DE102006056148A1

DE102006056148A1 - Verfahren und Treiberschaltung zur Regelung des Flussstroms durch eine Lichtemissionseinrichtung

Info

Publication number: DE102006056148A1
Application number: DE102006056148A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schierjott
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens PLC
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: GB2444387A; GB2444387B; GB0723232D0; DE102006056148B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Flussstroms (IL) durch eine Lichtemissionseinrichtung (1) mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen (3), insbesondere für eine Lichtemissionseinrichtung (1) in einer Signalgebereinheit (26) einer Lichtsignalanlage (30) zur Verkehrssteuerung. Hierzu werden ein erster Kennwert (UL2), der eine Flussspannung (UL) an der Lichtemissionseinricht der von Flussstrom (IL) repräsentiert, bestimmt. Mit Hilfe der beiden Kennwerte (UL2, UIL) wird dann ein Steuerwert (PA) ermittelt und der Flussstrom (IL) derart geregelt, dass sich der Steuerwert (PA) einem Referenzwert (PR) annähert und/oder den Referenzwert (PR) im Wesentlichen erreicht. Darüber hinaus werden ein Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Lichtsignalanlage (30), eine Treiberschaltung (2) zur Regelung eines Flussstroms (IL) durch eine Lichtemissionseinrichtung (1), Signalgebereinheiten (26) mit derartigen Treiberschaltungen (2) und eine Lichtsignalanlage (30) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Flussstroms durch eine Lichtemissionseinrichtung mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen, bei dem Kennwerte bestimmt und zur Stromregelung herangezogen werden, welche den Flussstrom und eine Flussspannung an der Lichtemissionseinrichtung repräsentieren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Lichtsignalanlage, insbesondere zur Verkehrssteuerung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Treiberschaltung zur Regelung des Flussstroms durch eine Lichtemissionseinrichtung mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen und eine Lichtsignalanlage, welche Signalgebereinheiten mit derartigen Treiberschaltungen aufweist.
Leuchtdioden oder LEDs (Light Emitting Diodes) verdrängen als Leuchtmittel in vielen Anwendungsbereichen die sonst verwendeten Glühlampen. Gegenüber den Glühlampen zeichnen sich LEDs, typischerweise auf Basis von Halbleitermaterialien hergestellt, durch eine Reihe besonderer Eigenschaften aus. So erlauben LEDs bei gleicher Lichtstärke meist wesentlich kleinere Bauformen als Glühlampen. Darüber hinaus weisen sie oft eine relativ geringe Wärmeabgabe und kurze Ansprechzeiten auf. Letztere sind insbesondere dann von Vorteil, wenn durch eine Lichtquelle ein zeitkritisches Signal angezeigt wird. Außerdem heben sich die LEDs von den herkömmlichen Glühlampen dadurch ab, dass sie oft eine wesentlich höhere Lebensdauer besitzen. Dieser Vorteil ist speziell dann wichtig, wenn ein Austausch eines Leuchtmittels zeit- oder kostenaufwändig ist, zum Beispiel bei schwer zugänglichen Leuchtmitteln. Weiterhin ist eine hohe Lebensdauer auch dort wichtig, wo durch das Leuchtmittel Einfluss auf sicherheitskritische Situationen genommen wird. Dies gilt unter anderem für Leuchtmittel, die in Lichtsignalen eingesetzt werden, welche der Verkehrssteue rung dienen. Als Beispiele seien hier Lichtzeichen an Bahnübergängen, Bodenleitsysteme für Flugzeuge oder Verkehrsampeln im Straßenverkehr genannt. Für derartige Lichtsignale ist eine hohe Verfügbarkeit, d.h. lange Lebensdauer, besonders wichtig, da ein Ausfall sicherheitskritisch sein kann und ein dann notwendiger Austausch zeit- und kostenintensiv ist. Dementsprechend werden gegenwärtig vielfach die in den Lichtsignalen vorhandenen Glühlampen durch LEDs, speziell auch durch sog. LED-Arrays, d.h. mehrere miteinander verbundene LEDs, ersetzt.
Der Betrieb von LEDS erfolgt häufig mit Hilfe von sog. Treibern oder Treiberschaltungen, welche die LEDs mit einem elektrischen Strom versorgen. Oft ist dieser Treiber dabei so gestaltet, dass der an die LEDs abgegebene Strom weitgehend konstant gehalten wird. Ein solcher Treiber hat allerdings den Nachteil, dass die Leistungsaufnahme und damit dann meist auch die Lichtausbeute sehr stark von den jeweiligen Eigenschaften der LEDs abhängen. Dies ist dadurch begründet, dass die an einer LED abfallende Spannung in Vorwärtsrichtung, üblicherweise als "Flussspannung" bezeichnet, stark exemplarabhängig ist. Eine derartige Schwankung der Flussspannung tritt speziell bei den für Lichtsignale verwendeten sog. "Power-Leuchtdioden" auf.
Darüber hinaus ist bekannt, dass die Flussspannung einer LED auch von der Farbe des ausgesandten Lichts abhängt. Da jedoch speziell bei Lichtsignalen, insbesondere Verkehrsampeln, eine annähernd gleiche Lichtstärke für alle Signalfarben notwendig ist, müssen bisher Treiberschaltungen an die entsprechende Signalfarbe angepasst bzw. farbspezifische Treiberschaltungen bereitgestellt werden. Dies erhöht unter anderem die Fertigungskosten.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich, wenn in bestehenden Lichtsignalanlagen die vorhandenen Glühlampen durch LEDs mit den genannten Treiberschaltungen ersetzt werden. Es entspricht dem Stand der Technik, dass Lichtsignalanlagen, speziell die an Verkehrskreuzungen verwendeten Lichtsignalanlagen, über Überwachungseinrichtungen verfügen, welche den Ausfall einer Glühlampe detektieren und eine entsprechende Funktionsstörung z.B. an eine Leitstelle signalisieren. Der Ausfall einer Glühlampe wird dabei durch ein Absinken des an die Glühlampe abgegebenen Stroms erkannt. Selbst wenn mehrere Glühlampen parallel miteinander verbunden sind, beispielsweise alle Glühlampen der grünfarbigen Ampelsignale in einer Fahrtrichtung, kann eine Lichtsignalanlage einen Ausfall anhand der resultierenden Reduktion der Summe aller Glühlampenströme sicher detektieren. Werden jedoch in einer bestehenden Lichtsignalanlage die Glühlampen aus den oben erwähnten Gründen durch LEDs mit den genannten Treiberschaltungen ersetzt, dann entfällt diese Überwachungsmöglichkeit. Zwar würde sich durch den Ausfall einer LED gegebenenfalls eine kurzzeitige Reduktion der Stromaufnahme einstellen. Bedingt durch die Eigenschaft des Treibers würde jedoch der Strom so nachgeregelt, dass die Stromaufnahme vor und nach dem Ausfall weitgehend konstant ist, d.h. die Lichtsignalanlage wird einen Ausfall nicht detektieren. Darüber hinaus führt der Ausfall einer LED in einem LED-Array zu einer Erhöhung der Spannung am LED-Array. Da der genannte Treiber jedoch den Strom weitgehend konstant hält, wird die an das Array abgegebene elektrische Leistung erhöht, was zu einer übermäßigen Belastung der noch intakten LEDs führt, wodurch sich deren Lebensdauer stark verkürzen kann. Eine derartige Lebensdauerreduktion ist aber speziell bei sicherheitskritischen Lichtsignalanlagen unerwünscht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Treiberschaltung zur Regelung des Stroms durch eine Lichtemissionseinrichtung mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeiden, sich einfach realisieren lassen und sich für den Einsatz in Lichtsignalanlagen zur Verkehrssteuerung eignen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Treiberschaltung gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hierbei ein erster Kennwert bestimmt, der eine Flussspannung an der Lichtemissionseinrichtung repräsentiert. Weiterhin wird ein zweiter Kennwert bestimmt, der sich aus dem Flussstrom durch die Lichtemissionseinrichtung ableitet. Beide Kennwerte dienen dann der Bestimmung eines Steuerwerts, welcher zusammen mit einem vom erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellten Referenzwert zur Regelung des Flussstroms herangezogen wird. Die Regelung des Flussstroms erfolgt dabei derart, dass sich der Steuerwert dem Referenzwert annähert und/oder den Referenzwert im Wesentlichen erreicht.
Eine Lichtemissionseinrichtung kann hierbei lichtemittierende Halbleiterbauelemente unterschiedlichster Ausprägung umfassen. So sind heute vielfach Leuchtdioden (LEDs) im Einsatz, insbesondere auch bei der Anwendung in Signalgebereinheiten zur Verkehrssteuerung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber ebenfalls bei anderen Ausprägungen lichtemittierender Halbleiterbauelemente anwendbar. Dazu zählen beispielsweise Laserdioden. In der Folge wird häufig stellvertretend für alle denkbaren Ausprägungen von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen der Begriff „LED" oder auch „Diode" verwandt, ohne jedoch die Anwendbarkeit der Erfindung auf diese spezielle Ausprägung zu beschränken.
Eine grundlegende Idee des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, für die Regelung des Flussstroms durch die Lichtemissionseinrichtung neben dem Flussstrom selbst auch die an der Lichtemissionseinrichtung abfallende Flussspannung zu berücksichtigen. Gegenüber einer Regelung, bei der ausschließlich ein den Flussstrom repräsentierender Kennwert verwendet wird, hat die erfindungsgemäße Regelung den Vorteil, dass durch eine entsprechend gewählte Bestimmung des Steuerwerts die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden können. Beispielsweise kann eine zu starke Erhöhung der Flussspannung bei Ausfall einer LED in einem LED-Array mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch vermieden werden, dass der Steuerwert mit steigender Flussspannung stark ansteigt, was eine Reduktion des Flussstroms zur Folge hat, wodurch letztlich ein weiteres Ansteigen der Flussspannung verhindert wird. Eine zu starke Belastung der noch intakten LEDs wird damit vorteilhaft umgangen.
Eine erfindungsgemäße Treiberschaltung zur Regelung eines Flussstroms durch eine Lichtemissionseinrichtung weist eine Spannungsdeterminierungseinheit zur Bestimmung eines ersten Kennwerts auf, welcher eine Flussspannung an der Lichtemissionseinrichtung repräsentiert. Ein derartiger Kennwert kann beispielsweise ein Zahlenwert in digitaler Form sein, der von einem A/D-Wandler (Analog/Digital-Wandler) aus dem analogen Wert der Flussspannung ermittelt wird. Weiterhin ist die Treiberschaltung durch eine Stromdeterminierungseinheit gekennzeichnet, die der Bestimmung eines zweiten Kennwerts dient, welcher den Flussstrom repräsentiert. Ferner enthält die erfindungsgemäße Treiberschaltung eine Steuerwertdeterminierungseinheit, mit der ein Steuerwert aus dem ersten Kennwert und dem zweiten Kennwert bestimmt wird, sowie eine Referenzwerteinheit, welche einen Referenzwert bereitstellt. Schließlich verfügt die erfindungsgemäße Treiberschaltung über eine Regeleinheit, welche den Flussstrom derart regelt, dass sich der Steuerwert dem Referenzwert annähert und/oder den Referenzwert im Wesentlichen erreicht.
Die erfindungsgemäße Treiberschaltung zeichnet sich also dadurch aus, dass sowohl der Flussstrom als auch die Flussspannung in die Regelung des Flussstroms einfließen. Damit kann eine derartige Treiberschaltung beispielsweise bei entsprechender Ausgestaltung zur Regelung von LEDs mit unterschiedlicher Farbe eingesetzt werden, da die farbspezifischen Unterschiede der Flussspannung in der Regelung des Flussstroms berücksichtigt werden. Die vorstehend genannte kostenaufwändige farbspezifische Variantenbildung bei der Fertigung von Treiberschaltungen lässt sich damit in vorteilhafter Wei se vermeiden. Unabhängig von den spezifischen Eigenschaften eines LED-Arrays lassen sich also durch ein derartiges Verfahren vergleichbare Lichtleistungen ermöglichen, d.h. unerwünschte exemplarspezifische Unterschiede vermeiden. Dies ist insbesondere bei nebeneinander angeordneten Lichtemissionseinrichtungen, wie Leuchtmittel für Farbsignale einer Verkehrsampel, von besonderem Vorteil.
Besonders bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren daher zur Überwachung der Funktion einer Lichtemissionseinrichtung. Fällt beispielsweise eine in der Lichtemissionseinrichtung enthaltene LED aus, dann äußert sich dieser Ausfall üblicherweise in einem Anstieg des Widerstandes der LED. Dieser Widerstandsanstieg bewirkt einen Anstieg der Flussspannung. Da die Flussspannung in die Bestimmung des Steuerwertes eingeht, wirkt sich diese Änderung auf den von der Lichtemissionseinrichtung aufgenommenen Flussstrom aus, d.h., dass durch eine Überwachung des Flussstroms die Funktion der Lichtemissionseinrichtung überwacht werden kann. Der oben beschriebene Fall eines Funktionsausfalls einer LED würde bei geeigneter Bestimmung des ersten Kennwertes und des Steuerwertes eine Reduktion des Flussstroms der Lichtemissionseinrichtung bewirken.
Eine derartige erfindungsgemäße Funktionsüberwachung kann besonders bevorzugt zur Funktionsüberwachung einer Signalgebereinheit mit einer Lichtemissionseinrichtung mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen angewandt werden. Diese Funktionsüberwachung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flussstrom durch die Lichtemissionseinrichtung durch das erfindungsgemäße Verfahren geregelt wird und der an die Signalgebereinheit abgegebene Signalgeberstrom zur Bewertung der Funktion der Lichtemissionseinrichtung überwacht wird.
Eine derartige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere zur Funktionsüberwachung einer Lichtsignalanlage. Die einzelnen Lichtsignale, beispiels weise das Grünlicht für Fußgänger oder das Blinklicht an Bahnübergängen, gehen dabei von Signalgebereinheiten aus, in denen sich Lichtemissionseinrichtungen befinden. Durch eine Überwachung des an die Signalgebereinheiten abgegebenen Stroms lässt sich bestimmen, ob eine oder mehrere lichtemittierende Halbleiterbauelemente der Lichtemissionseinrichtungen in den Signalgebereinheiten ausgefallen sind.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Funktionseinschränkung zumindest einer in einer Signalgebereinheit befindlichen Lichtemissionseinrichtung erkannt werden, falls der an die Signalgebereinheiten abgegebene Signalgeberstrom einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
Der Ausfall eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements kann sich im Allgemeinen sowohl durch einen Erhöhung des Widerstandes, wie oben beschrieben, als auch durch eine Erniedrigung des Widerstandes, beispielsweise einen Kurzschluss, äußern. Es sei hier erwähnt, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des Flussstroms durch eine Lichtemissionseinrichtung auch eignet, um eine Erniedrigung des Widerstandes als Funktionseinschränkung zu erkennen. Eine Erniedrigung des Widerstands bewirkt einen Abfall der Flussspannung. Da die Flussspannung in die Bestimmung des Steuerwertes eingeht, wirkt sich diese Änderung auf den von der Lichtemissionseinrichtung aufgenommenen Flussstrom aus, d.h., dass durch eine Überwachung des Flussstroms bzw. des Signalgeberstroms auch in diesem Fall die Funktion der Lichtemissionseinrichtung überwacht werden kann. Bei geeigneter Bestimmung des ersten Kennwertes und des Steuerwertes führt eine Erniedrigung des Widerstandes zu einer Erhöhung des Flussstroms der Lichtemissionseinrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit auch die Realisierung von Lichtsignalanlagen mit Lichtemissionseinrichtungen, die z.B. bei LED-Ausfällen entsprechende Maßnahmen einleiten, wie das Umschalten einer Verkehrsampel auf ein gelbes Blinklicht oder die Signalisierung eines Ausfalls an eine Verkehrsleitstelle.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Steuerwert durch eine Multiplikation des ersten Kennwerts und des zweiten Kennwerts bestimmt. In einer besonderen Ausgestaltung dieser bevorzugten Ausführungsform, bei der der erste Kennwert eine lineare Abhängigkeit von der Flussspannung und der zweite Kennwert eine lineare Abhängigkeit vom Flussstrom aufweist, wird erreicht, dass die an die Lichtemissionseinrichtung abgegebene elektrische Leistung weitestgehend konstant ist. Speziell für Lichtemissionseinrichtungen mit LED-Dioden, die eine relativ niedrige Flussspannung aufweisen, wird dadurch trotzdem in vorteilhafter Weise eine hohe Lichtleistung erzielt.
Neben der Multiplikation des ersten und des zweiten Kennwerts werden in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der erste und der zweite Kennwert zur Bestimmung des Steuerwerts addiert. Bei relativ kleinen Variationen des Flussstroms stellt die Addition der Kennwerte eine gute Approximation einer Multiplikation dar, d.h. eine Addition kann ebenfalls eingesetzt werden, um eine Regelung zu erzielen, bei der die an die Lichtemissionseinrichtung abgegebene elektrische Leistung weitestgehend konstant ist. Die technische Umsetzung einer Addition ist oft relativ einfach, so dass sich diese Ausführungsform insbesondere dann eignet, wenn eine entsprechende Regelung mit geringem Aufwand realisiert werden soll. Die Eigenschaften der Regelung des Flussstroms lassen sich bei dieser Ausführungsform weiterhin dadurch anpassen, dass über die Bestimmung des ersten und des zweiten Kennwertes oder durch die Verwendung von Korrekturfaktoren eingestellt wird, wie stark die Flussspannung und der Flussstrom die Regelung des Flussstroms beein flussen. Beispielsweise kann ein Steuerwert P_A aus der Flussspannung U_L und dem Flussstrom I_L wie folgt bestimmt werden: PA = 0,8·UL/UN + 0,8·IL/IN. (1)
Dabei stellt U_L/U_N den ersten Kennwert und I_L/I_N den zweiten Kennwert dar. Beide Kennwerte werden mit einem Korrekturfaktor von 0,8 gewichtet. Falls nun sowohl die Flussspannung U_L als auch der Flussstrom I_L jeweils einen Wert annehmen, der weitestgehend mit den entsprechenden Normierungs- oder Nennwerten U_N bzw. I_N übereinstimmt, dann hat eine relative Änderung des Flussstroms I_L und eine relative Änderung der Flussspannung U_L im Wesentlichen den gleichen Einfluss auf den Steuerwert P_A, so dass eine Regelung des Flussstroms erreicht wird, welche eine gute Approximation für eine Regelung darstellt, die die an die Lichtemissionseinrichtung abgegebene elektrische Leistung konstant hält.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden der erste Kennwert und der zweite Kennwert derart bestimmt und/oder mit Korrekturfaktoren derart gewichtet, dass eine relative Änderung des Flussstroms einen wesentlich größeren Einfluss auf den Steuerwert hat als eine relative Änderung der Flussspannung. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sichergestellt werden soll, dass Lichtemissionseinrichtungen, die LEDs mit relativ niedriger Flussspannung aufweisen, nicht durch einen zu hohen Strom belastet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für verschiedene Ausgestaltungen einer Lichtemissionseinrichtung anwendbar. Speziell ist es für Lichtemissionseinrichtungen anwendbar, bei denen die Lichtemissionseinrichtung ein LED-Array ist, d.h. mehrere LEDs aufweist, welche durch Serien- und/oder Parallelschaltung miteinander verbunden sind. Derartige LED-Arrays werden bevorzugt in den Leuchtmitteln von Lichtsignalanlagen verwendet. Diese umfassen oft 8 bis 12 LEDs, manchmal auch mehr als 12 LEDs.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Treiberschaltung weist die Spannungsdeterminierungseinheit zwei Widerstände auf, die in einer Serienschaltung miteinander verbunden sind. Diese Serienschaltung wiederum ist parallel zur Lichtemissionseinrichtung angeordnet, d.h. die Spannungsdeterminierungseinheit bildet einen Spannungsteiler für die Flussspannung, wobei der erste Kennwert der Stromregelung die am zweiten Widerstand des Spannungsteilers abfallende Spannung ist. Durch das Verhältnis der beiden Widerstände des Spannungsteilers kann damit bei der erfindungsgemäßen Treiberschaltung der Beitrag des ersten Kennwerts zur Bestimmung des Steuerwerts eingestellt werden.
Weiterhin weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Treiberschaltung die Stromdeterminierungseinheit einen dritten Widerstand auf, der in einer Serienschaltung mit der Lichtemissionseinrichtung verbunden ist. Der zweite Kennwert entspricht der am dritten Widerstand abfallenden Spannung. Auch hier kann in vorteilhafter Weise der Beitrag des zweiten Kennwerts zur Bestimmung des Steuerwerts durch die Wahl des Widerstandswerts des dritten Widerstands eingestellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung wird der zweite Widerstand des Spannungsteilers in einer Serienschaltung mit dem dritten Widerstand verbunden. Der Steuerwert ergibt sich hierbei im Wesentlichen aus der Summe der am zweiten und dritten Widerstand abfallenden Spannungen. D.h., dass durch die Wahl der Widerstandswerte für den ersten, zweiten und dritten Widerstand festgelegt wird, mit welchen Anteilen die Flussspannung und der Flussstrom in die Regelung des Flussstroms einfließen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Widerstandswerte des ersten, zweiten und dritten Widerstands derart gewählt, dass eine relative Änderung des Flussstroms und eine relative Änderung der Flussspannung im Wesentlichen den gleichen Einfluss auf den Steuerwert haben. Typische Betriebswerte von Lichtemissionseinrichtungen in Signalgebereinheiten von Lichtsignalanlagen mit 48 V Nennspannungen sind Flussspannungen von etwa 10 V bis 30 V, bevorzugt etwa 20 V, und Diodenströme von etwa 300 mA bis 1 A, bevorzugt ca. 600 mA. Wählt man für eine derartige Lichtsignalanlage beispielsweise die Widerstandswerte wie folgt: Erster Widerstand RUL1 = 100 kΩ Zweiter Widerstand RUL2 = 1 kΩ Dritter Widerstand RIL = 0,33 Ω,dann fällt bei einer Flussspannung von 20 V und einem Flussstrom von 600 mA am zweiten und am dritten Widerstand jeweils ca. eine Spannung von ca. 200 mV ab. Der Steuerwert nimmt in diesem Fall den Wert von ca. 400 mV an. Eine Erhöhung des Flussstroms um 10% würde den Steuerwert um ca. 4.5% vergrößern. Dies entspricht weitestgehend der Erhöhung des Steuerwerts, der durch einen Anstieg der Flussspannung um 10% hervorgerufen wird, d.h. dass bei einer derartigen Wahl der Widerstandswerte Strom- und Spannungsänderungen mit im Wesentlichen gleichen Anteilen in die Regelung des Flussstroms eingehen. Bei kleinen Auslenkungen der Flussspannung und des Flussstroms ergibt sich durch eine derartige Wahl der Widerstandswerte, wie oben dargestellt, eine Regelung, bei der die an die Lichtemissionseinrichtung abgegebene elektrische Leistung weitestgehend konstant gehalten wird.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung werden die Werte des ersten, zweiten und dritten Widerstandes derart gewählt, dass eine relative Änderung des Flussstroms einen wesentlich größeren Einfluss auf den Steuerwert hat als eine relative Änderung der Flussspannung. Bezug nehmend auf die obigen Wertebeispiele würde beispielsweise eine Halbierung des Wertes des zweiten Widerstands R_UL2 auf 500 Ω – unter Beibehaltung aller anderen Zahlenwerte – bewirken, dass die Flussspannung nur mit etwa einem Drittel in die Bestimmung des Steuerwertes eingeht. Eine derartige stärkere Gewichtung des Flussstroms bei der Regelung des Flussstroms ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn verhindert werden soll, dass der Flussstrom bei niedrigen Flussspannungen, bei spielsweise beim Einsatz von LEDs mit niedriger Flussspannung, zu stark ansteigt. Dadurch lassen sich in vorteilhafter Weise Beschädigungen an den lichtemittierenden Halbleiterbauelementen vermeiden.
Die Bereitstellung des Referenzwertes kann auf unterschiedliche Arten umgesetzt werden. Denkbar ist es beispielsweise, dass bei einer digitalen Regelung der Referenzwert als digitaler Zahlenwert, zum Beispiel von einem Festwertspeicher, bereitgestellt wird. Weiterhin ist eine Realisierung mit einer Stromquelle möglich, welche einen Widerstand mit einem weitestgehend zeitlich konstanten Strom beaufschlagt. Die am Widerstand abfallende Spannung würde in dieser Ausführungsform den Referenzwert repräsentieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung weist die Referenzwerteinheit eine Referenzspannungsquelle auf, welche eine Referenzspannung bereitstellt. Der Referenzwert wird dann im Wesentlichen durch die Referenzspannung repräsentiert.
Die erfindungsgemäße Treiberschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwankungen der Flussspannung an der Lichtemissionseinrichtung durch die Regelung des Flussstroms zumindest teilweise kompensiert werden. Dadurch lassen sich Variationen in der Flussspannung der lichtemittierenden Halbleiterbauelemente, wie sie sich beispielsweise durch Schwankungen im Herstellungsprozess von LEDs ergeben, teilweise oder vollständig ausgleichen, so dass die mit der erfindungsgemäßen Treiberschaltung geregelten Lichtemissionseinrichtungen trotz der genannten Schwankungen vergleichbare Lichtleistungen erzeugen. Weitgehend einheitliche Lichtleistungen sind, wie oben bereits erwähnt, speziell bei Lichtemissionseinrichtungen vorteilhaft, die der Verkehrssteuerung dienen, da sich dadurch unter anderem eine einfache Möglichkeit zur Überwachung der Funktion der Lichtemissionseinrichtungen ergibt.
Weiterhin kann – im Gegensatz zu einer Stromregelung, die einen konstanten Strom durch die Lichtemissionseinrichtung einstellt – bei einer derartigen Treiberschaltung verhindert werden, dass bei Ausfall einer LED in einem LED-Array die noch intakten LEDs durch zu hohe Ströme belastet werden. Die daraus resultierende Begünstigung der Lebensdauer von LED-Arrays ist wiederum bei Lichtemissionseinrichtungen in der Verkehrssteuerung vorteilhaft, da diese sicherheitskritische Aufgaben erfüllen. Außerdem ist die Reparatur solcher LED-Arrays oft kostenintensiv, da die Reparatur aus Sicherheitsgründen zeitnah erfolgen muss. Üblicherweise werden Lichtemissionseinrichtungen zur Verkehrssteuerung zusammen mit einer Treiberschaltung in einem Gehäuse zu einer Signalgebereinheit zusammengefasst. Eine erfindungsgemäße Signalgebereinheit, insbesondere zur Verkehrssteuerung, weist eine Lichtemissionseinrichtung mit lichtemittierenden Halbleiterbauelementen und eine erfindungsgemäße Treiberschaltung auf.
Eine erfindungsgemäße Lichtsignalanlage, insbesondere zur Verkehrssteuerung, ist gekennzeichnet durch eine Anzahl von erfindungsgemäßen Signalgebereinheiten und ein Lichtsignalsteuergerät, welches die erfindungsgemäßen Signalgebereinheiten mit Signalgeberströmen versorgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage weist das Lichtsignalsteuergerät eine Anzahl von Funktionsüberwachungseinheiten auf, welche derart ausgebildet sind, dass die an die Signalgebereinheiten abgegebenen Signalgeberströme zur Bewertung der Funktion der in den Signalgebereinheiten befindlichen Lichtemissionseinrichtungen überwacht werden. Wie eingangs erwähnt, enthalten die Signalgebereinheiten älterer Lichtsignalanlagen oft noch Glühlampen als Leuchtmittel. Bei einer Umstellung einer bestehenden Lichtsignalanlage ist es unter anderem aus Kostengründen wünschenswert, dass möglichst viele der Bestandteile der Lichtsignalanlage weiterverwendet werden können. Mit den erfindungsgemäßen Signalgebereinheiten kann insbesondere erreicht werden, dass eine bestehende Einheit zur Überwachung der Funktion der Glühlampen auch dann weiterhin vorteilhaft ein setzbar ist, wenn eine Umstellung auf Lichtemissionseinrichtungen mit lichtemittierenden Halbleiterbauelementen, also beispielsweise LED-Arrays, erfolgt. Die für Glühlampen ausgelegten Funktionsüberwachungseinheiten erfordern für eine sichere Erkennung eines Funktionsausfalls, dass die aufgenommene elektrische Leistung für alle miteinander verbundenen Signalgebereinheiten weitestgehend identisch ist.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung lässt sich ebenfalls die elektrische Leistung, die von der Lichtemissionseinrichtung aufgenommen wird, weitestgehend konstant halten. Damit kann auch von einer ursprünglich für den Betrieb mit Glühlampen ausgelegten Lichtsignalanlage ein Ausfall einer oder mehrerer LEDs eines LED-Arrays sicher erkannt und signalisiert werden. Daher ist eine in besonderem Maße bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage dadurch gekennzeichnet, dass sie erfindungsgemäße Signalgebereinheiten umfasst und die Funktionsüberwachungseinheiten derart ausgebildet sind, dass eine Funktionseinschränkung zumindest einer in einer Signalgebereinheit befindlichen Lichtemissionseinrichtung erkannt wird, falls der Signalgeberstrom einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer LED-Lichtemissionseinrichtung und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung,
2 eine schematische Darstellung von Messkurven der elektrischen Leistung eines LED-Arrays in Abhängigkeit von der Flussspannung, jeweils für eine Treiberschaltung nach dem Stand der Technik und für eine erfindungsgemäße Treiberschaltung,
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signalgebereinheit,
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer LED-Lichtemissionseinrichtung 1 und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung 2. Die Lichtemissionseinrichtung 1 weist ein LED-Array, d.h. eine Parallel- und Serienschaltung von LEDs 3 auf. Die Lichtemissionseinrichtung 1 wird von der Treiberschaltung 2 über zwei Anschlüsse 15, 16 mit einem Flussstrom I_L versorgt. An der Lichtemissionseinrichtung 1 fällt dabei die Flussspannung U_L ab. Die Treiberschaltung 2 beinhaltet eine Steuerwertdeterminierungseinheit 6, eine Referenzwerteinheit 7 und eine Regeleinheit 8. Über zwei Treiberschaltungsanschlüsse 12, 13 wird die Treiberschaltung 2 mit einem Signalgeberstrom I_S1 versorgt. Eine Spannungsdeterminierungseinheit 4 und eine Stromdeterminierungseinheit 5 sind Bestandteile der Steuerwertdeterminierungseinheit 6.
Die Spannungsdeterminierungseinheit 4 ist in einer Parallelschaltung mit der Lichtemissionseinrichtung 1 verbunden und weist einen ersten Widerstand R_UL1 und einen zweiten Widerstand R_UL2 auf, welche in einer Serienschaltung miteinander verbunden sind. Am ersten Widerstand R_UL1 fällt eine Spannung U_L1 ab, am zweiten Widerstand R_UL2 eine Spannung U_L2. Die Summe der beiden Spannungen U_L1 und U_L2 entspricht weitestgehend der Flussspannung U_L. Die Spannung U_L2 repräsentiert damit einen Kennwert für die Flussspannung U_L. Die Stromdeterminierungseinheit 5 umfasst einen dritten Widerstand R_IL, an dem, hervorgerufen durch den Flussstrom I_L durch die Lichtemissionseinrichtung 1, eine Spannung U_IL abfällt. Die Spannung U_IL repräsentiert damit einen Kennwert für den Flussstrom I_L. Weiterhin enthält die Referenzwerteinrichtung 7 eine Referenzspannungsquelle 11, welche eine Referenzspannung U_R bereitstellt.
Der zweite Widerstand R_UL2 und der dritte Widerstand R_IL sind miteinander in Serie verbunden und stellen damit den Steuerwert P_A bereit. In der hier gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung 2 entspricht der Steuerwert P_A weitestgehend der Summe der beiden Spannungen U_L2 und U_IL Entsprechend geht in die Regelung des Flussstroms I_L sowohl die Flussspannung U_L als auch der Flussstrom I_L ein. Über die Wahl der Widerstandswerte für den ersten Widerstand R_UL1, den zweiten Widerstand R_UL2 und den dritten Widerstand R_IL wird bestimmt, in welchem Maße der Flussstrom I_L und die Flussspannung U_L den Steuerwert P_A und damit die Regelung des Flussstroms I_L beeinflussen.
Die Regeleinheit 8 weist einen Komparator 9 und einen Stromregler 10 auf. In der technischen Praxis werden hier häufig Wechselspannungsschaltregler mit PFC (Power Factor Correction) eingesetzt, welche sich durch einen weitgehend sinusförmigen Verlauf des aufgenommenen Signalgeberstroms I_S1 auszeichnen. Der Stromregler 10 wird vom Komparator 9 über ein Stromsteuersignal 14 gesteuert. An den Komparatoreingängen 17, 18 liegt eine Differenzspannung U_D an. In der hier gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treiberschaltung ergibt sich die Differenzspannung U_D in guter Näherung aus folgendem Zusammenhang: UD = UL2 + UIL – UR. (2)
In einer besonderen Ausführungsform der in 1 gezeigten Treiberschaltung 2 werden die Referenzspannung U_R und die Werte des ersten, zweiten und dritten Widerstands R_UL1, R_UL2, R_IL derart gewählt, dass bei einem Normierungswert I_N für den Flussstrom I_L und einem Normierungwert U_N für die Flussspannung U_L die Differenzspannung U_D weitestgehend den Wert Null annimmt. In diesem Fall bewirkt sowohl ein Anstieg der Flussspannung U_L als auch ein Anstieg des Flussstroms I_L eine Erhöhung der Differenzspannung U_D. Bei entsprechender Auslegung der Regeleinheit 8 wird diese Erhöhung der Differenzspannung U_D eine Reduktion des Flussstroms I_L auslösen. Damit wird die gewünschte Regelung des Flussstroms I_L erzielt, welche beispielsweise ein zu starkes Ansteigen des Flussstroms I_L bei Ausfall einer Diode 3 verhindert. Weiterhin führt eine derartige Regelung auch dazu, dass der Flussstrom I_L erhöht wird, falls der Flussstrom I_L und/oder die Flussspannung U_L unter die Normierungswerte I_N, U_N absinken. Dadurch ergibt sich, dass beispielsweise in vorteilhafter Weise Lichtemissionseinrichtungen 1, welche Dioden 3 mit niedriger Flussspannung beinhalten, mit einem höheren Flussstrom I_L versorgt werden, so dass auch in diesem Fall eine hohe Lichtausbeute erreicht werden kann.
Die in 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung 2 ist insbesondere vorteilhaft, weil sie oft durch eine einfache Ergänzung bestehender Treiberschaltungen erreicht werden kann. Insbesondere Treiberschaltungen, wie sie in Signalgebereinheiten 26 von Lichtsignalanlagen 30 zur Verkehrssteuerung eingesetzt werden, können häufig durch die Ergänzung des ersten Widerstands R_UL1 und des zweiten Widerstand R_UL2 auf eine erfindungsgemäße Treiberschaltung 2 gemäß 1 umgerüstet werden.
Es wird an dieser Stelle explizit darauf hingewiesen, dass auch bei der Ausführungsform gemäß 1 die Treiberschaltung 2 noch eine Vielzahl weiterer Komponenten umfassen kann. Insbesondere können auch hier eine zusätzliche Überwachungseinheit und eine Abschalteinheit vorgesehen sein, um die Signalgebereinheit vollständig auszuschalten, wenn es zu einem Komplettausfall des LED-Arrays kommt, d.h. wenn das Lichtsignal unter eine spezifizierte Schwelle abfällt.
2 zeigt eine schematische Darstellung von Messkurven der an die LEDs 3 eines LED-Arrays einer Lichtemissionseinrichtung 1 abgegebenen elektrischen Leistung P_LS, P_LK in Abhängigkeit von der Flussspannung U_L, jeweils für eine Treiberschaltung nach dem Stand der Technik und eine erfindungsgemäße Treiberschaltung 2. Bei einer Treiberschaltung nach dem Stand der Technik berücksichtigt die Regelung des Fluss stroms I_L ausschließlich den Flussstrom I_L selbst, was zu einem Flussstrom I_L führt, der weitestgehend unabhängig von der Flussspannung U_L ist. Entsprechend steigt mit einem Anstieg der Flussspannung U_L auch die abgegebene elektrische Leistung P_LS annähernd linear an.
Bei einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung 2 gemäß 1 dagegen gehen die Flussspannung U_L und der Flussstrom I_L in die Regelung des Flussstroms I_L ein. Ein Anstieg oder Abfall der Flussspannung U_L wird damit weitestgehend kompensiert, wodurch sich die in 2 dargestellte wesentlich geringere Abhängigkeit der elektrischen Leistung P_LK von der Flussspannung U_L ergibt.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signalgebereinheit 26 im Stil einer Explosionszeichnung. Ein Signalgebergehäuse 20 nimmt einen Signalgebereinsatz 23 auf. Dieser Signalgebereinsatz 23 umfasst unter anderem eine Lichtemissionseinrichtung 1, beispielsweise ein LED-Array, und die erfindungsgemäße Treiberschaltung 2. Auf der nach außen gewandten Seite des Signalgebereinsatzes 23 sind eine Fresnellinse 24 und eine oft in einer bestimmten Farbe eingefärbte Frontlinse 25 angebracht.
4 stellt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage 30 dar. Sie umfasst ein Lichtsignalsteuergerät 31 und zwei Lichtsignalgeber 38, welche hier jeweils drei erfindungsgemäße Signalgebereinheiten 26 enthalten. Die Lichtsignalgeber 38 sind über Verbindungsleitungen 32, beispielsweise Erdkabel im Bereich einer Straßenkreuzung, mit dem Lichtsignalsteuergerät 31 verbunden. Wie in 4 dargestellt, können mehrere Signalgebereinheiten 26 von einer gemeinsamen Verbindungsleitung 32 durch das Lichtsignalsteuergerät 31 mit einem Signalgeberstrom I_S1, I_S2, I_S3 versorgt werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass alle Signalgebereinheiten 26 mit identischer Signalfarbe und gleicher Fahrtrichtung von einer einzigen Verbindungsleitung mit einem Signalgeberstrom I_S1, I_S2, I_S3 versorgt werden. Dieses Lichtsignalsteuergerät 31 ist üblicherweise mit einer Zentraleinheit 33 verbunden.
Weiterhin weist das Lichtsignalsteuergerät 31 mehrere Funktionsüberwachungseinheiten 35 auf, welche die an die Signalgebereinheiten 26 abgegebenen Signalgeberströme I_S1, I_S2, I_S3 überwachen. Da bei Verwendung der erfindungsgemäßen Treiberschaltung 2 in den Signalgebereinheiten 26 eine weitestgehend einheitliche elektrische Leistungsaufnahme für jede verbundene Signalgebereinheit 26 erzielt werden kann, ist es möglich, bestehende Funktionsüberwachungseinrichtungen 35 in Lichtsignalsteuergeräten 31, welche für den Betrieb mit Glühlampen ausgelegt sind, in vorteilhafter Weise für den Betrieb mit LEDs 3 oder auch anderen lichtemittierenden Halbleiterbauelementen weiter zu verwenden. Exemplarspezifische Unterschiede in der Leistungsaufnahme der LEDs 3 werden durch die erfindungsgemäße Treiberschaltung 2 kompensiert. Dadurch wird vermieden, dass diese exemplarabhängigen Unterschiede in der Leistungsaufnahme bewirken, dass eine Funktionsüberwachungseinheit 35 den Leistungsabfall als Fehlerfall interpretiert. Dies gilt insbesondere, falls – wie in der technischen Praxis üblich – mehrere Signalgebereinheiten 26, wie in 4 gezeigt, parallel miteinander verbunden sind, da alle Signalgebereinheiten 26 eine weitestgehend identische elektrische Leistung aufnehmen.
Die Funktionsüberwachungseinheiten 35 können dann dafür sorgen, dass bei einer Detektion einer signifikanten Änderung der Leistungsaufnahme einer Signalgebereinheit 26 von einer entsprechenden Schnittstelle 34 aus ein Störungssignal S an die Zentraleinheit 33 übermittelt wird, wobei dieses Störungssignal S auch Informationen enthalten kann, in welcher Signalgebereinheit 26 eine LED 3 ausgefallen ist.
Selbstverständlich umfasst das Lichtsignalsteuergerät 31 noch eine Reihe weiterer wesentlicher Komponenten, die zur Steuerung einer kompletten Lichtsignalanlage 30 benötigt werden.
Diese sind dem Fachmann aber bekannt und hier der Einfachheit halber nicht weiter dargestellt und werden auch nicht weiter erläutert. Der Aufbau von Funktionsüberwachungseinheiten 35 ist ebenfalls dem Fachmann hinreichend bekannt. Eine Beschreibung eines möglichen Aufbaus findet sich beispielsweise in der DE-OS 2 737 853 .
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend beschriebenen Verfahrensabläufen, Treiberschaltungen, Signalgebereinheiten und Lichtsignalanlagen um Ausführungsbeispiele handelt, welche von Experten des Fachgebiets in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

Claims

Verfahren zur Regelung eines Flussstroms (I_L) durch eine Lichtemissionseinrichtung (1) mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen (3), insbesondere in einer Signalgebereinheit (26) einer Lichtsignalanlage (30) zur Verkehrssteuerung, umfassend folgende Verfahrensschritte: – Bestimmung eines ersten Kennwerts (U_L2), der eine Flussspannung (U_L) an der Lichtemissionseinrichtung (1) repräsentiert, – Bestimmung eines zweiten Kennwerts (U_IL), der den Flussstrom (I_L) repräsentiert, – Bestimmung eines Steuerwerts (P_A) aus dem ersten Kennwert (U_L2) und dem zweiten Kennwert (U_IL), – Bereitstellung eines Referenzwerts (P_R) für den Steuerwert (P_A), – Regelung des Flussstroms (I_L) derart, dass sich der Steuerwert (P_A) dem Referenzwert (P_R) annähert und/oder den Referenzwert (P_R) im Wesentlichen erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwert (P_A) durch eine Multiplikation des ersten Kennwerts (U_L2) und des zweiten Kennwerts (U_IL) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwert (P_A) durch eine Addition des ersten Kennwerts (U_L2) und des zweiten Kennwerts (U_IL) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kennwert (U_L2) und der zweite Kennwert (U_IL) derart bestimmt und/oder mit Korrekturfaktoren (KA_U, KA_I) derart gewichtet werden, dass eine relative Änderung des Flussstroms (I_L) und eine relative Änderung der Flussspannung (U_L) im Wesentlichen den gleichen Einfluss auf den Steuerwert (P_A) haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kennwert (U_L2) und der zweite Kennwert (U_IL) derart bestimmt und/oder mit Korrekturfaktoren (KA_U, KA_I) derart gewichtet werden, dass eine relative Änderung des Flussstroms (I_L) einen wesentlich größeren Einfluss auf den Steuerwert (P_A) hat als eine relative Änderung der Flussspannung (U_L).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (1) ein LED-Array ist, welches mehrere LEDs (3) aufweist, die durch Serien- und/oder Parallelschaltung miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Signalgebereinheit (26) mit einer Lichtemissionseinrichtung (1) mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Flussstrom (I_L) durch die Lichtemissionseinrichtung (1) durch ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche geregelt wird und der an die Signalgebereinheit (26) abgegebene Signalgeberstrom (I_S1, I_S2, I_S3) zur Bewertung der Funktion der Lichtemissionseinrichtung (1) überwacht wird.
Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Lichtsignalanlage (30) mit einer Anzahl von Signalgebereinheiten (26) mit Lichtemissionseinrichtungen (1) mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen (3), insbesondere zur Verkehrssteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Signalgebereinheiten (26) befindlichen Lichtemissionseinrichtungen (1) durch ein Verfahren nach Anspruch 7 überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionseinschränkung zumindest einer in einer Signalgebereinheit (26) befindlichen Lichtemissionseinrichtung (1) erkannt wird, falls der an die Signalgebereinheiten (26) abgegebene Signalgeberstrom (I_S1, I_S2, I_S3) einen vorgegebenen Grenzwert (I_SG1, I_SG2, I_SG3) erreicht oder unterschreitet oder einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschreitet.
Treiberschaltung (2) zur Regelung eines Flussstroms (I_L) durch eine Lichtemissionseinrichtung (1) mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen (3), insbesondere für eine Lichtemissionseinrichtung (1) in einer Signalgebereinheit (26) einer Lichtsignalanlage (30) zur Verkehrssteuerung, gekennzeichnet durch: – eine Spannungsdeterminierungseinheit (4) zur Bestimmung eines ersten Kennwerts (U_L2), der eine Flussspannung (U_L) an der Lichtemissionseinrichtung (1) repräsentiert, – eine Stromdeterminierungseinheit (5) zur Bestimmung eines zweiten Kennwerts (U_IL), der den Flussstrom (I_L) repräsentiert, – eine Steuerwertdeterminierungseinheit (6), welche einen Steuerwert (P_A) aus dem ersten Kennwert (U_L2) und dem zweiten Kennwert (U_IL) bestimmt, – eine Referenzwerteinheit (7), welche einen Referenzwert (P_R) bereitstellt, – eine Regeleinheit (8), welche den Flussstrom (I_L) derart regelt, dass sich der Steuerwert (P_A) dem Referenzwert (PR) annähert und/oder den Referenzwert (P_R) im Wesentlichen erreicht.
Treiberschaltung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsdeterminierungseinheit (4) einen ersten Widerstand (R_UL1) und einen zweiten Widerstand (R_UL2) aufweist, die miteinander in einer Serienschaltung verbunden sind, wobei diese Serienschaltung in einer Parallelschaltung mit der Lichtemissionseinrichtung (1) verbunden ist, und der erste Kennwert (U_L2) die am zweiten Widerstand (R_UL2) abfallende Spannung (U_L2) ist.
Treiberschaltung (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdeterminierungseinheit (5) einen dritten Widerstand (R_IL) aufweist, der in einer Serienschaltung mit der Lichtemissionseinrichtung (1) verbunden ist, und der zweite Kennwert (U_IL) die am dritten Widerstand (R_IL) abfallende Spannung (U_IL) ist.
Treiberschaltung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwertdeterminierungseinheit (6) eine Spannungsdeterminierungseinheit (4) nach Anspruch 11 und eine Stromdeterminierungseinheit (5) nach Anspruch 12 aufweist, wobei der zweite Widerstand (R_UL2) in einer Serienschaltung mit dem dritten Widerstand (R_IL) verbunden ist, so dass der Steuerwert (P_A) im Wesentlichen die Summe der am zweiten und dritten Widerstand (R_UL2, R_IL) abfallenden Spannungen (U_L2, U_IL) ist.
Treiberschaltung (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände (R_UL1, R_UL2, R_IL) derart ausgebildet sind, dass eine relative Änderung des Flussstroms (I_L) und eine relative Änderung der Flussspannung (U_L) im Wesentlichen den gleichen Einfluss auf den Steuerwert (P_A) haben.
Treiberschaltung (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände (R_UL1, R_UL2, R_IL) derart ausgebildet sind, dass eine relative Änderung des Flussstroms (I_L) einen wesentlich größeren Einfluss auf den Steuerwert (P_A) hat als eine relative Änderung der Flussspannung (U_L).
Treiberschaltung (2) nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerteinheit (7) eine Referenzspannungsquelle (11) mit einer Referenzspannung (U_R) aufweist und der Referenzwert (P_R) im Wesentlichen die Referenzspannung (U_R) ist.
Signalgebereinheit (26) mit einer Lichtemissionseinrichtung (1), insbesondere zur Verkehrssteuerung, gekennzeichnet durch eine Treiberschaltung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 16.
Lichtsignalanlage (30), insbesondere zur Verkehrssteuerung, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Signalgebereinheiten (26) nach Anspruch 17 und ein Lichtsignalsteuergerät (31), welches die Signalgebereinheiten (26) mit Signalgeberströmen (I_S1, I_S2, I_S3) versorgt.
Lichtsignalanlage (30) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsignalsteuergerät (31) eine Anzahl von Funktionsüberwachungseinheiten (35) aufweist, welche derart ausgebildet sind, dass die an die Signalgebereinheiten (26) abgegebenen Signalgeberströme (I_S1, I_S2, I_S3) zur Bewertung der Funktion der in den Signalgebereinheiten (26) befindlichen Lichtemissionseinrichtungen (1) überwacht werden.
Lichtsignalanlage (30) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsüberwachungseinheiten (35) derart ausgebildet sind, dass eine Funktionseinschränkung zumindest einer in einer Signalgebereinheit (26) befindlichen Lichtemissionseinrichtung (1) erkannt wird, falls der Signalgeberstrom (I_S1, I_S2, I_S3) einen vorgegebenen Grenzwert (I_SG1, I_SG2, I_SG3) erreicht oder unterschreitet oder einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschreitet.