ITPD20120376A1 - Circuito di illuminazione, in particolare con sorgenti luminose a led - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un circuito di illuminazione, in particolare a sorgenti luminose a LED, per la realizzazione di fanali o altre luci di autoveicoli.

Come noto, alcune sorgenti luminose, in particolare i LED, sono forniti dai costruttori classificate in base alle loro categoria, chiamata anche selezione, di tensione e/o di flusso. Per selezione di tensione si intende un range di tensione entro cui giace la tensione di giunzione caratteristica di una categoria ottenuta alimentando il LED con la sua corrente nominale. Per sorgente luminosa avente una certa selezione di flusso si intende che la sorgente, quando pilotata a valori di corrente nominale, emette un flusso luminoso variabile solo in un certo e limitato range prestabilito.

In talune applicazioni, ad esempio nell’illuminazione a LED per i fanali di autoveicoli, generalmente le sorgenti luminose a LED del circuito di illuminazione sono disposte su schede elettroniche di illuminazione separate.

Affinchà ̈ le schede elettroniche di illuminazione abbiano lo stesso comportamento elettrico e fotometrico su tutto il range operativo di tensioni di alimentazione, à ̈ necessario che il circuito di illuminazione includa schede di illuminazione che montino sorgenti luminose aventi la stessa selezione di tensione e di flusso.

Al lato pratico, questo requisito comporta che le schede siano collegate con un collegamento meccanico, che viene effettuato durante il processo SMT di saldatura dei componenti elettrici sulle schede. Ciò impone però delle restrizioni e dei vincoli in ordine al posizionamento geometrico relativo delle schede, che devono essere assemblate contemporaneamente e quindi devono sottostare a certi vincoli imposti dal cablaggio e dal posizionamento, vincoli in fase di assemblaggio in linea del fanale, nonchà ̈ costi di materiale e di processo, in quanto deve essere previsto un processo di saldatura selettiva per il collegamento meccanico a saldare delle schede.

Di conseguenza, à ̈ molto sentita l'esigenza di avere una maggiore flessibilità nella produzione delle schede elettroniche e una minore difficoltà nell'assemblaggio in linea del fanale.

Scopo della presente invenzione à ̈ quindi quello di soddisfare tale esigenza. In particolare, uno scopo principale dell'invenzione quello di consentire la realizzazione di un circuito di illuminazione comprendente aventi sorgenti luminose con selezioni di tensione e di flusso differenti.

Detti scopi sono conseguiti con un circuito di illuminazione secondo la rivendicazione 1, con una scheda elettronica di controllo secondo la rivendicazione 14, con una scheda di illuminazione secondo la rivendicazione 18 e con un metodo di pilotaggio secondo la rivendicazione 21.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, con riferimento agli allegati disegni, in cui:

- la figura 1 à ̈ uno schema a blocchi del circuito di illuminazione secondo l’invenzione;

- la figura 2 à ̈ uno schema circuitale del circuito di illuminazione secondo l’invenzione, in una forma di realizzazione;

- la figura 3 Ã ̈ uno schema circuitale di una parte del circuito di illuminazione, in una variante di realizzazione;

- la figura 4 à ̈ uno schema circuitale del circuito di illuminazione secondo l’invenzione, in un'ulteriore forma di realizzazione;

- la figura 5 Ã ̈ uno schema circuitale del circuito di illuminazione in una variante di realizzazione rispetto al circuito della figura 4; e

- la figura 6 Ã ̈ uno schema circuitale di un circuito comparatore per un circuito di pilotaggio di schede di illuminazione aventi diversa funzione.

Nella descrizione che segue, il termine “collegato†si riferisce sia ad una connessione elettrica diretta tra due circuiti o elementi circuitali sia una connessione indiretta attraverso uno o più elementi intermedi attivi o passivi. Il termine “circuito†può indicare sia un singolo componente sia una pluralità di componenti, attivi e/o passivi, collegati tra loro per ottenere una funzione prestabilita. Inoltre, dove si può impiegare un transistore a giunzione bipolare (BJT) o un transistore ad effetto di campo (FET), il significato dei termini “base†, “collettore†, “emettitore†comprende i termini “gate†, “drain†and “source†, e viceversa. Se non à ̈ diversamente indicato, infine, transistori di tipo NPN possono essere impiegati in luogo di transistori PNP, e viceversa.

In una forma generale di realizzazione, il circuito di illuminazione secondo la presente invenzione à ̈ raffigurato nello schema a blocchi di figura 1. Detto circuito comprende almeno due schede elettroniche di illuminazione 10, tipicamente, ma non necessariamente, separate tra loro, ognuna comprendente almeno una sorgente luminosa 12, particolarmente del tipo a LED. Le schede elettroniche di illuminazione sono controllate da un'unità elettronica di controllo 100, che può essere montata su una propria scheda elettronica di controllo 110, come nell'esempio illustrato, oppure su una delle schede elettroniche di illuminazione 10.

Con il solo scopo di semplificare la descrizione che segue, si assumerà che il circuito di illuminazione comprenda una prima ed una seconda scheda di illuminazione 10. Risulterà tuttavia evidente al tecnico del settore che l'invenzione può essere estesa ad un numero maggiore di schede elettroniche di illuminazione 10.

L'almeno una sorgente luminosa 12 della prima scheda di illuminazione à ̈ definita da una prima selezione di tensione ed à ̈ suscettibile di essere pilotata con una prima corrente di pilotaggio I1; l'almeno una sorgente luminosa 12 della seconda scheda di illuminazione à ̈ definita da una seconda selezione di tensione ed à ̈ suscettibile di essere pilotata con una seconda corrente di pilotaggio I2. Sebbene l'invenzione si ponga l'obiettivo di risolvere il problema del pilotaggio di sorgenti luminose con selezioni di tensione diverse, come apparirà chiaro dal prosieguo della descrizione l'invenzione à ̈ applicabile anche al caso di stesse selezioni di tensione. Pertanto, la prima selezione di tensione à ̈ generalmente diversa dalla seconda selezione di tensione, ma non si esclude il caso in cui dette prima e seconda selezione di tensione siano uguali tra loro.

L'idea alla base della presente invenzione à ̈ di fare in modo che l'unità elettronica di controllo 100 rilevi il valore di dette selezioni di tensione, individui quella più alta, e regoli la corrente di pilotaggio assorbita dalla sorgente luminosa definita dalla selezione di tensione più bassa in modo che detta corrente di pilotaggio segua con un rapporto costante l'andamento della corrente di pilotaggio assorbita dalla sorgente luminosa definita dalla selezione di tensione più alta, che viene presa come corrente di pilotaggio di riferimento.

In particolare, se le sorgenti luminose 12 hanno una stessa selezione di flusso, cioà ̈ generano uno stesso flusso luminoso quando attraversate da una stessa corrente, allora detto rapporto costante à ̈ uguale a uno. In altre parole, la corrente di pilotaggio della scheda con la selezione di tensione più bassa viene regolata in modo da essere uguale alla corrente di pilotaggio della scheda di illuminazione con la selezione di tensione più alta. In pratica, la corrente assorbita dalle sorgenti luminose con selezione di tensione più bassa, che sarebbe maggiore rispetto a quella delle sorgenti luminose con la selezione più alta, viene abbassata fino a coincidere con quest'ultima. In altre parole ancora, le caratteristiche tensione-corrente delle schede di illuminazione vengono a sovrapporsi.

Nel caso in cui la selezione di flusso delle sorgenti luminose di una scheda di illuminazione sia differente dalla selezione di flusso delle sorgenti luminose di un'altra scheda di illuminazione, si ha che, ad una tensione nominale di alimentazione, lo stesso flusso luminoso à ̈ ottenuto con un determinato rapporto K tra le correnti di pilotaggio (I2/I1= K). Allora, per risolvere il problema di avere lo stesso flusso luminoso su tutto il range di tensioni di alimentazione, il circuito secondo l'invenzione opera in modo tale da regolare la corrente di pilotaggio della scheda di illuminazione con la selezione di tensione più bassa in modo che il suo rapporto con la corrente di riferimento sia sempre costante e pari al valore K calcolato alla tensione nominale.

Pertanto, per realizzare una stessa funzione, ad esempio una stessa luce di un fanale di un veicolo, si possono utilizzare schede di illuminazione provenienti da pannelli di schede diversi, prodotti anche in momenti diversi e aventi differenti categorie o selezioni di tensione.

Nel caso di sorgenti a LED, esistono ad esempio quattro categorie di tensione, denominate 3A, 3B, 4A, 4B nel caso di LED rossi, in un range totale di tensione che va da 1,9V a 2,5V. Ogni categoria di tensione varia in un sottorange di 150 mV. Ad esempio, la selezione di tensione 3A à ̈ in un range 1,9 – 2,05 V.

Pertanto, grazie al circuito di illuminazione secondo l'invenzione, si possono utilizzare schede di illuminazione aventi sorgenti luminose con una prima selezione di tensione, ad esempio 3A, insieme a schede di illuminazione aventi sorgenti luminose con una seconda selezione di tensione, ad esempio 4B. La corrente di pilotaggio assorbita dalla prima scheda di illuminazione viene regolata, cioà ̈ abbassata, in modo da seguire la corrente di pilotaggio assorbita dalla seconda scheda di illuminazione. Le due schede di illuminazione, pur avendo sorgenti luminose di caratteristiche diverse, sono controllate in modo da mostrare lo stesso comportamento fotometrico.

Entrando più nel dettaglio, ogni scheda elettronica di illuminazione 10 può comprendere, come nell’esempio illustrato, un rispettivo mezzo di pilotaggio corrente 20 adatto ad imporre una corrente di pilotaggio della rispettiva sorgente luminosa 12 (o delle rispettive sorgenti luminose, ad esempio nel caso di LED).

Inoltre, ogni scheda di illuminazione 10 à ̈ provvista di un rispettivo circuito di selezione 14 adatto ad identificare il valore della rispettiva selezione di tensione. L'unità elettronica di controllo 100 rileva le selezioni di tensione grazie a detti circuiti di selezione 14.

Ogni circuito di selezione 14 comprende almeno un elemento circuitale di selezione definito da una grandezza elettrica di selezione avente uno tra una pluralità di livelli prestabiliti di grandezza elettrica a cui corrispondono altrettanti livelli della selezione in tensione delle sorgenti luminose.

In una forma preferita di realizzazione, detti mezzi circuitali di selezione comprendono una resistenza di selezione R_SEL avente un valore di resistenza scelto tra una pluralità di valori di resistenza prestabiliti. Ad esempio, nel caso di quattro possibili selezioni di tensione, ogni scheda di illuminazione monterà una tra una resistenza a bassa impedenza, alta impedenza e due valori di resistenza intermedi, opportunamente distanziati tra loro.

Ciascuna scheda elettronica di illuminazione può comprendere inoltre un circuito di rilevazione 130 che include mezzi circuitali adatti a rilevare una grandezza elettrica di pilotaggio delle sorgenti luminose, ad esempio la corrente di pilotaggio, quando alimentate con una tensione di alimentazione. Naturalmente, in un’ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità elettronica di controllo 100 può comprendere almeno un circuito di rilevazione 130 relativo ad una scheda elettronica di illuminazione 10. L'unità di controllo elettronica 100 comprende un circuito comparatore 120, comprendente mezzi circuitali adatti a confrontare dette grandezze elettriche di selezione, o grandezze elettriche derivabili da dette grandezze elettriche di selezione, in modo da individuare, in base all’esito di tale confronto, la scheda di illuminazione avente l’almeno una sorgente luminosa con la selezione di tensione più elevata.

L'unità di controllo elettronica può comprendere inoltre un circuito di regolazione 140 comprendente, per ognuna delle schede elettroniche di illuminazione, mezzi circuitali di regolazione adatti a controllare i rispettivi mezzi di pilotaggio corrente 20 in modo tale che la corrente di pilotaggio della scheda di illuminazione con la selezione di tensione più bassa segua con un rapporto costante la corrente di pilotaggio della scheda di illuminazione con la selezione di tensione più alta. Naturalmente, in un’ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione, almeno una scheda elettronica di illuminazione 10 può comprendere il relativo mezzo circuitale di regolazione in modo che il circuito di regolazione 140 sia implementato sulla scheda elettronica di illuminazione. Detto circuito comparatore 120 à ̈ collegato a detti mezzi di pilotaggio 20 corrente e a detti mezzi di regolazione 140 in modo tale che la scheda di illuminazione con la selezione di tensione più elevata à ̈ pilotata dal circuito comparatore 120 con una corrente di pilotaggio di riferimento, e la corrente di pilotaggio dell'altra scheda di illuminazione à ̈ regolata dai rispettivi mezzi circuitali di regolazione 140 in modo da seguire con un rapporto costante detta corrente di riferimento.

Con riferimento ora allo schema circuitale di Figura 2, verrà di seguito descritto un esempio di implementazione pratica dell'invenzione. In particolare, detto schema circuitale si riferisce a schede di illuminazione 10 a LED 12 comprendenti almeno una sorgente luminosa del tipo a LED con tipologia di pilotaggio basata sull'impiego di una resistenza, nota come resistenza di bin, R_BIN_1; R_BIN_2, adatta ad imporre una corrente di pilotaggio assorbita dall’almeno un LED. Tale schema circuitale della scheda di illuminazione à ̈ noto anche come circuito a LED e resistenze.

In questo caso, il circuito di rilevazione 130 rileva la corrente di pilotaggio e, preferibilmente ma non necessariamente, sfrutta la resistenza di bin R_BIN. In particolare, il circuito di rilevazione 130 traduce la tensione ai capi della resistenza di bin R_BIN_1; R_BIN_2 in una corrente proporzionale Is_1; Is_2.

Da notare che il circuito di rilevazione 130, qui descritto come facente parte della scheda di illuminazione 10, potrebbe anche essere posto sulla scheda di controllo 110. Analogamente, il circuito di regolazione 140 può essere collocato sia sulle schede di illuminazione sia sull’unità di controllo elettronica.

Tornando ora al circuito di rilevazione 130, in una forma di realizzazione pratica esso può essere implementato con il circuito di figura 2. Dall'analisi del circuito risulta evidente che sul terminale Is_1; Is_2 à ̈ presente una corrente Is proporzionale alla tensione ai capi della resistenza di bin R_BIN, e quindi alla corrente di pilotaggio delle sorgenti luminose.

Passando ora a descrivere l'unità elettronica di controllo 100, come detto sopra essa à ̈ provvista di mezzi circuitali adatti a stabilire quale delle schede di illuminazione ha la selezione di tensione più alta. Per svolgere tale funzione, à ̈ previsto un circuito comparatore 120 che confronta grandezze elettriche correlate alle resistenze di selezione R_SEL delle schede di illuminazione, preferibilmente cadute di tensione V1; V2generate da tali resistenze. Per ottenere le cadute di tensione V1; V2da comparare, l'implementazione circuitale illustrata nella figura 2 impiega un partitore di tensione per ogni scheda di illuminazione. Pertanto, i terminali di ingresso V_1 e V_2 del circuito comparatore sono a rispettivi valori di tensione V1; V2misurate ai capi delle resistenze R15, R16, uguali tra loro, che formano i partitori di tensione con le resistenze di selezione RSEL_1 e RSEL_2.

Nella forma di realizzazione illustrata nella figura 2, il circuito comparatore 120 Ã ̈ sostanzialmente un amplificatore differenziale che opera nel seguente modo.

Si supponga V1>V2. Scegliendo opportunamente le resistenze di selezione, in modo che la differenza di tensione tra V1e V2sia tale da interdire il transistore Q1 sulla cui base à ̈ presente V2, si ottiene che la tensione VD ai capi della resistenza R6 à ̈ maggiore di V2e quindi detto transistore Q1 à ̈ spento. Questo implica che anche il transistore Q5 di tipo PNP, la cui base à ̈ collegata al collettore di Q1, à ̈ interdetto e su tutto il ramo del comparatore relativo a V2 non circola corrente. Al contrario, il transistore Q12 sulla cui base à ̈ presente V1à ̈ in saturazione o in zona lineare, cioà ̈ à ̈ acceso, ed accende anche il transistore Q8 di tipo PNP la cui base à ̈ collegata al collettore del transistore Q12.

In altre parole, a seconda del valore di V1e V2, l'amplificatore differenziale si sbilancia da una parte o dall'altra e fa circolare corrente su uno solo dei terminali di uscita CTRL_1, CTRL_2.

In una forma di realizzazione preferita del circuito di illuminazione, si evita che si verifichi il caso V1= V2in modo da semplificare il circuito comparatore, che deve solo discriminare due situazioni anziché tre. Per ottenere ciò si fa in modo che schede di illuminazione con stesse selezioni di tensione montino resistenze di selezione leggermente diverse.

Ad esempio, due schede di illuminazione con selezione di tensione 3A avranno rispettivamente una resistenza di 0 ohm e una resistenza di 1 kohm. Pertanto, il circuito comparatore rileverà sempre una tensione V1 o V2 maggiore dell'altra.

Passando ora alla descrizione del circuito di regolazione 140 illustrato nella figura 2, i terminali di uscita CTRL_1 e CTRL_2 del circuito comparatore sono collegati a rispettivi terminali emettitori di transistori Q6 e Q2 la cui base à ̈ collegata all'uscita di un rispettivo amplificatore operazionale U2, U1 del circuito di regolazione. Ai terminali di ingresso di ogni amplificatore operazionale sono riportati due segnali di tensione feedback1 e feedback2 derivanti dalle correnti di uscita IS_1, IS_2 dei circuiti di rilevazione correnti, detti segnali di tensione essendo ottenuti dalle rispettive correnti ad esempio tramite resistenze di ingresso R14, R19.

Il circuito di regolazione illustrato in figura 2 comprende quindi due circuiti di retroazione distinti 140', 140†, ognuno basato su un rispettivo amplificatore operazionale U1, U2. Tali circuiti operano in mutua esclusione, in quanto i rispettivi amplificatori operazionali U1, U2 hanno ai loro rispettivi ingressi, invertente e non invertente, i segnali feedback1 e feedback2 rispettivamente invertiti.

Inoltre, il circuito di regolazione include un mezzo di pilotaggio, quale un interruttore di pilotaggio 20, ad esempio un transistore NPN, per ciascuna scheda di illuminazione. Tale mezzo di pilotaggio serve per pilotare una rispettiva orrente di pilotaggio sull’almeno una sorgente luminosa del tipo a LED di una scheda di illuminazione, in modo conforme alla corrente di pilotaggio sull’almeno una sorgente luminosa del tipo a LED dell’altra scheda di illuminazione presa a riferimento, come meglio spiegato nel seguito.

Ogni circuito di retroazione forma un anello di retroazione che comprende il terminale di uscita dell'amplificatore operazionale U1; U2, la base del transistore di uscita Q2; Q6, l'emettitore di detto transistore di uscita, e la base del transistore di pilotaggio Q7; Q11.

Il circuito di illuminazione secondo l'invenzione à ̈ realizzato in modo tale che l'amplificatore operazionale del circuito di regolazione che dovrebbe regolare la scheda di illuminazione con la selezione di tensione più elevata, che farà da riferimento, non riesca a chiudere la retroazione. In altre parole, tale amplificatore operazionale non riesce a chiudere l'anello per effettuare una retroazione negativa e avrà di conseguenza una sua uscita CTRL_1 o CTRL_2 indeterminata, comunque non utile a comandare il rispettivo transistore di pilotaggio.

Il circuito comparatore 120 opera in modo complementare rispetto al circuito di regolazione. In particolare, il lato del circuito comparatore che ha provocato lo stato indeterminato del rispettivo circuito di retroazione del circuito di regolazione, ha un'uscita adatta a mandare in saturazione il transistore di pilotaggio 20 della rispettiva scheda di illuminazione, identificando il tal modo la scheda che farà da riferimento.

Viceversa, l'uscita del circuito comparatore in cui non circola corrente à ̈ adatta a controllare il rispettivo circuito di retroazione in modo che questo sia in grado di chiudere la retroazione. Il transistore di pilotaggio 20 viene quindi regolato in modo tale che il rispettivo circuito di rilevazione fornisca un segnale di uscita che, riportato all'ingresso del rispettivo amplificatore operazionale, chiuda l'anello di retroazione. In altre parole, tale amplificatore operazionale, sulla base dei suoi ingressi feedback1 e feedback2, fornisce un segnale di uscita adatto ad ottenere che detti ingressi siano uguali.

Da quanto descritto, à ̈ chiaro che la scheda di illuminazione con la selezione più alta tra tutte le possibili categorie di tensione sarà sempre una scheda di riferimento; analogamente, la scheda di illuminazione con la selezione di tensione più bassa tra tutte le possibili categorie di tensione sarà sempre regolata. Pertanto, in fase di montaggio delle schede di illuminazione con le selezioni di tensione estreme, ad esempio 3A e 4B per i LED a luce rossa, si può evitare di montare alcuni componenti.

Ad esempio, in presenza di una scheda di illuminazione con la selezione di tensione più alta, à ̈ inutile montare la rispettiva parte del circuito di regolazione, vale a dire il mezzo di pilotaggio, ad esempio l’interruttore di pilotaggio 20. Infatti, poiché l’interruttore di pilotaggio 20 lavorerà sempre in saturazione, può essere sostituito con un più semplice ed economico jumper a 0 ohm.

Inoltre, se la scheda di illuminazione con una selezione di tensione estrema à ̈ integrata nella scheda elettronica di controllo, si può evitare di montare il circuito comparatore, in quanto si sa già quale sarà la scheda da regolare e quale la scheda di riferimento. Quanto descritto in precedenza, con riferimento allo schema circuitale di figura 2, era relativo ad un circuito di pilotaggio di LED del tipo LED e resistenze.

L'invenzione verrà ora descritta applicata alla tipologia di pilotaggio di LED con regolazione di corrente. In particolare, verranno descritti solo i circuiti differenti dal caso precedente.

In una forma preferita di realizzazione di tale circuito regolato in corrente, i mezzi di pilotaggio di ogni scheda di illuminazione sono costituiti da un dispositivo integrato, noto come driver LED integrato. Funzionalmente, il driver LED integrato legge la corrente che lo attraversa e la confronta con un riferimento di grandezza elettrica, che il driver si genera internamente, e che può essere una tensione o una corrente. Esternamente al driver, per settare la corrente finale di uscita, viene collegato un componente elettrico, ad esempio una resistenza. Se ad esempio il driver LED integrato genera una corrente elettrica di riferimento, tale corrente viene fatta passare attraverso la resistenza esterna di setting della corrente, ed il driver confronta, quindi, la tensione ai capi della resistenza esterna di setting della corrente con la tensione rilevata ai capi della resistenza interna di sensing generata dalla corrente del driver stesso. Il driver fa quindi in modo che queste due correnti siano uguali, o in un rapporto ben definito.

La figura 3 mostra uno schema circuitale di driver LED integrato 200 utilizzabile nel circuito di illuminazione secondo l'invenzione, a cui à ̈ collegata una fila di LED 12.

Il driver LED integrato 200 genera una tensione di riferimento Vs ad esempio mediante un generatore di corrente o di tensione 210. Al driver 200 à ̈ collegata, oltre alla fila di LED 12, una resistenza di setting RS. Internamente, il driver à ̈ in grado di misurare la tensione generata dalla corrente di pilotaggio IOsu una resistenza interna, ad esempio per il tramite di un voltmetro V. Il driver integrato à ̈ in grado di confrontare la corrente Is attraverso la resistenza di setting RScon la corrente che attraversa la resistenza interna. Se K à ̈ una costante di proporzionalità prestabilita, il driver fa in modo che IO=K*Is. Per ottenere ciò, il driver à ̈ provvisto di un transistore di pilotaggio Qp, che chiude la retroazione.

Con riferimento ora alla figura 4, viene descritto come il driver LED integrato 200 Ã ̈ applicato ad ogni scheda di illuminazione del circuito secondo l'invenzione.

Nello scheda di figura 4, la resistenza di setting della corrente Rs menzionata sopra à ̈ la resistenza di bin RBIN.

Secondo l'invenzione, bisogna fare in modo di mantenere secondo un determinato rapporto le correnti di uscita dei driver LED integrati che stanno sulle rispettive schede di illuminazione.

Come nel caso visto in precedenza, ogni scheda di illuminazione à ̈ dotata di un circuito di rilevazione di una grandezza di pilotaggio, ad esempio la corrente, che fornisce un segnale di retroazione feedback1; feedback2 al circuito di regolazione. Anche in questo caso à ̈ previsto il circuito comparatore che opera in mutua esclusione con il circuito di regolazione.

Il circuito comparatore opera nello stesso modo sopra descritto per individuare quale à ̈ la scheda di illuminazione di riferimento. Viene quindi ora descritto come avviene la regolazione.

La regolazione viene ottenuta collegando al driver LED integrato 200 l'uscita di un amplificatore operazionale 220 sui cui terminali di ingresso sono riportati i segnali di retroazione feddback1 e feedback2 provenienti dalla due schede di illuminazione 10. Sul terminale di uscita dell'amplificatore operazionale à ̈ presente una corrente di retroazione IRche tende ad annullare la differenza tra di due segnali di retroazione.

Applicando la legge di Kirchoff al nodo S di collegamento tra l'uscita dell'amplificatore operazionale e il driver LED integrato, si ha:

IS+IR-I’S= 0, dove I’Sà ̈ la corrente sulla resistenza di bin RBIN.

Normalmente, senza la regolazione secondo l'invenzione, IR= 0 e IS= I’S. Questo à ̈ anche il caso della scheda di illuminazione di riferimento, che non richiede regolazione. Per azzerare la corrente di retroazione IRsi può ad esempio collegare un transistore di controllo 230 all'uscita dell'amplificatore operazionale 220. Tale transistore di controllo 230 à ̈ comandabile dal circuito comparatore in modo tale che se tale transistore viene acceso, ovvero conduce corrente, viene messo a zero il potenziale all'uscita dell'amplificatore operazionale e quindi la corrente IRsarà uguale a zero.

Nel caso della scheda di illuminazione che deve essere regolata, il circuito comparatore impone che il transistore di controllo 230 operi come un circuito aperto. L'amplificatore operazionale 220 Ã ̈ quindi in grado di erogare la corrente di retroazione IRche tende ad annullare la differenza tra i segnali di retroazione feedback1 e feedback2 provenienti dai circuiti di rilevazione delle rispettive schede di illuminazione. Quindi, l'anello di retroazione si chiude con la retroazione all'ingresso dell'amplificatore operazionale.

Pertanto, la corrente IS che à ̈ quella che esce dal driver LED integrato 200 per ottenere la corrente di pilotaggio attraverso la costante K, à ̈ uguale a I’S-IR, con IR>0 perchà ̈ à ̈ effettuata la regolazione.

Con riferimento allo schema circuitale di figura 5, verrà ora descritta una variante realizzativa del circuito regolato in corrente, in cui, in luogo dei driver LED integrati 200, i mezzi di pilotaggio sono realizzati con componenti elettronici discreti, in particolare con un transistore di pilotaggio 300 comandato dall'uscita di un amplificatore operazionale 310. Normalmente, all'ingresso invertente di tale amplificatore operazionale 310 à ̈ riportata una tensione proporzionale alla corrente di pilotaggio, mentre sull'ingresso non invertente à ̈ presente una tensione di riferimento VRef. Verrà ora descritto come anche una tale configurazione circuitale può implementare la soluzione tecnica alla base della presente invenzione. L'unità elettronica di controllo comprende ancora un circuito comparatore 120' che, pur essendo leggermente diverso da quello descritto in precedenza per motivi di convenienza circuitale, funziona esattamente allo stesso modo per individuare la scheda di illuminazione con la selezione di tensione più elevata sulla base del confronto tra le tensioni V1e V2rappresentative delle selezioni di tensione.

L'unità elettronica di controllo comprende inoltre un circuito di regolazione che, per ogni scheda di illuminazione, à ̈ formato da uno stadio di controllo 140a'; 140a†e da uno stadio di regolazione 140b'; 140b†. Lo stadio di regolazione à ̈ collegato all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale 310 che controlla il transistore di pilotaggio 300, ed à ̈ comandato dallo stadio di controllo. Più in dettaglio, detto stadio di regolazione comprende un transistore di regolazione 320, ad esempio di tipo PNP, avente l'emettitore collegato ad una tensione di riferimento VRef, il collettore collegato a massa attraverso una resistenza di pull-down R14; R16, e la base collegata ad un terminale di controllo C_1; C_2 dello stadio di controllo.

Lo stadio di controllo à ̈ equivalente al circuito di retroazione descritto per il caso di pilotaggio a LED più resistenze della figura 1, ovvero lavora per chiudere l'anello di retroazione per annullare la differenza tra i segnali di retroazione IS_1; IS_2 provenienti dai rispettivi circuiti di rilevazione solo in presenza di un determinato livello del segnale di controllo C_1; C_2 proveniente dal circuito comparatore.

In particolare, ogni segnale di controllo C_1; C_2 può, a seconda del livello che assume, polarizzare il transistore di regolazione 320 in modo esso operi in saturazione o in zona lineare. Il segnale di controllo che controlla la scheda di illuminazione che deve fungere da riferimento farà allora lavorare il transistore di regolazione in saturazione, in modo che la tensione sull'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale dipenda esclusivamente dalla tensione di riferimento VRefsecondo un prefissato rapporto resistivo. Il segnale di controllo che controlla la scheda di illuminazione che deve essere regolata per condurre una corrente di pilotaggio che insegue la corrente di riferimento secondo un rapporto costante, farà allora lavorare il transistore di regolazione 320 in zona lineare, in modo tale che sull'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale 310 vi sia una tensione proporzionale all'uscita dell'amplificatore operazionale dello stadio di controllo, ovvero che tende ad annullare la differenza tra i segnali di retroazione provenienti dai circuiti di rilevazione.

Quanto descritto in precedenza si riferisce a schede di illuminazione adatte a realizzare una stessa funzione, in particolare una stessa luce di fanale automobilistico, quale, ad esempio, una luce di stop, di posizione, di retromarcia, di indicatore di direzione, di retronebbia, una luce abbagliante o anabbagliante. Tuttavia, l'invenzione può essere applicata anche al caso in cui le schede di illuminazione svolgano una funzione diversa, ad esempio luci diverse di un'automobile, in modo che esse si accendano e si spengano in modo uniforme.

Ad esempio, si consideri una luce di stop realizzata con due schede di illuminazione a LED e una luce di posizione realizzata con una scheda di illuminazione a LED. Queste due luci dovrebbero funzionare in modo uniforme. Pertanto, come sopra descritto, l'unità elettronica di controllo determina la scheda di illuminazione con la selezione di tensione peggiore, cioà ̈ più elevata, e regola la corrente delle altre schede di illuminazione.

Tuttavia, a differenza del caso di schede che svolgono la stessa funzione, dove in caso di guasto di una anche l'altra si deve spegnere, nel caso di schede che svolgono funzioni diverse, si può verificare il caso in cui se una si spegne, ad esempio una luce di stop, l'altra deve rimanere accesa, ad esempio una luce di posizione. Per ovviare ad un tale problema, il circuito comparatore 400 per schede di illuminazione con funzione diversa à ̈ modificato come illustrato nella figura 6. La struttura centrale del comparatore à ̈ identica a quella vista prima, con l'aggiunta, su ogni ramo, di un transistore di diagnostica Q1; Q5, collegato tra i terminali di ingresso V_1, V_2 del circuito comparatore e la massa e comandato da un rispettivo segnale di diagnostica DIAG_1; DIAG_2 proveniente da una rispettiva scheda di illuminazione. Quando si verifica un guasto su una scheda di illuminazione ed il relativo segnale di diagnostica si attiva, il corrispondente ramo del circuito comparatore, se era acceso ed era quindi relativo alla scheda di riferimento, si spegne. Automaticamente l'altro ramo, che era spento, si accende e quindi fa da riferimento. In presenza, infatti, di un segnale di diagnostica, il transistore di diagnostica conduce e quindi, essendo il relativo ramo in pull-down, si ha che la tensione sul terminale di ingresso di detto ramo diventa inferiore alla tensione sul terminale di ingresso dell'altro ramo. Pertanto, la scheda di illuminazione che funziona correttamente ma inizialmente non era la scheda di riferimento, non si spegne seguendo lo spegnimento della scheda guasta, ma diventa la scheda di riferimento e rimane accesa.

Alle forme di realizzazione del circuito di illuminazione secondo l’invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni.

Ad esempio, l’unità elettronica di controllo può essere implementata in modo software, ad esempio impiegando una unità di elaborazione a microcontrollore o un DSP per realizzare i circuiti di acquisizione e di definizione dei livelli.

Claims (23)

1. RIVENDICAZIONI 1. Circuito di illuminazione, in particolare per un fanale di un autoveicolo, comprendente: - almeno una sorgente luminosa, particolarmente del tipo a LED, definita da una prima selezione di tensione e suscettibile di essere pilotata con una prima corrente di pilotaggio; - un primo circuito di selezione per identificare detta prima selezione di tensione, - almeno una sorgente luminosa, particolarmente del tipo a LED, definita da una seconda selezione di tensione e suscettibile di essere pilotata con una seconda corrente di pilotaggio; - un secondo circuito di selezione per identificare detta seconda selezione di tensione, e - un’unità di controllo elettronica configurata per rilevare dette prima e seconda selezione di tensione della sorgente luminosa tramite detti primo e secondo circuito di selezione, e per regolare la corrente di pilotaggio assorbita dalla sorgente luminosa definita dalla selezione di tensione più bassa, in modo che detta corrente di pilotaggio segua con un rapporto costante l'andamento della corrente di pilotaggio assorbita dalla sorgente luminosa definita dalla selezione di tensione più alta, essendo quest’ultima presa di riferimento.
2. 2. Circuito di illuminazione secondo la rivendicazione precedente, in cui ogni circuito di selezione comprende almeno un elemento circuitale di selezione definito da una grandezza elettrica di selezione avente uno tra una pluralità di livelli prestabiliti di grandezza elettrica a cui corrispondono altrettanti livelli della selezione in tensione delle sorgenti luminose.
3. 3. Circuito di illuminazione secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente: - almeno una prima scheda elettronica di illuminazione comprendente almeno detta sorgente luminosa definita dalla prima selezione di tensione e detto primo circuito di selezione; - almeno una seconda scheda elettronica di illuminazione comprendente almeno detta sorgente luminosa definita dalla seconda selezione di tensione e detto secondo circuito di selezione.
4. 4. Circuito di illuminazione secondo la rivendicazione precedente, in cui l’unità di controllo elettronica comprende: - un mezzo di pilotaggio corrente per ogni scheda elettronica di illuminazione, detto mezzo di pilotaggio corrente essendo adatto ad imporre una corrente di pilotaggio della rispettiva sorgente luminosa; - un circuito comparatore, comprendente mezzi circuitali adatti a confrontare dette grandezze elettriche di selezione, o grandezze elettriche derivabili da dette grandezze elettriche di selezione, in modo da individuare, in base all’esito di tale confronto, la scheda di illuminazione avente l’almeno una sorgente luminosa con la selezione in tensione più elevata; - un circuito di rilevazione per ognuna di dette schede elettroniche di illuminazione, comprendente mezzi circuitali adatti a rilevare una grandezza elettrica di pilotaggio delle sorgenti luminose quando alimentate con una tensione di alimentazione; - un circuito di regolazione comprendente, per ognuna delle schede elettroniche di illuminazione, mezzi circuitali di regolazione adatti a controllare i rispettivi mezzi di pilotaggio corrente in modo tale che la corrente di pilotaggio di una scheda di illuminazione segua con un rapporto costante la corrente di pilotaggio dell'altra scheda di illuminazione, e in cui detto circuito comparatore à ̈ collegato a detti mezzi di pilotaggio corrente e a detti mezzi di regolazione in modo tale che la scheda di illuminazione con la selezione di tensione più elevata à ̈ pilotata dal 5 circuito comparatore con una corrente di pilotaggio di riferimento, e la corrente di pilotaggio dell'altra scheda di illuminazione à ̈ regolata dai rispettivi mezzi circuitali di regolazione in modo da seguire con un rapporto costante detta corrente di riferimento. 10
5. 5. Circuito di illuminazione secondo la rivendicazione precedente, in cui la prima e la seconda scheda di illuminazione sono separate tra loro e le loro rispettive sorgenti luminose hanno rispettive selezioni di tensione differenti, o uguali. 15
6. 6. Circuito di illuminazione secondo una qualsiasi rivendicazione 2-5, in cui detto elemento circuitale di selezione à ̈ una resistenza di selezione avente un valore di resistenza scelto tra una pluralità di valori di resistenza prestabiliti. 20
7. 7. Circuito di illuminazione secondo una qualsiasi rivendicazione 3-6, in cui i mezzi circuitali di regolazione comprendono, per ogni scheda di illuminazione, un amplificatore operazionale sui cui ingressi sono riportati valori di tensione 25 corrispondenti alle correnti di pilotaggio delle schede di illuminazione e la cui uscita à ̈ collegata sia ai rispettivi mezzi di pilotaggio corrente sia ad un rispettivo segnale di controllo proveniente dal circuito comparatore, detti mezzi circuitali di regolazione essendo configurati in modo tale che, in presenza di un primo livello di detto segnale di controllo, detta uscita à ̈ adatta a controllare i rispettivi mezzi di pilotaggio corrente e, in presenza di un secondo livello di detto segnale di controllo, detta uscita non à ̈ in grado di controllare i rispettivi mezzi di pilotaggio corrente.
8. 8. Circuito di illuminazione secondo la rivendicazione precedente, in cui i valori di tensione corrispondenti alle correnti di pilotaggio delle schede di illuminazione sono riportati invertiti tra loro sugli ingressi degli amplificatori operazionali del circuito di regolazione.
9. 9. circuito di illuminazione secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il circuito comparatore ha almeno due terminali di uscita per rispettivi segnali di controllo, detti terminali di uscita essendo collegati a rispettivi mezzi circuitali di regolazione del circuito di regolazione e a rispettivi mezzi di pilotaggio corrente, il circuito comparatore essendo configurato in modo tale che, in base al confronto tra le grandezze elettriche rappresentative delle selezioni in tensione delle schede di illuminazione, ogni segnale di controllo possa assumere un primo livello adatto a permettere ai rispettivi mezzi circuitali di 5 regolazione di effettuare la regolazione della corrente di pilotaggio o un secondo livello adatto ad impedire detta regolazione e a comandare la rispettiva scheda di illuminazione ad alimentare le sorgenti di illuminazione con una corrente di riferimento 10 dipendente esclusivamente dai parametri circuitali di detta scheda di illuminazione.
10. 10. circuito di illuminazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di pilotaggio corrente delle schede di illuminazione sono 15 costituiti da un interruttore di pilotaggio corrente avente il terminale di base collegato ad un rispettivo terminale di uscita del circuito comparatore e ad un rispettivo terminale di uscita del circuito di regolazione, in modo tale che, quando il segnale di 20 controllo di detti terminali di uscita à ̈ a detto primo livello, detto interruttore di pilotaggio à ̈ comandato dal circuito di regolazione ad operare in zona lineare per regolare la corrente di pilotaggio ad assumere un valore secondo un rapporto costante con la corrente di 25 riferimento e, quando il segnale di controllo di detti terminali di uscita à ̈ a detto secondo livello, detto interruttore di pilotaggio à ̈ comandato dal circuito comparatore ad operare in zona di saturazione.
11. 11. Circuito di illuminazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, in cui detti mezzi di pilotaggio corrente sono configurati per effettuare una regolazione in corrente della corrente di pilotaggio, e in cui, quando il segnale di controllo di detti terminali di uscita à ̈ a detto primo livello, detti mezzi di pilotaggio corrente sono comandati dal circuito di regolazione ad effettuare una regolazione della corrente di pilotaggio in modo che assuma un valore secondo un rapporto costante con la corrente di riferimento che circola nelle sorgenti luminose di un’altra scheda di illuminazione avente la più alta selezione in tensione, e, quando il segnale di controllo di detti terminali di uscita à ̈ a detto secondo livello, detti mezzi di pilotaggio corrente effettuano la regolazione della corrente di pilotaggio sulla base di una grandezza elettrica di riferimento interna alla scheda di illuminazione.
12. 12. Circuito di illuminazione secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di pilotaggio corrente comprendono un dispositivo elettronico integrato adatto a generare una corrente di pilotaggio sulla base di una grandezza elettrica di riferimento interna, e in cui ad un ingresso di detto dispositivo elettronico integrato à ̈ collegato il terminale di uscita dei rispettivi mezzi circuitali di 5 regolazione, a detto terminale di uscita essendo collegato un interruttore di controllo comandabile dal circuito comparatore per disabilitare detti mezzi circuitali di regolazione.
13. 13. Circuito di illuminazione secondo una qualsiasi 10 rivendicazione 4-12, in cui il comparatore comprende, su ogni ramo, un transistore di diagnostica collegato tra i terminali di ingresso del circuito comparatore e la massa e comandato da un rispettivo segnale di diagnostica proveniente da una rispettiva scheda di 15 illuminazione, il comparatore essendo configurato in modo tale che, quando si verifica un guasto su una scheda di illuminazione ed il relativo segnale di diagnostica si attiva, il corrispondente ramo del circuito comparatore si spegne, mentre l'altro ramo, 20 che era spento, si accende e quindi fa da riferimento.
14. 14. Scheda elettronica di controllo di sorgenti luminose, dove dette sorgenti luminose sono montate su almeno due schede elettroniche di illuminazione separate, una delle quali potendo essere implementata 25 con la scheda elettronica di controllo, in cui le sorgenti luminose montate su una prima scheda elettronica hanno una prima selezione in tensione differente da una seconda selezione in tensione delle sorgenti luminose montate su una seconda scheda 5 elettronica, comprendente: - un circuito comparatore, comprendente mezzi circuitali adatti a confrontare grandezze elettriche di selezione rappresentative delle differenti selezioni in tensione delle sorgenti luminose, in modo da 10 individuare, in base all’esito di tale confronto, la scheda elettronica avente le sorgenti di illuminazione con la selezione in tensione più elevata; ï€ un circuito di regolazione comprendente, per ognuna delle schede elettroniche di illuminazione, 15 mezzi circuitali di regolazione aventi terminali di ingresso su cui sono riportati segnali elettrici rappresentativi delle correnti di pilotaggio delle sorgenti luminose delle schede di illuminazione, detti mezzi circuitali di regolazione essendo adatti a 20 controllare rispettive schede di illuminazione in modo tale che la corrente di pilotaggio di una scheda di illuminazione sia in un rapporto costante con la corrente di pilotaggio di un’altra scheda di illuminazione, presa come riferimento, 25 in cui detto circuito comparatore presenta terminali di uscita, ognuno collegato a rispettivi mezzi di regolazione e a rispettivi mezzi di pilotaggio corrente delle sorgenti luminose, in modo tale che, a seconda del livello di un segnale di controllo presente su 5 detti terminali di uscita, detti mezzi circuitali di regolazione sono abilitati o disabilitati al controllo della rispettiva scheda di illuminazione, il livello del segnale di controllo che disabilita i mezzi circuitali di regolazione essendo adatto a controllare 10 i rispettivi mezzi di pilotaggio corrente in modo che eroghino una corrente di pilotaggio di riferimento indipendente dalle correnti di pilotaggio delle altre schede di illuminazione.
15. 15. Scheda elettronica di controllo secondo la 15 rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di regolazione comprendono, per ogni scheda di illuminazione, un amplificatore operazionale sui cui ingressi sono riportati detti segnali elettrici rappresentativi delle correnti di pilotaggio e la cui 20 uscita à ̈ collegata alla base di un transistore di controllo il cui emettitore à ̈ collegato ad un rispettivo terminale di uscita del circuito comparatore.
16. 16. Scheda elettronica di controllo secondo la 25 rivendicazione 14, in cui detti mezzi di regolazione comprendono, per ogni scheda di illuminazione, un amplificatore operazionale sui cui ingressi sono riportati detti segnali elettrici rappresentativi delle correnti di pilotaggio e la cui uscita à ̈ collegata al 5 collettore di un transistore di controllo comandato dal circuito comparatore.
17. 17. Scheda elettronica di controllo secondo una qualsiasi rivendicazione 14-16, comprendente un mezzo di pilotaggio corrente per ogni scheda elettronica di 10 illuminazione, detto mezzo di pilotaggio corrente essendo adatto ad imporre una corrente di pilotaggio della rispettiva sorgente luminosa.
18. 18. Scheda elettronica di illuminazione, comprendente almeno una sorgente di illuminazione ed un circuito di 15 selezione comprendente almeno un elemento circuitale di selezione definito da una grandezza elettrica avente uno tra una pluralità di livelli prestabiliti di grandezza elettrica, detto circuito di selezione essendo collegabile al circuito comparatore della 20 scheda di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 14-17.
19. 19. Scheda elettronica di illuminazione secondo la rivendicazione precedente, comprendente un circuito di rilevazione comprendente mezzi circuitali adatti a 25 rilevare la corrente di pilotaggio delle sorgenti luminose quando alimentate con una tensione di alimentazione, detto circuito di rilevazione essendo collegabile al circuito di regolazione della scheda di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5 14-17.
20. 20. Scheda elettronica di illuminazione secondo la rivendicazione 18 o 19, comprendente un mezzo di pilotaggio corrente adatto ad imporre una corrente di pilotaggio della rispettiva sorgente luminosa. 10
21. 21. Metodo di pilotaggio di sorgenti luminose, particolarmente del tipo a LED, dove dette sorgenti luminose comprendono almeno una prima sorgente luminosa definite da una prima selezione di tensione e suscettibile di essere pilotate con una prima corrente 15 di pilotaggio, ed almeno una seconda sorgente luminosa definita da una seconda selezione di tensione e suscettibile di essere pilotate con una seconda corrente di pilotaggio, il metodo comprendendo i passi di: 20 - rilevare dette selezioni di tensione delle sorgenti luminose; - identificare la selezione di tensione più elevata; - regolare la corrente di pilotaggio delle altre sorgenti luminose in modo che detta corrente di 25 pilotaggio segua con un rapporto costante l'andamento della corrente di pilotaggio assorbita dalla sorgente luminosa definita dalla selezione di tensione più alta, essendo quest’ultima presa di riferimento.
22. 22. Metodo di pilotaggio secondo la rivendicazione precedente, in cui le fasi di rilevare ed identificare comprendono: - associare a sorgenti luminose aventi differenti selezioni di tensione rispettivi circuiti di selezione; - confrontare grandezze elettriche generate da detti circuiti di selezione.
23. 23. Fanale automobilistico, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito di illuminazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-13.