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Oberbegriff
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Das vorgeschlagene Verfahren richtet sich auf einer Prüfung auf Lichtemission für ein erstes Leuchtmittel einer Leuchte für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke mit zwei oder mehr Leuchtmitteln, insbesondere LEDs.
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Allgemeine Einleitung
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Die Verwendung von Leuchtdioden (LEDs) als Leuchtmittel für sicherheitsrelevante Aufgaben in Fahrzeugen wird immer bedeutender. Insbesondere Fahrzeuge mit autonomen oder teilautonomen Zuständen erfordern beispielsweise bei optischen Statusanzeigen (z.B. LED-Leuchtbändern) eine LED-Diagnose-Fähigkeit. Es sollen zumindest die Zustände „LED leuchtet“ oder „LED leuchtet nicht“ erkannt werden können, um ausgefallene LEDs erkennen zu können. Aus dem Stand der Technik sind nur Verfahren zur indirekten Diagnose bekannt, welche die an den LEDs abfallende Spannung oder den Strom- oder Energieverbrauch der LEDs auswerten. Hierfür werden intelligente Treiber genutzt, wobei die Diagnose im Zusammenwirken mit einem Treiber aber nur indirekt über eine Spannungs-/Strom-Bewertung erfolgt.
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Stand der Technik
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Beispielsweise aus der den Schriften
DE 10 2015 008 110 A1 ,
DE 10 2015 008 109 A1 ,
DE 10 2016 105 516 B3 ,
DE 10 2016 105 517 B3 ,
DE 10 2016 119 584 A1 ,
US 2008 / 0 204 029 A1 ,
US 2007 / 0 159 750 A1 ,
EP 0 955 619 A1 ,
DE 10 2011 120 781 A1 ,
DE 11 2009 005 227 T5 ,
DE 10 2014 107 947 A1 , US 2012 / 0 200 296 A1, US 2006 / 0 170 287 A1 sind Methoden und Vorrichtungen zur Überwachung der elektrischen oder thermischen Parameter von Leuchtdioden und Leuchtdiodenketten bekannt.
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Aus der
DE 102 27 487 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung zur Hintergrundbeleuchtung einer Anzeigenvorrichtung für Text/Grafikinformationen mit LEDs als Beleuchtungsmittel bekannt. In der Offenlegung der
DE 102 27 487 A1 diese Beleuchtungsmittel als Sensoren für die Umgebungshelligkeit eingesetzt, um die Helligkeit der Anzeige nachzuführen. Hierzu werden einzelne LEDs nicht bestromt und stattdessen im nicht leuchtenden Zustand als Sensoren für diese Umgebungshelligkeit innerhalb des betreffenden Regelkreises eingesetzt.
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Der wesentliche Nachteil des Stands der Technik ist also, dass die eigentliche Funktion der Lichtabgabe der Leuchtmittel nicht geprüft wird.
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Aufgabe
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Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Lösung der Aufgabe
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Bei RGB-Beleuchtungen werden mehrere LED-Strahler als RGB-Leuchtmittel in einem Gehäuse angeordnet. Diese Kombination von mehreren LEDs als Leuchtmittel zu einer Gesamtvorrichtung wird im Folgenden Leuchtmittelgruppe aus mehreren Leuchtmitteln genannt. Innerhalb einer solchen Leuchtmittelgruppe kann die Lichtemission einer einzelnen LED der Leuchtmittelgruppe einer ersten Farbe, wenn sie eine andere LED der ersten Farbe der Leuchtmittelgruppe bestrahlt, als Fotostrom, bzw. Fotospannung an dieser benachbarten, nicht angesteuerten LED der Leuchtmittelgruppe detektiert werden.
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Die Emission von Licht dieser LED der Leuchtmittelgruppe generiert somit bei der benachbarten LED der Leuchtmittelgruppe einen Fotostrom, der wiederum zu einer LED-Spannung an der bestrahlten LED der Leuchtmittelgruppe führt. Diese LED-Spannung wird im Folgenden Fotospannung genannt. Das Produkt aus Fotostrom und Fotospannung entspricht der in der bestrahlten LED in elektrische Energie umgewandelten Lichtenergie. Diese Energie wird bevorzugt bei einer externen eingeprägten Spannung von 0V als reiner Fotostrom oder bei einem extern eingeprägten Strom von 0A als reine Fotospannung gemessen. Der Fachmann kann die erzeugte Energie auch in anderen Arbeitspunkten bestimmen, wobei diese Bestimmung dann aufwendiger ist. Fotostrom und Fotospannung können als Maße für die auf die bestrahlte LED Lichtleistung verwendet werden.
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Da bei automobilen Anwendungen die Steuerprozessoren, die die Leuchtmittelgruppen ansteuern mit einem Analog-zu-Digital-Wandler ausgestattet werden, um verschiedene Parameter der Beleuchtungsvorrichtung erfassen zu können, können diese Analog-zu-Digital-Wandler der Steuerprozessoren beispielsweise über einen Multiplexer dazu benutzt werden, um die Fotospannung bzw. den Fotostrom oder ganz allgemein die durch die Bestrahlung in der bestrahlten LED der Leuchtmittelgruppe erzeugte Energie zu vermessen und einen Messwert zu ermitteln. Da bekannt ist, welche Intensität von der abstrahlenden LED ausgesendet werden sollte, kann der so ermittelte Messwert mit einem Schwellwert verglichen werden. Vorzugsweise wird bei der abgestrahlten Intensität nur zwischen An und Aus unterschieden. Liegt der Messwert unter dem Schwellwert, so sendet entweder die abstrahlende LED zu wenig Lichtleistung ab oder die bestrahlte LED erzeugt zu wenig Fotospannung bzw. Fotostrom. Insofern kann bereits hierauf angenommen werden, dass die Leuchtmittelgruppe als solches zumindest einen dieser Defekte aufweist.
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Eine Leuchtmittelgruppe im Sinne dieser Ofenlegung wird in der Regel mehr als eine LED umfassen. Typischerweise, aber nicht notwendiger Weise, umfasst eine Leuchtmittelgruppe zur Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens eine rote, eine grüne und eine blaue LED oder ähnliche Kombinationen komplementärer Farben. In dem Fall kann dann durch zyklisches Vertauschen der strahlenden und der bestrahlten LEDs einer solchen Leuchtmittelgruppe bei einem Einzelfehler herausgefunden werden, welche LED tatsächlich fehlerhaft ist. Somit ist eine direkte Diagnose der LED-Licht-Emission bei Leuchtmittelgruppen aus LEDs möglich. Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik nur die Lage der elektrischen Betriebsparameter innerhalb von vorgegebenen Toleranzbereichen bewertet. Ob die Leuchtmittel tatsächlich Licht abstrahlen wird nicht überprüft. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht also eine direkte Überprüfung der Lichtabstrahlung anstelle eines indirekten Schlusses auf eine solche Lichtabstrahlung. Verschiedene Leuchtmittelgruppen einer größeren Leuchtvorrichtung können auch untereinander einstrahlen. Daher eignet sich das hier vorgeschlagene Verfahren auch zum Test von Leuchtbändern mit geeigneten Leuchtmitteln, die längs des Leuchtbandes angeordnet sind. Bevorzugt sind die Leuchtmittel auf dem Leuchtband dann gleich beanstandet. Bei gleichen Leuchtmitteln sollten dann, bei linearer, planarer Verlegung gleiche optische Kopplungen zwischen den einzelnen Leuchtmitteln auftreten, was die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens somit für diesen Fall ermöglicht. Sind die Leuchtmittel längs eines solchen Leuchtbandes nicht gleich beabstandet, so setzt die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens einen vorbekannten Abstand bzw. eine Vorbekannte optische Kopplung zwischen den Leuchtmitteln voraus. Diese Vorkenntnis kann konstruktionsbedingt an einem Prototyp in Form geeigneter Kopplungsparameter bestimmt werden. Bei baugleichen Leuchtbändern sind dann ähnliche Kopplungsfaktoren mit gewissen Toleranzen zu erwarten. Eine geeignete Vorkenntnis kann auch durch Simulation oder Berechnung der wechselseitigen Einstrahlintensität in gewissem Umfang erlangt werden. Sofern das Leuchtband nicht planar verlegt werden soll, hat dies den gleichen Effekt wie unterschiedliche Beabstandungen der Leuchtmittel des Leuchtbands. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich auch zum Test von Leuchtmatten, also zweidimensionalen Anordnungen von Leuchtmitteln. In diesem Fall sind die Leuchtmittel bevorzugt in Form eines zweidimensionalen Gitters angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine kubische oder hexagonale Anordnung der Leuchtmittel zueinander. Bei Abweichungen von solchen regulären Strukturen kann auch hier eine Vorkenntnis durch Simulation oder Experimente mit Prototypen erlangt werden, die die notwendigen Parameter für die Berechnung der optischen Kopplung liefern.
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Ein von Fachleuten typischerweise erhobener Einwand ist, dass die Leuchtmittelgruppen in der Regel verschiedenfarbige LEDs aufweisen, um alle durch den Menschen erkennbaren Farben im Farbraum als RGB-Farbe darstellen zu können. Daher sollte es nach dieser Meinung zwar sicher möglich sein, mit einer kurzwelligeren LED, also beispielsweise einer blauen LED, in einer langwelligeren LED, also beispielsweise einer roten LED, einen Fotostrom hervorzurufen, da die Bandlücke der langwelligen LED, also beispielsweise der roten LED, kleiner ist als die Photonenenergie der von der kurzwelligen LED, also der blauen LED, abgestrahlten Photonen. Umgekehrt jedoch wird gemäß dieser Expertenmeinung von Fachleuten erwartet, dass es eben nicht sicher möglich sei, mit einer langwelligeren LED, also beispielsweise einer roten LED, in einer kurzwelligeren LED, also beispielsweise einer blauen LED, einen sicher messbaren Fotostrom oder eine sicher messbare Fotospannung hervorzurufen, da die Bandlücke der kurzwelligen LED, also beispielsweise der blauen LED, größer als die Photonenenergie der von der langwelligen LED, also beispielsweise der roten LED, abgestrahlten Photonen ist.
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Dieser Umstand steht einer Diagnose aber nicht im Wege, da über eine wechselseitige Kombinatorik eine ausreichende Zustandserkennung möglich ist.
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In Versuchen wurde ermittelt, dass bei einem Defekt bei der Emission auch kein messbarer Effekt (Fotostrom/Spannung) bei der Absorption entsteht. Dies lässt sich aus theoretisch aus dem Einsteinschen Gesetz ableiten, dass der Emissionskoeffizient immer gleich dem Absorptionskoeffizienten ist.
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Das Verfahren zur Vermessung von RGB-Leuchtmittelgruppen mit einer blauen LED, die dazu vorgesehen ist, blaues Licht abzustrahlen, und mit einer grünen LED, die dazu vorgesehen ist, grünes Licht abzustrahlen, und mit einer roten LED, die dazu vorgesehen ist, rotes Licht abzustrahlen, kann nun wie folgt aussehen:
- - Schritt 1: Die blaue LED soll blaues Licht abstrahlen. Die rote LED und die grüne LED werden bevorzugt nicht bestromt.
- - Schritt 2: Es wird ein erster Messwert für die Fotospannung und/oder den Fotostrom der roten LED ermittelt. Ggf. kann beispielsweise über das Produkt aus Fotospannung und Fotostrom die Fotoleistung der roten LED ermittelt werden.
- - Schritt 3: Es wird ein zweiter Messwert für die Fotospannung und/oder den Fotostrom der grünen LED ermittelt. Ggf. kann beispielsweise über das Produkt aus Fotospannung und Fotostrom die Fotoleistung der grünen LED ermittelt werden.
- - Schritt 4: Der erste Messwert wird mit einem Schwellwert für den ersten Messwert bei Bestrahlung der roten LED durch die blauen LED verglichen und ein erster Vergleichswert ermittelt.
- - Schritt 5: Der zweite Messwert wird mit einem Schwellwert für den zweiten Messwert bei Bestrahlung der grünen LED durch die blauen LED verglichen und ein zweiter Vergleichswert ermittelt.
- - Der erste Vergleichswert nimmt dabei einen ersten Zustand an, wenn der erste Messwert unterhalb des Schwellwerts für den ersten Messwert bei Bestrahlung der roten LED durch die blauen LED liegt, und einen zweiten Zustand an, wenn der erste Messwert oberhalb des Schwellwerts für den ersten Messwert bei Bestrahlung der roten LED durch die blauen LED liegt. Der erste Zustand entspricht also dem Fall, dass die blaue LED strahlt und die rote LED das Licht der blauen LED empfängt und in einen Fotostrom bzw. eine Fotospannung umwandelt. Der zweite Zustand entspricht dann dem Fall, dass zumindest einer dieser beiden Vorgänge nicht stattfindet.
- - Der zweite Vergleichswert nimmt dabei einen ersten Zustand an, wenn der zweite Messwert unterhalb des Schwellwerts für den zweiten Messwert bei Bestrahlung der grünen LED durch die blauen LED liegt, und einen zweiten Zustand an, wenn der zweite Messwert oberhalb des Schwellwerts für den zweiten Messwert bei Bestrahlung der grünen LED durch die blauen LED liegt. Der erste Zustand entspricht also dem Fall, dass die blaue LED strahlt und die grüne LED das Licht der blauen LED empfängt und in einen Fotostrom bzw. eine Fotospannung umwandelt. Der zweite Zustand entspricht dann dem Fall, dass zumindest einer dieser beiden Vorgänge nicht stattfindet.
- - Schritt 6: Es folgt das Ermitteln des Zustands der LEDs aus dem ermittelten ersten Vergleichswert und dem ermittelten zweiten Vergleichswert.
- - Ist der erste Vergleichswert im zweiten Zustand und der zweite Vergleichswert im zweiten Zustand, so strahlt die blaue LED und das Licht der blauen LED wird von der roten LED empfangen und von der grünen LED empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass die blaue LED korrekt arbeitet und dass die grüne LED korrekt arbeitet und dass die rote LED korrekt arbeitet.
- - Ist der erste Vergleichswert im zweiten Zustand und der zweite Vergleichswert im ersten Zustand, so strahlt die blaue LED und das Licht der blauen LED wird von der roten LED empfangen und von der grünen LED nicht empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass die blaue LED korrekt arbeitet und dass die grüne LED nicht korrekt arbeitet und dass die rote LED korrekt arbeitet.
- - Ist der erste Vergleichswert im ersten Zustand und der zweite Vergleichswert im zweiten Zustand, so strahlt die blaue LED und das Licht der blauen LED wird von der roten LED nicht empfangen und von der grünen LED empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass die blaue LED korrekt arbeitet und dass die grüne LED korrekt arbeitet und dass die rote LED nicht korrekt arbeitet.
- - Ist der erste Vergleichswert im ersten Zustand und der zweite Vergleichswert im ersten Zustand, so strahlt die blaue LED wahrscheinlich nicht und das Licht der blauen LED wird von der roten LED nicht empfangen und von der grünen LED nicht empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass entweder als erste Möglichkeit die blaue LED nicht korrekt arbeitet oder dass als zweite Möglichkeit die grüne LED und die rote LED nicht korrekt arbeiten.
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Diese Messung kann mit der grünen LED als Sender und der roten LED als einzigem Empfänge ebenfalls in analoger Weise durchgeführt werden, um weitere Informationen zu erlangen. Selbstverständlich sind auch mehr Farben und/oder LEDs verwendbar.
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Andererseits ist eine eindeutige Diagnose mit Zuordnung des genauen Fehlers zu einem konkreten Leuchtmittel (hier LEDs) oftmals in den realen Anwendungen nicht erforderlich. In der Regel ist eine Aussage über einen Defekt der Lichtgruppe an sich schon ausreichend.
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Es wird nun vorgeschlagen, dass die Lichtdetektion zur Diagnose wie folgt erfolgen kann:
- a) Innerhalb einer Leuchtmittelgruppe durch Absorption zwischen benachbarten LEDs dieser Leuchtmittelgruppe oder
- b) Leuchtmittelgruppen übergreifend, wobei die Lichtemission einer LED einer ersten Leuchtmittelgruppe mittels einer LED einer benachbarten Leuchtmittelgruppe detektiert werden kann.
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Beispielsweise kann das Verfahren b) innerhalb einer LED-Kette entlang eines LED-Bandes eingesetzt werden. Da die Abstände dann größer sind, sind dann allerdings die Signale kleiner. Hierbei ist eine Diagnose aller LEDs aller Leuchtmittelgruppen im Rahmen eines Diagnosezyklus oder durch sinnvolle Kodierung der Ansteuerung ggf. auch im laufenden Betrieb möglich.
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Es wird daher vorgeschlagen, den Fotostrom einer LED zu solchen Zeiten zu vermessen, in denen diese nicht angesteuert wird, also sich in einem Aus-Zustand befindet und somit selbst kein Licht abstrahlt. Des Weiteren muss sich zu diesem Zeitpunkt mindestens eine andere LED im An-Zustand befinden, also Licht abstrahlen. Dieses Licht muss in ausreichender Menge auf die LED im Aus-Zustand fallen können und von seinem Pegel her dafür geeignet sein, in die LED im Aus-Zustand so einzustrahlen, dass sich ein messbarer Fotostrom bzw. eine messbare Foto-Spannung ergibt. Bewertet werden kann dann aber nur die LED im Aus-Zustand, da ja mehrere LEDs in die LED im Auszustand einstrahlen könnten.
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Es wird daher auch vorgeschlagen, den Fotostrom mehrerer LEDs zeitlich parallel oder quasi parallel zu solchen Zeiten zu vermessen, in denen diese nicht angesteuert werden und sich also in einem Aus-Zustand befinden und somit selbst kein Licht abstrahlen. Des Weiteren muss sich zu diesem Zeitpunkt eine andere LED im An-Zustand befinden, also Licht abstrahlen. Dieses Licht muss in ausreichender Menge auf die LEDs im Aus-Zustand fallen und von seinem Pegel her dafür geeignet sein, in die LEDs im Aus-Zustand so einzustrahlen, dass sich jeweils ein messbarer Fotostrom ergibt. Bewertet wird dann bevorzugt die LED im An-Zustand.
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Das vorgeschlagene Verfahren dient somit der Durchführung einer Prüfung auf Lichtemission für ein erstes Leuchtmittel, bevorzugt für eine erste LED, einer Leuchte, die für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke vorgesehen ist. Die Leuchte verfügt über mindestens ein erstes Leuchtmittel - die besagte erste LED - und mindestens ein weiteres zweites Leuchtmittel - eine zweite LED. Das erste Leuchtmittel - die erste LED -und das zweite Leuchtmittel - die zweite LED - können jeweils einen An-Zustand einnehmen, in dem sie Licht mit einer Leuchtmittel spezifischen ersten Lichtleistung abstrahlen, und jeweils einen Aus-Zustand annehmen, in dem sie Licht mit einer Leuchtmittel spezifischen zweiten Lichtleistung abstrahlen. Dies bedeutet, dass dem ersten Leuchtmittel eine erste Lichtleistung zugeordnet werden kann und dem zweiten Leuchtmittel eine erste Lichtleistung zugeordnet werden kann und dass die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels von der ersten Lichtleistung des zweiten Leuchtmittels verschieden sein kann. Dies bedeutet des Weiteren, dass dem ersten Leuchtmittel eine zweite Lichtleistung zugeordnet werden kann und dem zweiten Leuchtmittel eine zweite Lichtleistung zugeordnet werden kann und dass die zweite Lichtleistung des ersten Leuchtmittels von der zweiten Lichtleistung des zweiten Leuchtmittels verschieden sein kann. Im Folgenden dieser Offenlegung werden auch Fälle mit mehr als zwei Leuchtmitteln betrachtet, wo dann das Analoge gilt. Der Betrag der ersten Lichtleistung ist größer als der Betrag der zweiten Lichtleistung. Vorzugsweise ist die zweite Lichtleistung null oder nahezu null, was bedeutet, dass im Aus-Zustand das betreffende Leuchtmittel bevorzugt nicht leuchtet. Das erste Leuchtmittel, also bevorzugt die erste LED, wird indem vorgeschlagenen Verfahren angeschaltet und damit in den An-Zustand gebracht. Das zweite Leuchtmittel wird in den Aus-Zustand gebracht, also ausgeschaltet. Bevorzugt ist das erste Leuchtmittel, also bevorzugt die erste LED, so zu dem zweiten Leuchtmittel, also bevorzugt der zweiten LED, angeordnet, dass das erste Leuchtmittel das zweite Leuchtmittel mit seinem Licht dann bestrahlt. Mittels des besagten Analog-zu-Digital-Wandlers erfolgt dann das Vermessen eines elektrischen Parameters des zweiten Leuchtmittels, also bevorzugt der zweiten LED, zur Ermittlung eines Messwertes für diesen Parameter. Im Falle einer zweiten LED als zweites Leuchtmittel ist dieser elektrische Parameter bevorzugt eine Fotospannung der zweiten LED, die diese infolge der Bestrahlung erzeugt, oder ein Fotostrom der zweiten LED, den diese infolge der Bestrahlung erzeugt. Es ist daher wichtig, dass der Wert des gewählten Parameters von der Beleuchtung in Form der in das zweite Leuchtmittel eingestrahlten Lichtleistung abhängig ist und dass das zweite Leuchtmittel in einen Zustand gebracht wird, in dem diese Abhängigkeit gemessen werden kann. Besonders bevorzugt wird daher die zweite LED abgeschaltet, um ein gutes Signal-Rauschverhältnis zu erzielen. Der so - typischerweise durch den besagten Analog-zu-Digitalwandler - erfasste Messwert wird dann mit einem Schwellwert verglichen. Dies geschieht üblicherweise durch das Programm des Steuerrechners oder eines Rechners, an den der Steuerrechner den Messwert oder einen daraus abgeleiteten Wert sendet. Dieser bewertet das erste und/oder zweite Leuchtmittel oder die Leuchte als „möglicherweise fehlerhaft“, wenn der Vergleich des Messwertes mit dem Schwellwert ergibt, dass die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels zu gering ist oder dass der Wert des Parameters des zweiten Leuchtmittels nicht ausreichend ist. Im Falle zweier LEDs bedeutet dies, der Vergleich des Messwertes mit dem Schwellwert ergibt, dass die Fotospannung oder der Fotostrom, die die zweite LED generiert, zu gering ist. Dieser zu geringe Fotostrom bzw. diese zu geringe Fotospannung ist dann entweder auf eine zu geringe erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels, also der ersten LED, und damit auf eine zu geringe Einstrahlung von Lichtleistung in das zweite Leuchtmittel, also die zweite LED, zurückzuführen oder auf eine zu geringe Empfindlichkeit des zweiten Leuchtmittels, also der zweiten LED gegenüber der Einstrahlung durch das erste Leuchtmittel, also durch die erste LED. Auch in diesem letzten Fall kann typischerweise von einem Defekt der zweiten LED ausgegangen werden. Um die notwendige Unterscheidung treffen zu können, kann das Verfahren auf drei Leuchtmittel erweitert werden. Da in den meisten Leuchtmittelgruppen drei Leuchtmittel unterschiedlicher Farbe vorhanden sind, kann diese Erweiterung typischer Weise bei Leuchten mit einstellbarer Farbe angewendet werden. Es wird dann zur Prüfung eines ersten Leuchtmittels ein erster Test nach dem unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahren mit dem ersten und zweiten Leuchtmittel durchgeführt und ein zweiter Test mit dem ersten und dritten Leuchtmittel. Dabei wird das dritte Leuchtmittel ebenfalls ausgeschaltet und vermessen, also wie das zweite Leuchtmittel entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren behandelt. Es ergeben sich somit ein erstes Testergebnis für den ersten Test und ein zweites Testergebnis für den zweiten Test. Diese beiden Testergebnisse können jeweils für sich die Werte „in Ordnung“ oder „möglicher Defekt“ einer der beiden am jeweiligen Test beteiligten jeweils zwei Leuchtmittel haben. Das erste Testergebnis kann somit die Werte „in Ordnung“ oder „möglicher Defekt“ für das erste Leuchtmittel, also beispielsweise die erste LED, und für das zweite Leuchtmittel, also beispielsweise die zweite LED, haben. Das zweite Testergebnis kann somit die Werte „in Ordnung“ oder „möglicher Defekt“ für das erste Leuchtmittel, also beispielsweise die erste LED, und für das dritte Leuchtmittel, also beispielsweise die dritte LED, haben.
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Ergeben beide Tests „in Ordnung“ so ist das erste Leuchtmittel in Ordnung.
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Ergibt der erste Test „in Ordnung“ und der zweite Test „möglicher Defekt“, so liegt wahrscheinlich ein Defekt des dritten Leuchtmittels, also im Falle von LEDs der dritten LED, vor.
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Ergibt der erste Test „möglicher Defekt“ und der zweite Test „in Ordnung“, so liegt wahrscheinlich ein Defekt des zweiten Leuchtmittels, also im Falle von LEDs der zweiten LED, vor.
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Ergibt der erste Test „möglicher Defekt“ und der zweite Test „möglicher Defekt“, so liegt ein Defekt des ersten Leuchtmittels, also im Falle von LEDs der ersten LED, vor.
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Vorzugsweise laufen diese Tests nicht sequentiell hintereinander ab, sondern mehr oder weniger parallel. Zur besseren Klarheit gehen wir nun davon aus, dass das dritte Leuchtmittel angeschaltet wird und das erste und zweite Leuchtmittel als Sensor für das Licht des dritten Leuchtmittels verwendet werden. Dies ist gegenüber der unmittelbar vorhergehenden Beschreibung eine Umbenennung zur Verbesserung der Klarheit der Beschreibung. In der Beschreibung zuvor wurde das erste Leuchtmittel geprüft. Durch reine Umbenennung wird im Folgenden nun das dritte Leuchtmittel geprüft. Dies ändert am technischen Inhalt aber nichts. Das Verfahren sieht dann vor, dass das dritte Leuchtmittel, also die dritte LED, angeschaltet wird und damit in den AN-Zustand gebracht wird, während das erste und zweite Leuchtmittel, also bevorzugt die erste und zweite LED, ausgeschaltet, also in den Aus-Zustand gebracht werden. Die Anordnung des ersten, zweiten und dritten Leuchtmittels zueinander sollte nun so sein, dass das dritte Leuchtmittel das erste und zweite Leuchtmittel bestrahlen kann. Darüber hinaus soll eine solche Bestrahlung eine messbare Wirkung im ersten und zweiten Leuchtmittel hervorrufen. Im Falle von LEDs ist dies die Erzeugung eines Fotostroms oder einer Fotospannung in der ersten und zweiten LED. Befindet sich das dritte Leuchtmittel, also bevorzugt die dritte LED, im An-Zustand, so bestrahlt sie dann das erste und zweite Leuchtmittel, also die erste und zweite LED, und ruft dort die besagte Wirkung hervor, was im Falle von LEDs die Erzeugung der besagten Fotospannung bzw. des besagten Fotostroms in der ersten und zweiten LED bedeutet. Um die erzeugte Wirkung im ersten und zweiten Leuchtmittel erfassen zu können, wird nun vorzugsweise mittels des Analog-zu-Digital-Wandlers des Steuerprozessors ein erster Parameter des ersten Leuchtmittels in Form eines ersten Messwerts und ein zweiter Parameter des zweiten Leuchtmittels in Form eines zweiten Messwerts erfasst, die durch die Bestrahlung mit dem Licht des ersten Leuchtmittels modifiziert werden. Im Falle von LEDs ist der erste Parameter der erste Messwert einer ersten Fotospannung bzw. eines ersten Fotostroms, die durch die erste LED bei Bestrahlung mit Licht der dritten LED erzeugt werden, und der zweite Parameter der zweite Messwert einer zweiten Fotospannung bzw. eines zweiten Fotostroms, die durch die zweite LED bei Bestrahlung mit Licht der dritten LED erzeugt werden.
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Der erste Messwert wird bevorzugt durch den Steuerprozessor mit einem ersten Schwellwert verglichen. Der zweite Messwert wird bevorzugt durch den Steuerprozessor mit einem zweiten Schwellwert verglichen.
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Bevorzugt bewertet der Steuerprozessor das dritte Leuchtmittel als fehlerhaft, wenn der Vergleich des ersten Messwertes mit dem ersten Schwellwert und des zweiten Messwertes mit dem zweiten Schwellwert ergibt, dass die erste Lichtleistung des dritten Leuchtmittels zu gering ist.
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Im Falle einer ersten LED als erstes Leuchtmittel wird der Fotostromes oder die Fotospannung der ersten LED zur Ermittlung eines ersten Beleuchtungswertes vorzugsweise durch den Analog-zu-Digital-Wandler des Steuerprozessors vermessen.
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Im Falle einer zweiten LED als zweites Leuchtmittel wird der Fotostromes oder die Fotospannung der zweiten LED zur Ermittlung eines zweiten Beleuchtungswertes vorzugsweise durch den Analog-zu-Digital-Wandler des Steuerprozessors vermessen.
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Die dritte LED beleuchte in diesem Beispiel dann wieder die erste LED und die zweite LED, die sich beide im Aus-Zustand während der Messung befinden.
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Es folgt der Vergleich des ersten Beleuchtungswertes mit einem ersten Schwellwert und der Vergleich des zweiten Beleuchtungswertes mit einem zweiten Schwellwert. Dieser Vergleich wird bevorzugt wieder mit Hilfe des Steuerprozessors oder eines Rechners ausgeführt, an den der Steuerprozessor den ersten und zweiten Beleuchtungswert oder draus abgeleitete Werte übertragen hat.
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Dieser bewertet die dritte LED, die die erste und zweite LED beleuchtet, als fehlerhaft, wenn der Betrag des ersten Beleuchtungswertes kleiner als der erste Schwellwert ist und wenn dabei der Betrag des zweiten Beleuchtungswertes kleiner als der zweite Schwellwert ist.
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Dieser bewertet die zweite LED, die durch die dritte LED beleuchtet wird, als fehlerhaft, wenn der Betrag des ersten Beleuchtungswertes größer als der erste Schwellwert ist und wenn dabei der Betrag des zweiten Beleuchtungswertes kleiner als der zweite Schwellwert ist.
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Dieser bewertet die erste LED, die durch die dritte LED beleuchtet wird, als fehlerhaft, wenn der Betrag des ersten Beleuchtungswertes kleiner als der erste Schwellwert ist und wenn dabei der Betrag des zweiten Beleuchtungswertes größer als der zweite Schwellwert ist.
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Dieser bewertet die dritte LED, die die erste und zweite LED beleuchtet, als wahrscheinlich fehlerfrei, wenn der Betrag des ersten Beleuchtungswertes größer als der erste Schwellwert ist und wenn dabei der Betrag des zweiten Beleuchtungswertes größer als der zweite Schwellwert ist.
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Nicht alle diese Bewertungen müssen zwingend immer ausgeführt werden. Es wird jedoch vorgeschlagen, alle diese Bewertungen bevorzugt auszuführen.
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Ganz besonders geeignet sind die vorgeschlagenen Verfahren zur Prüfung von sogenannten RGB Lichtmodulen. Solche RGB Lichtmodule sind vorzugsweise Zusammenstellungen aus drei LEDs unterschiedlicher Farbe. Vorzugsweise besitzt eine erste LED eine blaue Farbe, eine zweite LED eine grüne Farbe und eine dritte LED eine rote Farbe. Es ist bekannt, dass es bei biologisch-dynamischen Licht üblich ist, eine vierte, durch das menschliche Auge nicht mit der gleichen Intensität bewusst erkennbare Farbe zu verwenden, die die Melatonin-Ausschüttung im menschlichen Körper steuert und damit den Schlaf-/Wachrhythmus beeinflusst. Insofern sind auch mehr als drei Farben oder Schwerpunktwellenlängen denkbar. Des Weiteren ist die Kombination mit infraroten LEDs als Sender für kommunikative Zwecke denkbar. Es sind daher auch Leuchtmodule mit mehr als vier LED-Schwerpunktwellenlängen denkbar.
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Die 1 zeigt schematisch ein solches beispielhaftes LED Modul mit einer ersten LED LED1 und einer zweiten LED LED2 und einer dritten LED LED3.
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2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens. Die erste LED LED1 des LED-Moduls aus 1 wird von einer ersten Stromquelle S1 mit einem ersten Strom I1 versorgt. Die zweite LED LED2 des LED-Moduls aus 1 wird von einer zweiten Stromquelle S2 mit einem zweiten Strom I2 versorgt. Die dritte LED LED3 des LED-Moduls aus 1 wird von einer dritten Stromquelle S3 mit einem dritten Strom I3 versorgt. Ein Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) kann über einen analogen Multiplexer (MUX), der von einem Rechnersystem (µC) gesteuert wird an die Ausgangsknoten der ersten Stromquelle (S1) oder der zweiten Stromquelle (S2) oder der dritten Stromquelle (S3) geschaltet werden. Typischerweise wird diese Konfiguration auch dazu benutzt, um den Spannungsabfall über die erste LED LED1 oder die zweite LED LED2 oder die dritte LED LED3 zu überwachen und Ausfälle im Betrieb zu erkennen. Die Stromquellen (S1, S2, S3) werden über einen Steuerbus oder Steuersignalleitungen (SB) durch das Rechnersystem (µC) gesteuert. Bei den hier beispielhaft gezeichneten Stromquellen (S1, S2, S3) dürfte es sich in realen Realisierungen um sogenannte High-Side-Stromquellen handeln, die ihre Energie aus der positiven Versorgungsspannung beziehen. Solche High-Side-Stromquellen werden bevorzugt mit Hilfe eines Stromspiegels realisiert, wobei die MOS-Diode zur Referenzspannungserzeugung und der Stromquellentransistor bevorzugt direkt mit dieser positiven Versorgungsspannung verbunden sind. Diese bevorzugte Realisierung ist in der 2 jedoch nicht dargestellt. Statt dessen sind ideale Stromquellensymbole eingezeichnet, die auf das Bezugspotenzial (GND) bezogen sind, also mehr theoretischer Natur sind. Der Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) meldet die Messwerte an das Rechnersystem (µC). Das Rechnersystem (µC) führt das vorgeschlagene Verfahren durch.
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Besonders bevorzugt ist die Vermessung der ersten LED LED1 dadurch, dass das Rechnersystem (µC) die erste LED LED1 durch Einschalten der ersten Stromquelle S1 mit einem von null verschiedenen elektrischen ersten Strom I1 versorgen lässt und die zweite Stromquelle S2 und die dritte Stromquelle S3 abschaltet. Mittels des Multiplexers (MUX) und des Analog-zu-Digitalwandlers (ADC) ermittelt das Rechnersystem (µC) dann bevorzugt die zweite Fotospannung der zweiten LED LED2 und die dritte Fotospannung der dritten LED LED3. Die zweite Fotospannung der zweiten LED LED2 ist dabei die Potenzialdifferenz wischen dem Ausgangsknoten der zweiten Stromquelle S2 und dem Bezugspotenzial GND. Die dritte Fotospannung der dritten LED LED3 ist dabei die Potenzialdifferenz wischen dem Ausgangsknoten der dritten Stromquelle S3 und dem Bezugspotenzial GND.
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Besonders bevorzugt ist die Vermessung der zweiten LED LED2 dadurch, dass das Rechnersystem (µC) die zweite LED LED2 durch Einschalten der zweiten Stromquelle S2 mit einem von null verschiedenen elektrischen zweiten Strom I2 versorgen lässt und die erste Stromquelle S1 und die dritte Stromquelle S3 abschaltet. Mittels des Multiplexers (MUX) und des Analog-zu-Digitalwandlers (ADC) ermittelt das Rechnersystem (µC) dann bevorzugt die erste Fotospannung der ersten LED LED1 die dritte Fotospannung und der dritten LED LED3. Die erste Fotospannung der ersten LED LED1 ist dabei die Potenzialdifferenz wischen dem Ausgangsknoten der ersten Stromquelle S1 und dem Bezugspotenzial GND. Die dritte Fotospannung der dritten LED LED3 ist dabei die Potenzialdifferenz wischen dem Ausgangsknoten der dritten Stromquelle S3 und dem Bezugspotenzial GND.
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Besonders bevorzugt ist die Vermessung der dritten LED LED3 dadurch, dass das Rechnersystem (µC) die dritte LED LED3 durch Einschalten der dritten Stromquelle S3 mit einem von null verschiedenen elektrischen dritten Strom I3 versorgen lässt und die zweite Stromquelle S2 und die erste Stromquelle S1 abschaltet. Mittels des Multiplexers (MUX) und des Analog-zu-Digitalwandlers (ADC) ermittelt das Rechnersystem (µC) dann bevorzugt die zweite Fotospannung der zweiten LED LED2 die erste Fotospannung und der ersten LED LED1. Die zweite Fotospannung der zweiten LED LED2 ist dabei die Potenzialdifferenz wischen dem Ausgangsknoten der zweiten Stromquelle S2 und dem Bezugspotenzial GND. Die erste Fotospannung der ersten LED LED1 ist dabei die Potenzialdifferenz wischen dem Ausgangsknoten der ersten Stromquelle S1 und dem Bezugspotenzial GND.
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Die so ermittelten erste Fotospannung und die zweite Fotospannung und die dritte Fotospannung werden bevorzugt nach jeder dieser zweimal drei Messungen mit jeweils einem zugehörigen Schwellwert durch das Rechnersystem (µC) verglichen. Die zugehörigen Schwellwerte sind bevorzugt im Programm- oder Datenspeicher des Rechnersystems (µC) abgelegt. Wie leicht zu erkennen ist, kann die Redundanz der Messungen dazu genutzt werden, weniger Messungen durchführen zu müssen und Zeit zu sparen. Stellt das Rechnersystem einen Fehler fest, so signalisiert es beispielsweise über eine Signalisierungsleitung oder einen Datenbus an eine übergeordnete Einheit, beispielsweise einen Busmaster oder ein Steuergerät einen Fehler.
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Vorteil des Vorschlags
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Ein solches Diagnoseverfahren ermöglicht zumindest in einigen Realisierungen die Prüfung von Leuchtmitteln, wenn diese durch Bestrahlung mit Licht in zumindest einem Betriebszustand messbar beeinflusst werden. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.
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Im Gegensatz zu den aktuell verwendeten Diagnosen, die nur indirekte Hinweise über den LED-Strom und -Spannung liefern und damit keinen eindeutigen Schluss auf eine tatsächliche Emission von Licht erlauben, ermöglicht der hier vorgelegte Vorschlag einen eindeutigen Schluss auf eine tatsächliche Emission von Licht durch ein Leuchtmittel bzw. eine LED.
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Bezugszeichenliste
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- ADC
- Analog-zu-Digital-Wandler;
- I1
- erster Strom der ersten Stromquelle (S1) zur Versorgung der ersten LED (LED1) mit elektrischer Energie;
- I2
- zweiter Strom der zweiten Stromquelle (S2) zur Versorgung der zweiten LED (LED2) mit elektrischer Energie.;
- I3
- dritter Strom der dritten Stromquelle (S3) zur Versorgung der dritten LED (LED3) mit elektrischer Energie;
- GND
- Bezugspotenzial;
- LED
- lichtemittierende Diode oder auch Leuchtdiode genannt. Die Leuchtdioden stehen hier allgemein für Leuchtmittel, die bei Bestrahlung einen Fotostrom und/oder eine Fotospannung erzeugen können;
- LED1
- erste LED
- LED2
- zweite LED;
- LED3
- dritte LED;
- MUX
- Multiplexer;
- S1
- erste Stromquelle zur Versorgung der ersten LED LED1 mit dem ersten Strom (I1). Die erste Stromquelle wird über den Steuerbus (SB) durch das Rechnersystem (µC) gesteuert;
- S2
- erste Stromquelle zur Versorgung der zweiten LED LED2 mit dem zweiten Strom (I2). Die zweite Stromquelle wird über den Steuerbus (SB) durch das Rechnersystem (µC) gesteuert;
- S3
- erste Stromquelle zur Versorgung der dritten LED LED3 mit dem dritten Strom (I3). Die dritte Stromquelle wird über den Steuerbus (SB) durch das Rechnersystem (µC) gesteuert;
- SLS
- ignalleitung zur Signalisierung oder Übermittlung der bereitgestellten Daten;
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Glossar
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LED
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Bei einer LED im Sinne dieser Offenbarung handelt es sich um eine Leuchtdiode. Solche Leuchtdioden können verschiedene Schwerpunktwellenlängen haben. Sofern in den Ansprüchen von LEDs gesprochen wird, sind damit auch solche Leuchtmittel umfasst, die die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens in gleicher Weise zulassen.
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Schwerpunktwellenlänge
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Die Schwerpunktwellenlänge ergibt sich im Sinne dieser Offenlegung als Intensitätsmaximum im Wellenlängenspektrum der betreffenden LED oder des betreffenden Leuchtmittels.
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Liste der zitierten Schriften
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