AT5190U1

AT5190U1 - Verfahren zur ansteuerung von zumindest zwei serienanordnungen von leuchtdioden einer fahrzeugleuchte

Info

Publication number: AT5190U1
Application number: AT0040601U
Authority: AT
Original assignee: Zizala Lichtsysteme Gmbh
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-04-25

Abstract

Ein Verfahren zur Ansteuerung von zumindest zwei Serienanordnungen (SE1, SE2, SE3) von Leuchtdioden (LE1, LE2, LE3) einer Fahrzeugleuchte (FAR) und eine Fahrzeugleuchte (FAR), wobei für jede Serienanordnungen (SE1, SE2, SE3) der Leuchtdioden (LE1, LE2, LE3) eine ihr zugeordnete steuerbare Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) vorgesehen ist und der durch jede Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) fließende Strom (I1, I2, I3) überwacht wird, wobei bei Unterbrechung des Stromflusses durch eine Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) in Folge einer defekten Leuchtdiode (LE1, LE2, LE3) der durch die zumindest eine andere Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) fließende Strom über die steuerbare Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) abgeschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von zumindest zwei Serienanordnungen von Leuchtdioden einer Fahrzeugleuchte.

Weiters betrifft die Erfindung eine Fahrzeugleuchte mit zumindest zwei Serienanordnungen von Leuchtdioden.

Aus unterschiedlichen Gründen, wie etwa höhere Ausfallssicherheit, Designfreiheit, kleiner Bauraum etc. werden immer mehr Leuchten von Fahrzeugen mit Leuchtdioden (LED's) anstelle herkömmlicher Lampen realisiert.

In typischen Anwendungen, wie beispielsweise Schlusslicht oder Blinker, werden eine hohe Zahl von Leuchtdioden benötigt, um die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Leuchtstärke zu gewährleisten. In diesem Fall ist jedoch eine mit der Anzahl der Leuchtdioden steigende Wahrscheinlichkeit gegeben, dass es zu einem Ausfall einer Leuchtdiode kommt. Die grosse Anzahl eingesetzter Lichtquellen führt dazu, dass der Ausfall einer einzelnen Leuchtdiode nicht mit blossem Auge erkannt werden kann. Daher wird gefordert, dass bei Ausfall einer Leuchtdiode die gesetzlichen Vorderrungen bezüglich der Beleuchtungsstärke noch erfüllt werden, oder dass in diesem Fall die gesamte Leuchte erlischt.

Um die gesetzlichen Forderungen hinsichtlich der Beleuchtungsstärke auch nach Ausfall einer Leuchtdiode noch zu erfüllen, ist es erforderlich, mehr als die lichttechnisch mindestens benötigte Anzahl von Leuchtdioden einzusetzen.

Eine mögliche Anordnung kann beispielsweise durch Serienschaltungen mehrerer Leuchtdioden realisiert werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich die Flussspannungen der Leuchtdioden addieren und der erforderliche Vorwiderstand und somit dessen Verlustleistung verkleinert werden. Diese bekannte Ausführungsform führt jedoch dazu, dass bei Ausfall einer Leuchtdiode alle mit ihr in Serie geschalteten Leuchtdioden ausfallen. Deshalb wären entsprechend viele zusätzliche LED's erforderlich, um die oben genannte Forderung zu erfüllen.

Daher wird in der Praxis häufig eine Anordnung als Matrix verwendet. Aus der DE 197 34 750 ist eine Fahrzeugleuchte der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei welcher bei Ausfall einer Leuchtdiode einer Serienanordnung der Strom durch die anderen Serienanordnungen weiterhin fliessen kann. Der Strom durch die verbleibenden parallelen Serienanord-

nungen von Leuchtdioden steigt jedoch aufgrund des Ausfalls der Leuchtdiode an. Wegen des höheren Stromflusses durch die verbleibenden LED's, wird deren Lebensdauer verkürzt, und es steigt die Wahrscheinlichkeit, dass auch die restlichen Leuchtdioden ausfallen.

Daneben ist auch bei dieser Schaltung zumindest eine Leuchtdiode als Reserve erforderlich, um die oben erwähnten gesetzlichen Bestimmungen hinsichtlich der Beleuchtungsstärke einzuhalten.

Eine weitere Anforderung an LED-Fahrzeugleuchten stellt der erforderliche Spannungsbereich dar. Wird eine Ansteuerung mit Vorwiderständen verwendet, so können bei Spannungsschwankungen grosse Änderungen des Stroms durch die Leuchtdioden auftreten, wobei zwischen Spannungs- und Stromänderung ein nichtlinearer, durch die Diodenkennlinie vorgegebener Zusammenhang besteht. Da bei Leuchtdioden die Helligkeit direkt von dem Stromfluss durch sie abhängt, muss bereits bei der Minimalspannung der für die Beleuchtungsstärke erforderliche Strom eingestellt werden. Dadurch ergibt sich wiederum bei Spannungsschwankungen ein sehr hoher Strom und damit eine hohe Erwärmung bei der Maximalspannung.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung die oben genannten Nachteile der bekannten Fahrzeugleuchten zu überwinden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass für jede Serienanordnung von Leuchtdioden eine ihr zugeordnete steuerbare Stromversorgung vorgesehen ist und der durch jede Serienanordnung fliessende Strom überwacht wird, wobei bei Unterbrechung des Stromflusses durch eine Serienanordnung in Folge einer defekten Leuchtdiode der durch die zumindest eine andere Serienanordnung fliessende Strom über die steuerbare Stromversorgung abgeschaltet wird.

Durch das Abschalten des Stromflusses durch alle Serienanordnungen bei Ausfall einer Leuchtdiode können die gesetzlichen Auflagen erfüllt werden.

Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Stromversorgung einen Schalter aufweist, mit welchem die Stromüberwachungseinheit im Fall einer defekten Leuchtdiode den durch die zumindest eine andere Serienanordnung fliessenden Strom abschaltet.

Vorteilhafterweise wird der Spannungsabfall in einer Serienanordnung mit zumindest einer Diode überwacht, wobei für jede der zumindest zwei Serienanordnungen je ein Transistor als Schalter vorgesehen ist, der über seinen Kollektoranschluss mit der Serienanordnung verbunden ist und dessen Emitteranschluss auf Masse liegt, wobei zwischen dem Basisan-

schluss jedes Transistors und dem Kollektoranschluss des zumindest einen anderen Transistors je eine Diode geschaltet ist.

Bei der soeben erwähnten Ausführungsform ist die Anode der Diode günstiger weise mit dem Basisanschluss und ihre Kathode mit dem Kollektoranschluss verbunden ist, wobei bei Ausfall einer Leuchtdiode einer Serienanordnung das Potential am Kollektor des dieser Serienanordnung zugeordneten Transistors auf Masse fällt und der der zumindest einen anderen Serienanordnung zugeordnete Transistor über die Diode die mit seinem Basisanschluss verbunden ist, angesteuert wird und diese Serienanordnung von der Stromversorgung trennt.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet sich insbesondere eine Fahrzeugleuchte der eingangs genannten Art, bei welcher die Serienanordnungen der Leuchtdioden über ihnen zugeordnete steuerbare Stromversorgungen auf einer gemeinsamen Speisspannung liegen und zumindest eine Stromüberwachungseinheit zur Überwachung des durch jede Serienanordnung fliessenden Stroms vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, bei Unterbrechung des Stromflusses durch eine Serienanordnung in Folge einer defekten Leuchtdiode den durch die zumindest eine andere Serienanordnung fliessenden Strom über die steuerbare Stromversorgung abzuschalten.

Vorteilhafter weise ist jeder Serienanordnung je eine Stromüberwachungseinheit zugeordnet.

Eine besonders günstige Variante der Erfindung sieht vor, dass die Stromversorgung einen Schalter aufweist, welcher über die Stromüberwachungseinheit steuerbar ist.

Weitere Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass der Schalter ein Transistor ist, wobei es in einer günstigen Variante der Erfindung vorgesehen ist, dass der Transistor über seinen Kollektoranschluss von der Serienanordnung angesteuert ist und mit seinem Emitteranschluss über einen Strombegrenzungswiderstand auf Masse liegt.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Strom- überwachungseinheit mittels Dioden realisiert ist, wobei zwischen dem Basisanschluss jedes Transistors und dem Kollektoranschluss jedes der anderen Transistoren je eine Diode geschaltet ist und die Anode dieser Diode mit dem Basisanschluss und die Kathode mit dem Kollektoranschluss verbunden ist.

Aufgrund ihrer geringen Vorwärtsspannung werden bevorzugter weise Germaniumdioden zur Realisierung verwendet.

Die Erfindung samt weiterer Vorteile wird im folgenden anhand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind näher erläutert. In dieser zeigen schematisch : Fig. l ein Blockschaltbild einer ersten Variante einer erfindungsgemässen Fahrzeugleuchte, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Variante einer erfindungsgemässen Fahrzeugleuchte und Fig. 3 einen Schaltplan einer erfindungsgemässen Fahrzeugleuchte unter Verwendung von Schalttransistoren.

Gemäss Fig. 1 weist eine erfindungsgemässe Fahrzeugleuchte FAR zumindest zwei Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 von Leuchtdioden LE1- LE9 auf, wobei jede der Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 über eine ihr zugeordnete steuerbare Stromversorgung ST1, ST2, ST3 an einer gemeinsamen Speisespannung Usp liegt. Über eine Stromüberwachungseinheit SUE wird der durch jede Serienanordnung SEI, SE2, SE3 fliessende Strom 11, 12, 13 überwacht.

Kommt es in folge eines Ausfalls einer der Leuchtdioden LE1-LE9 zu einer Unterbrechung des Stromes Il, 12, 13 in der betreffenden Serienanordnung SEI, SE2, SE3, so wird von der Stromüberwachungseinheit SUE mittels entsprechender Steuersignale SI1, SI2, SI3 über die steuerbaren Stromversorgungen ST1, ST2, ST3 der durch die anderen Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 fliessende Strom 11, 12, 13 abgeschaltet. Weiters kann die Stromüberwachungseinheit SUE dazu eingerichtet sein, den Ausfall einer Leuchtdiode LE1-LE9 auf einer Anzeige ANZ, die beispielsweise im Bereich des Armaturenbrettes des Fahrzeuges angeordnet sein kann, anzuzeigen, sodass ein Fahrer von dem Ausfall der Fahrzeugleuchte FAR bzw. der Leuchtdiode LE1-LE9 in Kenntnis gesetzt werden kann.

Nach Fig. 2 weist jede der steuerbaren Stromversorgungen einen Schalter SA1, SA2, SA3 auf
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wachungseinheit SU1, SU2, SU3 vorgesehen. Kommt es durch Ausfall einer Leuchtdiode LE1-LE9 zu einer Unterbrechung des Stromflusses in einer der Serienanordnungen SEI, SE2, SE3, so werden die Schalter SA1, SA2, SA3 der Stromversorgungen ST1, ST2, ST3 der anderen Serienanordnungen SEI, SE2, SE3, deren Leuchtdioden LE1-LE9 noch intakt sind, über die Steuersignale SI1, SI2, SI3 der Stromüberwachungseinheit SU1, SU2, SU3 die der Serien-

anordnung SEI, SE2, SE3 mit der ausgefallenen Leuchtdiode LE1-LE9 zugeordnet ist, betätigt.

Durch Betätigen der Schalter SA1, SA2, SA3 werden die Stromversorgungen ST1, ST2, ST3 der übrigen Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 von diesen getrennt, wodurch der Stromfluss durch alle Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 zum erliegen kommt, d. h. keine der Leuchtdioden LEI, LE2, LE3 der Fahrzeugleuchte FAR gibt in diesem Fall Licht ab.

Gemäss Fig. 3 sind die Schalter SA1, SA2, SA3 der steuerbaren Stromversorgungen ST1, ST2, ST3 mittels Transistoren TR1, TR2, TR3 und die Stromüberwachungseinheiten SU1, SU2, SU3 mittels in Dioden D2, D3, D4, D5, D6, D7 realisiert. Die Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 der Leuchtdioden LEI, LE2, LE3 werden hierbei über eine Transistor-Konstantstromquelle als steuerbare Stromversorgung ST1, ST2, ST3 angesteuert, wodurch bei Spannungsschwankungen der Strom 11, 12, 13 durch die Leuchtdioden LEl-LE9 im wesentlichen konstant bleibt.

Vor dem Basisanschluss BAI, BA2, BA3 jedes Transistors TR1, TR2, TR3 wird zu dem Kollektoranschluss KO1, K02, K03 jedes der anderen Transistoren TR1, TR2, TR3 je eine Diode D2-D7 geschaltet, wobei die Anode AN1, AN2, AN3 der Diode D2-D7 mit dem Basisanschluss BAI, BA2, BA3 und ihre Kathode KAI, KA2, KA3 mit dem Kollektoranschluss KO1, K02, K03 verbunden ist. Aufgrund ihrer geringen Vorwärtsspannung werden als Dioden D2-D7 vorzugsweise Germaniumdioden verwendet. Die Transistoren TR1, TR2, TR3 liegen über ihre Emitteranschlüsse EM1, EM2, EM3 und diesen vorgeschaltete Strombegrenzungswiderstand Rl, R2, R3 auf Masse.

Die an der Basis BAI, BA2, BA3 der Transistoren im Normalbetrieb anliegende Steuerspannung Usr wird mittels Zenerdioden ZI, Z2, Z3 oder kurz Z-Dioden stabilisiert, wobei der maximale Strom, der durch die Z-Dioden, bei Nichtbelastung fliessen darf, über deren Vorwiderstände R4, R5, R6 eingestellt wird. Als Verpolschutz für die Fahrzeugleuchte FAR können den Serienanordnungen SEI, SE2, SE3 vorgeschaltete Dioden Dl, Dl'vorgesehen sein.

Fällt eine der Leuchtdioden LE1-LE9 aus und somit die betreffende Serienanordnung SEI, SE2, SE3, so sinkt das Potential am Kollektor KO1, K02, K03 des zugeordneten Transistors auf Masse. Durch die Dioden D2-D7 werden dann alle übrigen Stromquellen ST1, ST2, ST3 und somit alle restlichen Leuchtdioden LE1-LE9 abgeschaltet.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Ansteuerung von zumindest zwei Serienanordnungen (SEI, SE2, SE3) von Leuchtdioden (LEI, LE2, LE3) einer Fahrzeugleuchte (FAR), dadurch ge- kennzeichnet, dass für jede Serienanordnung (SEI, SE2, SE3) von Leuchtdioden (LEI, LE2, LE3) eine ihr zugeordnete steuerbare Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) EMI6.1 Strom (11, 12, 13) überwacht wird, wobei bei Unterbrechung des Stromflusses durch eine Serienanordnung (SEI, SE2, SE3) in Folge einer defekten Leuchtdiode (LEI, LE2, LE3) der durch die zumindest eine andere Serienanordnung (SEI, SE2, SE3) fliessende Strom (11, 12, 13) über die steuerbare Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) ab- geschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) einen Schalter (SA1, SA2, SA3) aufweist, mit welchem die Strom- überwachungseinheit (SUE, SU1, SU2, SU3) im Fall einer defekten Leuchtdiode (LE1-LE9) den durch die zumindest eine andere Serienanordnung (SEI, SE2, SE3) fliessenden Strom (11, 12, 13) abschaltet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Span- nungsabfall in einer Serienanordnung mit zumindest einer Diode (D2, D3, D4, D5, D6, D7) überwacht wird, wobei für jede der zumindest zwei Serienanordnungen (SEI, SE2, SE3) je ein Transistor (TR1, TR2, TR3) als Schalter (SA1, SA2, SA3) vorge- sehen ist, der über seinen Kollektoranschluss (KO1, KO2, K03) mit der Serienan- ordnung (SEI, SE2, SE3) verbunden ist und dessen Emitteranschluss (EM1, EM2, EM3) auf Masse liegt, wobei zwischen dem Basisanschluss (BAI, BA2, BA3) jedes Transistors (TR1, TR2, TR3) und dem Kollektoranschluss (KO1, K02, K03) des zumindest einen anderen Transistors (TR1, TR2, TR3) je eine Diode (D2-D7) ge- schaltet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (AN1, AN2, AN3) der Diode (D2-D7) mit dem Basisanschluss (BAI, BA2, BA3) und ihre Katho- de (KAI, KA2, KA3) mit dem Kollektoranschluss (KO1, K02, K03) verbunden ist, wobei bei Ausfall einer Leuchtdiode (LE1-LE9) einer Serienanordnung (SEI, SE2, SE3) das Potential am Kollektor (KO1, KO2, K03) des dieser Serienanordnung (SEI, SE2, SE3) zugeordneten Transistors (TR1, TR2, TR3) auf Masse fällt und der <Desc/Clms Page number 7> der zumindest einen anderen Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) zugeordnete Transistor (TR1, TR2, TR3) über die Diode (D2-D7), die mit seinem Basisanschluss (BA1, BA2, BA3) verbunden ist, angesteuert wird und diese Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) von der Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) trennt.
5. Fahrzeugleuchte (FAR) mit zumindest zwei Serienanordnungen (SE1, SE2, SE3) von Leuchtdioden (LE1, LE2, LE3) dadurch gekennzeichnet, dass die Serienanordnun- gen (SEI, SE2, SE3) der Leuchtdioden (LE1, LE2, LE3) über ihnen zugeordnete steuerbare Stromversorgungen (ST1, ST2, ST3) auf einer gemeinsamen Speisspan- nung (Usp) liegen und zumindest eine Stromüberwachungseinheit (SUE, SU1, SU2, SU3) zur Überwachung des durch jede Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) fliessenden Stroms (11, 12, 13) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, bei Unterbrechung des Stromflusses durch eine Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) in Folge einer defekten (LE1, LE2, LE3) Leuchtdiode (LE1, LE2, LE3) den durch die zumindest eine andere Serienanordnung (SE1, SE2, SE3) fliessenden Strom (11, 12, 13) über die steuerbare Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) abzuschalten.
6. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Serienan- ordnung (SE1, SE2, SE3) zumindest eine Stromüberwachungseinheit (ST1, ST2, ST3) zugeordnet ist.
7. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (ST1, ST2, ST3) einen Schalter (SA1, SA2, SA3) aufweist, welcher über die Stromüberwachungseinheit (SUE, SU1, SU2, SU3) steuerbar ist.
8. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (SA1, SA2, SA3) ein Transistor (TR1, TR2, TR3) ist.
9. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (TR1, TR2, TR3) über seinen Kollektoranschluss (KO1, K02, K03) von der Serien- anordnung (SE1, SE2, SE3) angesteuert ist und mit seinem Emitteranschluss (EM1, EM2, EM3) über einen Strombegrenzungswiderstand (Rl, R2, R3) auf Masse liegt.
10. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromüber- wachungseinheit (SUE, SU1, SU2, SU3) Dioden (D2, D3, D4, D5, D6, D7) aufweist, wobei zwischen dem Basisanschluss (BAI, BA2, BA3) jedes Transistors (TR1, TR2, TR3) und dem Kollektoranschluss (KO1, KO2, K03) jedes der anderen Transistoren (TR1, TR2, TR3) je eine Diode (D2-D7) geschaltet ist und die Anode (AN1, AN2, <Desc/Clms Page number 8> AN3) dieser Diode (D2-D7) mit dem Basisanschluss (BA1, BA2, BA3) und die Ka- thode mit dem Kollektoranschluss KO1, K02, K03 verbunden ist
11. Fahrzeugleuchte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (D2-D7) Germaniumdioden sind.