DE9002812U1

DE9002812U1 - Infrarot-Scheinwerfer

Info

Publication number: DE9002812U1
Application number: DE9002812U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1990-06-07
Anticipated expiration: 2000-03-10

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Infrarot-Scheinwerfer 5

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Scheinwerfer zum Beleuchten von mit einer Fernsehkamera aufzunehmenden Objekten.

Aus der DE-OS 29 09 061 ist es bekannt, bewegte Objekte, die mit einer Fernsehkamera aufgenommen werden sollen, mit Lichtblitzen zu beleuchten, die mit Lumineszenzdioden erzeugt werden. Es wird eine bildspsichernde Aufnahmeröhre eingesetzt, welche die «lit den Lichtbi⁵. ^?:zen erz ugten Bilder speichert und in der Q leir bis z;-m jeweils nächster: Lichtblitz in ein Videosignal umwandelt. Die Lumineszenzdioder. sind gruppenweise parallel ange steuert.

In dem Gebrauchsmuster G 89 02 905.4 ist ein Infrarot-Scheinwerfer zum Beleuchten von mit einer Fernsehkamera aufzunehmen- den Objekten vorgeschlagen, dessen Lichtquelle aus einer Vielzahl von Infrarot-Lumineszenzdioden besteht, die derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß sie sich im Brennpunkt eines Reflektors befinden und das von ihnen ausgestrahlte Licht auf den Reflektor gelangt. Zusätzlich kann noch eine Vielzahl von weiteren Lumineszenzdioden vorhanden sein, die derart angeordnet sind, daß sie das Licht in Richtung des vom Reflektor abgestrahlten Lichtes abstrahlen. Sind die Lumineszenzdioden in Gruppen unterteilt, die parallel an eine Versorgungsspannungsquelle angeschlossen sind, so wird die durch die hohe Lebens- dauer der Lumineszenzdioden ohnedies hohe Ausfallsicherheit noch weiter erhöht. Der Energieverbrauch soll gering sein, wenn die Lumineszenzdioden nur impulsweise betrieben werden, wobei die. Impulsfrequenz größer sein muß als die Bildfrequenz der Fernsehkamera. Zur überwachung der Funktion des bekannten Scheinwerfers wird der Stromfluß durch die Lumineszenzdioden überwacht.

Aus dem Gebrauchsmuster G 88 15 418 ist ferner ein Infrarot-Schcirivvorfsr füit sinsr VI &thgr; 1 &zgr; 3 h 1 von I. &ugr; &ggr;&rgr;. 1&pgr;83&Zgr;&Xgr;&Pgr;&zgr;&udigr;&idiagr;&ogr;&ogr;°&pgr; b &bgr; k ^a &pgr; &pgr; ^

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die gruppenweise parallelgeschaltet sind, wobei die Gruppen mit Vorwiderständen und Strombegrenzern versehen sind. Die Lumineszenzdioden sind auf die Vorderseite einer Tragerplatte aus Kunststoff aufgebracht. Zur Abfuhr der Verlustwärme ist die Rückseite der Trägerplatte auf einen das Gehäuse bildenden kühlkörper aufgesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt uie Aufgabe zugrunde, einen j-'rarct-Scheinwerfer mit Lumineszenzdioden zu schaffen, der sich durch zuverlässigen Betrieb bei maximal möglicher Helligkeit und geringer Verlustleistung auszeichnet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den im kennzeich-/ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. 15

Die für die Ansteuerung der Lumineszenzdioden erforderliche Schaltung ist auf derselben Leiterplatte wie die Lumineszenzdioden angebracht.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Vorteile näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

\ Figur 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel, Figur 2 ein erstes Prinzipschaltbild und Figur 3 ein zweites Prinzipschaltbild.

In Figur 1 ist mit 1 ein rechteckfürmiger Rahmen aus U-Profiischienen bezeichnet, an dessen Rückseite ein Kühlkörper 3 befestigt ist, der die Rückwand eines Scheinwerfergehäuseu bildet. Auf seiner planen Innenseite sitzt plan anliegend eine Leiterplatte A, auf die, matrixförmig angeordnet, Lumineszenzdioden 6 gelötet sind. Da im Ausführungsbeispiel die Leiterbahnen, über welche die Lumineszenzdioden mit Strom versorgt werden, auf der dem Kühlkörper 3 zugewandten Seite der Leiterplatte 4 verlaufen, ist zur Vermeidung von Kurzschlüssen ijbnr dem met &pgr; 1 j i sr Hr &pgr; Kühlkörper 3 zwJ. si: &pgr; tr &pgr; -'&ugr;&idiagr; Ltri tüi;pia &iacgr; tu ·\ &ugr;&igr;'&kgr;!

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dem Kühlkörper 3 eine elektrisch isolierenrle Wärmelei t folie 5 angebracht. Selbstvers Ländlich kann anstelle dieser rolle eine Lackschicht auf der Leiterplatte 4 und/oder auf dem Isolierkörper 3 verwendet werden- Auf der Leitprplatte 4 sit/nn nicht nur die Lumineszenzdioden 6, sondern auch Schaltelemente 12 zur Stromversorgung der Lumineszenzdioden. Selbstverständlich kann für die Schaltelemente 12 auch eine gesonderte Leiterplatte vorgesehen werden, die zweckmäßig wie die Leiterplatte 4 auf dem Kühlkörper 3 sitzt und daher in derselben Ebene wie die Lcitsrplstts 4 lisct. Dis Lsitsrbshnsn vor sllsn? die- die n?it den Anoden der Lumineszenzdioden, an denen der größere Teil der Verlustwärme entsteht, verbunden sind, sind möglichst breit, damit ein guter Wärmeübergang zum Kühlkörper 3 entsteht.

Auf der Vorderseite des Rahmens 1 ist in einer ersten Version eine Scheibe 7 befestigt, welche für den Wellenlängenbereich der Lumineszenzdioden 6 lichtdurchlässig ist. Im Falle von im Infraroten strahlenden Lumineszenzdioden kann daher die Scheibe 7 im sichtbaren Bereich undurchlässig sein. Wird der Schein werfer selbsttätig von einem Dämmerungsschalter ein- und aus geschaltet, so kann auch dieser auf der Leiterplatte A untergebracht werden. Die Scheibe 7 muß dann in dem Spektralbereich, ir, dsm der Dämmerungsschalter empfindlich ist* zumindest eine geringe Durchlässigkeit haben.

Im Falle einer planen Scheibe 7 ist der Abstrahlwinkel des Scheinwerfers nach Figur 1 etwa gleich dem der einzelnen Lumineszenzdioden 6. Eine Veränderung des Abstrahlwinkels ohne Austausch der Dioden 6 ist dadurch möglich, daß eine asphärische Scheibe, z. B. eine Fresnel-Linse &dgr;, im Strahlengang der Dioden angeordnet wird. Im Falle einer Linse mit positiver Brennweite wire der Abstrahlwinkel verkleinert, mit einer Linse mit negativer Brennweite vergrößert. Um eine Verschmutzung der Fresnel-Linse 8 zu vermeiden, ist diese vorteilhaft zwischen der Scheibe 7 und den Lumineszenzdioden 6 angeordnet, sie kann aber auch die Scheibe 7 ersetzen, wobei zweckmäßig ihre glatte Seite nach auSen zeiⁿt*

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Der Rahmen 1 mit den 1 umineszenzdioden 6, dem Kühlkörper 3
und der Frontscheibe 7, &thgr; ist in ein Gehäuse y eingeschoben,
das nach vorn als Dlende ausgebildet und vorn und hinten offen
ist. An seiner Unterseite ist eine Halterung 10 befestigt,

Durch eine Öffnung 11 in der Halterung 10, dem Gehäuse 9 und
dem Rahmen 1 sind die Versorgungsleitungen geführt.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die Lumineszenzdioden in |

Gruppen 6a, 6b unterteilt, die parallel an die Versorgungsspan- 1

1 nung angeschlossen sind. Wegen der geringen Nennspannung von j Lumineszenzdioden ist es zweckmäßig, mehrere in Reihe zu schal- ^! ten. Dies hat aber den Nachteil, daß bei Ausfall einer Diode
auch sämtliche mit dieser in Reihe geschalteten Dioden ausfallen. Durch die Unterteilung in Gruppen ist sichergestellt, daß

der Scheinwerfer auch bei Ausfall einer Diode wenigstens mit ,_; verminderter Leistung funktionsfähig bleibt. Im Ausführungsbeispiel sind in jeder Gruppe so viele Dioden in Reihe geschaltet, daß sie unmittelbar aus einem Netzgleichrichter GL ver- < sorgt werden können. Dem Netzgleichrichter GL ist ein Überspan- , nungsschutz VDR vorgeschaltet. Ein Widerstand NTC mit negativem

Temperaturkoeffizienten begrenzt den Einschaltstrom, der u. a. J^ durch das Aufladen eines Siebkondensators C verursacht wird. In ? der Zuleitung zu den Lumineszenzdioden 6a, 6b liegt ferner ein Ü Schalter TS, der die Temperatur des Kühlkörpers und damit die '■'£ der Dioden 6a, 6b überwacht und der den Stromkreis Öffnet, wenn ;, ein vorgegebener Grenzwert von z. B. 55 "C überschritten wird. | Der Stromfluß durch die Dioden 6a wird von einer Konstantstrom- | quelle mit einem Transistor TSl, einem Potentiometer Pl und ;·■, einem Strommeßwiderstand RMl gesteuert. Mit einer Zenerdiode ^ DZ, die über einen Vorwiderstand VR an der Ausgangsspannung des ' Gleichrichters GL liegt, wird eine Konstantspannung erzeugt» ^:: Durch den Transistor TSl und damit durch die Dioden 6a stellt
sich daher ein Strom ein, der am Strommeßwiderstand RMl einen ' Spannungsabfall erzeugt, der etwa gleich der am Abgriff des

Potentiometers Pl liegenden Referenzspannung ist. Entsprechend
wird mit einer zweiten Konstantstromquelle TS2, RM2, P2 ein
Strom durch die Lumineszenzdioden 6b erzeugt. Weitere Gruppen
von Lumineszenzdioden mit je einer weiteren Konstantstromquelle
können vorhanden sein.

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1 Mit den Potentiometern Pl, P2 kann der Strom durch die Lumi neszenzdioden 6a, 6b und damit deren Lichtemission eingestellt werden. Über Klemmen Kl, K3 können den Transistoren T5.1., TS2 Steuerspannungen zugeführt werden, welche eine VeräniJ rung der 5 Lichtemission bewirken. Beispielsweise kann den Klemmen Kl, K3 ■ eine Spannung, z. B. von einem Dämmerungsschalter, zugeführt ' werden, der den Strom durch die Lumineszenzdioden ein- und I ausschaltet. Es kann aber auch die Stromstärke kurzfristig zum I Erzeugen von Lichtblitzen erhöht werden. Ferner können die I 10 Transistoren TSl, TS2 zyklisch mit Impulsen einer Frequenz, die ] wesentlich größer als die Bildwiederholfrequenz ist, gesteuert \ werden. Durch Prüfen der Spannungen an Klemmen K2, K4 werden \ die Ströme durch die Lumineszenzdioden 6a, 6b und damit diese tj ^!- überwacht. Fällt nämlich eine Lumineszenzdiode aus, wird der I 15 Strom im zugehörigen Stromkreis unterbrochen, und es tritt am r zugehörigen Strommeßwiderstand RMl, RM2 kein Spannungsabfall \ mehr auf. Auf eine getrennte Ansteuerung der Transistoren TSl, \ TS2 kann auch verzichtet werden. Es ist dann nur ein einziges ; Potentiometer Pl erforderlich.
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I Figur 3 zeigt das Schaltbild einer im Vergleich zu Figur 2 verbesserten Stromregelung für die einzelnen Gruppen von Lumineszenzdioden. Ein Strommeßwiderstand RM3 ist mit der Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors FET sowie mit 25 Lumineszenzdioden 13, die eine von mehreren Gruppen einer Viel-, , zahl von Lumineszenzdioden bilden, in Reihe geschaltet. Die

Spannung am Strommeßwiderstand RM3 oder eine davon abgeleitete Spannung wird dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers OPV zugeführt, an dessen nichtinvertierenden Ein-30 gang eine Referenzspannung ^_Ief angelegt ist, die z, B. ent-P sprechend den Gate-Spannungen der Transistoren TSl, TS2 der g Schaltung nach Figur 2 erzeugt wird. An den Ausgang des Ope-

fc rationsverstärkers OPV ist die Gate-Elektrode des Feldeffekt-

I transistors FET angeschlossen. Durch den Einsatz eines Opera-I 35 tionsverstärkers OPV kann der Strommeßwiderstand RM3 wesentlich

H kleiner als die Strommeßwiderstände RMl, RM2 in der Schaltung

I nach Figur 2 gewählt werden, so daß bei gleicher Versorgungs-

1 spannung mehr Lumineszenzdioden in Reihe geschaltet werden

I können. Es wird daher eine höhere Lichtausbeute bei gleicher

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Verlustleistung erzielt. Ferner wird der einyestellte Strom besser eingehalten, so daß ein höherer Strom als in der Schaltung nach Figur 2 eingestellt werden kann, ohr.3 daü nie Lumineszenzdiodon gefährdet werden.

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Claims

90 G 4 &Iacgr; &Ogr; 8 DE Schutzanspruche

1. Infrarot-Scheinwerfer zum Beleuchten von mit einer Fernsehkamera aufzunehmenden Objekten mit einer Vielzahl von Infrarot- Lumineszenzdioden, die in Gruppen unterteilt sind, wobei die Lumineszenzdioden jeder Gruppe in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen parallel an einen Netzgleichrichter angeschlossen sind und daß der Dorchgangsstrom jeder Gruppe von Lumineszenzdioden über eine steuerbare Konstantstromquelle geführt ist.

2. Infrarot-Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis jeder Gruppe ein Strommeßwiderstand (RMl, RM2; RM3) geschaltet ist und daß der Spannungsabfall an diesem überwacht wird.

3. Infrarot-Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Konstantstromquelle einen Strommeßwiderstand (RM3) enthält, der mit der Drain- Scurce-Strecke eines Feldeffekttransistors (FET) und mit den Lumineszenzdioden (13) in Reihe geschaltet ist, daß ein Operationsverstärker (OPV) den Spannungsabfall am Strommeßwiderstand (RM3) mit einer Referenzspannung (U_ref) vergleicht und den Feldeffekttransistor (FET) im Sinne einer Konstant haltung der Spannung am Strommeßwiderstand (RM3) steuert.

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