CN102695344B - 用于车辆的照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车灯的照明设备(1)，其中在串并联组合电路中设置多个发光二极管(411至443)。第一光电二极管(511)用于从多个发光二极管中识别第一发光二极管(411)的光，第二光电二极管(512)用于从多个发光二极管中识别第二发光二极管(412)的光。

Description

用于车辆的照明设备

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的照明设备。在用于车辆的照明设备中，特别是尾灯中越来越多地使用发光二极管。发光二极管的控制比较昂贵，因为发光二极管的物理特征严重依赖温度。温度升高时电流也会剧烈攀升并且其需要根据温度进行控制，以避免发光二极管的持续损害或退化。

背景技术

尾灯中不需要分隔各个单个的发光二极管，而是分隔分别具有多个发光二极管的发光二极管阵列。各单个发光二极管通常或者按串联方式连接或者按组合式并联/串联方式连接(串并联组合电路)。在串联方式连接时，一个发光二极管的阳极分别连接另一发光二极管的阴极，其中在这样形成的串联电路的两个端部上施加电压。

在也被称为LED矩阵电路的串并联组合电路中，发光二极管的多个串联电路这样相互连接，即，每个串联电路的单个发光二极管与其它串联电路的单个发光二极管并联。在纯串联电路中，一个发光二极管的故障会导致其它发光二极管不发光。与此相反，如果串并联组合电路中发光二极管之一出现故障，则电流可以一直流过与该故障发光二极管并联的发光二极管。但是存在这样的问题，即由此在LED矩阵电路中发生的运行条件会发生变化。由此也可能导致与该故障发光二极管相邻的发光二极管的其它故障，因为所述发光二极管现在由于变化的运行条件而有更高的电流通过。

DE102005036692A1示出了一种用于车辆的照明设备，其中分隔控制LED矩阵电路的特别关键的LED。在此为分隔的LED分配特别的故障识别传感器。当LED矩阵电路中的一个LED出现故障时，会继续以较高电流加载并联的LED。这会导致相邻LED使用寿命变短。这种效应也被称为雪崩效应。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题在于设置一种照明设备，其中提供可靠的故障识别。

在用于车灯的照明设备中建议该照明设备具有在串并联组合电路中设置的多个发光二极管。此外该照明设备包括用于识别多个发光二极管中第一发光二极管的光的第一故障识别探测器和用于识别多个发光二极管中第二发光二极管的光的第二故障识别探测器。

利用分别设置用于第一发光二极管和第二发光二极管的故障识别传感器可以分别单独检查所述两个发光二极管。由此可以识别哪个发光二极管出现了故障以及发光二极管是否已经彻底坏掉。

如果LED矩阵电路的发光二极管之一出现故障，则流过全部发光二极管的电流会发生变化。电流的这种变化，这种情况下为电流的减小，总计仅为通过整个LED矩阵电路的电流上的一小部分。由此其需要用于总电流的非常敏感的测量构造，以识别是否有发光二极管之一出现了故障。但是在此需要注意的是，即使很小的温度波动也会导致电流变化。因此借助用于总电流的测量设备识别单个发光二极管的故障是很难实现的。

与此相反，用于第一和第二发光二极管的两个故障传感器可以分别识别为之分配的发光二极管是否还在发光。这实现了用于LED矩阵电路的发光二极管的可靠故障监控。

在一种实施方式中，第一故障识别探测器被构造为第一光电二极管，第二故障识别探测器被构造为第二光电二极管。光电二极管的特征在于高敏感性并且通常只有两个接头，这意味着用于这些组件的布线成本相对较低。

如果第一光电二极管具有一个传感器表面，该传感器表面的表面法线平行于第一发光二极管的光的延伸方向而定向，并且第二光电二极管具有一个传感器表面，该传感器表面的表面法线平行于第二发光二极管的光的延伸方向而定向，从而这两个光电二极管这样在各自发光二极管上定向，使得光电二极管尽可能多地接收该发光二极管的光。由此可以同时减少由相邻发光二极管接收的光的量。

在一种实施方式中设置具有多个格栅单元的格栅。格栅单元通过不透光隔片与相邻的格栅单元分隔。多个发光二极管的第一发光二极管和第一故障识别传感器设置在第一格栅单元中，多个发光二极管的第二发光二极管和第二故障识别传感器设置在第二格栅单元中。不透光隔片为此负责，即尽可能减少由一个格栅单元落入另一格栅单元的光的量。由此保证光电二极管不会接受未分配给该光电二极管的发光二极管的过多散射光。

在一种实施方式中，在格栅单元中分别设置反射器。这些反射器增加了照明设备的光输出。

分析电路可以构造为微控制器。微控制器可以实现多个询问和控制，从而可以根据串并联组合电路中的发光二极管的故障图像做出不同反应。因此可以根据故障图像向驾驶者输出警报或者在车辆的诊断存储器中存储警报。发生严重故障时这种警报还可以通过提示音进行强化。也可以设想当串并联组合电路中有过多发光二极管发生故障时部分激活其它尾灯。

除了光电二极管也可以选择使用光电电池作为故障探测传感器。

如果在照明设备中可取出地设置发光二极管，例如可插入发光二极管时，当发光二极管发生故障时可以单独替换。微控制器或者其它控制电路提示哪些发光二极管出现了故障。然后可以在修理车间替换相应的发光二极管。

在一种实施方式中，借助脉宽调制信号控制第一发光二极管并且与该脉宽调制信号同步地询问第一缺陷识别传感器的输出信号。由此保证只在发光二极管还发光时进行询问。

这种照明设备特别适合用于车辆的尾灯。从外部很难识别一个尾灯的LED矩阵电路中的发光二极管是否出现了故障。该照明设备实现了单个发光二极管的检测。

本申请还涉及一种具有上述照明设备的车辆，其中，设置显示装置用于在分析传感器探测到多个发光二极管的至少一个发光二极管出现故障的情况下显示故障报告。

借助于上述照明设备和由此实现的监控可以独立于电路而监控每个单独的发光二极管并由此生成具体的故障代码。在这种灯具原理方案的实施方式中甚至可以由此进行故障部件的替换。

由此可以产生故障识别，该故障识别可以在尾灯中光学探测LED矩阵电路中单个发光二极管的故障。

该原理既适用于车辆的尾灯又适用于汽车的按矩阵形式布置连接的其它类型的发光二极管照明设备。

附图说明

现在借助通过附图示出的实施例阐述本发明。其中：

图1示出一种照明设备的电路图，

图2示出图1中照明设备的实施方式的细节，

图3示出一种格栅，其中设置照明设备的发光二极管和选择识别传感器，

图4示出在所述格栅中设置例如发光二极管和选择识别传感器的示意图，

图5示出具有图1所示照明设备的车辆。

具体实施方式

图1示出了第一实施方式中车辆照明设备的线路方框示意图。该照明设备包括一个微控制器3，取决于温度的电阻2和多个发光二极管411至413，421至423，431至433，441至443。该照明设备1还包括多个发光二极管511至513，521至523，531至533，541至543。微控制器3在其两个输入端U1和U2接收一个由外部施加的电压U。取决于温度的电阻2以其连接端连接所述微控制器3的接头E1和E2。

微控制器3测量流过接头E1和E2的电流，作为用于测量温度的尺度。根据测量的温度，微控制器在其输出端A1输出脉宽调制电压，该脉宽调制电压用于运行大量的发光二极管。电压U是用于微控制器3的电源电压。

多个发光二极管的发光二极管连接在一个串并联组合电路中。二极管411，421，431和441这样串联，使得发光二极管411的阴极连接发光二极管421的阳极，发光二极管421的阴极连接发光二极管431的阳极。发光二极管431的阴极又连接发光二极管441的阳极。发光二极管441的阴极连接地线，地线同时连接微控制器3的输入端U2。此外设置发光二极管的两个其它串联电路。发光二极管412，422，432分别连接发光二极管422，432及442的阳极，由此形成发光二极管412，422，432和442的串联电路。发光二极管413的阴极连接发光二极管423的阳极，发光二极管423的阴极连接发光二极管433的阳极，发光二极管433的阴极连接发光二极管443的阳极。发光二极管442和443的阴极连接地线期间，发光二极管412，411和413的阳极连接微控制器3的接头A1。

串并联组合电路的并联电路由此导致位于相同电位上的发光二极管并联。因此发光二极管411，412和413的阴极相互连接。发光二极管421，422和423的阴极同样相互连接。发光二极管431，432和433的阴极也相互连接。如果发光二极管之一，例如发光二极管421发生故障，则没有电流再流过该发光二极管，但是还有电流可以流过其余发光二极管，因为电流还会一直流过并联的发光二极管422和423。

光电二极管511至543用作用于识别每个发光二极管的光的故障探测器。光电二极管511例如分配给发光二极管411。相互配属的发光二极管和光电二极管具有两个相同的末位编号。光电二极管分别被分配给发光二极管之一。

所述各光电二极管的阳极分别导向微控制器的输入接头之一，各光电二极管还分别以其阴极连接地线。微控制器因此接收12个光电二极管511至543的12个输入信号。微控制器测量在这些光电二极管上的电压。如果一个光电二极管上的电压严重偏离期待值，则由此推断，没有电流流过相应的光电二极管。也就是说，相邻或配属的发光二极管不发光。微控制器3由这些信息生成故障图像。这样，当一个发光二极管出现故障时，驾驶者就能获悉此消息。如果多个发光二极管出现故障，则通过警报声支持发出报警。

一些导线轨迹在图1中用虚线示出。这仅用于附图清楚易懂。

图2示出照明设备的另一实施方式的截面的电路图。在这种照明设备中，来自光电二极管的信号不直接在微控制器中进行测量分析，而是先数字化。

在此，图2示出5个光电二极管511，512，513，521和522。不言而喻，可以设置更多或更少的光电二极管。此外电路2示出解复用器20和模数转换器21。此外图2示出微控制器3。光电二极管511至522的阳极分别连接所述解复用器20的输入端，其阴极则共同连接在地线上。解复用器20是模拟解复用器。解复用器20在其输出端输出电压，该输出电压对应于一个输入信号上的电压。通过一个循环脉冲控制所述输入信号电压中的哪个对应于输出电压，解复用器20在其脉冲输入端接收来自微控制器3的脉冲输出端的所述脉冲。

解复用器20的输出端连接模数转换器21的模拟输入端。该模数转换器21在其输出端输出8比特宽度的数字信号，该信号被输出到微控制器3的数字输入端E上。在微控制器3中继续处理如此测量到的电压。图2所示的电路布置具有这样的优点，即微控制器3只需要少量的模拟信号输入端。必须注意的是，解复用器20和模数转换器21要足够快速地运转，从而可以时分多路地测量光电二极管511至522以及可能更多光电二极管上的电压。

图3示出了由多个隔片构成的格栅30。格栅30向下关闭并向上开放。格栅30具有多个格栅单元32，这些格栅单元分别通过卧式隔片31相互分隔。在每个格栅单元32中设置一个发光二极管和一个光电二极管。在图3中仅在格栅单元32之一中标记了发光二极管411和光电二极管511。但是实际上所有格栅单元32分别包括一个发光二极管和一个光电二极管。通过分别在一个格栅单元中设置发光二极管和光电二极管，光电二极管511由与发光二极管相邻的格栅单元32接收相对较少的散射光。在格栅单元32中，分别在其底端和其隔片31上设置反射光线的反射器。由此增加光输出。

在图3下部示出图3上部的横截面。发光二极管411具有中心轴线M。在图3下部发光二极管411在左边示出，光电二极管511在右边示出。光电二极管511的光敏层5110在光电二极管511中设置在左边并由此朝向发光二极管411定向。表面法线N指向发光二极管411并与中心轴线M交叉。

发光二极管411以插接的方式设置在格栅30中。该插接包括用于阳极的电连接和用于阴极的电连接，并且也保证格栅30和发光二极管411之间的机械连接。如果检测到发光二极管411出现故障，则该发光二极管可以借助该插接轻易进行替换。

图4示出图1中的照明设备，其中图示标记了格栅30。该格栅30具有12个格栅单元32。在每个格栅单元32中设置发光二极管和为其分配的光电二极管。发光二极管和光电二极管的电连接出于图示清晰起见未在图4中一同示出。

图5示出尾灯110中具有照明设备的车辆100，其中根据图1的实施例构成该照明设备。

尽管在上述说明中示出了至少一种示例实施方式，但是也可以实施不同的变型和修改方案。所述实施方式只是一些示例而并非以某种方式限制本发明的有效范围，可用性或配置。确切地说，上述说明为本领域技术人员提供了一个用于转化至少一种示例实施方式的计划，其中在示例实施方式中描述的元素的功能和设置方面可以产生大量改进方案，而不背离权利要求书所述技术方案及其等同技术方案的保护范围。

附图标记

1    照明设备

2    取决于温度的电阻

3    微控制器

20   解复用器

21   模数转换器

30   格栅

31   隔片

32   格栅单元

100  车辆

110  尾灯

411-413，421-423，431-433，441-443  发光二极管

511-513，521-523，531-533，541-543  光电二极管

5110 光敏表面

M    中心轴线

N    法线

U1，U2，E1，E2  输入端

A1   输出端

Claims (10)

1.一种用于车灯的照明设备，具有

-在串并联组合电路中设置的多个发光二极管(411-443)，

-用于从所述多个发光二极管中识别第一发光二极管(411)的光的第一故障识别探测器，

-用于从所述多个发光二极管中识别第二发光二极管(412)的光的第二故障识别探测器，

其中，设置包含多个格栅单元(32)的格栅(30)，其中各格栅单元(32)与各相邻格栅单元(32)通过不透光隔片(31)分隔，其中所述多个发光二极管的第一发光二极管(411)和第一故障识别传感器设置在第一格栅单元(32)中，所述多个发光二极管的第二发光二极管(412)和第二故障识别传感器设置在第二格栅单元(32)中。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其中，第一故障识别探测器具有第一光电二极管(511)，并且第二故障识别探测器具有第二光电二极管(512)。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中

-第一光电二极管具有传感器表面(5110)，该传感器表面的表面法线(N)沿第一发光二极管(411)的中心轴线(M)的方向指向，

-第二光电二极管具有传感器表面(5110)，该传感器表面的表面法线(N)沿第二发光二极管(512)的中心轴线(M)的方向指向。

4.根据权利要求1所述的照明设备，其中，所述格栅单元具有反射器。

5.根据权利要求1所述的照明设备，其中，所述各故障识别传感器分别具有用于显示接收光量的输出接头，并且所述照明设备(1)具有带有至少两个输入端和一个输出端的解复用器(20)，其中，所述输入端连接所述输出接头并且所述输出端与分析电路耦合。

6.根据权利要求5所述的照明设备，其中，所述分析电路构造为微控制器(3)。

7.根据权利要求1所述的照明设备，其中，第一发光二极管(411)和第二发光二极管(412)可取出地设置在所述照明设备(1)中。

8.根据权利要求1所述的照明设备，其中，借助脉宽调制信号控制第一发光二极管(411)并且与该脉宽调制信号同步地询问第一缺陷识别传感器的输出信号。

9.一种具有根据权利要求1-8之一所述的照明设备的车辆尾灯。

10.一种具有根据权利要求1-8之一所述的照明设备的车辆，其中设置有显示装置，用于在分析传感器之一探测到发光二极管出现故障的情况下显示故障报告。