WO2014060288A1 - Verfahren und vorrichtung zur diagnose eines fehlerhaften leuchtmittels - Google Patents

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WO2014060288A1
WO2014060288A1 PCT/EP2013/071190 EP2013071190W WO2014060288A1 WO 2014060288 A1 WO2014060288 A1 WO 2014060288A1 EP 2013071190 W EP2013071190 W EP 2013071190W WO 2014060288 A1 WO2014060288 A1 WO 2014060288A1
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leds
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light
defect
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PCT/EP2013/071190
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Emil Kovatchev
Christian STÖGER
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Continental Automotive Gmbh
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for diagnosing a faulty light source in a string having at least two light sources, in particular light emitting diodes, wherein the light bulbs are subdivided into at least two groups and generate an electrical measured variable for each group Measuring means are assigned to determine an electrical MeßgröIie.
  • LEDs light-emitting diodes
  • detection of faults or failures has hitherto only been possible with considerable circuitry-related expenditure. So it is quite possible that such bulbs radiate no more light, but still remain conductive and thus a strand continues to flow through electricity and is operable.
  • the use of LEDs or LED groups e.g. in the automotive industry due to the high life expectancy, the compact and robust design as well as the high efficiency with falling prices more attractive, with the most diverse applications of interior lighting to main and signal light sources come into question.
  • the light sources used often have to comply with safety regulations, such as a minimum sanction requirement. A reliable diagnosis of failures of even single lamps or of defective bulbs is therefore essential and often even has legal relevance,
  • inventive method of the type mentioned solves this problem by per group changes in the measured variable compared to a reference value are determined and based on the ratio of changes in the groups a defect: a Leuchtraitteis detected and signaled.
  • inventive device is a Diagnoseeinhe.it for the comparison of. Changes in the measured variables compared to a reference value connected to the measuring means of at least two groups.
  • This method has the advantage that the monitoring effort with increasing number of. Lamps. per group remains the same, in particular not, proportional to the number of bulbs, increases.
  • the monitoring is independent of. Component fluctuations, since only changes of measured variables, are evaluated, but not their absolute amount.
  • the monitoring functions as long as all groups are subject to the same influences, regardless of the influence of the environment, because the diagnosis is made on the basis of the change ratio of the measured quantities.
  • the method or device is therefore based on the. Assumption that the same behavior is observed in separate groups under the same conditions and thus there is a substantially constant ratio between the changes of the evaluated measure.
  • the measured variable may preferably be an electrical voltage, wherein the voltage drop across each group is determined and its possible change is detected.
  • the measurement of the electrical voltage is advantageous in particular in the case of a supply of the luminous means by a constant current source, the luminous means in this case preferably being connected in series, which corresponds for example to a conventional driving concept in the case of LEDs.
  • the ratio of changes in the measured variables compared with the ratio of .Aniere the lamps per group and a defect is signaled a defect.
  • the monitoring can be easily adapted to a current number of lamps and it uruss the constant ratio of the changes can not be redetermined for each configuration, of course, this simple solution only with consistently similar bulbs. be used.
  • a deviation outside a tolerance range signals a defect.
  • the tolerance range may also be required to take account of component tolerances occurring in the case of similar luminous means, and finally, in the context of the measurement with unavoidable measurement errors, it is also possible, for example, by quantization, of off-set currents or unconsidered resistances calculate ... When selecting the tolerance range, it is necessary to distinguish between the deviations described in normal operation and the expected one. Change of the measured variable, for example a maximum
  • Deviations from a fault-free behavior diagnose the reference values of the groups are preferably determined and set immediately after an optical and electrical control of the strand. In this way, namely when determining the reference value already at the time of production, it can be avoided that the reference values already correspond to an error case and the existing error would thus not be detectable, since no corresponding changes of the measured variable (compared to the faulty reference). value).
  • the light sources are light-emitting diodes (LEDs), preferably LEDs of the same type, type and color.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the battery for LEDs, a particularly pronounced temperature dependence of the forward voltage can be observed, so that it may not be possible to differentiate between, an error case and a temperature increase at full function solely due to a voltage measurement / can ground. Therefore, the paragrapht of the device according to the invention in. Interaction with LEDs particularly evident, especially as regards the compensation or the independence of ümbuchbuchs petition.
  • all lamps operate under the same conditions or the conditions of the groups are at least symmetrical. It may therefore be provided between the lamps a thermal ⁇ n binding.
  • the thermal bonding can preferably be set up for a uniform temperature distribution on all lamps or at least for symmetrical temperature profiles between the fluorescent groups.
  • a preferred variant of the thermal connection between the lighting means is to provide a common cooling surface for the lighting means. Since the bulbs usually require cooling anyway, a common cooling or cooling surface can easily and without additional effort for desired: en temperature distribution for ren. If the light emitting means together with the measuring devices and diagnostic unit; are arranged on a single circuit board (PCB), the device according to the invention can be made particularly cost-efficient.
  • the structural unit of lighting and diagnostic circuit increases the reliability of the entire assembly, since in this case the safety function of the diagnostic unit is firmly connected to the bulbs, which reduces the likelihood of mishandling or circumvention of the diagnostic unit.
  • the entire device is particularly flexible, compact and cost-effective to manufacture when the measuring devices and the diagnostic unit, in one.
  • Microcontroller are integrated, wherein the terminals of the lamp groups are preferred, connected via voltage dividers with inputs of ikrocont ollets. At the. Using a microcontroller can be different
  • the tolerance range and the relative measurement can be implemented virtually without any effort.
  • the calibration process is cost-effective in production, and due to the integration of all the important elements, only a few components are needed to implement the device. Consequently, the device can be designed as a single-layer layout, which is particularly advantageous when using construct ion and temperature often required printed circuit boards with aluminum or ceramic substrate-carriers is advantageous.
  • Figure 1 is a circuit diagram of an imple mentation form, the device according to the invention with a strand with two groups of LEDs.
  • FIG. 2 shows a flow chart for illustrating the method according to the invention including initialization of the reference values
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a variant of he indungshielen
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of a further variant of the device according to the invention with two. Strands with two groups of LEDs each;
  • Fig. 5 diagrammatically, an array of LED groups and associated Wennungskoraponenten on a common circuit board with a common heat sink.
  • LEDs 3 Light-emitting diodes
  • the strand 2 is divided into a first group 4 and a second group 5 of LEDs 3.
  • the LEDs 3 of both groups 4, 5 can be assigned to a specific light function (eg, a turn signal of a motor vehicle).
  • the two groups 4, 5 are connected in series and the LEDs 3 within the groups 4, 5 are also connected in series, so that all the LEDs 3 of the strand 2 are connected in series. Even if in each case only three LEDs 3 are shown, the dashed line sections 6 between the LEDs 3 should indicate that more than three LEDs 3 can be provided in each group 4, 5.
  • the first group 4 has a number of m LEDs 3 and the second group 5 a number of n LEDs 3.
  • the current flowing through the total m + n LEDs 3 is supplied by a current source 7 which generates a current Ip ,
  • the voltage drop across the first group 4 is with ü Tm . also at the second group 5, designated U T.
  • the strand 2 is connected at three nodes 8 with the potentials Ua, Ub and Üc in each case via a voltage divider 9 with measuring means 10, which are formed in the illustrated example by analog-digital converter.
  • the group voltages ö Tn , U Tm are directly proportional to the number m, n of the lamps 3 per group 4, 5.
  • the three connected to the Messrrtitteln 10 voltage divider 9 each have a series resistor 11 and a
  • a diagnostic unit 14 is based on the at the measuring means
  • Tolerance parameter t and for each group 4, 5 a reference voltage value ü r ⁇ L m , ⁇ c .n.
  • the tolerance parameter t defines a symmetrical tolerance range on both sides of the expected result in accordance with where t. Equation (1) is a placeholder for the permissible total tolerance of failure detection in percent.
  • a sym metrical ⁇ tolerance range means that failures in a group 4 f 5 are detected under the same conditions as in failures.
  • the group voltages ft-n, 0> ⁇ ⁇ are determined periodically during operation.
  • the functional test usually comprises an electrical and optical contro di sary LEDs 3. Preferred are the
  • the total tolerant or the tolerance range and tolerance parameter t need depending on the specific, case, for example, based on the information provided by the LED manufacturer concerning component tolerances, and -eigenschaf th 'and are selected on the LED number.
  • the tolerance parameter t and the reference values lj r stored in the memory 15 are used in the diannosis unit 14
  • the diagnostic unit 14 If the test indicates exceeding the tolerance range, the diagnostic unit 14 outputs a signal to a display unit 16 which For example, a user makes the failure or the malfunctioning radio attention, so ciass a repair or replacement of the faulty bulb can be made.
  • the display unit can, for example, in a vehicle a
  • the measuring units 10 are common to the memory unit. 15 and the Dia.gnoseei.nhe.it 14 integrated in a microcontroller 17.
  • the measuring units 10 correspond to the ADC inputs (analogue-digital-input) of the microcontroller 17 and can therefore be easily parameterized;
  • the memory unit 15 corresponds to a non-volatile memory integrated in the microcontroller 17 (also known as Non-Volatile Random Access Memory, NVRAM for short) 15.
  • NVRAM Non-Volatile Random Access Memory
  • Interface of the microcontroller 17 can be programmed and. no task-specific components are required.
  • the storage of the reference values ⁇ for L m ' Ü C ⁇ L n can be triggered at the appropriate time, for example via a Wartiingsterrorismstel le (not shown) of the microcontroller 17, for example by a diagnostic message on a vehicle bus.
  • the flowchart in FIG. 2 shows, by way of example, the sequence of a method according to the invention for the diagnosis of a defective illuminant.
  • the graph starts immediately after the
  • step 18 is first checked whether the EOL test was error-free or if errors were detected on the LEDs 3.
  • step 19 the process is stopped immediately and the tested Vierden lamps are taken out of production. If the EOL test has been successful, the measurements of the voltages Ua, Ub and Uc are carried out next by the microcontroller 17 or by the measuring units 10 according to step 2.0. In the following calculation step 21, the group voltages U T , U m n are determined by the microcontroller 17 from the measurement results. During parameterization, step. 22 .
  • Step 23 the voltages detected as reference voltages ü r ⁇ j rn , ü ⁇ T> ,, stored in the NVRAM 15 of the microcontroller 17.
  • the first measurement cycle After initialization begins, the first measurement cycle.
  • a measurement of the current group voltages U Tm , U Tn is first carried out and then, according to step 25, a comparison with the previously stored referer values m ,,, is formed or the difference to the reference values is formed.
  • the ratio of these differences is subjected to a test in step 26 according to the condition given in equation (1). If this is successful, ie if the ratio of the voltage changes lies within the tolerance range, the next measurement cycle is triggered, possibly with a predetermined delay, with a new measurement, step 24. If the condition (1) is not met, an LED error is diagnosed according to step 27, and this can therefore be signaled if necessary.
  • FIG. 3 and FIG. 4 on the basis of schematic block diagrams.
  • the circuit 28 shown in FIG. 3 is a single strand 2 of series-connected LEDs 3 in three groups 4, 5, 29 divided, the microcontroller 17 is connected in total to four nodes 8 for voltage measurements with the strand 2.
  • the entire strand 2 is powered by a single constant current source 7.
  • the connections between strand 2 and measuring units 10 and Mi krocont. roller 17 are also made in this example via voltage dividers 9.
  • either one of the two average measurements may be discarded, effectively combining two groups 4, 5, 29; or a pairwise comparison can be made between some or all of the group combinations.
  • Smaller groups 4, 5, 25 are less likely to fail in all groups 4, 5, 29 at the same time as a light source 3, which otherwise could be an error unrecognizable by the present method.
  • a single microcontroller 17 can also monitor a plurality of strings 2, 31 if the corresponding number of inputs 10 is present.
  • the two in FIG. Strands 2, 31 shown in FIG. 4 each have two groups. 4, 5, 32, 33 of LEDs 3 connected in series. Each strand 2, 31 is supported by its own constant
  • Power source 7, 34 powered and is at the beginning and at the end and between the two groups. 4, 5, 32, 33 connected via voltage divider 9, each with an ADC input 10 of the microcontroller 17. Since due to the voltage divider 9, the voltages to be measured against the Mikrocont; The two sources of current 7, 34 can operate independently and "floating." The principle of the diagnosis is identical as in the case of only one strand 2, but when a fault is diagnosed, this fault is favorably attributed to a strand 2, 31 is assigned to enable rapid and efficient repair.
  • each group voltage Uj,, 0Lp n corresponds to the sum of approximately identical r temperature dependent LED forward voltages.
  • the individual forward voltages depend on a number of techno-logically and marerially conditioned parameters as well as process characteristics in the manufacture of the LED chips.
  • the temperature dependence or the exact course of the individual forward voltages is irrelevant, as long as the pass voltage in LEDs of the same type and of the same Hers te11er largely constant and reproducible i st and the junction temperature of all LEDs is almost equal.
  • a special case of the general relationship between temperature and LED forward voltage is a linear curve, wherein a temperature change ⁇ is proportional to a change in the forward voltage ⁇ :
  • Reference measurement reference temperature
  • the individual temperature coefficients deviate only very slightly from this median
  • the present method can also be used at low (due to the linear approximation of the temperature influence) temperature differences between the groups, the group temperature measured respectively and the ratio of the temperature deviations ⁇ from the reference temperature) of the two groups can be taken into account.
  • the lamps or LEDs 3 alier groups eg groups 4.5, or 4, 5, 29 and 4, 5, 32, 33 (s, Fig. 1, 3 and 4) to cool together or to keep a common (cooled) emperatur.
  • it is expedient to provide a common temperature compensation surface which can be realized in various ways.
  • the LEDs 3 mount the LEDs 3, if appropriate also the remaining circuit components, on a common printed circuit board (PCB), this printed circuit board (PCB) having a thermally conductive substrate, eg an aluminum substrate, or else a ceramic carrier the LEDs 3 then experience approximately the same solder joint temperature.
  • a common printed circuit board PCB
  • this printed circuit board PCB
  • the LEDs 3 and the other formwork components especially on a geraeinsame circuit board 35 - to install on a common-heatsink 36.
  • a total of 13 LEDs 3 are shown on the printed circuit board 35 in the central region, namely in a matrix of 3 ⁇ 4 LEDs 3 plus a separate LED.
  • the required circuit components such as, inter alia, the microcontroller 17, on the circuit board 35 of FIG. 5 can be seen.
  • the circuit board 35 is mounted on the K ühl redesign 36, for example, by gluing, screwing, etc., and the LEDs 3 are cooled with as many through holes in the circuit board 35, for example, the circuit board 35th can be thermally connected to the heat sink 36 by means of a conventional Gapfiiier mass.
  • a thermal connection 3? between the light sources (LEDs 3), namely in particular a common cooling surface 38 is provided.

Abstract

Verfahren und Einrichtung (1) zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmittels (3) in einem Strang (2) mit mindestens zwei Leuchtmitteln (3), insbesondere Leuchtdioden, wobei die Leuchtmittel (3) in mindestens zwei Gruppen (4, 5) unterteilt sind und eine elektrische Messgröße (UTn, UTm) für jede Gruppe (4, 5) von Messeinheiten (10) ermittelt wird, wobei pro Gruppe Änderungen der Messgröße (UTn, UTm) gegenüber einem. Referenzwert festgestellt werden und mittels einer mit den Messeinheiten (10) verbundenen Diagnoseeinheit (14) anhand des Verhältnisses der Änderungen in den Gruppen (4, 5) ein Defekt eines Leuchtmittels (3) erkannt und signalisiert wird.

Description

l
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmi11e1s
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmittels in einem Strang mit mindestens zwei Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, wobei die Leuchtmittel in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind und eine e1ektrische Messgröße für jede Grup e ermi11e1,f wird bzw .. jeder Gruppe Messmittel zur Ermittlung einer elektrischen MessgröIie zugeordnet sind.
Bei Leuchtmitteln, die besondere Aus fallmuster aufweisen, wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs) , ist bisher die Erkennung von Fehlern oder Ausfällen nur mit erheblichem schaltungstechnischen .Aufwand möglich. So ist es durchaus möglich, dass derlei Leuchtmittel zwar kein Licht mehr abstrahlen, aber dennoch stromleitend bleiben und somit ein Strang weiterhin von Strom durchflössen und operabel ist. Gleichzeitig wird der Einsatz von LEDs oder LED-Gruppen z.B. in der Automobiltechnik aufgrund der hohen Lebenserwartung, der kompakten und robusten Bauweise sowie dem hohen Wirkungsgrad bei sinkenden Preisen immer attraktiver, wobei die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche von Innenraumbeleuchtung bis hin zu Haupt- und Signal lichtquellen in frage kommen. Die eingesetzten Lichtquellen müssen häufig Sicherheitsbestimmungen, wie beispielsweise eine Mindestheilig- keits-Änforderung, erfüllen. Eine zuverlässige Diagnose von Ausfällen bereits einzelner Leuchtmittel oder von fehlerhaften Leuchtmitteln ist daher essentiell und hat oft sogar gesetzliche Relevanz,
Ein Lösungsansatz wäre die Messung der Flussspannung jedes einzelnen Leuchtmittels in einem Strang und der Vergleich mit einem nominalen, für das jeweilige Leuchtmittel spezifischen Spannungswert . Erschwerend kommt hier die - bei LEDs fundamental bedingte - Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung hinzu, weiche innerhalb der im KFZ-Bereich zu berücksichtigenden Temperaturen von -40°C bis 125°C für gewöhnlich erheblichen Schwankungen ausgesetzt ist. Darüber hinaus ist eine Abschätzung der relevanten Temperatur im Inneren des Leuchtmittele (z.B. in der Sperrschicht der LED) nur indirekt möglich und daher dementsprechend ungenau und unzuverlässig, Eine Schaltungsanordnung zur Erkennung eines Kurzschlusses von Leuchtdioden ist in der DE 10 2008 008 217 gezeigt, wobei jeder LED ein elektronischer Schalter zur Überwachung zugeordnet ist; jeder Schalter schaltet je nach Zustand der LED, d.h.
Normalbetrieb oder Kurzschlussfall, zwischen einem Offenzustand und einem Schließzustand um. Der dadurch geänderte Spannungsabfall wird delektiert. Nachteilig hierbei sind die generell ungenauen und nicht einstellbaren. Ansprechschwellen der Überwachungselemente sowie der hohe Preis, z.B. von
JFET-Transistoren, und die notwendig hohe Anzahl an Bauteilen. Außerdem ist die Auswertung rein analog und folglich temperatur- und bauteiltoleranzabhängig, ungenau und nicht parametrierbarn
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige, einfache und wirtschaftliche Technik vorzuschlagen, um den Ausfall einer oder mehrerer LEDs zu diagnostizieren. Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Art löst diese Aufgabe, indem pro Gruppe Änderungen der Messgröße gegenüber einem Referenzwert festgestellt werden und anhand des Verhältnisses der Änderungen in den Gruppen ein Defekt: eines Leuchtraitteis erkannt und signalisiert wird. Bei der korrespondierenden erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine Diagnoseeinhe.it zum Vergleich von. Änderungen der Messgrößen gegenüber einem Referenzwert mit den Messmitteln der mindestens zwei Gruppen verbunden.
Dieses Verfahren, bzw. diese Einrichtung hat den Vorteil, dass der Überwachungsaufwand bei zunehmender Anzahl von. Leuchtmitteln. pro Gruppe gleich bleibt, insbesondere nicht, proportional zur Anzahl der Leuchtmittel, zunimmt. Außerdem, ist die Überwachung unabhängig von. Bauteiischwankungen, da nur Änderungen von Messgrößen, ausgewertet werden, nicht edoch deren absoluter Betrag. Des Weiteren funktioniert die Überwachung, solange alle Gruppen denselben Einflüssen ausgesetzt sind, unabhängig von urnge- bungsbedingten Einflüssen, da die Diagnose aufgrund, des Änderungsverhältnisses der Messgrößen gestellt wird. Das Verfahren bzw. die Einrichtung basiert demzufolge auf der .Annahme, dass unter gleichen Bedingungen in separaten Gruppen, gleiches Verhalten zu beobachten ist und somit ein im Wesentlichen konstantes Verhältnis zwischen den Änderungen der ausgewerteten Messgröße besteht . Bevorzugt kann es sich bei der Messgröße um eine elektrische Spannung handeln, wobei der Spannungsabfall an jeder Gruppe ermittelt und dessen etwaige Änderung festgestellt wird. Die Messung der elektrischen Spannung ist insbesondere bei einer Versorgung der Leuchtmittel durch eine Konstantstromquelle von Vorteil, wobei die Leuchtmittel in diesem Fall vorzugsweise in Serie geschaltet sind, was beispielsweise bei LEDs einem üblichen .Ansteuerkonzept entspricht .
Bei Durchführung des vorliegenden Verfahrens hat sich als günstig herausgestellt, wenn zur Erkennung eines Defekts eines
Leuchtmittels das Verhältnis der Änderungen der Messgrößen mit dem Verhältnis der .Anzahl der Leuchtmittel je Gruppe verglichen und bei einer Abweichung ein Defekt signalisiert wird. Somit kann die Überwachung auf einfache Weise an eine aktuelle Anzahl von Leuchtmitteln angepassf werden und es uruss das konstante Verhältnis der Änderungen nicht für jede Konfiguration neu ermittelt werden, Selbstverständlich kann, diese einfache Lösung nur bei durchwegs gleichartigen Leuchtmitteln. verwendet werden.
Da sich in der Praxis für separate Gruppen, meist nicht exakt identische Umgebungsbedingungen realisieren, lassen, ist es vorteilhaft, wenn, erst bei. einer Abweichung außerhalb eines Toleranzbereichs ein Defekt signalisiert, wird. Der Toleranz- bereich kann außerdem erforderlich sein, um auch bei gleichartigen Leuchtmitteln auftretende Bauteiltoleranzen zu berücksichtigen, und schließlich ist auch im Rahmen der Messung mit unvermeidlichen Messfehlern beispielsweise durch Quantisierungen, Of fset-St öme oder unberücksichtigte Widerstände zu rechnen... Bei der Wahl des Toleranzbereichs muss zwischen den geschilderten Abweichungen im Normalbet ieb und der erwarteten. Änderung der Messgröße, beispielsweise einer maximalen
LED-Durchlassspannung, im Fehlerfall abgewogen werden. Damit das gegenständliche Verfahren mit großer Sicherheit Fehler, d.h. Abweichungen von einem fehlerfreien Verhalten, diagnostizieren kann, werden die Referenzwerte der Gruppen bevorzugt unmittelbar nach einer optischen, und elektrischen Kontrolle des Strangs ermittelt und festgelegt. Auf diese Weise., nämlich bei Festlegung des Referenzwerts bereits zur Zeit der Produktion, kann vermieden werden, dass bereits die Refe- renzwerte einem Fehlerfall entsprechen und der vorhandene Fehler somit nicht detektierbar wäre, da keine entsprechenden Änderungen der Messgröße (gegenüber dem fehlerbehafteten Refe- renzwert.) festgestellt werden konnten.
Um. möglichst, reproduzierbare Referenzwerte zu erhalten, können zur Ermittlung der Referenzwerte Strompul.se im Mikrosekun- den-Bereich verwendet werden. Die Verwendung von kurzen
Strompulsen hat den. Vorteil, dass som.it die Leucivtro.itt.el kaum erwärmt werden und die Messgröße unabhängig von Temperatureinflüssen, insbesondere von temperaturbedingten Wechselwirkungen zwischen den Leuchtmitteln, ermittelt und als Referenzwert festgelegt werden kann. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn zur Ermittlung der Messgrößen bei einem Funktionstest, bei- spielsweise bei Inbetriebnahme eines mit der Einrichtung ausgestatteten Fahrzeugs, ähnlich kurze Strompulse verwendet ■werden, da somit, ein Aufleuchten der getesteten Leuchtmittel für das menschliche Auge nicht oder kaum sichtbar ist.
Da bei diesen bei relativ geringen Kosten, eine hohe Lebens- erwartung und ein hoher Wirkungsgrade erzielt, werden kann, ist es günstig, wenn die Leuchtmittel Leuchtdioden (LEDs) , bevorzugt LEDs gleicher Bauart, Type und Farbe, sind. Bei LEDs kann eine besonders ausgeprägte Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung beobachtet werden, so dass unter Umständen alleine aufgrund einer Spannungsmessung nicht zwischen, einem Fehlerfall und einem Temperaturanstieg bei voller Funktion unterschieden /erden kann. Daher sind die Vorteilet der erfindungsgemäßen Einrichtung im. Zusammenspiel mit LEDs besonders augenscheinlich, insbesondere was die Kompensation bzw. die Unabhängigkeit von ümgebungsbedingungen betrifft . Um das Detektionsprinzip der Einrichtung zu unterstützen, ist es von Vorteil, wenn sämtliche Leuchtmittel unter denselben Bedingungen arbeiten oder die Bedingungen der Gruppen zumindest symmetrisch sind. Es kann daher zwischen den Leuchtmitteln eine thermische Änbindung vorgesehen sein. Die thermische Änbindung kann dabei vorzugsweise für eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf alle Leuchtmittel oder zumindest für symmetrische Temperaturprofile zwischen den Leuchtniittel -Gruppen eingerichtet sein,
Eine bevorzugte Variante der thermischen Änbindung zwischen den Leuchtmitteln besteht darin, eine gemeinsame Kühlfläche für die Leuchtmittel vorzusehen. Da die Leuchtmittel üblicherweise ohnehin eine Kühlung benötigen, kann eine gemeinsame Kühlung bzw. Kühlfläche auf einfache Weise und ohne zusätzlichen Aufwand zur gewünscht:en Temperaturverteilung fü ren. Wenn die Leuchtniittel gemeinsam mit den Messvorrichtungen und denn Diagnoseeinheit; auf einer einzigen Leiterplatte (PCB) angeordnet sind, kann die erfindungsgemäße Einrichtung besonders kosteneffizient hergestellt ierden. Die bauliche Einheit von Leuchtmitteln und Diagnoseschaltung erhöht die Zuverlässigkeit der gesamten Anordnung , da in diesem Fall die Sicherheitsfunktion der Diagnoseeinheit fest mit den Leuchtmitteln verbunden ist, was die Wahrscheinlichkeit von FehlVerbindungen oder einer Umgehung der Diagnoseeinheit reduziert.
Die gesamte Einrichtung ist besonders flexibel, kompakt und kosteneffizient herzustellen, wenn die Messvorrichtungen und die Diagnoseeinheit, in einem. MikroController integriert sind, wobei die Anschlüsse der Leuchtmittel-Gruppen bevorzugt, über Spannungsteiler mit Eingingen des ikrocont ollets verbunden sind. Beim. Einsatz eines MikroControllers können verschiedene
Leuchtmittel-Typen durch neue Parametrisierung erfasst Vierden .
und Parameteranpassungen sind einfach und kostenneutral. Der Toleranzbereich und die relative Messung können quasi ohne Aufwand umgesetzt Vierden. Außerdem, besteht die Möglichkeit zur Überwachung mehrerer Leuchtmittel-Stränge je nach verfügbaren Anschlüssen und Ressourcen des Mikrocontrollers . Auch ist das Kalibrierungsverfahren in der Produktion kosteneffizient, und aufgrund der Integration aller wichtigen Elemente werden nur wenige Bauteile zur Umsetzung der Einrichtung benotigt. Demzufolge kann die Einrichtung als einlagiges Layout ausgeführt werden, was insbesondere bei erwendung von konstrukt Ions- und temperaturbedingt oft erforderlichen Leiterplatten mit Aluminium oder Keramik-Substrat-Tragern vorteilhaft ist.
Bezüglich der Referenzwerte ist es bei Verwendung eines MikroControllers günstig, wenn die Referenzwerte der Messgrößen in einem nicht-flüchtigen Speicher des Mikrocontrollers gespeichert sind. In diesem. Fall können einerseits zusätzliche Bauteile vermieden werden und gleichzeitig kann eine einmalige Initialisierung, beispielsweise nach einer optischen und elektrischen Kontrolle des Strangs, dauerhaft gespeichert und die gespeicherten Werfe auch nach. Unterbrechungen der Stromversorgung verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein, soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter er- läutert. In der Zeichnung zeigen dabei, im Einzelnen;
Fig. 1 ein Schaltbild einer Aus führungsform, der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Strang mit zwei Gruppen von LEDs;
Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des er- findungsgemäßen Verfahrens samt Initialisierung der Referenzwerte ;
Fig. 3 ein Schaltbild einer Variante der er indungsgemäßen
Einrichtung mit einem Strang mit drei Gruppen von. LEDs;
Fig. 4 ein Schaltbild einer weiteren Variante der er- findungsgemäßen Einrichtung mit zwei. Strängen mit jeweils zwei Gruppen von LEDs; und
Fig. 5 schaubildlich, eine Anordnung von LED-Gruppen und zugehörigen Schaltungskoraponenten auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem gemeinsamen Kühlkörper.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 mit einem Strang 2 von
Leuchtdioden (LEDs) 3 gezeigt. Der Strang 2 ist in eine erste Gruppe 4 und eine zweite Gruppe 5 von LEDs 3 unterteilt. Die LEDs 3 beider Gruppen 4, 5 können dabei adle einer bestimmten Licht funkt ion (z.B. einem Blinker eines Kraftfahrzeugs) zugeordnet sein. Die beiden Gruppen 4, 5 sind in Serie geschaltet und die LEDs 3 innerhalb der Gruppen 4, 5 sind ebenfalls in Serie geschaltet, so dass sämtliche LEDs 3 des Strangs 2 hintereinander geschaltet sind. Auch wenn jeweils nur drei LEDs 3 abgebildet sind, so sollen die gestrichelten Leitungsabschnitte 6 zwischen den LEDs 3 darauf hindeuten, dass in jeder Gruppe 4, 5 mehr als drei LEDs 3 vorgesehen sein können. Im Allgemeinen weist die erste Gruppe 4 eine Anzahl von m LEDs 3 auf und die zweite Gruppe 5 eine Anzahl von n LEDs 3, Der über die insgesamt m+n LEDs 3 fließende Strom, wird von einer Stromquelle 7 geliefert, welche einen Strom Ip erzeugt. Der Spannungsabfall an der ersten Gruppe 4 ist mit üTm. uncl lener an der zweiten Gruppe 5 mit UT bezeichnet. Der Strang 2 ist an drei Knoten 8 mit den Potentialen Ua, Ub und Üc jeweils über einen Spannungsteiler 9 mit Messmitteln 10 verbunden, welche in dem dargestellten Beispiel durch Ana- log-Digital-Wandler gebildet sind. Die an den beiden Gruppen 4, 5 abfallenden Gruppenspannungen ÜT , üT entsprechen jeweils einer Differenz von Potentialen, d.h. üT * Uc - Ub und UTm = üb - Ua . Bei gleichartigen Leuchtmitteln bzw. LEDs 3 - wie in diesem Beispiel - sind die GruppenSpannungen öTn, UTm direkt proportional zur Anzahl m, n der Leuchtmittel 3 pro Gruppe 4, 5.
Die drei mit den Messrrtitteln 10 verbundenen Spannungsteiler 9 weisen jeweils einen Längswiderstand 11 und einen
Quer-Widerstand 12 sowie einen Kondensator 13 parallel zum Quer-Widerstand 12 auf und sind mit einer gemeinsamen Masse der Messmittel 10 verbunden, so dass die Spannungen an den Potentialen Ua, üb und Uc jeweils im Arbeitsbereich der Messmittel 10 skaliert werden und etwaigen common-mode-Anforcierungen entsprec hen. Es kÖnne n dah er au ch LED-Ke11.en diag n osti z iert werden, die „schwebend" in Bezug auf Masse betrieben werden, wie dies z.B. bei einem. Buck-Boost-LED-Wandler als Stromquelle 7 der Fall wäre.
In einer Diagnoseeinheit 14 wird anhand der an den Messmitteln
10 anliegenden und gemessenen Spannungen jeweils eine zu den Gruppenspannungen TJ<jn, ^ m ProPOrtionale Spannung berechnet: . Der Einfachheit halber werden im Folgenden diese berechneten und eigentlich - entsprechend, der Konfiguration der Spannungsteiler 9 - skalierten Spannungen mit den Gruppenspannungen UT , üTm identifiziert. Bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände 11, 1.2 und Kapazitäten 13 ergibt sich ein konstanter Skalierungsfaktor, der sich bei der Auswertung der Span¬ nungsverhältnisse aufheben {wegkürzen.) würde.
Ausgehend von den Gruppenspannungen UTn, UTm kann eine Bedingung für einen fehlerfreien Betrieb des Stranges 2 formuliert werden, die einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zugrunde liegt:
Figure imgf000010_0001
Hierbei geht neben der Anzahl m, n. der Leuchtmittel 3 pro Gruppe 4, 5 und den jeweiligen Gruppenspannung U.^, noch eine
Toleranzparameter t und für jede Gruppe 4, 5 ein Referenzspannungswert ürÄL m, ^c .n ein. Der Toleranzparameter t definiert hierbei einen symmetrischen Toleranzbereich auf beiden Seiten des erwarteten erhältnisses gemäß
Figure imgf000010_0002
wobei t. i Gleichung (1) ein Platzhalter für die zulässige Gesamttoleranz der Ausfallerkennung in Prozent ist. Ein sym¬ metrischer Toleranzbereich bedeutet, dass Ausfälle in einer Gruppe 4f 5 unter denselben Voraussetzungen erkannt werden wie Ausfälle in. einer anderen Gruppe 5, 4. Die GruppenSpannungen ft-n , 0>τΉ werden periodisch während des Betriebs ermittelt. Die Referenzspannungswerte U ^j m, ϋ^γ „ entsprechen einem Spannungsabfall , Um„, in den Gruppen 4, 5, der gleich nach dem LED- Funktionstest während der Produktion gemessen und in einer mit der Diagnoseeinheit 14 und den Messeinheiten 10 verbundenen Speiche einheit 15 abgelegt wird. Der Funktionstest umfasst dabei üblicherweise eine elektrische und optische Kontro ie särtlicher LEDs 3. Bevorzugt werden die
Fertigungsstandort
Figure imgf000011_0001
geraessen und in einem nichtflüchtigen Speicher 15 im Zuge aer üblichen Paranietrierung abgelegt, da so sichergestellt ist, dass alles LEDs 3 ordnungsgemäß funktionieren. Zur Messung der Referenzwerte w, ϋς,^- „ können kurze Strompulse im Millisekunden-Bereich verwendet werden, so dass eine Eigenerwärmung der LED-Chips während der Referenzmessung weitgehend vermieden wird. Die genaue LED-Chip-Temperatur während dieser Messung bzw. Kalibrierung ist unbekannt und auch weitgehend irrelevant für das vorliegende Verfah en .
Die Gesamt tolerant bzw. der Toleranzbereich und der Toleranzparameter t müssen je nach konkretem, Fall beispielsweise basierend auf der Auskunft des LED-Herstellers betreffend Bauteiltoleranzen, und -eigenschaf'ten und auf der LED-Anzahl gewählt werden. Dabei rauss berücksichtigt werden, dass auch die Widerstände der Spannungsteiler 9 fehierbehaf'tet sind und die Messeinhei en 10 beispielsweise aufgrund von Quantisierung, Offset-Strömen und Eingangswiderstand zu Messfehlern beitragen. Diese Abweichungen müssen gegen die vom Hersteller angegebene maximale LED-Durehiassspannung in „Kuroschluss"-Fehierfal 1 abgewogen werden, um eine optimale Ausfallerkennung zu gewährleisten «
Zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmittels wird anhand des Toleranzparameters t und der im Speicher 15 abgelegten Referenzwerte ljr, in der Diannoseeinhei t 14 die in
Figure imgf000011_0002
Gleichung (1 angege ene Bedingung getestet. Wenn der Test eine Überschreitung des Toleranzbereichs aufzeigt, gibt die Diagnoseeinheit 14 ein Signal an eine Anzeigeeinheit 16 aus, welche z.B. einen Benutzer auf den Ausfall bzw. die Fehl funkt ion aufmerksam macht, so ciass eine Reparatur oder ein Austausch des fehlerhaften Leuchtmittels vorgenommen werden kann. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise in einem Fahrzeug eine
Warnlampe aufweisen und/oder Teil eines Bordcomputers sein, iel eher eine konkretere Warnmeldung ausgeben kann,
In dem hier dargestellten Beispiel sind, die Messeinheiten 10 gemeinsam, mit der Speichereinheit. 15 und der Dia.gnoseei.nhe.it 14 in einem MikroController 17 integriert. Die Messeinheiten 10 entsprechen den ADC-Ein.gän.gen (Analog-Digita1-Wand1er- Ein- gangen) des Mikrocontrollers 17 und können daher einfach pa- rametriert werden; die Speichereinheit 15 entspricht einem im MikroController 17 integrierten nichtflüchtigen Speicher (auch Non-Volatile Random-Äccess Memory, kurz NVRAM) 15, Die zu testende Bedingung (1) sowie die darin enthaltenen Parameter können einfach beispielsweise über eine standardisierte
Schnittstelle des Mikrocontrollers 17 programmiert werden und. es sind keine aufgahenspezifischen Bauteile erforderlich. Das Abspeichern der Referenzwerte öf'ÄL m' ÜCÄL n kann zum passenden Zeitpunkt beispielsweise über eine Wartiingsschnittstel le (nicht gezeigt) des Mikrocontrollers 17, z.B. durch eine Diagnosenachricht auf einem Fahrzeugbus, ausgelöst werden.
Das Flussdiagramm in Fig. 2 zeigt beispielhaft den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmittels . Das Diagramm beginnt unmittelbar nach dem
EOL-Test, es kann aber auch vorgesehen sein, nach, jedem Reset bzw. Einschalten zu diesem Punkt zurückzukehren, im ersten Schritt 18 wird zunächst geprüft, ob der EOL-Test fehlerfrei war oder ob Fehler an den LEDs 3 festgestellt wurden. Im zweiten Fall, s. Schritt 19, wird das Verfahren unmittelbar abgebrochen und die getesteten Leuchtmittel Vierden aus der Produktion genommen. Falls der EOL-Test erfolgreich verlaufen ist, werden als nächstes vom MikroController 17 bzw. von den Messeinheiten 10 gemäß Schritt 2.0 die Messungen der Spannungen Ua, üb und Uc durch- geführt. Im folgenden Berechnungsschritt 21 werden vom Mik- rocontrol ler 17 aus den Messergebnissen die Gruppenspannungen UT , U mn ermittelt. Während der Parametrierung, Schritt. 22, ,
werden die fali.bezogen konfigurierba en Angaben für die
Gruppengrößen m, n des LED-Strangs 1 und der Toleranzparameter t festgelegt und im ikrocontrolier-NVRAM 15 abgespeichert. Zum Äbschluss der Initialisierungssequenz, s. Schritt 23, werden die ermittelten Spannungen als Referenzspannungen ür^j rn, ü ^T> ,,, im NVRAM 15 des Mikrocontrollers 17 gespeichert.
Nach der Initialisierung beginnt, der erste Messzyklus. Dabei wird zunächst gemäß Schritt 24 eine Messung der aktuellen Gruppenspannungen üTm, üTn und anschließend gemäß Schritt 25 ein Vergleich mit den zuvor gespeicherten Refererizwerten m, ,., durchgeführt bzw. wird die Differenz zu den Referenzwer en gebildet. Das Verhältnis dieser Differenzen wird gemäß der in. Gleichung (1) angegebene Bedingung in Schritt 26 einer Prüfung unterzogen. Wenn diese erfolgreich ist, d.h. wenn das Verhältnis des Spannungsänderungen innerhalb des Toleranzbereichs liegt, wird - gegebenenfalls mit einer vorbestimmten Verzögerung - der nächste Messzyklus mit einer erneuten Messung, Schritt 24, ausgelost. Falls die Bedingung (1) nicht erfüllt ist, wird gemäß Schritt 27 ein LED Fehler diagnostiziert, und dieser kann somit bei Bedarf signalisiert werden.
Grundsätzlich können bei einer .Lichtfunktion auch andere Gruppenaufteilungen, d.h. mit mehr als zwei Gruppen 4, 5, vorgesehen sein. Dies wird in Fig. 3 und Fig. 4 anhand von schemat schen Blockschaltbildern angedeutet. Bei. der in Fig. 3 gezeigten Schaltung 28 ist ein einzelner Strang 2 von in Reihe geschalteten LEDs 3 in drei Gruppen 4, 5, 29 aufgeteilt, wobei der MikroController 17 insgesamt an vier Knoten 8 für Spannungsmessungen mit dem Strang 2 verbunden ist. Der gesamte Strang 2 wird von einer einzigen Konstantstromquelle 7 versorgt. Die Verbindungen zwischen Strang 2 und Messeinheiten 10 bzw. Mi krocont. roller 17 sind aucn in diesem Beispiel über Spannungsteiler 9 hergestellt . Es kann bei vier Messungen entweder eine der beiden mittleren Messungen verworfen werden, wodurch effektiv zwei Gruppen 4, 5, 29 zusammengelegt würden; oder es kann ein paarweiser Vergleich zwischen einigen oder allen Gruppenkombinationen durchgeführt werden. Ein Vorteil, der sich bei der Aufteilung in mehr als zwei Gruppen 4, 5, 2.9 ni.it paarweisem Vergleich aller möglichen Paare ergibt, ist die Erkennung der fehlerbehafteten Gruppe 4 , S, 29, d.h. es kann ermittelt und angegeben v/erden, welcher Gruppe 4, 5, 29 das fehlerhafte Leuchtnüttel zugeordnet ist. Außerdem ist bei mehreren und
Kleineren Gruppen 4, 5, 25 die Wahrscheinlichkeit geringer, dass in allen Gruppen 4, 5, 29 gleichzeitig ein Leuchtmittel.. 3 ausfällt, was andernfalls ein vom vorliegenden Verfahren nicht erkennbarer Fehler sein könnte. Wie anhand der Variante 30 in Fig. 4 gezeigt ist, kann ein einzelner Mikrocontroller 17 aber auch mehrere Stränge 2, 31 überwachen, falls die entsprechende Anzahl von Eingängen 10 vorhanden ist , Die beiden in Fig . 4 gezeigten Stränge 2, 31 weisen jeweils zwei Gruppen. 4 , 5, 32, 33 von in Serie geschalteten LEDs 3 auf. Jeder Strang 2, 31 wird von einer eigenen Konstant-
Stromquelle 7, 34 versorgt und ist am Anfang und am Ende sowie zwischen den beiden Gruppen. 4, 5, 32, 33 über Spannungsteiler 9 mit jeweils einem ÄDC-Eingang 10 des Mikrocontrollers 17 verbunden. Da aufgrund der Spannungsteiler 9 die zu messenden Spannungen gegen die Mikrocont; roi ler-Masse referenz iert werden, können die beiden Stromquellen 7, 34 unabhängig und „schwebend" arbeiten. Das Prinzip der Diagnose ist identisch wie im Fall nur eines Strangs 2, wobei jedoch bei. Diagnose eines Fehlers dieser Fehler günstigerweise einem Strang 2, 31 zugeordnet wird, um. ein rasches und effizientes Beheben zu ermöglichen.
Die dem vorliegenden Verfahren zugrunde liegende Erkenntnis ist am einfachsten unter Annahme gleichartiger LEDs 3 nachzu- voll ziehen. Unter dieser Annahme entspricht jede Gruppenspannung Uj, , 0Lpn der Summe von näherungsweise identischen r von der Temperatur abhängigen LED-Durchlassspannungen . Die einzelnen Durchlassspannungen hängen außer von der Temperatur noch von einer Reihe von technoiogie- und marerial bed ingten Parametern sowie Prozesseigenschaften bei der Herstellung der LED-Chips ab. Da jedoch nur das Verhältnis der Gruppenspannungen Öj , Urpn ausgewertet wird, ist die Temperaturabhängigkeit bzw. der exakte Verlauf der einzelnen Durchlassspannungen irrelevant, solange die Durchläse Spannung bei LEDs von gleichem Typ und vom gleichen Hers te11er weitgehend konstant und gut reproduzίerbar i st und die Sperrschicht-Temperatur aller LEDs nahezu gleich ist. Es kommt dann nur auf die Anzahl der Einträge in jeder Summe (bei in Reihe geschalteten LEDs } , d.h. auf die Anzahl , n der LEDs 3 pro Gruppe 4, 5, 29, etc., an. Um Verfälschungen durch temperaturunabhängige Faktoren auszuschließen, ist es außerdem zweckmäßig, statt der absoluten Gruppenspannungen ϋφ , UT deren Abweichung Δϋm "Tm üCAL,m bzw- Δϋη= üTn- U^j, n von einem konstanten und unter gleichen (Temperatur-) Bedingungen gemessenen Referenzwert
CAL, inf uCAL,n zu verg1e1chen .
Ein Spezialfall des allgemeinen Zusammenhangs zwischen Temperatur und LED-Durchlassspannung ist ein linearer Verlauf, wobei eine Temperaturänderung ΔΤ proportional zu einer Änderung der Durchlassspannung Δϋ ist:
AU
TC,
' ΔΤ (3)
Der annähernd konstante Proportionalitätsfaktor TCy ist
Temperaturkoeffizient (wobei allerdings realistische Terape raturkoeff1 zienten selbst temperatur-, material-, prozess- st romabhängig sind) .
Das Verhältnis der Spannungsänderungen gegenüber einem Refe renz ert ergibt sich somit zu
Figure imgf000015_0001
der Median der Temperaturkoeffizienten ist und ΔΤ in diesem Fall die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur während der
Referenzmessung (Referenztemperatur) und der Temperatur während der Diagnose ist. Bei LEDs gleicher Bauart und gleicher Farbe (gleiches Halbleitermaterial} weichen die individuellen Temperaturkoeffizienten nur sehr geringfügig von diesem Median ab. Je mehr LEDs 3 die beiden Gruppen 4, 5 aufweisen, d.h, je mehr Einträge die Summe hat, desto exakter ist die Gleichung (4) erfüllt, da die Genauigkeit der Mittelwerte mit zunehmender Anzahl an Einträgen steigt. Wie aus der Gleichung (4) ersichtlich, kann des vorliegende Verfahren auch bei geringen (wegen der linearen Approximation des Temperatureinflusses) Temperaturunterschieden zwischen den Gruppen eingesetzt werden, wobei die Gruppentemperatur jeweils gemessen und das Verhältnis der Temperaturabweichungen {von der Referenztemperatur) der beiden Gruppen entsprechend berücksichtigt werden kann. Eine genaue Kenntnis der absoluten Temperaturkoeffi zienten ist dabei nicht erforderlich, solange die Temperaturkoeffi zienten der beiden Gruppen g1eich s ind , ie obenstehend bereits anges rochen ist es wünschenswert, die Leuchtmittel bzw. LEDs 3 alier Gruppen, z.B. der Gruppen 4,5, bzw. 4, 5, 29 bzw. 4, 5, 32, 33 (s, Fig. 1, 3 bzw. 4) gemeinsam zu kühlen bzw. auf einer gemeinsamen (gekühlten) emperatur zu halten. Hierfür ist zweckmäßig eine gemeinsame Temperaturausgleichsfläche vorzusehen, die auf verschiedene Arten realisiert werden kann. Eine Möglichkeit besteht darin, die LEDs 3, gegebenenfalls auch die übrigen Schaltungskoraponenten , auf einer gemeinsamen Leiterplatte (PCB) anzubringen, wobei diese Leiterplatte (PCB) ein wärmeleitendes Substrat, z.B. ein Aluminium-Substrat , oder aber einen .Keramik- räger aufweist, sodass die LEDs 3 dann annähernd gleiche Lötstellen-Temperatur erfahren. Denkbar ist es jedoch auch, wde in Fig. 5 gezeigt, die LEDs 3 und die übrigen Schal ungskomponenten - insbesondere über eine geraeinsame Leiterplatte 35 - auf einem gerneinsamen Kühlkörper 36 anzubringen. In der schaubildlichen Darstellung von Fig. 5 sind auf der Leiterplatte 35 im mittleren Bereich insgesamt 13 LEDs 3 gezeigt, nämlich in einer Matrix 3x4 LEDs 3 plus einer gesonderten LED. Weiters sind die erforderlichen Schaltungskomponenten, wie u.a. der Mikrocontroller 17, auf der Leiterplatte 35 gemäß Fig. 5 ersichtlich.
Die Leiterplatte 35 wird auf dem K ühlkörper 36 beispielsweise durch Verkleben, Verschrauben usw. montiert, und die LEDs 3 werden mit möglichst vielen Durchkontaktierungen in der Leiterplatte 35 gekühlt, wobei beispielsweise die Leiterplatte 35 mit dem Kühlkörper 36 thermisch mittels einer herkömmlichen Gapfiiier-Masse verbunden werden kann.
Auf diese Weise wirdrnit Hilfe zumindest der Leiterplatte 35 eine thermische Anbindung 3? zwischen den Leuchtmitteln (LEDs 3) , nämlich insbesondere eine gemeinsame Kühlfläche 38 vorgesehen.
Ganz allgemein ist bei LED-Einheiten, meistens ein Kühlkörper 36 vorhanden, was aber nicht unbedingt der Fai 1 sein muss, da sich auch im Fall einer großen gemeinsamen Leiterplatte 35 die Temperatur „vergleichmaßigt", sodass auch ohne Kühlkörper 36 erreicht wird, dass die Lötstellen-Temperaturen der einzelnen LEDs 3 ungefähr gleich sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmittels (3) in einen Strang (2) mit mindestens zwei Leuchtmit eln (3), insbesondere Leuchtdioden, wobei die Leucntunit tel (3) in mindestens zwei Gruppen (4, 5) unterteilt send und eine elektrische Kessgröße i" p f üTpi für jede Gruppe (4, 5) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass pro Gruppe Änderungen der Messgröße (U „, üTm) gegenüber einem Referenzwert festgestellt werden und anhand des Verhältnisses der Änderungen in den Gruppen (i, 5) ein Defekt eines Leuchtmittels (3) erkannt und signalisiert wird,
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Messgröße (üT , UT ) eine elektrische Spannung ist, wobei der Spannungsabfall an jeder Gruppe (4, 5) ermittelt und dessen Änderung festgestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung eines Defekts eines Leuchtir.ittels (3) das
Verhältnis der Änderungen mit dem Verhältnis der Anzahl {n, m.) der Leuchtmittel (3) je Gruppe (4, 5) verglichen und bei einer Abweichung ein Defekt signalisiert wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass erst bei einer Abweichung außerhalb eines Toleranzbereichs ein
Defekt signalisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Referenzwerte der Gruppen (4, 5) unmittelbar nach einer optischen und elektrischen Kontrolle des Strangs {2} ermittelt und festgelegt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge= kennzeichnet, dass zur Ermittlung der Messgrößen { Ur , U^, ) und/oder der Referenzwerte Strompulse im Mikrosekunden-Bereich verwendet werden. 7« Einrichtung (1) zur Diagnose eines fehlerhaften Leuchtmittels (3} in einem. Strang (2; mit mindestens zwei Leuchtmitteln (3) , insbesondere nach dem Verrühren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Leuchtmittel (3; in mindestens zwei Gruppen
( 4 , 5) unterteilt sind und jeder Gruppe {4, 5) Messmittel (10) zur Ermittlung einer elektrischen Messgröße (U7„, üTm) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnoseeinheit
(14) zum Vergleich von Änderungen der Messgrößen (Ur , U^, ) gegenüber einem Referenzwert mit den Messmitteln (10} der mindestens zwei Gruppen (i, 5) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (3) Leuchtdioden (LEDs), bevorzugt LEDs gleicher Bauart, Type und Farbe, sind,
9. Einrichtung' nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Leuchtmitteln (3) eine thermische Änbindung (37) vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (3) eine gemeinsame Kühlfläche (38) aufweisen.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (3) gemeinsam mit den
Messvorrichtungen (10) und der Di agnoseeinheit (14} auf einer einzigen Leiterplatte (35) angeordnet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die HessVorrichtungen (10) und die Diagnoseeinheil: (14) in einem Mi krocontrol ler (17) integriert sind, wobei die Anschlüsse der Leuchtmittel-Gruppen (4, 3) bevorzugt über Spannungsteiler (9) mit Eingängen (10) des Mikrocontrollers (17) verbunden sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte der MessgröSen {UT , Ö™ ) in einem nicht-flüchtigen Speicher (15) des Mikrocont rollers (17) gespeichert sind.
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