[发明专利]用于控制负载的过程和电路

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C§119(a)-(d)要求于2009年3月17日提交的DE10 2009 003 632.6的外国优先权益，其全部公开内容在此通过引用被并入。

发明领域

本发明涉及给负载，例如一个或多个发光二极管(LED)布置(arrangement)，提供电流，该电流的强度会作为负载温度的函数而变化。

背景技术

电流源向发光二极管(LED)布置提供电流，用于该LED布置的操作，所述LED布置具有以链、阵列等形式来布置的一个或多个LED。通常，被提供的电流是恒定的。但问题是向LED提供恒定电流时，流过LED的电流会作为LED温度的函数而改变。因此，虽然被提供到LED的电流是恒定的，但是当LED的温度改变时，LED的亮度也会改变。所以，被提供到LED的电流必须作为LED的温度函数来变化，以便保持发光率恒定。典型地，来自电流源的恒定电流被脉宽调制，以产生被提供到LED的变化电流(即脉宽调制电流)。

对于运用在汽车应用中的用于向LED布置提供电流的电流源，强加在这种电流源上的要求很高。在电流源的操作电压(例如在8到18伏特之间)方面，汽车应用存在强波动。汽车应用还存在具有宽温度范围(例如在-40℃到+120℃之间)的环境。另外，汽车应用还要求高效率。因此，连同所述电流源一起使用极精密和昂贵的开关调节器以产生电流，该电流的强度作为LED布置的温度函数来变化。

当依赖于温度的LED电压与操作电压之间的差很小，并且色温的折衷可接受时，已使用了经济的模拟电路。这种情况下用彩色LED比用白LED更容易。

随着LED的温度下降，它的正向电压和发光效率升高。在依赖于温度的正向电压的升高能够通过当温度降低时减少电流来补偿，这使得电压几乎不变化，同时不必承担发光效率的减少。然而，由于不同样本之间正向电压的扩散，使用纯粹的电压稳定是不明智的。此外，要求有从一个应用到另一个应用的预定特征曲线，其在正线性、中性、负线性一直到非线性范围内变化。

DE 197 32 828 C2描述的电流源具有通过电感器耦合到LED布置的脉宽调制开关。

EP 1 278 402 B1描述了依赖于温度的电流源，其用于向LED提供电流。控制器控制被提供到LED的电流，其中电流设定被馈送到设定点(set-point)输入。设定点生成器在设定点输出上输出电流设定点。温度计提供线性地依赖于周围温度的被测温度变量。具有第一和第二输入以及输出的减法器从它的第一输入处的电气变量减去它的第二输入处的电气变量，并且在它的输出处提供结果。电流设定点馈送到第一输入和输出，其中设置点输入与控制器连接。带有关闭输入的关闭设备改变电流设定，这使得当关闭信号被应用到关闭输入处时，通过LED的电流变得可忽略不计。但这种方法的缺点是受控变量不得不被连续地监控，并且输出值不得不被修改为受控变量的函数。照这样，这种解决方式相对精密，要使用很多组件，并且成本高昂。

DE 199 12 463 A1(相应于第6,807,202号美国专利)描述的方法用于稳定LED的光学输出功率。该方法补偿LED的光学输出功率上的温度影响，而不感测LED的输出温度或光。该方法所基于的知识是，在光输出恒定时，流过LED的电流和LED两端的导通状态电压降独立于温度，并且能够确定这种函数相关性。如果这种相关性已知，那么电流和导通状态电压降必须实现这种操作中的相关性，以便消除光输出上的温度影响。因此，LED电流和导通状态电压的结合用作所发出的光输出的唯一度量，并且在这个数据的基础上使用导通状态电压作为LED电流的函数。这种方法的缺点是使用了Peltier元件来保持每个LED的温度的恒定，而这会使布置的实现变得昂贵。

DE 198 10 827 A1描述的依赖于温度的电流源用于向LED提供电流。逻辑电路控制该电流源作为被连续地监控的LED温度的函数。开关调节器控制该电流。LED电流被线性地修改，从而使得发光效率以指数方式降低。使用开关调节器是成本高昂的解决方式，并因此不适合大规模应用。

DE 103 59 196 A1描述的光发射布置用于交通工具的照明系统。串联的LED和降压电阻器被提供有电源电压和全电流。电流流动模拟装置并联地连接到LED。控制单元监控电源电压，并且控制电流流动模拟装置，从而使得最小全电流从电压降低到临界值以下时开始流动，直到达到最小电源电压为止。当电流的减少是通过并联负载来完成时，从能量的角度来看该布置是无用的。