DE102015009108A1

DE102015009108A1 - Überbrückungsschaltung für Leuchtdioden-Ausfallerkennungs-Schaltungen

Info

Publication number: DE102015009108A1
Application number: DE102015009108.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-18
Filing date: 2015-07-18
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Überbrückungsschaltung für Leuchtdioden-Ausfallerkennungs-Schaltungen für Fahrzeuganhänger zum Schutz vor Überlastung durch Glühlampen oder andere Verbraucher. Leuchtdioden-Anpassungs-Schaltungen, beispielsweise mit zuschaltender Ersatzlast, sind prinzipbedingt nicht für hohe Lastströme geeignet. Sie schalten bei für Leuchtdioden untypisch hoher Last ab um sich selbst zu schützen. Da Leuchtdioden-Anpassungsschaltungen in der Praxis häufig im Baukastensystem in die Verkabelung von Fahrzeuganhängern eingefügt werden und ein Mischbetrieb von LED-Leuchten und Glühlampen auftreten kann, sind Überlastungen von Beleuchtungskreisen zu erwarten. Auch der nachträgliche Anbau von Leuchten durch den Endanwender oder durch eine unzureichend erfahrene Werkstatt kann eine Überlastung der Anpassungsschaltungen nach sich ziehen. Unter Umständen wird eine auftretende Überlastung nicht rechtzeitig bemerkt und es könnte der Ausfall des Lampenkreises im ungünstigsten Fall während der Fahrt durch thermische Verzögerung erfolgen. Eine geeignete Schaltung überbrückt die LED-Anpassungsschaltung oberhalb eines bestimmten Stromwertes verlustarm und gibt sie bei Unterschreiten wieder frei.

Description

Stand der Technik
Leuchtdioden-Ausfallerkennungsschaltungen erkennen den Stromfluss in die Leuchtdioden-Leuchte mittels eines shuntbasiertem Stromsensors. Die Schaltschwelle muss dabei sehr niedrig liegen um auch Leuchtdioden mit sehr hohem Wirkungsgrad sicher zu erkennen. In der Regel sind Schaltschellen von 5 bis 10 mA erforderlich. Dafür geeignete Schaltungen eigenen sich aber nicht für Ströme über 1 A da sie einen zu hohen Spannungsabfall haben. Deshalb wird bei gängigen Schaltungen der Ausgangsstrom auf einen Wert in diesem Bereich begrenzt. Eine geeignete Schaltung ist in der Patentanmeldung Nr. 10 2009 057 268.6 vom 08.12.2009 beschrieben.
Als naheliegende einfache Lösung könnten eine oder mehrere seriell geschalteten Dioden den Eingang der Schaltung mit dem Ausgang als Bypass verbinden. Der Spannungsabfall könnte somit durch die Anzahl der PN-Übergänge auf den Arbeitspunkt der Schaltschwelle angepasst werden. Bei dieser Lösung wirkt sich jedoch durch den hohen Spannungsabfall die entstehende Verlustleistung nachteilig aus. Bei Nutzfahrzeuganhängern ist durchaus ein Maximalstrom von 8 A und eine entsprechend hohe Verlustleistung zu erwarten. Diese Bypassdioden bewirken auch keine Abschaltung der Simulationswiderstände bei hohen Strömen. Die Verlustleistung dieser dann nutzlos zugeschalteten Widerstände verschlechtert die thermische Bilanz dann nochmals erheblich.
Eine andere Lösung wäre die Verwendung eines mechanischen Stromflussrelais. Solche Relais sind aus elektromechanischen und teilelektronischen Blinkgebern seit mehreren Jahrzehnten bekannt. Sie arbeiten energetisch sehr effizient und können auf eine hohe Stromtragfähigkeit ausgelegt werden. Es besteht jedoch der Nachteil des mechanischen Verschleißes und des Kontaktabbrandes. Für wartungsfreie Systeme sind sie deshalb ungeeignet.
Problem
Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Überbrückung einer LED-Ausfallerkennungsschaltung bei erhöhtem Strom zu erreichen welche einen geringen Spannungsabfall hat, die simulationswiderstände abschaltet und verschleißfrei arbeitet.
Erfindung
Dieses Problem wird mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Mit der Erfindung wird erreicht, dass bei Aufschaltung zusätzlicher Lasten parallel zu einer LED-Leuchte die Leuchtdioden-Ausfallerkennungsschaltung durch Überbrückung stillgelegt wird. Der Überbrückungswiderstand ist sehr klein und somit ist die Verlustleistung im Überbrückungsfall sehr niedrig.
Weiterbildungen der Erfindung
Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 kann zu einer kostengünstigeren Lösung führen wenn die Anforderungen an Übertemperatur- und Kurzschlussfestigkeit eingeschränkt werden.
Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 führt die Umschaltschwelle der Überbrückungsschaltung der Betriebsspannung des Fahrzeuges nach. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Schaltschwelle keinen absoluten Wert haben soll sondern der mit steigender Spannung erhöhten Stromaufnahme der Last folgen soll.
Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 führt ebenfalls zu einer kostengünstigen Lösung wenn auf die Temperaturstabilität des Umschaltpunktes verzichtet werden kann.
Darstellung der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden erläutert.
Dargestellt ist ein Leuchtdioden-Ausfallerkennung, ergänzt durch die erfindungsgemäße Überbrückungsschaltung (1).
Der Pluseingang (IN) und der Minuseingang (G1) der Schaltung sind mit dem zughörigen Ausgang des Zugfahrzeuges verbunden. An den Plusausgang der Schaltung (OUT) und an die gemeinsame Minusleitung von Eingang und Ausgang (G2) ist die dem Zweig zugeordnete Leuchtdiodeneinheit (LED) angeschlossen. Die Überlast (P) wird optional dazu geschaltet.
Der Strommesswiderstand (R2), der Komparatorschalter (CS1), der Simulationswiderstand (R1) und der Transistor T sind aus der Anmeldung Nr. 10 2009 057 268.6 vom 08.12.2009 bekannt und zum einfacheren Verständnis mit dargestellt. Sie bilden zusammen die Ausfall-Erkennungsschaltung.
Die eigentliche Überbrückungsschaltung besteht aus einem intelligenten Stromschalter für den LED-Strom (S1), einem intelligenten Stromschalter für die Hochstromüberbrückung (S2), der Komparator-Referenzschaltung (CS2) und zwei Widerständen (R3, R4)
Die Überbrückungsschaltung hat zwei stabile Funktionszustände:

1. Im regulären LED-Betrieb ist zunächst nur der Schalter (S1) geschlossen. Der Stromspiegel des Schalters (S1) gibt einen Strom aus welcher am Widerstand (R3) eine zugehörige Spannung abbildet. Wenn die Spannung unterhalb der Referenzspannung der Komparator-Referenzschaltung (CS2) liegt, bleibt der Schalter (S2) geöffnet und der Laststrom fließt über den Pfad (S1) und (R2). Die Komparator-Referenzschaltung (CS1) kann den Strom in die Leuchtdiodeneinheit (LED) korrekt auswerten.
2. Im Überstrombetrieb, wenn die Überlast (P) angeschaltet wird, wird der über den Schalter (S1) gespiegelte Strom am Widerstand (R3) eine Spannung erzeugen welche über der Referenzspannung von (CS2) liegt. Nun wird der Schalter (S2) eingeschaltet und überbrückt die Laststromstrecke des Strompfades über (S1) und (R2). Über die Widerstandssumme aus (R3) und (R4) wird der Komparator-Referenzschalter (CS2) nun gehalten bis der Strom unter den Schwellwert der Referenz von (CS2) fällt. Unterhalb dieses Stromes fällt die Schaltung wieder in den Ausgangszustand zurück. Die Werte der Widerstände (R3) und (R4) bilden zusammen mit den Stromspiegelfaktoren der Schalter (S1) und (S2) eine Hysterese. Der Innenwiderstand des Schalters (S2) im geschlossenen Zustand muss klein genug sein um kein unbeabsichtigtes Triggern der Komparator-Referenzschaltung (CS1) bei hohen Strömen auszulösen.

Claims

Überbrückungsschaltung für Leuchtdioden-Ausfallerkennungs-Schaltungen gekennzeichnet durch zwei Intelligente Halbleiter-Stromschalter mit je einem Stromspiegelausgang, einem Operationsverstärker mit Referenz und einem Widerstands-Teiler mit zwei Widerständen zur schaltschwellen- und hysteresegesteuerten Umschaltung zwischen den Halbleiter-Stromschaltern.
Überbrückungsschaltung für Leuchtdioden-Ausfallerkennungs-Schaltungen gekennzeichnet durch zwei diskrete MOS-FET-Transistoren mit einem zweiten Source-Anschluss oder mit einem gemischten System der Stromschalter nach Anspruch 1 statt der intelligenten Halbleiter-Stromschalter.
Überbrückungsschaltung für Leuchtdioden-Ausfallerkennungs-Schaltungen gekennzeichnet durch die Komponenten des Anspruches 1 oder 2 und Ersatz der Referenz des Operationsverstärkers durch einen Spannungsteiler aus der Eingangsspannung.
Überbrückungsschaltung für Leuchtdioden-Ausfallerkennungs-Schaltungen gekennzeichnet durch die Komponenten des Anspruches 1 oder 2 und Ersatz des Operationsverstärkers mit Referenz durch einen bipolaren- oder MOS-FET-Transistor