DE102008048701A1

DE102008048701A1 - Verfahren zum Betrieb einer Reihenschaltung von mindestens zwei LED's

Info

Publication number: DE102008048701A1
Application number: DE102008048701A
Authority: DE
Inventors: Josef Studniorz; Ralf Edelmeier
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: WO2010034739A1; DE102008048701B4; EP2329686A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Reihenschaltung (2) von mindestens zwei LEDs (4), wobei das Verfahren die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge aufweist: - Versorgung der Reihenschaltung (2) mit Strom durch eine Strom- oder Spannungsquelle (6) eines Stromnetzes (8), - Messung des Spannungsabfalls über die gesamte Reihenschaltung (2), - Ausschalten der Stromversorgung durch eine Steuereinheit (14), wenn der gemessene Spannungsabfall einen vorher festgelegten Grenzwert übersteigt, - Erkennung des Ausfalls zumindest einer der LEDs (4) durch ein Steuergerät (7) des Stromnetzes (8) aufgrund der verminderten Stromaufnahme, - Erkennung und Kurzschließen der ausgefallenen LEDs (4) durch die Steuereinheit (14).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Betrieb einer Reihenschaltung von mindestens zwei LED's.
Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2005 008 100 B4 ein Verfahren zum Betrieb einer Reihenschaltung von mindestens zwei LED's bekannt. Um bei Anwendungen wie Anzeigetafeln oder dergleichen den Bedarf an einem kontinuierlichen Betrieb der verbleibenden LED's zu befriedigen, wird vorgeschlagen, im Falle eines hochohmigen Ausfalls einer LED diese LED automatisch zu erkennen und mittels einer elektrischen Bypassleitung kurzzuschließen. In der vierten Ausführungsform der DE 10 2005 008 100 B4 liegt dabei an einem Lastwiderstand Rx eine vorher festgelegte Spannung Vx an, während die Spannung Vx bei einem Ausfall einer der LED's gleich null wird.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Betrieb einer Reihenschaltung von mindestens zwei LED's anzugeben, bei dem der hochohmige Ausfall einer LED durch herkömmliche Steuergeräte sicher detektiert wird und gleichzeitig eine Fortsetzung des Betriebs der restlichen LED's ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Unteranspruch betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass ein hochohmiger Ausfall einer LED auch durch herkömmliche Steuergeräte sicher detektiert wird und gleichzeitig eine Fortsetzung des Betriebs der restlichen LED's ermöglicht ist. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird der Ausfall zumindest einer der LED's über die Veränderung einer Spannung Vx an einem Lastwiderstand Rx angezeigt. Grundsätzlich ist es zwar möglich, diese Spannung Vx zu Diagnosezwecken an ein Steuergerät weiterzuleiten, um das Signal, nämlich die Spannung, weiter zu verarbeiten. Herkömmliche Steuergeräte, beispielsweise für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, sind jedoch dazu ausgebildet, den hochohmigen Ausfall von als Glühlampen ausgebildeten Lichtquellen zu erkennen. Dies geschieht dadurch, dass bei einem hochohmigen Ausfall der Glühlampe der Stromfluss ausfällt, was in dem Steuergerät eindeutig als Fehler identifizierbar ist.
Bei der Verwendung von LED's als Lichtquelle und dem hochohmigen Ausfall einer LED ist dies jedoch nicht zwangsläufig der Fall. Es ist jedoch nicht gewünscht, für diesen Fall neue Steuergeräte zu entwickeln. Das (bekannte Verfahren ist aber bei der Verwendung von herkömmlichen, eigentlich für Glühlampen ausgebildeten Steuergeräten nicht einsetzbar, da hierfür zumindest ein weiterer Eingang für das oben genannte Spannungssignal Vx erforderlich wäre. Dieser Eingang steht aber nicht zur Verfügung.
Der erfindungsgemäße Ansatz liegt nun darin, eine Fehlererkennung von hochohmig ausgefallenen LED's zu realisieren, die analog zu dem Ausfall einer Glühlampe ist. Dies wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht. Auf diese Weise können die herkömmlichen, eigentlich für Glühlampen ausgebildeten Steuergeräte auch bei als LED's ausgebildeten Lichtquellen verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich insbesondere vorteilhaft bei LED-Arrays einsetzen, in denen die Reihenschaltung ein LED-Zweig eines aus mindestens zwei LED-Zweigen bestehenden LED-Arrays ist und jeder der LED-Zweige auf die erfindungsgemäße Weise betrieben wird.
Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. ein Ausführungsbeispiel einer Reihenschaltung von mindestens zwei LED's zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die einzige Fig. zeigt eine Reihenschaltung 2 von mindestens zwei LED's 4. Die Reihenschaltung 2 ist Teil einer nicht dargestellten Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und an eine Stromquelle 6 eines Stromnetzes 8 elektrisch leitend angeschlossen. Die Stromquelle 6 ist auf dem Fachmann bekannte Weise mit einem Steuergerät 7 signalübertragend verbunden. Die Reihenschaltung 2 weist hier insgesamt 10 LED's 4 auf, von denen zum Zwecke der Übersichtlichkeit lediglich vier LED's 4 dargestellt sind. Die übrigen LED's sind durch eine gestrichelte Linie im Strompfad der LED's 4 angedeutet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass zu jeder einzelnen LED 4 der Reihenschaltung 2 oder zu jeweils eine Gruppe 10 mit mindestens zwei LED's 4 ein Schalter 12 elektrisch parallel geschaltet ist.
Hier ist zu der in Stromflussrichtung ersten und letzten LED 4 der Reihenschaltung 2 ein Schalter 12 parallel geschaltet; die übrigen LED's 4 sind hier in Gruppen 10 zu jeweils zwei LED's 4 zusammengefasst, wobei jeder der Gruppen 10 lediglich ein einziger Schalter 12 parallel geschaltet ist. Je nach Anwendungsfall ist die eine oder andere Lösung sowie die Anzahl der LED's 4 in einer Gruppe aus wirtschaftlichen und technischen Überlegungen praktikabel. Beispielsweise ist es sinnvoll LED's 4 mit einer für die konkrete Beleuchtungsfunktion geringeren Bedeutung zu einer Gruppe 10 zusammenzufassen, während zu LED's 4 mit einer größeren Bedeutung ein eigener Schalter 12 parallel geschaltet wird.
Die Schalter 12 sind nach Art, Material und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen wählbar.
Die Reihenschaltung 2 ist auf dem Fachmann bekannte Weise mit einer Steuereinheit 14 signalübertragend verbunden. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 14 signalübertragend mit der Stromquelle 6, einem Spannungsmessgerät 16 und den Schaltern 12 verbunden, was durch die durchgezogenen und gestrichelten Pfeile in der Fig. symbolisiert ist.
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Fig. näher erläutert.
Im Normalbetrieb der Reihenschaltung 2, also bei durch die Stromquelle 6 bestromten und funktionsfähigen LED's 4, sind die Schalter 12 geöffnet. Siehe die Figur. Der Spannungsabfall über die gesamte Reihenschaltung 2 wird mittels des Spannungsmessgeräts 16 auf dem Fachmann bekannte Weise gemessen und an die Steuereinheit 14 zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. Die Messung kann dabei, je nach Anwendungsfall, kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Im Normalbetrieb, also wenn die so ermittelte Spannung unter einem vorher festgelegten Grenzwert liegt, bleiben die Schalter 12 geöffnet.
Fällt jedoch eine LED 4 der Reihenschaltung 2 hochohmig aus, also wird der Strompfad mit den LED's 4 unterbrochen, steigt der Spannungsabfall über den Grenzwert an. Die Steuereinheit 14 detektiert dies und schaltet daraufhin die Stromquelle 6 auf dem Fachmann bekannte Weise ab, so dass die LED's 4 der Reihenschaltung 2 nicht mehr bestromt werden. Diese Stromabschaltung ist zeitlich auf ein Minimum begrenzt und gerade ausreichend lang, damit das Steuergerät 7 die dadurch verminderte Stromaufnahme sicher detektieren kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass zum einen der Fehler, nämlich der Ausfall zumindest einer LED 4 der Reihenschaltung 2 sicher erkannt wird. Zum anderen ist dadurch erreicht, dass die Komplettabschaltung der LED's 4 der Reihenschaltung 2 dem Benutzer, hier den Verkehrsteilnehmern, nicht auffällt.
Nach der kurzzeitigen Komplettabschaltung zur Fehlererkennung durch das Steuergerät 7, also nach dem Ablauf einer vorher festgelegten Abschalt-Zeitspanne, erkennt die Steuereinheit 14 auf dem Fachmann bekannte Weise die zumindest eine hochohmig ausgefallene LED 4 und überbrückt diese durch das automatische Schließen des dieser LED 4 oder der Gruppe 10, in der die fehlerhafte LED 4 beinhaltet ist, zugeordneten Schalters 12. Durch das Kurzschließen der zumindest einen fehlerhaften LED 4 ist der Strompfad wieder geschlossen und die Steuereinheit 14 schaltet die Stromquelle 6 wieder ein, so dass die noch funktionsfähigen LED's 4 der quelle 6 wieder ein, so dass die noch funktionsfähigen LED's 4 der Reihenschaltung 2 erneut leuchten.
Auf diese Weise ist gleichzeitig eine Fehlererkennung von hochohmig ausgefallenen LED's realisiert, die analog zu dem Ausfall einer Glühlampe ist, und es ermöglicht, die Beleuchtungsfunktion zumindest teilweise zu erhalten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die herkömmlichen, eigentlich für Glühlampen ausgebildeten Steuergeräte auch bei als LED's ausgebildeten Lichtquellen verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist die Reihenschaltung ein LED-Zweig eines aus mindestens zwei LED-Zweigen bestehenden LED-Arrays, von denen jeder auf die vorgenannte Weise betrieben wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen von Vorteil, um so den für die jeweilige Leuchtaufgabe, beispielsweise die Beleuchtung des Fahrzeugumfelds, erforderlichen Lichtstrom zu erzielen. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für andere Leuchtaufgaben und bei anderen Verwendungen vorteilhaft einsetzbar.

2: Reihenschaltung
4: LED
6: Stromquelle
7: Steuergerät
8: Stromnetz
10: Gruppe von LED's
12: Schalter
14: Steuereinheit
16: Spannungsmessgerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005008100 B4 [0003, 0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Reihenschaltung (2) von mindestens zwei LED's (4), wobei das Verfahren die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge aufweist: – Versorgung der Reihenschaltung (2) mit Strom durch eine Strom- oder Spannungsquelle (6) eines Stromnetzes (8), – Messung des Spannungsabfalls über die gesamte Reihenschaltung (2), – Ausschalten der Stromversorgung durch eine Steuereinheit (14), wenn der gemessene Spannungsabfall einen vorher festgelegten Grenzwert übersteigt, – Erkennung des Ausfalls zumindest einer der LED's (4) durch ein Steuergerät (7) des Stromnetzes (8) aufgrund der verminderten Stromaufnahme, – Erkennung und Kurzschließen der ausgefallenen LED (4) durch die Steuereinheit (14).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung (2) ein LED-Zweig eines aus mindestens zwei LED-Zweigen bestehenden LED-Arrays ist und jeder der LED-Zweige auf die vorgenannte Weise betrieben wird.