DE102015214090A1

DE102015214090A1 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015214090A1
Application number: DE102015214090.3A
Authority: DE
Inventors: Juergen Friedrich
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-01-26
Also published as: US20170027038A1; US9980339B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (4) und Mittel zur Regelung oder Steuerung des Versorgungsstroms für die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (4) aufweist, wobei die Mittel mindestens ein Widerstandselement (3) mit temperaturabhängigem Widerstandswert umfassen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Anspruch 1.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die an der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine an der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs betreibbare Beleuchtungseinrichtung mit einer Schaltung zum Schutz von strombetriebenen Halbleiterlichtquellen für Signal- und Beleuchtungszwecke.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung wird vorzugsweise in der Kraftfahrzeugtechnik in den Front- und Heckleuchten eingesetzt. Die Halbleiterlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung müssen vor positiven und negativen Spannungsspitzen geschützt werden. Solche Spannungsspitzen können bei Lastwechsel, Abschaltung der Batterie und Überbrückung von einem anderen Fahrzeug entstehen. Für den Schutz gegen Spannungsspitzen ist eine vorzugsweise mindestens eine Suppressordiode vorgesehen. Die Stromregelung erfolgt vorzugsweise über mindestens ein Widerstandselement mit temperaturabhängigem Widerstandswert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
3 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
4 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
5 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung
6 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung
7 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung
8 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung
9 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung
10 eine Schaltskizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Gleiche oder gleichartige Merkmale sind im Folgenden der Einfachheit halber auch mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Halbleiterlichtquellenanordnung auf, die aus vier in Serie geschalteten Leuchtdioden 4 besteht. Eine Schaltskizze der Beleuchtungseinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ist in 1 abgebildet. Die Beleuchtungseinrichtung wird an der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs betrieben. Sie ist für Versorgungsspannungen im Bereich von 6 V bis 16 V Gleichspannung ausgelegt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet in den Figuren den positiven Anschluss der Kfz-Bordnetzspannungsquelle. Der negative bzw. auf Massepotential liegende Anschluss der Kfz-Bordnetzspannungsquelle ist in den Figuren nicht mit Bezugszeichen versehen.
Damit die Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 gegen positive Überspannung und hohe Temperatur geschützt sind, ist der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 ein Widerstandselement 3 mit temperaturabhängigem Widerstandswert vorgeschaltet, das den Strom durch die Leuchtdioden begrenzt. Das Widerstandselement 3 ist als Kaltleiter bzw. PTC-Widerstand ausgebildet.
Zusätzlich umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine Parallelschaltung von zwei Widerständen 5, 6, die in Serie zur Serienschaltung von Halbleiterlichtquellenanordnung 4 und PTC-Widerstand 3 geschaltet ist.
Durch geeignete Dimensionierung der Widerstandswerte der Widerstände 5, 6 und des Kaltleiters 3 wird ein gewünschter Nennstrom für die Halbleiterlichtquellenanordnung der Beleuchtungseinrichtung definiert. Im Fall erhöhter Betriebstemperatur steigt der Widerstandwert des Kaltleiters 3, wodurch der Strom durch den Kaltleiter 3 und damit auch durch die in Serie dazu geschalteten Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung begrenzt wird.
Eine Diode 2 am Spannungseingang 1 der Beleuchtungseinrichtung schützt die Schaltung bzw. die Beleuchtungseinrichtung bei Verpolung, das heißt im Fall einer Montage der Beleuchtungseinrichtung mit vertauschten elektrischen Anschlüssen, vor größeren Schaden. Die Diode 2 schützt die Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 vor Spannungen negativer Polarität bis ca. 600 V. Ein Kondensator 9 dämpft in Verbindung mit einer Suppressordiode 8 (auch als Transzorbdiode bezeichnet) etwaige Spannungsspitzen und begrenzt diese auf einen fest eingestellten Wert.
Die Suppressordiode 8 ist parallel zu der Serienschaltung bestehend aus Kaltleiter 3, Halbleiterlichtquellenanordnung 4 und Parallelschaltung der Widerstände 5, 6 geschaltet.
Der Kondensator 9 ist parallel zu der Serienschaltung bestehend aus Kaltleiter 3, Halbleiterlichtquellenanordnung 4 und Parallelschaltung der Widerstände 5, 6 geschaltet. Der Kondensator 8 ist auch parallel zu der Suppressordiode 8 geschaltet.
Die Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 sind dadurch vor überhöhter Spannung und zu hohem Strom sowie gegenüber hoher Temperatur geschützt.
Der Stromfluss durch einen Widerstand 7, signalisiert einem Steuergerät (nicht abgebildet) das Vorhandensein der Beleuchtungseinrichtung und den Defekt einer oder mehrerer Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung. Der Widerstand 7 ist parallel zu der Serienschaltung bestehend aus Kaltleiter 3, Halbleiterlichtquellenanordnung 4 und Parallelschaltung der Widerstände 5, 6 geschaltet.
Fig. 2
Die Schaltung in 2 gemäß der Beleuchtungseinrichtung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die gleiche Funktion wie die in 1 auf. Zusätzlich ist ein MOSFET 11 vorgesehen der die Widerstände 5, 6 in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall über der Zehner-Diode 10 überbrückt. Im Fall einer Eingangsspannung bzw. Versorgungsspannung unterhalb der Vorwärtsspannung der Leuchtdioden 4 werden die Widerstände 5, 6 mittels des MOSFET 11 und der Zenerdiode 10 überbrückt. Dadurch können die Leuchtdioden 4 auch mit stark reduzierter Eingangsspannung betrieben werden. Diese Funktion wird bei der sogenannten Start-Stoppfunktion in der Kraftfahrzeugtechnik benötigt, bei welcher der Motor des Fahrzeugs während des Stopps vor einer roten Ampel ausgeschaltet wird. Durch die Start-Stoppfunktion kann die Eingangsspannung bis auf 6V absinken.
Fig. 3
Die Schaltung in 3 gemäß der Beleuchtungseinrichtung entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die gleiche Funktion wie die in 1 und 2 auf. In der Schaltung gemäß 3 werden bei einer zu niedrigen Eingangsspannung eine der Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 und die Widerstände 5, 6 überbrückt, um den Strom für die restlichen Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 zu erhöhen und dadurch eine größere Leuchtkraft (Lumen) zu erzielen.
Fig. 4
Die Schaltung gemäß 4 gemäß der Beleuchtungseinrichtung entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die gleiche Funktion wie die gemäß 1 auf, allerdings besitzt die Halbleiterlichtquellenanordnung der Beleuchtungseinrichtung fünf statt vier in Reihe geschaltete Leuchtdioden.
Fig. 5
Das in 5 abgebildete fünfte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung mit fünf in Reihe geschalteten Leuchtdioden und entspricht in der Funktion der Schaltung gemäß 2.
Fig. 6
Das in 6 abgebildete sechste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung mit fünf in Reihe geschalteten Leuchtdioden und entspricht in der Funktion der Schaltung gemäß 3.
Fig. 7
Bei der in 7 abgebildeten Schaltung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besitzt die Halbleiterlichtquellenanordnung 4 drei in Reihe geschaltete Leuchtdioden. Ihre Funktion entspricht in der Grundfunktion der Schaltung gemäß 1, unterscheidet sich aber durch einen Widerstand 14, der parallel zu dem Kaltleiter 3 geschaltet ist. Mit Hilfe des Widerstands 14 wird bei den Leuchtdioden der Halbleiterlichtquellenanordnung mit höheren Vorwärtsspannung der Nennstrom eingestellt.
Fig. 8
Die Schaltung in 8 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung 4 mit drei in Reihe geschalteten Leuchtdioden. Ihre Funktion entspricht der Schaltung gemäß 1, unterscheidet sich aber durch einen Kaltleiter 13, der parallel zu dem Kaltleiter 3 geschaltet ist. Mit Hilfe des Kaltleiters 13 wird bei Leuchtdioden mit höherer Vorwärtsspannung und Temperatur der Nennstrom eingestellt.
Fig. 9
Die Schaltung gemäß 9 entsprechend dem neunten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung 4 mit drei in Reihe geschalteten Leuchtdioden. Sie hat die gleiche Funktion wie die in 5 abgebildete Schaltungsanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.
Fig. 10
Die Schaltung in 10 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung 4 mit drei in Reihe geschalteten Leuchtdioden. Sie hat die gleiche Funktion wie die in 6 abgebildete Schaltungsanordnung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (4) und Mittel zur Regelung oder Steuerung des Versorgungsstroms für die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (4) aufweist, wobei die Mittel mindestens ein Widerstandselement (3) mit temperaturabhängigem Widerstandswert umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Suppressordiode (8) vorgesehen ist, die in einen Parallelzweig zu der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (4) geschaltet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei parallel zur mindestens einen Suppressordiode (8) mindestens ein Kondensator (9) geschaltet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mittel mindestens ein weiteres Widerstandselement (5, 6) umfassen.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mittel mindestens einen Transistor (11) umfassen.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel mindestens eine Zenerdiode (10) umfassen.