Treiberschaltung für Leuchtdioden und Verfahren Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für Leuchtdioden und ein zugehöriges Verfahren.

Leuchtdioden, LEDs, werden zunehmend zur Beleuchtung und in Anzeigen, so genannten Displays, verwendet. Eine Durchlass- Spannung einer LED, also die Spannung, die an der LED bei Betrieb im Durchlassbereich abfällt, hängt dabei unter anderem von der Farbe und der Bauform der LED ab. Häufig wird eine Anzahl von mehreren LEDs in einer Reihenanordnung oder in einer Matrixanordnung von einer einzigen Spannungsversorgung versorgt. Aufgrund der unterschiedlichen Durchlassspannungen der einzelnen LEDs einer Anordnung variiert die Effizienz, mit der die einzelnen LEDs betrieben werden können. Bei bat- terie- beziehungsweise akkugetriebenen Anwendungen verändert sich zudem die als Versorgungsspannung genutzte Ausgangsspan- nung der Batterie beziehungsweise des Akkus in Abhängigkeit des jeweiligen Ladezustands und der Lebenszeit.

Bekannte Ansteuerschaltungen für Leuchtdioden verwenden den Strom durch die LED als Regelgröße für deren Ansteuerung. Aus dieser Regelgröße wird beispielsweise die Höhe der Versor ^¬ gungsspannung abgeleitet. Dabei wird meist genau eine Span ^¬ nungsversorgung eingesetzt. Dies führt zu Problemen, sobald mit der Schaltung LEDs unterschiedlicher Farbe oder unterschiedlicher Bauart angesteuert werden sollen. Eine durch ei- ne beispielsweise zu hoch gewählte Spannungsversorgung er ^¬ zeugte Verlustleistung reduziert die Effizienz und wird in der Ansteuerschaltung in Wärme umgesetzt. Ist die Ansteuerschaltung beispielsweise als integrierte Schaltung, IC, aus- geführt, so muss diese Wärme über das Gehäuse des ICs abge ^¬ führt werden. Da das Gehäuse einen thermischen Widerstand hat, kommt es daher zu einer unerwünschten Erwärmung des ICs. Wird zum Erzeugen der Versorgungsspannung ein Akku oder eine Batterie eingesetzt, so ist zudem zu berücksichtigen, dass sich die bereitgestellte Spannung mit der Lebensdauer und dem Ladezustand verändert. Eine Aufgabe besteht darin, die Effizienz beim Betreiben von Leuchtdioden zu steigern.

Die Aufgabe wird gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind je- weils Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.

In einer Ausführungsform weist eine Treiberschaltung für Leuchtdioden einen ersten und einen zweiten Eingang, eine erste und mindestens eine zweite Stromversorgungseinheit, ei- ne Steuereinheit und einen ersten und mindestens einen zwei ^¬ ten Ausgang auf. Am ersten Eingang liegt eine erste Versorgungsspannung an. Am zweiten Eingang liegt eine zweite Versorgungsspannung an. Die erste Stromversorgungseinheit ist in Abhängigkeit mindestens eines ersten Steuersignals wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Eingang gekoppelt. Die mindestens eine zweite Stromversorgungseinheit ist in Abhängig ^¬ keit mindestens eines zweiten Steuersignals wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Eingang gekoppelt. Die Steuereinheit ist mit der ersten und mit der mindestens einen zweiten

Stromversorgungseinheit zu deren jeweiliger Steuerung verbunden. Die Steuereinheit ist zum Bereitstellen des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Steuersignals eingerichtet. Der erste Ausgang ist mit der ersten Stromver- sorgungseinheit gekoppelt und zum Bereitstellen eines ersten Stromes für mindestens eine erste Leuchtdiode eingerichtet. Der mindestens eine zweite Ausgang ist mit der mindestens ei ^¬ nen zweiten Stromversorgungseinheit gekoppelt und zum Bereit- stellen eines zweiten Stromes für mindestens eine zweite Leuchtdiode ausgelegt.

Die erste Stromversorgungseinheit erzeugt den ersten Strom für die mindestens einen erste Leuchtdiode in Abhängigkeit des mindestens einen ersten Steuersignals wahlweise aus der ersten oder der zweiten Versorgungsspannung. Die zweite

Stromversorgungseinheit erzeugt den zweiten Strom für die mindestens eine zweite Leuchtdiode gesteuert vom mindestens einen zweiten Steuersignal wahlweise aus der ersten oder zweiten Versorgungsspannung.

Somit werden sowohl der erste als auch der zweite Strom jeweils individuell für die erste anschließbare Leuchtdiode und die zweite anschließbare Leuchtdiode in der jeweils benötig- ten Höhe bereitgestellt. Dies ermöglicht, dass sowohl die erste als auch die zweite Leuchtdiode jeweils mit der günsti ^¬ geren Versorgungsspannung aus der Menge umfassend die erste und die zweite Versorgungsspannung betrieben wird. Folglich wird vorteilhafterweise die Effizienz gesteigert.

Der erste und/oder zweite Eingang ist jeweils als interner Eingang oder als externer Eingang realisiert. Die erste Versorgungsspannung ist beispielsweise von extern zugeführt. Die zweite Versorgungsspannung ist beispielsweise ebenfalls von extern zugeführt oder intern bereitgestellt. Bevorzugt sind die erste und die zweite Leuchtdiode mit je ^¬ weils einem Anschluss, insbesondere ihrem jeweiligen Katho- denanschluss auf einen Bezugspotentialanschluss bezogen. In einer Weiterbildung ist das mindestens eine erste Steuersignal in Abhängigkeit eines vorgebbaren Arbeitsbereichs der mindestens einen ersten Leuchtdiode bereitgestellt. Das min ^¬ destens eine zweite Steuersignal ist in Abhängigkeit eines vorgebbaren Arbeitsbereichs der mindestens einen zweiten Leuchtdiode bereitgestellt.

Dadurch wird sichergestellt, dass sowohl der ersten als auch der zweiten Stromversorgungseinheit eine ausreichende Versor ^¬ gungsspannung zur Verfuegung steht, um den benötigten Strom bereitstellen zu können, wodurch die jeweilige Leuchtdiode eingeschaltet ist und leuchtet.

In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Strom bezogen auf eine Leuchtdichte der mindestens einen ersten Leuchtdiode bereitgestellt und die erste oder die zweite Versorgungsspan ^¬ nung ist in Abhängigkeit einer ersten Durchlassspannung der mindestens einen ersten Leuchtdiode ausgewählt. Der zweite Strom ist bezogen auf eine Leuchtdichte der mindestens einen zweiten Leuchtdiode bereitgestellt und die erste oder die zweite Versorgungsspannung ist in Abhängigkeit einer zweiten Durchlassspannung der mindestens einen zweiten Leuchtdiode ausgewählt .

Der jeweilige Arbeitsbereich der ersten und zweiten Leuchtdi- ode ist definiert als ein Bereich auf der Kennlinie der ers ^¬ ten oder zweiten Diode, in der diese betrieben wird. In diesem Bereich fällt an der jeweiligen Diode die jeweilige

Durchlassspannung ab. Fuer einen benoetigten Strom durch die LED ist entsprechend der Kennlinie der LED eine definierte Spannung an der LED notwendig. Die Treiberschaltung kann mit Vorteil entscheiden, welche Versorgungsspannung, also die erste oder zweite Versorgungsspannung, fuer den benötigten Strom günstiger ist. Dabei ist die Versorgungsspannung für jede einzelne LED individuell und bezogen auf den aktuellen Betriebszustand ausgewählt. Dies trägt zur weiteren Steige ^¬ rung der Effizienz bei. Die günstigere Versorgungsspannung ist also diejenige, die näher an der Durchlassspannung der jeweiligen Leuchtdiode liegt .

In einer Weiterbildung ist die erste Versorgungsspannung va- riabel.

Die erste Versorgungsspannung wird beispielsweise von einer Batterie oder von einem Akku generiert. Die Höhe der ersten Versorgungsspannung ist folglich variabel.

In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Versorgungsspannung einstellbar.

In einer Weiterbildung weisen das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Steuersignae jeweils ein erstes

Quellensteuersignal und ein zweites Quellensteuersignal auf.

Die Steuereinheit erzeugt also für jede anschließbare Leucht ^¬ diode ein Steuersignal, welches ein erstes und ein zweites Quellensteuersignal umfasst. Dies ermöglicht mit Vorteil eine separate Steuerung aller Stromversorgungseinheiten, sodass die Versorgungsspannung an den Arbeitsbereich der jeweiligen zu betreibenden Leuchtdiode angepasst ist. In einer Weiterbildung umfassen die erste und die mindestens eine zweite Stromversorgungseinheit jeweils eine gesteuerte Stromquelle und einen mit der jeweils zugeordneten gesteuerten Stromquelle gekoppelten Komparator. Der gesteuerten

Stromquelle ist jeweils die erste oder die zweite Versor ^¬ gungsspannung zugeführt. Die gesteuerte Stromquelle ist zum Bereitstellen des zugehörigen ersten oder zweiten Stromes ausgelegt. Der Komparator ist zum Bereitstellen eines jeweiligen Betriebszustandssignals in Abhängigkeit des zugehörigen ersten oder zweiten Stromes und in Abhängigkeit eines zugehö ^¬ rigen Aktivierungssignals eingerichtet.

Zur ersten Stromversorgungseinheit gehört eine erste gesteu ^¬ erte Stromquelle und ein mit dieser gekoppelter erster Kompa- rator, der das erste Betriebszustandssignal in Abhängigkeit des von der ersten Stromversorgungseinheit erzeugten ersten Stromes sowie in Abhängigkeit des ersten Aktivierungssignals, welches die mit dem ersten Strom betriebene mindestens eine erste Leuchtdiode ein- und ausschaltet, bereitstellt.

Für jede anschließbare Leuchtdiode wird der Treiberschaltung ein Aktivierungssignal zugeführt. Eine gesteuerte Stromquelle versorgt eine LED mit einem konstanten Strom. Je nach Kennlinie der verwendeten LED und der gewünschten Leuchtintensität ist dieser Stromwert einstellbar. Der Komparator, beispielsweise ein Stromkomparator, überprüft, ob der bereitgestellte Strom einen entsprechend dem vorgebbaren Arbeitsbereich festgelegten Wert hat. Das Betriebszustandssignal ist ein digita ^¬ les Signal, welches anzeigt, ob die LED im gewünschten Ar- beitsbereich angesteuert wird.

Die Schaltung wird beispielsweise so betrieben, dass alle Stromversorgungseinheiten beim Einschalten zur Erzeugung des jeweiligen Stromes die erste Versorgungsspannung verwenden. Ausgehend von den jeweiligen Betriebszustandssignalen generiert die Steuereinheit das jeweilige ersten und zweite Steu ^¬ ersignal, welche ein Umschalten von der ersten Versorgungs- Spannung zur zweiten Versorgungsspannung für jede einzelne Stromversorgungseinheit steuern.

Der Komparator ist alternativ als Spannungskomparator implementiert .

In einer Weiterbildung weist jede gesteuerte Stromquelle ei ^¬ nen ersten und einen zweiten Pfad auf. Der erste Pfad umfasst eine erste mittels des ersten Quellensteuersignals einstell ^¬ bare Stromquelle, der die erste Versorgungsspannung zugeführt ist. Der zweite Pfad umfasst eine zweite mittels des zweiten Quellensteuersignals einstellbare Stromquelle, der die zweite Versorgungsspannung zugeführt ist.

Für jede Stromversorgungseinheit wird die gesteuerte Strom- quelle über ihre Quellensteuersignale so eingestellt, dass der bereitzustellende Strom entweder im ersten Pfad oder im zweiten Pfad erzeugt wird. Im ersten Pfad wird der Strom mit der ersten Versorgungsspannung generiert, im zweiten Pfad wird der Strom mit der zweiten Versorgungsspannung generiert. Es ist also entweder der erste Pfad oder der zweite Pfad ak ^¬ tiv .

In einer alternativen Ausführungsform weist jede gesteuerte Stromquelle eine in Abhängigkeit eines zugehörigen Einschalt- signals steuerbare Stromquelle, die auf den Bezugspotential- anschluss bezogen ist, auf. In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit zum Bereitstellen der jeweiligen ersten und zweiten Quellensteuersignale jeweils in Abhängigkeit des zugehörigen Betriebszu- standssignals und des zugehörigen Aktivierungssignals einge- richtet.

In der Steuereinheit erfolgt eine logische Verknüpfung bei ^¬ spielsweise des ersten Aktivierungssignals für die mindestens eine erste Diode mit dem ersten Betriebszustandssignal der ersten Stromversorgungseinheit. Das Ergebnis wird in Form des mindestens einen ersten Steuersignals, welche das erste und das zweite Quellensteuersignal für die erste Stromversor ^¬ gungseinheit aufweist, der ersten gesteuerten Stromquelle zu ^¬ geführt .

In einer Weiterbildung weist die Treiberschaltung einen Spannungswandler, der zum Erzeugen mindestens der zweiten Versorgungsspannung in Abhängigkeit der ersten Versorgungsspannung sowie in Abhängigkeit eines ersten und eines zweiten Wandler- Steuersignals eingerichtet ist. Das erste und das zweite

Wandlersteuersignal sind jeweils von der Steuereinheit in Ab ^¬ hängigkeit der Betriebszustandssignale bereitgestellt.

In dieser Ausführungsform wird mindestens die zweite Versor- gungsspannung mit dem Spannungswandler aus der ersten Versorgungsspannung erzeugt. Zusätzlich kann der Spannungswandler weitere Versorgungsspannungen in unterschiedlichen Höhen bereitstellen. Die Steuereinheit steuert den Spannungswandler mit Hilfe des ersten Wandlersteuersignals, welches den Wand- 1er beispielsweise ein- oder ausschaltet und mit Hilfe des zweiten Wandlersteuersignals, welches beispielsweise den Mo ^¬ dus des Spannungswandlers und damit die Höhe der jeweils be ^¬ reitgestellten Versorgungsspannung festlegt. Aufgrund der Auswertung der Betriebszustandssignale ermittelt die Steuer ^¬ einheit, ob der Spannungswandler eingeschaltet wird und in welchem Modus er betrieben wird. Vorteilhafterweise kann der Spannungswandler zu Beginn des Betriebes, solange die erste Versorgungsspannung noch aus ^¬ reicht, um die anschließbaren Leuchtdioden im gewünschten Bereich zu betreiben, ausgeschaltet bleiben. Erst wenn dies nicht mehr der Fall ist, wird der Spannungswandler im benö- tigten Modus eingeschaltet.

Die Höhe der zweiten Versorgungsspannung ist somit mit Hilfe des zweiten Wandlersteuersignals einstellbar. Der Spannungswandler ist beispielsweise realisiert als La ^¬ dungspumpe oder als Schaltspannungswandler . Der Spannungswandler ist als Aufwärts- oder Abwärtswandler ausgeführt.

In einer Weiterbildung ist die erste Versorgungsspannung ver- schieden von der zweiten Versorgungsspannung.

Die zweite Versorgungsspannung ist also kleiner oder größer als die erste Versorgungsspannung. Damit wird sichergestellt, dass selbst bei Nachlassen der Hö ^¬ he der ersten Versorgungsspannung, welche beispielsweise von einer Batterie bereitgestellt wird, eine ausreichend hohe Versorgungsspannung, nämlich die zweite Versorgungsspannung, zur Verfügung steht, um die zum Betrieb der Leuchtdioden je- weils benötigten Ströme bereitzustellen.

In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Strom für mindestens eine weitere erste Leuchtdiode, welche mit dem ersten Ausgang verbindbar ist, ausgelegt. Der zweite Strom ist für mindestens eine weitere zweite Leuchtdiode, welche mit dem zweiten Ausgang verbindbar ist, ausgelegt. Für die weitere erste und die weitere zweite Leuchtdiode wird jeweils wieder der erste beziehungsweise der zweite Strom ge ^¬ nau in der für den Arbeitsbereich der jeweiligen Leuchtdiode benötigten Höhe erzeugt. In einer weiteren Ausführungsform weist die Treiberschaltung zudem einen ersten und einen zweiten Anschluss auf. Der erste Anschluss ist mittels eines ersten Schalters gesteuert von einem ersten Einschaltsignal, welches von der Steuereinheit in Abhängigkeit eines Startsignals bereitgestellt ist, mit dem Bezugspotentialanschluss verbunden. Der mindestens eine zweite Anschluss ist mittels eines zweiten Schalters gesteu ^¬ ert von einem zweiten Einschaltsignal, welches von der Steu ^¬ ereinheit in Abhängigkeit des Startsignals bereitgestellt ist, mit dem Bezugspotentialanschluss verbunden.

Das Startsignal wird der Steuereinheit von extern zugeführt. Mit Hilfe dieses Startsignals wird eine in der Steuereinheit realisierte Ablaufsteuerung gestartet. Die Steuereinheit ge ^¬ neriert das erste und mindestens das zweite Einschaltsignal, wodurch der erste oder der zweite Schalter geschlossen wird. Somit wird die mit dem ersten oder mit dem zweiten Anschluss verbindbare Leuchtdiode eingeschaltet.

In einer Weiterbildung ist der erste Anschluss zum Verbinden mit der Kathode der ersten und der mindestens einen zweiten Leuchtdiode eingerichtet. Der mindestens eine zweite An ^¬ schluss ist zum Verbinden mit der Kathode der einen weiteren ersten und der Kathode der mindestens einen weiteren zweiten Leuchtdiode eingerichtet.

Dadurch ergibt sich eine Anordnung von anschließbaren Leucht- dioden in Matrixform, beispielsweise in Form einer 2 x 2 Matrix. Die Anode der ersten Leuchtdiode ist mit dem ersten Aus ^¬ gang, während ihre Kathode mit dem ersten Anschluss koppelbar ist. Die Anode der mindestens einen weiteren ersten Leuchtdi ^¬ ode ist ebenfalls mit dem ersten Ausgang, ihre Kathode ist mit dem zweiten Anschluss koppelbar. Dabei wird über die Einschaltsignale und die Aktivierungssignale jeweils sicherge ^¬ stellt, dass genau einer der Schalter geschlossen ist und eine LED leuchtet. Vorteilhafterweise wird für jede anschließbare Leuchtdiode in dem zugeordneten Komparator der zugehörigen Stromversorgungseinheit ihr Betriebszustand überprüft. Somit wird die Span ^¬ nung, die am jeweiligen Ausgang für diese LED bereitgestellt wird, in der benötigten Höhe individuell angepasst. Dies trägt wesentlich zur Erhöhung der Effizienz der Treiberschaltung bei.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Treiberschaltung zum Betreiben einer Anordnung von Leuchtdioden in Matrixform geeignet.

Ausgehend von der oben beschriebenen Treiberschaltung sind weitere Leuchtdioden an die Treiberschaltung anschließbar, sodass sich eine Matrix von Leuchtdioden mit m Zeilen und n Spalten ergibt. Jede der anschließbaren Leuchtdioden wird wahlweise mit der ersten oder der zweiten Versorgungsspannung angesteuert . In einer Ausführungsform weist ein Verfahren folgende Schritte auf:

- Zuführen einer ersten und einer zweiten Versorgungsspan- nung,

- Bereitstellen eines ersten Stroms (IDa) für mindestens eine erste Leuchtdiode (Da) und Auswahl einer Spannung aus einer Menge umfassend die erste und die zweite Versorgungsspannung (VI, V2) in Abhängigkeit einer ersten Durchlassspannung (VDa) der mindestens einen ersten Leuchtdiode und des ersten Stroms ( IDa) ,

- Bereitstellen eines zweiten Stroms (IDb) für mindestens ei- ne zweite Leuchtdiode (Db) und Auswahl einer Spannung aus ei ^¬ ner Menge umfassend die erste und die zweite Versorgungsspan ^¬ nung (VI, V2) in Abhängigkeit einer zweiten Durchlassspannung (VDb) der mindestens einen zweiten Leuchtdiode (Db) und des zweiten Stroms (IDb), und

- individuelles Umschalten zwischen erster und zweiter Versorgungsspannung in Abhängigkeit des jeweils bereitgestellten ersten oder zweiten Stroms. Zu Beginn des Betriebes wird versucht, einen ersten bestimm ^¬ ten und mindestens einen zweiten bestimmten Strom mit Hilfe der ersten Versorgungsspannung der mindestens ersten und der mindestens zweiten Leuchtdiode zur Verfügung zu stellen. Aus den Kennlinien der LEDs ergibt sich aus dem Strom eine benö- tigte Spannung an der LED. Reicht die erste Versorgungsspannung nicht aus, den bestimmten Strom zur Verfügung zu stellen, wird auf die zweite Versorgungsspannung umgeschaltet. Gleiches gilt, wenn die erste Versorungsspannung während des Betriebs soweit absinkt, dass der benötigte Strom nicht mehr zur Verfügung gestellt werden kann.

Mit diesem Verfahren wird erreicht, eine möglichst kleine Spannung zur Verfügung zu stellen, die ermöglicht, den benötigten Strom durch die LED zu treiben. Dies vermindert die Verlustleistung und erhöht somit die Effizienz.

Individuell bedeutet dabei, dass die anschließbaren Leuchtdi- oden verschiedene oder gleiche Versorgungsspannungen haben.

Eine Weiterbildung des Verfahrens weist folgende Schritte auf : - Überprüfen, ob der erste Strom durch die mindestens eine erste Leuchtdiode einen ersten vorgegebenen Wert aufweist,

- falls ja, Bereitstellen des ersten Stromes mit Hilfe der ersten Versorgungsspannung,

- falls nein, Bereitstellen des ersten Stromes in mit Hilfe der zweiten Versorgungsspannung,

- Überprüfen, ob der zweite Strom durch die mindestens eine zweite Leuchtdiode einen zweiten vorgegebenen Wert aufweist,

- falls ja, Bereitstellen des zweiten Stromes mit Hilfe der ersten Versorgungsspannung, und - falls nein, Bereitstellen des zweiten Stromes mit Hilfe der zweiten Versorgungsspannung. Für den Fall, dass die erste Versorgungsspannung jeweils nicht mehr ausreicht, um den ersten oder zweiten Strom in der für den vorgebbaren Arbeitsbereich erforderlichen Höhe zu erzeugen, wird jeweils auf die zweite Versorgungsspannung umge- schaltet. Da der Betriebszustand der jeweils eingeschalteten LED laufend überprüft wird, besteht auch die Möglichkeit, wieder auf die erste Versorgungsspannung umzuschalten.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei- spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie ^¬ hungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Schaltungsteile tragen dabei gleiche Bezugszeichen. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Treiberschal- tung für Leuchtdioden nach dem vorgeschlagenen

Prinzip,

Figur 2 beispielhafte Kennlinien von Leuchtdioden, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Treiberschal ^¬ tung für Leuchtdioden nach dem vorgeschlagenen Prinzip,

Figur 4 eine beispielhafte Matrixanordnung von Leuchtdioden

Figur 5 eine beispielhafte Verschaltung der Matrixanordnung aus Figur 4 mit einer Treiberschaltung gemäß Figur 3 und Figur 6 ein weitere Ausführungsform einer Treiberschaltung für Leuchtdioden gemäß Figur 3. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Treiber ^¬ schaltung für Leuchtdioden nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Treiberschaltung weist einen ersten Eingang 302, dem eine erste Versorgungsspannung VI zugeführt ist, und einen zweiten Eingang 303, an dem eine zweite Versorgungsspannung V2 anliegt, auf. Des Weiteren umfasst die Treiberschaltung eine Steuereinheit 103, eine Anzahl n Stromversorgungseinheiten 102a bis 102n, sowie eine Anzahl n Ausgänge 304a bis 304n. Der Steuereinheit 103 sind eine Anzahl von n Aktivierungssig- nalen 206a bis 206n zugeführt.

In dieser Ausführungsform ist zudem ein Spannungswandler 101 vorgesehen, dem die erste Versorgungsspannung VI zugeführt ist, und der die zweite Versorgungsspannung V2 bereitstellt. Des Weiteren sind n Stromversorgungseinheiten 102 bis 102n von der Treiberschaltung umfasst. Jede Stromversorgungseinheit 102 bis 102n ist jeweils wahlweise mit dem ersten Ein ^¬ gang 302 oder mit dem zweiten Eingang 303 gekoppelt. Jede Stromversorgungseinheit 102x ist mit dem zugehörigen Ausgang 304 x verknüpft. X steht hier für einen Buchstaben aus der

Menge a bis n. Beispielsweise ist die erste Stromversorgungs ^¬ einheit 102a mit dem ersten Ausgang 304a verknüpft. Die zwei ^¬ te Stromversorgungseinheit 102b ist mit dem zweiten Ausgang 304b verknüpft. Die n-te Stromversorgungseinheit 102n ist mit dem n-ten Ausgang 304n verbunden.

An jedem Ausgang 304x ist eine Leuchtdiode Dx anschließbar. An den ersten Ausgang 304a ist beispielsweise eine erste Leuchtdiode Da anschließbar. An den zweiten Ausgang 304b ist eine zweite Diode Db anschließbar. An den n-ten Ausgang 304n ist eine n-te Leuchtdiode Dn anschließbar. Jede Leuchtdiode Dx ist dabei auf einen Bezugspotentialanschluss 10 bezogen. Insbesondere ist sie unmittelbar auf den Bezugspotentialan- schluss 10 bezogen. Für jede anschließbare Leuchtdiode Dx ist also eine eigene Stromversorgungseinheit 102x vorgesehen.

Die erste Versorgungsspannung VI wird der Treiberschaltung von außen, beispielsweise von einer Batterie oder von einem Akku zugeführt. Die erste Versorgungsspannung VI ist also va ^¬ riabel. Der Spannungswandler 101 generiert aus der ersten Versorgungsspannung gesteuert von einem ersten Wandlersteuersignal und von einem zweiten Wandlersteuersignal 201, 202, welche von der Steuereinheit 103 bereitgestellt werden, die zweite Versorgungsspannung V2. In einer typischen Implementierung ist das Verhaeltnis von erster Versogungsspannung VI und zweiter Versorgungsspannung V2 2:3 oder 1:2. Bei einer Realisierung, bei der die erste Versorgungsspannung VI aus einer Batterie gespeist wird, hängt die Höhe der Versorgungs ^¬ spannung VI vom Ladezustand und der Belastung dieser Batterie ab und ist somit veränderlich. Diese Änderungen wirken sich auch auf die zweite Versorgungsspannung V2 aus. Das erste und das zweite Wandlersteuersignal 201, 202 werden von der Steu- ereinheit 103 definiert. Mit dem ersten Wandlersteuersignal

201 wird der Spannungswandler 101 ein- beziehungsweise ausge ^¬ schaltet. Das zweite Wandlersteuersignal 202 schaltet das Verhältnis der Spannungsverstärkung des Spannungswandlers 101 zwischen verschiedenen zur Verfügung stehenden Modi, bei- spielsweise einem 2:3- oder einem l:2-Modus um.

Eine jede Stromversorgung 102x weist eine geregelte Strom ^¬ quelle lllx und einen Komparator 112x auf. Die geregelte Stromquelle lllx weist zwei Pfade, nämlich einen ersten Pfad 120x mit einer ersten einstellbaren Stromquelle Ql und einem zweiten Pfad 121x mit einer zweiten einstellbaren Stromquelle Q2 auf. Die erste einstellbare Stromquelle Ql wird von einem ersten Quellensteuersignal 203x gesteuert. Die zweite ein- stellbare Stromquelle Q2 wird von einem zweiten Quellensteu ^¬ ersignal 204x gesteuert. Dem ersten Pfad 120x ist die erste Versorgungsspannung VI zugeführt. Dem zweiten Pfad 121x ist die zweite Versorgungsspannung V2 zugeführt. Die erste ge- steuerte Stromquelle lllx erzeugt somit einen Strom IDx. Die ^¬ ser wird dem zugehörigen Ausgang 304x, sowie dem zugehörigen Komparator 112x zugeführt. Der Komparator 112x überprüft, ob der Strom IDx bei Vorliegen des zugehörigen Aktivierungssignals 206x in einem gewünschten Bereich liegt. Als Ergebnis stellt der Komparator 112x ein Betriebszustandssignal 301x bereit, welches der Steuerlogik 103 zugeführt ist. Dement ^¬ sprechend aktiviert die Steuereinheit 103 mit Hilfe des ers ^¬ ten und des zweiten Quellensteuersignals 203x und 204x den ersten oder den zweiten Pfad 120x, 121x der Stromversorgungs- einheit 102x.

Die Stromversorgungseinheiten 102a bis 102n werden also so eingestellt, dass sie zur Erzeugung des jeweiligen Stromes IDx die jeweils günstigere Spannung aus der Menge der ersten und der zweiten Versorgungsspannung VI, V2 verwenden. Dadurch wird erreicht, dass die gewählte Versorgungsspannung mög ^¬ lichst nah an einer Durchlassspannung VD x der zu betreibenden Leuchtdiode liegt. Dies vermindert mit Vorteil die in der Schaltung entstehende Verlustleistung.

Ein jedes Aktivierungssignal 206x stellt die Information zur Verfügung, ob eine Leuchtdiode Dx ein- oder ausgeschaltet ist. Diese Information steht auch dem zugehörigen Komparator 112x der Stromversorgungseinheit 102x zur Verfügung, sodass der Komparator 112x nur bei einer eingeschalteten LED Dx aktiv ist. Mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Treiberschal ^¬ tung wird also eine Anzahl von n LEDs angesteuert, die in ei ^¬ ner Reihe angeordnet sind. Jede dieser LEDs wird von einer eigenen ihr zugeordneten Stromversorgungseinheit 102x ver- sorgt. Dadurch dass auch die Quellensteuersignale 203x und 204x n-fach ausgeführt sind, wird jede LED in Abhängigkeit ihrer Durchlassspannung VDx individuell mit der ersten oder mit der zweiten Versorgungsspannung VI, V2 betrieben. Für jede LED Dx wird ein Betriebszustandssignal 301x vom zugehöri- gen Komparator 112x erzeugt. Diese Information zeigt an, ob die jeweilige LED Dx im gewünschten Arbeitsbereich betrieben wird. Entsprechend wird ein Umschalten zwischen erster und zweiter Versorgungsspannung VI, V2 von der Steuereinheit 103 initiiert .

Figur 2 zeigt beispielhafte Kennlinien von Leuchtdioden. Dabei ist auf der Abszisse der Verlauf einer Anoden- zu Katho ^¬ denspannung Vak einer Leuchtdiode dargestellt, wohingegen auf der Ordinate der Verlauf des Diodenstromes I dargestellt ist. Es sind zwei Kennlinien 1 und 2 gezeigt. Bei diesen Kennli ^¬ nien mit dem typischen Verlauf gemäß einer Exponentialfunkti ^¬ on ist erkennbar, dass eine Durchlassspannung jeweils kurz nach dem Knick erreicht wird. In der Kennlinie 1 wird die Durchlassspannung VD etwas früher erreicht als in der Kennli- nie 2, deren Durchlassspannung VDa etwas später erreicht wird. Der Durchlassspannung VD von Kennlinie 1 entspricht ein Strom ID durch die entsprechende Leuchtdiode. Der Durchlass ^¬ spannung VDa von Kennlinie 2 entspricht ein Strom IDa durch eine andere Leuchtdiode. Die Durchlassspannung VD beziehungs- weise VDa ist also typischerweise die Spannung, bei der eine Leuchtdiode gerade eingeschaltet ist. Der Arbeitsbereich ei ^¬ ner Diode wird also so gewählt, dass die Spannung an der Dio ^¬ de größer als die Durchlassspannung ist. Die Komparatoren 112x aus Figur 1 überprüfen, ob die an der Diode vorhandene Spannung groß genug ist, um den benötigten Strom durch die Diode fliessen zu lassen. Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Treiber ^¬ schaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel von Figur 1 sind die Leuchtdioden in dieser Ausführungsform in einer n x m-Matrix angeordnet. Dazu sind in der Treiberschaltung 100 m Anschlüsse 305a bis 305m vorgesehen. Des Weiteren sind m Schalter 104 bis 104m vorgesehen, wobei jeweils ein Schalter 104y mit einem zugehörigen Anschluss 305y gekoppelt ist. Y ist ein Buchstabe aus der Buchstabenmenge a bis y. Zusätzlich sind m Einschaltsignale 205a bis 205m angegeben. Ein jeder Schalter 104y ist von ei- nem Einschaltsignal 205y angesteuert. Der Steuereinheit 103 ist zusätzlich ein Startsignal 207 zugeführt. Das Startsignal 207 initialisiert einen in der Steuereinheit 103 realisierten Zustandsautomaten, welcher in geeigneter Abfolge die Einschaltsignale 205a bis 205m als logische Signale zur Verfü- gung stellt, um jeweils einen der Schalter 104a bis 104m zu schließen. Bei geschlossenem Schalter 104y wird der zugehörige Anschluss 305y mit dem Bezugspotentialanschluss 10 gekop ^¬ pelt. Eine mit dem Anschluss 305y gekoppelte Diode Dxy wird, zusätzlich gesteuert vom betreffenden Aktivierungssignal 206x eingeschaltet.

Die Matrix von Leuchtdioden umfasst also n Spalten und m Zeilen. Die m Zeilen werden hintereinander gemäß der Implementierung des Zustandsautomaten in der Steuereinheit 103 durch jeweiliges Schließen eines der Schalter 104a bis 104m einge ^¬ schaltet. Für jede der n LEDs einer Reihe ist wie bereits im Ausführungsbeispiel von Figur 1 eine eigene Stromversorgungs ^¬ einheit 102x vorgesehen. Somit ist die Versorgungsspannung für jede einzelne Leuchtdiode Dxy der Matrix entweder von der ersten oder von der zweiten Versorgungsspannung VI, V2 abgeleitet werden. Jeder Komparator 112x stellt das zugehörige Betriebszustandssignal 301x bereit, sodass die Steuereinheit 103 den Spannungswandler 101 entsprechend steuern und in der zugehörigen Stromversorgungseinheit 102x den ersten oder zweiten Pfad aktivieren kann. Ein jeweiliger Zustand des Be- triebszustandssignals 301x wird in der Steuereinheit 103 ge ^¬ speichert .

In einem beispielhaften Ablauf ist beim Einschalten der Treiberschaltung 100 der Spannungswandler 101 ausgeschaltet. Erkennt die Steuereinheit 103, dass ein geringerer als der er ^¬ wartete Strom IDx durch eine eingeschaltete LED Dxy fließt, so wird über das erste Wandlersteuersignal 201 der Spannungs ^¬ wandler 101 eingeschaltet. Es wird die geringste verfügbare Spannungserhöhung, beispielsweise ein 2:3-Modus für die zwei ^¬ te Versorgungsspannung V2 gewählt. Die der betreffenden LED Dxy zugeordnete Stromversorgungseinheit 102x wird über das jeweilige erste und zweite Quellensteuersignal 203x und 204x mit der zweiten Versorgungsspannung V2 betrieben. Weitere Leuchtdioden werden erst mit der zweiten Versorgungsspannung V2 verbunden, wenn der entsprechende Komparator 112 erkennt, dass weniger als der eingestellte Strom durch eine Leuchtdio- de fließt. Reicht die Höhe der zweiten Versorgungsspannung V2 im weiteren Betrieb nicht mehr aus, den gewünschten Strom- fluss durch eine LED zu erzeugen, so kann die Steuereinheit 103 über das zweite Wandlersteuersignal 202 das Verhältnis der Spannungserhöhung im Spannungswandler 101 weiter erhöhen, beispielsweise auf einen l:2-Modus. Dadurch wird die zweite

Versorgungsspannung V2 in entsprechender Höhe bereitgestellt. Auch in dieser Matrixanordnung wird für jede angeschlossene LED der Betriebszustand individuell beurteilt und die Versor- gungsspannung der zugeordneten Stromversorgungseinheit 102 entsprechend angepasst.

Im weiteren Betrieb kann die Steuereinheit 103 in Abhängig- keit von bestimmten vorgebbaren Parametern beispielsweise

Zeit oder Spannung auch probieren, wieder auf die erste Versorgungsspannung VI zurückzugehen. Sofern über die jeweiligen Betriebszustandssignale 301x die Information geliefert wird, dass die erste Versorgungsspannung VI ausreicht, um eine je- weilige Diode zu betreiben, so kann der Spannungswandler 101 sogar wieder abgeschaltet werden.

In einer weiteren Ausführung ist der Spannungswandler 101 durch eine weitere externe Spannungsversorgung ersetzt.

In einer weiteren Ausführungsform erzeugt der Spannungswandler 101 gleichzeitig mindestens eine weitere zweite Versor ^¬ gungsspannung V22, um die Anpassung an den Betriebszustand der angeschlossenen Leuchtdiode weiter zu optimieren. Der Spannungswandler 101 kann dabei auch andere Verstärkungsverhältnisse als die angeführten Werte von 2:3 und 1:2 haben.

Figur 4 zeigt eine beispielhafte Matrixanordnung von Leucht ^¬ dioden. Die dargestellte Matrix ist dabei so ausgeführt, dass die Funktion der Anschlüsse 305 bis 305m aus Figur 3 mittels Multiplexing von den Ausgängen 304 bis 304n übernommen wird. Durch ein jeweiliges Blocksignal BLK1 bis BLKm wird jeweils wie in Figur 3 jeweils genau eine Leuchtdiode eingeschaltet. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Anzahl der Anschlüsse der Treiberschaltung 100 deutlich reduziert wird. Bei Realisierung der Treiberschaltung 100 als integrierte Schaltung wird also die Anzahl der Pins deutlich verringert. Figur 5 zeigt eine beispielhafte Verschaltung der Anordnung aus Figur 4 mit der Treiberschaltung gemäß Figur 3. Um die erste Diode D einzuschalten, wird also über das erste Block ^¬ signal BLK1 der von der Stromversorgungseinheit 102a gene- rierte Strom IDa übertragen. Mit der zweiten Blocksteuerlei ^¬ tung BLK2 wird die erste Diode Da mit dem Bezugspotentialan- schluss 10 über den Schalter 104b verknüpft.

Figur 6 zeigt ein weitere Ausführungsform einer Treiberschal- tung für Leuchtdioden gemäß Figur 3. In dieser Ausführungsform ist im Vergleich zu derjenigen aus Figur 3 jede gesteuerte Stromquelle lila, 111b so ausgeführt, dass sie eine in Abhängigkeit des zugehörigen Einschaltsignals 205a, 205b steuerbare Stromquelle Qa, Qb, die auf den Bezugspotentialan- schluss 10 bezogen ist, aufweist. Jede gesteuerte Stromquelle lila, 111b ist zusätzlich mit dem zugehörigen Anschluss 305a, 305b gekoppelt.

Beispielsweise wird die steuerbare Stromquelle Qa der ersten gesteuerte Stromquelle lila mittels des zugehörigen ersten

Einschaltsignals 205a ein- oder ausgeschaltet. Der erste Kom- parator 112a stellt das ermittelte erste Betriebszustandssig- nal 301a bereit. Auf dieser Basis wählt die Steuereinheit 103 die der steuerbaren Stromquelle Qa zuzuführende Versorgungs- Spannung aus der Menge umfassend die erste und die zweite

Versorgungsspannung VI, V2 aus und steuert die erste gesteu ^¬ erte Stromquelle 102a mit Hilfe des zugehörigen ersten Quel ^¬ lensteuersignals 203a und mit Hilfe des zugehörigen zweiten Quellensteuersignals 204a entsprechend an. Bezugs zeichenliste

Da,..., Dn Leuchtdiode

VI, V2, Vak Spannung

302, 303 Eingang

304a,..., 304n Anschluss

201, 202, 207 Signal

203a,..., 203n Signal

204a,..., 204n Signal

205a, 205m Signal

206a, 206n Signal

301a, 301n Signal

103 Steuereinheit

104a, 104m Schalter

102a, 102n Stromversorgungseinheit lila, Hin gesteuerte Stromquelle

112a, 112n Komparator

101 Spannungswandler

100 Treiberschaltung

10 Bezugspotentialanschluss

I, ID, Ida, IDn Strom

VD, VDa, VDn Spannung

Qla, Qln Stromquelle

Q2a, Q2n Stromquelle

Qa, Qb Stromquelle

BLK1 , BLKm Blocksignal