EP2645529A1 - Schaltungsanordnung und Verfahren zum Testen eines Leuchtdiodenzweigs einer Schaltungsanordnung - Google Patents

Schaltungsanordnung und Verfahren zum Testen eines Leuchtdiodenzweigs einer Schaltungsanordnung Download PDF

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EP2645529A1
EP2645529A1 EP13161845.6A EP13161845A EP2645529A1 EP 2645529 A1 EP2645529 A1 EP 2645529A1 EP 13161845 A EP13161845 A EP 13161845A EP 2645529 A1 EP2645529 A1 EP 2645529A1
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light
emitting diode
current
branch
diode branch
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/52—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits in a parallel array of LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement and a method for testing a light diode branch of a circuit arrangement, in particular emergency lighting, on functionality of its LEDs, wherein the light emitting diode branch comprises a plurality of light-emitting diodes and at least one resistor in series, in which method the light-emitting diode branch of its operating state under the influence of a constant electrical current is converted with at least a first current in a test state under impressing an electric current with a different current, wherein, taking into account at least one direct or indirect measurement of at least one electrical variable of the circuit arrangement of the LED branch is tested.
  • a short circuit of one or more light-emitting diodes can disadvantageously lead to considerable currents in the circuit arrangement, whereby damage to other circuit parts is to be feared.
  • the storage of standard current values for the purpose of a current comparison is relatively complex and also represents a relatively unreliable approach to fault detection - among other reasons, because currents are also due to aging phenomena the LEDs can change.
  • a method for detecting a function failure of a light-emitting diode which is based on the comparison with the standard current value and does not take these circumstances into consideration, can thus fail.
  • the invention achieves the stated object with regard to the method in that the light-emitting diode branch, which has at least two parallel light-emitting diodes, each with a resistor in series, a constant electric current is impressed in the test state and that in the operating and test state as electrical variable depending on a voltage at least is measured over the light-emitting diode branch, wherein the light-emitting diode branch is tested for functionality of its light-emitting diode or light-emitting diodes, taking into account the voltages measured in the operating and test states.
  • the light-emitting diode branch has at least two parallel light-emitting diodes, each with a resistor in series, it may be possible for the functional state of the light-emitting diode branch to be checked reliably and reliably. If, for example, a constant electric current is impressed on the light-emitting diode branch in the test state, it is possible inter alia to prevent inadmissible high current strengths from forming in the circuit arrangement in the event of a possible short circuit of a light-emitting diode. Thus, damage to the circuitry during the test condition can be easily avoided, which can ensure a safe method of testing functionality.
  • a voltage is measured at least across the light-emitting diode branch, the light-emitting diode branch being tested for functionality of its light-emitting diode or light-emitting diodes, taking into account the voltages measured in the operating and test states, in contrast to the prior art stored standard values for the purpose of a
  • Verification of the functionality of the light emitting diode path or the LED branch are omitted. Namely, only the voltage levels measured in the operating and test states can be sufficient to ensure a reliable and reliable testing of preferably all LEDs of the light-emitting diode branch. With this functional test of the light-emitting diode or light-emitting diodes according to the invention, greater certainty can now be gained as to whether the light-emitting diode branch functions within the planned framework conditions or whether certain properties are present or not.
  • the non-linearity of the voltage-current characteristic of a light emitting diode no longer applies, whereby the resistors contribute to increased voltage shifts.
  • This can result in particular from the parallel connection of the light-emitting diodes with their series resistance.
  • a comparatively simple method for checking the operation of a light-emitting diode can be provided.
  • the method according to the invention is also comparatively robust.
  • aging of the light-emitting diode also has only a slight effect on the method result, because even aged light-emitting diodes lead to a non-linear voltage-current characteristic and thus enable testing of the light-emitting diode or the light-emitting diodes according to the invention.
  • the method by the voltage tap on the LED branch almost no dependence on the structural design, so that can result in a very versatile application or a wide range of applications.
  • the method can also be used where the light-emitting diode branch has a plurality of light-emitting diodes connected in series and in parallel, each with a resistor in series.
  • the light-emitting diode branch has a plurality of light-emitting diodes connected in series and in parallel, each with a resistor in series.
  • a comparatively simple procedure can result if the test takes into account a ratio of the voltages measured in the operating and test states. In particular, however, the quotient of the voltage values can contribute to a meaningful result and thus to a reliable test of the light-emitting diode.
  • the risk of electrical damage to the light-emitting diode branch due to overloading can be kept low in the test state. This even if there is already an electrical defect in the light-emitting diode branch.
  • the invention achieves the stated object with regard to the circuit arrangement in that the light-emitting diode branch has at least two parallel light-emitting diodes each with a resistor in series, and in that the constant current source in the producible current intensity is variable with regard to its constant current, the test device for a test state of the light diode branch is connected to the constant current source for generating a constant current of a current different from the constant current and wherein the test device has a voltage measuring circuit with a Meßabgriff at least the light-emitting diode branch for measuring each voltage in its operating and test state as a measuring circuit.
  • Constructive simplicity may result when using a constant current source that is variably variable in the current that can be generated with respect to its constant current to operate the light emitting diode branch in different current states, which light emitting diode branch has at least two parallel light emitting diodes each in series.
  • the test device may be connected to the constant current source for generating a constant current of a different current to the constant current.
  • the determination of defects in the light-emitting diode branch can be made particularly reliable if the test device has a voltage measuring circuit with a measuring tap as measuring circuit over at least the light-emitting diode branch for measuring a respective voltage in its operating and test state. Since relatively simple construction can be measured over the entire light-emitting diode branch, thus also simplify the design requirements.
  • the circuit arrangement can check the operation of the light-emitting diode branch with particular certainty or can also be used there when the light-emitting diode branch has a plurality of light-emitting diodes connected in series and in parallel, each with a resistor in series.
  • test device has a ratio circuit for forming a ratio of the voltages to one another in the operating and test state of the light-emitting diode branch, a comparatively high degree of constructive simplicity can be achieved in the circuit arrangement.
  • the circuit arrangement can be protected against overloads in the test state in that the other current intensity of the constant current is lower than the first current intensity of the constant electrical current.
  • a light-emitting diode branch 2 with six parallel LEDs (LED) 3 is shown, each of which a resistor 4 is connected in series.
  • This parallel circuit 5 is connected in series with a further parallel circuit 6, which also has six parallel LEDs 3, each with a resistor 4 in series.
  • the resistors 4 are used to balance the brightness of the light-emitting diodes 3, and are designed the same impedance in their impedance.
  • the light-emitting diode branch 2 is supplied with a constant electric current I 1 or impressed on this light-emitting diode branch in order to supply it with electrical power.
  • a constant current source 7 is used.
  • the constant current intensity for generating the current I 1 can be adjusted, for example, according to the brightness requirements and this constant current intensity can certainly also be adapted to a changing brightness requirement - for example: by dimming.
  • Such a setting of the desired current intensity can also be carried out by a test device 8, which measures the voltage across this resistor 9 via a resistor 9 known in the impedance and regulates the constant current source 7 with regard to the desired constant current intensity.
  • This LED branch 2 is tested or checked for the functionality of its LEDs 3 by the LED branch 2 is transferred from its operating state in a test state.
  • the light-emitting diode branch 2 is charged with an electric current I 2 having a current intensity which differs from the current intensity of the constant current I 1 in the operating state, which is lower here, which protects the light-emitting diode branch 2 against electrical overloading.
  • a constant electric current I 2 is likewise impressed in the test state.
  • the constant current source 7 is made variable in the generatable current with respect to its constant current I 1 and I 2 .
  • a test device 8 switches the constant current source 7 from a constant current I 1 to a constant current I 2 in that the test device 8, which is connected to the constant current source 7 in the control network, actuates a control line 10.
  • the light emitting diodes 3 are now tested for their functionality. As in of the Fig. 1 shown, these voltages U 1 and U 2 are measured at the measuring tap 11 on the light-emitting diode branch 2 in the operating and test condition.
  • Fig. 2 exemplifies the effects of various defects of a circuit arrangement illustrated. If there is no defect of a light-emitting diode 3, the voltage-current characteristic 12 results. If one of the light-emitting diodes 3 is defective in that it leads to a short circuit, a voltage-current characteristic 13 can be observed. If three light-emitting diodes 3 of the light-emitting diode branch 2 are defective in that they have a line break (open), the voltage-current characteristic 14 results.
  • the test device 8 has a voltage measuring circuit 15 with a measuring tap 11 on the light-emitting diode branch 2.
  • the voltage measuring circuit 15 is expanded with a ratio circuit 16.
  • the ratio circuit 16 stores-for example with the aid of a memory-the voltage U 1 measured in the operating state so that it can be compared with the voltage U 2 measured in the test state, for example with the aid of a comparator, which automates the test of the light-emitting diodes 2 facilitated.
  • the cases 13 and 14 differ in their ratios significantly compared to the damage-free case 12.
  • a flawless light-emitting branch 2 is due to the intact non-linear voltage-current characteristics of the light-emitting diodes 3, the ratio against 1.
  • the significant differences can be quickly detected, analyzed and reproducible from it a test result for the functioning of the LED branch 2 are formed.
  • Fig. 3 shows the general principles of the invention. A parallel circuit each of a light-emitting diode 3 in series with a resistor 4 is checked for proper functioning here.

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Abstract

Es wird eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Testen eines Leuchtdiodenzweigs (2) einer Schaltungsanordnung (1), insbesondere von einer Notbeleuchtung, auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdioden (3) gezeigt, wobei der Leuchtdiodenzweig (2) mehrere Leuchtdioden (3) und mindestens einen Widerstand (4) in Serie aufweist, bei welchem Verfahren der Leuchtdiodenzweig (2) von seinem Betriebszustand unter Einprägung eines konstanten elektrischen Stroms (11) mit wenigstens einer ersten Stromstärke in einen Testzustand unter Einprägung eines elektrischen Stroms (12) mit einer anderen Stromstärke übergeführt wird, wobei unter Berücksichtigung mindestens einer direkten oder indirekten Messung wenigstens einer elektrischen Größe der Schaltungsanordnung (1) der Leuchtdiodenzweig (2) getestet wird. Um einfache und sichere Verfahrensverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass dem Leuchtdiodenzweig (2), der mindestens zwei parallele Leuchtdioden (3) mit je einem Widerstand (4) in Serie aufweist, im Testzustand ein konstanter elektrischer Strom (12) eingeprägt wird und dass im Betriebs- und Testzustand als elektrische Größe je eine Spannung (U1, U2) zumindest über dem Leuchtdiodenzweig (2) gemessen wird, wobei der Leuchtdiodenzweig (2) unter Berücksichtigung der im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungen (U1, U2) auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdiode (3) bzw. Leuchtdioden (3) getestet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Testen eines Leuchtdiodenzweigs einer Schaltungsanordnung, insbesondere von einer Notbeleuchtung, auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdioden, wobei der Leuchtdiodenzweig mehrere Leuchtdioden und mindestens einen Widerstand in Serie aufweist, bei welchem Verfahren der Leuchtdiodenzweig von seinem Betriebszustand unter Einprägung eines konstanten elektrischen Stroms mit wenigstens einer ersten Stromstärke in einen Testzustand unter Einprägung eines elektrischen Stroms mit einer anderen Stromstärke übergeführt wird, wobei unter Berücksichtigung mindestens einer direkten oder indirekten Messung wenigstens einer elektrischen Größe der Schaltungsanordnung der Leuchtdiodenzweig getestet wird.
  • Um einen Ausfall einer Leuchtdiode (LED) zu erkennen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt ( DE102009029930B3 ), einen Leuchtdiodenzweig von einem Betriebszustand, in dem seine Leuchtdioden mit Strom einer Konstantstromquelle betrieben wird, in einen Testzustand überzuführen. Im Testzustand werden nun Messungen von elektrischen Größen der Schaltungsanordnung vorgenommen, wobei mit Hilfe dieser Messdaten auf Betriebsparameter der Leuchtdioden des Leuchtdiodenzweigs rückgeschlossen wird. So wird vorgeschlagen, die Schaltungsanordnung im Testzustand mit einer Konstantspannungsquelle zu verbinden und in diesem Zustand die Stromstärke zu messen, wonach die gemessenen Stromstärken im Vergleich zu einem gespeicherten Normstromwert beurteilt werden. Ein Kurzschluss einer oder mehrere Leuchtdioden kann jedoch nachteilig zu erheblichen Stromstärken in der Schaltungsanordnung führen, wodurch Beschädigungen anderer Schaltungsteile zu befürchten ist. Außerdem ist die Speicherung von Normstromwerten zum Zwecke eines Stromstärkenvergleichs verhältnismäßig aufwändig und stellt auch einen vergleichsweise unzuverlässigen Ansatz für eine Fehlererkennung dar - unter anderem deshalb, weil sich Stromstärken auch durch Alterungserscheinungen der Leuchtdioden ändern können. Ein Verfahren zur Erkennung eines Funktionsversagens einer Leuchtdiode, das auf den Vergleich mit dem Normstromwert beruht und diese Umstände nicht berücksichtigt, kann somit scheitern.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik, ein Verfahren zu schaffen, durch das die Funktionstüchtigkeit von Leuchtdioden sicher und zuverlässig getestet werden kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch, dass dem Leuchtdiodenzweig, der mindestens zwei parallele Leuchtdioden mit je einem Widerstand in Serie aufweist, im Testzustand ein konstanter elektrischer Strom eingeprägt wird und dass im Betriebs- und Testzustand als elektrische Größe je eine Spannung zumindest über dem Leuchtdiodenzweig gemessen wird, wobei der Leuchtdiodenzweig unter Berücksichtigung der im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungen auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden getestet wird.
  • Dadurch dass der Leuchtdiodenzweig mindestens zwei parallele Leuchtdioden mit je einem Widerstand in Serie aufweist kann es möglich werden, dass der Funktionszustand des Leuchtdiodenzweigs sicher und zuverlässig geprüft werden kann. Wird nämlich dem Leuchtdiodenzweig im Testzustand ein konstanter elektrischer Strom eingeprägt, kann unter anderem vermieden werden, dass sich bei einem eventuellen Kurzschluss einer Leuchtdiode unzulässig hohe Stromstärken in der Schaltungsanordnung ausbilden. Somit können Beschädigungen der Schaltungsanordnung während des Testzustands auf einfache Weise vermieden werden, was ein sicheres Verfahren zum Testen der Funktionstüchtigkeit gewährleisten kann. Wird weiter im Betriebs- und Testzustand als elektrische Größe je eine Spannung zumindest über dem Leuchtdiodenzweig gemessen, wobei der Leuchtdiodenzweig unter Berücksichtigung der im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungen auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden getestet wird, kann im Gegensatz zum Stand der Technik auf gespeicherte Normwerte zum Zwecke einer
  • Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Leuchtdiodenstrecke bzw. des Leuchtdiodenzweigs verzichtet werden. Es können nämlich einzig die im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungshöhen ausreichen, um für eine sichere und zuverlässige Überprüfung vorzugsweise aller Leuchtdioden des Leuchtdiodenzweigs zu sorgen. Mit diesem erfindungsgemäßen Funktionstest der Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden kann nun größere Sicherheit darüber gewonnen werden, ob der Leuchtdiodenzweig innerhalb der geplanten Rahmenbedingungen funktioniert bzw. ob bestimmte Eigenschaften vorliegen oder nicht. Über die Höhe der Spannungen kann nämlich Auskunft erhalten werden, ob diese noch von einer nichtlinearen Spannungs-Stromkennlinie der Leuchtdiode geprägt werden, was im bejahenden Fall für eine funktionstüchtige Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden sprechen würde - denn auch unterschiedlich hohe konstante Stromstärken führen auf Grundlage der Nichtlinearität der Spannungs-Stromkennlinie einer Leuchtdiode zu vergleichsweise ähnlich hohen Spannungen. Hingegen kann bei einem Fehler an wenigstens einer Leuchtdiode, sei es im Falle eines Kurzschlusses oder auch eines Leitungsbruchs, mit deutlich differierenden Spannungshöhen gerechnet werden. In diesem Fall kommt die Nichtlinearität der Spannungs-Stromkennlinie einer Leuchtdiode nicht mehr zum Tragen, wodurch die Widerstände zu erhöhten Spannungsverschiebungen beitragen. Dies kann sich insbesondere aus der Parallelschaltung der Leuchtdioden mit deren Serienwiderstand ergeben. Gegenüber dem Stand der Technik kann daher ein vergleichsweise einfaches Verfahren zur Überprüfung der Funktionsweise einer Leuchtdiode geschaffen werden. Hinzu kommt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch vergleichsweise robust ist. Beispielsweise wirkt sich auch eine Alterung der Leuchtdiode nur geringfügig auf das Verfahrensergebnis aus, weil selbst gealterte Leuchtdioden eine nichtlineare Spannungs-Stromkennlinie führen und so ein erfindungsgemäßes Testen der Leuchtdiode bzw. der Leuchtdioden ermöglichen können. Außerdem weist das Verfahren durch den Spannungsabgriff über dem Leuchtdiodenzweig nahezu keine Abhängigkeit von dessen konstruktivem Aufbau auf, so dass sich eine äußerst vielseitige Anwendungsmöglichkeit bzw. ein breites Anwendungsspektrum ergeben kann.
  • Vorteilhaft kann das Verfahren auch dort angewendet werden, wo der Leuchtdiodenzweig mehrere in Serie und parallel geschaltete Leuchtdioden mit je einem Widerstand in Serie aufweist. So kann beispielsweise selbst ein Kurzschluss einer Leuchtdiode bei sechs parallel geschalteten Leuchtdioden reproduzierbar erkannt werden. Der schadhafte Strompfad über die kurzgeschlossene Leuchtdiode und seinem in Serie geschalteten Widerstand führte nämlich zu einer erheblichen Spannungsverschiebung zwischen Betriebs- und Testzustand.
  • Ein vergleichsweise einfaches Verfahren kann sich ergeben, wenn der Test ein Verhältnis der im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungen berücksichtigt. Besonders aber kann der Quotient der Spannungswerte zu einem aussagekräftigen Ergebnis und damit zu einem sicheren Test der Leuchtdiode beitragen.
  • Wird anhand des Quotienten der gemessenen Spannungen getestet, ob eine oder mehrere Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden des Leuchtdiodenzweigs funktionsuntüchtig sind, kann eine einfache Verfahrensvorschrift zur Detektion von Fehlern im Leuchtdiodenzweig ermöglicht werden, über die sowohl ein Kurzschluss als auch ein Leitungsbruch erkannt werden kann. Eventuelle Parameterschwankungen im Leuchtdiodenzweig können ausgeglichen werden, wenn dabei ein Schwellwert berücksichtigt wird.
  • Ist die andere bzw. zweite Stromstärke des konstanten elektrischen Stroms geringer als die erste Stromstärke des konstanten elektrischen Stroms, kann im Testzustand die Gefahr einer elektrischen Beschädigung am Leuchtdiodenzweig durch Überlastung gering gehalten werden. Dies auch dann, wenn bereits ein elektrischer Defekt im Leuchtdiodenzweig vorliegt.
  • Es ist weiter die Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik eine konstruktiv einfache Schaltungsanordnung zu schaffen, deren Leuchtdiodenzweig auf defekte und/oder der Art der Defekte von Leuchtdioden sicher getestet werden kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich der Schaltungsanordnung dadurch, dass der Leuchtdiodenzweig mindestens zwei parallele Leuchtdioden mit je einem Widerstand in Serie aufweist, und dass die Konstantstromquelle in der erzeugbaren Stromstärke hinsichtlich seines konstanten Stroms variabel ausgeführt ist, wobei die Testeinrichtung für einen Testzustand des Leuchtdiodenzweigs mit der Konstantstromquelle zur Erzeugung eines konstanten Stroms einer zum konstanten Strom unterschiedlichen Stromstärke verbunden ist und wobei die Testeinrichtung als Messschaltung eine Spannungsmessschaltung mit einem Messabgriff über wenigstens dem Leuchtdiodenzweig zur Messung je einer Spannung in ihrem Betriebs- und Testzustand aufweist.
  • Konstruktive Einfachheit kann sich ergeben, wenn eine Konstantstromquelle verwendet wird, die in der erzeugbaren Stromstärke hinsichtlich seines konstanten Stroms variabel ausgeführt ist, um den Leuchtdiodenzweig so in unterschiedlichen Stromzuständen zu betreiben, welcher Leuchtdiodenzweig mindestens zwei parallele Leuchtdioden mit je einem Widerstand in Serie aufweist. Dadurch kann auch ermöglicht werden, dass ein und dieselbe Konstantstromquelle auch für den Testzustand des Leuchtdiodenzweigs Verwendung finden kann. Zu diesem Zweck kann die Testeinrichtung mit der Konstantstromquelle zur Erzeugung eines konstanten Stroms einer zum konstanten Strom unterschiedlichen Stromstärke verbunden sein. Die Bestimmung von Defekten im Leuchtdiodenzweig kann besonders sicher möglich werden, wenn die Testeinrichtung als Messschaltung eine Spannungsmessschaltung mit einem Messabgriff über wenigstens dem Leuchtdiodenzweig zur Messung je einer Spannung in seinem Betriebs- und Testzustand aufweist. Da verhältnismäßig konstruktiv einfach über den gesamten Leuchtdiodenzweig gemessen werden kann, können sich damit auch die konstruktiven Voraussetzungen vereinfachen.
  • Vorteilhaft kann die Schaltungsanordnung die Funktionstüchtigkeit des Leuchtdiodenzweigs besonders sicher überprüfen bzw. auch dort angewendet werden, wenn der Leuchtdiodenzweig mehrere in Serie und parallel geschaltete Leuchtdioden mit je einem Widerstand in Serie aufweist.
  • Weist die Testeinrichtung eine Verhältnisschaltung zur Ausbildung eines Verhältnisses der Spannungen zueinander im Betriebs- und Testzustand des Leuchtdiodenzweigs auf, kann eine vergleichsweise hohe konstruktive Einfachheit an der Schaltungsanordnung erreicht werden.
  • Die Schaltungsanordnung kann gegenüber Überlastungen im Testzustand geschützt werden, indem die andere Stromstärke des konstanten Stroms geringer ist als die erste Stromstärke des konstanten elektrischen Stroms.
  • In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Schaltungsanordnung,
    • Fig. 2 ein Spannungs-Stromkennliniendiagramm zur Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und
    • Fig. 3 eine Teilausschnitt der Fig. 1.
  • In der nach der Fig. 1 beispielsweise dargestellten Schaltungsanordnung 1 wird ein Leuchtdiodenzweig 2 mit sechs parallel liegenden Leuchtdioden (LED) 3 gezeigt, denen je ein Widerstand 4 in Serie geschaltet ist. Diese Parallelschaltung 5 ist mit einer weiteren Parallelschaltung 6, die ebenso sechs parallel liegende Leuchtdioden 3 mit je einem Widerstand 4 in Serie aufweist, in Serie geschaltet. Vorzugsweise werden die Widerstände 4 zum Abgleich der Helligkeit der Leuchtdioden 3 verwendet, und sind in derer Impedanz gleich ausgelegt.
  • Im Allgemeinen wird erwähnt, dass als Grundschaltung des Leuchtdiodenzweigs 2 eine Parallelschaltung von zwei Leuchtdioden 3 mit je einem Widerstand 4 in Serie angesehen werden kann, was nach Fig. 3 näher dargestellt ist.
  • Im Betriebszustand der Leuchtdioden 3 wird dem Leuchtdiodenzweig 2 ein konstanter elektrischer Strom I1 zugeführt bzw. diesem Leuchtdiodenzweig eingeprägt, um diese mit elektrischer Leistung zu versorgen. Zu diesem Zweck wird eine Konstantstromquelle 7 verwendet. Im Allgemeinen wird erwähnt, dass die konstante Stromstärke zur Erzeugung des Stroms I1 beispielsweise nach den Helligkeitsanforderungen eingestellt werden kann und diese konstante Stromstärke durchaus auch einem sich ändernden Helligkeitsbedarf angepasst werden kann - z.B.: durch Dimmen. Solch eine Einstellung der gewünschten Stromstärke kann auch eine Testeinrichtung 8 vornehmen, die über einen in der Impedanz bekannten Widerstand 9 die Spannung über diesen Widerstand 9 misst und die Konstantstromquelle 7 hinsichtlich der gewünschten konstanten Stromstärke regelt.
  • Dieser Leuchtdiodenzweig 2 wird getestet bzw. auf die Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdioden 3 überprüft, indem der Leuchtdiodenzweig 2 von seinem Betriebszustand in einen Testzustand übergeführt wird. Hierzu wird der Leuchtdiodenzweig 2 mit einem elektrischen Strom I2 mit einer gegenüber der Stromstärke des konstanten Stroms I1 im Betriebszustand unterschiedlichen, hier geringeren, Stromstärke belastet, was den Leuchtdiodenzweig 2 vor elektrischer Überbelastung schützt.
  • Um im Falle defekter Leuchtdioden 3, was beispielsweise auch in einem Kurzschluss liegen kann, keine Beschädigungen an anderen Bauteilen der Schaltungsanordnung 1 befürchten zu müssen, wird erfindungsgemäß im Testzustand ebenfalls ein konstanter elektrischer Strom I2 eingeprägt. Zu diesem Zweck ist die Konstantstromquelle 7 in der erzeugbaren Stromstärke hinsichtlich seines konstanten Stroms I1 bzw. I2 variabel ausgeführt. Eine Testeinrichtung 8 schaltet die Konstantstromquelle 7 von einem konstanten Strom I1 auf einen konstanten Strom I2 um, indem die mit der Konstantstromquelle 7 im Steuerungsverbund stehende Testeinrichtung 8 eine Steuerungsleitung 10 betätigt. Unter Berücksichtigung einer direkten Messung von Spannungen U1 und U2 als elektrische Größen der Schaltungsanordnung 1 werden nun die Leuchtdioden 3 auf ihre Funktionstüchtigkeit getestet. Wie in der Fig. 1 dargestellt, werden diese Spannungen U1 und U2 am Messabgriff 11 über dem Leuchtdiodenzweig 2 im Betriebs- und Testzustand gemessen.
  • Im Weiteren wird nun näher auf Fig. 2 eingegangen, die beispielhaft die Auswirkungen diverser Defekte einer Schaltungsanordnung veranschaulicht. Liegt kein Defekt einer Leuchtdiode 3 vor, so ergibt sich die Spannungs-Stromkennlinie 12. Ist eine der Leuchtdioden 3 defekt, indem diese einen Kurzschluss führt, kann eine Spannungs-Stromkennlinie 13 beobachtet werden. Sind drei Leuchtdioden 3 des Leuchtdiodenzweigs 2 defekt, indem diese einen Leitungsbruch (offen) aufweisen, ergibt sich die Spannungs-Stromkennlinie 14.
  • Folgende Spannungen U1 und U2 konnten in diesen Fällen unter Verwendung von I1 mit einer ersten Stromstärke von 60mA und I2 mit einer Stromstärke von 240mA gemessen werden:
    Fall 12 Fall 13 Fall 14
    U1 5,72 Volt 3,73 Volt 5,91 Volt
    U2 6,80 Volt 6,26 Volt 7,38 Volt
  • Zur Messung der Spannungen U1 und U2 weist die Testeinrichtung 8 eine Spannungsmessschaltung 15 mit einem Messabgriff 11 über dem Leuchtdiodenzweig 2 auf. Insbesondere ist die Spannungsmessschaltung 15 mit einer Verhältnisschaltung 16 erweitert. Die Verhältnisschaltung 16 speichert -beispielsweise mit Hilfe eines Speichers- die im Betriebszustand gemessene Spannung U1, um diese mit der im Testzustand gemessenen Spannung U2 in Verhältnis setzen zu können -beispielsweise mit Hilfe eines Komparators-, was den Test der Leuchtdioden 2 automatisiert und erleichtert.
  • Folgende Quotienten U2/U1 bilden sich aus:
    • im Fall 12 (ohne eine defekte Leuchtdiode 3) 1,18
    • im Fall 13 (mit einer kurzgeschlossenen Leuchtdiode 3) 1,68
    • im Fall 14 (mit drei offenen Leuchtdioden 3) 1,25
  • Die Fälle 13 und 14 unterscheiden sich in ihren Verhältnissen deutlich gegenüber dem schadensfreien Fall 12. Bei einem fehlerlosen Leuchtdiodenzweig 2 geht nämlich aufgrund der intakten nichtlinearen Spannungs-Stromkennlinien der Leuchtdioden 3 das Verhältnis gegen 1. Die deutlichen Unterschiede können schnell detektiert, analysiert und daraus reproduzierbar ein Testergebnis zur Funktionstüchtigkeit des Leuchtdiodenzweigs 2 gebildet werden.
  • Um erhöhte Testsicherheit zu erreichen, kann noch ein Schwellwert berücksichtigt werden. So ist vorstellbar, erst bei einem Überschreiten eines Schwellwerts von 1,2 von einem Defekt im Leuchtdiodenzweig 2 auszugehen.
  • Im Allgemeinen ist auch denkbar, die Größe des Unterschieds des gemessenen Verhältnis U2/U1 zum schadensfreien Verhältnis U2/U1 (Fall 12 ohne Defekt) heranzuziehen, um damit eine Unterscheidung der Art des Schadensfalls - beispielsweise hinsichtlich eines Kurzschlusses oder eines Leitungsbruchs an den Leuchtdioden 3 - vorzunehmen.
  • Fig. 3 zeigt den allgemeinen Grundgedanken der Erfindung. Eine parallele Schaltung je einer Leuchtdiode 3 in Serie mit einem Widerstand 4 wird hier auf Funktionstüchtigkeit sicher überprüft.
  • Besteht nun in solch einem Leuchtdiodenzweig 2 eine elektrisch offene Leuchtdiode (bzw. LED wird hochohmig) 3, erhöht sich damit die Spannung am Serien-Widerstand 4 der funktionstüchtigen anderen Diode 3. Der konstante Strom I1 bzw. I2 muss sich nämlich nicht aufteilen. Dies führt zu einer erhöhten Abhängigkeit der Spannungskennlinie vom Widerstand 4, da sich die Spannung an der LED durch ihre nichtlineare Kennlinie lediglich geringfügig ändert. Der Einfluss des Widerstands 4 auf die gemessenen Spannungen U1 bzw. U2 in Abhängigkeit vom eingeprägten Konstantstrom I1 bzw. I2 steigt somit, bzw. ist damit erkennbar und so dem Test zugänglich.
  • Besteht nun in solch einem Leuchtdiodenzweig 2 eine elektrisch kurzgeschlossene Leuchtdiode 3 (bzw. LED wird niederohmig), dann zieht deren Serien-Widerstand 4 erheblich mehr Strom. Dies ergibt sich durch den geringen elektrischen Widerstand 4 in diesem parallelen Ast. Auch hier steigt somit der Einfluss des Widerstands 4 auf die gemessene Spannung U1 bzw. U2 in Abhängigkeit vom eingeprägten Konstantstrom I1 bzw. I2. Die erhöhte Abhängigkeit der Spannungskennlinie vom Widerstand 4 ist damit erkennbar und so dem Test zugänglich.
  • Zusammengefasst lässt sich sagen, dass in beiden Fehlerfällen aufgrund eines steigenden Einflusses der Widerstände die Gesamtspannung in erhöhtem Ausmaß von der Höhe des eingeprägten Konstantstroms abhängiger wird und damit Fehler im Leuchtdiodenzweig erkannt werden können.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Testen eines Leuchtdiodenzweigs (2) einer Schaltungsanordnung (1), insbesondere von einer Notbeleuchtung, auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdioden (3), wobei der Leuchtdiodenzweig (2) mehrere Leuchtdioden (3) und mindestens einen Widerstand (4) in Serie aufweist, bei welchem Verfahren der Leuchtdiodenzweig (2) von seinem Betriebszustand unter Einprägung eines konstanten elektrischen Stroms (I1) mit wenigstens einer ersten Stromstärke in einen Testzustand unter Einprägung eines elektrischen Stroms (I2) mit einer anderen Stromstärke übergeführt wird, wobei unter Berücksichtigung mindestens einer direkten oder indirekten Messung wenigstens einer elektrischen Größe der Schaltungsanordnung (1) der Leuchtdiodenzweig (2) getestet wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leuchtdiodenzweig (2), der mindestens zwei parallele Leuchtdioden (3) mit je einem Widerstand (4) in Serie aufweist, im Testzustand ein konstanter elektrischer Strom (I2) eingeprägt wird und dass im Betriebs- und Testzustand als elektrische Größe je eine Spannung (U1, U2) zumindest über dem Leuchtdiodenzweig (2) gemessen wird, wobei der Leuchtdiodenzweig (2) unter Berücksichtigung der im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungen (U1, U2) auf Funktionstüchtigkeit seiner Leuchtdiode (3) bzw. Leuchtdioden (3) getestet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtdiodenzweig (2) mehrere in Serie und parallel geschaltete Leuchtdioden (3) mit je einem Widerstand (4) in Serie aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Test ein Verhältnis der im Betriebs- und Testzustand gemessenen Spannungen (U1, U2) berücksichtigt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Quotienten der gemessenen Spannungen (U1, U2) unter eventueller Berücksichtigung eines Schwellwerts getestet wird, ob eine oder mehrere Leuchtdioden (3) des Leuchtdiodenzweigs (2) funktionsuntüchtig sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Stromstärke des konstanten elektrischen Stroms (I2) geringer ist als die erste Stromstärke des konstanten elektrischen Stroms (I1).
  6. Schaltungsanordnung, insbesondere für Leuchten einer Notbeleuchtung, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Leuchtdiodenzweig (2), der mehrere Leuchtdioden (3) und mindestens einen Widerstand (4) in Serie aufweist, mit einer mit dem Leuchtdiodenzweig (2) elektrisch verbundenen Konstantstromquelle (7) zur elektrischen Leistungsversorgung, und mit einer eine Messschaltung aufweisenden Testeinrichtung (8) zum Testen des Leuchtdiodenzweigs (2) auf Funktionstüchtigkeit der Leuchtdioden (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtdiodenzweig (2) mindestens zwei parallele Leuchtdioden (3) mit je einem Widerstand (4) in Serie aufweist, und dass die Konstantstromquelle (7) in der erzeugbaren Stromstärke hinsichtlich seines konstanten Stroms (I1 bzw. I2) variabel ausgeführt ist, wobei die Testeinrichtung (8) für einen Testzustand des Leuchtdiodenzweigs (2) mit der Konstantstromquelle (7) zur Erzeugung eines konstanten Stroms (I2) einer zum konstanten Strom (I1) unterschiedlichen Stromstärke verbunden ist und wobei die Testeinrichtung (8) als Messschaltung eine Spannungsmessschaltung (15) mit einem Messabgriff (11) über wenigstens dem Leuchtdiodenzweig (2) zur Messung je einer Spannung (U1, U2) in ihrem Betriebs- und Testzustand aufweist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtdiodenzweig (2) mehrere in Serie und parallel geschaltete Leuchtdioden (3) mit je einem Widerstand (4) in Serie aufweist.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Testeinrichtung (8) eine Verhältnisschaltung (16) zur Ausbildung eines Verhältnisses der Spannungen (U1 und U2) zueinander im Betriebs- und Testzustand des Leuchtdiodenzweigs (2) aufweist.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Stromstärke des konstanten Stroms (I2) geringer ist als die erste Stromstärke des konstanten elektrischen Stroms (I1).
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