DE102014007779A1

DE102014007779A1 - Verfahren und Steuergerät zur Ansteuerung einer mit lichtemittierenden Dioden ausgestatteten Fahrzeugleuchte durch Reihenschaltung

Info

Publication number: DE102014007779A1
Application number: DE102014007779.9A
Authority: DE
Inventors: Frank LANGKABEL; Thomas Feid; Ingolf Schneider; Sebastian Groenewald
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Es wird eine Steuergerät (400) für eine mit lichtemittierenden Dioden ausgestattete Fahrzeugleuchte (203) beschrieben, die eine Treiberschaltung (401) mit einem Ausgang (309) zum Aufprägen eines durch die lichtemittierenden Dioden fließenden Betriebsstroms und eine Kopplungsschaltung (402) mit elektrischen Anschlüssen für eine erste Anordnung (312) und eine zweite Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden aufweist. Die Kopplungsschaltung (402) ist dazu eingerichtet, zur Ausführung von unterschiedlichen Lichtfunktionen der Fahrzeugleuchte (203) die erste Anordnung (312) und die zweite Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102) auf ein Steuerungssignal (S) hin wahlweise miteinander in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen, so dass jede der Lichtfunktionen mittels des von der Treiberschaltung (401) aufgeprägten Betriebsstroms betrieben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für eine mit lichtemittierenden Dioden ausgestattete Fahrzeugleuchte mit mehreren Lichtfunktionen. Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeugleuchte mit einem solchen Steuergerät und ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugleuchte, die durch ein Steuergerät gesteuert werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren zur Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden einer Fahrzeugleuchte.
Die Verwendung von lichtemittierenden Dioden (LEDs) als Lichtquellen im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik ist bekannt, wobei aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften der lichtemittierenden Dioden, ihrer Langlebigkeit und hohen Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen, ein immer größer werdender Anteil der neuen Kraftfahrzeuge mit LED-Fahrzeugleuchten ausgestattet ist. Bekanntermaßen werden die lichtemittierenden Dioden nicht nur in Anzeigen oder Bremsleuchten eingebaut, sondern finden zunehmend auch in anderen Arten von Fahrzeugleuchten Verwendung, beispielsweise in Leuchten für ein Tagfahrlicht, oder in anderen Fahrzeugleuchten. Die diese Entwicklung wird sich voraussichtlich noch verstärken.
Auch bei Scheinwerfern mit Abblendlicht- oder Fernlichtfunktion werden die Lichtfunktionen oft mit lichtemittierenden Dioden aufweisenden Modulen verwirklicht, um die hohe Leuchtstärke und das ansprechende Design der LED-Module auszunutzen. Dabei können auch sogenannte Voll-LED-Scheinwerfer eingesetzt werden, bei denen beide Lichtfunktionen mittels lichtemittierenden Dioden realisiert werden.
Derzeit sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Bauarten von LED-Modulen mit jeweils unterschiedlichen Arten und Anordnungen von lichtemittierenden Dioden auf dem Markt. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der lichtemittierenden Dioden werden diese Anordnungen mit einer vorbestimmten Stromstärke betrieben. Dazu werden entsprechende Treiberschaltungen verwendet, um aus der jeweiligen verfügbaren Fahrzeugbatteriespannung des Kraftfahrzeugs einen Betriebsstrom für die lichtemittierenden Dioden zu erhalten. Dies kann mit Hilfe von Gleichspannungswandlern erreicht werden, die so dimensioniert sein können, dass der resultierende Betriebsstrom möglichst optimal auf die Anforderungen und Spezifikationen der jeweiligen LED-Anordnung abgestimmt sein kann. So kann die Ansteuerung und der Betriebsstrom an die Auslegung der lichtemittierenden Dioden angepasst werden, um die maximale Einsatzdauer der Module zu erreichen. Auch sollte der Betriebsstrom keine systembedingten Schwankungen aufweisen, damit kein ungewolltes Flackern der Fahrzeugleuchte auftritt. Im Allgemeinen hängt der optimale Betriebsstrom somit von verschiedenen Einflussfaktoren ab, wie beispielsweise dem Innenwiderstand der LED-Anordnung, der zu erreichenden Leuchtstärke, und der tolerierbaren Verlustleistung und/der der Kühlleistung des Moduls.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird für jede Lichtfunktion herkömmlicherweise eine separate Treiberschaltung beziehungsweise ein separater Wandler eingesetzt, der an die entsprechenden Ausgänge, beispielsweise die Abblendlicht- und Fernlichtausgänge, eines zentralen Fahrzeugsteuergeräts angeschlossen wird, um auf diese Weise die zugehörigen Spannungsversorgungen für die Wandler bereitzustellen und die Lichtfunktionen zentral steuern zu können. Dies verursacht hohe Kosten. Somit trägt der Einsatz von lichtemittierenden Dioden in Fahrzeugleuchten zu vergleichsweise hohen Anschaffungskosten bei.
Aus der Druckschrift DE 10 2008 039 526 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Anordnung von lichtemittierenden Dioden bekannt, bei denen mehrere parallelgeschaltete Zweige von lichtemittierenden Dioden von einer gemeinsamen Stromquelle versorgt werden. Die LED-Zweige sind jeweils mit einem Strommessmittel und einem regelbaren Widerstand in Reihe geschaltet, wobei die regelbaren Widerstände derart betrieben werden, dass die Ströme in den einzelnen LED-Zweigen im Wesentlichen gleich groß sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Steuergerät für eine lichtemittierende Dioden aufweisende Fahrzeugleuchte bereitzustellen, das einen deutlichen Kostenvorteil im Vergleich zu heutigen Steuergeräten mit sich bringt.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät für eine mit lichtemittierenden Dioden ausgestattete Fahrzeugleuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden einer Fahrzeugleuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Steuergerät für eine mit lichtemittierenden Dioden ausgestattete Fahrzeugleuchte, das eine Treiberschaltung mit einem Ausgang zum Aufprägen eines durch die lichtemittierenden Dioden fließenden Betriebsstroms und eine Kopplungsschaltung mit elektrischen Anschlüssen für eine erste Anordnung und eine zweite Anordnung von lichtemittierenden Dioden aufweist. Dabei ist die Kopplungsschaltung dazu eingerichtet, zur Ausführung von unterschiedlichen Lichtfunktionen der Fahrzeugleuchte die erste Anordnung und die zweite Anordnung von lichtemittierenden Dioden auf ein Steuerungssignal hin wahlweise miteinander in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen, so dass jede der Lichtfunktionen mittels des von der Treiberschaltung aufgeprägten Betriebsstroms betrieben werden kann.
Somit wird ein verbessertes Steuergerät für eine mit lichtemittierenden Dioden ausgestattete Fahrzeugleuchte geschaffen, das im Vergleich zu herkömmlichen Steuergeräten Vorteile durch eine Bauteil- und Komplexitätsreduzierung mit sich bringt, wodurch Kosten eingespart werden können. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass gemäß Ausführungsformen der Erfindung je nach gewünschter Lichtfunktion eine Reihenschaltung von LED-Anordnungen geschaltet werden oder getrennt werden kann, wodurch nicht mehr jeweils eine separate Stromquelle für jede Lichtfunktion vorhanden sein muss. Vielmehr kann nunmehr eine Stromquelle als modulare Einheit genutzt werden, so dass nur noch eine Stromquelle pro Scheinwerfer vorhanden ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Treiberschaltung einen Gleichspannungswandler, insbesondere einen Aufwärtswandler, einen Abwärtswandler, oder einen SEPIC-Wandler, auf.
Ferner kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein zum Empfang des Steuerungssignals vorgesehener Steuereingang der Kopplungsschaltung dazu vorgesehen sein, mit einem elektrischen Anschluss eines zentralen Fahrzeugsteuergeräts, insbesondere eines Body Control Moduls, verbunden zu werden. Ferner können auch ein Versorgungseingang des Steuergeräts und ein Massenanschluss des Steuergeräts mit den elektrischen Anschlüssen des zentralen Fahrzeugsteuergeräts verbunden werden.
Ein Vorteil, der sich aus diesen Ausführungsformen ergibt, liegt darin, das an das zentrale Steuergerät weniger Ressourcenanforderungen gestellt werden müssen und insbesondere weniger Spannungsanschlüsse benötigt werden, wodurch weiterhin Kosten eingespart werden können.
Besonders bevorzugt umfassen die Lichtfunktionen gemäß Ausführungsformen der Erfindung ein Abblendlicht und ein Fernlicht, wobei das Steuergerät über einen Abblendlichtausgang des zentralen Fahrzeugsteuergeräts versorgbar ist und die Kopplungsschaltung des Steuergeräts durch ein Steuerungssignal, das aus dem Fernlichtausgang des zentralen Fahrzeugsteuergeräts stammt, steuerbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kopplungsschaltung eine erste Koppeleinheit und eine zweite Koppeleinheit, die jeweils zwischen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung von lichtemittierenden Dioden angeordnet sind.
Dadurch können die Kopplungsschaltung und das Steuergerät besonders robust und sicher ausgeführt sein, wodurch eine hohen Lebensdauer der Komponenten gefördert wird.
Bevorzugt haben die erste Koppeleinheit und die zweite Koppeleinheit jeweils einen ersten Eingang, der mit dem Steuereingang der Kopplungsschaltung verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Kathodenausgang der ersten Anordnung von lichtemittierenden Dioden verbunden ist.
Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst die erste Koppeleinheit eine AND-Gatter-Schaltung, wohingegen die zweite Koppeleinheit eine NAND-Gatter-Schaltung umfasst.
Dadurch kann eine besonders zuverlässige Ansteuerung erreicht werden.
Die erste Anordnung und die zweite Anordnung von lichtemittierenden Dioden können jeweils eine Reihenschaltung und/oder eine Parallelschaltung einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden umfassen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Fahrzeugleuchte bereitgestellt, die ein erfindungsgemäßes Steuergerät umfasst. Bevorzugt ist die Fahrzeugleuchte als ein Voll-LED-Scheinwerfer ausgebildet.
Die Erfindung ist aber nicht auf Voll-LED-Scheinwerfer mit Abblendlicht- und Fernlichtfunktion beschränkt, sondern kann auch in Kombination mit anderen Arten von Fahrzeugleuchten betrieben werden. Beispielsweise ist es auch denkbar, die Erfindung in Kombination mit einem Standlicht oder Tagfahrlicht, einem Blinker, einem Bremslicht, einem Nebelschlusslicht, oder einem Rückfahrlicht zu betreiben.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Kraftfahrzeug mit einer lichtemittierende Dioden aufweisenden Fahrzeugleuchte mit mehreren Lichtfunktionen geschaffen, bei dem die Fahrzeugleuchte beziehungsweise deren Lichtfunktionen durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät gesteuert werden. Dabei weist das Fahrzeug ein zentrales Fahrzeugsteuergerät auf, das einen Versorgungsausgang und einem Signalausgang hat, die mit dem Steuergerät verbunden werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden einer Fahrzeugleuchte zur Verfügung gestellt, das grundsätzlich die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines Steuerungssignals durch eine Kopplungsschaltung eines Steuergeräts, wobei das Steuerungssignal angibt, ob eine erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte eingeschaltet sein soll oder nicht; falls das Steuerungssignal angibt, dass die erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte eingeschaltet sein soll, Koppeln einer ersten Anordnung von lichtemittierenden Dioden und einer zweiten Anordnung von lichtemittierenden Dioden, so dass eine Reihenschaltung der ersten Anordnung mit der zweiten Anordnung von lichtemittierenden Dioden vorliegt; und, falls das Steuerungssignal angibt, dass die erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte nicht eingeschaltet sein soll, Trennen der ersten Anordnung von lichtemittierenden Dioden von der zweiten Anordnung.
Die vorgestellten Ausführungsformen der Erfindung sollten auch der Erwartung gerecht werden, dass in Zukunft immer mehr billige Scheinwerfer mit geringem Energieverbrauch entwickelt werden, da die lichtemittierenden Dioden in Zukunft voraussichtlich mehr und mehr vereinheitlicht werden. Somit kann je nach Konstellation auch im Niedrigpreissektor für Voll-LED-Scheinwerfer vorteilhaft die optische Wirkung einer H4 Halogen Leuchte erreicht werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale von Ausführungsformen hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können. Stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen, teilweise schematisiert:
1 ein Schaltdiagramm einer Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden mit einem Gleichspannungswandler, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 ein Blockdiagramm eines Systems aus einer Fahrzeugbatterie, einem zentralen Fahrzeugsteuergerät, einer Fahrzeugleuchte, und einem Steuergerät für die lichtemittierenden Dioden der Fahrzeugleuchte, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
3 ein Blockdiagramm einer Fahrzeugleuchte, die mit einem zentralen Fahrzeugsteuergerät verbunden ist und die lichtemittierende Dioden als Lichtquelle und ein Steuergerät zum Ansteuern der lichtemittierenden Dioden aufweist, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
4 ein Steuergerät mit einem Gleichspannungswandler, und an das Steuergerät angeschlossene Anordnungen von lichtemittierenden Dioden, nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden einer Fahrzeugleuchte, nach einer Ausführungsform der Erfindung.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten in verschiedenen Figuren teilweise mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 1 zeigt ein Schaltdiagramm einer Ansteuerung einer Anordnung 101 von lichtemittierenden Dioden 102 mit Hilfe eines exemplarischen Gleichspannungswandlers 103, wie er in Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden kann. Die gezeigte Schaltung weist einen ersten Eingang 104 auf, über den eine Spannungsversorgung U_E bereitgestellt werden kann. Ein zweiter Eingang 105 kann mit einer Masse GND gekoppelt sein. Die Eingänge 104, 105 sind mit einer Eingangsschaltung 106 verbunden, die filternde und gleichrichtende Eigenschaften hat. Dazu hat die Eingangsschaltung 106 in der hier gezeigten Ausführungsform eine Gleichrichterdiode 107 und eine Eingangsimpedanz mit einer Eingangskapazität 108 und einem dazu in Reihe geschalteten Eingangswiderstand 109. Die Gleichrichterdiode 107 ist mit dem ersten Eingang 104 in Reihe geschaltet, und die Eingangsimpedanz ist zu den Eingängen 104, 105 parallel geschaltet. Die Eingangsschaltung 106 ist an ihrer Ausgangsseite mit dem Gleichspannungswandler 103 gekoppelt, der als Treiber für die Anordnung 101 von lichtemittierenden Dioden 102 fungiert. Der Gleichspannungswandler 103 weist eine Speicherdrossel 110, eine Freilaufdiode 111, und einen Ladekondensator 112 auf. Ferner weist der Gleichspannungswandler 103 einen Schalter 107 auf, der parallel zum Ladekondensator 112 geschaltet ist.
Mit der in 1 gezeigten Schaltung kann die Anordnung 101 von lichtemittierenden Dioden mit einem vorbestimmten Betriebsstrom betrieben werden, da der Gleichspannungswandler 103 eine Stromquelle ist, die wiederum mit der am Eingang 104 einliegenden Eingangsspannung U_E versorgt wird. Der Fachmann erkennt, dass die Schaltung hier zur Veranschaulichung nur schematisch und exemplarisch gezeigt ist. Ferner ist die Anordnung 102 von lichtemittierenden Dioden 103, obgleich in der Zeichnung eine Reihenschaltung gezeigt wird, nicht auf eine Reihenschaltung von lichtemittierenden Dioden 103 beschränkt, sondern kann auch eine Parallelschaltung oder eine Kombination aus einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung aufweisen.
Die 2 ein zeigt ein Blockdiagramm eines Systems aus einer Fahrzeugbatterie 201, einem zentralen Fahrzeugsteuergerät 202, einer Fahrzeugleuchte 203, und einem Steuergerät 204 für die lichtemittierenden Dioden 102 der Fahrzeugleuchte 203, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der 2 dargestellt, ist die Fahrzeugbatterie 201 mit dem zentralen Fahrzeugsteuergerät 202 verbunden. Das zentrale Fahrzeugsteuergerät 202 kann in dieser speziellen Ausgestaltung als ein sogenanntes Body-Control-Modul (BCM) ausgeführt sein. Das BCM 202 ist mit dem Steuergerät 204 zur Ansteuerung der Fahrzeugleuchte 203 verbunden. Das BCM 202 ist, wie in der Zeichnung dargestellt, typischerweise auch noch mit einer Anzahl von weiteren Komponenten 205, 206 in dem Fahrzeug (nicht gezeigt) verbunden. Das BCM 202 kann beispielsweise über einen herkömmlichen Kommunikationsbus, wie einem CAN-Bus oder einem LIN-Bus, kommunizieren.
In der hier gezeigten Ausführungsform stellt das BCM 202 über die für das Steuergerät. 204 erforderliche Versorgungsspannung U_E und ein Steuerungssignal S bereit. Die Versorgungsspannung U_E kann hier über einen herkömmlichen Abblendlicht-Ausgang 207 entnommen werden, und das Steuerungssignal S von einem „Fernlicht-Ausgang” 208 stammen. Da aus dem Fernlicht-Ausgang 208 somit lediglich ein Steuerungssignal S bereitgestellt wird, und neben der Versorgungsspannung U_E keine zusätzliche Versorgungsspannung geliefert werden muss, kann das BCM 202 hier einfacher und billiger, als nach dem Stand der Technik üblicherweise erforderlich wäre, ausgebildet werden.
Das Steuergerät 204 weist eine Treiberschaltung 209 und eine Kopplungsschaltung 210 auf, deren Struktur weiter unten in Zusammenhang mit den 3 und 4 näher erklärt wird. Die Treiberschaltung 209 des Steuergeräts 204 liefert einen Betriebsstrom für die Fahrzeugleuchte 203, um die Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 zu betreiben. Obwohl in der Zeichnung nicht explizit dargestellt, können die Anordnungen 211, wie oben bereits erwähnt, jeweils jede geeignete Konstellation einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden 102 umfassen, die in einer beliebigen Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung angeordnet sein können. Ferner können die Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 jeweils eine unterschiedliche Anzahl von lichtemittierenden Dioden 102 aufweisen. Es wird bevorzugt, dass die lichtemittierenden Dioden 102 der beiden Anordnungen 211 vom gleichen Typ oder zumindest ähnlich ausgestaltet sind. Die Kopplungsschaltung 210 des Steuergeräts 204 ist dazu eingerichtet, die Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 entweder miteinander in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen, je nachdem, welche Lichtfunktion mittels des Signals S angesteuert werden soll.
Falls mit dem Ausgang 208 ein Signal S mit hohem Niveau (Bitwert = 1) übertragen wird, so kann die Lichtfunktion „Fernlicht” zugeschaltet werden, und die Kopplungsschaltung 210 verbindet die beiden Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 in einer Reihenschaltung. In diesem Fall werden beide Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 mit Betriebsstrom versorgt. Falls dahingegen ein Signal mit niedrigem Niveau (Bitwert = 0) aus dem Ausgang 208 übertragen wird, so kann die Lichtfunktion „Fernlicht” abgeschaltet werden, und die Kopplungsschaltung 210 trennt die beiden Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102, so dass nur noch eine der beiden Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 mit dem Betriebsstrom versorgt wird. In diesem Fall wird die Fahrzeugleuchte 203 somit nur noch in ihrer Lichtfunktion „Abblendlicht” betrieben. Falls ferner die Versorgungsspannung U_E nicht mehr über den Abblendlicht-Ausgang 207 übertragen wird, wird keine der beiden Anordnungen 211 von lichtemittierenden Dioden 102 mehr mit einem Betriebsstrom versorgt, und die Lichtfunktion „Abblendlicht” kann auch abgeschaltet werden.
Die Fahrzeugleuchte 203 und das Steuergerät 204 können noch weitere Komponenten aufweisen, wie zum Beispiel einen Dimmer, die hier der Einfachheit halber aber nicht gezeigt sind. Das Steuergerät 204 kann direkt in dem Gehäuse (nicht gezeigt) der Fahrzeugleuchte 203 verbaut sein.
Die 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Fahrzeugleuchte 203, die mit einem zentralen Fahrzeugsteuergerät 202 verbunden ist, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Fahrzeugleuchte 203 weist lichtemittierende Dioden 102 als Lichtquelle und ein Steuergerät 204 zum Ansteuern der lichtemittierenden Dioden 102 auf, die in zwei separaten Anordnungen 312, 313 beziehungsweise in separate Module aufgeteilt sind. Das zentrale Fahrzeugsteuergerät 202 hat drei Anschlüsse 302, 303, 304, die jeweils mit der Fahrzeugleuchte 203 verbunden sind.
Nach der hier gezeigten Ausführungsform ist die Fahrzeugleuchte 203 als ein Voll-LED-Scheinwerfer ausgebildet und weist die Lichtfunktionen „Fernlicht” und „Abblendlicht” auf, wobei die Erfindung aber nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt ist. Der Anschluss 304 des zentralen Fahrzeugsteuergeräts 202 stellt einen Massenanschluss 304 bereit, der Anschluss 303 stellt einen Versorgungsspannungsausgang 303 bereit, und der Anschluss 302 stellt einen Signalausgang 302 für ein Steuerungssignal S bereit. Dabei ist der Massenanschluss 304 des zentralen Fahrzeugsteuergeräts 202 ist mit einem Massenanschluss 305 des Steuergeräts 204 der Fahrzeugleuchte 203 verbunden. Ferner ist der Versorgungsspannungsausgang 303 mit einem Versorgungseingang 306 des Steuergeräts 204 verbunden, und der Signalausgang 302 ist mit einem Steuereingang 307 des Steuergeräts 203 verbunden.
Das Steuergerät 204 weist eine Treiberschaltung 308 auf, wobei nach der gezeigten Ausführungsform der Versorgungseingang 306 und der Massenanschluss 305 jeweils mit der Treiberschaltung 308 innerhalb des Steuergeräts verbunden sind. Die Treiberschaltung 308 weist hier einen Gleichspannungswandler auf und stellt ausgangsseitig einen Stromausgang 309 bereit.
Das Steuergerät 204 weist ferner eine Kopplungsschaltung 310 auf. Die Kopplungsschaltung 310 hat einen Steuereingang 311, der mit dem Steuereingang 307 des Steuergeräts 204 und somit auch mit dem Signalausgang 302 des zentralen Fahrzeugsteuergeräts 202 verbunden ist. Die Kopplungsschaltung 310 ist mit einer ersten Anordnung 312 und einer zweiten Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 verbunden. Wie in der 3 gezeigt ist, ist die Kopplungsschaltung 310 dazu eingerichtet, zur Ausführung von unterschiedlichen Lichtfunktionen der Fahrzeugleuchte 203 die erste Anordnung 312 und die zweite Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 auf ein Steuerungssignal S hin wahlweise entweder miteinander in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen, wobei jede der Lichtfunktionen, insofern sie ausgewählt ist durch das Steuerungssignal S, mittels des von der Treiberschaltung 308 aufgeprägten Betriebsstroms betrieben werden kann.
Dazu sind das Steuergerät 203 und die Treiberschaltung 308 derart eingerichtet und mit den Anordnungen 312, 313 von lichtemittierenden Dioden 102 verbunden, dass falls die beiden Anordnungen 312, 313 miteinander in Reihe geschaltet sind, diese mit dem entsprechenden Betriebsstrom versorgt werden, der somit durch die Reihenschaltung hindurch fließt. Dadurch kann insbesondere eine Fernlichtfunktion der Fahrzeugleuchte 203 gespeist werden. Wenn dahingegen die Anordnungen 312, 313 auf das Steuerungssignal S hin getrennt werden, so wird nur noch eine der beiden Anordnungen 312, 313, hier: die erste Anordnung 312, mit dem Betriebsstrom versorgt, wobei die zweite Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 abgeschaltet wird. Auf diese Weise kann ein Abblendlicht realisiert werden, für das lediglich die lichtemittierenden Dioden 102 der ersten Anordnung 312 eingesetzt werden.
Die 4 zeigt ein Schaltdiagramm eines Steuergeräts 400 mit einem Gleichspannungswandler 401, und daran angeschlossene Anordnungen 312, 313 von lichtemittierenden Dioden 102, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Steuergerät 400 weist einen Steuereingang 307 für Steuerungssignal S, einen Versorgungseingang 306 für eine Versorgungsspannung U_E, und einen Massenanschluss 305 zum Anschluss an eine Masse GND auf. Der Steuereingang 307 ist mit einer Kopplungsschaltung 402 verbunden, die weiter unten detaillierter erklärt wird. Zwischen dem Massenanschluss 305 und dem Versorgungseingang 306 ist eine erste Eingangsschaltung 403 zur Gleichrichtung und Filterung angeordnet, und zwischen dem Massenanschluss 305 und dem Steuereingang 307 ist eine zweite Eingangsschaltung 404 zur Gleichrichtung und Filterung angeordnet, deren Aufbau und Funktion im Wesentlichen der bereits in Zusammenhang mit 1 erläuterten Eingangsschaltung 106 entspricht. In der Schaltung des Steuergeräts 400 können noch weitere Filter angeordnet sein, die hier der Übersicht halber aber nicht explizit gezeigt werden.
Hinter den Eingangsschaltungen 403, 404 ist ein Gleichspannungswandler 401 angeordnet, der in der hier gezeigten exemplarischen Ausführungsform als ein Aufwärtswandler konzipiert ist. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann ebenso mit anderen Arten von Wandlern angewandt werden, je nach Konfiguration. So kann der Gleichspannungswandler 401 in anderen Ausführungsformen beispielsweise auch ein Abwärtswandler oder ein SEPIC-Wandler sein. In der hier gezeigten Ausführungsform weist der Gleichspannungswandler 401 zumindest eine Speicherdrossel 110, eine Freilaufdiode 111, einen Ladekondensator 112, und einen Schalter 107 auf. Der Gleichspannungswandler 401 wird als eine Stromquelle zur Bereitstellung des Betriebsstroms für die Anordnungen 312, 313 von lichtemittierenden Dioden 102 eingesetzt, wobei jedoch in der Abblendlichtfunktion tatsächlich nur die erste Anordnung 312 versorgt wird.
Wie in der 4 ferner gezeigt wird, ist ein Anodenanschluss 405 der ersten Anordnung 312 von lichtemittierenden Dioden 102 mit dem Stromausgang 309 des Gleichspannungswandlers 401, das heißt, mit dem Versorgungsstrang des Steuergeräts 400 verbunden, und ein Kathodenanschluss 406 der zweiten Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 ist mit dem Massenanschluss 305 des Steuergeräts 400 verbunden. Die Kopplungsschaltung 402 des Steuergeräts 401 weist eine erste Koppeleinheit 407 und eine zweite Koppeleinheit 408 auf, die jeweils zwischen der ersten Anordnung 312 und der zweiten Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 angeordnet sind. Dabei haben die erste Koppeleinheit 407 und die zweite Koppeleinheit 408, wie in der 4 gezeigt, jeweils einen ersten Eingang, der mit dem Steuereingang 307 verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Kathodenausgang der ersten Anordnung 312 von lichtemittierenden Dioden 102 verbunden ist. Ferner ist ein Ausgang der ersten Koppeleinheit 407 mit einem Anodenanschluss der zweiten Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 verbunden, und ein Ausgang der zweiten Koppeleinheit 408 ist mit einem Kathodenanschluss der zweiten Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden verbunden. Der Ausgang der zweiten Koppeleinheit 408 ist in der hier gezeigten Ausführungsform ferner mit dem Massenanschluss 305 verbunden.
Wie in der 4 ferner dargestellt wird, kann die erste Koppeleinheit 407 eine AND-Gatter-Schaltung aufweisen, und die zweite Koppeleinheit 408 kann eine NAND-Gatter-Schaltung aufweisen. Auf diese Weise kann die Schaltung der Lichtfunktionen auf besonders zuverlässige und robuste Weise erfolgen, und die Reihenschaltung kann funktional durch die Koppeleinheiten 407, 408 implementiert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die erste Koppeleinheit 407 und die zweite Koppeleinheit 408 jeweils mit Leistungstransistoren (nicht gezeigt) ausgestattet, um den Betriebsstrom zu leiten. Falls an dem Versorgungseingang 306 eine Spannung U_E anliegt, und der Gleichspannungswandler 401 einen Strom am Ausgang 309 liefert („Bitwert” = 1), und an dem Steuereingang an Signal S mit hohem Niveau anliegt (Bitwert = 1), so liefert der Ausgang der ersten Koppeleinheit 407, d. h. der AND-Gatter-Schaltung, ein Signal mit hohem Niveau, und der Ausgang der zweiten Koppeleinheit 408, d. h. der NAND-Gatter-Schaltung, liefert ein Signal mit niedrigem Niveau, so dass ein Strom durch die zweite Anordnung 313 von lichtemittierenden Dioden 102 fließt, wodurch eine Fernlicht eingeschaltet ist. Wenn nun an dem Steuereingang an Signal S mit niedrigem Niveau (Bitwert = 0) angelegt wird, so ist das Fernlicht ausgeschaltet. Somit wird vorteilhaft eine Reihenschaltung für ein kostenoptimiertes Steuergerät für eine Fahrzeugleuchte, insbesondere für einen Voll-LED-Scheinwerfer, geschaffen.
Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden einer Fahrzeugleuchte, nach einer Ausführungsform der Erfindung. In dem Schritt S501 wird von einer Treiberschaltung eines Steuergeräts eine Versorgungsspannung empfangen. In dem Schritt S502 wird ein Steuerungssignal durch eine Kopplungsschaltung empfangen. In dem Schritt S503 wird überprüft, ob das Steuerungssignal angibt, dass eine erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte zugeschaltet sein soll. Falls das Steuerungssignal angibt, dass die erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte zugeschaltet sein soll, wird Schritt S504 ausgeführt, in dem eine ersten Anordnung von lichtemittierenden Dioden und eine zweite Anordnung von lichtemittierenden Dioden miteinander gekoppelt werden, so dass eine Reihenschaltung der ersten Anordnung mit der zweiten Anordnung von lichtemittierenden Dioden vorliegt. In Schritt S505 wird die Reihenschaltung aus der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung von lichtemittierenden Dioden von der Treiberschaltung mit Betriebsstrom versorgt. Falls hingegen der Schritt S503 ergibt, dass die erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte nicht zugeschaltet sein soll, wird Schritt S506 ausgeführt, wonach die erste Anordnung von lichtemittierenden Dioden und die zweite Anordnung von lichtemittierenden Dioden voneinander getrennt werden oder weiterhin getrennt voneinander gehalten werden, je nach Zustand. In Schritt S507 wird nur eine vorbestimmte der Anordnungen von lichtemittierenden Dioden mit Betriebsstrom versorgt, und die andere der Anordnungen wird nicht versorgt.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan der Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

101: Anordnung von lichtemittierenden Dioden
102: lichtemittierende Diode
103: Gleichspannungswandler
104: Eingang für Spannungsversorgung
105: Eingang für Massenanschluss
107: Schalter
106: Eingangsschaltung
108: Eingangskapazität
109: Eingangswiderstand
110: Speicherdrossel
111: Freilaufdiode
112: Ladekondensator
201: Fahrzeugbatterie
202: zentrales Fahrzeugsteuergerät (BCM)
203: Fahrzeugleuchte
204: Steuergerät
205: Komponente
206: Komponente
207: Abblendlicht-Ausgang
208: Fernlicht-Ausgang
209: Treiberschaltung
210: Kopplungsschaltung
211: Anordnung von lichtemittierenden Dioden
302: Signalausgang
303: Versorgungsspannungsausgang
304: Massenanschluss
305: Massenanschluss
306: Versorgungseingang
307: Steuereingang
308: Treiberschaltung
309: Stromausgang
310: Kopplungsschaltung
311: Steuereingang
312: erste Anordnung von lichtemittierenden Dioden
313: zweite Anordnung von lichtemittierenden Dioden
400: Steuergerät
401: Gleichspannungswandler
402: Kopplungsschaltung
403: erste Eingangsschaltung
404: zweite Eingangsschaltung
405: Anodenanschluss
406: Kathodenanschluss
407: erste Koppeleinheit
408: zweite Koppeleinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008039526 [0006]

Claims

Steuergerät (400) für eine mit lichtemittierenden Dioden (102) ausgestattete Fahrzeugleuchte (203), aufweisend: eine Treiberschaltung (209, 308, 401) mit einem Ausgang (309) zum Aufprägen eines Betriebsstroms, und eine Kopplungsschaltung (210, 311, 402) mit elektrischen Anschlüssen für eine erste Anordnung (312) und eine zweite Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102), wobei die Kopplungsschaltung (210, 311, 402) dazu eingerichtet ist, zur Ausführung von unterschiedlichen Lichtfunktionen der Fahrzeugleuchte (203) die erste Anordnung (312) und die zweite Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102) auf ein Steuerungssignal (S) hin wahlweise miteinander in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen, so dass jede der Lichtfunktionen mittels des von der Treiberschaltung (209, 308, 401) aufgeprägten Betriebsstroms betrieben werden kann.
Steuergerät (400) nach Anspruch 1, wobei die Treiberschaltung (209, 308, 401) einen Gleichspannungswandler (401), insbesondere einen Aufwärtswandler, einen Abwärtswandler, oder einen SEPIC-Wandler, umfasst.
Steuergerät (400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Versorgungseingang (306) des Steuergeräts (400) und/oder ein Massenanschluss (305) des Steuergeräts (400) und/oder ein zum Empfang des Steuerungssignals (S) vorgesehener Steuereingang (311) der Kopplungsschaltung (210, 311, 402) dazu vorgesehen sind, mit elektrischen Anschlüssen (302, 303, 304) eines zentralen Fahrzeugsteuergeräts (202), insbesondere eines Body Control Moduls, verbunden zu werden.
Steuergerät (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtfunktionen ein Abblendlicht und ein Fernlicht umfassen und die Kopplungsschaltung (210, 311, 402) durch ein Steuerungssignal (S) aus einem Fernlichtausgang des zentralen Fahrzeugsteuergeräts (202) steuerbar ist und das Steuergerät (400) über einen Abblendlichtausgang des zentralen Fahrzeugsteuergeräts (400) versorgbar ist.
Steuergerät (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplungsschaltung (210, 311, 402) eine erste Koppeleinheit (407) und eine zweite Koppeleinheit (408) aufweist, die jeweils zwischen der ersten Anordnung (312) und der zweiten Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102) angeordnet sind.
Steuergerät (400) nach Anspruch 5, wobei die erste Koppeleinheit (407) und die zweite Koppeleinheit (407) jeweils einen ersten Eingang, der mit dem Steuereingang (311) der Kopplungsschaltung (210, 311, 402) verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Kathodenausgang der ersten Anordnung (312) von lichtemittierenden Dioden (102) verbunden ist, aufweist.
Steuergerät (400) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die erste Koppeleinheit (407) eine AND-Gatter-Schaltung aufweist und die zweite Koppeleinheit (408) eine NAND-Gatter-Schaltung aufweist.
Steuergerät (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Anordnung (312) und die zweite Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102) jeweils eine Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung einer Anzahl der lichtemittierenden Dioden (102) umfassen.
Fahrzeugleuchte (203), insbesondere Voll-LED-Scheinwerfer, die ein Steuergerät (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
Kraftfahrzeug, mit einer lichtemittierende Dioden (102) aufweisenden Fahrzeugleuchte (203) mit mehreren Lichtfunktionen, die durch ein Steuergerät (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gesteuert werden, und einem zentralen Fahrzeugsteuergerät (202), das einen Versorgungsausgang (303) und einem Signalausgang (302) hat, die mit dem Steuergerät (400) verbunden sind.
Verfahren zur Ansteuerung von lichtemittierenden Dioden (102) einer Fahrzeugleuchte (203), aufweisend die folgenden Schritte: Empfangen (S502) eines Steuerungssignals (S) durch eine Kopplungsschaltung (210, 311, 402) eines Steuergeräts (400), wobei das Steuerungssignal (S) angibt, ob eine erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte (203) eingeschaltet sein soll oder nicht, falls das Steuerungssignal (S) angibt, dass die erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte (203) eingeschaltet sein soll, Koppeln (S504) einer ersten Anordnung (312) von lichtemittierenden Dioden (102) und einer zweiten Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102), so dass eine Reihenschaltung der ersten Anordnung (312) mit der zweiten Anordnung (313) von lichtemittierenden Dioden (102) vorliegt, falls das Steuerungssignal (S) angibt, dass die erste Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte (203) nicht eingeschaltet sein soll, Trennen (S506) der ersten Anordnung (312) von lichtemittierenden Dioden (102) von der zweiten Anordnung (313).