DE102017119999A1

DE102017119999A1 - Verfahren zur Vermeidung des Überschreitens von Stromgrenzwerten in einer lichtemittierenden Diode sowie Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102017119999A1
Application number: DE102017119999.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Grebner
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: DE102017119999B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Vermeidung des Überschreitens von Stromgrenzwerten einer lichtemittierenden Diode, die von einer Steuereinrichtung über ein Schaltmittel mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals mit elektrischer Energie versorgt wird, welches pulsweitenmodulierte Steuersignal in Abhängigkeit von mindestens einer vorgegebenen Einstellgröße und mindestens einem durch Messung der Betriebsspannung und/oder des Stromes erfassten Betriebsparameter generiert wird und in einer definierten Impulsfolge und Tastgrad das Schaltmittel steuert, ist vorgesehen, dass der Strom im Wert innerhalb einer Einschaltphase der lichtemittierenden Diode in der Periodendauer der PWM-Ansteuerung in mehreren Stufen oder kontinuierlich bis mindestens auf den Nennwert gesteuert angehoben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung des Überschreitens von Stromgrenzwerten in einer lichtemittierenden Diode, die von einer Steuereinrichtung über ein Schaltmittel mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals mit elektrischer Energie versorgt wird, welches pulsweitenmodulierte Steuersignal in Abhängigkeit von mindestens einer vorgegebenen Einstellgröße und mindestens einem durch Messung der Betriebsspannung und/oder des Stromes erfassten Betriebsparameter generiert wird und in einer definierten Impulsfolge und Tastgrad das Schaltmittel steuert sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In der modernen Beleuchtungstechnik kommen immer mehr lichtemittierende Dioden, nämlich Leuchtdioden (LEDs) und Laserdioden zum Einsatz, die bei geringerer Energieaufnahme wesentlich höhere Lichtstärken als herkömmliche Lichtquellen aufweisen. Aufgrund dieser Eigenschaften werden insbesondere auch Beleuchtungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen mit lichtemittierenden Dioden bestückt. Damit die Diode überhaupt leuchtet, muss die Flussspannung der lichtemittierenden Dioden überschritten werden.
Die Ansteuerung der schnelle Ansprechzeiten aufweisenden lichtemittierenden Dioden mit elektrischer Energie erfolgt in der Regel pulsweitenmoduliert, wodurch auch ein Dimmen oder ein Einstellen und Regeln der Beleuchtungseinrichtung auf definierte Lichtstärken auf einfache Weise realisierbar ist. Hierfür sind verschiedene LED-Treiber entwickelt worden, mit denen folgende Eigenschaften erzielbar sind: konstante Helligkeit auch bei Versorgungsspannungs- und Temperaturschwankungen, Dimmen mit üblichen Phasenanschnitt- oder Phasenabschnitt-Dimmern, um flackerfreies Licht zu emittieren und ein optimales Temperaturmanagement zu erzielen.
Bei ausreichend kurzer Ein- und Ausschaltdauer nimmt das menschliche Auge nur die durchschnittliche Lichtstärke war, sodass diese mit dem Tastgrad linear gesteuert werden kann. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Taktfrequenz ausreichend hoch angesetzt wird, beispielsweise die LED mit einer Taktfrequenz von 250Hz getastet wird, sodass das Auge auch bei schneller Bewegung keine Helligkeitsschwankungen (Flimmern) wahrnehmen kann. Bei hohen Schaltfrequenzen bleibt auch die Energie eines Einzelimpulses klein in Bezug auf die Wärmekapazität des mit den LEDs besetzten emittierenden Chips. Die kurzzeitige Spitzentemperatur des Bauelements während des Pulses verbleibt bei hohen Schaltfrequenzen nahe der Temperatur, welche der mittleren Leistung des PWM-Signals entspricht. Dies ist insbesondere für temperaturempfindliche Verbraucher, wie Hochleistungsleuchtdioden und Laserdioden, von großem Vorteil.
Bei der Verwendung von Leuchtdioden als Lichtquelle in Scheinwerfern in Kraftfahrzeugen hat sich gezeigt, dass zur flimmerfreien Abgabe des Lichtes die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals zwar erhöht werden kann, dass dann aber aufgrund der höheren Taktfrequenz bzw. der Rahmenfrequenz nur Schaltmittel und Treiber-IC,s sowie Mikrocontroller und auch nur Leuchtdioden eingesetzt werden können, die für diese hohen Schaltfrequenzen ausgelegt sind. Ferner sind zusätzliche Kühleinrichtungen vorzusehen, um die durch die höheren Schaltfrequenzen bedingte Verlustleistung der LEDs abführen zu können. Hinzu kommt ein erhöhter Strombedarf beim Betreiben der LEDs. Die diesen Anforderungen gerecht werdenden Treiber, Mikrocontroller und LEDs sind gegenüber solchen, an die geringere Anforderungen gestellt werden, wesentlich teurer. Nicht nur im Kraftfahrzeugbereich, sondern auch in anderen Bereichen strebt man jedoch besonders kostengünstige Lösungen an. Es sollten deshalb nur energieeffiziente Schaltmittel und Leuchtdioden und Aufbaulösungen für die LEDs im Betracht kommen, die auch preiswert herstellbar sind.
Bei der Ansteuerung von LED-Lasten, insbesondere mit kleinem Serienwiderstand, können in der LED auf Grund parasitärer Effekte Stromüberschwinger beim Einschalten der damit verbundenen Schaltmittel entstehen, die unerwünscht sind, da sie unter Umständen die lichtemittierende Diode schädigen oder zerstören, welche Gefahr insbesondere bei der Ansteuerung von überstromempfindlichen Laserdioden gegeben ist. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren und eine Steuereinrichtung anzugeben, die Stromüberschwinger bei jedem Einschaltvorgang an einer lichtemittierenden Diode als unvermeidbar hinnimmt, jedoch eine Stromüberbelastung der lichtemittierenden Diode und damit eine Zerstörung vermeidet und zugleich eine kontinuierliche Zunahme der Lichtstärke bis zur maximalen Lichtstärke ermöglicht und dies auch unter Verwendung von preiswerten lichtemittierenden Dioden und Ansteuerungen.
Die Aufgabe löst die Erfindung durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren zur Vermeidung des Überschreitens von Stromgrenzwerten in einer lichtemittierenden Diode, die von einer Steuereinrichtung über ein Schaltmittel mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals mit elektrischer Energie versorgt wird, welches pulsweitenmodulierte Steuersignal in Abhängigkeit von mindestens einer vorgegebenen Einstellgröße und mindestens einem durch Messung der Betriebsspannung und/oder des Stromes erfassten Betriebsparameter generiert wird und in einer definierten Impulsfolge und Tastgrad das Schaltmittel steuert, dadurch, dass der Strom im Wert innerhalb einer Einschaltphase der lichtemittierenden Diode in der Periodendauer der PWM-Ansteuerung in mehreren Stufen oder kontinuierlich bis mindestens auf den Nennwert gesteuert angehoben wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und verschiedene Verfahrensschritte sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 und eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Anspruch 11 und vorteilhafte Ausbildungen hierzu in den Ansprüchen 12 und 13 angegeben.
In der DE 10 2013 107 774 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brückenschaltung einer Wandlerstufe eines elektrischen Leistungswandlers mit einem ersten Highside-Schalter und einem ersten Lowside-Schalter während einer Hochfahrperiode der Wandlerstufe beschrieben. Beide Wandlerstufen werden jeweils mit einem gepulsten Ansteuersignal mit einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit angesteuert. Das Verfahren umfasst zumindest eine erste Phase, in welcher die Brückenschaltung derart gesteuert wird, dass die Einschaltzeit des ersten Highside-Schalters schrittweise erhöht wird. Es kann außerdem eine zweite Phase vorgesehen sein, in welcher die Brückenschaltung mit einem Sollwert für eine Ausgangsgröße geregelt wird, wobei der Sollwert während der zweiten Phase von einem Startsollwert auf einen End-Sollwert geändert wird. Mit dem bekannten Verfahren können die Schaltzeiten der Brücken angepasst werden. Damit kann ein Hoch-/Anfahren einer Last mit kapazitivem Anteil realisiert werden, ohne dass es zu einem Überschwingen der Ausgangsgröße kommt. Insbesondere bei kapazitiven Lasten wird ein erhöhter Ladestrom vermieden.
Ein Verfahren, wie es im Anspruch 1 angegeben ist, wonach die stufenweise oder kontinuierliche Anhebung des Einstellwertes des Stromes von einem Startwert auf den Zielwert innerhalb einer getakteten Ansteuerung (PWM Betrieb) erfolgen soll, ist hierdurch nicht angeregt. Auch ist ein Betrieb mit niedrigem Nennwert des Stromes, bis die Einschaltdauer 100% erreicht hat, und dann der Nennstrom zu einer Steigerung des Ausgangswertes angehoben wird, nicht beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die physikalisch bedingten Überschwinger nicht unterdrückt oder vermieden werden, sondern durch eine geeignete Ansteuerung ein Überschreiten der Grenzwerte, zum Beispiel das Stromlimit von Laser- und Leuchtdioden, das besonders kritisch ist und zur Zerstörung des Bauteils führen kann, vermieden werden. Als ein positiver Effekt ist dabei in der Einschaltphase eine zunehmende Lichtstärke zu verzeichnen, sodass gerade beim ersten Einschalten einer lichtemittierenden Diode diese nicht überlastet werden kann und gesteuert die Lichtstärke erhöht wird.
Auf einfache Weise lässt sich die geeignete Ansteuerung über programmierbare Microcontroller realisieren, die durch ein eingeschriebenes Programm und/oder durch zeitlich vorgegebene stufenförmig oder durch kontinuierliche Anhebung sich erhöhende Stromamplituden während der Anlaufphase eines Steuerimpulses des PWM-Signals bis zum Stromnennwert oder Stromgrenzwert der lichtemittierenden Diode generieren. Durch die anfänglich geringeren Stromhöhen, die in Stufen oder kontinuierlich angehoben werden, sind auch Überschwinger, die sich mit abnehmendem Innenwiderstand der Last verstärken, in ihren Amplituden abgesenkt, sodass bei Erreichen eines maximalen Nennstroms der Grenzwert der Diode durch den Überschwinger noch nicht erreicht wird und damit die lichtemittierende Diode gegen Stromüberlastung geschützt ist. Die Steuerungseinrichtung lässt sich aber auch durch innerhalb einer Pulsdauer des PWM-Signals im Einschaltmodus durch getaktete Zuschaltung von Lastwiderständen realisieren sowie durch getaktet steuerbare Stromverstärker, die mit der Licht emittierenden Diode verbunden sind. Die Ansteuerung solcher Verstärker kann z. B. über elektronische Zähler erfolgen, die z.B. programmierbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von den Werten der einzelnen Stufen oder Stromhöhen die fehlende Leistung durch eine Korrektur des Tastgrades (Puls/Pausenverhältnisses) des PWM-Signals auf den Sollwert angehoben wird. Hier wird also zusätzlich eine Regelung vorgeschlagen, um die erkennbar bei einem stufenweisen Erhöhen des Einstellstromes niedrige Gesamtleistung während einer Impulsdauer, die zuvor von dem Mikrocontroller berechnet wird, auf die Nennleistung zu erhöhen. Dies ist insbesondere dann angebracht, wenn der Tastgrad nicht über 90 % beträgt.
Die Erfindung ist aber auch dann einsetzbar, wenn zur Erhöhung der Ansteuerfrequenz des Schaltmittels und damit der lichtemittierenden Diode die Steuereinrichtung jeden generierten pulsweitenmodulierten Steuerimpuls innerhalb einer Impulsfolge der PWM-Taktfrequenz in mindestens zwei voneinander getrennte Einzelimpulse teilt, deren Impulslängen addiert der Länge eines generierten pulsweitenmodulierten Steuerimpulses entsprechen. Auch in einem solchen Fall wird eine Überlastung der Diode vermieden. Dabei kann ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal mit einer Länge, die durch eine ganze Zahl teilbar ist, in Einzelimpulse und Abstände geteilt werden, die innerhalb der Impulsfolge gleich lang sind, und bei einer Länge, die nicht durch eine ganze Zahl teilbar ist, ein Einzelimpuls eine abweichende Länge vom anderen aufweisen, wobei die Einzelimpulse und deren Abstände addiert die Gesamtlänge einer Impulsfolge wiederum entsprechen. Der Mikrocontroller berechnet bei entsprechend vorgegebenen Teilerverhältnissen die tatsächlichen Impulslängen sowie die Abstände zur nächsten Impulsfolge. Von einem pulsweitenmodulierten Steuersignal können dabei auch mehr als zwei Einzelimpulse innerhalb einer Impulsfolge generiert werden, wobei die Impulsabstände gleich der Länge der einzelnen Impulse sind oder hiervon abweichen.
Um zum Beispiel bei einer Laser-Applikation die Laserdiode aktivieren zu können, ist es erforderlich, dass beim Einschalten ein Mindeststrom fließt, damit die Lichtquelle überhaupt Licht emittieren kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass der Wert des Stromes der ersten Stufe bzw. der Anfangswert mindestens so hoch ist, dass die zur Lichtabgabe erforderliche minimale Leistungsaufnahme der lichtemittierenden Diode nicht unterschritten wird. Dem schließen sich sodann die höheren Stromwerte in der Einschaltphase an.
Das Verfahren lässt sich aber auch anwenden, wenn der Tastgrad des PWM-Signals 100 % beträgt. In diesem Fall werden die einzelnen Stufen oder die kontinuierliche Erhöhung des Stromes während einer Anlaufphase der lichtemittierenden Diode realisiert und der Strom stufenförmig oder kontinuierlich erhöht bis der Nennwert erreicht ist bzw. Überschwinger unterhalb des Belastungsgrenzwertes der Diode liegen. Die Erfindung kann aber auch bei jedem anderen Tastgrad zum Einsatz kommen. In weiterer Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, dass das Schaltmittel während einer definierten Hochlaufzeit der Leuchtdiode mit einem schrittweise steigenden Tastgrad von einem minimalen Tastgrad nahe 0%, abhängig von den Möglichkeiten der Ansteuerelektronik, bis 100% und mit einem solchen Mindeststrom betrieben wird, dass die minimale Leistungsaufnahme zur Lichtabgabe nicht unterschritten wird, und mit Erreichen des Tastgrades von 100% der Strom schrittweise bis zum Nennstrom der lichtemittierenden Diode erhöht wird.
Um eine noch höhere Lichtstärke realisieren zu können, ist in einer Variante vorgesehen, dass mit Erreichen des Tastgrades von 100% der Strom bis zum Komponentengrenzwert der Diode erhöht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich in Verbindung mit jeder Art einer PWM-gesteuerten, lichtemittierenden Diode, einer Laserdiode oder einer Leuchtdiode, einsetzbar. Als Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann ein programmierbarer oder fest eingestellter Mikrocontroller mit mindestens einem die Einzelimpulse ausgebenden Ausgang vorgesehen sein, die nach einem eingespeicherten Programm die Stufenphasen und die Höhe des Stromes unter Berücksichtigung des Tastgrades des PWM-Signals ermittelt.
Um die emittierte Lichtstärke zu regeln, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mindestens Eingänge für die Berücksichtigung der Betriebsparameter und der Helligkeitseinstellung zur Ermittlung des pulsweitenmodulierten Steuersignals aufweist.
Die Steuereinrichtung kann grundsätzlich in Verbindung mit allen Arten von Beleuchtungseinrichtungen mit lichtemittierenden Dioden, wie Leucht- und Laserdioden, zum Einsatz kommen, wenn sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Besonders bewährt hat sich die Steuereinrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Ansteuerung mindestens einer Innen- und/oder Außenbeleuchtungseinrichtung mit mindestens einer lichtemittierenden Diode. In der Regel weisen solche Beleuchtungseinrichtungen eine Vielzahl von Leuchtdioden auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Diagramme ergänzend erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 den Stromverlauf mit Überschwinger bei einer LED-/Laserdiodenansteuerung mittels PWM-Signale herkömmlicher Art;
2 den Stromverlauf mit Anheben des Nennstromes innerhalb der Periodendauer bei LED-/Laserdiodenansteuerung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
3 den Stromverlauf mit Begrenzung des Einstellstromes bei einem Tastgrad von 50 %,
4 den Stromverlauf mit Begrenzung des Einstellstromes bei einem Tastgrad von 80 %,
5 den Stromverlauf mit Begrenzung des Einstellstromes bei einem Tastgrad von 100 % und
6 das Anheben des Einstellstromes in mehreren Stufen bei einem eingestellten Tastgrad von PWM 100 %.

1 zeigt in einem Diagramm den Stromverlauf bei Ansteuerung einer LED oder Laserdiode herkömmlicher Art mittels eines PWM-Signals mit einem Tastverhältnis von 50 %, wobei die Skala in dieser Figur, wie auch in allen anderen Figuren, beispielhaft zu sehen ist. Diese können Millisekunden- oder Mikrosekundenteiler aufweisen oder auch in Taktschritten unterteilt sein, während die y-Achse den Mindeststrom angibt, der zum Emittieren des Lichtes mit einer Mindestlichtstärke erforderlich ist, den Nennstrom und die Strombelastbarkeit des Bauelementes sowie tatsächlich realisierte Stromspitzen durch Überschwinger, die beim Einschalten zu Beginn eines Impulses eines PWM-Signals entstehen können. Es ist aus der Darstellung ersichtlich, dass diese Überschwinger den Grenzwert der Diode weit übersteigen können, was bei stromempfindlichen Dioden zur Zerstörung derselben führen kann. Der eingeleitete Strom wird auf einen bestimmten Nennwert (I_nenn) eingestellt und gleichbleibend oder geregelt während des Betriebes der Diode angelegt. Die Frequenz selber kann beliebig eingestellt werden, was auch für die Ausführungsbeispiele in den 2-5 gilt.
2 zeigt einen Stromverlauf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wonach der Einstellwert bei jedem Steuerimpuls des PWM-Signals in der Einschaltphase in mehreren Stufen angehoben wird. Diese Anhebung erfolgt innerhalb der Periodendauer der PWM-Ansteuerung. Im Beispiel sind bis zum Erreichen des Nennstromes 4 Schritte vorgesehen, wobei der Mindeststrom so groß gewählt ist, dass die Diode Licht in einer Mindestlichtstärke emittiert. Der Nennstrom bewirkt bei dieser Steuerung nur Überschwinger geringer Amplitude, sodass die Strombelastung stets unterhalb des Grenzwertes der Strombelastbarkeit der Diode liegt, wie aus der Darstellung ersichtlich ist. Der Grenzwert I_lim wird praktisch nicht erreicht. Der Einstellstrom kann gegenüber dem Nennstrom aber auch noch geringfügig erhöht werden, um eine höhere Lichtstärke zu erreichen, der Grenzwert darf aber nicht überschritten werden. Die durch die Anhebung des Stromes fehlende Leistung kann durch eine Korrektur des Pulspausenverhältnisses (Tastgrad) des PWM-Signals korrigiert werden. Die Anhebung des Stromes erfolgt in einem Bruchteil der Zeit einer Periodendauer.
In 3 ist der Stromverlauf mit Begrenzung des Einstellstromes (I_Einstell) bei einem Tastgrad von 50 % und 75 % des Nennstromes (I_nenn) eingezeichnet. Dieses Beispiel zeigt, dass der Überschwinger die Strombegrenzung bei dieser Einstellung ebenfalls nicht erreicht. Dies ist auch der Fall, wenn, wie in 4 dargestellt, ein Tastgrad von 80 % eingestellt ist und der Einstellstrom 75 % vom Nennstrom entspricht. Wird, wie aus 5 ersichtlich, der Tastgrad auf 100 % eingestellt und der Einstellstrom auf 75 % des Nennstromes beim Einschalten eingestellt, so ist durch die Überschwinger ebenfalls eine Zerstörung der Diode nicht zu befürchten. In den Beispielen 3-5 wird davon ausgegangen, dass der Einstellstrom mindestens dem Mindeststrom (I_min) entspricht, der erforderlich ist, um die Diode ordnungsgemäß betreiben zu können. Der Grenzwert des Stromes (I_limit) wird dabei nicht überschritten. In allen drei Ausführungsbeispielen wird aber eine unterschiedliche Leistungsaufnahme erfolgen. In 3 beträgt diese P = 37,5 %, im Beispiel nach 4, P = 60 % und im Beispiel nach 5, P = 75 %. Durch die Einschaltimpulsdauer kann hier eine Korrektur vorgenommen werden.
Wenn der Tastgrad von 100 % erreicht ist, kann erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehen sein, dass der Nennstrom sodann auf einen Wert erhöht wird, der an den Grenzwert herankommt, aber durch die niedrigen Amplituden der Überschwinger, die sich aufgrund der kleineren Änderungen der Stromvorgebewerte ergeben, nicht überschritten wird. Die Anhebung kann grundsätzlich unmittelbar in einem Schritt erfolgen, sie kann aber auch, wie aus 6 ersichtlich, bei Erreichen oder Einstellen eines Tastgrades von 100 % schrittweise durch die Schritte A,B und C realisiert werden, um schrittweise den Strom auf den Nennstrom anzuheben. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Einstellstrom im ersten Schritt während der Zeitphase A 75 % des Nennstromes mit einer Leistung von 75 %, im zweiten Schritt erhöht sich der Strom auf 90 %, bei einer Leistungsaufnahme von 90 % und im Schritt C beim Stromwert von 96 % auf eine Leistungsaufnahme von 96 %. Mit Erreichen des Nennstromes nach dem Schritt C beträgt die Leistungsaufnahme 100 %. Die Lichtstärke nimmt also ständig mit Erhöhung des Einstellstromes zu.
Die Beispiele zeigen, dass verschiedene stufenförmige oder aber auch kontinuierliche Anhebungen des Einstellstromes bis hin zum Nennstrom möglich sind. Darüber hinaus kann der Nennstrom auch zusätzlich noch angehoben werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in jedem Fall verhindert, dass Überschwinger oder Einstellenströme zur Zerstörung der Diode führen können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013107774 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Vermeidung des Überschreitens von Stromgrenzwerten einer lichtemittierenden Diode, die von einer Steuereinrichtung über ein Schaltmittel mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals mit elektrischer Energie versorgt wird, welches pulsweitenmodulierte Steuersignal in Abhängigkeit von mindestens einer vorgegebenen Einstellgröße und mindestens einem durch Messung der Betriebsspannung und/oder des Stromes erfassten Betriebsparameter generiert wird und in einer definierten Impulsfolge und Tastgrad das Schaltmittel steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom im Wert innerhalb einer Einschaltphase der lichtemittierenden Diode in der Periodendauer der PWM-Ansteuerung in mehreren Stufen oder kontinuierlich bis mindestens auf den Nennwert gesteuert angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Werten der einzelnen Stufen oder Stromhöhen die fehlende Leistung durch eine Korrektur des Tastgrades (Puls/Pausenverhältnisses) des PWM-Signals auf den Sollwert angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Ansteuerfrequenz des Schaltmittels und damit der lichtemittierenden Diode, die Steuereinrichtung jeden generierten pulsweitenmodulierten Steuerimpuls innerhalb einer Impulsfolge der PWM-Taktfrequenz in mindestens zwei voneinander getrennte Einzelimpulse teilt, deren Impulslängen addiert der Länge eines generierten pulsweitenmodulierten Steuerimpulses entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal mit einer Länge, die durch eine ganze Zahl teilbar ist, die Einzelimpulse und deren Abstände innerhalb der Impulsfolge gleich lang sind, und bei einer Länge, die nicht durch eine ganze Zahl teilbar ist, ein Einzelimpuls eine abweichende Länge aufweist, wobei die Einzelimpulse und deren Abstände addiert die Gesamtlänge wiederum einer Impulsfolge aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass von einem pulsweitenmodulierten Steuersignal mehr als zwei Einzelimpulse innerhalb einer Impulsfolge generiert werden, wobei die Impulsabstände gleich der Länge der einzelnen Impulse sind oder hiervon abweichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Stromes der ersten Stufe oder der Anfangswert mindestens so hoch ist, dass eine minimale Leistungsaufnahme der lichtemittierenden Diode nicht unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch bei einem Tastgrad des PWM-Signals von 100 % die einzelnen Stufen während einer Anlaufphase der lichtemittierenden Diode erhöht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel während einer definierten Hochlaufzeit der Leuchtdiode mit einem schrittweise steigenden Tastgrad von nahe 0% bis 100% und mit einem solchen Mindeststrom betrieben wird, dass die minimale Leistungsaufnahme zur Lichtabgabe nicht unterschritten wird, und mit Erreichen des Tastgrades von 100 % der Strom schrittweise oder kontinuierlich bis zum Nennstrom der lichtemittierenden Diode erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erreichen des Tastgrades von 100 % der Strom bis zum Komponentengrenzwert der Diode erhöht wird um eine möglichst große Lichtausbeute zu erreichen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierende Diode eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode ist.
Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines programmierbaren oder fest eingestellten Mikrocontrollers mit mindestens einem die Einzelimpulse ausgebenden Ausgang, welche nach einem eingespeicherten Programm die Stufenphasen und die Höhe des Stromes unter Berücksichtigung des Tastgrades des PWM-Signals ermittelt oder einen Stromverstärker entsprechend steuert.
Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens Eingänge für die Berücksichtigung der Betriebsparameter und der Helligkeitseinstellung zur Ermittlung des pulsweitenmodulierten Steuersignals aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung in ein Kraftfahrzeug zur Ansteuerung mindestens einer Innen- und/oder Außenbeleuchtungseinrichtung mit mindestens einer lichtemittierenden Diode eingesetzt ist.