DE202012104937U1

DE202012104937U1 - LED-Leuchtfeldschaltung

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Publication number: DE202012104937U1
Application number: DE202012104937U
Authority: DE
Original assignee: Insta Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Insta GmbH
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-01-14
Anticipated expiration: 2022-12-19

Abstract

LED-Leuchtfeldschaltung (1, 1,1, 1.2, 1.3) mit mehreren LED-Kreisen (LK1, ..., LKn), mit einer Konstantstromquelle (2) und mit einer Stromregelschaltung zum Betreiben der LED-Kreise (LK1, ..., LKn), welche Schaltung (3, 3.1, 3.2, 3.3) über Mittel zum Regeln des jedem LED-Kreis (LK1, ..., LKn) zugeführten Stromes verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass – die LED-Kreise (LK1, ..., LKn) parallel zueinander an die Konstantstromquelle (2) angeschlossen sind, – in jedem LED-Kreis (LK1, ..., LKn) ein elektronisches Stromregelglied (T1, ..., Tn) eingeschaltet ist und – der Steuereingang der Stromregelglieder (T1, ..., Tn) aller LED-Kreise (LK1, ..., LKn) an den Steuerausgang (4, 4.1, 4.2, 4.3) einer für alle LED-Kreise (LK1, ..., LKn) gemeinsamen Referenzschaltung (3, 3.1, 3.2, 3.3) angeschlossen und damit von dieser angesteuert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein LED-Leuchtfeldschaltung mit mehreren LED-Kreisen, mit einer Konstantstromquelle und mit einer Stromregelschaltung zum Betreiben der LED-Kreise, welche Schaltung über Mittel zum Regeln des jedem LED-Kreis zugeführten Stromes verfügt.
Zum Ausbilden von LED-Leuchtfeldern werden eine Vielzahl von einzelnen LED's zu einem LED-Array angeordnet und verschaltet. Die Vielzahl der LED's ist, wenn diese nicht in Reihe geschaltet sind, in einzelne LED-Kreise gruppiert. Damit bildet die Summe der LED's der einzelnen LED-Kreise die Vielzahl der LED's des LED-Leuchtfeldes bzw. der LED-Leuchtfeldschaltung. Zum Betreiben eines solchen LED-Leuchtfeldes wird üblicherweise eine Konstantstromquelle eingesetzt. Ferner verfügt eine solche Leuchtfeldschaltung über Mittel zum Regeln des den LED-Kreisen zugeführten Stroms. Als Mittel zum Regeln der Stromversorgung in den LED-Kreisen werden mitunter Treiber-ICs eingesetzt. Derartige Treiber-ICs sind zur Verwendung im Bereich der so genannten Low-Range-LEDs (10 bis 30 mA) als auch für so genannte Mid-Range-LEDs (bis 150 mA) vorgesehen, welche LEDs an einem solchem Treiber-IC in Reihen- und/oder Parallelschaltung angeschlossen sind. Erzeugt wird der hierfür benötigte Strom vom IC selbst, der seinerseits Spannung aus einem externen Netzteil bezeiht. Ein solcher Treiber-IC verfügt über eine der Anzahl der zu betreibenden LED-Kreise entsprechende Anzahl an Steuerausgängen. Dieses hat jedoch zur Folge, dass die Anzahl der zu betreibenden LED-Kreise durch die Anzahl der Steuerausgänge eines solchen Treiber-IC's beschränkt ist. Derartige Treiber-ICs verfügen je nach Ausgestaltung zwischen 2 und 16 oder mehr derartiger Ausgänge. Betrieben werden mit einer solchen Einrichtung Leistungs-LEDs, also solche, mit einer Leistung von mehr als 1 W. Die gewünschte Leuchtdichte wird bei einem solchen Konzept durch die Leistung der LED's bereitgestellt. Bei anderen Anwendungen werden Hochstrom-LEDs eingesetzt, die in Reihe geschaltet, mit einem handelsüblichen Konstantstromkonverter betrieben werden. Dieser Konverter wandelt die Netzspannung in einen konstanten Gleichstrom von z. B. 350 mA bis zu 3 A um. Die maximal abzugebende Leistung wird bei einer solchen Ausgestaltung durch die Anzahl der hintereinander geschalteten LED's und die maximale Ausgangsspannung des Konverters bestimmt.
Gemäß einer anderen vorbekannten Ausgestaltung ist jedem LED-Kreis zum Regeln des jedem LED-Kreis zugeführten Stroms ein eigener Linearregler zugeordnet. Zwar wird bei einer solchen Ausgestaltung kein Treiber-IC benötigt, jedoch ist bei einer solchen Auslegung ein zentraler Zugriff zum Ändern der vorgesehenen LED-Kreis-Stromversorgung nicht möglich. Zudem müssen bei dieser Ausgestaltung die Linearregler aufeinander abgestimmt sein. Mithin ist eine solche Ausgestaltung nur sinnvoll, wenn bereits bei der Auslegung der LED-Kreise feststeht, wie viele LED-Kreise die LED-Leuchtfeldschaltung umfassen soll.
Auch wenn zum Bereitstellen der jeweils gewünschten maximalen Helligkeit zum Realisieren von LED-Leuchtfeldern oftmals Leistungs-LEDs eingesetzt werden, ist erwünscht, LED-Leuchtfelder auch mit so genannten Midrange-LEDs zu verwirklichen. Diese benötigen im Unterschied zu Leistungs-LEDs keine besonderen Kühlmaßnahmen und sind zudem deutlich kostengünstiger. Zum Erzielen der gewünschten Leuchtdichte kann bei einer solchen Ausgestaltung die LED-Anzahl größer gewählt werden. Derartige LEDs mit kleiner und mittlerer Leistung, also mit einer Leistung ≤ 0,5 W, benötigen typischerweise nur einen Strom zwischen 20 und 150 mA. Netzteile, die einen solchen Strom liefern, sind keine Standardprodukte, weshalb für die Stromversorgung bei solchen Ausgestaltungen auf kostenträchtigere Nischenprodukte oder spezielle Anfertigungen ausgewichen werden muss. Aus diesem Grunde werden LED-Leuchtfelder unter Verwendung von Leistungs-LEDs konzipiert.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine LED-Leuchtfeldschaltung der eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass das Betreiben von LEDs auch kleinerer und mittlerer Leistung mit einer herkömmlichen, an sich bekannten Konstantstromquelle betrieben werden können, deren Ausgangsstrom höher ist als der zum Betrieb der LED-Kreise benötigte Strom. Zudem ist gewünscht, dass die von den LEDs der einzelnen LED-Kreise abgegebene Leuchtdichte möglichst gleich ist und die Anzahl der betriebenen LED-Kreise nicht durch die Anzahl der Ausgänge eines Treiber-IC's beschränkt ist und somit LED-Leuchtfeldschaltungen mit einer deutlich größeren Anzahl an LED-Kreisen realisiert werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangsgenanntes, gattungsgemäßes LED-Leuchtfeld, bei dem

– die LED-Kreise parallel zueinander an die Konstantstromquelle angeschlossen sind,
– in jedem LED-Kreis ein elektronisches Stromregelglied eingeschaltet ist und
– der Steuereingang der Stromregelglieder aller LED-Kreise an den Steuerausgang einer für alle LED-Kreise gemeinsamen Referenzschaltung angeschlossen und damit von dieser angesteuert ist.

Bei dieser LED-Leuchtfeldschaltung sind die einzelnen LED-Kreise parallel zueinander geschaltet und damit parallel zueinander an die Konstantstromquelle angeschlossen. Zur Regelung der Stromzuführung der einzelnen LED-Kreise verfügt jeder LED-Kreis über ein elektronisches Stromregelglied, welches der Einfachheit halber typischerweise als Transistor ausgeführt ist. Die LED-Leuchtfeldschaltung verfügt des Weiteren über eine Referenzschaltung, durch die ein Referenzstrom bereitgestellt wird, durch den wiederum die Regelglieder der einzelnen LED-Kreise angesteuert sind. Zu diesem Zwecke sind die Steuereingänge der Stromregelglieder der einzelnen LED-Kreise an den Steuerausgang der Referenzschaltung angeschlossen. Das Besondere an diesem Konzept ist, dass eine Vielzahl von LED-Kreisen parallel zueinander betrieben werden können, und zwar unter Ausnutzung der sich durch diese Schaltungsanordnung ergebenen Stromteilung. Folglich kann zum Betreiben eines solcher LED-Leuchtfeldschaltung bzw. deren LED-Kreise eine handelsübliche Konstantstromquelle als Netzteil eingesetzt werden, deren Ausgangsstrom auch deutlich höher als der zum Betreiben der LED's benötigte Strom sein kann und typischerweise ist. Es versteht sich, dass die Anzahl und Auslegung der in den LED-Kreisen eingesetzten LED's so gewählt wird, dass der jedem LED-Kreis zugeführte Strom als Maximalstrom nicht die maximale Stromaufnahme jeder einzelnen LED oder bei Verwendung von mehreren LED's in einem LED-Kreis die Summe dieser überschreitet. Infolge des Vorsehens jeweils eines Stromregelgliedes in jedem LED-Kreis, wobei an jedem Regelglied dasselbe Eingangssignal anliegt, wird unter Berücksichtigung der Parallelschaltung der LED-Kreise in besonders effektiver Weise und mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige Stromverteilung in den einzelnen LED-Kreisen erreicht. Dieses gilt selbst dann, wenn die Flussspannungen in den einzelnen LED-Kreisen nicht identisch sind. Zur Realisierung dieses Konzeptes wird allein ein elektronisches Stromregelglied in jedem LED-Kreis benötigt, beispielsweise ein Transistor, und ein Referenzstrom zum Ansteuern des Regelgliedes. Wird als Regelglied ein Transistor eingesetzt, wird der Referenzstrom über die Basis des Transistors eingespeist.
Mit dem vorbeschriebenen Konzept lassen sich unter Verwendung von LED's kleinerer und mittlerer Leistung und somit unter Verwendung von besonderes kostengünstigen LED's und unter Verwendung handelsüblicher Konstantstromquellen auch größere Leuchtfelder ausbilden, die aufgrund der Regelung über ihre gesamte Fläche eine gleichmäßige Leuchtdichte abstrahlen.
Von besonderem Vorteil des vorbeschriebenen Konzeptes ist, dass die Anzahl der parallel geschalteten LED-Kreise nicht durch bestimmte Komponenten der Schaltungsanordnung beschränkt oder vorgegeben ist. Vielmehr wird bei diesem Konzept eine sehr gleichmäßige Leuchtdichte über die Anzahl der einzelnen LED-Kreise erreicht. Bei einem vorgegebenen Konstantstrom ändert sich bei einer Erhöhung der Anzahl der vorgesehenen LED-Kreise oder bei einer Reduzierung dieser Anzahl die Leuchtdichte des LED-Leuchtfeldes gleichmäßig. Damit ist die Wirkung eines solchen LED-Leuchtfeldes dynamisch abhängig von der Last, mithin von der Anzahl der LED-Kreise sowie der in die LED-Kreise jeweils eingeschalteten LED's. Auch wenn grundsätzlich in jedem LED-Kreis eine einzige LED angeordnet sein kann, ist es zweckmäßig, in einem LED-Kreis mehrere, in Reihe geschaltete LEDs anzuordnen.
Der Einsatz von Transistoren als Stromregelglieder in den einzelnen LED-Kreisen ist kostengünstig. Zudem sind Transistoren schnell reagierende elektronische Regelglieder. Daher eignen sich diese als Stromregelglied in jedem LED-Kreis im besonderen Maße. Dann kann das LED-Leuchtfeld ohne Weiteres pulsweitenmoduliert angesteuert und damit auch gedimmt werden. Durch eine solche Modulation kann sodann ohne Weiteres eine Änderung der Anzahl der an der Realisierung der LED-Leuchtfeldschaltung beteiligten LED-Kreise in Bezug auf die abgegebene Leuchtdichte ausgeglichen werden. Somit kann im Rahmen einer solchen Ansteuerung eine quasi stufenlose Helligkeitsregelung des LED-Leuchtenfeldes vorgenommen werden, auch um dieses an die Umgebung anzupassen, wie dieses typischerweise bei einem gewissen Herunterdimmen am Abend vorgenommen wird. Ein Dimmer zum Ansteuern der LED-Leuchtfeldschaltung kann beispielsweise Bestandteil eines Konstantstromkonverters sein. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, diesen als externes Gerät oder in Form einer Baugruppe zwischen Konverter und LED-Leuchtfeldschaltung zu schalten.
Die Referenzschaltung zum Bereitstellen des Steuerstroms kann unterschiedlich konzipiert sein. Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Referenzschaltung ebenfalls ein LED-Kreis, aufgebaut wie die übrigen LED-Kreise, ist, der jedoch hinsichtlich seiner Anordnung in Bezug auf die anderen LED-Kreise der Leuchtfeldschaltung gespiegelt ist. Auch die als LED-Kreis ausgeführte Referenzschaltung umfasst einen Transistor, dessen Basisanschluss den Steuerausgang der Referenzschaltung darstellt und an den im Falle der Verwendung von Transistoren als Stromregelglieder in den LED-Kreisen deren Basis angeschlossen ist. Mithin ist auf diese Weise eine Stromspiegelschaltung realisiert, bei der die einzelnen LED-Kreise jeweils einen Spiegelkreis in Bezug auf die Referenzschaltung bilden. Das Besondere an dieser Spiegelschaltung ist, dass eine Vielzahl von Spiegelkreisen (LED-Kreisen) durch das Ausgangssignal der Referenzschaltung angesteuert sind. Von Vorteil bei dieser Ausgestaltung, bei der die Referenzschaltung letztendlich identisch mit den zu betreibenden LED-Kreisen ist, dass die Anzahl der in der LED-Leuchtfeldschaltung zum Einsatz gelangenden LED's nicht begrenzt ist. Aufgrund der räumlichen Nähe der einzelnen LED's zueinander verhalten sich diese, beispielsweise bei einer Temperaturänderung gleich, was auch die LEDs der Referenzschaltung betrifft. Änderungen in den Betriebsbedingungen werden gleichmäßig an alle LED-Kreise weitergegeben. Damit bleibt die von dem LED-Leuchtfeld abgestrahlte Leuchtdichte über das Feld hinweg selbst bei lokal unterschiedlichen Betriebsbedingungen (z. B. Temperatur) gleichmäßig.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Referenzschaltung durch eine Z-Dioden-Schaltung realisiert ist. Je nach verwendeter Spannung wird diese als Zener-Dioden-Schaltung oder als so genannte Avalanche-Dioden-Schaltung ausgeführt sein.
Gemäß noch einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann die Referenzschaltung auch durch einen Operationsverstärker realisiert sein, an dessen Steuerausgang der Steuereingang der Regelglieder der LED-Kreise anliegt.
Vor dem Hintergrund, dass mit einer LED-Leuchtfeldschaltung, wie vorbeschrieben, über die Anzahl der LED-Kreise und damit der einzelnen LED's eine sehr gleichmäßige Leuchtdichte abgegeben wird, eignet sich ein solchen Leuchtfeld für eine Vielzahl von Anwendungen, vor allem auch solche, bei denen ein größere Anzahl an LEDs zum Einsatz kommen sollen. Dieses ist beispielsweise bei Leuchten für eine Raumbeleuchtung, ausgeführt als Flächenleuchte, etwa als Langfeldleuchte der Fall. Eine einheitliche Leuchtdichte über das Leuchtenfeld wird auch bei Anwendungen gewünscht, bei denen das Leuchtfeld als Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise zum Beleuchten von Transparenten, Röntgenbildern oder dergleichen benutzt werden soll. Schließlich soll durch Unregelmäßigkeiten in der Leuchtdichte über die Fläche des Leuchtenfeldes der optische Eindruck des zu hinterleuchtenden Gegenstandes nicht beeinflusst werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1: Eine LED-Leuchtfeldschaltung gemäß einer ersten Ausgestaltung,
2: die Schaltungsanordnung der 1 in einer Weiterbildung,
3: eine LED-Leuchtfeldschaltung gemäß einer zweiten Ausgestattung und
4: eine LED-Leuchtfeldschaltung gemäß einer dritten Ausgestaltung.
Eine LED-Leuchtfeldschaltung 1 verfügt über eine Vielzahl von einzelnen LED-Kreisen LK₁, LK₂, ..., LK_n. Die LED-Kreise LK₁, LK₂, ..., LK_n sind identisch aufgebaut und parallel an eine Konstantstromquelle 2 angeschlossen. Die Konstantstromquelle 2 liefert bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Ausgangsstrom von 1 A. Die Konstantstromquelle 2 ist an die Netzspannung, wie in 1 schematisiert dargestellt, angeschlossen. Die Konstantstromquelle liefert den vorgenannten konstanten Strom. In Abhängigkeit von der Last variiert die Ausgangsspannung. Nachfolgend ist der LED-Kreis LK₁ näher beschrieben. Die diesbezüglichen Ausführungen gelten gleichermaßen für die weiteren LED-Kreise LK₂, ..., LK_n. Der LED-Kreis LK₁ umfasst drei in Reihe geschaltete LEDs L₁, L₂, L₃. Ferner verfügt der LED-Kreis LK₁ über einen Transistor T₁ als Stromregelglied. Die LEDs L₁, L₂, L₃ sind an den Kollektoreingang des Transistors T₁ angeschlossen. Über den Emitter-Anschluss des Transistors T₁ ist der LED-Kreis LK₁ an Masse M angeschlossen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in die Emitterleitung ein Widerstand R₁ zum Zwecke einer Stromgegenkopplung für den Transistor T₁ eingeschaltet. Das Vorsehen dieses Widerstandes R₁ ist optional, gleichwohl zweckmäßig.
Der Basisanschluss des Transistors T₁ bildet einen Steuereingang, der an den Steuerausgang einer Referenzschaltung 3 angeschlossen ist. Die weiteren LED-Kreise LK₂, ..., LK_n sind mit dem Basisanschluss ihres Transistors T₂, ..., T_n ebenfalls an den mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichneten Steuerausgang der Referenzschaltung 3 angeschlossen. Damit erhalten alle LED-Kreise LK₁, ..., LK_n dasselbe Stromsignal als Steuergröße.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Referenzschaltung ebenfalls als LED-Kreis konzipiert. Dieser entspricht hinsichtlich seines Ausbaues denjenigen der LED-Kreise LK₁, ..., LK_n. Somit verfügt auch die Referenzschaltung 3 über drei in Reihe geschaltete LEDs, die an den Kollektoreingang eines Transistors T angeschlossen sind. Die LEDs der Referenzschaltung und diejenigen der LED-Kreise LK₁, ..., LK_n sind identisch. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu den LEDs der Referenzschaltung ein durch einen Widerstand R₂ gebildeter Bypass vorgesehen. Dieser Bypass dient für einen Verhältnisausgleich, da ansonsten die Referenzschaltung 3 etwas mehr Strom erhalten würde, als den von der Referenzschaltung 3 angesteuerten LED-Kreise LK₁, ..., LK_n über den Steuerausgang 4 als Basisstrom zur Verfügung gestellt wird. Der Widerstand R₂ ist ausgelegt, dass die LEDs der Referenzschaltung 3 eine gleiche Leuchtdichte aufweisen wie die LEDs der einzelnen LED-Kreise LK₁, ..., LK_n.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass die Stromregelschaltung unabhängig von der Konstantstromquelle den von dieser bereitgestellten Konstantstrom in Abhängigkeit von der Anzahl der parallelen Stromkreise gleichmäßig auf die einzelnen Stromkreise aufteilt.
Die LEDs der Leuchtfeldschaltung 1 – also die LEDs L₁, L₂, L₃ der LED-Kreise LK₁, ..., LK_n sowie die LEDs der Referenzschaltung 3 – sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zum Ausbilden einer Flächenleuchte auf einer Leiterplatte mit geringem Abstand zueinander angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispielen trägt die Anzahl der LED-Kreise beispielhaft 16.
Die in 1 abgebildete LED-Leuchtfeldschaltung 1 macht deutlich, dass die LED-Kreise LK₁, ..., LK_n eine Spiegelschaltung zu der Referenzschaltung 3 sind.
2 zeigt eine weitere LED-Leuchtfeldschaltung 1.1, die prinzipiell der LED-Leuchtfeldschaltung 1 entspricht und eine Weiterbildung derselben darstellt. Daher geltend die Ausführungen zur Beschreibung der Leuchtfeldschaltung 1 gleichermaßen für die LED-Leuchtfeldschaltung 1.1. Die LED-Leuchtfeldschaltung 1.1 verfügt als zusätzliches Element als Teil der Referenzschaltung 3.1 zur Entlastung des ersten LED-Kreises L₁ sowie zur besseren Symmetrierung der parallelen Stromkreise über einen Transistor T₃. Der Steuerausgang der Referenzschaltung 3.1 ist mit dem Bezugszeichen 4.1 angegeben.
Noch eine weitere LED-Leuchtfeldschaltung ist in 3 gezeigt. Die LED-Leuchtfeldschaltung ist darin mit dem Bezugszeichen 1.2 gekennzeichnet. Die LED-Leuchtfeldschaltung 1.2 entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus prinzipiell den Leuchtfeldschaltungen 1 bzw. 1.1 und unterscheidet sich von diesen nur durch den Aufbau ihrer Referenzschaltung 3.2. Die einzelnen LED-Kreise sind identisch wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Referenzschaltung 3.2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Zener-Dioden-Schaltung realisiert. Damit bildet bei diesem Ausführungsbeispiel der eine Anschluss der Zener-Diode D_Z der Zener-Dioden-Schaltung den Steuerausgang 4.2 der Referenzschaltung 3.2, durch den der Basisstrom für die einzelnen LED-Kreise bereitgestellt wird. Hierdurch kann eine festgelegte Kreisspannung, die sich wiederum aus der Summe der Flussspannungen der LED's zuzüglich der Regelspannung des Transistors und des Widerstandes eines Kreises errechnet, eingestellt werden. Diese sollte naturgemäß oberhalb der Flussspannung der LED's liegen. Auf diese Weise kann die Regelspannung des Transistors beeinflusst und die Verlustleistung der Schaltung reduziert werden.
Noch eine weitere LED-Leuchtfeldschaltung 1.3 ist in 4 gezeigt. Die einzelnen LED-Kreise sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel identisch zueinander aufgebaut, so wie dieses zu den LED-Kreisen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele beschrieben ist. Als Referenzschaltung 3.3 dient bei diesem Ausführungsbeispiel ein Operationsverstärker O, dessen Steuerausgang 4.3 den Basisstrom für die als Transistoren ausgeführten Stromregelglieder der LED-Kreise bereitstellt.
Den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die LED-Kreise parallel zueinander an eine Konstantstromquelle angeschlossen sind und deren als Transistor ausgeführtes Stromregelglied an den Ausgang einer gemeinsamen Referenzschaltung angeschlossen ist. Damit erfolgt eine Stromregelung aller LED-Kreise anhand eines identischen Stromsignals, weshalb sich sämtliche LED-Kreise gleich verhalten. Dieses ist gewünscht, damit die Leuchtdichte der LEDs aus den einzelnen LED-Kreisen über das aus diesen aufgebaute LED-Leuchtfeld gleich ist. Das Besondere an dem beschriebenen LED-Leuchtfeldschaltungen ist, dass die Leuchtdichte der LEDs in den einzelnen LED-Kreisen auch dann gleich bleibt, wenn in den einzelnen LED-Kreisen unterschiedliche Flussspannungen herrschen sollten.
Auf Grund der Parallelschaltung der LED-Kreise der vorbeschriebenen Leuchtfeldschaltungen und dem über das durch die LEDs bereitgestellte Leuchtfeld gleichartige Verhalten kann die gesteuerte Last – die Anzahl der LED-Kreise – variiert werden, ohne das Beeinträchtigungen hinsichtlich der gewünschten Gleichmäßigkeit der abgegebenen Leuchtdichte zu befürchten wären. Es ist daher möglich, modulare Leuchtfelder zu konzipieren, bei der die einzelnen LED-Kreise als Module, etwa als Steckmodule konzipiert sind, die sodann zum Aufbau unterschiedlich dimensionierter Leuchtfelder, etwa zur Ausbildung von Flächenleuchten, zusammengesteckt werden können, ohne das weitere Änderungen vorgenommen werden müssten.
Die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele macht deutlich, dass sich auf diese Weise auch größere LED-Leuchtfelder unter Einsatz einer Vielzahl von LEDs kleinerer und mittlerer Leistung realisieren lassen und dennoch ein Leuchtfeld ausgebildet wird, welches auch über die Größe des Leuchtfeldes hinweg in einer besonders gleichmäßigen Leuchtdichte arbeitet.
Bezugszeichenliste

1, 1.1, 1.2, 1.3: LED-Leuchtfeldschaltung
2: Konstantstromquelle
3, 3.1, 3.2, 3.3: Referenzschaltung
4, 4.1, 4.2, 4.3: Steuerausgang
D_Z: Zener-Diode
LK₁, ..., LK_n: LED-Kreis
M: Masse
O: Operationsverstärker
R₁, R₂: Widerstand
T, T₁, ..., T_n: Transistor

Claims

LED-Leuchtfeldschaltung (1, 1,1, 1.2, 1.3) mit mehreren LED-Kreisen (LK₁, ..., LK_n), mit einer Konstantstromquelle (2) und mit einer Stromregelschaltung zum Betreiben der LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n), welche Schaltung (3, 3.1, 3.2, 3.3) über Mittel zum Regeln des jedem LED-Kreis (LK₁, ..., LK_n) zugeführten Stromes verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass – die LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) parallel zueinander an die Konstantstromquelle (2) angeschlossen sind, – in jedem LED-Kreis (LK₁, ..., LK_n) ein elektronisches Stromregelglied (T₁, ..., T_n) eingeschaltet ist und – der Steuereingang der Stromregelglieder (T₁, ..., T_n) aller LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) an den Steuerausgang (4, 4.1, 4.2, 4.3) einer für alle LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) gemeinsamen Referenzschaltung (3, 3.1, 3.2, 3.3) angeschlossen und damit von dieser angesteuert ist.
LED-Leuchtfeldschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Regelglied in jedem LED-Kreis (LK₁, ..., LK_n) als Transistor (T₁, ..., T_n) ausgeführt ist, dessen Basis an den Steuerausgang (4, 4.1, 4.2, 4.3) der Referenzschaltung (3, 3.1, 3.2, 3.3) angeschlossen ist.
LED-Leuchtfeldschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzschaltung (3.1) ebenso als LED-Kreis ausgeführt ist, wie die LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n), wobei der Basisanschluss des in die Referenzschaltung (3.1) eingeschalteten Transistors den Steuerausgang (4.1) der Referenzschaltung (3.1) bildet.
LED-Leuchtfeldschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzschaltung (3.1) zur Entlastung seines darin eingeschalteten Transistors sowie zur besseren Symmetrierung des Systems über einen zusätzlichen Entlastungstransistor (T₃) verfügt.
LED-Leuchtfeldschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzschaltung (3.2) durch eine Z-Diodenschaltung (D_Z) realisiert ist, an die die Steuereingänge der Regelglieder (T₁, ..., T_n) der einzelnen LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) angeschlossen sind.
LED-Leuchtfeldschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzschaltung (3.3) durch einen Operationsverstärker (O) realisiert ist, an dessen Ausgang die Steuereingänge der Regelglieder (T₁, ..., T_n) der einzelnen LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) angeschlossen sind.
LED-Leuchtfeldschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) dieselbe Kreisspannung aufweisen.
LED-Leuchtfeldschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle LED-Kreise (LK₁, ..., LK_n) dieselbe LED-Anzahl aufweisen und die LED-Anzahl in jedem LED-Kreis (LK₁, ..., LK_n) größer als 1 ist.
LED-Leuchtfeldschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung derselben ein Dimmer, insbesondere ein nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation arbeitender Dimmer zugeordnet ist.
LED-Leuchtfeldschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Leuchtfeld (1, 1.1, 1.2, 1.3) Teil einer LED-Flächenleuchte ist.