DE102005053298B4

DE102005053298B4 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102005053298B4
Application number: DE102005053298A
Authority: DE
Inventors: Arthur Kurz
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG
Current assignee: KROMBERG & SCHUBERT KG, DE
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: DE102005053298A1

Abstract

Beleuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in Serien- und Parallelschaltung verbundenen Leuchtdioden, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Bypassschaltung umfasst, die bei Ausfall einer Leuchtdiode oder einer Kombination von Leuchtdioden einen Stromfluss durch die funktionsfähigen Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschaltung über Kreuz geschaltete Zenerdioden (Z31, Z32, Z3, Z34, Z35, Z36) umfasst.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Beleuchtungseinrichtungen der gattungsgemäßen Art werden bevorzugt für eine Anwendung in Kraftfahrzeugen vorgesehen, da dort eine besonders große Betriebssicherheit und Wartungsfreiheit gefordert ist. Selbstverständlich ist auch ein Einsatz für andere Anwendungen denkbar, bei denen ähnliche Forderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Beleuchtungseinrichtung gestellt werden.
Selbst heute werden Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge immer noch mit Glühfadenlampen ausgerüstet, die nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen und daher einen erhöhten Wartungsaufwand bedingen. Immer häufiger werden jedoch daher Beleuchtungseinrichtungen, wie Rückleuchten, Blinker, Seitenbegrenzungsleuchten und dergleichen mit Licht emittierenden Dioden (Leuchtdioden) ausgerüstet. Im Vergleich mit den herkömmlichen Glühfadenlampen zeichnen sich diese Leuchtmittel durch ihre geringere Baugröße, ihren geringeren Energiebedarf und eine höhere Lebensdauer aus. Um die Zuverlässigkeit derartiger Beleuchtungseinrichtungen noch weiter zu erhöhen, bzw. die Leuchtintensität zu steigern, werden dabei häufig mehrere Leuchtdioden in Kaskadenanordnungen eingesetzt.
Aus WO 99/20085 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in Serien- und Parallelschaltung verbundenen Leuchtdioden bekannt, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Bypassschaltung umfasst, die bei Ausfall einer Leuchtdiode oder einer Kombination von Leuchtdioden einen Stromfluss durch die funktionsfähigen Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht.
Aus US 6,288,497 B1 ist ebenfalls eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in Serien- und Parallelschaltung verbundenen Leuchtdioden bekannt, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Bypassschaltung umfasst, die bei Ausfall einer Leuchtdiode oder einer Kombination von Leuchtdioden einen Stromfluss durch die funktionsfähigen Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht, wobei die Bypassschaltungen über Kreuz angeordnete Leuchtdioden umfassen.
Aus EP 1 076 215 A2 ist eine Innenraumbeleuchtung für Hausgeräte, vorzugsweise für Kühl- und Gefrierschränke sowie Waschmaschinen und Wäschetrockner bekannt, welche durch das Öffnen einer Tür oder durch Betätigung eines Handschalters eingeschaltet wird. Als Leuchtmittel sind dabei eine oder mehrere Leuchtdioden vorgesehen, welche parallel und/oder in Reihe miteinander verschaltet und mittels eines vorzugsweise elektronischen Schalters, vorzugsweise eines Transistors, schaltbar sind.
Aus US 2002/0047596 A1 ist ein fehlertolerantes LED-Display bekannt, bei dem eine Zenerdiode in Sperrrichtung parallel zu in Serie angeordneten LEDS geschaltet ist. Die Durchbruchsspannung der Zenerdiode wird gleich oder etwas größer als der Spannungsabfall der LED bei Maximalstrom gewählt. Bei normalen Betriebsbedingungen zieht die Zenerdiode demzufolge praktisch keinen Strom. Bei einem Versagen einer der LEDS wird die Zenerdiode ohne Erhöhung der angelegten Spannung leitend und ermöglicht so einen alternativen Strompfad derart, dass ein anderer Satz von in Serie geschalteten LEDS weiter betriebsfähig bleibt.
Aus DE 102 14 423 A1 ist ein Beleuchtungsschaltkreis, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Leuchtdiodenmatrix in kombinierter Reihen-/Parallelschaltung bekannt, die durch einen Versorgungsstromkreis mit einer Gleichspannung und/oder einem Konstantstrom versorgt wird, wobei die Leuchtdiodenmatrix aus n parallel geschalteten Reihen mit jeweils m hintereinander geschalteten Strängen besteht, wobei in jedem Strang eine Leuchtdiode angeordnet ist, wobei zwischen den Strängen jeweils einer Reihe eine elektrisch leitende Querverbindung zu den jeweils benachbarten Reihen verläuft. Dabei ist in mindestens einer Querverbindung mindestens ein Querwiderstand angeordnet.
Falls bei einem derartigen Beleuchtungsschaltkreis jedoch mehrere Leuchtdioden, insbesondere die jeweils parallel geschalteten Leuchtdioden der Kaskadenordnung, defekt sind, fällt die gesamte Beleuchtungseinrichtung aus. Gerade bei für die Verkehrssicherheit wichtigen Beleuchtungseinrichtungen ist dies jedoch äußerst unerwünscht. Hier wird eine höhere Fehlertoleranz erwartet, um auszuschließen, dass defekte einzelne Leuchtdioden zu einem Totalversagen der Beleuchtungseinrichtung führen.
Vorteile der Erfindung
Diese Nachteile werden mit den in den Patentansprüchen 1 bzw. 2 angegebenen erfindungsgemäßen Lösungen vermieden. Die Erfindungen ermöglichen nämlich einen zuverlässigen Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung, selbst wenn einzelne Leuchtdioden defekt sein sollten. Besonders vorteilhaft kann auch ausgeschlossen werden, dass bei der Produktion unentdeckte Fehler an einer Beleuchtungseinrichtung, wie beispielsweise die partielle Nichtbestückung mit Leuchtdioden oder Lötfehler, zu einer Verärgerung des Kunden führen. Selbst mit derartigen Fehlern behaftete Beleuchtungseinrichtungen erfüllen nämlich ihre Funktion immer noch zufrieden stellend. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch zusätzliche Schaltungsmittel, die eine Bypassschaltung bilden, auch bei einer gewissen Anzahl defekter Leuchtdioden, der Stromfluss zu den intakten Leuchtdioden immer noch aufrechterhalten werden kann.
Dadurch wird die Funktionsfähigkeit einer derartigen Beleuchtungseinrichtung auch bei einzelnen defekten Leuchtdioden garantiert. Als zusätzliche Schaltungsmittel werden dabei Zenerdioden eingesetzt. Bei intakten Leuchtdioden erfolgt der Stromfluss ausschließlich durch die Leuchtdioden. Bei einem Ausfall der Leuchtdioden, der diese beispielsweise derart hochohmig macht, dass kein oder nahezu kein Strom mehr durch sie fließen kann, wird die Zenerspannung einer Zenerdiode erreicht. Die Zenerdiode ermöglicht dann einen Stromfluss durch die noch intakten Leuchtdioden. Bei parallel geschalteten Serienschaltungen von Leuchtdioden, die über Widerstände miteinander verbunden sind, umfasst eine Bypassschaltung über Kreuz geschaltete Zenerdioden. Dadurch wird ein Stromfluss zu noch funktionsfähigen Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung auch dann noch ermöglicht, wenn eine oder mehrere Leuchtdioden und Widerstände defekt sind. Alternativ umfasst die Bypassschaltung eine Serienschaltung von Zenerdioden, die parallel zu aus Leuchtdioden bestehenden Serienschaltungen geschaltet ist. Die Verbindungspunkte der Zenerdioden sind mit Sternknotenpunkten von Widerständen verbunden, welche benachbarte Serienschaltungen von Leuchtdioden miteinander verbinden. Die Zuverlässigkeit der Beleuchtungseinrichtung wird weiterhin dadurch gesteigert, dass jeweils mehrere, parallel geschaltete Widerstände und Verpolschutzdioden in die zur Energieversorgung führenden Anschlussleitungen der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Bei Ausfall eines derartigen Bauelements oder mehrere dieser Bauelemente ist immer noch ein hinreichend großer Stromfluss durch die Beleuchtungseinrichtung möglich. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit trägt auch die Parallelschaltung mehrerer Widerstände zur Verbindung der parallel geschalteten Serienschaltungen von Leuchtdioden bei.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Schaltbild eines nicht beanspruchten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung;
2 ein Schaltbild eines weiteren nicht beanspruchten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung;
3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung;
4 ein Schaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Schaltbild eines nicht beanspruchten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung 10. Die Beleuchtungseinrichtung 10 umfasst eine erste Serienschaltung von Leuchtdioden 10.1, 10.3, 10.5 und eine zweite Serienschaltung von Leuchtdioden 10.2, 10.4, 10.6. Die erste Serienschaltung und die zweite Serienschaltung sind wiederum parallel geschaltet. Die erste und zweite Serienschaltung sind über Widerstände R1 und R2 miteinander verbunden. Parallel zu den Leuchtdioden 10.1, 10.3, 10.5 ist jeweils eine Zenerdiode Z1, Z2, Z3 geschaltet. Für die Zenerspannungen UZ1, UZ2, UZ3 der Zenerdioden Z1, Z2, Z3 in Bezug auf die Flussspannungen U10.1 bis U10.6 der Leuchtdioden 10.1 bis 10.6 gelten dabei vorteilhaft folgende Beziehungen:
UZ1 > U10.1, UZ1 > U10.2, UZ2 > U10.3, UZ2 > U10.4, UZ3 > U10.5 und UZ3 > U10.6.
Darin bedeuten U10.1 bis U10.6 die Flussspannungen der Leuchtdioden 10.1 bis 10.6.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Beleuchtungseinrichtung 10 beschrieben. Dabei wird zwischen dem Normalbetrieb der Beleuchtungseinrichtung und einem Fehlerbetrieb unterschieden. Unter Normalbetrieb wird hierbei ein Betriebszustand der Beleuchtungseinrichtung 10 verstanden, bei dem sämtliche Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung funktionsfähig sind. Als Fehlerbetrieb wird ein Betriebszustand bezeichnet, in dem eine defekte Kombination von Leuchtdioden vorliegt, die einen Stromfluss zu den noch intakten Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung verhindert. Ohne die vorgesehenen Zenerdioden würde beispielsweise bei einem Defekt der Leuchtdioden 10.1 und 10.2 die Beleuchtungseinrichtung 10 völlig ausfallen. Die defekten Leuchtdioden 10.1 und 10.2 sind infolge des Defekts beispielsweise hochohmig geworden und lassen daher keinen hinreichenden Stromfluss durch die nach intakten Leuchtdioden 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 der Serienschaltungen zu. Zwar würden auch mit der Beschaltung mit Zenerdioden die defekten Leuchtdioden 10.1 und 10.2 nicht mehr leuchten. Die Zenerdiode Z1 ermöglicht jedoch einen hinreichenden Stromfluss durch die noch intakten Leuchtdioden 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 der Serienschaltungen. Auf diese Weise kann die Beleuchtungseinrichtung 10, wenn auch mit verminderter Leistungsfähigkeit, weiter betrieben werden. Mit der Zenerdiode Z1 wird somit eine Bypassschaltung realisiert, die trotz der defekten Leuchtdioden 10.1, 10.2 einen Stromfluss durch die intakten Leuchtdioden 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 ermöglicht. Ein erfolgreicher Fehlerbetrieb wäre auch bei einem Ausfall der Kombination der Leuchtdioden 10.3, 10.4 oder der Kombination der Leuchtdioden 10.5, 10.6 möglich. In diesen Fällen würde ein hinreichender Stromfluss zu den noch betriebsfähigen Leuchtdioden durch die Zenerdioden Z2 bzw. Z3 sichergestellt. Auch bei dem sehr unwahrscheinlichen gleichzeitigen Ausfall von jeweils zwei Kombinationen von Leuchtdioden, wie beispielsweise der Kombination der Leuchtdioden 10.1 und 10.2 und der Kombination der Leuchtdioden 10.3, 10.4 würde noch ein Fehlerbetrieb der Beleuchtungseinrichtung 10 mittels der betriebsfähigen Leuchtdioden 10.5, 10.6 möglich sein, da die aus den Zenerdioden Z1, Z2 gebildete Bypassschaltung einen Stromfluss durch die noch betriebsfähigen Leuchtdioden 10.5, 10.6 ermöglicht. Für den Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 10 wird diese mit ihren Anschlüssen Vcc und GND mit einer in 1 nicht dargestellten Energieversorgung verbunden. Diese kann beispielsweise das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs sein. Für die Begrenzung des Stromflusses durch die Beleuchtungseinrichtung 10 ist wenigstens ein Widerstand 11.1 vorgesehen, der zwischen den Anschluss Vcc und die Leuchtdioden 10.1 bis 10.6 geschaltet ist. Auch ein Defekt dieses Widerstands, wie beispielsweise ein zu hochohmiger Widerstandswert oder eine Unterbrechung des Stromkreises, würde zu einem Totalausfall der Beleuchtungseinrichtung 10 führen. Vorteilhaft wird daher eine Mehrzahl von parallel geschalteten Widerständen 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.n vorgesehen, wodurch die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung 10 weiter gesteigert wird. Bei derartigen Schaltungsanordnungen wird üblicherweise eine als Verpolschutz dienende Diode 12.1 vorgesehen. Auch diese Diode stellt eine Schwachstelle der Beleuchtungseinrichtung 10 dar, da ein Defekt dieser Diode 12.1, beispielsweise eine Unterbrechung, wiederum zu einem Totalausfall der Beleuchtungseinrichtung 10 führen würde. Um die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung zu erhöhen, wird vorteilhaft eine Mehrzahl von parallel geschalteten Dioden 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.n vorgesehen.
2 zeigt ein weiteres nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung 11. Diese Beleuchtungseinrichtung 11 umfasst drei Serienschaltungen mit Leuchtdioden, die wiederum untereinander parallel geschaltet sind. Die erste Serienschaltung umfasst die Leuchtdioden 10.1, 10.3, 10.5. Die zweite Serienschaltung umfasst die Leuchtdioden 10.2, 10.4, 10.6. Die dritte Serienschaltung umfasst die Leuchtdioden 10.7, 10.8, 10.9. Die parallel geschalteten Serienschaltungen von Leuchtdioden sind über Widerstände R1, R2, R3, R4, R5, R6 miteinander verbunden. Für den Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 11 wird diese mit ihren Anschlüssen Vcc und GND mit einer in 2 nicht dargestellten Energieversorgung verbunden. Diese kann beispielsweise das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs sein. Für die Begrenzung des Stromflusses durch die Beleuchtungseinrichtung 11 ist wenigstens ein Widerstand 11.1 vorgesehen, der zwischen den Anschluss Vcc und die Leuchtdioden 10.1 bis 10.9 geschaltet ist. Auch ein Defekt dieses Widerstands 11.1, wie beispielsweise ein zu hochohmiger Widerstandswert oder eine Unterbrechung des Stromkreises, würde zu einem Totalausfall der Beleuchtungseinrichtung 11 führen. Vorteilhaft wird daher eine Mehrzahl von parallel geschalteten Widerständen 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.n vorgesehen, wodurch die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung 11 weiter gesteigert wird. Bei derartigen Schaltungsanordnungen wird üblicherweise eine als Verpolschutz dienende Diode 12.1 vorgesehen. Auch diese Diode stellt eine Schwachstelle der Beleuchtungseinrichtung 10 dar, da ein Defekt dieser Diode 12.1, beispielsweise eine Unterbrechung, wiederum zu einem Totalausfall der Beleuchtungseinrichtung 11 führen würde. Um die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung 11 zu erhöhen, ist vorteilhaft eine Mehrzahl von parallel geschalteten Dioden 12.1, 12.2, 12.3, 12.n vorgesehen.
Ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgestalteten Beleuchtungseinrichtung 12 ist in 3 dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung 12 umfasst wiederum Serienschaltungen von Leuchtdioden, die untereinander parallel geschaltet sind. Eine erste Serienschaltung von Leuchtdioden umfasst die Leuchtdioden 10.1, 10.3, 10.5. Eine zweite Serienschaltung von Leuchtdioden umfasst die Leuchtdioden 10.2, 10.4, 10.6. Die genannten Serienschaltungen sind untereinander parallel geschaltet. Die parallel geschalteten Serienschaltungen von Leuchtdioden sind über Widerstände R31, R32 miteinander verbunden. Für den Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 12 wird diese mit ihren Anschlüssen Vcc und GND mit einer in 3 nicht dargestellten Energieversorgung verbunden. Diese kann beispielsweise das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs sein. Für die Begrenzung des Stromflusses durch die Beleuchtungseinrichtung 12 ist wenigstens ein Widerstand 11.1 vorgesehen, der zwischen den Anschluss Vcc und die Leuchtdioden 10.1 bis 10.6 geschaltet ist. Auch ein Defekt dieses Widerstands 11.1, wie beispielsweise ein zu hochohmiger Widerstandswert oder eine Unterbrechung des Stromkreises, würde zu einem Totalausfall der Beleuchtungseinrichtung 12 führen. Vorteilhaft ist daher eine Mehrzahl von parallel geschalteten Widerständen 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.n vorgesehen, wodurch die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung 12 weiter gesteigert wird. Bei derartigen Schaltungsanordnungen wird üblicherweise eine als Verpolschutz dienende Diode 12.1 vorgesehen. Auch diese Diode stellt eine Schwachstelle der Beleuchtungseinrichtung 12 dar, da ein Defekt dieser Diode 12.1, beispielsweise eine Unterbrechung, wiederum zu einem Totalausfall der Beleuchtungseinrichtung 12 führen würde. Um die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung 12 zu erhöhen, ist vorteilhaft eine Mehrzahl von parallel geschalteten Dioden 12.1, 12.2, 12.3, 12.n vorgesehen Eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit wird durch eine erfindungsgemäß vorgesehene Bypassschaltung erreicht, die die Zenerdioden Z31, Z32, Z33, Z34, Z35, Z36 umfasst. Alle genannten Zenerdioden sind in Sperrrichtung und, wie aus 3 ersichtlich, folgendermaßen kreuzweise geschaltet. Die Kathode der Zenerdiode Z31 ist mit dem positiven Anschluss Vcc der Energieversorgung verbunden. Die Anode der Zenerdiode ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.1 verbunden. Die Kathode der Zenerdiode Z32 ist ebenfalls mit dem positiven Anschluss Vcc der Energieversorgung verbunden. Ihre Anode ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.2 verbunden. Die Kathode einer weiteren Zenerdiode Z33 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.2 verbunden. Die Anode der Zenerdiode Z33 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.3 verbunden. Die Kathode einer weiteren Zenerdiode Z34 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.1 verbunden. Die Anode der Zenerdiode Z34 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.4 verbunden. Die Kathode einer weiteren Zenerdiode Z35 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.4 verbunden. Die Anode der Zenerdiode Z35 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.5 und auch mit dem negativen Anschluss GND der Energieversorgung verbunden. Schließlich ist die Kathode einer letzten Zenerdiode Z36 mit der Kathode der Leuchtdiode 10.3 verbunden. Die Anode der Zenerdiode Z36 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.6 und damit auch mit dem negativen Anschluss GND der Energieversorgung verbunden.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Beleuchtungseinrichtung 12 kurz beschrieben, wobei auch hier wieder ein Normalbetrieb und ein Fehlerbetrieb unterschieden werden. Um die gegenüber dem Stand der Technik erzielbaren Vorteile des erfindungsgemäßen Schaltungskonzepts herauszustellen, wird zunächst eine herkömmliche Schaltungsanordnung betrachtet, die ohne die erfindungsgemäß vorgesehene Bypassschaltung, also ohne die Zenerdioden Z31, Z32, Z33, Z34, Z35, Z36, auskommen muss. Bei einem Defekt von Leuchtdioden und den die Serienschaltung verbindenden Widerständen kann es zu einem Versagen an sich intakter Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung kommen, da diese nicht mehr mit Strom versorgt werden. Im ungünstigsten Fall kann es wiederum zu einem Totalversagen einer derartigen Beleuchtungseinrichtung kommen. Wenn beispielsweise der Widerstand R31 und die Leuchtdiode 10.2 defekt wären, also beispielsweise einen zu hohen widerstand oder sogar eine Unterbrechung des Stromkreises aufwiesen, würde auch die an sich funktionsfähige Leuchtdiode 10.4 mangels Stromdurchgang nicht mehr betreibbar sein. Eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bypassschaltung erreicht, die die Zenerdioden Z31, Z32, Z33, Z34, Z35, Z36 umfasst. In dem Normalbetrieb der Beleuchtungseinrichtung 12 liegen keine defekten Bauelemente vor, das heißt, alle Leuchtdioden und Widerstände der in Serien- und Parallelschaltung kombinierten Leuchtdioden und Widerstände werden von Strom durchflossen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Bypassschaltung mit den Zenerdioden Z31 bis Z36 ist nicht aktiviert, da die Zenerspannung ZU der Zenerdioden größer gewählt ist als die Betriebsspannung der Leuchtdioden. Bei Auftreten eines Fehlers arbeitet die Beleuchtungseinrichtung 12 in einem Fehlerbetrieb weiter. Wenn beispielsweise die Leuchtdiode 10.2 und der Widerstand R31 fehlerhaft sind, weil sie etwa einen zu hohen Widerstand angenommen haben oder weil in ihrem Bereich eine Unterbrechung des Stromkreises vorliegt, wird die Zenerspannung UZ der Zenerdioden Z31 und Z32 erreicht, mit der Folge, dass durch die Zenerdioden Z31 und Z32 noch ein hinreichend großer Strom fließt, um die noch intakten Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung 12 mit ihrem Betriebsstrom zu versorgen. Da bei einer Vielzahl von Leuchtdioden der Ausfall einer oder weniger Leuchtdioden kaum ins Gewicht fällt, kann die Beleuchtungseinrichtung 12 auch im Fehlerbetrieb noch fast vollständig ihre Funktion erfüllen. In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Betriebssicherheit der Beleuchtungseinrichtung weiter dadurch gesteigert werden, dass anstelle einzelner, die Serienschaltungen von Leuchtdioden verbindender Widerstände R31, R32 jeweils eine Kombination von parallel geschalteten Widerständen R31, R31n, R32, R32n vorgesehen ist.
Das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in 4 dargestellt. Die dort gezeigte Beleuchtungseinrichtung 13 umfasst insgesamt neun Leuchtdioden 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.5, die in Serien- und Parallelschaltungen miteinander verbunden sind. Über Widerstände 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.n und Dioden 12.1, 12.2, 12.n sind die Leuchtdioden mit Anschlüssen Vcc und GND verbunden, über die die Beleuchtungseinrichtung 13 mit einer nicht dargestellten Energieversorgungseinrichtung verbindbar ist. Die untereinander parallel geschalteten Serienschaltungen von Leuchtdioden sind untereinander über sternförmig ausgebildete Widerstandsnetzwerke mit den Widerständen R40, R41, R42 bzw. R43, R44, R45, verbunden. Dabei ist je ein Anschluss der Widerstände R40, R41, R42 mit dem Sternknotenpunkt 41 und je ein Anschluss der Widerstände R43, R44, R45 mit dem Sternknotenpunkt 43 verbunden. Der zweite Anschluss des Widerstands R40 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.7 verbunden, der zweite Anschluss des Widerstands R41 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.2 und der zweite Anschluss des Widerstands R42 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 10.1 verbunden. Weiterhin ist der zweite Anschluss des Widerstands R43 mit der Kathode der Leuchtdiode 10.8, der zweite Anschluss des Widerstands R44 mit der Kathode der Leuchtdiode 10.4 und der zweite Anschluss des Widerstands R45 mit der Kathode der Leuchtdiode 10.3 verbunden. Erfindungsgemäß ist eine Bypassschaltung vorgesehen, die eine Serienschaltung von Zenerdioden Z40, Z41, Z42 umfasst. Die in Sperrrichtung gepolten Zenerdioden Z40, Z41, Z42 sind zwischen die Anodenanschlüsse der Leuchtdioden 10.1, 10.2 und 10.7 und die Kathodenanschlüsse der Leuchtdioden 10.3, 10.6, 10.9 geschaltet. Der Verbindungspunkt 40 zwischen den Zenerdioden Z40 und Z41 ist mit dem Sternknotenpunkt 41 verbunden. Der Verbindungspunkt 42 zwischen den Zenerdioden Z41 und Z42 ist mit dem Sternknotenpunkt 43 verbunden. Falls alle Schaltungselemente der Beleuchtungseinrichtung 13 funktionsfähig sind, also weder die Leuchtdioden noch die Widerstände defekt sind, tritt die erfindungsgemäß vorgesehene Bypassschaltung mit den Zenerdioden Z40, Z41, Z42 nicht in Funktion und die Beleuchtungseinrichtung 13 wird in einem Normalbetrieb betrieben. Bei dem Auftreten eines Fehlers wird die Beleuchtungseinrichtung 13 in einem Fehlerbetrieb betrieben, bei dem die erfindungsgemäß vorgesehene Bypassschaltung die Stromversorgung für noch funktionsfähige Leuchtdioden sicherstellt. Wenn beispielsweise die Leuchtdioden 10.1, 10.2, 10.7 ausfallen, erreicht die Spannung an der Zenerdiode Z40 die Zenerspannung, mit der Folge, dass die Zenerdiode Z40 im Durchbruchsbereich betrieben wird. Dadurch ist ein hinreichend großer Stromfluss zu den noch funktionsfähigen Leuchtdioden 10.3, 10.4, 10.8, 10.3, 10.6 und 10.9 möglich.
Bezugszeichenliste

10: Beleuchtungseinrichtung
11: Beleuchtungseinrichtung
12: Beleuchtungseinrichtung
13: Beleuchtungseinrichtung
10.1: Leuchtdiode
10.2: Leuchtdiode
10.3: Leuchtdiode
10.4: Leuchtdiode
10.5: Leuchtdiode
10.6: Leuchtdiode
11.1: Widerstand
11.2: Widerstand
11.3: Widerstand
11.4: Widerstand
11.n: Widerstand
12.1: Diode
12.2: Diode
12.3: Diode
12.n: Diode
40: Verbindungspunkt
41: Sternknotenpunkt
42: Verbindungspunkt
43: Sternknotenpunkt
R1: Widerstand
R2: Widerstand
R3: Widerstand
R4: Widerstand
R5: Widerstand
R6: Widerstand
R31: Widerstand
R32: Widerstand
R31n: Widerstand
R32n: Widerstand
R40: Widerstand
R41: Widerstand
R42: Widerstand
R43: Widerstand
R44: Widerstand
R45: Widerstand
U10.1: Flussspannung
U10.2: Flussspannung
U10.3: Flussspannung
U10.4: Flussspannung
U10.5: Flussspannung
U10.6: Flussspannung
Z1: Zenerdiode
UZ: Zenerspannung
Z2: Zenerdiode
Z3: Zenerdiode
Z21: Zenerdiode
Z22: Zenerdiode
Z23: Zenerdiode
Z31: Zenerdiode
Z32: Zenerdiode
Z33: Zenerdiode
Z34: Zenerdiode
Z35: Zenerdiode
Z36: Zenerdiode
Z40: Zenerdiode
Z41: Zenerdiode
Z42: Zenerdiode
UZ1: Zenerspannung
UZ2: Zenerspannung
UZ3: Zenerspannung

Claims

Beleuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in Serien- und Parallelschaltung verbundenen Leuchtdioden, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Bypassschaltung umfasst, die bei Ausfall einer Leuchtdiode oder einer Kombination von Leuchtdioden einen Stromfluss durch die funktionsfähigen Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschaltung über Kreuz geschaltete Zenerdioden (Z31, Z32, Z3, Z34, Z35, Z36) umfasst.
Beleuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in Serien- und Parallelschaltung verbundenen Leuchtdioden, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Bypassschaltung umfasst, die bei Ausfall einer Leuchtdiode oder einer Kombination von Leuchtdioden einen Stromfluss durch die funktionsfähigen Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschaltung eine Serienschaltung von Zenerdioden (Z40, Z41, Z42) umfasst, die parallel zu Serienschaltungen von Leuchtdioden (10.1, 10.3, 10.5; 10.2, 10.4, 10.6; 10.7, 10.8, 10.9) geschaltet sind, und wobei Verbindungspunkte (40, 42) zwischen Zenerdioden (Z40, Z41 bzw. Z41, Z42) mit Sternknotenpunkten (41, 43) von Widerständen (R40, R41. R42 bzw. R43, R44, R45) verbunden sind, die benachbarte Serienschaltungen von Leuchtdioden miteinander verbinden.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung zwei Anschlüsse (Vcc, GND) für die Verbindung der Beleuchtungseinrichtung mit einer Energieversorgungseinrichtung umfasst und dass in den Stromkreis zu dem ersten Anschluss (Vcc) eine Mehrzahl von Widerständen (11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.n) in Parallelschaltung eingeschaltet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stromkreis zu dem zweiten Anschluss (GND) eine Mehrzahl von Dioden (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.n) in Parallelschaltung eingeschaltet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Parallelschaltungen von in Serie geschalteten Leuchtdioden über Widerstände miteinander verbunden sind, die jeweils Verbindungspunkte von Leuchtdioden benachbarter Serienschaltungen miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände aus einer Parallelschaltung von Widerständen (R31, R31n, R32, R32n) bestehen.