DE19950388A1

DE19950388A1 - Circuit arrangement for LEDs with constant AC supply from AC source

Info

Publication number: DE19950388A1
Application number: DE19950388A
Authority: DE
Inventors: Peter Marx
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 1999-10-11
Publication date: 2001-04-12

Abstract

The circuit is designed so that LED chains connected in series are connected antiparallel and are fed together from a constant AC source. To the anti-parallel connected LEDs, varistors (VDR) are connected parallel.

Description

Die Erfindung betrifft eine neuartige, aus einer Konstantwechselstromquelle gespeiste Schaltungsanordnung für Leuchtdioden.The invention relates to a novel, from a Constant AC power supply circuitry for LEDs.

Bekannt ist eine Schaltung (vgl. Fig. 1) zum Wechselspannungs betrieb von LEDs, bestehend aus einer Konstantwechselspannungs quelle, z. B. 230 VAC, 50 Hz, die eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Vorwiderstand Rv, einer Schutzdiode und der LED versorgt. Nachteilig ist der erforderliche Vorwiderstand zur LED- Strombegrenzung, da er erhebliche ohmsche Verluste bewirkt. Außerdem muß zusätzlich eine Schutzdiode vorgesehen werden mit hoher Sperrspannung, um die LED vor einem Durchbruch während der Sperrhalbschwingung zu schützen.A circuit (cf. FIG. 1) for AC operation of LEDs, consisting of a constant AC voltage source, for. B. 230 VAC, 50 Hz, which supplies a series connection of an ohmic series resistor Rv, a protective diode and the LED. The series resistor required to limit the LED current is disadvantageous, since it causes considerable ohmic losses. In addition, a protective diode with a high reverse voltage must also be provided in order to protect the LED from a breakdown during the reverse half-oscillation.

Die vorgestellte Erfindung vermeidet die genannten Nachteile, indem gemäß Fig. 2 in einfacher Weise zwei jeweils in Reihe geschaltete LED-Ketten antiparallel verbunden werden und somit gemeinsam aus der Konstantwechselstromquelle gespeist werden. Derartige Konstantwechselstromquellen werden z. B. verwendet, um Kaltkathoden-Leuchtröhren (sog. Neonröhren) zu betreiben. Sie bestehen im wesentlichen aus Streufeldtransformatoren und können mit Niederfrequenz oder neuerdings auch mit Hochfrequenz betrieben werden. Derartige Geräte liefern z. B. einen Konstantstrom von 40 mA, d. h. jede LED-Kette wird dann mit einem zulässigen Strom von 20 mA versorgt. Da diese Konstantwechselstromquellen in der Regel Leerlaufspannungen von etwa 1000 V bis 8000 V aufweisen, kann somit eine große Anzahl von LEDs - einige Hundert bis einige Tausend - kostengünstig betrieben werden.The presented invention avoids the disadvantages mentioned, in that, according to FIG. 2, two LED chains, each connected in series, are connected in a simple anti-parallel manner and are thus fed together from the constant AC power source. Such constant AC sources are such. B. used to operate cold cathode fluorescent tubes (so-called neon tubes). They essentially consist of stray field transformers and can be operated with low frequency or, more recently, with high frequency. Such devices provide z. B. a constant current of 40 mA, ie each LED chain is then supplied with a permissible current of 20 mA. Since these constant alternating current sources generally have open-circuit voltages of approximately 1000 V to 8000 V, a large number of LEDs - a few hundred to a few thousand - can be operated cost-effectively.

Als zusätzliche Schutzmaßnahme können gemäß Fig. 2 zwei weitere hochsperrende Schutzdioden in jeder LED-Kette angeordnet werden, um bei Unterbrechnung einer LED-Kette die gegenüberliegende LED- Kette vor zu hoher Sperrspannung zu schützen.As an additional protective measure, two further high-blocking protective diodes can be arranged in each LED chain in accordance with FIG. 2, in order to protect the opposite LED chain from excessive reverse voltage when an LED chain is interrupted.

Fig. 3 zeigt eine weitere Schaltungsvariante, in der Varistoren (VDR) zu den antiparallelen LED-Pärchen parallel geschaltet sind. Diese haben die Aufgabe, bei Ausfall von LEDs eine Unterbrechung der Stromkreise zu verhindern. Im Normalfall ist die Durchbruch spannung der Varistoren größer als die Flußspannung der LEDs, d. h. sie sind hochohmig und treten damit quasi elektrisch nicht in Erscheinung. Bei Ausfall einer LED (Unterbrechung, Hochohmigkeit) wird der Varistor leitend und überbrückt die ausgefallene LED, wodurch die übrigen LEDs wegen des Prinzips der Konstantstrom speisung mit unveränderter Lichtstärke weiterleuchten. FIG. 3 shows a further circuit variant in which varistors (VDR) are connected in parallel to the antiparallel LED pairs. These have the task of preventing an interruption of the circuits if LEDs fail. In the normal case, the breakdown voltage of the varistors is greater than the forward voltage of the LEDs, ie they are high-impedance and therefore do not appear virtually electrically. If one LED fails (interruption, high impedance), the varistor becomes conductive and bridges the failed LED, which means that the other LEDs continue to shine with unchanged light intensity due to the principle of constant current supply.

Anstelle der Varistoren können gemäß Fig. 4 auch antiseriell geschaltete Zenerdioden oder bidirektionale Supressordioden (TAZ- Dioden) verwendet werden, um eine Stromunterbrechnung bei LED- Ausfällen zu vermeiden.Instead of the varistors, Zener diodes connected in series or bidirectional suppressor diodes (TAZ diodes) can also be used, in accordance with FIG .

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen weitere Schaltungsvarianten, wobei hier ggf. auch aus Kostengründen normale Dioden (ggf. Schottkydioden) verwendet werden, um unerwünschte Stromunterbrechungen bei evtl. LED-Ausfällen zu vermeiden. Fig. 5 and Fig. 6 show further variants circuit, in which case possibly also common for cost reasons diodes (Schottky diodes if necessary) may be used to avoid unwanted power cuts at any LED failures.

Die Flußspannung von Leuchtdioden ist abhängig von ihrer Lichtfarbe und dem LED-Strom und liegt im Bereich von etwa 1,5 bis 3,5 Volt. Deshalb ist es notwendig, in Abhängigkeit von den eingesetzten Leuchtdiodentypen (Lichtfarbe und LED-Strom), die Varistorspannungen, bzw. die Zenerspannungen oder auch die Zahl der antiparallel geschalteten Schutzdiodenketten geeignet anzupassen und zu dimensionieren.The forward voltage of LEDs is dependent on their Light color and the LED current and is in the range of about 1.5 to 3.5 volts. Therefore it is necessary depending on the types of LEDs used (light color and LED current), the Varistor voltages, or the Zener voltages or the number of the anti-parallel connected protective diode chains adapt and dimension.

Bei Werbeanlagen sind weltweit Kaltkathoden-Leuchtröhren (z. B. sog. Neonröhren) in sehr großen Zahl im Einsatz. Gemäß Fig. 7 können nun in einfacher Weise auch derartige Kaltkathodenröhren in Reihenschaltung mit den LED-Leuchtketten betrieben werden. Auch diese Kombination wird von Nieder- bzw Hochfrequenz- Konstantwechselstromquellen gespeist. Aus Sicherheitsgründen besitzen diese Geräte eine Leerlaufabschaltung, eine Erdschlußabschaltung und sie sind kurzschlußfest, wodurch eine hohe elektrische Sicherheit gewährleistet ist.Cold cathode fluorescent tubes (e.g. so-called neon tubes) are used in large numbers in advertising systems worldwide. According to Fig. 7 also such cold cathode tubes can be operated in a simple manner now in series with the LED light chains. This combination is also fed by low or high frequency constant AC sources. For safety reasons, these devices have an idle shutdown, an earth fault shutdown and they are short-circuit proof, which ensures high electrical safety.

Claims

1. Circuit arrangement for light-emitting diodes, characterized in that, as shown in FIG. 1, two LED chains connected in series are connected antiparallel and fed together from a constant alternating current source.

2. Circuit arrangement for light-emitting diodes according to claim 1, characterized in that in addition to the antiparallel LEDs connected in accordance with FIG. 3 varistors (VDR) are connected in parallel.

3. Circuit arrangement for light-emitting diodes according to claims 1 and 2, characterized in that, according to FIG. 4, antiserially connected zener diodes are used instead of the varistors.

4. Circuit arrangement for light emitting diodes according to claims 1 to 3, characterized in that according to FIG. 5 instead of the varistors or Zener diodes antiparallel connected diodes or diode chains are used.

5. Circuit arrangement for light emitting diodes according to claims 1 to 4, characterized in that, according to FIG. 6, varistors and / or Zener diodes and / or diodes are connected in parallel with the light emitting diodes.

6. Circuit arrangement for light emitting diodes according to claims 1 to 5, characterized in that according to FIG. 7 in addition to the LED circuit arrangement one or more cold cathode fluorescent tubes are operated in series on a constant AC power source.

7. Circuit arrangement for light emitting diodes according to claims 1 to 6, characterized in that instead of the constant change current source a constant direct current source with very high differential internal resistance, e.g. B. field effect transistor with Connection of an ohmic resistor between source and gate as a constant current source or constant current diode (so-called FET diode) or a constant current source according to Howland etc. for feeding the LED derailleur is used.