1000歐姆之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求4至11之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述的發(fā)射極電阻(R12、R22、R32)用于調(diào)節(jié)各個(gè)LED串(LK1、LK2、LK3)中的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求4至12之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述發(fā)射極電阻(R12、R22、R32)的值介于1歐姆與100歐姆之間，優(yōu)選約為10歐姆。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述LED串(LK1、LK2、LK3)分別串聯(lián)了一個(gè)保險(xiǎn)器(Fu1、Fu2、Fu3)，優(yōu)選為一個(gè)可熔電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的LED陣列的電路布置，其特征在于，所述LED陣列為發(fā)光信號(hào)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的LED串(LK1、LK2、LK3)的LED陣列的電路布置，在該LED串中分別設(shè)置有至少一個(gè)LED(2)，其中在兩個(gè)或多個(gè)LED(2)的情況下這些LED串聯(lián)。所述LED串(LK1、LK2、LK3)的陽極側(cè)分別連接到電源(Uv)的正極，而其陰極側(cè)連接到所述電源(Uv)的負(fù)極。為每個(gè)LED串(LK1、LK2、LK3)分別串聯(lián)了一個(gè)調(diào)節(jié)裝置(RA1、RA2、RA3)來用于在單個(gè)LED串(LK1、LK2、LK3)上調(diào)節(jié)預(yù)定的電流分配。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1596560SQ02823523
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月26日
發(fā)明者S·布呂梅爾 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司