DE102008030365A1

DE102008030365A1 - Einrichtung zur Ansteuerung von in einem Array angeordneten Einzellichtquellen

Info

Publication number: DE102008030365A1
Application number: DE102008030365A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Gianordoli; Emil Kovatchev
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-08-20

Abstract

Einrichtung (1) zur Ansteuerung von in einem Array (2) angeordneten Einzellichtquellen, z.B. LEDs (Li), mit einer gemeinsamen Energieversorgungseinheit (10) mit Spannungsregelung und mit Steuer-/Regelmitteln (9) für die Einzellichtquellen, wobei die Einzellichtquellen (Li) in Parallelkreisen (3.i) angeordnet sind und den Parallelkreisen (3.i) Stromregelmittel (8) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ansteuerung von in einem Array angeordneten Einzellichtquellen, z. B. LED's, mit einer gemeinsamen Energieversorgungseinheit mit Spannungsregelung, und mit Steuer-/Regelmitteln für die Einzellichtquellen.
Einzellichtquellen, insbesondere LED's, werden häufig mit einer Matrix-Ansteuerung versehen, wobei die Einzellichtquellen, je nach ihrer Ansteuerung in der Matrix, ein spezifisches Lichtszenario der insgesamt gebildeten Beleuchtungseinrichtung ergeben. Es ist dann beispielsweise möglich, im Fall von Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge die Abstrahlrichtung der gesamten Beleuchtungseinrichtung auch ohne das Vorsehen von bewegten Teilen zu verändern, indem die Einzellichtquellen entsprechend angesteuert werden, um so – etwa zur Erzielung eines Abblendlichts – nur einen Teil des Raumwinkels auszuleuchten. Auf diese Weise wäre es möglich, einen Kfz-Scheinwerfer dauernd im Fernlichtbetrieb zu halten, wobei – wenn Fahrzeuge entgegenkommen – der entsprechende Raumwinkel unbeleuchtet bleiben kann, wenn die Einzellichtquellen entsprechend angesteuert bzw. ausgeschaltet werden.
Ein Problem ergibt sich hier, dass dann, wenn Hochleistungs-Leuchtdioden für derartige Beleuchtungen verwendet werden, eine Matrix-Ansteuerung – wie sie beispielsweise für Reklamezwecke bzw. bei Laufschrift-Displays regelmäßig zur Anwendung kommt – nicht mehr möglich ist. Eine derartige Matrix-Ansteuerung erfordert nämlich ein Verhältnis von Pulsstrom zu Dauerstrom von etwa 20:1, d. h. im Hinblick auf das pulsförmige Einschalten der Einzellichtquellen bei der Matrix-Ansteuerung ist der jeweilige Pulsstrom ca. 20mal höher als der entsprechende Dauerstrom vorzusehen. Hochleistungs-LED's, wie sie bei Kfz's zur Beleuchtung erforderlich sind, erlauben jedoch maximal ein Verhältnis von Pulsstrom zu Dauerstrom von 1,5:1, d. h. der Pulsstrom darf maximal eine Amplitude haben, die das 1,5fache der Amplitude des Dauerstroms beträgt. Dies bedeutet umgekehrt, dass beim Zeitmultiplex-Betrieb einer Matrix-Ansteuerung im Fall derartiger Hochleistungs-Leuchtdioden eine Reduktion der Lichtausbeute insgesamt die Folge wäre.
Aus der DE 101 60 169 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für den Innenraum von Fahrzeugen, insbesondere von Flugzeugkabinen, bekannt, wobei Leuchtdioden in Serie geschaltet werden, und wobei jeder Leuchtdiode ein Überbrückungsschalter parallel geschaltet ist. Die Serienschaltung der LED's ist an eine Spannungsversorgungseinheit angeschlossen, die je nachdem, wie viele LED's durch den Überbrückungsschalter überbrückt, d. h. deaktiviert, werden, die Ausgangsspannung automatisch derart einstellt, dass diese Spannung mindestens gleich der Summe der Vorwärtsspannungen der nicht überbrückten LED's ist, um so deren Betrieb zu gewährleisten. Diese bekannte Beleuchtungsvorrichtung hat unter anderem den Nachteil, dass die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungseinheit praktisch unvorhersehbar schwankt, was den Betrieb der LED's unsicher macht; weiters können die Leuchtdioden im Schaltzeitpunkt durch Stromspitzen überlastet werden, und schließlich ist auch die Ansteuerung der Überbrückungsschalter, die beispielsweise durch Schalttransistoren oder aber auch durch Solenoide gebildet sein können, nur sehr aufwendig lösbar.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs angeführten Art vorzuschlagen, die bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau, der mit vergleichsweise wenigen Komponenten auskommt, eine effiziente Ansteuerung der Einzellichtquellen ermöglicht, wobei insbesondere auch für jede Einzellichtquelle eine optimale Versorgungsspannung bzw. ein optimaler Strom erzielt werden können soll. Weiters sollen auch die Einzellichtquellen jeweils für sich überwacht werden können, und etwaige Herstellungstoleranzen sollen kompensier bar sein. Ein weiteres Anliegen ist, die gewünschte, vorgegebene Helligkeit der Einzellichtquellen auch bei Temperaturschwankungen sicherzustellen.
Die Erfindung sieht demgemäß eine Einrichtung wie im Anspruch 1 definiert vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei der vorliegenden Einrichtung werden die Einzellichtquellen-Parallelkreise, die bevorzugt jeweils nur eine Einzellichtquelle, insbesondere eine einzige Leuchtdiode (LED), enthalten, gegebenenfalls aber auch mehrere Einzellichtquellen umfassen können, gesondert angesteuert bzw. geregelt, wobei für jeden Parallelkreis eine eigene Stromregelung vorgesehen ist. Eine derartige Ausbildung ist kostengünstig, wobei sie mit vergleichsweise wenig Bauelementen und mit einer geringen Belastung für üblicherweise verwendete Rechnermittel (CPU) auskommt. Durch die Stromregelung ist weiters eine besonders günstige Selektion von Hochleistungs-LED's möglich, und die Stromregelung hat weiters den Vorteil, dass außerordentlich geringe Verluste in Kauf genommen werden müssen, wogegen beispielsweise bei einer Spannungsregelung für die LED's eine Verlustleistung durch Vorwiderstände verursacht wird. In der Folge kann eine besonders hohe Anzahl von Einzellichtquellen, insbesondere LED's, vorgesehen werden, z. B. ein Array von (mehr als) 100 LED's, ohne dass eine Verschaltung der LED's in Ketten notwendig wäre.
An sich wäre es denkbar, jeweils mehrere Parallelkreise zu koppeln und mit gemeinsamen Stromregelmitteln zu verbinden, bevorzugt ist jedoch jedem Parallelkreis, der bevorzugt wie erwähnt nur eine einzige LED bzw. Einzellichtquelle enthält, ein gesondertes Stromregelmittel zugeordnet. Die Stromregelmittel können dabei insbesondere Stromquellen bzw. Stromsenken enthalten, die den einzelnen Parallelkreisen zugeordnet sind. Diese Stromquellen bzw. Stromsenken können bevorzugt weiters in einem Stromquellen- bzw. -senkenmodul zusammengefasst sein, welches demgemäß über Stromleitungen mit den ein zelnen Parallelkreisen bzw. bevorzugt einzeln parallel geschalteten LED's verbunden ist. Die Stromquellen bzw. Stromsenken können dann in entsprechender Weise zentral und/oder dezentral angesteuert und geregelt werden, um die gewünschten Ströme durch die Einzellichtquellen und damit die gewünschten Helligkeitswerte oder aber Aus-/Ein-Zustände zu erzielen. Ein solches Stromquellen- bzw. -senkenmodul könnte an sich durch einen bekannten Treiberbaustein, etwa durch den unter der Bezeichnung TLC5940 von Texas Instruments vertriebenen Treiberbaustein, gebildet sein; es kann aber auch durch einen eigenen ASIC-Baustein realisiert werden.
Falls die Ströme durch die Einzellichtquellen bzw. LED's nicht hoch genug sein sollten, um hohe Lichtleistungen zu erzielen, ist es auch möglich, den Strombereich mittels Stromspiegelung zu erhöhen.
Es hat sich weiters als vorteilhaft erwiesen, die Steuerungs- und Regelungsaufgaben aufzuteilen, und in diesem Zusammenhang können die Steuer-/Regelmittel auch eine den einzelnen Stromregelmitteln zugeordnete gemeinsame Controllereinheit, beispielsweise in Form eines Microcontrollers, enthalten. Mit Hilfe dieser Controllereinheit kann auch die Ausgangsspannung der Spannungsregelung, nämlich insbesondere eines der Energieversorgungseinheit zugeordneten Spannungsreglers bzw. Spannungswandlers (DC/DC-Wandlers), beeinflusst werden, um so die Ausgangsspannung des Spannungswandlers zu optimieren. Denkbar ist es hier im Übrigen auch, mehrere solche Spannungswandler vorzusehen, um so durch die damit gegebene Redundanz eine höhere Sicherheit im Betrieb bzw. eine höhere Fehlertoleranz zu erzielen. Mit dem Spannungswandler kann jedenfalls bei Anwendung der vorliegenden Einrichtungen in Kraftfahrzeugen, um Kfz-Leuchten anzusteuern, ein Umwandeln der Batterie-Gleichspannung (z. B. 16 Volt) auf eine Spannung von z. B. ca. 4,5 bis 5 Volt erhalten werden.
Die Spannungsregelung kann weiters, um Störungen und Spitzenstrombelastungen der Energieversorgungseinheit zu vermeiden, mehrphasig, vorzugsweise mit Phasenversatz, ausgeführt sein, und insbesondere kann hier auch die sog. „Spread-Spektrum"-Technologie (Frequenzspreizung) eingesetzt werden, bei der ein „Jitter" der Pulsflanken erfolgt.
Bei der vorliegenden Einrichtung können die Stromquellen oder -senken selbst durch ihre Aktivierung bzw. Deaktivierung als Schaltmittel für die Einzellichtquellen fungieren, es ist jedoch auch denkbar, für jeden Parallelkreis ein eigenes Schaltelement vorzusehen, dies insbesondere dann, wenn eine Stromspiegelung zwecks Erhöhung des Betriebsstroms vorgesehen wird. Ein derartiges Schaltelement kann ein an sich bekanntes, beliebiges Schaltelement sein, wie ein elektromechanischer oder mechanischer Schalter, bevorzugt wird jedoch ein elektronisches Schaltelement, wie insbesonderen ein bipolarer Transistor oder ein Feldeffektransistor, vorgesehen. Dabei kann zur Stromregelung auch einfach der Strom durch das Schaltelement geregelt werden. Zur Überwachung der Temperatur des Schaltelements kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, um so das Schaltelement zu schützen. Dieser Temperatursensor ist mit den Steuer-/Regelmitteln verbunden, um bei einer Übertemperatur des Schaltelements ein Reduzieren des Stroms durch das Schaltelement oder ein Ausschalten des Schaltelements herbeizuführen. In entsprechender Weise können auch mit den Steuer-/Regelmitteln verbundene Stromüberwachungsmittel zur Überwachung des Stroms durch das Schaltelement (und durch die LED bzw. Einzellichtquelle) vorgesehen sein, wodurch ein Schutz des Schaltelements bzw. der LED gegen Überstrom ermöglicht wird. Ferner können mit den Steuer-/Regelmitteln verbundene Temperatursensoren zur Überwachung der Temperatur von einer oder von mehreren Einzellichtquellen, und/oder zur Überwachung der Umgebungstemperatur und/oder zur Überwachung der Temperatur des Stromquellen- bzw. -senkenmoduls vorgesehen sein.
Dabei kann dann je nach Temperatur und je nach Stromfluss auch die Helligkeit der jeweiligen Einzellichtquelle nachgeregelt werden. In ähnlicher Weise können Helligkeitsunter schiede zwischen verschiedenen LED's, etwa aufgrund von Fertigungstoleranzen, durch entsprechende Steuerung/Regelung kompensiert werden.
Für die Einstellung der Helligkeit können bevorzugt Pulsweitenmodulations(PWM)-Mittel vorgesehen sein, wobei derartige PWM-Mittel jeweils einer Einzellichtquelle oder aber auch jeweils mehreren Einzellichtquellen gemeinsam zur Helligkeitsregelung zugeordnet sein können. Die Steuer-/Regelmittel können weiters Ansteuerwerte für die PWM-Mittel vorgeben, um bestimmte Lichtszenarien herbeizuführen, beispielsweise im Fall einer Leuchte eines Kraftfahrzeugs mit einer Ansteuerung über eine Busschnittstelle durch einen CAN-Bus oder LIN-Bus, wobei einzelne Lichtquellen ausgeblendet werden oder aber ihre Helligkeit zurückgenommen werden können bzw. kann, um so beispielsweise eine Abblendwirkung bei entgegenkommendem Fahrzeug, ein Kurvenlicht, einen Niveauausgleich, Spotlighting oder dgl. Lichtformung zu erzielen.
Die PWM-Mittel sind vorzugsweise eingerichtet, die Einzellichtquellen phasenverschoben anzusteuern, wobei die Ansteuerung weiters auch mit einem Jitter versehen sein kann; dadurch können ausgeglichenere Belastungen der Energieversorgungseinheit erzielt werden, und es können Störauswirkungen minimiert werden.
Eine weitere Korrekturmöglichkeit ergibt sich in vorteilhafter Weise dann, wenn die Steuer-/Regelmittel eingerichtet sind, durch die Regelung des Stroms durch eine oder mehrere der als Einzellichtquellen vorgesehenen LED's eine Farbortkorrektur durchzuführen. Diese vorteilhafte Ausführungsform basiert darauf, dass es eine Abhängigkeit des Farbortes der exakten Farbe einer jeweiligen LED vom Strom gibt, der durch die LED fließt, wobei hier auch die (Sperrschicht-)Temperatur der LED mit zu berücksichtigen ist. Bei der vorliegenden Einrichtung ergibt sich nun die genannte Farbortkorrektur insofern in besonders vorteilhafter Weise, da eine Stromregelung für die Einzellichtquellen vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung;
2 in einem Blockschaltbild ähnlich 1 eine demgegenüber modifizierte Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung, mit dezentraler Diagnose- und PWM-Funktion;
3 eine weitere Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild ähnlich 1 und 2, wobei nun jedoch ein Stromspiegelungsmittel im Hinblick auf die Erzielung eines höheren LED-Stroms vorgesehen ist;
4 in einem Blockschaltbild eine Einrichtung mit mehreren LED-Schaltkreisen ähnlich 3 sowie mit einem gemeinsamen Stromsenkenmodul; und
5 ein Diagramm ein Beispiel einer Pulsweitenmodulation für z. B. drei LED's mit Phasenverschiebung, um eine möglichst gleichmäßige Belastung der Spannungsversorgungseinheit sowie eine Robustheit gegenüber Störungen zu erhalten.
In 1 ist eine Einrichtung 1 zur Ansteuerung eines Arrays 2 von als Einzellichtquellen vorgesehenen LED's L1, L2...Ln veranschaulicht, die je in einem eigenen Kreis, einem Parallelkreis 3.1, 3.2...3.n, angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält jeder dieser Parallelkreise 3.i, mit i = 1, 2...n, eine LED Li, denkbar wäre es jedoch auch, pro Parallelkreis 3.i mehrere, z. B. zwei oder mehr, LED's vorzusehen.
An jede LED Li ist als Diagnosemittel 4 ein Operationsverstärker (oder Komparator) 5 angeschaltet, der mit einem Diag nose-Bus 6 verbunden ist, wobei dieser Diagnose-Bus 6 mit einer zentralen Controllereinheit 7, bevorzugt in Form eines Microcontrollers, verbunden ist. Diese Controllereinheit 7 bildet zusammen mit beispielhaft in einer gemeinsamen Einheit veranschaulichten Stromregelmitteln 8, die Stromquellen S1, S2...Sn als Ansteuermittel zugeordnet sind, Steuer-/Regelmittel 9 für die LED Li. Die Controllereinheit 7 steuert weiters einen Gleichstromwandler (DC/DC-Wandler) 10 an, der die Versorgungsspannung V+ für die LED's Li samt Stromquellen Si zur Verfügung stellt und insofern zumindest einen Teil einer im Übrigen nicht weiter veranschaulichten Energieversorgungseinheit bildet. Gegebenenfalls können auch zwei oder mehr derartige Spannungswandler 10 vorgesehen sein, um so eine höhere Ausfallsicherheit zufolge der Redundanz sicherzustellen.
Die Stromquellen Si sind in einem gemeinsamen Stromquellenmodul 11 zusammengefasst, in das auch die vorgenannten Stromregelmittel 8 integriert sind.
Im Betrieb wird mit Hilfe der Steuer-/Regelmittel 9 insgesamt die gewünschte Einstellung der LED's Li über den von den Stromquellen Si gelieferten Strom vorgegeben, wobei einerseits, über die zentrale Controllereinheit 7, entsprechende Werte vorgegeben werden und über die Stromregelmittel 8 und die Stromquellen Si die jeweiligen Ströme eingestellt bzw. auf den Sollwert eingeregelt werden. Dabei ist es möglich, Helligkeitsunterschiede aufgrund von Fertigungstoleranzen der LED's Li auszugleichen, ebenso wie divergierende Stromflüsse etwa aufgrund von unterschiedlichen Betriebstemperaturen. Zur Überwachung der Temperatur der LED's Li ist gemäß 1 ein Temperatursensor 12 im Bereich der LED's Li (bzw. von Schaltmitteln, s. 4) vorgesehen, dessen Ausgang beispielsweise an die Controllereinheit 7 gelegt ist. Denkbar wäre es jedoch auch, diesen Temperatursensor 12 mit den Stromregelmitteln 8 zu verbinden. Ein weiterer Temperatursensor 13 ist dem Stromquellenmodul 11 zugeordnet, um dessen Temperatur zu überwachen und gegebenenfalls, bei Überschreiten einer vorgegebenen Maximaltemperatur, eine Zurückregelung des Stroms oder aber eine Abschaltung vornehmen zu können. Ein weiterer Temperatursensor 14 dient zur Überwachung der Umgebungstemperatur, und das Ausgangssignal dieses Temperatursensors 14 für die Umgebungstemperatur wird bevorzugt der Controllereinheit 7 zugeführt bzw. kann es direkt oder indirekt in den Bus eingelesen werden.
Mit Hilfe der Diagnosemittel 4 werden Strom und Spannung an den einzelnen LED's Li erfasst und entsprechende Istwert-Signale über dem Diagnosebus 6 zur Controllereinheit 7 übermittelt, um über diese eine etwaige Nachregelung der einzelnen Ströme zu den LED's Li zu veranlassen.
Die Kathoden der LED's Li sind, wie aus 1 ersichtlich ist, an Masse gelegt, was in vorteilhafter Weise auch – bei Montage auf einem Massepotential aufweisenden Träger, z. B. Kühlkörper oder Leiterplatte – zur Kühlung genutzt werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 kann die Controllereinheit 7 gegebenenfalls eine Pulsweitenmodulation (PWM) für die LED's Li bei deren Stromversorgung vorsehen. Eine derartige Pulsweitenmodulation ist im Ausführungsbeispiel gemäß 2 in die Stromregelmittel 8 integriert, wie dies mit einem PWM-Modul 15 schematisch in 2 veranschaulicht ist. Weiters ist in diese Stromregelmittel 8 auch ein Diagnosemodul 16 integriert, das mit dem Diagnose-Bus 6 verbunden ist, wobei in der Ausführungsform gemäß 2 die Diagnosemittel 4 (bzw. Operationsverstärker 5) statt an die LED's Li, wie in 1, nun an die Stromquellen Si angeschaltet sind. Auch auf diese Weise kann der Strom durch die einzelnen LED's Li erfasst und für Diagnosezwecke verwendet werden – in diesem Fall innerhalb des Diagnosemoduls 16 der Stromregelmittel 8 in das Stromquellenmodul 11 integriert. Dadurch kann die Controllereinheit 7 zusätzlich entlastet und in der Folge verstärkt für zentrale Steuerungsaufgaben eingesetzt werden.
Weiters ist aus 2 wiederum ein Gleichstromwandler 10 ersichtlich, der von der Controllereinheit 7 in der selben Weise wie gemäß 1 angesteuert wird, so dass der Gleichstromwandler 10 eine geregelte Gleichspannung V+ abgibt.
Wenngleich in 2 nicht dargestellt, können auch bei der Einrichtung 1 gemäß 2 wiederum Temperatursensoren wie die Temperatursensoren 12, 13 und 14 gemäß 1 vorgesehen werden, um eine temperaturabhängige Stromregelung vorsehen zu können.
In 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 dargestellt, bei der wiederum Komponenten, die Komponenten gemäß 1 oder 2 entsprechen, mit den selben Bezugszeichen versehen sind; die Ausführungsform gemäß 3 ist nun insofern gegenüber jener von 1 modifiziert, als in den Parallelkreisen, z. B. im Parallelkreis 3.n, der beispielhaft für alle Parallelkreise in 3 gezeigt ist, Stromspiegelungsmittel 17 enthalten sind, um durch Stromspiegelung eine Erweiterung des Strombereichs (durch Multiplikation) zu erzielen, wenn die Stromquellen nicht genug Stromtragfähigkeit besitzen. Im Einzelnen enthalten die Stromspiegelungsmittel 17 einen Operationsverstärker 18, von dem ein Eingang, beispielsweise der „–"-Eingang, mit der zugehörigen Stromquelle, z. B. Sn, verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt über einen Widerstand 19 an die Versorgungsspannung V+ gelegt ist. Der andere Eingang, beispielsweise der „+"-Eingang, des Operationsverstärkers 18 liegt über einen Widerstand 20 an der Versorgungsspannung V+, wobei mit dem Verbindungspunkt weiters der Kollektor eines als Schaltmittel nutzbaren Bipolar-Transistors 21 verbunden ist, dessen Basis mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 18 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 21 ist sodann mit der LED, z. B. Ln, verbunden. Selbstverständlich sind auch andere Schaltmittel-Realisierungen denkbar, wie insbesondere mit einem Feldeffekttransistor oder andere elektronische Schaltmittel.
Das Verhältnis der Werte der Widerstände 19 und 20 ergibt im gezeigten Ausführungsbeispiel den Multiplikationsfaktor für die Strombereichserweiterung.
In 4 ist eine solche Einrichtung 1 in einer mehr komplettierten Darstellung veranschaulicht, wobei das Stromquellenmodul 11 – hier besser Stromsenkenmodul, im Hinblick auf die gewählten Anschlusspotentiale und Stromverläufe – ähnlich wie bei der Darstellung in 3 mit der Controllereinheit 7 über einen Datenbus 22 verbunden ist. Jede Stromsenke S1, Si, Sn ist mit zugehörigen Stromspiegelungsmitteln 17 für die zugeordnete LED Ln verbunden, wie vorstehend anhand der 3 erläutert wurde. In 4 ist weiters veranschaulicht, dass diese Stromspiegelungsmittel 17 zusammen mit den Widerständen 19, 20, dem als Schaltmittel vorgesehenen Transistor 21 sowie insbesondere der LED Li bzw. Ln samt angeschaltetem Operationsverstärker oder Komparator 5 (als Diagnosemittel 4) zu einem eigenen Modul 23 zusammengefasst sind, welches den Parallelkreis 3.n (oder allgemein 3.i, mit i = 1, 2...n) bildet. Diese Module 23 oder Parallelkreise 3.i sind zueinander parallel an das Stromsenkenmodul (oder Stromquellenmodul) 11 angeschaltet, und ebenso sind ihre Diagnosemittel 4 parallel an den Diagnose-Bus 6 angeschaltet. Dieser Diagnose-Bus 6 kann auch zur Ansteuerung des DC/DC-Wandlers 10, beispielsweise mit einem PWM-Modul (nicht gezeigt), vorgesehen sein.
Mit dem in 2 gezeigten oder einem gleichwertigen PWM-Modul 15 kann in an sich üblicher Weise die Leistung und damit die Helligkeit der LED's Li eingestellt werden. Dabei ist es denkbar, die einzelnen Parallelkreise 3.i bzw. LED's Li individuell und in der Phase verschoben anzusteuern. Insbesondere kann so vorgesehen werden, die LEDs Li alle einzeln, jede für sich, zu dimmen.
5 zeigt in einem Diagramm ganz schematisch und beispielhaft drei Impulszüge PWM 1, PWM 2 und PWM 3, bei denen es sich beispielsweise um Schaltsignale für die Stromquellen Si handelt, die verschiedenen LED's Li zugeordnet sind, wobei die Phasenverschiebung zwischen den drei Impulssignalen PWM 1, PWM 2 und PWM 3 aus 3 ebenso erkennbar ist wie der Umstand, dass die Impulse unterschiedliche Breiten, für die Einstellung einer entsprechenden Helligkeit der LED's, aufweisen. Wenn beispielsweise die zweite LED eine höhere Lichtleistung hat, können zum Ausgleich hiefür, um eine gleiche Helligkeit wie bei den anderen LED's zu erzeugen, schmälere Schaltimpulse, für kürzere Einschaltzeiten, im PWM 2-Pulssignal vorgesehen werden.
Wenn die Erfindung vorstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert wurde, so sind doch im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen und Modifikationen möglich. So ist es insbesondere denkbar, die Schaltmittel im Strompfad zu den LED's L1...Ln direkt durch einen zentralen Microcontroller oder Microcomputer anzusteuern. Diese Variante ist vor allem dann leicht umsetzbar, wenn im LED-Array 2 eine eher geringe Anzahl von LED's enthalten ist, so dass keine zu hohe Rechnerleistung für die jeweils gewünschte Ansteuerung und Helligkeitsregelung erforderlich ist. Je mehr LED's vorhanden sind, umso mehr empfiehlt es sich jedoch, einen Teil der Ansteuerungsfunktion in gesonderte Komponenten 8 zu verlagern, um so den Microcontroller 7 zu entlasten.
Bei entsprechender Nähe der Schaltungseinheiten 3 und des Microcontrollers 9 zu den LED's L1...Ln kann es auch reichen, anstatt der drei Temperaturfühler 12, 13 und 14 nur einen Temperaturfühler, etwa den Temperaturfühler 12, vorzusehen. Andererseits können aber jeweils mehrere Temperaturfühler vorgesehen werden, insbesondere jeweils mehrere Temperaturfühler 14 zur Erfassung der Umgebungstemperatur und mehrere Temperaturfühler 12 im Bereich der LEDs. Für einfache Anwendungen, wo an die Gleichmäßigkeit der Helligkeit der LED's oder allgemein der Einzellichtquellen keine zu hohen Anforderungen gestellt werden, kann auch die Strommessung mittels der Diagnosemittel 4 entfallen, wenngleich dann auch eine geringere Sicherheit, nämlich im Fall von Überströmen, gegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10160169 A1 [0004]

Claims

Einrichtung (1) zur Ansteuerung von in einem Array (2) angeordneten Einzellichtquellen, z. B. LED's (Li), mit einer gemeinsamen Energieversorgungseinheit (10) mit Spannungsregelung und mit Steuer-/Regelmitteln (9) für die Einzellichtquellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellichtquellen (Li) in Parallelkreisen (3.i) angeordnet sind und den Parallelkreisen (3.i) Stromregelmittel (8) zugeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Stromregelmittel (3.i) einem Parallelkreis (Li) zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregelmittel (Li) den Parallelkreisen (3.i) zugeordnete Stromquellen bzw. -senken (Si) enthalten.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellen bzw. -senken (Si) in einem Stromquellen- bzw. -senkenmodul (11) zusammengefasst sind.
Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregelmittel (8) Stromspiegelungsmittel (17) enthalten.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regelmittel (9) eine den einzelnen Stromregelmitteln (8) zugeordnete gemeinsame Controllereinheit (7) enthalten.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllereinheit (7) auch die Ausgangsspannung eines der Energieversorgungseinheit zugeordneten Spannungswandler (10) beeinflusst.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsregelung mit „Spread-Spektrum" Technologie ausgeführt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsregelung einen mehrphasigen Schaltregler, vorzugsweise mit Phasenversatz, aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit jedem Parallelkreis (3.i) ein Schaltelement (21) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (21) ein elektronisches Schaltelement ist.
Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch das Schaltelement (21) geregelt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch einen mit den Steuer-/Regelmitteln (9) verbundenen Temperatursensor (12) zur Überwachung der Temperatur des Schaltelements.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch mit den Steuer-/Regelmitteln (9) verbundene Stromüberwachungsmittel (4) zur Überwachung des Stroms durch das Schaltelement.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen mit den Steuer-/Regelmitteln (9) verbundenen Temperatursensor (12) zur Überwachung der Temperatur einer oder mehrerer Einzellichtquellen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen mit den Steuer-/Regelmitteln (9) verbun denen Temperatursensor (14) zur Überwachung der Umgebungstemperatur.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, gekennzeichnet durch einen mit den Steuer-/Regelmitteln (9) verbundenen Temperatursensor (13) zur Überwachung der Temperatur des Stromquellen- bzw. -senkenmoduls.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Pulsweitenmodulations(PWM)-Mittel (15) zur Einzellichtquellen-Helligkeitssteuerung vorgesehen sind.
Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regelmittel (9) Ansteuerwerte für die PWM-Mittel vorgeben, um bestimmte Lichtszenarien herbeizuführen.
Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die PWM-Mittel (15) eingerichtet sind, die Einzellichtquellen (Li) phasenverschoben anzusteuern.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regelmittel (9) eingerichtet sind, durch die Regelung des durch eine oder mehrere der als Einzellichtquellen (Li) vorgesehenen LED's fließenden Stroms eine Farbortkorrektur durchzuführen.