DE19754222A1 - Vorrichtung zur Funktionskontrolle von Lumineszenzdioden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funktionskontrolle von Lumineszenzdioden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Lumineszenzdioden finden verstärkt Anwendung als Kontrollampen, beispielsweise als Anzeigemittel für eine erhöhte Kühlwassertemperatur in einem Kraftfahrzeug. Darüber hinaus werden Lumineszenzdioden als Glühleuchtenersatz verwendet wozu eine Vielzahl von Lumineszenzdioden gemeinsam betrieben werden, um eine ausreichende Beleuchtungsstärke beim Betrachter zu erreichen. Ein Problem bei der Verwendung von Lumineszenzdioden ist, daß bei bestimmten Lichtbedingungen visuell schwer erkennbar ist, ob eine Lumineszenzdiode leuchtet oder nicht. Daher sind die bekannten Kontrollmaßnahmen nicht immer zuverlässig, wie beispielsweise das kurzzeitige Einschalten aller Lumineszenzdioden beim Start eines Kraftfahrzeuges. Des weiteren sind Lumineszenzdioden auch Alterungsprozessen unterworfen, so daß die Helligkeit einer einzelnen Lumineszenzdiode mit der Zeit abnehmen kann. Aufgrund sicherheitsrelevanter Aspekte war daher beispielsweise der Einsatz von Lumineszenzdioden in Blinklichtsignalanlagen nicht möglich, so daß trotz der aufgezeigten Möglichkeiten auf deren Einsatz lange verzichtet wurde und weiter herkömmliche Blinklichtsignalanlagen verwendet werden.

Eine derartige herkömmliche Blinklichtsignalanlage ist aus der DE 41 37 611 A1 bekannt und in Kraftfahrzeugen gebräuchlich, wobei die dort verwendeten Blinkleuchten üblicherweise Glühlampen als Leuchtmittel aufweisen. Um eine Funktionskontrolle dieser Glühlampen zu ermöglichen, weisen die verwendeten Blinkgeber eine interne Kontrollschaltung, bestehend aus z. B. einem Kontrollwiderstand im Blinklampenstromkreis und einer Halbleiterschaltung, auf. Die Halbleiterschaltung ist dabei häufig gemeinsam mit einem Multivibrator, der die Taktfrequenz erzeugt, kostengünstig und platzsparend als sogenannter kundenspezifischer Schaltkreis aufgebaut. Die so realisierten Kontrollschaltungen sind speziell auf die Überwachung von Glühlampenlasten ausgelegt, die sich beispielsweise durch einen annähernd exponentiell verlaufenen Abfall des Lampenstromes nach dem Einschalten der Glühlampe auszeichnen. Die Überwachung der Funktion anderer Leuchtmittel, wie z. B. von Leuchtdioden, kann mit diesen üblicherweise verwendeten Kontrollschaltungen nicht durchgeführt werden.

Aus der DE 295 15 223 U1 ist eine LED-Kraftfahrzeugleuchte bekannt, die sich als Blinkleuchte eignet und über eine eigene Kontrollschaltung zur Funktionskontrolle der LEDs verfügt. Dazu sind jeweils eine Anzahl von Lumineszenzdioden parallel geschaltet, wobei jeder Lumineszenzdiode ein Strombegrenzungswiderstand vorgeschaltet ist. Mehrere solcher Module sind dann wiederum seriell miteinander verbunden. Die Begrenzungswiderstände sind derart ausgelegt, daß durch die parallelgeschalteten Lumineszenzdioden der maximal zulässige Strom fließt. Bei einem Ausfall von mindestens zwei Lumineszenzdioden in einer Parallelschaltung übersteigt dann der durch die verbleibenden Lumineszenzdioden fließende Strom den maximal zulässigen Strom, so daß die verbleibenden Lumineszenzdioden zerstört werden, was zu einer Unterbrechung der Serienschaltung führt. Damit soll erreicht werden, daß bei Unterschreitung einer Grenzhelligkeit die Blinklichtsignalanlage nicht weiter betreibbar ist. Voraussetzung für diese Art der Kontrolleinrichtung ist, daß durch die defekten Lumineszenzdioden kein Strom mehr fließen kann. Lichtausbeuteverluste aufgrund von Alterungsprozessen oder Emissionsausfall bei Erhalt der Diodenfunktion sind durch die vorgeschlagene Schaltungsanordnung nicht erfaßbar.

Aus der DE 196 18 010 ist eine Blinklichtsignalanlage bekannt, die eine gemischte Verwendung von Blinkleuchten mit Leuchtdioden und mit Glühleuchten als Leuchtmittel und die Funktionskontrolle beider Leuchtmittel ermöglicht. Dazu ist der Leuchtdiode eine externe Kontrolleinrichtung zugeordnet, die über eine separate Leitung mit der internen Kontrolleinrichtung für die Glühleuchten verbunden sind. Die externe Kontrolleinrichtung beruht dabei wie in der DE 295 15 223 darauf, daß bei Ausfall einer Diode die elektrische Verbindung unterbrochen ist. Nachteilig an der bekannten Schaltungsanordnung ist, daß Lichtschwächungen aufgrund von Alterungsprozessen oder eines zu geringen Injektionsstromes nicht erfaßbar sind, ebenso wie Ausfälle der Lumineszenz bei Erhaltung der Diodenfunktion.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Funktionskontrolle von Lumineszenzdioden zu schaffen, mittels derer zuverlässig bestimmbar ist, ob und wie hell eine Lumineszenzdiode leuchtet.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Durch die Zuordnung eines im Emissionsspektrum der Lumineszenzdiode photosensitiven Bauelementes wird erreicht, daß direkt das Emissionsverhalten der Lumineszenzdiode erfaßt wird, wodurch auch Helligkeitseinbußen aufgrund von Alterungsprozessen und Emissionsausfälle der Lumineszenzdiode erfaßt werden, die sich nicht als elektrische Unterbrechung niederschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das photosensitive Bauelement als Halbleiterbauelement ausgebildet, beispielsweise als Photodiode oder als Photowiderstand, wodurch sich das photosensitive Bauelement sehr kompakt und preisgünstig realisieren läßt. Besonders vorteilhaft lassen sich Lumineszenzdiode und photosensitives Bauelement auf einem Substrat integrieren. Gegebenenfalls kann durch ein Band-Gap-Tayloring der Bandabstand des photosensitiven Bauelements etwas zum Bandabstand der Lumineszenzdiode verringert werden, so daß die quantitative Empfindlichkeit des photosensitiven Bauelementes erhöht wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist dem photosensitiven Bauelement eine Einrichtung zur Erfassung des Photostromes zugeordnet. Diese kann quantitativer Natur, wie beispielsweise ein Amperemeter, oder aber rein qualitativer Natur sein wie beispielsweise ein Schwellwertschalter.

Da die funktionelle Anregung einer Lumineszenzdiode teilweise nur sehr sporadisch sein kann, wird dieser eine Anregungsschaltung zugeordnet, die diese in definierten zeitlichen Abständen anregt, um deren Funktionalität zu überprüfen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Vorrichtung zur Funktionskontrolle von Lumineszenzdioden.

Die Vorrichtung 1 zur Funktionskontrolle von Lumineszenzdioden umfaßt eine Lumineszenzdiode 2, eine Photodiode 3, ein Amperemeter 4, eine Auswertelogik 5 und ein Display 6. Die Lumineszenzdiode 2 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kontrolleuchte für eine zu überwachende Komponente 7, wie beispielsweise die Batterie eines Kraftfahrzeuges oder die Kühlwassertemperatur. Dazu wird die Lumineszenzdiode 2 durch eine Spannungsquelle 8 in Flußrichtung gepolt. Zwischen der Spannungsquelle 8 und der Lumineszenzdiode 2 ist ein Schalter 9 angeordnet, der von der zu überwachenden Komponente 7 angesteuert wird. Solange die Komponente 7 im zulässigen Bereich arbeitet, bleibt der Schalter 9 offen, so daß die Lumineszenzdiode 2 nicht leuchtet. Beispielsweise beim Erreichen eines kritischen Arbeitspunktes schaltet die Komponente 7 den Schalter 9 durch, so daß der Stromkreis geschlossen wird und die Lumineszenzdiode 2 zu leuchten beginnen sollte. Dazu wird der Auswertelogik 5 das Schaltsignal der Komponente 7 zugeführt, so daß ein Photostrom erwartet werden kann. Wird kein Photostrom erfaßt, so muß ein Bauteil der Vorrichtung defekt sein, was dann am Display 6 zur Anzeige gebracht werden kann. Emittiert die Lumineszenzdiode 2 Licht, so wird ein Anteil von der in Sperrichtung vorgepolten Photodiode 3 empfangen und als Photostrom delektiert. Über das Amperemeter 4 wird dieser Photostrom quantitativ erfaßt, so daß auf die Helligkeit der Lumineszenzdiode 2 zurückgeschlossen werden kann. Die Auswertelogik 5 setzt dann den erfaßten Photostrom in ein Kontrollsignal um, das auf dem Display zur Anzeige gebracht werden kann. Dies kann beispielsweise eine Aufforderung zum Auswechseln, die verbleibende Zeit oder die Helligkeit in % sein.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Funktionskontrolle von Lumineszenzdioden, umfassend mindestens eine zu kontrollierende Lumineszenzdiode und eine Kontrolleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung als im Emissionsspektrum der Lumineszenzdiode (2) photosensitives Bauelement ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das photosensitive Bauelement als Halbleiterbauelement ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lumineszenzdiode (2) und das photosensitive Halbleiterelement in einem gemeinsamen Substratmaterial integriert sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem photosensitiven Bauelement eine Einrichtung zur Erfassung des Photostromes zugeordnet ist, mittels derer eine Warnsignaleinrichtung ansteuerbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lumineszenzdiode (2) eine Anregungsschaltung zugeordnet ist, mittels derer die Lumineszenzdiode (2) zu definierten Zeitpunkten zu Kontrollzwecken zum Leuchten anregbar ist.