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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung für die Spannungsversorgung
von Leuchtdioden in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen
mit einer Versorgungsspannung beaufschlagbaren Leuchtdiodenzweig
mit mindestens einer Leuchtdiode, wobei in dem mindestens einen
Leuchtdiodenzweig mindestens ein erster ohmscher Vorwiderstand angeordnet
ist und wobei die Schaltungseinrichtung weiterhin Schaltmittel für die Veränderung
des Widerstands des mindestens einen Leuchtdiodenzweiges umfasst.
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Eine
Schaltungseinrichtung der vorgenannten Art ist aus der deutschen
Offenlegungsschrift
DE 198
14 745 A1 bekannt. Bei der darin beschriebenen Schaltungseinrichtung
sind in einem Leuchtdiodenzweig drei Leuchtdioden, ein ohmscher
Widerstand und ein Transistor in Reihe geschaltet. Der Transistor wird
von der Versorgungsspannung, die beispielsweise die Batteriespannung
eines Kraftfahrzeugs sein kann, angesteuert. Die Größe der Batteriespannung
in einem Kraftfahrzeug kann durchaus beträchtlich schwanken, beispielsweise
zwischen 9 und 16 Volt. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungseinrichtung
wird durch die spannungsabhängige
Ansteuerung des Transistors erreicht, dass der Transistor bei niedrigen
Versorgungsspannungen niedrigohmiger wird, so dass ein größerer Strom durch
den Leuchtdiodenzweig fließt.
Auf diese Weise wird gewährleistet,
dass auch bei niedrigen Versorgungsspannungen noch eine zumindest
minimale Leuchtstärke
der Leuchtdioden sichergestellt wird. Bei sehr hohen Versorgungsspannungen
wird der Transistor hochohmig, so dass der durch die Leuchtdioden
hindurchfließende
Strom begrenzt wird.
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Als
nachteilig bei der aus diesem Stand der Technik bekannten Schaltungseinrichtung
erweist es sich, dass für
eine entsprechende Leistungsaufnahme in einem Leuchtdiodenzweig
ausgelegte Transistoren ausgesprochen hochpreisig sind.
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Aus
der
DE 197 51 077
A1 ist eine Sichtanzeige für Kraftfahrzeuge mit einer
Schaltungsanordnung bekannt, bei der zwei parallel zueinander angeordnete
Leuchtdiodenzweige vorgesehen sind. Jeder dieser Leuchtdiodenzweige
weist einen ersten ohmschen Widerstand auf. Weiterhin weist die
Schaltungsanordnung zwischen dem Pluspol einer Versorgungsspannung
und den Leuchtdiodenzweigen einen zweiten ohmschen Widerstand auf.
Dieser zweite ohmsche Widerstand kann von Schaltmitteln der Schaltungsanordnung überbrückt werden.
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Aus
der
US 6,183,100 B1 ist
eine Warnleuchte für
Kraftfahrzeuge mit einer Schaltungsanordnung bekannt, die mehrere
zueinander parallele Leuchtdiodenzweige aufweist. Weiterhin umfasst
die Schaltungsanordnung jeweils den Leuchtdiodenzweigen zugeordnete
Schaltmittel, die die Leuchtdiodenzweige zeitlich nacheinander mit
Masse verbinden können.
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Aus
der
US 5,038,255 ist
eine Leuchte für Kraftfahrzeuge
mit einer Schaltungsanordnung bekannt, die mehrere zueinander parallele
Leuchtdiodenzweige aufweist. Jeder dieser Leuchtdiodenzweige weist
zwei hintereinander angeordnete ohmsche Widerstände auf.
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Das
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung
einer Schaltungseinrichtung der eingangs genannten Art, die bei
effektiver Veränderbarkeit
des Widerstands in einem Leuchtdiodenzweig kostengünstig herstellbar
ist.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass der mindestens eine Leuchtdiodenzweig mindestens
einen zweiten ohmschen Vorwiderstand umfasst, dass die Schaltmittel
für die
Veränderung des
Widerstands des mindestens einen Leuchtdiodenzweigs den mindestens
einen zweiten ohmschen Vorwiderstand in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung
und/oder von dem durch den Leuchtdiodenzweig hindurchfließenden Strom überbrücken können, dass
der mindestens eine erste Vorwiderstand und der mindestens eine
zweite Vorwiderstand miteinander verbunden sind, dass die Schaltmittel den
mindestens einen Verbindungspunkt zwischen dem mindestens einen
ersten Vorwiderstand und dem mindestens einen zweiten Vorwiderstand
auf Masse legen können,
die Schaltungseinrichtung mehrere Leuchtdiodenzweige umfasst, und
dass die Verbindungspunkte zwischen den ersten Vorwiderständen der
Leuchtdiodenzweige und dem mindestens einen zweiten Vorwiderstand
miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung mindestens eines
zweiten ohmschen Vorwiderstands in dem Leuchtdiodenzweig wird ein
Bauteil in den Leuchtendiodenzweig eingebracht, dass bei Auslegung
für eine
entsprechende Leistungsaufnahme wesentlich preiswerter als ein entsprechender
Transistor ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung
wesentlich kostengünstiger
hergestellt werden, als die aus dem Stand der Technik bekannte.
Die Gestaltung der Schaltungseinrichtung ermöglicht mit einfachen Mitteln
die Überbrückung beziehungsweise
das Dazuschalten des mindestens einen zweiten Vorwiderstandes. Durch
die Verknüpfung
der Verbindungspunkte zwischen den ersten und dem mindestens einen
zweiten Vorwiderstand können
auf einfache Weise sämtliche
Leuchtdiodenzweige von einem Schaltmittel oder einer Gruppe von
Schaltmitteln geschaltet werden.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass der zweite Vorwiderstand des mindestens
einen Leuchtdiodenzweigs zwischen dem ersten ohmschen Vorwiderstand
und der Masse der Versorgungsspannung angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen
sein, dass für
jeden dieser Leuchtdiodenzweige Schaltmittel für die Veränderung des Widerstandes in
dem jeweiligen Leuchtdiodenzweig vorgesehen sind, wobei diese Schaltmittel
insbesondere in Abhängigkeit
von dem durch den jeweiligen Leuchtdiodenzweig fließenden Strom
schalten. Auf diese Weise kann sehr individuell für jeden
der Leuchtdiodenzweige eine Regelung seines Widerstandes erfolgen.
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Alternativ
dazu kann vorgesehen sein, dass Schaltmittel vorgesehen sind, die
in mehreren oder allen Leuchtmitteldiodenzweigen gleichzeitig deren Widerstand ändern können. Eine
derartige Ausführung
der Schaltungseinrichtung stellt eine kostengünstigere und trotzdem für den Praxisbetrieb
ausreichende Gestaltung dar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in jedem der mehreren
Leuchtdiodenzweige jeweils ein erster Vorwiderstand und ein zweiter
Vorwiderstand vorgesehen sind. Durch das Vorsehen jeweils mindestens
eines zweiten Vorwiderstands in einem jeden der Leuchtdiodenzweige
wird eine gleichmäßige Verteilung
der Verlustleistung erzielt, so dass Kühlmaßnahmen entfallen können.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Verbindungspunkte zwischen den ersten
Vorwiderständen
und den zweiten Vorwiderständen
miteinander verbunden sind, wobei die Schaltmittel insbesondere
die miteinander verbundenen Verbindungspunkte auf Masse legen können. Durch
eine derartige Verknüpfung
der Verbindungspunkte zwischen den ersten und den zweiten Vorwiderständen können auf
einfache Weise sämtliche
Leuchtdiodenzweige von einem Schaltmittel oder einer Gruppe von
Schaltmitteln geschaltet werden.
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Vorteilhafterweise
kann der mindestens eine Leuchtdiodenzweig dritte oder weitere ohmsche
Vorwiderstände
aufweisen, die durch weitere Schaltmittel separat zuschaltbar oder überbrückbar sind.
Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung empfindlicher
auf Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung reagieren. Bei
einer sehr großen
Anzahl von Vorwiderständen
in einem einzelnen Leuchtdiodenzweig ergäbe sich somit beinahe ein stufenlos
variabler Widerstand in dem jeweiligen Leuchtdiodenzweig. Weiterhin
kann durch das Vorsehen mehrerer Stufen von zuschaltbaren Widerständen erreicht
werden, dass die durch die Schaltungseinrichtung realisierte Leuchte
für unterschiedliche
Versorgungsspannungen geeignet ist, und somit beispielsweise sowohl
in ein Personenkraftfahrzeug als auch in ein Lastkraftfahrzeug eingebaut
werden kann.
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Es
kann erfindungsgemäß weiterhin
vorgesehen sein, dass die zweiten, dritten oder weitere Vorwiderstände unterschiedlicher
Leuchtdiodenzweige jeweils zu einem gemeinsamen Widerstandsbauteil
zusammengefasst sind. Hierbei wird zwar nicht eine gleichmäßige Verteilung
der Verlustleistung erzielt. Dafür
ist aber der Herstellungsaufwand der Schaltungseinrichtung dadurch
reduziert, dass jeweils nur ein Widerstandsbauteil pro hinzuschaltbarer
Stufe eingebaut werden muss.
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Es
kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der mindestens eine Leuchtdiodenzweig zwei oder mehr
in Reihe geschaltete Leuchtdioden umfasst.
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Gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die Schaltmittel mindestens einen Schalter, insbesondere einen mechanischen
Schalter, und/oder einen Transistor oder dergleichen umfassen. Weiterhin
können
die Schaltmittel eine Zenerdiode oder einen Komparator umfassen,
die den Schalter und/oder Transistor ansteuern. Die vorgenannten
Bauteile sind handelsübliche
und kostengünstige
Bauteile, die die beschriebenen Funktionen erfüllen können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigt
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung.
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Das
in 1 abgebildete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung
umfasst fünf
Leuchtdiodenzweige mit Leuchtdioden D2, D3, D4, D15 in dem ersten
Leuchtdiodenzweig, Leuchtdioden D5, D6, D7, D16 in dem zweiten Leuchtdiodenzweig,
Leuchtdioden D8, D9, D10, D17 in dem dritten Leuchtdiodenzweig,
Leuchtdioden D11, D12, D13, D18 in dem vierten Leuchtdiodenzweig
und Leuchtdioden D19, D20, D21, D22 in dem fünften Leuchtdiodenzweig. Erfindungsgemäß kann durchaus
vorgesehen sein, dass weniger Leuchtdiodenzweige, insbesondere nur
ein einzelner oder auch mehr als fünf Leuchtdiodenzweige von einer
erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung
umfasst werden und dementsprechend parallel angeordnet sind.
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Jeder
der vorgenannten Leuchtdiodenzweige weist weiterhin einen ersten
ohmschen Vorwiderstand und einen zweiten ohmschen Vorwiderstand auf,
nämlich
der erste Leuchtdiodenzweig die Vorwiderstände R7 und R10, der zweite
Leuchtdiodenzweig die Vorwiderstände
R8 und R11, der dritte Leuchtdiodenzweig die Vorwiderstände R9 und
R12, der vierte Leuchtdiodenzweig die Vorwiderstände R13 und R14 und der fünfte Leuchtdiodenzweig
die Vorwiderstände
R15 und R16.
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Jeder
der Leuchtdiodenzweige ist parallel an eine Versorgungsspannungsquelle
V1 angeschlossen. Diese Versorgungsspannungsquelle V1 kann beispielsweise
die an einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges abgreifbare Spannung
sein. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel
ist jeweils der Pluspol der Versorgungsspannungsquelle V1 über eine
in Durchlass geschaltete Diode D14 mit jeweils der ersten Leuchtdiode
D2, D5, D8, D11, D19 in einem jeden der Leuchtdiodenzweige verbunden.
Jeweils die zweiten ohmschen Vorwiderstände R10, R11, R12, R14, R16
sind mit der Masse der Versorgungsspannungsquelle V1 verbunden.
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Die
in 1 abgebildete erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung umfasst
weiterhin Schaltmittel für
die Veränderung
des Widerstandes in den Leuchtdiodenzweigen. Diese Schaltmittel
umfassen in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel im wesentlichen eine
Zenerdiode D1 sowie zwei Transistoren Q1, Q2. Die Zenerdiode D1
ist in Sperrrichtung in einem zu den Leuchtdiodenzweigen parallelen
Zweig der Schaltungseinrichtung angeordnet. Die Zenerdiode D1 ist
mit dem Pluspol der Versorgungsspannung über die Diode D14 und einen
Widerstand R6 verbunden, der in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel
eine Größe von 2,2
kΩ aufweist.
Weiterhin ist die Zenerdiode D1 über
zwei Widerstände
R1 und R2, die beide in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel 10 kΩ groß sind,
mit Masse verbunden.
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Der
Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen R1 und R2 ist mit der
Basis des Transistors Q2 verbunden. Der Emitter des Transistors Q2
ist mit Masse verbunden, wohingegen der Kollektor des Transistors
Q2 über
die Diode D14 und einen weiteren Widerstand R5, der in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel
eine Größe von 2,2
kΩ aufweist, mit
dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle V1 verbunden ist. Weiterhin
ist der Kollektor des Transistors Q2 mit einem weiteren Widerstand
R4 verbunden, der in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel eine Größe von 50
kΩ aufweist
und dessen andere Seite mit der Basis des Transistors Q1 verbunden
ist. Der Emitter des Transistors Q1 ist mit Masse verbunden, wohingegen
der Kollektor des Transistors Q1 mit einem jeden der Leuchtdiodenzweige
jeweils an den Verbindungspunkten zwischen den ersten Widerständen R7,
R8, R9, R13, R15 und den zweiten Widerständen R10, R11, R12, R14, R16
verbunden ist.
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Die
in 1 abgebildete erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung kann
derart ausgelegt sein, dass bei normaler Betriebsspannung der Spannungsversorgungsquelle
V1 die Durchbruchsspannung der Zenerdiode D1 überschritten wird, so dass an
der Basis des Transistors Q2 ein Potential anliegt, das diesen schaltet.
Dadurch liegt an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R4,
R5 Masse an, so dass auch an der Basis des Transistors Q1 Masse
anliegt. Dieser stellt somit keine Verbindung zwischen der Masse
und den Verbindungspunkten zwischen den ersten Vorwiderständen R7, R8,
R9, R13, R15 und den zweiten Vorwiderständen R10, R11, R12, R14, R16
der Leuchtdiodenzweige her. Aus diesem Grunde tragen jeweils beide
Gruppen von Vorwiderständen
in einem jeden der Leuchtdiodenzweige zu deren Widerständen bei.
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Wenn
die Spannung der Versorgungsspannungsquelle V1 einen bestimmten
Wert unterschreitet, wird auch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode
D1 unterschritten, so dass in dem Zweig, in dem dieser angeordnet
ist, kein Strom fließt
und die Basis des Transistors Q2 auf Massepotential liegt. In diesem
Fall schaltet der Transistor nicht durch, so dass an der Basis des
Transistors Q1 ein Potential anliegt, dass diesen schaltet. Durch
diesen Schaltvorgang werden die Verbindungspunkte zwischen den ersten Vorwiderständen R7,
R8, R9, R13, R15 und den zweiten Vorwiderständen R11, R12, R14, R16 auf Massepotential
gelegt, so dass nur die ersten Vorwiderstände R7, R8, R9, R13, R15 zu
dem Widerstand in den Leuchtdiodenzweigen beitragen. Auf diese Weise
wird erreicht, dass die an den einzelnen Leuchtdioden D2 bis D13
und D15 bis D22 abfallende Spannung vergrößert wird.
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Es
besteht erfindungsgemäß durchaus
die Möglichkeit,
dass einem jeden der Leuchtdiodenzweige separate Schaltmittel zugeordnet
werden, die speziell den Widerstand in diesem Leuchtdiodenzweig
schalten. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Strom
in einem oder jeden der Leuchtdiodenzweige abgegriffen wird und
zur Ansteuerung des Dazuschaltens beziehungsweise des Überbrückens der
jeweiligen zweiten Vorwiderstände R10,
R11, R12, R14, R16 verwendet wird. Beispielsweise könnte beidseits
eines Widerstands in einem Leuchtdiodenzweig ein Potential abgegriffen
und einem Komparator zugeführt
werden, der wiederum einen Transistor wie beispielsweise den Transistor
Q1 ansteuern könnte.
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Es
besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit in
einem oder jedem der Leuchtdiodenzweige mehr als zwei Vorwiderstände vorzusehen.
Erfindungsgemäß kann hierbei
jeder der zweiten, dritten, vierten usw. Vorwiderstände mit
eigenen Schaltmitteln in Abhängigkeit
von der Spannung der Spannungsversorgungsquelle V1 bzw. in Abhängigkeit
von dem Strom in dem entsprechenden Leuchtmittelzweig dazugeschaltet
oder überbrückt werden.
Insbesondere werden hierbei bei n Vorwiderständen in einem Leuchtdiodenzweig
(n – 1)
Schalter benötigt.
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Anstelle
von Transistoren sind durchaus andere Schalter, beispielsweise auch
mechanische Schalter denkbar.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
die zweiten, dritten, vierten usw. Vorwiderstände jeweils zu einem einzigen
Widerstandsbauteil zusammenfassen.