EP4203621A1

EP4203621A1 - Method for detecting a short circuit of at least one led of an led cluster of a light module

Info

Publication number: EP4203621A1
Application number: EP21217549.1A
Authority: EP
Inventors: Thomas Graf
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-28
Also published as: WO2023117420A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Kurzschlusses zumindest einer LED (31) eines LED-Stranges (3) eines Lichtmoduls (8), wobei der LED-Strang (3) eine Anzahl von zumindest zwei an miteinander in Serie geschalteten LEDs (31) umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:a) Bereitstellen eines Referenzwertes (Rref), welcher mit einem differentiellen Betriebswechselstrom-Soll-Widerstands des LED-Stranges (3) korreliert und Hinterlegen des Referenzwertes (Rref) auf einem Datenspeicher (6),b) Inbetriebnahme des LED-Stranges (3) mit einer Betriebsgleichspannung (UBT1, UBT2, UBT3), sodass der LED-Strang (3) Licht abstrahlt,c) Einprägen eines zu der Betriebsgleichspannung (UBT1, UBT2, UBT3) überlagerten Wechselstromes (IW1, IW2) in den LED-Strang (3), wobei die Frequenz des Wechselstromes (IW1, IW2) zumindest 60 Hz beträgt,d) Messen des durch den Wechselstrom (IW1, IW2) gemäß Schritt c) verursachten Wechselspannungsabfalles (UW1, UW2) an dem LED-Strang,e) Ableiten eines mit einem differentiellen Betriebs-Wechselstrom-Ist-Widerstandswert korrelierenden Vergleichs-Ist-Wertes (Rist) des LED-Strangs unter Zuhilfenahme des gemäß Schritt d) gemessenen Wechselspannungsabfalles (UW1, UW2),f) Abrufen des auf dem Datenspeicher (6) gemäß Schritt a) zur Verfügung gestellten Referenzwertes (Rref) und Vergleich mit dem Vergleichs-Ist-Wert (Rist), wobei ergebnisabhängig von dem Vergleich auf das Vorliegen eines LED-Kurzschlusses rückgeschlossen wird.The invention relates to a method for detecting a short circuit in at least one LED (31) of an LED string (3) of a light module (8), the LED string (3) having a number of at least two LEDs (31) connected in series with one another comprises the method comprising the following steps:a) providing a reference value (Rref), which correlates with a differential operating AC current setpoint resistance of the LED string (3) and storing the reference value (R ref) on a data memory (6),b) commissioning of the LED string (3) with an operating DC voltage (UBT1, UBT2, UBT3), so that the LED string (3) emits light,c) Impressing an alternating current (IW1, IW2) superimposed on the operating direct voltage (UBT1, UBT2, UBT3) in the LED string (3), the frequency of the alternating current (IW1, IW2) being at least 60 Hz,d) measuring the through the alternating current (IW1, IW2) according to step c) caused AC voltage drop (UW1, UW2) on the LED strand,e) deriving a comparison actual value (Ract) correlating with a differential operating AC current actual resistance value sub>) of the LED string with the help of the AC voltage drop (UW1, UW2) measured in accordance with step d) f) retrieving the reference value (Rref) made available on the data memory (6) in accordance with step a). ) and comparison with the comparative actual value (Ractual), whereby the existence of an LED short circuit is inferred from the comparison depending on the result.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Kurzschlusses zumindest einer LED eines LED-Stranges eines Lichtmoduls, wobei der LED-Strang eine Anzahl von zumindest zwei an miteinander in Serie geschalteten LEDs umfasst.The invention relates to a method for detecting a short circuit in at least one LED of an LED string of a light module, the LED string comprising at least two LEDs connected in series with one another.

Viele technische Anwendungen von Lichtmodulen setzen eine hohe technische Zuverlässigkeit derselben voraus. Hierzu ist es in der Industrie üblich, durch Auswahl hochwertiger Komponenten und durch Vornahme eines geeigneten Lichtmoduldesigns möglichst hohe Zuverlässigkeit zu garantieren. Dennoch kann das Auftreten von Fehlern in der Regel nicht gänzlich ausgeschlossen werden.Many technical applications of light modules require a high level of technical reliability of the same. For this purpose, it is common in the industry to guarantee the highest possible reliability by selecting high-quality components and by carrying out a suitable light module design. Nevertheless, the occurrence of errors cannot usually be completely ruled out.

Ein weiteres technisches Aufgabengebiet beschäftigt sich daher mit der Frage des optimalen Umgangs mit Fehlern. Um auf das Vorliegen eines Fehlers reagieren zu können, muss dieser zuerst erkannt werden. Bei Lichtmodulen mit einem LED-Strang ist aus dem Stand der Technik eine Überwachung bekannt geworden, bei der jede einzelnen LED-Vorwärtsspannung jeder LED des LED-Stranges gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird. Tritt ein Kurzschluss in einer LED auf, so bricht die Vorwärtsspannung an dieser LED ein, wodurch der Kurzschlussfehler messtechnisch erfasst werden kann. Eine solche Überwachung ist aber mit einem hohen Aufwand verbunden.A further technical task area therefore deals with the question of the optimal handling of errors. In order to be able to react to the presence of an error, it must first be recognized. In the case of light modules with an LED string, monitoring has become known from the prior art, in which each individual LED forward voltage of each LED in the LED string is measured and compared with a target value. If a short circuit occurs in an LED, the forward voltage at this LED collapses, which means that the short circuit error can be detected by measurement. However, such monitoring is associated with a great deal of effort.

Eine weitere Fehlererkennungsmethode liegt in einer Messung der LED-Vorwärtsspannungen des gesamten LED-Strangs und der Verwendung eines zusätzlichen Temperatursensor, der zur temperaturabhängigen Anpassung eines Erwartungswertes der LED-Vorwärtsspannung eingesetzt wird. Der Vergleich der gemessenen LED-Vorwärtsspannung des gesamten Strangs kann dann mit dem Referenzwert erfolgen. Diese Methode erschwert aber einen Ersatzteiltausch, da sie sehr von sensibel auf die einzelnen LED-Vorwärtsspannungen reagiert, die z.B. je nach Produktionscharge stark variieren kann. Außerdem lässt sich der Temperatureinfluss nur bedingt voraussagen, weshalb diese Methode nur für die Überwachung einer geringen Anzahl an LEDs in einem LED-Strang geeignet ist.Another error detection method lies in measuring the LED forward voltages of the entire LED string and using an additional temperature sensor, which is used to adapt an expected value of the LED forward voltage as a function of temperature. The comparison of the measured LED forward voltage of the entire string can then be made with the reference value. However, this method makes it more difficult to exchange spare parts, as it reacts very sensitively to the individual LED forward voltages, which can vary greatly depending on the production batch, for example. In addition, the influence of temperature can only be predicted to a limited extent, which is why this method is only suitable for monitoring a small number of LEDs in an LED string.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin ein Verfahren zu schaffen, welches eine kostengünstige und zuverlässige Detektion von Kurzschlussfehlern einer LED in einem LED-Strang erkennt, wobei die Anzahl der LEDs in dem LED-Strang frei gewählt werden kann, ohne dass das Verfahren dabei versagt. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannt Art gelöst, welches erfindungsgemäß die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Referenzwertes, welcher mit einem differentiellen Betriebswechselstrom-Soll-Widerstands des LED-Stranges korreliert und Hinterlegen des Referenzwertes auf einem Datenspeicher,
b) Inbetriebnahme des LED-Stranges mit einer Betriebsgleichspannung, sodass der LED-Strang Licht abstrahlt,
c) Einprägen eines zu der Betriebsgleichspannung überlagerten Wechselstromes in den LED-Strang, wobei die Frequenz des Wechselstromes zumindest 60 Hz beträgt,
d) Messen des durch den Wechselstrom gemäß Schritt c) verursachten Wechselspannungsabfalles an dem LED-Strang,
e) Ableiten eines mit einem differentiellen Betriebs-Wechselstrom-Ist-Widerstandswert korrelierenden Vergleichs-Ist-Wertes des LED-Strangs unter Zuhilfenahme des gemäß Schritt d) gemessenen Wechselspannungsabfalles,
f) Abrufen des auf dem Datenspeicher gemäß Schritt a) zur Verfügung gestellten Referenzwertes und Vergleich mit dem Vergleichs-Ist-Wert, wobei ergebnisabhängig von dem Vergleich auf das Vorliegen eines LED-Kurzschlusses rückgeschlossen wird.

One object of the invention is therefore to create a method that allows for a cost-effective and reliable detection of short-circuit faults in an LED in an LED cluster recognizes, whereby the number of LEDs in the LED strand can be freely selected without the method failing. This object is achieved with a method of the type mentioned at the beginning, which according to the invention comprises the following steps:

a) providing a reference value which correlates with a differential operating AC current target resistance of the LED string and storing the reference value on a data memory,
b) Commissioning of the LED string with an operating DC voltage so that the LED string emits light,
c) Impressing an alternating current superimposed on the operating direct voltage in the LED strand, the frequency of the alternating current being at least 60 Hz,
d) measuring the AC voltage drop at the LED strand caused by the alternating current according to step c),
e) deriving a comparative actual value of the LED string correlating with a differential operating AC current actual resistance value with the aid of the AC voltage drop measured according to step d),
f) retrieving the reference value made available on the data memory in accordance with step a) and comparing it with the comparison actual value, the presence of an LED short circuit being inferred from the comparison depending on the result.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine kostengünstige und gleichzeitig zuverlässige Lösung geschaffen, mit der Kurzschlüsse von LEDs in einem LED-Strang erkannt werden können. Wird dieses Verfahren beispielsweise bei handelsüblichen Kraftfahrzeugscheinwerfern eingesetzt, so wird keine zusätzliche Hardware bei der Implementierung vorausgesetzt, da moderne LED-Steuergeräte bereits ohnehin über geeignete Hardware zur Ausführung des Verfahrens verfügen. Wenn bereits eine Spannungsmessung der gesamten LED-Kette in einem Lichtmodul ohnehin vorhanden ist, kann eine Anpassung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin erfolgen, indem durch Softwareanpassung der LED Betriebsgleichstrom mit einem LED-Wechselstrom beaufschlagt wird und so entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anzahl der funktionierenden LEDs ermittelbar ist. Die Anzahl der LEDs in einem Strang ist grundsätzlich frei wählbar und kann beispielsweise zumindest vier, zumindest zehn, zwischen vier und vierzig oder auch eine beliebige andere Anzahl betragen. Die Vorteile der Erfindung kommen besonders bei einer hohen Anzahl an LEDs in einem Strang zu tragen. Durch Verwendung einer Frequenz von über 60 Hz im Zusammenhang mit dem eingesetzten Wechselstrom wird vermieden, dass etwaige geringe Schwankungen in der Lichtintensität als unangenehmes Flackern sichtbar werden. Insbesondere kann die Frequenz hierzu mindestens 100 Hz betragen.The method according to the invention provides a cost-effective and at the same time reliable solution with which short circuits in LEDs in an LED cluster can be detected. If this method is used, for example, in commercially available motor vehicle headlights, then no additional hardware is required for implementation, since modern LED control devices already have suitable hardware for executing the method. If there is already a voltage measurement of the entire LED chain in a light module, an adaptation for the implementation of the method according to the invention can be carried out therein by software adaptation of the LED operating direct current with an LED alternating current is applied and so according to the inventive method, the number of working LEDs can be determined. In principle, the number of LEDs in a string can be freely selected and can be, for example, at least four, at least ten, between four and forty, or any other desired number. The advantages of the invention come into play particularly when there is a large number of LEDs in one strand. By using a frequency of over 60 Hz in connection with the alternating current used, it is avoided that any small fluctuations in the light intensity become visible as unpleasant flickering. In particular, the frequency for this can be at least 100 Hz.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der gemäß Schritt c) eingeprägte Wechselstrom frei von einem Gleichanteil ist. Dadurch wird eine zeitliche Änderung der abgestrahlten Lichtleistung der LEDs weitgehend minimiert und der zusätzliche Energieverbrauch gering gehalten.In particular, it can be provided that the alternating current impressed according to step c) is free of a direct component. This largely minimizes a change in the emitted light output of the LEDs over time and the additional energy consumption is kept low.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der eingeprägte Wechselstrom den zeitlichen Verlauf eines Rechtecksignals, eines Dreiecksignals oder eines Sinussignals aufweist.Furthermore, it can be provided that the impressed alternating current has the time profile of a square-wave signal, a triangular signal or a sinusoidal signal.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der gemäß Schritt c) eingeprägte Wechselstrom so gewählt ist, dass seine Amplitude mindestens 20%, vorzugsweise zwischen 20% und 60% des Absolutbetrages des Nennwertes eines durch die Betriebsgleichspannung veranlassten Betriebsgleichstromes des LED-Stranges beträgt. Durch diese geeignet groß gewählte Stromamplitude wird die Messung vereinfacht, da die zu messende Spannungsamplitude somit auch entsprechend groß ausfällt. Etwaige Messungenauigkeiten wirken sich dann also weniger stark auf das Vergleichsergebnis gemäß Schritt f) aus, da der zu berechnende mit dem differentiellen Betriebs-Wechselstrom-Ist-Widerstandswert korrelierenden Vergleichs-Ist-Wertes weniger stark schwankt.In particular, it can be provided that the alternating current impressed according to step c) is selected such that its amplitude is at least 20%, preferably between 20% and 60% of the absolute value of the nominal value of an operating direct current of the LED strand caused by the operating direct voltage. This suitably large selected current amplitude simplifies the measurement, since the voltage amplitude to be measured is also correspondingly large. Any measurement inaccuracies then have less of an effect on the comparison result according to step f), since the actual comparison value to be calculated, which correlates with the actual differential operating alternating current resistance value, fluctuates less.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der gemäß Schritt a) zur Verfügung gestellte Referenzwert der differentielle Betriebswechselstrom-Soll-Widerstand ist, und wobei der gemäß Schritt e) abgeleitete Vergleichs-Ist-Wert ein differentieller Betriebswechselstrom-Widerstands-Ist-Wert ist, der erhalten wird, indem ein Quotient aus dem gemessenen Wechselspannungsabfall gemäß Schritt d) und dem eingeprägten Wechselstroms gemäß Schritt c) gebildet wird. Dieser differentielle Betriebswechselstrom-Widerstands-Ist-Wert entspricht daher der Steigung einer Strom-Spannungs-Kurve des LED-Stranges im jeweiligen Betriebspunkt.Furthermore, it can be provided that the reference value provided according to step a) is the differential operating AC current target resistance, and the comparison actual value derived according to step e) is a differential operating AC current resistance actual value that is obtained is formed by forming a quotient from the measured AC voltage drop in accordance with step d) and the applied alternating current in accordance with step c). This differential operating AC current resistance actual value therefore corresponds to the slope of a current-voltage curve of the LED strand at the respective operating point.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Vergleich gemäß Schritt f) um einen Grenzwertvergleich handelt, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren maximalen Differenzbetrags, gebildet durch die Differenz aus Referenzwert und dem Vergleichs-Ist-Wert, auf das Vorliegen eines LED-Kurzschlusses rückgeschlossen wird, wobei der maximale Differenzbetrag maximal 10% des Referenzwertes beträgt.In particular, it can be provided that the comparison in accordance with step f) is a limit value comparison, with the existence of an LED short circuit being inferred if a predefinable maximum differential amount, formed by the difference between the reference value and the comparison actual value, is exceeded with the maximum difference amounting to a maximum of 10% of the reference value.

Weiters kann vorgesehen sein, dass bei Feststellen eines LED-Kurzschlusses eine Fehlerroutine ausgelöst wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Fehlerroutine die Ausgabe eines Fehlersignals und/oder die Veränderung des Betriebszustandes des LED-Stranges umfasst. Die Veränderung des Betriebszustandes kann z.B. Senkung der Betriebsspannung des LED-Stranges, Ausschaltung des LED-Stranges, Erhöhen der Sendeleistung der verbleibenden funktionierenden LEDs des LED-Stranges (z.B. durch Erhöhung der Einschaltzeitdauer bzw. des Tastgrades im Falle eines getakteten Betriebs) und/oder Einschaltung eines Ersatzstranges erfolgen.Provision can also be made for an error routine to be triggered when an LED short circuit is detected. In particular, it can be provided that the error routine includes the output of an error signal and/or the change in the operating state of the LED string. The change in the operating state can, for example, lower the operating voltage of the LED string, switch off the LED string, increase the transmission power of the remaining functioning LEDs of the LED string (e.g. by increasing the switch-on time or the duty cycle in the case of clocked operation) and/or switching on a replacement line.

Weiters kann vorgesehen sein, dass bei Nichtvorliegen eines LED-Kurzschlusses ein Signal zur Bestätigung der Fehlerfreiheit ausgegeben wird.Furthermore, it can be provided that if there is no LED short circuit, a signal to confirm the absence of errors is output.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Falle des Feststellens von Kurzschlussfehlerfreiheit in Schritt e) der erfasste Vergleichs-Ist-Wert den vorliegenden Referenzwert ersetzt und auf dem Datenspeicher abgespeichert wird, um in einer nachfolgenden Iteration der Schritte a) bis f) als aktualisierter Referenzwert zu dienen. Damit können Alterungseffekte ausgeglichen werden. Das Verfahren wird dadurch selbstkalibrierend und selbstlernend.In particular, it can be provided that if it is determined that there are no short-circuit faults in step e), the recorded comparative actual value replaces the present reference value and is stored on the data memory in order to be used as an updated reference value in a subsequent iteration of steps a) to f). serve. In this way, aging effects can be compensated. This makes the process self-calibrating and self-learning.

Weiters betrifft die Erfindung ein kurzschlussfehlererkennendes Lichtsystem zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das kurzschlussfehlererkennende Lichtsystem hierzu Folgendes umfasst: Ein Lichtmodul mit zumindest einem LED-Strang, wobei der zumindest eine LED-Strang eine Anzahl von zumindest zwei an miteinander in Serie geschalteten LEDs aufweist, sowie ein Kurzschlusserkennungssystem, wobei das Kurzschlusserkennungssystem zumindest zur elektrischen Versorgung des zumindest einen LED-Stranges eingerichtet ist, wobei das Kurzschlusserkennungssystem dazu eingerichtet ist, die Schritte a) bis f) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.The invention also relates to a short-circuit error-detecting light system for carrying out a method according to the invention, the short-circuit error-detecting light system comprising the following for this purpose: A light module with at least one LED string, the at least one LED string having a number of at least two LEDs connected in series with one another, and a short-circuit detection system, wherein the short-circuit detection system at least for the electrical supply of the at least one LED strand is set up, wherein the short-circuit detection system is set up to carry out steps a) to f) of the method according to the invention.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kurzschlusserkennungssystem dazu eingerichtet ist, dass die Amplitude des überlagerten Wechselstromes unabhängig vom Absolutbetrag des Nennwertes des Betriebsgleichstromes des LED-Stranges ist. Wenn der überlagerte Wechselstrom unabhängig vom Arbeitspunkt ist, dann sollte die Auswertung der Spannungsmessung laufend angepasst werden (z.B. wegen der nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie der LEDs oder Temperatureinflüsse), um eine korrekte Kurzschlusserkennung bei verschiedenen Betriebsgleichströmen zu erreichen. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass der Aufwand für eine korrekte Kurzschlusserkennung von der Treiberseite zur Messseite verschoben werden kann.In particular, it can be provided that the short-circuit detection system is set up so that the amplitude of the superimposed alternating current is independent of the absolute value of the nominal value of the operating direct current of the LED string. If the superimposed alternating current is independent of the operating point, then the evaluation of the voltage measurement should be continuously adjusted (e.g. due to the non-linear current-voltage characteristic of the LEDs or temperature influences) in order to achieve correct short-circuit detection with different operating direct currents. The advantage of this variant is that the effort required for correct short-circuit detection can be shifted from the driver side to the measurement side.

Weiters kann vorgesehen sein, dass das Kurzschlusserkennungssystem dazu eingerichtet ist, dass die Amplitude des überlagerten Wechselstromes abhängig vom Absolutbetrag des Nennwertes des Betriebsgleichstromes des LED-Stranges ist. Im Gegensatz zu der zuvor genannten Variante führt ein abhängiger Wechselstrom dazu, dass die Anpassung an o.g. Einflüsse auf die Treiberseite verschoben werden. Als besonders vorteilhaft wird diese Ausgestaltung zum Beispiel im Falle von temperaturabhängigen Derating der LEDs oder bei Übergangseffekten von einer Lichtfunktion in eine andere angesehen. Es kann vorgesehen sein, dass die Amplitude des eingeprägten Wechselstroms einen Prozentsatz, zum Beispiel zwischen 20% und 50%, insbesondere genau 30% des Absolutbetrages des Nennwerts des Betriebsgleichstromes des LED-Stranges in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand beträgt.Furthermore, it can be provided that the short-circuit detection system is set up so that the amplitude of the superimposed alternating current is dependent on the absolute value of the nominal value of the operating direct current of the LED string. In contrast to the variant mentioned above, a dependent alternating current means that the adjustment to the above-mentioned influences is shifted to the driver side. This embodiment is considered to be particularly advantageous, for example, in the case of temperature-dependent derating of the LEDs or in the case of transition effects from one light function to another. Provision can be made for the amplitude of the impressed alternating current to be a percentage, for example between 20% and 50%, in particular exactly 30%, of the absolute value of the nominal value of the operating direct current of the LED strand depending on the respective operating state.

Weiters betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein erfindungsgemäßes kurzschlussfehlererkennendes Lichtsystem.Furthermore, the invention relates to a motor vehicle headlight, comprising a light system according to the invention that detects short-circuit faults.

Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes kurzschlussfehlererkennendes Lichtsystem und/oder einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer.In addition, the invention relates to a motor vehicle, comprising a light system according to the invention that detects short-circuit faults and/or a motor vehicle headlight according to the invention.

Anders ausgedrückt können die Überlegungen zur Erfindung wie folgt beschrieben werden: Der dynamische Widerstand einer LED (Halbleiter) verändert sich über die Temperatur nur sehr wenig und kann daher zur Erkennung von Kurzschlüssen in einer Kette von LEDs verwendet werden. Durch die Überlagerung eines Wechselstroms auf den LED-(Gleich-)-Strom (d.h. den Betriebsstrom) kann durch den dynamischen Widerstand die Wechselspannung an der LED-Kette ermittelt bzw. umgekehrt durch Erfassung von Strom und Spannung der dynamische Widerstand ermittelt werden. Dem LED-Treiber oder LED-Steuergerät ist bei der erstmaligen Inbetriebnahme die Anzahl der LEDs und der dynamische Widerstand in einem definierten Betriebszustand bekannt (z.B. indem der eines Referenzwertes R_ref gemäß Schritt a) bereitgestellt wird) um im regulären Betrieb die mit Wechselstrom generierten Daten zu vergleichen.In other words, the considerations regarding the invention can be described as follows: The dynamic resistance of an LED (semiconductor) only changes over temperature very little and can therefore be used to detect shorts in a chain of LEDs. By superimposing an alternating current on the LED (direct) current (ie the operating current), the alternating voltage at the LED chain can be determined through the dynamic resistance or, conversely, the dynamic resistance can be determined by detecting current and voltage. The number of LEDs and the dynamic resistance in a defined operating state are known to the LED driver or LED control unit when it is first commissioned (e.g. by providing a reference value R _ref according to step a)) in order to be able to use the data generated with alternating current in regular operation to compare.

Dadurch ist ein Kurzschluss einer oder mehrere LEDs aus einer LED-Kette unbestimmter Anzahl größer 1 ermittelbar. Der Wechselstrom Anteil kann so gewählt werden, dass sich dies weder auf die Intensität noch auf die thermische Belastung merklich auswirkt.This means that a short circuit in one or more LEDs in an LED chain with an indefinite number greater than 1 can be determined. The alternating current component can be selected in such a way that it has no noticeable effect on either the intensity or the thermal load.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt

Figur 1 eine schematische Darstellung eines kurzschlussfehlererkennenden Lichtsystems zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 einen beispielhaften LED-Strang eines Lichtsystems,
Figur 3 drei beispielhafte Betriebsgleichspannungen für unterschiedliche Temperaturen sowie einen zugehörigen Stromverlauf durch den LED-Strang,
Figur 4 eine beispielhafte Kennlinie einer LED 31 eines LED-Stranges 3 bei einer Temperatur von 25°C, und
Figur 5 eine beispielhafte Ausführung einer Treiberschaltung.

The invention is explained in more detail below using an exemplary and non-limiting embodiment illustrated in the figures. In it shows

figure 1 a schematic representation of a short-circuit error-detecting light system for carrying out a method according to the invention,
figure 2 an exemplary LED string of a lighting system,
figure 3 three exemplary operating DC voltages for different temperatures and an associated current flow through the LED string,
figure 4 an exemplary characteristic curve of an LED 31 of an LED strand 3 at a temperature of 25° C., and
figure 5 an exemplary embodiment of a driver circuit.

In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.Unless otherwise stated, the same reference symbols designate the same features in the following figures.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines kurzschlussfehlererkennenden Lichtsystems 7 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Verfahren zur Erkennung eines Kurzschlusses zumindest einer LED 31 eines LED-Stranges 3 (siehe Fig. 2) eines Lichtmoduls 8, wobei der LED-Strang 3 eine Anzahl von zumindest zwei an miteinander in Serie geschalteten LEDs 31 umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Referenzwertes R_ref, welcher mit einem differentiellen Betriebswechselstrom-Soll-Widerstands des LED-Stranges korreliert und Hinterlegen des Referenzwertes R_ref auf einem Datenspeicher 6,
b) Inbetriebnahme des LED-Stranges 3 mit einer Betriebsgleichspannung (diese kann z.B. in Abhängigkeit von der Temperatur des Stranges variieren bzw. angepasst werden, um einen gewissen Betriebsstrom zu erreichen; Fig. 3 zeigt drei beispielhafte Betriebsgleichspannungen für unterschiedliche Temperaturen, nämlich U_BT1 für eine Temperatur von -40°C, U_BT2 für eine Temperatur von -25°C und U_BT3 für eine Temperatur von -105°C), sodass der LED-Strang 3 Licht abstrahlt,
c) Einprägen eines zu der Betriebsgleichspannung U_BT1, U_BT2 bzw. U_BT3 überlagerten Wechselstromes I_W1 bzw. I_W2 in den LED-Strang 3, wobei die Frequenz des Wechselstromes I_W1 bzw. I_W2 zumindest 60 Hz beträgt (bei I_W1 handelt es sich um einen rechteckförmigen zeitlichen Verlauf des Wechselstromes und I_W2 betrifft einen sinusförmigen Verlauf eines Wechselstromes - die Wechselstromkomponente wird dabei der Gleichstromkomponente überlagert; es können grundsätzlich beliebige (vorteilhafterweise periodische) Wechselsignalverläufe verwendet werden),
d) Messen des durch den Wechselstrom I_W1 bzw. I_W2 gemäß Schritt c) verursachten Wechselspannungsabfalles U_W1, U_W2 an dem LED-Strang 3,
e) Ableiten eines mit einem differentiellen Betriebs-Wechselstrom-Ist-Widerstandswert korrelierenden Vergleichs-Ist-Wertes R_ist des LED-Strangs 3 unter Zuhilfenahme des gemäß Schritt d) gemessenen Wechselspannungsabfalles U_W1 bzw. U_W2 (je nachdem, ob eben z.B. der Strom I_w1 oder I_W2 vorlag),
f) Abrufen des auf dem Datenspeicher 6 gemäß Schritt a) zur Verfügung gestellten Referenzwertes R_ref und Vergleich mit dem Vergleichs-Ist-Wert R_ist, wobei ergebnisabhängig von dem Vergleich auf das Vorliegen eines LED-Kurzschlusses rückgeschlossen wird.

1 shows a schematic representation of a short-circuit error-detecting light system 7 for carrying out a method according to the invention. This method for detecting a short circuit of at least one LED 31 of an LED string 3 (see 2 ) of a light module 8, the LED strand 3 comprising a number of at least two LEDs 31 connected in series with one another, the method comprising the following steps:

a) providing a reference value R _ref , which correlates with a differential operating AC current target resistance of the LED string and storing the reference value R _ref in a data memory 6,
b) commissioning of the LED strand 3 with an operating DC voltage (this can vary or be adjusted, for example, depending on the temperature of the strand in order to achieve a certain operating current; 3 shows three exemplary DC operating voltages for different temperatures, namely U _BT1 for a temperature of -40°C, U _BT2 for a temperature of -25°C and U _BT3 for a temperature of -105°C), so that the LED strand 3 lights radiates,
c) Impressing an alternating current I W1 or I _W2 superimposed on the operating DC voltage U _BT1 , U _BT2 or U _BT3 in the LED string 3, _the frequency of the alternating current I _W1 or I _W2 being at least 60 Hz (at I _W1 it is a square-wave waveform of the alternating current over time and I _W2 relates to a sinusoidal waveform of an alternating current - the alternating current component is superimposed on the direct current component; in principle any (advantageously periodic) alternating signal waveforms can be used),
d) measuring the AC voltage drop U _W1 , U _W2 at the LED string 3 caused by the alternating current I _W1 or I _W2 according to step c),
e) Deriving a comparative actual value R _act of the LED string 3 correlating with a differential operating AC current actual resistance value with the aid of the AC voltage drop U _W1 or U _W2 measured according to step d) (depending on whether, for example, the current I _w1 or I _W2 was present),
f) retrieving the reference value R _ref made available on the data memory 6 according to step a) and comparing it with the comparative actual value R _ist , the existence of an LED short circuit being inferred from the comparison depending on the result.

Das kurzschlussfehlererkennende Lichtsystem 7 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Lichtmodul 8 mit zumindest einem LED-Strang 3, wobei der zumindest eine LED-Strang 3 eine Anzahl von zumindest zwei an miteinander in Serie geschalteten LEDs 31 aufweist, sowie ein Kurzschlusserkennungssystem 9, wobei das Kurzschlusserkennungssystem 9 zumindest zur elektrischen Versorgung des zumindest einen LED-Stranges 3 eingerichtet ist, wobei das Kurzschlusserkennungssystem 9 dazu eingerichtet ist, die Schritte a) bis f) des Verfahrens durchzuführen.The short-circuit error-detecting light system 7 for carrying out the method according to the invention comprises a light module 8 with at least one LED string 3, the at least one LED string 3 having a number of at least two LEDs 31 connected in series with one another, and a short-circuit detection system 9, wherein the Short-circuit detection system 9 is set up at least for the electrical supply of the at least one LED strand 3, wherein the short-circuit detection system 9 is set up to carry out steps a) to f) of the method.

Wie anhand Fig. 3 erkennbar ist, die einen zeitlichen Verlauf des Strangstromes I(t) sowie der Strangspannung U(t) zeigt, kann vorgesehen sein, dass der gemäß Schritt c) eingeprägte Wechselstrom I_W1 bzw. I_W2 frei von einem Gleichanteil ist. Wie in Fig. 3 gut erkennbar ist, verändert sich die LED-Vorwärtsspannung bzw. die Betriebsgleichspannung der gesamten Kette mit der Temperatur viel stärker als die, aus dem überlagerten Wechselstrom, resultierende Wechselspannung in Verbindung mit dem beinahe konstanten dynamischen Widerstand bzw. dem differentiellen Betriebswechselstrom-Widerstand. Die entstehende Wechselspannung ist nahezu temperaturunabhängig.How based 3 can be seen, which shows a time profile of the phase current I(t) and the phase voltage U(t), it can be provided that the alternating current I _W1 or I _W2 impressed according to step c) is free of a DC component. As in 3 It is easy to see that the LED forward voltage or the operating DC voltage of the entire chain changes much more with temperature than the AC voltage resulting from the superimposed alternating current in connection with the almost constant dynamic resistance or the differential operating AC current resistance. The resulting AC voltage is almost independent of temperature.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der gemäß Schritt a) zur Verfügung gestellte Referenzwert R_ref der differentielle Betriebswechselstrom-Soll-Widerstand ist, und wobei der gemäß Schritt e) abgeleitete Vergleichs-Ist-Wert R_ist ein differentieller Betriebswechselstrom-Widerstands-Ist-Wert ist, der erhalten wird, indem ein Quotient aus dem gemessenen Wechselspannungsabfall U_W1, U_W2 gemäß Schritt d) und dem eingeprägten Wechselstrom I_W1, I_W2 gemäß Schritt c) gebildet wird. Dieser Wert korreliert mit der Steigung der Kennlinie des jeweiligen LED-Stranges 3 im Betriebspunkt. Figur 4 zeigt eine beispielhafte Strom-Spannungs-Kennlinie einer LED 31 eines LED-Stranges 3 bei einer Temperatur von 25°C. Beispielhaft ist darin auch der differentielle Wechselstromwiderstand in einem Betriebsbereich dargestellt, wobei dieser Widerstand dem Kehrwert der Steigung k entspricht. Der eingeprägte Wechselstrom I_W2 verursacht in diesem Betriebsbereich den entsprechend korrelierenden Spannungsabfall U_w2. Bei einem LED-Strang umfassend beispielsweise vier LEDs ergäbe das bei diesen LEDs eine Betriebsvorwärtsspannung zwischen ca. 12V und 13V.In particular, it can be provided that the reference value R _ref made available according to step a) is the differential operating AC current setpoint resistance, and the comparative actual value R derived according to step e) _is a differential operating AC current resistance actual value is obtained by forming a quotient from the measured AC voltage drop U _W1 , U _W2 according to step d) and the impressed alternating current I _W1 , I _W2 according to step c). This value correlates with the gradient of the characteristic curve of the respective LED strand 3 at the operating point. figure 4 shows an exemplary current-voltage characteristic of an LED 31 of an LED strand 3 at a temperature of 25°C. It also shows the differential AC resistance in an operating range as an example, with this resistance corresponding to the reciprocal of the gradient k. In this operating range, the applied alternating current I _w2 causes the correspondingly correlating voltage drop U _w2 . In the case of an LED string comprising four LEDs, for example, this would result in an operating forward voltage of between approximately 12V and 13V for these LEDs.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Vergleich gemäß Schritt f) um einen Grenzwertvergleich handelt, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren maximalen Differenzbetrags gebildet durch die Differenz aus Referenzwert R_ref und dem Vergleichs-Ist-Wert R_ist auf das Vorliegen eines LED-Kurzschlusses rückgeschlossen wird, wobei der maximale Differenzbetrag maximal 10% des Referenzwertes R_ref beträgt.In particular, it can be provided that the comparison in accordance with step f) is a limit value comparison, with a predeterminable maximum differential amount formed by the difference between the reference value R _ref and the comparison actual value R act _being checked for the presence of an LED Short-circuit is inferred, the maximum difference being a maximum of 10% of the reference value R _ref .

Weiters kann z.B. vorgesehen sein, dass bei Feststellen eines LED-Kurzschlusses eine Fehlerroutine ausgelöst wird. Die Fehlerroutine kann beispielsweise die Ausgabe eines Fehlersignals s1 (siehe Fig. 1) und/oder die Veränderung des Betriebszustandes des LED-Stranges 3 umfassen. Bei Nichtvorliegen eines LED-Kurzschlusses kann hingegen ein Signal s2 zur Bestätigung der Fehlerfreiheit ausgegeben werden.Provision can also be made, for example, for an error routine to be triggered when an LED short circuit is detected. The error routine can, for example, output an error signal s1 (see 1 ) and/or changing the operating state of the LED string 3. On the other hand, if there is no LED short circuit, a signal s2 can be output to confirm freedom from errors.

Im Falle des Feststellens von Kurzschlussfehlerfreiheit kann der erfasste Vergleichs-Ist-Wert R_ist den vorliegenden Referenzwert R_ref ersetzen und auf dem Datenspeicher 6 abgespeichert werden, um in einer nachfolgenden Iteration der Schritte a bis f als aktualisierter Referenzwert zu dienen.If it is determined that there are no short circuit defects, the recorded comparison _actual value R act can replace the present reference value R _ref and be stored on the data memory 6 in order to serve as an updated reference value in a subsequent iteration of steps a to f.

Mit Blick auf Fig. 1 sei erwähnt, dass das Kurzschlusserkennungssystem 9 dazu eingerichtet sein kann, dass die Amplitude des überlagerten Wechselstromes I_W1, I_W2 unabhängig vom Absolutbetrag des Nennwertes des Betriebsgleichstromes I_B des LED-Stranges 3 ist.With a view to 1 it should be mentioned that the short-circuit detection system 9 can be set up so that the amplitude of the superimposed alternating current I _W1 , I _W2 is independent of the absolute value of the nominal value of the operating direct current I _B of the LED string 3 .

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Kurzschlusserkennungssystem dazu eingerichtet ist, dass die Amplitude des überlagerten Wechselstromes I_W1, I_W2 abhängig vom Absolutbetrag des Nennwertes des Betriebsgleichstromes I_B des LED-Stranges 3 ist.Alternatively, it can be provided that the short-circuit detection system is set up so that the amplitude of the superimposed alternating current I _W1 , I _W2 is dependent on the absolute value of the nominal value of the operating direct current I _B of the LED string 3 .

Weiters betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein erfindungsgemäßes kurzschlussfehlererkennendes Lichtsystem 7. Weiters betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes kurzschlussfehlererkennendes Lichtsystem 7 und/oder einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer.The invention also relates to a motor vehicle headlight comprising a short-circuit fault-detecting light system 7 according to the invention. The invention also relates to a motor vehicle comprising a short-circuit fault-detecting light system 7 according to the invention and/or a motor vehicle headlight according to the invention.

Fig. 1 zeigt noch einige weitere Merkmale, die erwähnenswert sind: Die Versorgung des LED-Strangs 3 bzw. des Lichtsystems 7 kann von einer Batterie 1 bzw. einem Energiespeicher bereitgestellt werden. Der Betriebsgleichstrom I_B kann von einem Treiber 2 geliefert werden. 1 shows a few more features that are worth mentioning: The LED string 3 or the lighting system 7 can be supplied by a battery 1 or an energy store. The operating direct current I _B can be supplied by a driver 2.

Dieser Treiber 2 kann beispielsweise als Schaltwandler oder als Linearregler ausgeführt sein. Ist der Treiber 2 als Schaltwandler ausgeführt, so weist dieser, bekanntermaßen, einen elektronischen Schalter (nicht gezeigt) auf, um eine geforderte Ausgangsgröße zu steuern. Je nach Anforderungen kann der Treiber 2 als eine Kombination aus mehreren Schaltwandlern ausgeführt sein. Beispielsweise kann eine Kombination aus Hochsetzstellern 21 und Tiefsetzstellern 22, 22a eingesetzt werden (siehe Fig. 5). Sind mehrere LED-Stränge zu versorgen, so kann für jeden LED-Strang ein Tiefsetzsteller 22, 22a vorgesehen sein. Bevorzugt wird die Ausgangsgröße des Schaltwandlers geregelt. Die Ausgangsgröße kann dabei dem geforderten Betriebsgleichstrom I_B entsprechen. Die Regelung des Betriebsgleichstromes I_B kann über eine Modulation der Einschaltdauer des elektronischen Schalters realisiert werden. Alternativ dazu sind auch Schaltwandler bekannt geworden, welche über Modulation einer Schaltfrequenz des elektronischen Schalters die Ausgangsgröße, im vorliegenden Fall, den Betriebsgleichstrom I_B, regeln. Bei beiden Regelungsarten sind Schaltfrequenzen im oberen kHz-Bereich bis hin zu wenigen MHz üblich.This driver 2 can be designed, for example, as a switching converter or as a linear regulator. If the driver 2 is designed as a switching converter, it has, as is known, an electronic switch (not shown) in order to control a required output variable. Depending on the requirements, the driver 2 can be designed as a combination of several switching converters. For example, a combination of step-up converters 21 and step-down converters 22, 22a can be used (see FIG figure 5 ). If several LED strands are to be supplied, a step-down converter 22, 22a can be provided for each LED strand. The output variable of the switching converter is preferably regulated. The output variable can correspond to the required operating direct current I _B . The DC operating current I _B can be regulated by modulating the duty cycle of the electronic switch. As an alternative to this, switching converters have also become known, which regulate the output variable, in the present case the operating direct current I _B , by modulating a switching frequency of the electronic switch. With both control types, switching frequencies in the upper kHz range down to a few MHz are common.

Es kann vorgesehen sein, dass der Betriebsgleichstrom I_B des LED-Stranges 3 von einem stromgeregelten Tiefsetzsteller 22, 22a bereitgestellt wird. Dieser Tiefsetzsteller weist einen elektronischen Schalter (nicht gezeigt) auf, dessen Schaltzyklen vom geforderten Betriebsgleichstrom I_B abhängen. Die Schaltzyklen entsprechen somit einer Stellgröße welche durch die Einschaltdauer und/oder durch die Schaltfrequenz änderbar ist. Wird nun der LED-Strang 3 mittels einer Betriebsgleichspannung, beispielsweise über die Verbindung zu einer Strom- bzw. Spannungsquell, beispielsweise einer Batterie 1, in Betrieb genommen, so kann ein Wechselstrom I_W1 oder I_W2 durch eine Änderung der Schaltzyklen des elektronischen Schalters überlagert werden. Die Frequenz f_w des überlagerten Wechselstromes beträgt dabei bevorzugt weniger als ein Tausendstel der Schaltfrequenz des elektronischen Schalters im stromgeregelten Tiefsetzsteller, wobei die Frequenz f_w des überlagerten Wechselstromes zumindest 60Hz beträgt.Provision can be made for the operating direct current I _B of the LED string 3 to be provided by a current-controlled step-down converter 22, 22a. This step-down converter has an electronic switch (not shown) whose switching cycles depend on the required operating direct current I _B . The switching cycles thus correspond to a manipulated variable which can be changed by the duty cycle and/or by the switching frequency. If the LED strand 3 is now put into operation by means of an operating direct voltage, for example via the connection to a current or voltage source, for example a battery 1, an alternating current I _W1 or I _W2 can be superimposed by changing the switching cycles of the electronic switch become. The frequency f _w of the superimposed alternating current is preferably less than a thousandth of the switching frequency of the electronic switch in the current-controlled buck converter, the frequency f _w of the superimposed alternating current being at least 60 Hz.

Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebsgleichstrom I_B linear geregelt bzw. begrenzt werden. Dazu kann ein elektronischer Schalter (nicht gezeigt) in Serie mit den LEDs 31 des LED-Stranges 3 geschaltet sein. Dieser elektronische Schalter wirkt dabei wie ein gesteuerter Widerstand und erlaubt es so, den Betriebsgleichstrom I_B des LED-Stranges 3 zu ändern. Die Stellgröße, die in dieser Variante den Betriebsstrom I_B bestimmt ist somit jene Größe, die den Wert des gesteuerten Widerstandes beeinflusst. Dadurch kann wie beim Schaltwandler der LED-Strang 3, mit einem dem Betriebsgleichstrom I_B überlagerten Wechselstrom I_W1 bzw. I_W2, versorgt werden.Alternatively or additionally, the operating direct current I _B can be linearly controlled or limited. For this purpose, an electronic switch (not shown) can be connected in series with the LEDs 31 of the LED string 3 . In this case, this electronic switch acts like a controlled resistor and thus makes it possible to change the operating direct current I _B of the LED string 3 . The manipulated variable that determines the operating current I _B in this variant is therefore the variable that influences the value of the controlled resistance. As a result, as with the switching converter LED string 3, are supplied with an alternating current I _W1 or I _W2 superimposed on the operating direct current I _B .

Sowohl in der Variante, in der der Betriebsgleichstrom I_B über einen Schaltwandler bereitgestellt wird, als auch in der Variante, in welcher der Betriebsgleichstrom I_B linear geregelt wird, kann die Stellgröße für den Treiber 2 und somit die Frequenz f_w des überlagerten Wechselstromes I_W1 bzw. I_W2 von einem Microcontroller 4 vorgegeben werden.Both in the variant in which the operating direct current I _B is provided via a switching converter and in the variant in which the operating direct current I _B is regulated linearly, the manipulated variable for the driver 2 and thus the frequency f _w of the superimposed alternating current I _W1 or I _W2 are specified by a microcontroller 4.

Der überlagerte Wechselstrom I_W1 bzw. I_W2 führt zu einer entsprechenden Änderung der LED-Strangspannung U(t) des LED-Stranges 3 um den Betriebsgleichspannungspunkt. Betrachtet man nun lediglich das Kleinsignalverhalten der LEDs 31 im LED-Strang 3, so kann man von einem, durch den überlagerten Wechselstrom I_W1 bzw. I_W2 resultierenden, Wechselspannungsabfall U_W1 bzw. U_W2 am LED-Strang 31 sprechen. Dieser kann nun herangezogen werden, um auf einen Kurzschluss rückzuschließen.The superimposed alternating current I _W1 or I _W2 leads to a corresponding change in the LED string voltage U(t) of the LED string 3 around the operating DC voltage point. If only the small-signal behavior of the LEDs 31 in the LED string 3 is considered, then one can speak of an AC voltage drop U _W1 or U _W2 at the LED string 31 resulting from the superimposed alternating current I _W1 or I _W2 . This can now be used to infer a short circuit.

Dazu kann der durch den Wechselstrom I_W1 bzw. I_W2 verursachte Wechselspannungsabfall U_W1 bzw. U_W2 am LED-Strang 3 gemessen werden. Durch eine Filterung der LED-Strangspannung U(t), beispielsweise durch einen elektronischen Hochpass, kann der resultierende Wechselspannungsabfall U_W1 bzw. U_W2 von der Betriebsgleichspannung U_B(T1,T2,T3) getrennt gemessen werden. Die Messung des Wechselspannungsabfalles U_W1 bzw. U_W2 kann durch eine Messung des Amplitudenwertes oder eine Peak to Peak Wertmessung der resultierenden Wechselspannung U_W1 bzw. U_W2 am LED-Strang 31 realisiert werden. Weiters kann durch den gemessenen Wechselspannungsabfall U_W1 bzw. U_W2 ein Effektivwert der resultierenden Wechselspannung am LED-Strang 31 berechnet werden.For this purpose, the AC voltage drop U _W1 or U _W2 caused by the alternating current I _W1 or I _W2 can be measured at the LED string 3 . By filtering the LED string voltage U(t), for example using an electronic high-pass filter, the resulting AC voltage drop U _W1 or U _W2 can be measured separately from the operating DC voltage U _B(T1,T2,T3) . The AC voltage drop U _W1 or U _W2 can be measured by measuring the amplitude value or a peak-to-peak value measurement of the resulting AC voltage U _W1 or U _W2 on the LED string 31 . Furthermore, an effective value of the resulting AC voltage at the LED string 31 can be calculated from the measured AC voltage drop U _W1 or U _W2 .

Insbesondere kann eine kontinuierliche Messung des Wechselspannungsabfalls U_W1 bzw. U_W2 am LED-Strang 31 vorgesehen sein, welche die LED-Strangspannung U(t) bzw. den Wechselspannungsabfall U_W1 bzw. U_W2 laufend misst. In der Praxis wird eine derartige laufende Messung bevorzugter Weise in diskreten Zeitabständen von mindestens 1/(2*f_w), besonders bevorzugt von mindestens 1/(5*f_w), durchgeführt.In particular, a continuous measurement of the AC voltage drop U _W1 or U _W2 on the LED string 31 can be provided, which continuously measures the LED string voltage U(t) or the AC voltage drop U _W1 or U _W2 . In practice, such a continuous measurement is preferably carried out at discrete time intervals of at least 1/(2*f _w ), particularly preferably at least 1/(5*f _w ).

Ist eine Wechselspannungsmessung in Form einer Peak-to-Peak-Wertmessung vorgesehen, so können die einzelnen Messungen nach Maximal- und Minimalwerten gefiltert werden, womit die Berechnung des Peak-to-Peak-Wertes über die Differenzbildung von Maximal- und Minimalwert möglich wird. Dieser Peak-to-Peak-Wert entspricht einem, mit dem differentiellen Betriebs-Wechselstrom-Ist-Widerstandswert korrelierenden, Vergleichs-Ist-Wert R_ist. Der Peak-to-Peak-Wert steigt entsprechend der abflachenden Kurve des repräsentativen differenziellen Widerstandes mit zunehmender Anzahl an LEDs 31 im LED-Strang 3. Bei einem Kurzschluss einer LED 31 sinkt der Peak-to-Peak-Wert LED-Strang 3. Analog dazu kann der Vergleichs-Ist-Wert R_ist auch dem Amplitudenwert oder dem Effektivwert des Wechselspannungsabfalles U_W1 bzw. U_W2 des LED-Stranges 3 entsprechen.If an AC voltage measurement is planned in the form of a peak-to-peak value measurement, the individual measurements can be filtered according to maximum and minimum values, with which the calculation of the peak-to-peak value is based on the difference between maximum and peak values minimum value becomes possible. This peak-to-peak value corresponds to a comparative actual value R _ist correlating with the differential operational alternating current actual resistance value. The peak-to-peak value increases according to the flattening curve of the representative differential resistance with an increasing number of LEDs 31 in LED cluster 3. If an LED 31 short-circuits, the peak-to-peak value of LED cluster 3 decreases. Analogously In addition, the comparative actual value R _actual can also correspond to the amplitude value or the effective value of the AC voltage drop U _W1 or U _W2 of the LED string 3 .

Vorteilhaft ist es, wenn die Maximal- und Minimalwerte jeweils über mindestens drei Messungen gemittelt werden, bevor der Peak-to-Peak-Wert berechnet wird.It is advantageous if the maximum and minimum values are each averaged over at least three measurements before the peak-to-peak value is calculated.

In einer bevorzugten Ausführung entspricht der Vergleichs-Ist-Wert R_ist einer bestimmten zeitlichen Änderungsrate. Diese zeitliche Änderungsrate kann der zeitlichen Änderung eines Peak-to-Peak-Wertes oder eines Amplitudenwertes oder eines Effektivwertes innerhalb einer definierten Zeitdauer entsprechend. Damit wird die Kurzschlusserkennung unabhängiger von langsamen Änderungen durch Umwelteinflüsse. Vorteilhafterweise entspricht der Referenzwert in diesem Fall -x*0.1 des Vergleichs-Ist-Wertes pro Millisekunde, wobei x der Anzahl der LEDs 31 im LED-Strang 3 entspricht.In a preferred embodiment, the comparative actual value R actual _corresponds to a specific rate of change over time. This rate of change over time can correspond to the change over time of a peak-to-peak value or an amplitude value or an effective value within a defined period of time. This means that short-circuit detection is less dependent on slow changes caused by environmental influences. In this case, the reference value advantageously corresponds to −x*0.1 of the comparison actual value per millisecond, where x corresponds to the number of LEDs 31 in the LED cluster 3 .

Insbesondere kann ein Microcontroller 4 vorgesehen sein, welcher dazu eingerichtet ist, den Vergleich des Referenzwertes R_ref mit dem Vergleichs-Ist-Wert R_ist durchzuführen. Dieser Microcontroller 4 kann eine Spannungsmesseinheit 5 aufweisen, mit welcher die LED-Strangspannung U(t) bzw. der Wechselspannungsabfall U_W1 bzw. U_W2 gemessen wird.In particular, a microcontroller 4 can be provided, which is set up to carry out the comparison of the reference value R _ref with the comparison actual value R _ist . This microcontroller 4 can have a voltage measuring unit 5, with which the LED string voltage U(t) or the AC voltage drop U _W1 or U _W2 is measured.

Besonders bevorzugt ist der Microcontroller 4 dazu eingerichtet, sowohl den Vergleichs-Ist-Wert R_ist zu ermitteln und diesen mit dem Referenzwert R_ref zu vergleichen, als auch die oben genannte Stellgröße für den Treiber 2 zur Verfügung zu stellen. In einer weiteren Ausführungsform kann der eingeprägte Wechselstrom I_w1 bzw. I_W2 dergestalt gewählt sein, dass seine Amplitude unabhängig vom Absolutbetrag des Nennwertes des Betriebsgleichstromes I_B des LED-Stranges 3 ausgestaltet ist.The microcontroller 4 is particularly preferably set up both to determine the comparison actual value R _ist and to compare it with the reference value R _ref and to make the above-mentioned manipulated variable available to the driver 2 . In a further embodiment, the impressed alternating current I _w1 or I _W2 can be selected in such a way that its amplitude is configured independently of the absolute value of the nominal value of the operating direct current I _B of the LED string 3 .

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den gesamten Schutzumfang der Ansprüche definiert. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden.The invention is not limited to the embodiments shown but is defined by the full scope of the claims. Individual aspects of the invention or the embodiments can also be taken up and combined with one another.

Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.Any reference signs in the claims are exemplary and only serve to make the claims easier to read, without limiting them.

Claims

Method for detecting a short circuit of at least one LED (31) of an LED string (3) of a light module (8), wherein the LED string (3) comprises a number of at least two LEDs (31) connected in series with one another, wherein the Procedure includes the following steps: a) providing a reference value (R _ref ), which correlates with a differential operating AC current setpoint resistance of the LED string (3) and storing the reference value (R _ref ) on a data memory (6),

b) Commissioning of the LED string (3) with an operating DC voltage (U _BT1 , U _BT2 , U _BT3 ) so that the LED string (3) emits light,

c) Impressing an alternating current (I _W1 , I _W2 ) superimposed on the operating DC voltage (U _BT1 , U _BT2 , U _BT3 ) in the LED string (3), the frequency of the alternating current (I _W1 , 1 _W2 ) being at least 60 Hz amounts to,

d) measuring the AC voltage drop (U _W1 , U _W2 ) at the LED strand caused by the alternating current (I _W1 , 1 _W2 ) according to step c),

e) deriving a comparative actual value (R _act ) of the LED string correlating with a differential operating AC current actual resistance value with the aid of the AC voltage drop (U _W1 , U _W2 ) measured in accordance with step d),

f) retrieving the reference value (R _ref ) made available on the data memory (6) according to step a) and comparing it with the comparison actual value (Ractual), with the result of the comparison being used to conclude that an LED short circuit is present.

Method according to Claim 1, the alternating current (I _W1 , I _W2 ) impressed according to step c) being free of a direct component.

Method according to Claim 2, in which the impressed alternating current (I _W1 , I _W2 ) has the time profile of a square-wave signal, a triangular signal or a sinusoidal signal.

Method according to one of the preceding claims, wherein the alternating current (I _W1 , I _W2 ) impressed according to step c) is selected such that its amplitude is at least 20%, preferably between 20% and 60% of the absolute value of the nominal value of an alternating current generated by the operating DC voltage (U _BT1 , U _BT2 , U _BT3 ) caused operating direct current (IB) of the LED string (3).

Method according to one of the preceding claims, wherein the reference value (R _ref ) provided according to step a) is the differential operating AC current setpoint resistance, and wherein the comparison actual value (R _ist ) derived according to step e) is a differential operating AC current -Resistance actual value is obtained by a quotient of the measured AC voltage drop (Uwi, U _W2 ) according to step d) and the impressed alternating current (I _W1 , I _W2 ) according to step c) is formed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the comparison according to step f) is a limit value comparison, wherein when a predeterminable maximum difference amount is exceeded, formed by the difference between the reference value (R _ref ) and the comparison actual value (R _ist ) the existence of an LED short circuit is deduced, the maximum difference being a maximum of 10% of the reference value (R _ref ).

Method according to one of the preceding claims, wherein an error routine is triggered when an LED short circuit is detected.

Method according to Claim 7, in which the error routine comprises the output of an error signal (s1) and/or the change in the operating state of the LED string (3).

Method according to one of the preceding claims, in which, if there is no LED short circuit, a signal (s2) is output to confirm freedom from defects.

Method according to one of the preceding claims, wherein if it is determined that there are no short-circuit faults in step e), the recorded comparison actual value (R _ist ) replaces the present reference value (R _ref ) and is stored on the data memory (6) in order to subsequent iteration of steps a) to f) to serve as an updated reference value.

Short-circuit error-detecting light system (7) for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising - a light module (8) with at least one LED strand (3), wherein the at least one LED strand (3) has a number of at least two LEDs (31) connected in series with one another,

- and a short-circuit detection system (9), the short-circuit detection system (9) being set up at least for the electrical supply of the at least one LED strand (3), the short-circuit detection system (9) being set up to carry out steps a) to f) of the method carry out one of the preceding claims.

Short-circuit error-detecting light system (7) according to claim 11, wherein the short-circuit detection system (9) is set up so that the amplitude of the superimposed alternating current (I _W1 , 1 _W2 ) is independent of the absolute value of the nominal value of the operating direct current (IB) of the LED strand (3). .

Short-circuit error-detecting light system (7) according to claim 11, wherein the short-circuit detection system is set up so that the amplitude of the superimposed alternating current (I _W1 , 1 _W2 ) depends on the absolute value of the nominal value of the operating direct current (IB) of the LED strand (3).

Motor vehicle headlight, comprising a light system (7) for detecting short-circuit faults according to one of the preceding claims.

Motor vehicle comprising a light system (7) for detecting short-circuit faults according to one of Claims 11 to 13 and/or a motor vehicle headlight according to Claim 14.