驱动发光信号的电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于驱动发光信号，特别是ＬＥＤ信号的电路装置，具有至少一个发光二极管（Ｄ），该发光二极管（Ｄ）与一个电阻（Ｒ）串联，并与一个控制器（Ｓｔ）并联。为了将该发光信号的光功率与白天和夜晚的不同环境亮度匹配，所述控制器（Ｓｔ）具有一个受控电流源，其用于预先给定通过流过所述发光二极管（Ｄ）的电流（ＩＤ）而减小的并联电流（ＩＰ）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于根据权利要求1的上位概念驱动发光信号的电路装置。
技术介绍
基于发光二极管而不是白炽灯的发光信号正越来越多地应用在许多领域，尤其是在信号
相对而言，发光二极管比较便宜、耐久和辉度高。但难以使用在应当无需改变控制就可以用LED发光信号替换白炽灯的情况。对于铁路的光信号电路尤其是这样，其中符合规定的功能一般通过信号技术上可靠的电流测量来监控。为了能毫无更改地继续采用该监控，LED发光信号的电流-电压特征曲线必须近似地与白炽灯的电流-电压特征曲线一致。另一特别之处是在隧道或具有近似恒定的光照条件的环境条件之外发送信号。这里在电路技术上，使夜晚驱动的光功率与白天驱动相比下降。人眼在白天的光灵敏度和在晚上的光灵敏度相差约1000倍。因此，如果在晚上不降低光功率，则白天几乎无法看见的光也是非常耀眼的。但是，耀眼的光尤其是在城市交通和铁路交通中应当绝对避免，因为可能存在其它信号由于过度辐射而几乎被忽略的危险。对于铁路技术中基于白炽灯的光信号，白天和夜晚之间的亮度通过调节机构的电源电压或电源电流控制。由于白炽灯的光功率与该电源电压或电源电流成指数关系，因此电源电流或电源电压很小的变化就会引起光功率很大的改变。这意味着，要光功率下降到输出光强度的20％，只需将电源电流或电源电压减少到输出值的大约2/3。为了对发光二极管获得类似有利的特征曲线，DE 19846753A1提出对每个发光二极管并联一个控制电路。其缺点是，所获得的白天和夜晚之间的光功率差相对较小。此外，导致发光二极管、晶体管和其它元件的导通电压(Flussspannung)不同的元件容差，以及该导通电压的温度影响是不能补偿的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服上述缺点并提供一种这样的电路装置，其可以提高白天和夜晚之间的光功率动态特性。该技术问题是通过权利要求1的特征解决的。通过预先给出不流过发光二极管的并联电流，在很大的范围内控制该发光二极管的光功率。但是在此也有缺点，即取决于白天或夜晚电压范围内的驱动电压的发光二极管电流不是恒定的。根据权利要求2，发光二极管的恒定电流可以借助其它用于预先给出发光二极管电流的受控电流源实现。但是也可以在没有其它受控电流源的情况下实现恒定电流。为此，根据权利要求6，不是保持并联电流恒定，而是根据驱动电压控制该并联电流。但为了改善电流稳定性，也可以根据权利要求6相应控制驱动电压。对于待控制的并联电流和必要时加上待控制的发光二极管电流，根据权利要求3限定的实施方式，借助比较器进行额定-实际值比较。其中，各电流额定值的预先给定由预定义的开关阈进行，其预先给定何时接通或断开相应的电流。开关阈可以是近似连续的预先给定参数，但也可以是纯数字信息，优选具有滞后作用。在根据权利要求4的优选扩展中，对所述开关阈进行温度补偿和/或导通电压补偿。通过电压补偿平衡那些根据温度变化的元件特性。导通电压补偿平衡所采用的发光二极管的不同导通电压。例如可以想到，所采用的发光二极管划分为导通电压组，装配时从这些导通电压组中挑选出合适的发光二极管。根据权利要求5，整个装置的一个重要特性在于，该装置在小电压时就已经可以驱动电流。该功能表示保护该电路装置免受耦合的外来能量的干扰，该外来能量在向该电路装置馈电时可以出现在更长的距离上。即使接收的外来能量最大时，在发光二极管上形成的电压也必须保持小于发光二极管的导通电压。由此防止发光二极管在有外来能量流过(即有干扰电压)时开始不容许地发光。附图说明下面借助附图详细解释本专利技术。其中，图1是用于驱动发光信号的电路装置的原理电路图，图2是控制电路的第一实施方式，图3是根据图2的控制电路的特征变化曲线，图4是控制电路的第二实施方式，图5是根据图4的控制电路的特征变化曲线。具体实施例方式图1示出具有n个激励器T的LED信号的总结构，其中每个激励器T至少控制一个LED D。各LED D并联至少一个LED控制器St。LED控制器St用一个极直接与驱动电压U连接。而另一个极与电阻R串联地连接到驱动电压U上。电阻R的特征在于所定义的断电性能，也就是说，使确定的故障、例如完全的短路实际上不会出现。此外电阻R还这样设计，即LEDD或LED控制器St的故障，例如短路，只稍微影响电路装置吸收的总电流。例如，在一个具有60个激励器T的LED信号中，当LED控制器St短路时总电流只升高了大约5％。图2示出了一个激励器T的第一实施方式作为根据图1的LED信号的细节。通过LED控制器St控制与LED D并联的电流I_P。为此采用一个受控电流源。在此作为运算放大器OPV的比较器，在输入端与一个表示额定值的开关阈Sch以及一个实际值给定器Ist连接。在输出端，该运算放大器OPV加载到一个与LED D并联的支路上。开关阈Sch预先给定何时为白天驱动、夜晚驱动以及空转接通并联电流I_P。开关阈Sch本身被加载了温度补偿Tk和导通电压补偿Fk。温度补偿Tk平衡取决于温度的元件特性，而导通电压补偿Fk考虑特定于LED的导通电压。实际值给定器Ist处理全部LED信号的驱动电压U或驱动电流，其中实际值的预先给定也可以通过其它信息，例如调节机构的其它控制导线，或通过在电源电流或电源电压U中编码的信息进行。并联电流I_P的电流源是这样构造的，该电流源在小电压时就已经可以驱动电流。由此，其大小基本上完全取决于馈电导线长度的、耦合的外来能量被这样短路，即不能形成高电压，以及LED D不会由于外来能量而开始发光。在图3中示出了与传统的白炽灯G相比，取决于电源电压的并联电流I_P和通过LED D流动的电流I_D的电流变化曲线。图3示出通过电阻R确定的负载电阻线W，该负载电阻线W在只有电阻R而没有激励器T和LED D的情况下出现。负载电阻线W描述了流过图2的电路装置的、取决于驱动电压U的最大可能电流。在该电路实施例中，通过控制并联电流I_P实现了夜晚电压的下降。由图3可以看出，LED电流I_D在白天和在夜晚电压范围内都不是恒定的。为了获得恒定的电流，采用具有附加LED电流控制器的电流实施例。图4示出了这样的电流设置。其中，借助受控电流源控制并联电流I_P，此外还控制LED电流I_D。图5中示出了所属的电流变化曲线。所设置的电流以及由此的信号亮度在理想情况下对于白天和夜晚的驱动都是恒定的。在断开的信号0＜＝U_Nacht min时，该信号即使在有耦合的外来能量时也不发光。LED电流I_D等于0。但是，并联电流I_P在理想情况下与最大可能电流一致。通过该并联电流I_P，耦合的外来能量被短路，从而无法形成导致LED D发光的电压。在夜晚驱动U_Nacht min＜＝U_Nacht max时，经过LED D的LED电流I_D＝I_D_Nacht由LED控制器St驱动。LED D以很小的光功率发光。并联电流I_P在理想情况下与通过电阻R确定的电流和LED电流I_D之间的差值对应。在白天驱动U_Tag min＜＝U_Tag max时，经过LED D的LED电流I_D＝I_D_Tag由LED控制器St驱动。LED D以最大的光功率发光。并联电流I_P又与通过电阻R确定的电流和LED电流I_D之间的差值对应。在白天和夜晚驱动之间的重叠区域中，并联电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动发光信号、特别是ＬＥＤ信号的电路装置，具有至少一个发光二极管（Ｄ），该发光二极管（Ｄ）与一个电阻（Ｒ）串联，并与一个控制器（Ｓｔ）并联，其特征在于，所述控制器（Ｓｔ）具有一个受控电流源，其用于预先给定通过流过所述发光二极 管（Ｄ）的电流（Ｉ＿Ｄ）而减小的并联电流（Ｉ＿Ｐ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特波普洛，德克齐默尔曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]