DE102014100738B4

DE102014100738B4 - Fehlererkennungsschaltung für einen LED-Strang

Info

Publication number: DE102014100738B4
Application number: DE102014100738.7A
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Jezersky; Matej Smrek
Original assignee: Varroc Automotive Systems sro
Current assignee: Varroc Automotive Systems sro
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: US20140210507A1; US9341664B2; CZ201355A3; CZ305640B6; DE102014100738A1; DE102014100738A8

Abstract

Fehlererkennungsschaltung für einen LED-Strang, umfassend ein Auswertungselement, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strang, welcher mit LEDs D1 bis Dc ausgebildet ist, welche mit einer Antriebsstromquelle (QUELLE) verbunden sind, in drei Abschnitte unterteilt ist, wobei ein erster Abschnitt LEDs D1 bis Da aufweist, ein zweiter Abschnitt LEDs D2 bis Db aufweist und ein dritter Abschnitt LEDs D3 bis Dc aufweist, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen einer Kathode der letzten LED Da des ersten Abschnitts und einer Anode der ersten LED D2 des zweiten Abschnitts mit einem Eingang eines ersten Auswertungselements (IC1) verbunden ist, während ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen einer Kathode der letzten LED Db des zweiten Abschnitts und einer Anode der ersten LED D3 des dritten Abschnitts mit einem Eingang eines zweiten Auswertungselements (IC2) verbunden ist, und ein Strang, welcher aus Abschnitten ausgebildet ist, welche die LEDs D1 bis Db aufweisen, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen ersten Widerstand (R1) und einen zweiten Widerstand (R2) aufweist, wobei ein Strang, welcher aus den Abschnitten ausgebildet ist, welche die LEDs D2 bis Dc aufweisen, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen dritten Widerstand (R3) und einen vierten Widerstand (R4) aufweist, und ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand (R1) und dem zweiten Widerstand (R2) mit einem Eingang des ersten Auswertungselements (IC1) verbunden ist, und ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand (R3) und dem vierten Widerstand (R4) mit einem Eingang des zweiten Auswertungselements (IC2) verbunden ist, während der Ausgang von jedem der beiden Auswertungselemente (IC1), (IC2) mit einem Eingang einer Verknüpfungseinheit verbunden ist, welche Transistoren (T1), (T2) aufweist, deren Emitter geerdet sind und deren Kollektoren mit einer Spannungsquelle sowie mit einer Ausgangsklemme (AUS) verbunden sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorgeschlagene Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für eine Fehlererkennungseinrichtung für licht-emittierende Dioden (LEDs) in der Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen, welche aus zumindest einem Strang ausgebildet ist, welcher LEDs aufweist.
Stand der Technik
Da gegenwärtig nicht nur klassische Glühlampen oder Halogenlampen, sondern immer häufiger LED-basierte Lampen als Außenlichtquelle in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, gibt es bereits eine Vielzahl von Schaltungen zur Fehleranzeige in den Strängen der angeschlossenen LEDs. Alle derartigen Schaltungen, welche als elektronische Schaltungen basierend auf Halbleiter-Bauteilen ausgebildet sind, sind patentrechtlich geschützt.
Die Schaltung gemäß der DE 10131824A1 zur Erkennung von Fehlern in den einzelnen LEDS in einer LED-Anordnung in einem Fahrzeug basieren auf dem Vergleich der Potentiale mit Bezugspotentialen der Daten, welche sich auf das Hauptantriebspotential beziehen, mithilfe von Komparatoren.
Die Schaltung gemäß der US2006170287A1 nutzt ebenfalls Komparatoren zur Erkennung und zur Abnahme der Spannung in einem LED-Strang, welcher in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei ein Abschnitt des Strangs eine einzelne LED aufweist.
Die Schaltung gemäß der EP2487998A1 stellt eine Lösung zur Erkennung zumindest einer defekten LED in einem Strang bereit, wobei eine Inspektionseinheit mit den mittleren Verbindungspunkten zwischen parallelen LED-Strängen und einem Widerstandsteiler verbunden ist.
Die Schaltung gemäß der WO2008141384A1 stellt eine Vorrichtung zur Unterbrechungserkennung von defekten LEDs mithilfe eines Differentialverstärkers dar, wobei die LED-Stränge über einen Widerstandsteiler mit dem Verstärker verbunden sind.
Schließlich geht aus der US 2012/0181931 A1 eine LED Kurzschluss-Detektionsschaltung hervor.
In diesen Lösungen werden die Eigenschaften und somit Verwendungszwecke sowie Vorteile und Nachteile und Grenzen der Schaltungen im Wesentlichen durch die eingesetzten elektronischen Bauteile und deren Verbindung miteinander für eine beliebige bestimmte Anwendung, die Anzahl der LEDs usw. bestimmt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fehlererkennungsschaltung zur Verfügung zu stellen, welche die Genauigkeit der Fehlererkennung erhöht.
Kerngedanke der Erfindung
Die möglichen Nachteile der bisher bekannten und vorgenannten Schaltungen werden durch eine Fehlererkennungsschaltung für einen LED-Strang gelöst, welche vergleichende Operationsverstärker aufweist, deren Hauptfunktion darin besteht, den aus den LEDs ausgebildeten Strang, welcher mit einer Antriebsstromquelle (QUELLE) verbunden ist, in drei Abschnitte zu unterteilen, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen der Kathode der letzten LED des ersten Abschnitts und der Anode der ersten LED des zweiten Abschnitts mit dem nicht-invertierenden Eingang des ersten vergleichenden Operationsverstärkers verbunden ist, während der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen der Kathode der letzten LED des zweiten Abschnitts und der Anode der ersten LED des dritten Abschnitts mit dem nichtintervenierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers verbunden ist, und der Strang, welcher die LEDs des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts aufweist, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand aufweist, wobei der Strang, welcher die LEDs des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts aufweist, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand aufweist, und der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand mit dem invertierenden Eingang des ersten vergleichenden Operationsverstärkers verbunden ist, und der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und dem vierten Widerstand mit dem invertierenden Eingang des zweiten vergleichenden Operationsverstärkers verbunden ist, während der Ausgang von jedem der zwei vergleichenden Operationsverstärker mit den Basen der Transistoren verbunden ist, deren Anzahl der Anzahl der Operationsverstärker entspricht und deren Emitter geerdet sind, und deren Kollektoren mit einer Spannungsquelle (QUELLE) sowie mit einer Ausgangsklemme (AUS) verbunden sind.
Die Vorteile gegenüber bereits bekannten Lösungen bestehen in der Erkennung von verschiedenen Anzahlen von LEDs, einer einfachen Hardware für die Anzeige und einer Betriebsspannung bis zu 60 V.
Figurenliste

1 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Fehlererkennungsschaltung für einen LED-Strang.

Beispielhafte Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt den Aufbau einer Fehlererkennungsschaltung für einen LED-Strang, wobei der aus LEDs D1 bis Dc ausgebildete Strang mit einer Antriebsstromquelle QUELLE verbunden ist, welche in drei Abschnitte unterteilt ist, wobei der erste Abschnitt LEDs D1 bis Da aufweist, der zweite Abschnitt LEDs D2 bis Db aufweist und der dritte Abschnitt LEDs D3 bis Dc aufweist, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen der Kathode der letzten LED Da des ersten Abschnitts und der Anode der ersten LED D2 des zweiten Abschnitts mit dem nicht-invertierenden Eingang von einem ersten vergleichenden Operationsverstärker IC1 verbunden ist, während der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen der Kathode der letzten LED Db des zweiten Abschnitts und der Anode der ersten LED D3 des dritten Abschnitts mit dem nicht-intervertierenden Eingang von einem zweiten Operationsverstärker IC2 verbunden ist, und der Strang, welcher aus LEDs D1 bis Db ausgebildet ist, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2 aufweist, während der Strang, welcher aus LEDs D2 bis Dc ausgebildet ist, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen dritten Widerstand R3 und einen vierten Widerstand R4 aufweist, und der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 mit dem invertierenden Eingang des ersten vergleichenden Operationsverstärkers IC1 verbunden ist, und der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand R3 und dem vierten Widerstand R4 mit dem invertierenden Eingang des zweiten vergleichenden Operationsverstärkers IC2 verbunden ist, während der Ausgang von jedem der zwei vergleichenden Operationsverstärker IC1, IC2 mit den Basen von entsprechenden Transistoren T1, T2 verbunden ist, deren Emitter geerdet sind, und deren Kollektoren mit der Spannungsquelle QUELLE sowie mit der Ausgangsklemme AUS verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst im Allgemeinen Vorrichtungen zur Überprüfung des Betriebsspannungsbereichs der LEDs zur Anzeige von fehlerhaften LEDs. Die Fehlererkennungsschaltung arbeitet mit einer variierenden Anzahl von LEDs in einer Reihe. Die Stromquelle zum Betrieb der LEDs ist eine Konstantstromquelle, wobei allerdings auch eine Spannungsquelle eingesetzt werden kann. Die Erkennungsempfindlichkeit variiert entsprechend der Anzahl der LEDs zwischen den Abschnitten des Strangs. Die maximale Anzahl der LEDs in einem Abschnitt des Strangs ist von der Spannung in Durchlassrichtung abhängig. Um einen zuverlässigen Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten, ist es erforderlich, ungewünschte Impulse hinreichend auszufiltern, beispielsweise mithilfe einer Pulsbreitenmodulationsschaltung (PWM) und dergleichen. Die Reaktion auf eine defekte LED besteht in einer Herabsetzung der Impedanz an dem Ausgang sowie einer Sperrung des Inverters.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst im Wesentlichen einen Vergleich eines LED-Strangs mithilfe eines Widerstandsteilers an dem Eingang eines Verstärkers. Der erste vergleichende Operationsverstärker IC1 vergleicht die Spannungswerte aus dem Mittelwert der Widerstände R1 und R2 mit dem Mittelwert zwischen den Abschnitten mit den LEDs D1 bis Da und den LEDs D2 bis Db. Der zweite vergleichende Operationsverstärker IC2 führt einen ähnlichen Vergleich zwischen den Widerständen R3, R4 und den aus den LEDs D2 bis Db und D3 bis Dc bestehenden Abschnitten durch. Der zweite Abschnitt, welcher die LEDs D2 bis Db aufweist, wird durch die Komparatoren zweimal verglichen. Die erfindungsgemäße Lösung erhöht die Genauigkeit der Fehlererkennung, da ein mittlerer Abschnitt der LEDs doppelt überprüft wird. Die Erkennung kann für eine variierende LED Anzahl erfolgen. Bei einer gleichen Reihenanzahl werden lediglich zwei Mittelwerte zwischen der LED-Reihe und dem Widerstandsteiler verwendet. Ein Fehler in den LEDs weist auf eine Zustandsänderung an dem Ausgang des Transistors T1, T2 hin, so dass daraufhin die Stromversorgung des LED-Strangs abgeschaltet wird.
Bezugszeichenliste

R1: erster Widerstand
R2: zweiter Widerstand
R3: dritter Widerstand
R4: vierter Widerstand
R5: fünfter Widerstand
T1: erster Transistor
T2: zweiter Transistor
IC1: erster Operationsverstärker
IC2: zweiter Operationsverstärker
AUS: Ausgangsklemme (der Erkennungsschaltung)
D1: erste LED des ersten Abschnitts
Da: letzte LED des ersten Abschnitts
D2: erste LED des zweiten Abschnitts
Db: letzte LED des zweiten Abschnitts
D3: erste LED des dritten Abschnitts
Dc: letzte LED des dritten Abschnitts
QUELLE: Antriebsstromquelle

Claims

Fehlererkennungsschaltung für einen LED-Strang, umfassend ein Auswertungselement, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strang, welcher mit LEDs D1 bis Dc ausgebildet ist, welche mit einer Antriebsstromquelle (QUELLE) verbunden sind, in drei Abschnitte unterteilt ist, wobei ein erster Abschnitt LEDs D1 bis Da aufweist, ein zweiter Abschnitt LEDs D2 bis Db aufweist und ein dritter Abschnitt LEDs D3 bis Dc aufweist, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen einer Kathode der letzten LED Da des ersten Abschnitts und einer Anode der ersten LED D2 des zweiten Abschnitts mit einem Eingang eines ersten Auswertungselements (IC1) verbunden ist, während ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen einer Kathode der letzten LED Db des zweiten Abschnitts und einer Anode der ersten LED D3 des dritten Abschnitts mit einem Eingang eines zweiten Auswertungselements (IC2) verbunden ist, und ein Strang, welcher aus Abschnitten ausgebildet ist, welche die LEDs D1 bis Db aufweisen, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen ersten Widerstand (R1) und einen zweiten Widerstand (R2) aufweist, wobei ein Strang, welcher aus den Abschnitten ausgebildet ist, welche die LEDs D2 bis Dc aufweisen, mit einem Widerstandsteiler parallel geschaltet ist, welcher einen dritten Widerstand (R3) und einen vierten Widerstand (R4) aufweist, und ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand (R1) und dem zweiten Widerstand (R2) mit einem Eingang des ersten Auswertungselements (IC1) verbunden ist, und ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand (R3) und dem vierten Widerstand (R4) mit einem Eingang des zweiten Auswertungselements (IC2) verbunden ist, während der Ausgang von jedem der beiden Auswertungselemente (IC1), (IC2) mit einem Eingang einer Verknüpfungseinheit verbunden ist, welche Transistoren (T1), (T2) aufweist, deren Emitter geerdet sind und deren Kollektoren mit einer Spannungsquelle sowie mit einer Ausgangsklemme (AUS) verbunden sind.
Fehlererkennungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennungsschaltung einen Operationsverstärker aufweist.
Fehlererkennungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennungsschaltung eine Differentialschaltung mit Transistoren aufweist.
Fehlererkennungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennungsschaltung aus Komparatoren ausgebildet ist.
Fehlererkennungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennungsschaltung Eingangs-Pins eines Mikroprozessors aufweist.