WO2022152642A1 - Steuer- und/oder regelungsmittel, schaltungsanordnung und verfahren zur ansteuerung von leuchtdioden in einem leuchtdiodenfeld - Google Patents

Steuer- und/oder regelungsmittel, schaltungsanordnung und verfahren zur ansteuerung von leuchtdioden in einem leuchtdiodenfeld Download PDF

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WO2022152642A1
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light
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voltage drop
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Shaham Nemati
Dieter Nietfeld
Bernd Schulte-Eversum
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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    • H05B47/22—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in parallel with communication between the lamps and a central unit

Definitions

  • the invention relates to a control and/or regulation device for a light-emitting diode field.
  • a circuit arrangement and a method for operating the circuit arrangement are known in the art.
  • Light-emitting diode arrays consisting of a large number of light-emitting diodes are currently in the process of replacing the classic incandescent lamps in the headlights of modern motor vehicles.
  • Light-emitting diodes not only offer a high light output and more safety, but also a lot of design freedom and a high energy-saving potential.
  • new developments offer the possibility of generating different light distributions, e.g. for city or country roads, bad weather or motorway light. For this it is necessary that the brightness and the light output of the individual light-emitting diodes or of several light-emitting diodes combined to form a group in the light-emitting diode array can be precisely controlled.
  • One way of influencing the brightness values of the light-emitting diodes is pulse width modulation, in which the brightness values are adjusted by switching the light-emitting diodes on and off within a clock period. This is usually done with a constant pulse height of the current.
  • An integrated diagnostic function can be, for example, the detection of a short circuit in one or more light-emitting diodes in the light-emitting diode field. This short-circuit indicates a defect in the relevant light-emitting diode.
  • the voltage drop across a light-emitting diode or a Group of light-emitting diodes of the light-emitting diode array measured and compared with a specified limit. If the limit value is not reached, this is evaluated as a short circuit and the power supply to the light-emitting diodes is switched off.
  • Other faults or failures in a light-emitting diode field can also occur and can be detected by a voltage drop that differs from the voltage drop in trouble-free normal operation.
  • this integrated short-circuit detection turned out to be disadvantageous. If it is not possible to leave at least one LED switched on over the entire clock period with low brightness values, there is a possibility that the measured voltage drop across the light-emitting diodes falls below the limit value for short-circuit detection without there being an actual short-circuit. In this case, the power supply to the LEDs is automatically interrupted. If at least one light-emitting diode is switched on again in one of the following clock periods, it is necessary for the current source to be put back into operation first. This can lead to a time delay in the activation of the individual light-emitting diodes. This delay can show up visually as flickering to a viewer. This flickering is undesirable in many cases.
  • the invention was based on the problem of improving the known control of a light-emitting diode field in such a way that incorrect detection of short circuits within the light-emitting diode field and flickering of the light-emitting diodes after incorrect detection of a short circuit are avoided.
  • control and/or regulation means for a light-emitting diode array
  • control and/or regulation means has at least two first outputs at which control signals for controlling controllable switching elements of the light-emitting diode array can be tapped
  • control and/or regulation signals for controlling and/or regulating a controllable and/or regulatable current source can be tapped off
  • a constant sensor signal being present at the at least one measurement signal input, the sensor signal being greater than the specified voltage value.
  • the object is achieved in that the circuit arrangement has at least one voltage source, with a second voltage sensor, whose output is connected to the at least one measurement signal input of the control and/or regulating means, transferring the voltage drop of the one voltage source to the measurement signal input and that the voltage source supplies a voltage signal which is greater than the specified voltage value at which the control and/or regulation means switches off the controllable and/or regulatable current source.
  • controllable and/or regulatable current source By applying the measurement signal of the second voltage sensor to the measurement signal input of the control and/or regulation means, which indicates the voltage of one voltage source, the controllable and/or regulatable current source is prevented from being switched off by the control and/or regulation signal when the voltage across the light-emitting diode field drops in one clock period. It is possible for a controllable switching element to be connected in parallel with each light-emitting diode.
  • the control and/or regulating means preferably controls the controllable switching elements separately and independently of one another.
  • the controllable switching elements enable pulse-width modulated operation of each individual light-emitting diode.
  • the controllable switching elements are preferably short-circuit switches.
  • the short-circuit switch If the short-circuit switch is triggered to close, there is almost no voltage drop across the light-emitting diode. The LED is switched off. By controlling the short-circuit switch, it is possible to switch the individual light-emitting diodes in the light-emitting diode field on and/or off in such a way that a desired light distribution is produced.
  • the constant sensor signal at the measurement signal input means that the specified voltage value, which leads to the controllable and/or regulatable current source being switched off, is not undershot. A misinterpretation of the voltage value as a defect is avoided in this case.
  • the circuit arrangement has a detection means, wherein the detection means is designed to within a clock period
  • the detection means is preferably a microcontroller and/or comparator. A combination of the two is also conceivable. It is possible that the detection means does not determine the desired value, but that the desired value is made known to the detection means, for example by the open-loop and/or closed-loop control means, or that the desired value is known to the detection means.
  • the detection means compares the target value for the voltage drop across the series connection, which will be set by the pulse-width modulated activation of the light-emitting diodes within a clock period, with the actual voltage drop within a clock period. If there is a short circuit or defect in one or more light-emitting diodes, the target value for the voltage drop and the actual voltage drop do not match. Normally, the actual voltage drop is below the expected voltage drop. In these cases, the detection means sends a signal to an input of the control and/or regulation means.
  • the control and/or regulating means then sends a signal to the controllable and/or regulatable current source in order to switch it off.
  • the functionality of a short-circuit detection within the open-loop and/or closed-loop control means, which is bypassed by the constant voltage signal at the measurement signal input, is nevertheless provided by the detection means.
  • controllable switching elements are actuated to open and/or close by means of the control and/or regulating means
  • the at least one voltage source supplies the second voltage sensor (10) with a voltage signal which is greater than the specified voltage value at which the control and/or regulating means switches off the controllable and/or regulatable current source,
  • the second voltage sensor which is connected to the at least one measurement signal input of the control and/or regulating means, transmits the measurement signal of the voltage drop of the one voltage source to the measurement signal input.
  • control and/or regulation means After the transmission of the signal to the control and/or regulation means, the control and/or regulation means switches off the controllable current source.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a circuit arrangement according to the invention
  • the circuit arrangement 8 according to the invention shown in Fig. 1 comprises a light-emitting diode array 2 made up of two series circuits I, II.
  • Each series circuit I, II comprises a light-emitting diode D1, D2, a resistor R1, R2 and a first controllable switching element S1, S2 in parallel with the light-emitting diode D1 , D2.
  • first series connection I and the second series connection II In accordance with the indices of the designations of the components, reference is made below to the first series connection I and the second series connection II.
  • the series circuits I, II are connected in parallel.
  • Several light-emitting diodes D1, D2 can be arranged in series within each series connection I, II.
  • a controllable switching element S1, S2 is connected in parallel for each light-emitting diode D1, D2.
  • the anode-side ends of the series circuits I, II are connected to a common first node.
  • the resistors R1, R2 are arranged in series with the diodes D1, D2.
  • the circuit arrangement 8 includes a controllable and/or adjustable current source 5, which is connected upstream of the first node.
  • the circuit arrangement 8 also includes a voltage source 9.
  • the voltage source 9, like the controllable and/or regulatable current source 5, is fed from the supply voltage 12 of the vehicle electrical system.
  • At least two voltage sensors 7, 10 are provided in the circuit arrangement 8.
  • the first voltage sensor 7 detects the voltage between the first node and the ground potential.
  • the second voltage sensor 10 detects the voltage of the voltage source 9.
  • the circuit arrangement 8 comprises a detection means 11 which is connected to the first voltage sensor 7 via a first input.
  • control and/or regulation means 1 according to the invention is provided in the circuit arrangement 8 .
  • the control and/or regulation means 1 has a number of inputs and a number of outputs. About these inputs and outputs is that Control and/or regulation means 1 are connected to the controllable current source 5, the second voltage sensor 10, the controllable switching elements S1, S2 of the light-emitting diode field 2 and the detection means 11.
  • a first input 6 of the control and/or regulation means 1 is connected to the second voltage sensor 10 .
  • a constant voltage signal can be fed to the control and/or regulation means 1 via this first input 6 .
  • the first input 6 is used to detect the voltage drop across the light-emitting diode array 2 .
  • the constant voltage signal bypasses the short-circuit or defect detection integrated in the control and/or regulation means 1, which sends a signal to the controllable and/or regulatable current source 5 to switch it off when the voltage value falls below a predetermined value.
  • a second input of the control and/or regulation means 1 is connected to the output of the detection means 11 .
  • a signal about a short circuit or defect within the light-emitting diode field 2 detected by the detection means 11 can be fed to the control and/or regulation means 1 via the second input.
  • First outputs 3 of the control and/or regulation means 1 are connected to the control terminals of the controllable switching elements S1, S2 of the series circuits I, II of the light-emitting diode field 2.
  • the controllable switching elements S1, S2 can be controlled to open and close via control pulses.
  • a second output of the control and/or regulation means 1 is connected to the current source 5 that can be controlled and/or regulated.
  • the controllable and/or regulatable current source 5 can be switched on and/or switched off via this second output.
  • a third output is connected to a second input of the detection means 11 . Via this third output, the control and/or regulation means 1 can send a signal to the detection means 11, which controllable switching elements S1, S2 are actuated to close and open within a clock period, with a closed controllable switching element S1, S2 being connected in parallel lying light-emitting diode D1, D2 turns off and an open controllable switching element S1, S2 the light-emitting diode D1, D2 lying parallel thereto turns on.
  • the control and/or regulation means 1 is set up in such a way that the light-emitting diodes D1, D2 in the light-emitting diode field 2 have a desired brightness. In this case, it is possible that no light-emitting diode D1, D2 is switched on during a clock period. In the case of circuit arrangements 8 from the prior art, this could lead to a misinterpretation.
  • the switched-off light-emitting diodes D1, D2 were incorrectly identified as defective light-emitting diodes D1, D2, since the first voltage sensor 7 was connected to the first input 6 of the control and/or regulation means 1 and this value fell below a specified value for short-circuit or error detection .
  • a constant voltage signal is present at the first input 6 of the control and/or regulating means 1 in the present circuit arrangement 8 .
  • the voltage signal should be selected so that it is always higher than the specified value for the internal short-circuit or error detection of the control and/or regulation means 1.
  • a constant voltage value can be 3V.
  • the signal of the first voltage sensor 7 is transferred to the first input of the detection means 11 .
  • the signals transmitted via the second input to the detection means 11, which light-emitting diodes D1, D2 are switched on within a clock period, can be used to calculate a target value for the voltage drop across the light-emitting diode array 2, which occurs when all the light-emitting diodes D1, D2 in the light-emitting diode array 2 are error free.
  • the setpoint for the voltage drop is then set with the signal of the first voltage sensor 7 compared. If there are deviations in the two values, the detection means 11 sends a signal to the control and/or regulation means 1 via its output.
  • the control and/or regulation means 1 can output the signal as an error message for a short circuit or defect and, via the second output, sends a signal to the controllable and/or regulatable current source 5 to switch it off.
  • the short-circuit or error detection is retained by the detection means 11 . Misinterpretations due to the pulse width modulation are avoided.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steuer- und/oder Regelungsmittels (1) für ein Leuchtdiodenfeld (2), wobei das Steuer- und/oder Regelungsmittels (1) - wenigstens zwei erste Ausgänge (3) aufweist, an denen Steuersignale zum Steuern von steuerbaren Schaltelementen (S1, S2) des Leuchtdiodenfeldes (2) abgreifbar sind, - wenigstens einen zweiten Ausgang (4) aufweist, an welchem Steuer- und/oder Regelungssignale zum Steuern und/oder Regeln einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle (5) abgreifbar sind, - wenigstens einen Messsignaleingang (6) aufweist, an welchen Sensorsignale von wenigstens einem ersten Spannungssensor (7) anlegbar sind, wobei mittels des ersten Spannungssensors der Spannungsabfall über dem Leuchtdiodenfeld (2) messbar ist und bei einem Unterschreiten eines festgelegten Spannungswertes durch das Steuer- und/oder Regelungssignal des Steuer- und/o-der Regelungsmittels (1) die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle (5) abschaltbar ist, wobei an dem wenigstens einen Messsignaleingang (6) ein kontantes Sensorsignal anliegt, wobei das Sensorsignal größer als der festgelegte Spannungswert ist.

Description

Steuer- und/oder Regelungsmittel, Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ansteuerung von Leuchtdioden in einem Leuchtdiodenfeld
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Steuer- und/oder Regelungsmittel für ein Leuchtdiodenfeld. Eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanordnung.
Leuchtdiodenfelder bestehend aus einer Vielzahl von Leuchtdioden sind zurzeit dabei, die klassischen Glühlampen in Scheinwerfern moderner Kraftfahrzeuge abzulösen. Leuchtdioden bieten nicht nur eine hohe Lichtausbeute und mehr Sicherheit, sondern auch viele Gestaltungsfreiräume und ein hohes Energieeinsparpotential. Neben gestalterischen Lichtkonzepten bieten neuartige Entwicklungen die Möglichkeit unterschiedliche Lichtverteilungen z.B. für Stadt- oder Landstraßen, Schlechtwetter- oder Autobahnlicht zu erzeugen. Hierfür ist es notwendig, dass die Helligkeit und die Lichtleistung der einzelnen Leuchtdioden oder von mehreren zu einer Gruppe zusammengefassten Leuchtdioden in dem Leuchtdiodenfeld genau gesteuert werden kann.
Dazu ist es notwendig die Helligkeitswerte der Leuchtdioden zu reduzieren bzw. zu dimmen. Eine Möglichkeit die Helligkeitswerte der Leuchtdioden zu beeinflussen ist die Pulsweitenmodulation, bei der durch getaktetes Ein- und Ausschalten der Leuchtdioden innerhalb einer Taktperiode die Helligkeitswerte angepasst werden. Dies wird üblicherweise bei einer gleichbleibenden Impulshöhe des Stromes durchgeführt.
Üblicherweise werden für die Ansteuerung der einzelnen Leuchtdioden Bauteile eingesetzt, die über unterschiedliche integrierte Diagnosefunktionen verfügen. Eine integrierte Diagnosefunktion kann beispielsweise das Erkennen eines Kurzschlusses an einer oder mehrerer Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes sein. Dieser Kurzschluss deutet auf einen Defekt der bestreffenden Leuchtdiode hin. Zur intergierten Kurzschlusserkennung wird der Spannungsabfall über einer Leuchtdiode oder einer Gruppe von Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes gemessen und mit einem festgelegten Grenzwert verglichen. Wird der Grenzwert unterschritten, wird dies als Kurzschluss gewertet und die Stromzufuhr zu den Leuchtdioden abgeschaltet. Auch andere Fehler oder Ausfälle in einem Leuchtdiodenfeldes können auftreten und an einem von dem Spannungsabfall im störungsfreien Normalbetrieb abweichenden Spannungsabfall erkannt werden.
Bei der Anpassung der Helligkeitswerte durch Pulsweitenmodulation hat sich diese integrierte Kurzschlusserkennung als nachteilig herausgestellt. Ist es bei geringen Helligkeitswerten nicht möglich mindestens eine LED über die gesamte Taktperiode eingeschaltet zu lassen, besteht die Möglichkeit, dass der gemessene Spannungsabfall über den Leuchtdioden unter den Grenzwert für die Kurzschlusserkennung fällt, ohne das ein tatsächlicher Kurzschluss vorliegt. Die Stromzufuhr zu den Leuchtdioden wird in diesem Fall automatisch unterbrochen. Wird in einer der nachfolgenden Taktperioden wieder mindestens eine Leuchtdiode eingeschaltet, ist es erforderlich, dass die Stromquelle zunächst wieder in Betrieb genommen wird. Dies kann zu einer zeitlichen Verzögerung bei der Ansteuerung der einzelnen Leuchtdioden führen. Diese Verzögerung kann sich optisch als Flackern für einen Betrachter zeigen. Dieses Flackern ist in vielen Fällen unerwünscht.
An diesem Punkt setzt die Erfindung an.
Der Erfindung lag das Problem zugrunde die bekannte Ansteuerung eines Leuchtdiodenfeldes so zu verbessern, dass eine fehlerhafte Erkennung von Kurzschlüssen innerhalb des Leuchtdiodenfeldes und ein Flackern der Leuchtdioden nach einem fehlerhaften Erkennen eines Kurzschlusses vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den erfindungsgemäßen Betrieb eines Steuer- und/oder Regelungsmittel für ein Leuchtdiodenfeld gelöst, wobei das Steuer- und/oder Regelungsmittel - wenigstens zwei erste Ausgänge aufweist, an denen Steuersignale zum Steuern von steuerbaren Schaltelementen des Leuchtdiodenfeldes abgreifbar sind,
- wenigstens einen zweiten Ausgang aufweist, an welchem Steuer- und/oder Regelungssignale zum Steuern und/oder Regeln einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle abgreifbar sind,
- wenigstens einen Messsignaleingang aufweist, an welchen Sensorsignale von wenigstens einem ersten Spannungssensor anlegbar sind, wobei mittels des ersten Spannungssensors der Spannungsabfall über dem Leuchtdiodenfeld messbar ist und bei einem Unterschreiten eines festgelegten Spannungswertes durch das Steuer- und/oder Regelungssignal des Steuer- und/oder Regelungsmittels die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle abschaltbar ist,
- wobei an dem wenigstens einen Messsignaleingang ein kontantes Sensorsignal anliegt, wobei das Sensorsignal größer als der festgelegte Spannungswert ist.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Schaltungsanordnung dadurch gelöst, dass die Schaltungsanordnung wenigstens eine Spannungsquelle aufweist, wobei ein zweiter Spannungssensor, dessen Ausgang mit dem wenigstens einen Messsignaleingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels verbunden ist, den Spannungsabfall der einen Spannungsquelle an den Messsignaleingang übergibt und dass die Spannungsquelle ein Spannungssignal liefert, welches größer ist als der festgelegte Spannungswert bei welchem das Steuer- und/oder Regelungsmittel die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle abschaltet.
Durch das Anlegen des Messsignals des zweiten Spannungssensors an den Messsignaleingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels, das die Spannung der einen Spannungsquelle anzeigt, wird ein Ausschalten der steuerbare und/oder regelbare Stromquelle durch das Steuer- und/oder Regelungssignal verhindert, wenn die Spannung über dem Leuchtdiodenfeld in einer Taktperiode absinkt. Es besteht die Möglichkeit, dass zu jeder Leuchtdiode ein steuerbares Schaltelement parallel geschaltet ist. Vorzugsweise steuert das Steuer- und/oder Regelungsmittel die steuerbaren Schaltelemente jeweils separat und unabhängig voneinander an. Die steuerbaren Schaltelemente ermöglichen einen pulsweitenmodulierten Betrieb jeder einzelnen Leuchtdiode. Vorzugsweise sind die steuerbaren Schaltelemente Kurzschlussschalter. Wird der Kurzschlussschalter zum Schließen angesteuert, fällt an der Leuchtdiode nahezu keine Spannung ab. Die Leuchtdiode ist ausgeschaltet. Durch das Ansteuern der Kurzschlussschalter besteht die Möglichkeit die einzelnen Leuchtdioden im Leuchtdiodenfeld so Ein- und/oder Auszuschalten, dass eine gewünschte Lichtverteilung entsteht.
Es besteht die Möglichkeit, dass bei einer gewünschten Lichtverteilung keine Leuchtdiode einer Reihenschaltung innerhalb einer Taktperiode eingeschaltet ist. In diesem Fall ist der Spannungsabfall über dieser Reihenschaltung sehr klein, vorzugsweise nahezu OV. Dieser geringe Spannungsabfall über der Reichenschaltung des Leuchtdiodenfeldes würde bei einer bekannten Schaltungsanordnung dazu führen, dass der festgelegte Spannungswert an dem Messsignaleingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels unterschritten wird. Dies würde von dem Steuer- und/oder Regelungsmittel als Kurzschluss bzw. Defekt der Leuchtdiode gewertet und es würde ein Signal zum Abschalten an die steuer- und/oder regelbare Stromquelle gegeben. In dem Fall, dass durch die Pulsweitenmodulation alle Leuchtdioden einer Reihenschaltung während einer Taktperiode ausgeschaltet sind, liegt in vielen Fällen tatsächlich gar kein Kurzschluss bzw. Defekt vor.
Das konstante Sensorsignal an dem Messsignaleingang führt dazu, dass der festgelegte Spannungswert, welcher zu einem Abschalten der steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle führt, nicht unterschritten wird. Eine Fehlinterpretation des Spannungswertes als Defekt wird in diesem Fall vermieden.
Durch das konstante Spannungssignal wird die Funktion der Kurzschlusserkennung umgangen. Diese Funktion ist jedoch in vielen Fällen trotzdem wünschenswert. Daher kann es vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung ein Detektionsmittel aufweist, wobei das Detektionsmittel dazu ausgebildet ist, innerhalb einer Taktperiode
- einen Sollwert für den Spannungsabfall für alle eingeschalteten Leuchtdioden einer Reihenschaltung zu ermitteln,
- den tatsächlichen Spannungsabfall über der Reihenschaltung zu erfassen und
- bei einem tatsächlichen Spannungsabfall kleiner dem Sollwert für den Spannungsabfall ein Signal an das Steuer- und/oder Regelungsmittel zu übergeben.
Das Detektionsmittel ist vorzugsweise ein Mikrokontroller und/oder Komparator. Es ist weiterhin auch eine Kombination der beiden vorstellbar. Es ist möglich, dass das Detektionsmittel den Sollwert nicht ermittelt, sondern dem Detektionsmittel der Sollwert bekannt gemacht wird, zum Beispiel vom Steuer- und/oder Regelungsmittel, oder das der Sollwert dem Detektionsmittel bekannt ist.
Es besteht die Möglichkeit, dass mit dem Detektionsmittel der Spannungsabfall über jeder Reihenschaltung des Leuchtdiodenfeldes separat erfassbar ist. Das Detektionsmittel vergleicht den Sollwert für den Spannungsabfall über der Reihenschaltung, der sich durch die pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Leuchtdioden innerhalb einer Taktperiode einstellen wird mit dem tatsächlichen Spannungsabfall innerhalb einer Taktperiode. Liegt ein Kurzschluss bzw. Defekt an einer oder mehreren Leuchtdioden vor, stimmen der Sollwert für den Spannungsabfall und der tatsächliche Spannungsabfall nicht überein. Im Normalfall liegt der tatsächliche Spannungsabfall unterhalb des erwarteten Spannungsabfalls. Das Detektionsmittel gibt in diesen Fällen ein Signal an einen Eingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels. Daran anschließend gibt das Steuer- und/oder Regelungsmittel ein Signal an die steuer- und/oder regelbare Stromquelle um diese abzuschalten. Durch das Detektionsmittel ist die Funktionalität einer Kurzschlusserkennung innerhalb des Steuer- und/oder Regelungsmittel, welche durch das konstante Spannungssignal am Messsignaleingang umgangen wird, trotzdem gegeben. Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gelöst, wobei das Verfahren wenigstens die nachfolgenden Schritte aufweist:
- mittels des Steuer- und/oder Regelungsmittel werden die steuerbaren Schaltelemente zum Öffnen und/oder Schließen angesteuert,
- die wenigstens eine Spannungsquelle liefert an den zweiten Spannungssensor (10) ein Spannungssignal, welches größer ist als der festgelegte Spannungswert bei welchem das Steuer- und/oder Regelungsmittel die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle abschaltet,
- der zweite Spannungssensor, welcher mit dem wenigstens einen Messsignaleingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels verbunden ist, übergibt das Messsignal des Spannungsabfalls der einen Spannungsquelle an den Messsignaleingang.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das Detektionsmittel innerhalb einer Taktperiode der vorzugsweise pulsweitenmodulierten Steuer- und/oder Regelungssignale
- einen Sollwert für den Spannungsabfall für alle eingeschalteten Leuchtdioden einer Reihenschaltung ermittelt,
- den tatsächlichen Spannungsabfall über der Reihenschaltung erfasst und
- bei einem tatsächlichen Spannungsabfall kleiner dem Sollwert für den Spannungsabfall ein Signal an das Steuer- und/oder Regelungsmittel übergibt,
- wobei nach der Übermittelung des Signals an das Steuer- und/oder Regelungsmittel das Steuer- und/oder Regelungsmittel die steuerbare Stromquelle abschaltet.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 8 umfasst ein Leuchtdiodenfeld 2 aus zwei Reihenschaltungen I, II. Jede Reihenschaltung I, II umfasst eine Leuchtdiode D1 , D2, einen Widerstand R1 , R2 und ein erstes steuerbares Schaltelement S1 , S2 parallel zu der Leuchtdiode D1 , D2. Entsprechend der Indizes der Bezeichnungen der Bauelemente wird nachfolgend von der ersten Reihenschaltung I und der zweiten Reihenschaltung II gesprochen.
Die Reihenschaltungen I, II sind parallel geschaltet. Es können innerhalb jeder Reihenschaltung I, II mehrere Leuchtdioden D1 , D2 in Reihe angeordnet sein. In diesem Fall ist für jede Leuchtdiode D1 , D2 ein steuerbares Schaltelement S1 , S2 parallel geschaltet. Die anodenseitigen Enden der Reihenschaltungen I, II liegen an einem gemeinsamen ersten Knoten an. Die Widerstände R1 , R2 sind in Reihe zu den Dioden D1 , D2 angeordnet.
Neben dem Leuchtdiodenfeld 2 umfasst die Schaltungsanordnung 8 eine steuer- und/oder regelbare Stromquelle 5, die dem ersten Knoten vorgeschaltet ist. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung 8 eine Spannungsquelle 9. Die Spannungsquelle 9 wird wie auch die steuer- und/oder regelbare Stromquelle 5 aus der Versorgungsspannung 12 des Bordnetzes gespeist.
In der Schaltungsanordnung 8 sind mindestens zwei Spannungssensoren 7, 10 vorgesehen. Der erste Spannungssensor 7 erfasst die Spannung zwischen dem ersten Knoten und dem Massepotential. Der zweite Spannungssensor 10 erfasst die Spannung der Spannungsquelle 9.
Die Schaltungsanordnung 8 umfasst ein Detektionsmittel 11 , welches über einen ersten Eingang mit dem ersten Spannungssensor 7 verbunden ist.
Des Weiteren ist bei der Schaltungsanordnung 8 ein erfindungsgemäßes Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 vorgesehen. Das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 hat mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge. Über diese Ein- und Ausgänge ist das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 mit der regelbaren Stromquelle 5, dem zweiten Spannungssensor 10, den steuerbaren Schaltelementen S1 , S2 des Leuchtdiodenfeldes 2 und dem Detektionsmittel 11 verbunden.
Im Einzelnen sind die Verbindungen zwischen den Bauelementen beziehungsweise Komponenten und den Ein- bzw. Ausgängen des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 folgendermaßen hergestellt: Ein erster Eingang 6 des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 ist mit dem zweiten Spannungssensor 10 verbunden. Über diesen ersten Eingang 6 kann dem Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 ein konstantes Spannungssignal zugeführt werden. Der erste Eingang 6 wird im Stand der Technik dazu genutzt, um den Spannungsabfall über dem Leuchtdiodenfeld 2 zu erfassen. Durch das konstante Spannungssignal wird die im Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 integrierte Kurzschluss- bzw. Defekterkennung umgangen, die bei einem Unterschreiten des Spannungswertes unter einen vorgegebenen Wert ein Signal an die steuer- und/oder regelbare Stromquelle 5 gibt, um diese auszuschalten.
Ein zweiter Eingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 ist mit dem Ausgang des Detektionsmittels 11 verbunden. Über den zweiten Eingang kann dem Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 ein Signal über einen vom Detektionsmittel 11 erkannten Kurzschluss bzw. Defekt innerhalb des Leuchtdiodenfeldes 2 zugeführt werden.
Erste Ausgänge 3 des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 sind mit den Steueranschlüssen der steuerbaren Schaltelemente S1 , S2 der Reihenschaltungen I, II des Leuchtdiodenfeldes 2 verbunden. Über Steuerimpulse können die steuerbaren Schaltelemente S1 , S2 zum Öffnen und Schließen angesteuert werden.
Ein zweiter Ausgang des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 ist mit der steuer- und/oder regelbaren Stromquelle 5 verbunden. Über diesen zweiten Ausgang kann die steuer- und/oder regelbare Stromquelle 5 eingeschaltet und/oder abgeschaltet werden. Ein dritter Ausgang ist mit einem zweiten Eingang des Detektionsmittels 11 verbunden. Über diesen dritten Ausgang kann von dem Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 ein Signal an das Detektionsmittel 11 gegeben werden, welche steuerbaren Schaltelemente S1 , S2 innerhalb einer Taktperiode zum Schließen und Öffnen angesteuert werden, wobei ein geschlossenes steuerbares Schaltelement S1 , S2 die parallel dazu liegende Leuchtdiode D1 , D2 ausschaltet und ein geöffnetes steuerbares Schaltelement S1 , S2 die parallel dazu liegende Leuchtdiode D1 , D2 einschaltet.
Das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 ist so eingerichtet, dass die Leuchtdioden D1 , D2 in dem Leuchtdiodenfeld 2 eine gewünschte Helligkeit haben. Hierbei ist es möglich, dass während einer Taktperiode keine Leuchtdiode D1 , D2 eingeschaltet wird. Dies konnte bei Schaltungsanordnungen 8 aus dem Stand der Technik zu einer Fehlinterpretation führen. Fälschlicherweise wurden die ausgeschalteten Leuchtdioden D1 , D2 als defekte Leuchtdioden D1 , D2 erkannt, da der erste Spannungssensor 7 mit dem ersten Eingang 6 des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 verbunden war und dieser Wert unter einen festgelegten Wert zur Kurzschluss- bzw. Fehlererkennung fiel.
In der vorliegenden Schaltungsanordnung 8 liegt an dem ersten Eingang 6 des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 ein konstantes Spannungssignal an. Das Spannungssignal ist so zu wählen, dass es in jedem Fall höher ist als der festgelegte Wert für die interne Kurzschluss- bzw. Fehlererkennung des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1. Beispielsweise kann konstante Spannungswert bei 3V liegen.
Um weiterhin eine Kurzschluss- bzw. Fehlererkennung durchführen zu können, wird das Signal des ersten Spannungssensors 7 an den ersten Eingang des Detektionsmittels 11 übergeben. Durch die über den zweiten Eingang an das Detektionsmittel 11 übermittelten Signale, welche Leuchtdioden D1 , D2 innerhalb einer Taktperiode eingeschaltet sind, kann ein Sollwert für den Spannungsabfall über dem Leuchtdiodenfeld 2 berechnet werden, der sich einstellt, wenn alle Leuchtdioden D1 , D2 im Leuchtdiodenfeld 2 fehlerfrei sind. Der Sollwert für den Spannungsabfall wird dann mit dem Signal des ersten Spannungssensors 7 verglichen. Kommt es zu Abweichungen bei den beiden Werten, gibt das Detektionsmittel 11 über seinen Ausgang ein Signal an das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 . Das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 kann das Signal als Fehlermeldung eines Kurzschlusses bzw. Defektes ausgeben und gibt über den zweiten Ausgang ein Signal an die steuer- und/oder regelbare Stromquelle 5 zum Ausschalten dieser. Durch das Detektionsmittel 11 bleibt die Kurzschluss- bzw. Fehlererkennung erhalten. Fehlinterpretationen aufgrund der Pulsweitenmodulation werden vermieden.
Bezugszeichenliste
1 Steuer- und/oder Regelungsmittel
2 Leuchtdiodenfeld
3 erster Ausgang des Steuer- und/oder Regelungsmittels
4 zweiter Ausgang des Steuer- und/oder Regelungsmittels
5 steuer- und/oder regelbare Stromquelle
6 erster Eingang des Steuer- und/oder Regelungsmittels
7 erster Spannungssensor
8 Schaltungsanordnung
9 Spannungsquelle
10 zweiter Spannungssensor
11 Detektionsmittel
12 Versorgungsspannung

Claims

Steuer- und/oder Regelungsmittel, Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ansteuerung von Leuchtdioden in einem Leuchtdiodenfeld Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) für ein Leuchtdiodenfeld (2), wobei das Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 )
- wenigstens zwei erste Ausgänge (3) aufweist, an denen Steuersignale zum Steuern von steuerbaren Schaltelementen (S1 , S2) des Leuchtdiodenfeldes (2) abgreifbar sind,
- wenigstens einen zweiten Ausgang (4) aufweist, an welchem Steuer- und/oder Regelungssignale zum Steuern und/oder Regeln einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle (5) abgreifbar sind,
- wenigstens einen Messsignaleingang (6) aufweist, an welchen Sensorsignale von wenigstens einem ersten Spannungssensor (7) anlegbar sind, wobei mittels des ersten Spannungssensors der Spannungsabfall über dem Leuchtdiodenfeld (2) messbar ist und bei einem Unterschreiten eines festgelegten Spannungswertes durch das Steuer- und/oder Regelungssignal des Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle (5) abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Messsignaleingang (6) ein kontantes Sensorsignal anliegt, wobei das Sensorsignal größer als der festgelegte Spannungswert ist.
2. Schaltungsanordnung (8)
- mit einem Leuchtdiodenfeld (2) und
- mit einem Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) für das Leuchtdiodenfeld (2), wobei das Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) - wenigstens zwei erste Ausgänge (3) aufweist, an denen Steuersignale zum Steuern von steuerbaren Schaltelementen (S1 , S2) des Leuchtdiodenfeldes (2) abgreifbar sind,
- wenigstens einen zweiten Ausgang (4) aufweist, an welchem Steuer- und/oder Regelungssignale zum Steuern und/oder Regeln einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle (5) abgreifbar sind,
- wenigstens einen Messsignaleingang (6) aufweist, an welchen Sensorsignale von wenigstens einem ersten Spannungssensor (7) anlegbar sind, wobei mittels des ersten Spannungssensors der Spannungsabfall über dem Leuchtdiodenfeld (2) messbar ist und bei einem Unterschreiten eines festgelegten Spannungswertes durch das Steuer- und/oder Regelungssignal des Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle (5) abschaltbar ist,
- wobei das Leuchtdiodenfeld (2) wenigstens zwei Reihenschaltungen (I, II) umfasst, die wenigstens eine Leuchtdiode (D1 , D2) und ein steuerbares Schaltelement (S1 , S2) umfassen,
- wobei Steuereingänge der steuerbaren Schaltelemente (S1 , S2) mit je einem der beiden ersten Ausgängen (4) des Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) verbunden sind, und
- mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle (5) in Reihe zu dem Leuchtdiodenfeld (5),
- wobei ein Steuereingang der steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle (5) mit dem wenigstens einem zweiten Ausgang (4) des Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Schaltungsanordnung (8) wenigstens eine Spannungsquelle (9) und einen zweiten Spannungssensor (10) zum Erfassen des Spannungsabfalls der Spannungsquelle (9) aufweist, 14
- wobei ein Ausgang der zweites Spannungssensors (10) mit dem wenigstens einen Messsignaleingang (6) des Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) verbunden ist, um den Spannungsabfall der einen Spannungsquelle (9) an den Messsignaleingang (6) zu übergeben und
- dass die Spannungsquelle (9) ein Spannungssignal liefert, welches größer ist als der festgelegte Spannungswert bei welchem das Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle (5) abschaltet. Schaltungsanordnung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Leuchtdiode (D1 , D2) ein steuerbares Schaltelement (S1 , S2) parallel geschaltet ist. Schaltungsanordnung (8) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (8) ein Detektionsmittel (1 1 ) aufweist, wobei das Detektionsmittel (11 ) dazu ausgebildet ist, innerhalb einer Taktperiode der vorzugsweise pulsweitenmodulierten Steuer- und/oder Regelungssignale
- einen Sollwert für einen Spannungsabfall für alle eingeschalteten Leuchtdioden (D1 , D2) einer Reihenschaltung (I, II) zu ermitteln,
- den tatsächlichen Spannungsabfall über der Reihenschaltung (I, II) zu erfassen und
- bei einem tatsächlichen Spannungsabfall kleiner dem Sollwert für den Spannungsabfall ein Signal an das Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) zu übergeben.
Schaltungsanordnung (8) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (11 ) ein Mikrokontroller und/oder Komparator ist. 15
Schaltungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Detektionsmittel (1 1 ) der Spannungsabfall über jeder Reihenschaltung (I, II) des Leuchtdiodenfeldes (2) separat erfassbar ist. Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung (8) mit den Merkmalen einer der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Verfahren wenigstens die nachfolgenden Schritte aufweist:
- mittels des Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) werden die steuerbaren Schaltelemente (S1 , S2) zum Öffnen und/oder Schließen angesteuert,
- die wenigstens eine Spannungsquelle (9) liefert an den zweiten Spannungssensor (10) ein Spannungssignal, welches größer ist als der festgelegte Spannungswert bei welchem das Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) die steuerbare und/oder regelbare Stromquelle (5) abschaltet,
- der zweite Spannungssensor (10), welcher mit dem wenigstens einen Messsignaleingang (6) des Steuer- und/oder Regelungsmittels (1 ) verbunden ist, übergibt das Messsignal des Spannungsabfalls der einen Spannungsquelle (9) an den Messsignaleingang (6). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1 1 ) innerhalb einer Taktperiode der vorzugsweise pulsweitenmodulierten Steuer- und/oder Regelungssignale
- einen Sollwert für den Spannungsabfall für alle eingeschalteten Leuchtdioden (D1 , D2) einer Reihenschaltung (I, II) ermittelt,
- den tatsächlichen Spannungsabfall über der Reihenschaltung (I, II) erfasst und 16
- bei einem tatsächlichen Spannungsabfall kleiner dem Sollwert für den Spannungsabfall ein Signal an das Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) übergibt.
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