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WO2012022649A1 - Ansteuerung einer lichtquelle - Google Patents

Ansteuerung einer lichtquelle Download PDF

Info

Publication number
WO2012022649A1
WO2012022649A1 PCT/EP2011/063624 EP2011063624W WO2012022649A1 WO 2012022649 A1 WO2012022649 A1 WO 2012022649A1 EP 2011063624 W EP2011063624 W EP 2011063624W WO 2012022649 A1 WO2012022649 A1 WO 2012022649A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage divider
divider
light source
ratio
converter
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/063624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Dobler
Bernhard Reiter
Original Assignee
Osram Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Ag filed Critical Osram Ag
Publication of WO2012022649A1 publication Critical patent/WO2012022649A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66—Digital/analogue converters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

Definitions

  • the invention relates to a circuit and a method for controlling a light source. Furthermore, a
  • Projectors with semiconductor light elements e.g., LEDs
  • a current for operation of the light elements via digital-to-analog converter (also referred to as D / A converter) set or adjusted.
  • D / A converter digital-to-analog converter
  • An analog value generated by means of the D / A converter is applied via a voltage divider as the setpoint for driving a semiconductor light-emitting element (e.g.
  • the resolution or step size of the D / A converter is a measure of the change in current.
  • the D / AWandler can provide analog values in predetermined (equidistant) levels, with the analog value being a current for
  • the resolution (a variable step) of the D / A converter is a measure of how fine the current through the DAC
  • Semiconductor lighting element is adjustable.
  • the object of the invention is to avoid the abovementioned disadvantages and in particular to provide an efficient way of controlling a light source by means of a D / A converter.
  • the output side is connected to the voltage divider
  • the light source via the divider ratio of the voltage divider is controllable.
  • the light source may be a single one
  • Light source to multiple light sources, or to act a module with at least one light source.
  • the light source may e.g. a semiconductor light-emitting element, a light-emitting diode (LED) or another light-emitting element.
  • LED light-emitting diode
  • the divider ratio of the voltage divider is in particular variable, so that e.g. by changing at least one component of the voltage divider a
  • Range change of the signals provided by the D / A converter via the voltage divider (also referred to as setpoints) takes place.
  • Voltage divider is adjustable. For example, the individual digital steps or stages of the D / A converter in a first region in which the light source is driven with a low current, cause a smaller change in the desired value than in a second region in which the light source is driven with a larger current and, accordingly, brighter.
  • a further education is that (at least) one
  • the electronic switch can be an electronic
  • the electronic switch by means of a transistor, a MOSFET, a relay, or similar. be realized.
  • the voltage divider has at least two resistors, wherein in particular the light source via a signal which is applied between two resistors connected in series, can be controlled. It should be noted that the voltage divider may have any components that a division of the
  • Resistors to be inactive or inactive switchable ohmic resistors are inactive or inactive switchable ohmic resistors.
  • the divider ratio of the voltage divider is adjustable by another resistor in series with the at least two
  • Resistors is switchable.
  • the further resistor is arranged in series with the at least two resistors and parallel to the further resistor, a switch is provided which bridges the further resistor as needed.
  • additional resistor is switchable parallel to one of the at least two resistors.
  • the additional resistor in series with a switch can be parallel to at least one of the two
  • Resistors can be arranged. When the switch is closed, thus the additional resistance is in
  • control unit comprising the analog-to-digital converter, wherein the divider ratio of the voltage divider is controllable by means of the control unit.
  • At least one electronic switch is actuated, i. open or closed.
  • the control unit can be a
  • Microcontroller a processor, or similar act.
  • control unit comprises the D / A converter.
  • D / A converter As part of an additional training fits the
  • Control unit with a switching of the divider ratio of the voltage divider to a range of values of the input variables of the analog-to-digital converter.
  • Light source is possible without that occur due to the switching of the divider ratio brightness variations in the light source.
  • Each state of the voltage divider corresponds to one
  • Input variables compared to a target value for the control of the light source represents.
  • the height of the setpoint is dependent on the respective state of the voltage divider. If the voltage divider is changed, the characteristic also changes. For example, the slope of a characteristic changes with which the light source is driven by the A / D converter.
  • the adaptation of the input variables of the A / D converter preferably takes place in such a way that the
  • Control unit with a switching of the divider ratio of the voltage divider raises or lowers a range of values of the input variables of the analog-to-digital converter. It can thereby be achieved that no disturbing effects for a user occur when switching between divider ratios.
  • One embodiment is that the light source
  • Semiconductor lighting element or a module with at least one semiconductor element comprises.
  • a device for driving a light source comprising the circuit as described herein.
  • An embodiment consists in that the device is an operating consultant or a projector, in particular an LED projector.
  • Voltage divider is connected to an output of an analog-to-digital converter
  • An embodiment is that the divider ratio of the voltage divider is adjusted by means of at least one electronic switch, wherein the at least one electronic switch in particular of a
  • Control unit is controlled.
  • a development is that the divider ratio of the voltage divider is adjusted by an additional resistor is connected in parallel with one of at least two resistors.
  • FIG. 1 shows an exemplary circuit arrangement with a
  • a control unit comprising a microcontroller and a D / A converter, wherein at an output of the control unit, a signal or an analog value of the D / A converter for setting a light source is output;
  • FIG. 2 shows another exemplary circuit arrangement with a resistor that can be connected in series (switched on or off);
  • FIG. 3 shows an exemplary alternative circuit arrangement with a control unit comprising a
  • Microcontroller and a D / A converter schematically a diagram showing a normalized output of the D / A converter over n
  • adjustable digital values of the D / A converter (exemplified scaled to 8 bits) represents.
  • a D / A converter is proposed for driving a light source, in particular at least one semiconductor light-emitting element or at least one light-emitting diode (LED).
  • the control of the light source takes place by an analog Output signal of the D / A converter via a voltage divider a signal (eg a setpoint) to control the
  • the voltage divider is designed to be variable, so that by changing at least one component of the voltage divider a
  • the voltage divider can be realized for example by means of at least three resistors, wherein
  • one of the resistors can be connected in series with the other resistors and / or
  • At least one of the other resistors can be switched.
  • the switching function may e.g. by means of an electronic switch, e.g. a transistor, a mosfet, etc.
  • the switch may be of a control unit, such as a microcontroller, a processor, or similar. be controlled.
  • the control unit includes the D / A converter ⁇ or controls or the control unit monitors the D / A converter.
  • the light source can be used in a Leuchtpro ector.
  • the projector can be designed, for example, as an LED projector.
  • the LED projector has at least three separate light emitting diodes (red, green and blue), which are separately controllable.
  • a D / A converter can be provided for each of the separately controllable LEDs.
  • Fig.l shows an exemplary circuit arrangement with a control unit 101 comprising a microcontroller and a D / A converter.
  • a control unit 101 comprising a microcontroller and a D / A converter.
  • Control unit 101 is outputted with a signal or an analog value of the D / A converter for adjusting a light source (e.g., a semiconductor light emitting element).
  • a light source e.g., a semiconductor light emitting element
  • the output 107 is connected via a voltage divider comprising a series circuit of a resistor 104 to a resistor 105 to ground potential.
  • Mittenablik 108 of the voltage divider is a set value 102 for adjusting the current for the
  • a resistor 106 is in series with an electronic
  • Switch 109 is arranged.
  • the electronic switch 109 may be activated or deactivated via a control signal 103, the control signal being e.g. provided by the control unit 101.
  • the voltage divider comprising the resistors 104 and 105 can be changed by
  • FIG. 2 shows another exemplary circuit arrangement with a resistor 206 which can be switched on or off serially.
  • a control unit 201 includes a microcontroller and a D / A converter. At an output 207 of the control unit 201, a signal or an analog value of the D / A converter for adjusting a light source (e.g.
  • the output 207 is connected via a voltage divider comprising a series connection of a resistor 204 with a resistor 205 depending on a switching state of
  • Switch 209 either directly connected to ground potential or via the resistor 206 to ground potential.
  • the switch 209 is arranged parallel to the resistor 206 and can be activated via a control signal 203 or
  • a control signal being e.g. is provided by the control unit 201.
  • a set point 202 is provided for adjusting the current for the semiconductor light element. It should be noted that this setpoint 202 is e.g. over a
  • Switch 209 the divider ratio of the voltage divider and thus the value range of the setpoint 202 to
  • FIG. 3 shows an exemplary circuit arrangement with a control unit 301 comprising a microcontroller and a D / A converter.
  • a control unit 301 comprising a microcontroller and a D / A converter.
  • Control unit 301 a signal or an analog value of the D / A converter for adjusting a light source (eg, a semiconductor light emitting element) is output.
  • the output 307 is connected via a voltage divider comprising a series circuit of a resistor 304 to a resistor 305 to ground potential.
  • Center tap 308 of the voltage divider is a setpoint 302 for adjusting the current for the
  • this setpoint 302 is e.g. over a
  • a resistor 306 is arranged in series with an electronic switch 309.
  • the electronic switch 309 may be activated or deactivated via a control signal 303, the control signal 303 being e.g. provided by the control unit 301.
  • Switch 309 the divider ratio of the voltage divider and thus the range of the reference value 302 to
  • the voltage divider comprising the resistors 304 and 305 can be changed by
  • the voltage divider may comprise a plurality of devices, e.g. Resistors, e.g. parallel or in series with each of the components e.g. can be influenced by a additionally connectable or disconnectable component, the divider ratio of the voltage divider. Also, multiple devices may be singly or grouped (e.g., with multiple ones)
  • Fig. 1 is a diagram schematically showing a normalized output of the D / A converter versus n settable digital values of the D / A converter (scaled to 8 bits by way of example).
  • the switch 109 is closed in Fig.l, so that the D / A converter in conjunction with the
  • Output voltage can be adjusted linearly using the 256 values of the D / A converter (see curve 401).
  • the switch 109 in Fig.l is opened.
  • the D / A converter can now use its digital values to set other analog values, with a greater change in the setpoint between two digitally selectable values n and n + 1 than when switch 109 is closed.
  • curve 401 is suitable for fine tuning at low currents for operation of the semiconductor light-emitting element
  • curve 402 is suitably adapted for adjustment in a region in which the semiconductor light-emitting element is operated with a high current and, accordingly, between two
  • Adjustment of the digital value of the D / A converter takes place in such a way that strong or perceptible changes in the setpoint value for controlling the semiconductor light-emitting element are avoided. For example, a decrease or an increase of the value n can take place with or shortly before switching between different states of the
  • Voltage divider for example, to a quarter, can thus be achieved for this area instead of an 8-bit resolution, a resolution of 10-bit. Even higher resolution can be achieved by (further) changes of the voltage divider, in particular by cascaded switchable voltage dividers.
  • the present approach has the advantage that at low cost, an output of a D / A converter are connected in this way may be that a resolution or a range of values at the output of the D / A converter is changeable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Es wird eine Schaltung zur Ansteuerung einer Lichtquelle angegeben mit einem Spannungsteiler (104, 105), mit einem Analog-Digital-Wandler (101), der ausgangsseitig mit dem Spannungsteiler (104, 105) verbunden ist, wobei ein Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers (104, 105) einstellbar ist, wobei die Lichtquelle über das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers (104, 105) ansteuerbar ist. Weiterhin werden ein entsprechendes Verfahren sowie eine Vorrichtung umfassend solch eine Schaltung vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Ansteuerung einer Lichtquelle Die Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtquelle. Weiterhin wird eine
Vorrichtung mit einer solchen Schaltung, z.B. ein
Betriebsgerät oder ein Projektor, vorgeschlagen. Beispielsweise wird bei Projektoren, insbesondere
Projektoren mit Halbleiterleuchtelementen (z.B. LEDs), ein Strom zum Betrieb der Leuchtelemente über Digital-Analog- Wandler (auch bezeichnet als D/A-Wandler) vorgegeben bzw. eingestellt. Ein mittels des D/A-Wandlers generierter analoger Wert wird über einen Spannungsteiler als Sollwert zur Ansteuerung eines Halbleiterleuchtelements (z.B.
betreffend eine der Farben rot, grün oder blau) verwendet.
Die Auflösung oder Schrittweite des D/A-Wandlers entspricht einem Maß für die Veränderung des Stroms. So kann der D/AWandler Analogwerte in vorgegebenen ( äquidistanten) Stufen bereitstellen, wobei der Analogwert einem Strom zur
Einstellung des Halbleiterleuchtelements entspricht. Somit ist die Auflösung (eine veränderbare Stufe) des D/A- Wandlers ein Maß dafür, wie fein der Strom durch das
Halbleiterleuchtelement einstellbar ist.
Hierbei ist es von Nachteil, dass bei großen Strömen zur Ansteuerung des Halbleiterleuchtelements (z.B. mehr als 50% des maximalen Stroms) eine Verstellung des D/A-Wandlers um eine einzelne Stufe kaum oder gar nicht wahrnehmbar ist, wohingegen bei geringen Strömen (z.B. weniger als 10% des maximalen Stroms) dieselbe Stufe eine deutlich stärker wahrnehmbare Helligkeitsveränderung des
Halbleiterleuchtelements bewirkt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine effiziente Möglichkeit zur Ansteuerung einer Lichtquelle mittels eines D/A-Wandlers anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Schaltung zur Ansteuerung einer Lichtquelle angegeben
- mit einem Spannungsteiler,
- mit einem Analog-Digital-Wandler , der
ausgangsseitig mit dem Spannungsteiler verbunden ist,
- wobei ein Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers einstellbar ist,
- wobei die Lichtquelle über das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers ansteuerbar ist.
Bei der Lichtquelle kann es sich um eine einzelne
Lichtquelle, um mehrere Lichtquellen, oder um ein Modul mit mindestens einer Lichtquelle handeln. Die Lichtquelle kann z.B. ein Halbleiterleuchtelement, eine Leuchtdiode (LED) oder ein sonstiges Leuchtelement sein.
Das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers ist insbesondere veränderbar, so dass z.B. durch Veränderung mindestens einer Komponente des Spannungsteilers eine
Wertebereichsänderung der von dem D/A-Wandler über den Spannungsteiler bereitgestellten Signale (auch bezeichnet als Sollwerte) erfolgt.
Damit kann erreicht werden, dass die Auflösung des D/AWandlers abhängig von dem Teiler-Verhältnis des
Spannungsteilers einstellbar ist. Beispielsweise können die einzelnen digitalen Schritte oder Stufen des D/A-Wandlers in einem ersten Bereich, in dem die Lichtquelle mit einem geringen Strom angesteuert wird, eine geringere Veränderung des Sollwerts bewirken als in einem zweiten Bereich, in dem die Lichtquelle mit einem größeren Strom angesteuert wird und dementsprechend heller leuchtet.
Durch die Umschaltung der Auflösung ist es möglich, günstige D/A-Wandler einzusetzen und diese abschnittsweise mit unterschiedlichen Spannungsteiler-Beschaltungen zu verbinden.
Eine Weiterbildung ist es, dass (mindestens) ein
elektronischer Schalter vorgesehen ist, anhand dessen das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers einstellbar ist.
Es sei angemerkt, dass auch mehrere elektronische Schalter vorgesehen sein können.
Der elektronische Schalter kann ein elektronisch
ansteuerbarer Schalter oder ein Bauelement mit einer
Schaltfunktion sein. Beispielsweise kann der elektronische Schalter mittels eines Transistors, eines Mosfets, eines Relais, o.ä. realisiert sein. Eine andere Weiterbildung ist es, dass der Spannungsteiler mindestens zwei Widerstände aufweist, wobei insbesondere die Lichtquelle über ein Signal, das zwischen zwei in Reihe geschalteten Widerständen anliegt, ansteuerbar ist. Hierbei sei angemerkt, dass der Spannungsteiler beliebige Bauelemente aufweisen kann, die eine Aufteilung der
Spannung erlauben und anhand derer eine Veränderung des Spannungsteilers möglich ist. Insbesondere können die
Widerstände zu- bzw. inaktiv schaltbare ohmsche Widerstände sein. Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass das Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers einstellbar ist, indem ein weiterer Widerstand in Reihe mit den mindestens zwei
Widerständen schaltbar ist.
Insbesondere ist der weitere Widerstand in Reihe mit den mindestens zwei Widerständen angeordnet und parallel zu dem weiteren Widerstand ist ein Schalter vorgesehen, der bei Bedarf den weiteren Widerstand überbrückt.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers einstellbar ist, indem ein
zusätzlicher Widerstand parallel zu einem der mindestens zwei Widerstände schaltbar ist.
Insbesondere kann der zusätzliche Widerstand in Serie mit einem Schalter parallel zu mindestens einem der zwei
Widerstände angeordnet sein. Bei geschlossenem Schalter befindet sich somit der zusätzliche Widerstand in
Parallelschaltung mit dem mindestens einem der zwei
Widerstände, bei geöffnetem Schalter ist der zusätzliche Widerstand inaktiv.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass eine Kontrolleinheit vorgesehen ist umfassend den Analog-Digital-Wandler, wobei das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers mittels der Kontrolleinheit ansteuerbar ist.
Insbesondere kann mittels der Kontrolleinheit der
mindestens eine elektronische Schalter angesteuert, d.h. geöffnet oder geschlossen, werden.
Bei der Kontrolleinheit kann es sich um einen
Mikrokontroller, einen Prozessor, o.ä. handeln.
Vorzugsweise umfasst die Kontrolleinheit den D/A-Wandler. Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung passt die
Kontrolleinheit mit einem Umschalten des Teiler- Verhältnisses des Spannungsteilers einen Wertebereich der Eingangsgrößen des Analog-Digital-Wandlers an.
Durch die Anpassung des Wertebereichs der Eingangsgrößen des A/D-Wandlers kann erreicht werden, dass mit der
Veränderung des Spannungsteilers eine fortgesetzte
(ununterbrochene) Ansteuerung der Helligkeit der
Lichtquelle möglich ist, ohne dass aufgrund der Umschaltung des Teiler-Verhältnisses Helligkeitsschwankungen bei der Lichtquelle auftreten.
Jeder Zustand des Spannungsteilers entspricht einer
Kennlinie des A/D-Wandlers, die dessen digitale
Eingangsgrößen gegenüber einem Sollwert für die Ansteuerung der Lichtquelle darstellt. Die Höhe des Sollwerts ist dabei abhängig von dem jeweiligen Zustand des Spannungsteilers. Wird der Spannungsteiler geändert, ändert sich auch die Kennlinie. So ändert sich beispielsweise die Steigung einer Kennlinie, mit der die Lichtquelle von dem A/D-Wandler angesteuert wird. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung der Eingangsgrößen des A/D-Wandlers jedoch so, dass die
einzelnen Kennlinien mehr oder weniger unmittelbar
aneinander grenzen, ohne dass das Umschalten zwischen den Zuständen des Spannungsteilers für einen Betrachter zu wahrnehmbaren Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle führt . Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die
Kontrolleinheit mit einem Umschalten des Teiler- Verhältnisses des Spannungsteilers einen Wertebereich der Eingangsgrößen des Analog-Digital-Wandlers anhebt oder absenkt . Hierdurch kann erreicht werden, dass bei der Umschaltung zwischen Teiler-Verhältnissen keine für einen Benutzer störenden Effekte auftreten. Eine Ausgestaltung ist es, dass die Lichtquelle ein
Halbleiterleuchtelement oder ein Modul mit mindestens einem Halbleiterleuchtelement umfasst.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Lichtquelle umfassend die Schaltung wie hierin beschrieben.
Eine Aus führungs form besteht darin, dass die Vorrichtung ein Betriebsberät oder ein Projektor, insbesondere ein LED- Projektor, ist.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Verfahrens zur Ansteuerung einer Lichtquelle,
- bei dem ein Teiler-Verhältnis eines
Spannungsteilers eingestellt wird, wobei der
Spannungsteiler mit einem Ausgang eines Analog- Digital-Wandlers verbunden ist,
- bei dem die Lichtquelle über das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers angesteuert wird.
Eine Ausgestaltung ist es, dass das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers mittels mindestens eines elektronischen Schalters eingestellt wird, wobei der mindestens eine elektronische Schalter insbesondere von einer
Kontrolleinheit angesteuert wird.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers eingestellt wird, indem ein weiterer Widerstand in Reihe zu mindestens zwei Widerständen
geschaltet wird. Eine Weiterbildung besteht darin, dass das Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers eingestellt wird, indem ein zusätzlicher Widerstand parallel zu einem von mindestens zwei Widerständen geschaltet wird.
Ergänzend sei angemerkt, dass die sonstigen Ausführungen für das hier beanspruchte Verfahren entsprechend anwendbar sind . Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen: Fig.l eine beispielhafte Schaltungsanordnung mit einer
Kontrolleinheit umfassend einen Mikrokontroller und einen D/A-Wandler, wobei an einem Ausgang der Kontrolleinheit ein Signal bzw. ein analoger Wert des D/A-Wandlers zur Einstellung einer Lichtquelle ausgegeben wird;
Fig.2 eine andere beispielhafte Schaltungsanordnung mit einem seriell (zu- oder ab- ) schaltbaren Widerstand; Fig.3 eine beispielhafte alternative Schaltungsanordnung mit einer Kontrolleinheit umfassend einen
Mikrokontroller und einen D/A-Wandler; schematisch ein Diagramm, das ein normiertes Ausgangssignal des D/A-Wandlers über n
einstellbaren digitalen Werten des D/A-Wandlers (beispielhaft skaliert auf 8 Bit) darstellt.
Es wird ein D/A-Wandler zur Ansteuerung einer Lichtquelle, insbesondere mindestens eines Halbleiterleuchtelements bzw. mindestens einer Leuchtdiode (LED), vorgeschlagen. Die Ansteuerung der Lichtquelle erfolgt, indem ein analoges Ausgangssignal des D/A-Wandlers über einen Spannungsteiler ein Signal (z.B. einen Sollwert) zur Ansteuerung des
Halbleiterleuchtelements bereitstellt. Der Spannungsteiler ist dabei veränderbar ausgeführt, so dass durch Veränderung mindestens einer Komponente des Spannungsteilers eine
Wertebereichsänderung der von dem D/A-Wandler über den Spannungsteiler bereitgestellten Signale erfolgt.
Der Spannungsteiler kann beispielsweise mittels mindestens dreier Widerstände realisiert sein, wobei
- (mindestens) einer der Widerstände in Reihe zu den anderen Widerständen geschaltet werden kann und/oder
- (mindestens) einer der Widerstände parallel zu
mindestens einem der anderen Widerstände geschaltet werden kann.
Die Schaltfunktion kann z.B. mittels eines elektronischen Schalters, z.B. eines Transistors, eines Mosfets, etc.
erfolgen. Der Schalter kann von einer Kontrolleinheit, z.B. einem Mikrokontroller, einem Prozessor, o.ä. angesteuert werden. Vorzugsweise umfasst die Kontrolleinheit den D/A¬ Wandler bzw. steuert bzw. überwacht die Kontrolleinheit den D/A-Wandler .
Durch Umschaltung des Wertebereichs (Veränderung des
Spannungsteilers) ist es möglich, die Auflösung der von dem D/A-Wandler bereitgestellten Signale (auch bezeichnet als Sollwerte) zu verändern. Damit kann die Lichtquelle bzw. das Halbleiterleuchtelement je nach Schaltzustand mit einer unterschiedlichen Kennlinie bzw. Empfindlichkeit
angesteuert werden.
Vorzugsweise kann die Lichtquelle in einem Leuchtpro ektor eingesetzt sein. Der Projektor kann z.B. als ein LED- Projektor ausgeführt sein. Beispielsweise hat der LED- Projektor mindestens drei separate Leuchtdioden (rot, grün und blau), die getrennt ansteuerbar sind. So kann für jede der separat ansteuerbaren Leuchtdioden ein D/A-Wandler vorgesehen sein. Fig.l zeigt eine beispielhafte Schaltungsanordnung mit einer Kontrolleinheit 101 umfassend einen Mikrokontroller und einen D/A-Wandler. An einem Ausgang 107 der
Kontrolleinheit 101 wird ein Signal bzw. ein analoger Wert des D/A-Wandlers zur Einstellung einer Lichtquelle (z.B. eines Halbleiterleuchtelements) ausgegeben.
Der Ausgang 107 ist über einen Spannungsteiler umfassend eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 104 mit einem Widerstand 105 mit Massepotential verbunden. An einem
Mittenabgriff 108 des Spannungsteilers wird ein Sollwert 102 zur Einstellung des Stroms für das
Halbleiterleuchtelement bereitgestellt. Hierbei sei angemerkt, dass dieser Sollwert 102 z.B. über eine
Treiberschaltung (nicht dargestellt) zur Ansteuerung des Halbleiterleuchtelements verstärkt werden kann.
Zwischen dem Mittenabgriff 108 und dem Massepotential ist ein Widerstand 106 in Reihe mit einem elektronischen
Schalter 109 angeordnet. Der elektronische Schalter 109 kann über ein Steuersignal 103 aktiviert bzw. deaktiviert werden, wobei das Steuersignal z.B. von der Kontrolleinheit 101 bereitgestellt wird.
Somit ist es möglich, durch Öffnen bzw. Schließen des Schalters 109 das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers und somit den Wertebereich des Sollwerts 102 zu
beeinflussen. In Fig.l kann der Spannungsteiler umfassend die Widerstände 104 und 105 verändert werden, indem
parallel zu dem Widerstand 105 der Widerstand 106
geschaltet wird. Fig.2 zeigt eine andere beispielhafte Schaltungsanordnung mit einem seriell (zu- oder ab- ) schaltbaren Widerstand 206.
Eine Kontrolleinheit 201 umfasst einen Mikrokontroller und einen D/A-Wandler. An einem Ausgang 207 der Kontrolleinheit 201 wird ein Signal bzw. ein analoger Wert des D/A-Wandlers zur Einstellung einer Lichtquelle (z.B. eines
Halbleiterleuchtelernents ) ausgegeben . Der Ausgang 207 ist über einen Spannungsteiler umfassend eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 204 mit einem Widerstand 205 abhängig von einem Schaltzustand eines
Schalters 209 entweder direkt mit Massepotential oder über den Widerstand 206 mit Massepotential verbunden. Hierzu ist der Schalter 209 parallel zu dem Widerstand 206 angeordnet und kann über ein Steuersignal 203 aktiviert bzw.
deaktiviert werden, wobei das Steuersignal z.B. von der Kontrolleinheit 201 bereitgestellt wird. An einem Mittenabgriff 208 zwischen den Widerständen 204 und 205 wird ein Sollwert 202 zur Einstellung des Stroms für das Halbleiterleuchtelement bereitgestellt. Hierbei sei angemerkt, dass dieser Sollwert 202 z.B. über eine
Treiberschaltung (nicht dargestellt) zur Ansteuerung des Halbleiterleuchtelements verstärkt werden kann.
Somit ist es möglich, durch Öffnen bzw. Schließen des
Schalters 209 das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers und somit den Wertebereich des Sollwerts 202 zu
beeinflussen.
Fig.3 zeigt eine beispielhafte Schaltungsanordnung mit einer Kontrolleinheit 301 umfassend einen Mikrokontroller und einen D/A-Wandler. An einem Ausgang 307 der
Kontrolleinheit 301 wird ein Signal bzw. ein analoger Wert des D/A-Wandlers zur Einstellung einer Lichtquelle (z.B. eines Halbleiterleuchtelements) ausgegeben. Der Ausgang 307 ist über einen Spannungsteiler umfassend eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 304 mit einem Widerstand 305 mit Massepotential verbunden. An einem
Mittenabgriff 308 des Spannungsteilers wird ein Sollwert 302 zur Einstellung des Stroms für das
Halbleiterleuchtelement bereitgestellt. Hierbei sei
angemerkt, dass dieser Sollwert 302 z.B. über eine
Treiberschaltung (nicht dargestellt) zur Ansteuerung des Halbleiterleuchtelements verstärkt werden kann.
Zwischen dem Mittenabgriff 308 und dem Ausgang 307 ist ein Widerstand 306 in Reihe mit einem elektronischen Schalter 309 angeordnet. Der elektronische Schalter 309 kann über ein Steuersignal 303 aktiviert bzw. deaktiviert werden, wobei das Steuersignal 303 z.B. von der Kontrolleinheit 301 bereitgestellt wird.
Somit ist es möglich, durch Öffnen bzw. Schließen des
Schalters 309 das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers und somit den Wertebereich des Sollwerts 302 zu
beeinflussen. In Fig.l kann der Spannungsteiler umfassend die Widerstände 304 und 305 verändert werden, indem
parallel zu dem Widerstand 304 der Widerstand 306
geschaltet wird.
Entsprechend kann der Spannungsteiler mehrere Bauelemente, z.B. Widerstände umfassen, wobei z.B. parallel oder in Reihe zu jedem der Bauelemente z.B. durch ein zusätzlich zu- oder abschaltbares Bauelement das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers beeinflussbar ist. Auch können mehrere Bauelemente einzeln oder gruppiert (z.B. mit mehreren
Schaltern) vorgesehen sein, die nacheinander zu- oder abschaltbar sind, so dass stufenweise das Teiler-Verhältnis z.B. über die Kontrolleinheit einstellbar ist. Insbesondere kann die Umschaltung zwischen Wertebereichen des Sollwerts (also die Zu- oder Abschaltung der Bauelemente des Spannungsteilers) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des D/A-Wandlers und/oder einem vorgegebenen Strom für die Lichtquelle erfolgen. Fig. zeigt schematisch ein Diagramm, das ein normiertes Ausgangssignal des D/A-Wandlers über n einstellbaren digitalen Werten des D/A-Wandlers (beispielhaft skaliert auf 8 Bit) darstellt. Beispielsweise ist der Schalter 109 in Fig.l geschlossen, so dass der D/A-Wandler in Verbindung mit dem
Spannungsteiler einen Sollwert 102 bereitstellt, der höchstens 25% des maximal möglichen Sollwerts entspricht (also bei einem digitalen Wert von n=255 beträgt bei geschlossenem Schalter 109 der Sollwert 25% des maximal möglichen Sollwerts, wobei der maximale Sollwert bei geöffnetem Schalter 109 erreicht wird) .
Der Bereich zwischen 0 und 25% der maximalen
Ausgangsspannung ist linear anhand der 256 Werte des D/AWandlers einstellbar (siehe Kurve 401) .
Erreicht der D/A-Wandler das Ende des einstellbaren
Bereichs, d.h. den digitalen Wert n=255 (in dem
beispielhaft genannten Intervall umfassend 256 Werte von 0 bis 255), wird der Schalter 109 in Fig.l geöffnet. Durch die Veränderung des Spannungsteilers, kann der D/A-Wandler jetzt mittels seiner digitalen Werte n andere analoge Werte einstellen, wobei zwischen zwei digital wählbaren Werten n und n+1 eine größere Veränderung des Sollwerts liegt als bei geschlossenem Schalter 109.
Dieser Zusammenhang ist in Fig.4 anhand der Kurve 402 dargestellt. Beispielhaft entspricht der einstellbare digitale Wert n=64 der normierten Ausgangsspannung des D/AWandlers in Höhe von 25% (dies war der maximal erreichbare Wert bei geschlossenem Schalter 109 für n=255) . Entsprechend nutzt der D/A-Wandler für die Kurve 402 einen Bereich von n=64 bis n=255, um die normierte
Ausgangsspannung zwischen 25% und 100% einzustellen. Hierbei ist zu erkennen, dass die Kurve 401 und die Kurve 402 jeweils unterschiedliche Steigungen aufweisen. Somit eignet sich die Kurve 401 zur Feineinstellung bei niedrigen Strömen zum Betrieb des Halbleiterleuchtelements und die Kurve 402 eignet sich entsprechend zur Einstellung in einem Bereich, in dem das Halbleiterleuchtelement mit einem hohen Strom betrieben wird und entsprechend zwischen zwei
Schritten n und n+1 des D/A-Wandlers eine größere
Stromdifferenz besteht, so dass die Verstellung um einen Schritt vorzugsweise einem wahrnehmbaren
Helligkeitsunterschied entspricht.
Ergänzend sei angemerkt, dass beim Umschalten des Teiler- Verhältnisses des Spannungsteilers vorzugsweise eine
Anpassung des digitalen Wertes des D/A-Wandlers derart erfolgt, dass starke bzw. wahrnehmbare Veränderungen des Sollwertes zur Ansteuerung des Halbleiterleuchtelements vermieden werden. Beispielsweise kann eine Absenkung oder eine Anhebung des Wertes n erfolgen mit bzw. kurz vor der Umschaltung zwischen unterschiedlichen Zuständen des
Spannungsteilers.
Durch die Umschaltung des Teiler-Verhältnisses des
Spannungsteilers z.B. auf ein Viertel, kann somit für diesen Bereich statt einer 8-Bit Auflösung eine Auflösung von 10-Bit erreicht werden. Noch höhere Auflösung können durch (weitere) Veränderungen des Spannungsteilers, insbesondere durch kaskadiert schaltbare Spannungsteiler erreicht werden. Der vorliegende Ansatz hat den Vorteil, dass mit geringen Kosten ein Ausgang eines D/A-Wandlers so beschaltet werden kann, dass eine Auflösung bzw. ein Wertebereich an dem Ausgang des D/A-Wandlers veränderbar ist.

Claims

Patentansprüche
Schaltung zur Ansteuerung einer Lichtquelle
- mit einem Spannungsteiler (104, 105),
- mit einem Analog-Digital-Wandler (101), der
ausgangsseitig mit dem Spannungsteiler (104, 105) verbunden ist,
- wobei ein Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers (104, 105) einstellbar ist,
- wobei die Lichtquelle über das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers (104, 105) ansteuerbar ist.
Schaltung nach Anspruch 1, mit einem elektronischen Schalter (109), anhand dessen das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers (104, 105) einstellbar ist.
Schaltung nach Anspruch 2, bei der der Spannungsteiler mindestens zwei Widerstände (104, 105) aufweist, wobei insbesondere die Lichtquelle über ein Signal (102), das zwischen zwei in Reihe geschalteten Widerständen anliegt, ansteuerbar ist.
Schaltung nach Anspruch 3, bei der das Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers einstellbar ist, indem ein weiterer Widerstand (206) in Reihe mit den
mindestens zwei Widerständen (204, 205) schaltbar ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers (104, 105) einstellbar ist, indem ein zusätzlicher Widerstand (106) parallel zu einem der mindestens zwei
Widerstände schaltbar ist.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kontrolleinheit (101) umfassend den Analog- Digital-Wandler, wobei das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers mittels der Kontrolleinheit
ansteuerbar (103) ist.
Schaltung nach Anspruch 6, bei der die Kontrolleinheit mit einem Umschalten des Teiler-Verhältnisses des Spannungsteilers einen Wertebereich der Eingangsgrößen des Analog-Digital-Wandlers anpasst.
Schaltung nach Anspruch 7, bei der die Kontrolleinheit mit einem Umschalten des Teiler-Verhältnisses des Spannungsteilers einen Wertebereich der Eingangsgrößen des Analog-Digital-Wandlers anhebt oder absenkt.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lichtquelle ein Halbleiterleuchtelement oder ein Modul mit mindestens einem Halbleiterleuchtelement umfasst .
Vorrichtung zur Ansteuerung einer Lichtquelle
umfassend die Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche .
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung ein Betriebsberät oder ein Projektor, insbesondere ein LED-Pro ektor, ist.
Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtquelle,
- bei dem ein Teiler-Verhältnis eines
Spannungsteilers eingestellt wird, wobei der Spannungsteiler mit einem Ausgang eines Analog- Digital-Wandlers verbunden ist,
- bei dem die Lichtquelle über das Teiler-Verhältnis des Spannungsteilers angesteuert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers mittels mindestens eines elektronischen Schalters eingestellt wird, wobei der mindestens eine elektronische Schalter
insbesondere von einer Kontrolleinheit angesteuert wird .
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers eingestellt wird, indem ein weiterer Widerstand in Reihe zu mindestens zwei Widerständen geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Teiler- Verhältnis des Spannungsteilers eingestellt wird, indem ein zusätzlicher Widerstand parallel zu einem von mindestens zwei Widerständen geschaltet wird.
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