DE10017878A1 - Ansteuerungsvorrichtung für eine mit einer Anzahl von Leuchtdioden versehene Leuchte eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Ansteuerungsvorrichtung für eine mit einer Anzahl von Leuchtdioden versehene Leuchte eines KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Ansteuerungsvorrichtung für eine mit einer Anzahl von Leuchtdioden (LED) versehene Leuchte eines Kraftfahrzeugs, wobei an mindestens zwei parallel zueinander geschalteten mit jeweils mindestens einer Leuchtdiode (LED) versehenen Reihen von Leuchtdioden (LED) eine den Leuchtdioden (LED) und den Leuchtanforderungen entsprechende Versorgungsspannung anlegbar ist, wobei zu jeder der Reihen von Leuchtdioden (LED) jeweils ein Transistor (T¶a¶, T¶b¶, T¶c¶) in Reihe geschaltet ist, der so ansteuerbar ist, dass bei Ausfall einer Leuchtdiode (LED) alle Leuchtdioden (LED) in jeder der Reihen außer Funktion gesetzt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Ansteuerungsvorrichtung für eine mit einer Anzahl von
Leuchtdioden versehene Leuchte eines Kraftfahrzeuges, wobei
an mindestens zwei parallel zueinander geschalteten mit
jeweils mindestens einer Leuchtdiode versehenen Reihen von
Leuchtdioden eine den Leuchtdioden und den
Leuchtanforderungen entsprechende Versorgungsspannung
anlegbar ist.
Eine Ansteuerungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus dem
deutschen Patent DE 196 18 010 C1 bekannt. Bei der darin
beschriebenen Ansteuerungsvorrichtung ist eine
Kontrollleitung vorgesehen, die bei Ausfall einer oder
mehrerer der Leuchtdioden ein entsprechend detektierbares
Signal an eine Kontrolleinheit weitergibt. Als nachteilig
dabei erweist sich jedoch, dass bei Ausfall einer oder
mehrerer der Leuchtdioden die übrigen Leuchtdioden trotzdem
weiter mit Spannung versorgt werden und leuchten. Es liegt
somit kein definiertes Ausfallverhalten der
Ansteuerungsvorrichtung vor. Weiterhin besteht die Gefahr,
dass die Leuchte, die beispielsweise als Bremsleuchte,
Blinkleuchte oder Begrenzungsleuchte ausgebildet sein kann,
trotz des Ausfalls einer oder mehrerer der Leuchtdioden
weiter in Betrieb genommen wird, so dass unter Umständen bei
einer dadurch erzielten zu schwachen Leuchtwirkung
Verkehrsgefährdungen auftreten können. Weiterhin können bei
der in dem vorgenannten deutschen Patent beschriebenen
Ansteuerungsvorrichtung Restströme ausgeschalteter Treiber
die Leuchtdioden dazu veranlassen, zu glimmen. Außerdem ist
bei der aus dem Stand der Technik bekannten
Ansteuerungsvorrichtung kein Verpolungsschutz vorgesehen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist
die Schaffung einer Ansteuerungsvorrichtung der eingangs
genannten Art, die ein eindeutiges Ausfallverhalten aufweist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass zu jeder der
Reihen von Leuchtdioden jeweils ein Transistor in Reihe
geschaltet ist, der so ansteuerbar ist, dass bei Ausfall
einer Leuchtdiode alle Leuchtdioden in jeder der Reihen außer
Funktion gesetzt werden. Dadurch wird ein eindeutiges
Ausfallverhalten erzielt und die Gefahr eines Betriebs der
Leuchte mit einer oder mehreren defekten Leuchtdioden
vermieden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind die Transistoren Bipolartransistoren, die
jeweils mit ihrem Emitter bzw. Kollektor mit einer der
Leuchtdioden direkt oder indirekt verbunden und mit ihrem
Kollektor bzw. Emitter über mindestens einen Widerstand mit
Masse verbunden sind. Vorteilhafterweise sind parallel zu den
Reihen von Leuchtdioden mindestens ein Widerstand und
mindestens eine, vorzugsweise zwei Dioden in
Durchlassrichtung in Reihe geschaltet, wobei jeweils ein
Abgriff zwischen dem mindestens einen Widerstand und der
mindestens einen Diode mit der Basis eines jeden der
Transistoren verbunden ist, um an diese eine diesen
ansteuernde Referenzspannung anzulegen. Durch diese
Referenzspannung, die im wesentlichen der Durchlassspannung
der mindestens einen Diode bzw. der Summe der
Durchlaßspannungen der Dioden entsprechen kann, werden somit
die in jeder der Reihen vorgesehenen Transistoren derart
angesteuert, dass sie durchschalten und die Leuchtdioden
leuchten. Aufgrund der Tatsache, dass die Transistoren eine
hohe Stromverstärkung erzielen können, wird die durch den mit
den Dioden in Reihe geschalteten Widerstand gegebene
Referenzspannungsquelle nur minimal belastet, so dass über
einen weiten Spannungsbereich eine konstante Helligkeit der
Leuchte erzielt wird. Weiterhin wird bei Ausfall einer
einzelnen Diode der Stromfluß in dem entsprechenden
Lastzweig, der durch die Reihe von Leuchtdioden und dem mit
diesen in Reihe geschalteten Transistor gegeben ist, der
Stromfluß unterbrochen. Aufgrund dieses unterbrochenen
Stromflusses in dem vorgenannten Lastzweig wird die
Referenzspannung, die an dem Abgriff zwischen dem Widerstand
und der mindestens einen mit diesem in Reihe geschalteten
Dioden anliegt, über die durch Basis und Emitter bzw.
Kollektor des entsprechenden Transistors gebildete Diode
vorzugsweise vergleichsweise niederohmig auf Masse gelegt.
Damit steht aber den übrigen Lastzweigen, in denen sämtliche
Leuchtdioden unversehrt sein können, diese Referenzspannung
nicht mehr zur Ansteuerung der Basis des entsprechenden
Transistors zur Verfügung. Damit erlöschen sämtliche
Leuchtdioden, wobei beispielsweise der Strom durch die
Leuchte von 100% auf ca. 1% zurückgeht. Ein derartiger
Stromrückgang ist wesentlich leichter und eindeutiger zu
detektieren als zum Beispiel die Abnahme des Stromes um
beispielsweise 1/25, für den Fall, dass eine Leuchtdiode in
einem von beispielsweise 25 Lastzweigen bei einer Schaltung
gemäß dem Stand der Technik ausfällt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vor dem Verzweigungspunkt in die einzelnen
Reihen von Leuchtdioden bzw. des die Referenzspannung
erzeugenden Zweiges der Ansteuerschaltung eine Diode als
Verpolungsschutz in Durchlassrichtung angeordnet. Damit wird
zum einen die Ansteuerungsvorrichtung gegen ein
versehentliches Anschließen mit falscher Polung gesichert.
Zum anderen wird durch die dadurch erzielte
Hintereinanderschaltung der als Verpolungsschutz dienenden
Diode sowie der für die Referenzspannung verantwortlichen
Dioden bzw. des für die Referenzspannung verantwortlichen
Widerstandes vermieden, dass Restströme von
Halbleiterlampentreibern zum Glimmen der Leuchtdioden im
ausgeschalteten Zustand führen.
Vorteilhafterweise ist zwischen jedem der Transistoren und
dem mindestens einen Widerstand, über den die Emitter bzw.
Kollektor mit Masse verbunden sind, jeweils ein einzelner für
den jeweiligen Transistor spezifischer Widerstand angeordnet.
Durch diese einem jeden der Transistoren zugeordneten
Widerstände werden eventuell vorhandene Schwellenunterschiede
der Transistoren ausgeglichen, ohne dass dabei die generelle
Funktion der Transistoren in der Ansteuerungsvorrichtung
beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise ist der mit der mindestens einen Diode zur
Erzeugung der Referenzspannung in Reihe geschaltete
Widerstand wesentlich größer, vorzugsweise um einen Faktor
von etwa 1000, als der Widerstand oder die Summe der
Widerstände, der oder die jeden der Transistoren mit Masse
verbindet oder verbinden. Auf diese Weise wird zum einen
erreicht, dass als Referenzspannung im wesentlichen die
Durchlassspannung der einen Diode oder die Summe der
Durchlassspannungen der beiden hintereinander geschalteten
Dioden in dem Referenzzweig anliegt. Zum anderen wird damit
gewährleistet, dass bei Ausfall einer einzelnen Leuchtdiode
diese Referenzspannung vergleichsweise niederohmig auf Masse
gelegt wird, so dass sich ein eindeutiges
Ausfallschaltverhalten ergibt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 schematisch einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen
Ansteuervorrichtung.
Fig. 1 lässt sich eine Zuleitung L 1 entnehmen, die
beispielsweise mit einem Blinkgeberausgang verbunden ist. In
die Zuleitung L 1 ist in Durchlassrichtung eine Diode Dvp
eingebracht, die als Verpolungsschutz dient. Im Anschluß an
die als Verpolungsschutz dienende Diode Dvp findet eine
Verzweigung der Ansteuerungsvorrichtung in mehrere parallel
zueinander verlaufende Zweige statt.
Aus Fig. 1 sind drei Zweige ersichtlich, die Reihen von
hintereinandergeschalteten Leuchtdioden aufweisen, die mit
LED bezeichnet sind. Diese Leuchtdioden können beispielsweise
in einem Blinklicht BL angeordnet sein, das in Fig. 1
schematisch angedeutet ist.
Jeweils an das von der als Verpolungsschutz dienenden Diode
Dvp abgewandte Ende einer jeden Reihe von Leuchtdioden ist
der Kollektor eines Bipolartransistors Ta, Tb, Tc
angeschlossen. Die jeweiligen Emitter dieser Transistoren Ta,
Tb, Tc sind mit Widerständen Ra, Rb, Rc verbunden. In dem
abgebildeten Ausführungsbeispiel können als
Bipolartransistoren beispielsweise Transistoren vom Typ BC
337-40 und als Widerstände Ra, Rb, Rc Widerstände von etwa 2 Ω
eingesetzt werden.
Auf den von den Transistoren Ta, Tb, Tc abgewandten Seiten
der Widerstände Ra, Rb, Rc sind diese miteinander und mit
einem weiteren Widerstand Ri verbunden, der in dem
abgebildeten Ausführungsbeispiel einen Wert von 4 Ω haben
kann. Auf seiner gegenüberliegenden Seite ist dieser
Widerstand Ri mit einer Masseleitung L 2 verbunden.
Ebenfalls an der den Leuchtdioden LED zugewandten Seite der
als Verpolungsschutz dienenden Diode Dvp ist ein zu den
vorgenannten Reihen von Leuchtdioden paralleler Zweig der
Ansteuerungsvorrichtung angeschlossen, in dem hintereinander
ein Widerstand Rst und zwei Dioden Dref1, Dref2 geschaltet
sind. Das von dem Widerstand Rst abgewandte Ende der zweiten
Diode Dref2 ist ebenfalls mit der Masseleitung L 2 verbunden.
Zwischen dem Widerstand Rst und dem zu dieser benachbarten
Diode Dref1 sind drei Abgriffe vorgesehen, von denen jeweils
einer mit einer der Basen der Transistoren Ta, Tb, Tc
verbunden ist. Als Widerstand Rst kann beispielsweise ein
Widerstand von 7,5 kΩ dienen. Als Dioden Dref1 beziehungsweise
Dref2 können Dioden vom Typ 1N4448 Verwendung finden.
Die Funktion der Ansteuervorrichtung gemäß dem in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel ist derart, dass durch den
relativ hochohmigen Widerstand Rst auf der dem Widerstand Rst
benachbarten Seite der ersten der Dioden Dref1, und somit an
den vorgenannten Abgriffen eine Referenzspannung erzeugt
wird, die im wesentlichen der Summe der Durchlassspannungen
der beiden Dioden Dref1, Dref2 entspricht. Diese
Referenzspannung wird auf die Basen der bipolaren
Transistoren Ta, Tb, Tc gegeben. Diese sind so ausgelegt,
dass sie bei dieser auf die Basen aufgegebenen
Referenzspannung durchschalten, so dass durch sämtliche
Leuchtdioden ein Strom fließt, der diese veranlasst, zu
leuchten. Die in die einzelnen parallel zueinander
angeordneten und mit Leuchtdioden bestückten Zweige
eingebrachten Widerstände Ra, Rb, Rc können unterschiedlich
ausgestaltet sein, um Schwellenunterschiede der Transistoren
Ta, Tb, Tc auszugleichen. Durch einen derartigen Ausgleich
von Schwellenunterschieden der Transistoren Ta, Tb, Tc wird
die generelle Funktion der Ansteuerungsvorrichtung nicht
beeinträchtigt.
Aufgrund der Tatsache, dass vermittels der verwendeten
Transistoren Ta, Tb, Tc eine relativ große Stromverstärkung,
beispielsweise eine Stromverstärkung um mehr als 250,
ermöglicht wird, wird die durch den Widerstand Rst und die
Dioden Dref1 und Dref2 gebildete Referenzspannungsquelle nur
minimal belastet, so dass über einen weiten Spannungsbereich
die Leuchtdioden mit konstanter Helligkeit leuchten. In jedem
der mit den Leuchtdioden versehenen Lastzweige stellt sich
dabei beispielsweise ein Strom von ca. 50 mA ein. Weiterhin
werden durch die Reihenschaltung der Diode Dvp für den
Verpolungsschutz, des Widerstandes Rst und der Dioden Dref1
und Dref2 eventuell vorhandene Restströme von ausgeschalteten
Treibern abgefangen, so dass im ausgeschalteten Zustand die
Leuchtdioden nicht aufglimmen können.
Wenn eine der Leuchtdioden, beispielsweise eine Leuchtdiode
in dem mit dem Transistor Ta verbundenen Zweig, ausfällt,
wird der Stromfluß in dem entsprechenden Lastzweig
unterbrochen. Aufgrund des unterbrochenen Stromflusses in dem
vorgenannten Lastzweig wird die Referenzspannung, die an dem
Abgriff zwischen dem Widerstand Rst und der Diode Dref1
anliegt, über die durch Basis und Emitter des entsprechenden
Transistors Ta gebildete Diode niederohmig, nämlich über
einen der Widerstände Ta, Tb, Tc, in dem vorgenannten
Beispiel über den Widerstand Ra, und den Widerstand Ri auf
Masse gelegt. Damit steht aber auch den übrigen Lastzweigen,
in denen sämtliche Leuchtdioden unversehrt sind, diese
Referenzspannung nicht mehr zur Ansteuerung der Basis des
entsprechenden Transistors zur Verfügung. Damit erlöschen
sämtliche Leuchtdioden, wobei beispielsweise der Strom durch
die beispielsweise als Blinkleuchte BL ausgeführte Leuchte
von 100% auf ca. 1% zurückgeht.
Claims (8)
1. Ansteuerungsvorrichtung für eine mit einer Anzahl von
Leuchtdioden (LED) versehene Leuchte eines
Kraftfahrzeugs, wobei an mindestens zwei parallel
zueinander geschalteten mit jeweils mindestens einer
Leuchtdiode (LED) versehenen Reihen von Leuchtdioden
(LED) eine den Leuchtdioden (LED) und den
Leuchtanforderungen entsprechende Versorgungsspannung
anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder der
Reihen von Leuchtdioden (LED) jeweils ein Transistor (Ta,
Tb, Tc) in Reihe geschaltet ist, der so ansteuerbar ist,
dass bei Ausfall einer Leuchtdiode (LED) alle
Leuchtdioden (LED) in jeder der Reihen außer Funktion
gesetzt werden.
2. Ansteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Transistoren (Ta, Tb, Tc)
Bipolartransistoren sind, die jeweils mit ihrem Emitter
beziehungsweise Kollektor mit einer der Leuchtdioden
(LED) direkt oder indirekt verbunden und mit ihrem
Kollektor beziehungsweise Emitter über mindestens einen
Widerstand (Ri) mit Masse verbunden sind.
3. Ansteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Reihen
von Leuchtdioden (LED) mindestens ein Widerstand (Rst)
und mindestens eine Diode (Dref1, Dref2), vorzugsweise
zwei Dioden (Dref1, Dref2), in Durchlassrichtung in Reihe
geschaltet sind, wobei jeweils ein Abgriff zwischen dem
mindestens einen Widerstand (Rst) und der mindestens
einen Diode (Dref1, Dref2) mit der Basis eines jeden der
Transistoren (Ta, Tb, Tc) verbunden ist, um an diese
eine diesen ansteuernde Referenzspannung anzulegen.
4. Ansteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Referenzspannung im
wesentlichen der Durchlassspannung der mindestens einen
Diode (Dref1, Dref2) beziehungsweise der Summe der
Durchlassspannungen der Dioden (Dref1, Dref2) entspricht.
5. Ansteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder
4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem
Verzweigungspunkt in die einzelnen Reihen von
Leuchtdioden (LED) beziehungsweise des die
Referenzspannung erzeugenden Zweiges der
Ansteuerschaltung eine Diode (Dvp) als Verpolungsschutz
in Durchlassrichtung angeordnet ist.
6. Ansteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem der
Transistoren (Ta, Tb, Tc) und dem mindestens einen
Widerstand (Ri), über den die Emitter beziehungsweise
Kollektoren mit Masse verbunden sind, jeweils ein
einzelner für den jeweiligen Transistor (Ta, Tb, Tc)
spezifischer Widerstand (Ta, Tb, Tc) angeordnet ist.
7. Ansteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der mindestens
einen Diode (Dref1, Dref2) zur Erzeugung der
Referenzspannung in Reihe geschaltete Widerstand (Rst)
wesentlich größer, vorzugsweise um einen Faktor von 1000
größer ist, als der Widerstand (Ri) oder die Summe der
Widerstände (Ta, Tb, Tc, Ri), der oder die jeden der
Transistoren (Ta, Tb, Tc) mit Masse verbindet oder
verbinden.
8. Ansteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass als Leuchte des
Kraftfahrzeugs eine Blinkleuchte, eine Bremsleuchte oder
eine Begrenzungsleuchte eines Kraftfahrzeugs Verwendung
finden können.
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